专题04 光合作用与呼吸作用-【好题汇编】备战2024-2025学年高三生物上学期期末真题分类汇编（北京专用）

专题04 光合作用和呼吸作用 考点01 细胞呼吸 1．（22-23高三上·北京石景山·期末）下列有关生物膜的叙述，不正确的是（    ） A．核膜为单层膜，膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道 B．线粒体为双层膜，内膜上进行有氧呼吸的第三阶段 C．叶绿体的类囊体薄膜上分布着能吸收光能的色素 D．内质网的膜成分可以转移到高尔基体膜和细胞膜中 2．（22-23高三上·北京房山·期末）以下生物学实验的部分操作过程，正确的是（    ） 实验名称 实验操作 A 探究酵母菌种群数量变化 先将盖玻片放在计数室上，再在盖玻片边缘滴加培养液 B 探究酵母菌细胞呼吸方式 将无菌空气先通过酵母菌培养液，再通入10%NaOH溶液发生反应 C 观察细胞有丝分裂 清水漂洗后依次滴加HCl、龙胆紫 D 模拟生物体维持pH稳定 先在肝匀浆中滴加5滴0.1mol/LHCl，再滴加5滴0.1mol/LNaOH后测定并记录pH A．A B．B C．C D．D 3．（22-23高三上·北京房山·期末）在人体肝脏组织细胞中，大量合成 ATP 的细胞器是（    ） A．叶绿体 B．中心体 C．内质网 D．线粒体 4．（22-23高三上·北京大兴·期末）农业谚语是劳动人民口口相传的生产实践经验，其中蕴藏着丰富的生物学原理，下列相关分析错误的是（    ） A．“春天粪堆密，秋后粮铺地”——粪肥中的能量流向植物，促进粮食增产 B．“玉米带大豆，十年九不漏”——玉米和大豆间作，可以促进增产 C．“寸麦不怕尺水，尺麦但怕寸水”——作物不同时期需水量不同，应合理灌溉 D．“稻子出在犁头上，勤耕深耕长得壮”——中耕松土有利于植物根细胞吸收无机盐 5．（22-23高三上·北京大兴·期末）某生物兴趣小组将等量且足量的苹果果肉分别放在О2浓度不同的密闭黑暗容器中，1小时后测定O2吸收量和CO2释放量，结果如下表。据表分析正确的是（    ） O2浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25% O2吸收量（mol） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 CO2释放量（mol） 1 0.8 0.6 0.5 0.45 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 A．苹果果肉细胞在O2浓度为0~3%时进行无氧呼吸，5%~25%时进行有氧呼吸 B．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 C．O2浓度为3%时，无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸的相同 D．根据表中数据可以得出贮藏苹果的最佳О2浓度约为5% 6．（21-22高三上·北京昌平·期末）ATP是生物体内的直接能源物质，下列相关叙述不正确的是（    ） A．ATP可使蛋白质磷酸化导致蛋白质空间结构改变 B．ATP的水解可以降低细胞内化学反应的活化能 C．在类囊体薄膜和线粒体内膜上具有ATP合成酶 D．细胞内ATP与ADP的相互转化处于动态平衡 7．（21-22高三上·北京石景山·期末）生物学知识能够帮助大家判断日常生活中某些做法或说法的科学性。下列说法无科学性错误的是（　　） A．应用透气的创口贴或纱布包扎伤口，以防止厌氧菌繁殖 B．人的体质有酸、碱之分，酸性体质者应多食用碱性食物中和 C．为获得较多的自制果酒，需要向瓶中装满葡萄汁 D．一个家族几代人中都出现过的疾病就是遗传病 8．（21-22高三上·北京朝阳·期末）某兴趣小组进行酵母菌发酵实验的装置及实验结果如下图所示，下列分析错误的是（　　） A．气球中的气体在酵母菌细胞质基质和线粒体中产生 B．取部分发酵液加入重铬酸钾，溶液会变为灰绿色 C．细胞呼吸酶的活性大小依次为40℃＞20℃＞0℃ D．随着时间的增加，三个气球的体积将会越来越大 9．（21-22高三上·北京西城·期末）甲、乙分别为正常细胞线粒体和胶质母细胞瘤线粒体的电镜照片，下列叙述错误的是（    ） A．箭头所指为线粒体内膜 B．甲图细胞产生ATP的主要场所是线粒体 C．葡萄糖在线粒体中被分解 D．乙图线粒体发生嵴融合影响细胞有氧呼吸 10．（22-23高三上·北京房山·期末）研究高温和增施 CO2对番茄叶片净光合速率的影响，结果如下图。下列相关说法不正确的是（    ） A．11:00 时，所有处理的净光合速率出现最高值 B．13:00 时，各处理因中午气孔关闭导致净光合速率快速下降 C．增施 CO2可提高番茄叶片的胞间 CO2浓度，促进暗反应 D．高温+ CO2处理可以缓解高温对光合作用的抑制 考点02 光合作用 11．（21-22高三上·北京昌平·期末）在、适宜的光照下，测定人工气候室中小麦抽穗期的净光合速率，结果如下图所示。下列相关叙述不正确的是（    ） A．施氮可同时影响光合速率和呼吸速率 B．增施和施氮均可提高小麦产量 C．浓度对产量的影响大于施氮量 D．可通过控制室温进一步提高产量 12．（21-22高三上·北京丰台·期末）下列有关中学生物学实验中观察指标的描述，正确的是(    ) 选项 实验名称 观察指标 A 探究植物细胞的吸水和失水 细胞壁的位置变化 B 绿叶中色素的提取和分离 滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄 C 观察根尖分生组织细胞有丝分裂 纺锤丝牵引染色体的运动 D DNA的粗提取 颜色反应 A．A B．B C．C D．D 13．（21-22高三上·北京丰台·期末）光合作用降低的原因分为气孔限制和非气孔限制两个方面。研究人员测定了不同程度的干旱胁迫下两种苜蓿的相关指标，部分数据如下图所示。以下分析正确的是(    ) A．气孔限制主要影响光反应速率 B．干旱胁迫导致胞间CO2浓度下降 C．光合速率下降的原因主要是非气孔限制 D．推测品种1比品种2更耐干旱 14．（21-22高三上·北京房山·期末）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示。下列说法错误的是（    ） A．该系统能实现将光能转化为有机物中的化学能 B．模块1和2的过程相当于叶绿体中光反应的过程 C．模块3中的反应相当于叶绿体基质内糖类的合成过程 D．该系统与植物在固定等量的CO2后，糖类的积累量相同 15．（21-22高三上·北京西城·期末）2021年，中国科学家在人工合成淀粉方面取得突破性进展，首次实现CO2→C1→C3→C6→淀粉过程，合成淀粉的速率是玉米的8．5倍。下列叙述错误的是（    ） A．淀粉是植物细胞的储能物质 B．玉米合成淀粉的能量来自CO2和H2O C．人工合成淀粉为解决粮食危机提供了新思路 D．酶用于人工合成淀粉体现了生物的直接价值 16．（20-21高一上·河南平顶山·期末）对正在进行光合作用的植物，若突然降低植物周围环境中的CO2浓度，则短时间内，下列有关生理变化的叙述，正确的是（    ） A．叶绿体中C5/C3的值上升 B．叶绿体中ATP/ADP的值下降 C．NADPH/NADP＋的值下降 D．光反应速率加快 17．（2017·北京朝阳·二模）下列相关实验中涉及“分离”的叙述正确的是 A．光合色素的提取与分离实验中，色素分离是因其在层析液中溶解度不同 B．植物细胞质壁分离实验中,滴加蔗糖溶液的目的是使细胞质与细胞壁分离 C．植物根尖细胞有丝分裂实验中,可以观察到姐妹染色单体彼此分离的过程 D．T2噬菌体侵染细菌实验中,离心的目的是使噬菌体的DNA与蛋白质分离 18．（23-24高三上·北京昌平·期末）生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力（吸收并储存CO2的能力）相关，数值越小说明净生产力越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如下图。相关叙述中正确的是（    ） A．140天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度 B．150天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加 C．210天后碳通量变化原因是玉米开花结果 D．玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响 19．（23-24高三上·北京昌平·期末）在高中生物学实验中，关于酒精使用不正确的是（    ） A．脂肪鉴定时滴加酒精以利于苏丹Ⅲ染色 B．无水乙醇可用于提取叶绿体中的色素 C．观察植物细胞有丝分裂需用盐酸与酒精的混合液解离 D．采集的土壤小动物可放入70%的酒精溶液中保存 20．（23-24高三上·北京东城·期末）下列选项属于实验中对照组处理的是（　　） 选项 实验名称 处理 A 探究温度对光合作用强度的影响 将植株置于0℃条件下种植 B 探究某基因对细胞分裂的影响 将用于敲除该基因的重组载体导入细胞 C 探究某药物对血糖浓度的影响 将生理盐水注射入糖尿病模型鼠体内 D 探究土壤微生物的分解作用 将落叶埋入经过60℃恒温处理1h的土壤中 A．A B．B C．C D．D 21．（23-24高三上·北京朝阳·期末）以下实验操作能达成所述目标的是（    ） A．以菊花茎段为材料进行植物组织培养 B．以洋葱鳞片叶为材料观察植物细胞有丝分裂 C．用平板划线法对微生物进行计数 D．用无水乙醇作为层析液分离叶绿体中的色素 1．（22-23高三上·北京大兴·期末）胰腺癌是消化道常见的恶性肿瘤之一，目前尚无治愈晚期胰腺癌的有效手段。 (1)胰腺细胞癌变的根本原因是 ，机体能够杀死癌细胞体现免疫系统的 功能。 (2)为了评估有氧运动对胰腺肿瘤生长的影响，研究者给小鼠植入胰腺癌细胞制备出胰腺癌模型小鼠，控制模型小鼠在跑台上进行低强度的有氧运动。28天后手术取出肿瘤组织，检测结果如图1、图2，发现低强度有氧运动之后，肿瘤的体积和质量均 。 (3)研究者对肿瘤组织中免疫细胞的相关情况进行了分析，结果如图3，发现28天低强度有氧运动后，肿瘤组织中的 细胞增多， 细胞减少。 (4)为研究MDSC和胰腺肿瘤之间的关系，研究者进行了如下实验，请在下表中完善实验设计。 组别 小鼠类型 处理 检测指标 对照组1 裸鼠（无特异性免疫） 植入胰腺癌细胞 肿瘤体积和质量 实验组1 对照组2 健康小鼠 植入胰腺癌细胞 实验组2 研究发现对照组1和实验组1肿瘤体积和质量无显著差异，对照组2肿瘤体积和质量显著小于实验组2。这说明 。 (5)该研究给你带来的生活启示是 。 2．（22-23高三上·北京大兴·期末）气候变暖威胁着全球范围内湿地生态系统的结构和功能。研究者基于黄河三角洲的一项野外增温实验平台，深入分析了滨海湿地生态系统对气候变暖的响应。 (1)湿地生态系统是由 和 组成，二者相互作用。 (2)研究者在2014年11月到2020年11月期间，模拟增温使土壤温度显著提高了2.4℃。图1数据表明 。 (3)采用 法调查该地植物的物种组成及其生物量，结果如图2。与对照组相比，在增温样地的大部分年间，优势种由 转变为 ，说明气候变暖改变土壤盐度，进而通过物种更替改变了群落的结构。 (4)已知高温天气可导致海平面的变化，使得水淹事件的发生。2016年和2019年研究区域均发生了极端水淹事件，水淹高度达70多厘米，水淹持续57天，多数植物被淹死。芦苇高度约为80~90厘米，而碱蓬的高度约为20~30厘米，且芦苇具有发达的通气组织。淹水退去后，芦苇的生物量可以维持或再生，从结构和功能的角度推测芦苇能够维持的原因 。 (5)综合上述研究推测增温导致生态系统稳定性降低的原因 。 3．（22-23高三上·北京石景山·期末）气孔由一对保卫细胞和它们之间的孔隙构成。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度，这样既能保证CO2的供给，又能防止水过多散失。 (1)CO2经气孔被运至叶肉细胞的 中，参与光合作用的 反应。 (2)关于气孔开闭的假说之一是：在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞 导致气孔开放（选填“吸水”、“失水”）。黑暗时，由于 ，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 (3)气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥展开了相关研究。 ①以光照12h/黑暗12h为光照周期进行实验，结果如图1、2所示： 图Ⅰ结果显示，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后 h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。结合图1、2所示的结果，可得出的结论是 。 ②研究发现，对于保卫细胞气孔能否打开的调控，蔗糖与TOR激酶起到相同的作用。为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAM1的相对表达量。 组别 1 2 3 4 蔗糖 － ＋ － ＋ TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋ 注：＋/－分别表示有/无添加 能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动的实验结果为 。 4．（22-23高三上·北京大兴·期末）学习以下材料，回答问题。 光呼吸和C4植物，陆地上的植物分布在除南极洲外的所有各洲，它们适应于各种各样的环境条件。这些适应方式中有一种是在不同环境下以不同的方式固定CO2，同时尽可能地节省水。科学家将直接利用空气中的CO2进行光合作用的植物称为C3植物，因为CO2固定的最初产物是一种三碳化合物——3-磷酸甘油酸。许多重要的作物，例如水稻、小麦、大豆以及许多种果树和蔬菜，都是C3植物。C3植物有一个共同的问题，就是在干旱、炎热的条件下，气孔会关闭，CO2不能到达叶绿体。对于植物而言，关闭气孔是一种适应现象，这样可减少水分的损失。但关闭气孔也会阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。其结果是叶内CO2很少，而光合作用的光反应所释放的O2又在叶内积累。光合作用暗反应中的第一个用于固定CO2的酶rubisco有一个特点，能够固定O2，所以称为加氧酶。在CO2很少而О2很多的情况下，这种固定O2的作用非常显著，其结果是将糖转化为一种二碳化合物，然后植物细胞又将这种二碳化合物分解为CO2和水，这种作用名为光呼吸（photorespiration）。光呼吸的结果不产生糖，而是使细胞中已有的糖转变成CO2，但是光呼吸不产生ATP。有一类植物与C3植物不同，它们有特殊的适应特性，这类植物称为C4植物。当气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。原因是C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco，不能固定O2，在CO2很少的情况下也能固定CO2。这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2，参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。玉米、高粱、甘蔗都是C4植物。还有一类被统称为CAM的植物，CAM途径首先在景天属植物中被发现，CAM一词来源于景天酸代谢（crassulacean  acid  metabolism）。CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应，但CAM光合作用的效率不高。 (1)在C3植物的叶肉细胞中，光合作用暗反应发生的场所为 ，其过程是首先在相关酶的催化下CO2与C5结合，生成C3分子，然后在光反应提供的 作用下，将C3还原成糖类等有机物。 (2)根据文中信息阐述光呼吸与有氧呼吸的区别与联系 。 (3)夏季正午，水稻植株会出现因光合速率降低而产生的“午休”现象，而玉米植株则不会出现该现象，据文中信息推测玉米植株不会出现“午休”现象的原因是 。 (4)C4植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，CAM植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，这两种途径都有利于植物适应 环境。 (5)结合文中信息分析下列说法正确的有___________。 A．能进行光合作用的生物捕获光能的结构都是叶绿体 B．陆生植物进化出固定低浓度CO2机制，可避免光呼吸 C．C植物和CAM植物都利用酶Rubisco来固定CO2 D．CAM植物光合效率较低，所以生长缓慢 5．（21-22高三上·北京昌平·期末）随着生活污水和工农业废水排入环境中的量日益增多，水体富营养化，导致藻类暴发式增殖，发生水华现象，水质降低。科研人员以四尾栅藻为研究对象进行了系列实验。请回答问题： (1)四尾棚藻是一种对污染物有一定耐受性的单细胞绿藻，在生态系统的营养结构中，四尾栅藻属于 ；N、P被吸收后可用于合成四尾栅藻细胞内与能量转换直接相关的有机物 。 (2)在基础培养液（含四尾栅藻所需的各种元素）中添加磷酸二氢钠，控制培养液中的磷浓度，利用 在显微镜下观察统计，计算不同磷浓度下四尾栅藻的密度。各组氮磷比及实验结果见下图。 ①培养液中四尾栅藻的初始密度不同，欲比较不同磷浓度对四尾栅藻生长的影响，可选用 （选填下列字母）作为观察指标。 A．单位时间内四尾栅藻的密度增加值 B．统计周期末期与统计周期初期的密度比 C．四尾栅藻密度增加50%所用的时间 ②据图可知，四尾栅藻的密度随着 的增加而增加；磷浓度过高 四尾栅藻的生长。 (3)水华形成是由多种因素造成的，你认为可以从哪些方面进行控制？请说明理由： 。 6．（21-22高三上·北京朝阳·期末）衰老是植物受内外因素影响并进行严格调控的复杂过程。研究者对拟南芥叶片衰老的分子机制开展研究。 (1)拟南芥种植密度较大时，光能被上层叶片叶绿体中的 大量吸收，使下层叶片光合速率下降，细胞内自由基积累攻击叶绿体膜、核膜等构成的 系统，导致叶片衰老变黄。光不仅是光合作用的动力，也可作为信号 植物的生长发育。 (2)F蛋白在光信号转导途径中有重要作用。研究者测定野生型拟南芥和F基因功能缺失突变体（突变体f）叶片的叶绿素含量，结果如图1所示。 据图分析，F基因的功能是对遮光诱发的叶片衰老有 作用，理由是 。 (3)植物激素水杨酸可促进自由基的产生。研究者推测，F蛋白通过控制水杨酸的合成进而调控了叶片衰老。研究人员构建水杨酸合成基因功能缺失突变体甲以及水杨酸合成基因、F基因功能缺失的双突变体乙，将野生型植株、突变体甲、乙和f种植在正常光照条件下，一段时间后测定并比较叶绿素含量，若结果为____________（选填相应字母），则证明上述推测正确。 A．野生型≈甲≈乙＞f B．野生型＞甲≈乙≈f C．野生型＞甲≈f＞乙 D．野生型≈甲＞f≈乙 (4)研究显示，W蛋白也可调控水杨酸的合成。研究者将水杨酸合成基因启动子与荧光素酶基因连接构建基因表达载体，导入野生型拟南芥叶片制备的原生质体，并检测荧光素酶活性，实验处理及结果如下图2所示。 根据图2并结合（2）（3）实验结果，请构建F蛋白、W蛋白、水杨酸合成和叶片衰老之间的关系模型（用文字、符号和箭头表示） 。 7．（23-24高三上·北京房山·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 强光下植物光合电子传递的机制 光合作用是地球上最大规模的物质和能量转换过程。光反应过程中光合电子传递链主要由几大光合复合体组成，包括光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素复合体（Cb6/f）、光系统Ⅰ（PSⅠ）等。光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递。线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。 拟南芥中亲环素蛋白C37可以调控植物光合电子传递效率，提高植物对强光的适应性（如图）。研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧（ROS），ROS的积累导致突变体光损伤加剧、叶绿素降解增加。ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡。    注：→线性电子传递，环式电子传递，箭头粗细代表电子传递强弱，●电子 上述研究揭示出，植物通过调节光合链上的电子流动速率以适应强光胁迫。对C37等蛋白的进一步研究，为探究植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，将水分解为 和H⁺，同时产生电子，经过电子传递链，最终与H⁺和NADP⁺结合形成 同时在酶的参与下利用H⁺跨膜产生的势能生成ATP (2)环式电子传递与线性电子传递相比，能够 （填“提高”或“降低”）ATP/NADPH比例，提高暗反应的效率。 (3)对文中强光胁迫下植物光合电子传递链调控机制的理解，正确的叙述包括___ A．强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程 B．强光下，C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率 C．C37可减少ROS积累，保证了强光下光反应的顺利进行 D．C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率 (4)研究发现，类囊体腔内H⁺浓度适当增加，可以保护PSⅡ免受强光破坏，综合上述所有信息，从适应的角度阐释环式电子传递对于植物应对光胁迫的意义 。 8．（23-24高三上·北京西城·期末）植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径）。 (1)图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合 ，抑制了光合作用中的 阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 (2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正 。 (3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图3）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受 等因素的影响。 ②据图3可知，12~14时 ，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 (4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→_____水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B．光合产物可以及时运输到籽粒 C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加 9．（23-24高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答以下问题。 无氧呼吸产生的弱酸对光合作用的影响 光合自养型生物依赖光合作用将光能转化为化学能，通过呼吸作用将有机物中的能量释放出来供给代谢活动。有研究发现，在早晚弱光环境及夜晚条件下，无氧呼吸方式对于衣藻的生存很重要。在衣藻中，无氧呼吸过程中产生的丙酮酸具有多条代谢途径，较为特别的是丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸（HA）。研究表明，缺氧条件下衣藻无氧呼吸产生的弱酸导致了类囊体腔的酸化。弱酸在衣藻细胞中有未解离的弱酸分子和解离后的离子两种存在形式。其中弱酸分子可以穿过生物膜进入细胞的各区室中，研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型（如图1）。研究还发现，类囊体腔的缓冲能力不足细胞质基质和叶绿体基质的二十分之一。有数据表明，无氧呼吸产生的弱酸可以抑制光反应中的光捕获和电子传递。为了模拟黎明时分的光照情况，研究人员将衣藻进行黑暗密闭处理3小时后给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾（实验结果如图2所示）。在有氧情况下，相同实验处理发现氢氧化钾对氧气释放情况无影响。在自然环境中，衣藻经历黑暗和弱光条件的交替，黄昏时光合作用减弱，氧气通过有氧呼吸迅速耗尽，衣藻通过活跃无氧呼吸以维持细胞的能量供给。黎明时分无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。该研究为探索光合作用和呼吸作用的关系提供了新思路。 (1)在光合作用的光反应阶段，类囊体薄膜上的 吸收光能，并将光能转化为 中活跃的化学能参与到暗反应阶段。 (2)下列选项中，可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有_____。 A．类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关 B．外源添加甲酸、乙酸等弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象 C．无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化 (3)结合图1及文中信息分析，弱酸导致类囊体腔酸化的机制是 。 (4)图2结果显示 。因此可以认为弱光条件下，无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。为解释此现象，请提出一个需要进一步研究的问题。 10．（23-24高三上·北京朝阳·期末）蔬菜生产中，农药、化肥、土壤微生物的活动等均可产生NO。为研究NO对植物光合作用的影响，研究者以番茄为材料进行了系列实验。 (1)NO以S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）的形式在植物体内储存和运输。用GSNO处理番茄后，检测叶片光合色素含量与净光合速率，结果如图。 ①光合作用中，位于叶绿体 上的光合色素吸收的光能转化成 中的化学能，进而通过暗反应储存在糖类等有机物中。 ②据图可知NO ，进而减弱番茄光合能力。 (2)检测发现，转录因子HY5基因敲除的番茄光合色素含量下降。NO处理后，番茄叶片中HY5mRNA和蛋白质含量均小于对照组，说明NO 。 (3)PORC基因和PSY2基因分别是叶绿素与类胡萝卜素合成的关键基因。研究者利用尿嘧啶和亮氨酸合成缺陷型酵母菌进行转基因实验，证实HY5可直接结合两基因的启动子调控其转录。请以PORC基因为例，补充完善实验方案（注：AD蛋白与启动子足够靠近时激活转录；金担子抗性基因表达可解除金担子素对酵母菌生存的抑制作用）。 组别 实验组 对照组 先导入的表达载体 ① 筛选成功转化的酵母菌 缺乏尿嘧啶的培养基 再导入的表达载体 ② 筛选成功转化的酵母菌 缺乏尿嘧啶和亮氨酸的培养基 培养上述酵母菌 ③ 的培养基 ④ 的培养基 ⑤ 的培养基 缺乏亮氨酸且加入金担子素的培养基 实验结果 生长 生长 生长 不生长 (4)综合上述研究和光合作用过程，阐明NO减弱番茄光合能力的机制。 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 光合作用和呼吸作用 考点01 细胞呼吸 1．（22-23高三上·北京石景山·期末）下列有关生物膜的叙述，不正确的是（    ） A．核膜为单层膜，膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道 B．线粒体为双层膜，内膜上进行有氧呼吸的第三阶段 C．叶绿体的类囊体薄膜上分布着能吸收光能的色素 D．内质网的膜成分可以转移到高尔基体膜和细胞膜中 【答案】A 【分析】核膜是双层膜，外膜上附有许多核糖体，常与内质网相连；其上有核孔，是核质之间频繁进行物质交换和信息交流的通道；在代谢旺盛的细胞中，核孔的数目较多。 【详解】A、细胞核的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道，A错误； B、线粒体为双层膜，其内膜上有许多酶，主要与有氧呼吸第三阶段有关，即在内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，B正确； C、叶绿体的类囊体薄膜上分布着光合色素，有利于吸收、利用和转化光能，C正确； D、内质网与核膜、细胞膜直接相连，并且内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间可通过囊泡的转移实现膜成分的更新，D正确。 故选A。 2．（22-23高三上·北京房山·期末）以下生物学实验的部分操作过程，正确的是（    ） 实验名称 实验操作 A 探究酵母菌种群数量变化 先将盖玻片放在计数室上，再在盖玻片边缘滴加培养液 B 探究酵母菌细胞呼吸方式 将无菌空气先通过酵母菌培养液，再通入10%NaOH溶液发生反应 C 观察细胞有丝分裂 清水漂洗后依次滴加HCl、龙胆紫 D 模拟生物体维持pH稳定 先在肝匀浆中滴加5滴0.1mol/LHCl，再滴加5滴0.1mol/LNaOH后测定并记录pH A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【分析】模拟生物体维持pH的稳定实验原理： （1）在溶液中加入酸或碱，缓冲对能使溶液pH的变化减弱。 （2）与自来水相比，生物组织匀浆更类似于缓冲液。 【详解】A、在探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验过程中，制片时，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余培养液用滤纸吸取，A正确； B、在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验过程中，应将质量分数为10％的NaOH溶液置于酵母菌培养液装置前，在空气间歇性通入后，吸收空气中CO2，B错误； C、在观察细胞有丝分裂过程实验中，先用质量分数为15％的HCl和体积分数为95％的酒精制成解离液，对洋葱根尖进行解离，用清水漂洗10分钟后，用质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶液（或醋酸洋红溶液）染色3至5分钟，C错误； D、模拟生物体维持pH的稳定实验中，应一次加一滴0.1mol/L的HCl，然后轻轻摇动，加入5滴后再测pH，重复该步骤直到加入了30滴为止；充分冲洗烧杯并向其中倒入25mL肝匀浆，测定并记录起始的pH，重复上述步骤一滴一滴地加入0.1mol/L的NaOH，D错误。 故选A。 3．（22-23高三上·北京房山·期末）在人体肝脏组织细胞中，大量合成 ATP 的细胞器是（    ） A．叶绿体 B．中心体 C．内质网 D．线粒体 【答案】D 【分析】动物细胞主要靠呼吸作用合成ATP，植物可以依靠呼吸作用与光合作用合成ATP。 【详解】A、动物细胞不含叶绿体，A错误； B、中心体与动物细胞有丝分裂相关，B错误； C、内质网与脂质代谢及蛋白质加工相关，C错误； D、光合作用、细胞呼吸可产生ATP，在人体肝脏组织等动物细胞中，细胞呼吸主要发生在线粒体，D正确。 故选D。 4．（22-23高三上·北京大兴·期末）农业谚语是劳动人民口口相传的生产实践经验，其中蕴藏着丰富的生物学原理，下列相关分析错误的是（    ） A．“春天粪堆密，秋后粮铺地”——粪肥中的能量流向植物，促进粮食增产 B．“玉米带大豆，十年九不漏”——玉米和大豆间作，可以促进增产 C．“寸麦不怕尺水，尺麦但怕寸水”——作物不同时期需水量不同，应合理灌溉 D．“稻子出在犁头上，勤耕深耕长得壮”——中耕松土有利于植物根细胞吸收无机盐 【答案】A 【分析】1、生态系统能量流动的特点：单向流动、逐级递减。 2、根细胞主要通过主动运输吸收无机盐，主动运输过程需要消耗能量。 【详解】A、分解者分解粪便中的有机物，其中的能量以热能形式散失，不能被植物利用，A错误； B、玉米和大豆间作，提高了单位面积土地的光能利用率，可以促进增产，B正确； C、作物不同时期需水量不同，应合理灌溉，C正确； D、中耕松土可以增加土壤中氧气浓度，有利于植物根细胞有氧呼吸，提供更多能量用于吸收无机盐，D正确。 故选A。 5．（22-23高三上·北京大兴·期末）某生物兴趣小组将等量且足量的苹果果肉分别放在О2浓度不同的密闭黑暗容器中，1小时后测定O2吸收量和CO2释放量，结果如下表。据表分析正确的是（    ） O2浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25% O2吸收量（mol） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 CO2释放量（mol） 1 0.8 0.6 0.5 0.45 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 A．苹果果肉细胞在O2浓度为0~3%时进行无氧呼吸，5%~25%时进行有氧呼吸 B．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 C．O2浓度为3%时，无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸的相同 D．根据表中数据可以得出贮藏苹果的最佳О2浓度约为5% 【答案】D 【分析】分析表格：在O2浓度为0时，苹果果肉细胞只进行无氧呼吸；在O2浓度为1%～3%时苹果果肉细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且随着O2浓度的增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，释放的CO2减少；当O2浓度达到5%时，苹果果肉细胞只进行有氧呼吸，并且随着O2浓度的增加，有氧呼吸强度在增加，当O2浓度达到20%时，再增加O2浓度，有氧呼吸强度不再增加。 【详解】A、据表可知，苹果果肉细胞在O2浓度为0～3%时，二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量，故此时苹果果肉可进行有氧呼吸和无氧呼吸；苹果果肉细胞在O2浓度为5%～25%时，CO2的释放量和O2的吸收量相等，只进行有氧呼吸，A错误； B、据表可知，当O2浓度达到20%时，再增加O2浓度，有氧呼吸强度不再增加，故并非O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多，B错误； C、O2浓度为3%时，依据有氧呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗0.3molO2，产生0.3molCO2，需要葡萄糖0.05mol，剩余的CO2=0.5-0.3=0.2mol由无氧呼吸产生，依据无氧呼吸反应式，可知产生0.2molCO2需要葡萄糖0.1mol，故无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的2倍，C错误； D、贮藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件，此时二氧化碳的释放量最少，有机物的消耗最少，D正确。 故选D。 6．（21-22高三上·北京昌平·期末）ATP是生物体内的直接能源物质，下列相关叙述不正确的是（    ） A．ATP可使蛋白质磷酸化导致蛋白质空间结构改变 B．ATP的水解可以降低细胞内化学反应的活化能 C．在类囊体薄膜和线粒体内膜上具有ATP合成酶 D．细胞内ATP与ADP的相互转化处于动态平衡 【答案】B 【分析】ATP中文名称叫腺苷三磷酸，结构简式A-P ～ P ～ P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键。合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用，合成场所在线粒体、叶绿体、细胞质基质。 【详解】A、主动运输过程中，在酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，造成载体蛋白的磷酸化，导致蛋白质空间结构改变，A正确； B、ATP水解可释放能量，而能降低细胞内化学反应的活化能的物质是酶，B错误； C、在类囊体薄膜上可进行光反应过程，线粒体内膜上可进行有氧呼吸第三阶段，都可产生ATP，故两者具有ATP合成酶，C正确； D、ATP与ADP的相互转化是时刻不停地进行，并处于动态平衡中，D正确。 故选B。 7．（21-22高三上·北京石景山·期末）生物学知识能够帮助大家判断日常生活中某些做法或说法的科学性。下列说法无科学性错误的是（　　） A．应用透气的创口贴或纱布包扎伤口，以防止厌氧菌繁殖 B．人的体质有酸、碱之分，酸性体质者应多食用碱性食物中和 C．为获得较多的自制果酒，需要向瓶中装满葡萄汁 D．一个家族几代人中都出现过的疾病就是遗传病 【答案】A 【分析】细胞呼吸原理的应用： ①用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制致病菌的无氧呼吸。 ②酿酒时：早期通气--促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖，后期密封发酵罐--促进酵母菌无氧呼吸，利于产生酒精。 ③食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。 ④土壤松土，促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量。 ⑤稻田定期排水：促进水稻根细胞有氧呼吸。 ⑥提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。 【详解】A、用透气的创口贴或纱布包扎伤口，可增加通气，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸，从而抑制厌氧菌的大量繁殖，A正确； B、人的体质并没有酸、碱之分，但体内有酸碱缓冲对，维持pH的相对稳定，B错误； C、葡萄汁装满发酵瓶在发酵过程中会溢出，C错误； D、一个家族几代人中都出现过的疾病不一定是遗传病，可能是传染病或者是由环境引起的，D错误。 故选A。 8．（21-22高三上·北京朝阳·期末）某兴趣小组进行酵母菌发酵实验的装置及实验结果如下图所示，下列分析错误的是（　　） A．气球中的气体在酵母菌细胞质基质和线粒体中产生 B．取部分发酵液加入重铬酸钾，溶液会变为灰绿色 C．细胞呼吸酶的活性大小依次为40℃＞20℃＞0℃ D．随着时间的增加，三个气球的体积将会越来越大 【答案】D 【分析】1、酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下进行无氧呼吸，产生二氧化碳和酒精，有有氧条件下进行有氧呼吸，产生二氧化碳和水。 2、检测二氧化碳的产生：可使澄清石灰水变浑浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。 【详解】A、气球中的气体来自有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，有氧呼吸产生气体的第二阶段在线粒体中进行，A正确； B、部分发酵液中酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，加入重铬酸钾后，溶液会变为灰绿色，B正确； C、 酵母菌的呼吸过程是酶促反应过程。对于大多数生物来说，酶活性是随温度升高而增强的，到大约38度－40度达到最强，所以细胞呼吸酶的活性大小依次为40℃＞20℃＞0℃，C正确； D、反应中的底物的量是相等的，随着时间的进行，底物消耗殆尽，反应不再进行，气球的体积不再增加，D错误。 故选D。 9．（21-22高三上·北京西城·期末）甲、乙分别为正常细胞线粒体和胶质母细胞瘤线粒体的电镜照片，下列叙述错误的是（    ） A．箭头所指为线粒体内膜 B．甲图细胞产生ATP的主要场所是线粒体 C．葡萄糖在线粒体中被分解 D．乙图线粒体发生嵴融合影响细胞有氧呼吸 【答案】C 【分析】1、线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”，细胞生命活动所需要的能量，大约95%来自线粒体。线粒体内膜向内折叠形成嵴，嵴的存在大大增加了内膜的表面积，线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。 2、有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段发生于细胞质基质，1分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸，产生少量[H]并释放少量能量；第二阶段发生于线粒体基质，丙酮酸和水彻底分解为二氧化碳和[H] 并释放少量能量；第三阶段发生于线粒体内膜，[H]与氧气结合成水并释放大量能量。 【详解】A、线粒体由两层膜组成，正常线粒体内膜向内折叠形成嵴，嵴的存在大大增加了内膜的表面积，所以图中箭头所指的线粒体的内膜，A正确； B、线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第三阶段产生大量ATP，所以甲图细胞产生ATP的主要场所是线粒体，B正确； C、葡萄糖的分解是在细胞质基质中完成的，C错误； D、线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，乙图表示胶质母细胞瘤线粒体的电镜照片，与正常线粒体相比，乙图线粒体发生嵴融合，使有氧呼吸收到影响，D正确。 故选C。 10．（22-23高三上·北京房山·期末）研究高温和增施 CO2对番茄叶片净光合速率的影响，结果如下图。下列相关说法不正确的是（    ） A．11:00 时，所有处理的净光合速率出现最高值 B．13:00 时，各处理因中午气孔关闭导致净光合速率快速下降 C．增施 CO2可提高番茄叶片的胞间 CO2浓度，促进暗反应 D．高温+ CO2处理可以缓解高温对光合作用的抑制 【答案】B 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行三碳化合物的还原，合成有机物。 【详解】A、由图可知，所有处理的净光合速率在11：00时出现最高值，A正确； B、13:00 时，常温和高温组植物因叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞间的二氧化碳的含量下降，从而引起净光合速率下降，而增施 CO2组由于增大了CO2的浓度，番茄叶片的净光合速率没有快速下降，B错误； C、增施 CO2可提高番茄叶片的胞间 CO2浓度，促进暗反应中CO2的固定，C正确； D、高温条件下植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞间的二氧化碳的含量下降，从而引起光合速率下降，由图可知，与高温组相比，增施 CO2使番茄叶片净光合速率增大，说明高温+ CO2处理可以缓解高温对光合作用的抑制，D正确。 故选B。 考点02 光合作用 11．（21-22高三上·北京昌平·期末）在、适宜的光照下，测定人工气候室中小麦抽穗期的净光合速率，结果如下图所示。下列相关叙述不正确的是（    ） A．施氮可同时影响光合速率和呼吸速率 B．增施和施氮均可提高小麦产量 C．浓度对产量的影响大于施氮量 D．可通过控制室温进一步提高产量 【答案】C 【分析】分析题意可知，本实验中的变量包括两种CO2浓度和2种施氮量。分析时利用单一变量进行分析：在二氧化碳浓度相同时，200mgkg-1施氮量的光合速率均高于施氮量为0的；在施氮量相同时，高大气CO2浓度均高于正常大气CO2浓度。 【详解】A、N元素是光合作用和呼吸作用中许多重要物质（如酶、叶绿素等）的组成成分，故施氮可同时影响光合速率和呼吸速率，A正确； B、结合分析可知，在二氧化碳浓度相同时，200mgkg-1施氮量的光合速率均高于施氮量为0的；在施氮量相同时，高大气CO2浓度均高于正常大气CO2浓度，故增施 CO2 和施氮均可提高小麦产量，B正确； C、由于实验没有比较二氧化碳浓度和施加氮肥的光合速率，故不能得出CO2 浓度对产量的影响大于施氮量的结论，且图示信息显示实验条件下，氮肥的影响为37-24=13，二氧化碳的影响为25-18=7，氮肥的影响更大，C错误； D、温度可通过影响酶的活性等影响光合速率，故可通过控制室温（如白天适当升温，夜间降低温度）进一步提高产量，D正确。 故选C。 12．（21-22高三上·北京丰台·期末）下列有关中学生物学实验中观察指标的描述，正确的是(    ) 选项 实验名称 观察指标 A 探究植物细胞的吸水和失水 细胞壁的位置变化 B 绿叶中色素的提取和分离 滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄 C 观察根尖分生组织细胞有丝分裂 纺锤丝牵引染色体的运动 D DNA的粗提取 颜色反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【分析】1、绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）； 2、观察细胞有丝分裂实验的步骤：解离（解离液由盐酸和酒精组成，目的是使细胞分散开来）、漂洗（洗去解离液，便于染色）、染色（用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料）、制片（该过程中压片是为了将根尖细胞压成薄层，使之不相互重叠影响观察）和观察（先低倍镜观察，后高倍镜观察）； 3、观察植物细胞质壁分离及复原实验的原理：（1）原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大．（2）当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层收缩进而质壁分离。（3）当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水，使质壁分离复原。 【详解】A、探究植物细胞的吸水和失水，中央液泡大小和颜色、原生质层的位置都可作为观察对象，但细胞壁伸缩性较小，几乎不会发生变化，故细胞壁的位置变化不能作为观察指标，A错误； B、绿叶中色素的提取和分离，由于不同色素的颜色以及含量都不同，且随层析液在滤纸条上的扩散速率也不同，故滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄都可以作为观察指标，B正确； C、观察根尖分生组织细胞有丝分裂，细胞在解离的时候已经死亡，看不到纺锤丝牵引染色体的运动，故纺锤丝牵引染色体的运动不能作为观察指标，C错误； D、DNA不溶于酒精，因此将冷却的酒精溶液加入到过滤后的溶解有DNA的NaCl溶液中后，DNA析出，但不会产生特定的颜色反应，故不能用颜色反应作为观察指标，D错误。 故选B。 13．（21-22高三上·北京丰台·期末）光合作用降低的原因分为气孔限制和非气孔限制两个方面。研究人员测定了不同程度的干旱胁迫下两种苜蓿的相关指标，部分数据如下图所示。以下分析正确的是(    ) A．气孔限制主要影响光反应速率 B．干旱胁迫导致胞间CO2浓度下降 C．光合速率下降的原因主要是非气孔限制 D．推测品种1比品种2更耐干旱 【答案】D 【分析】影响光合作用的因素有很多，气孔是CO2和水分子的通道，是影响光合作用的因素之一，可分为气孔限制和非气孔限制两个方面。若气孔导度下降，胞间CO2下降， 光合速率降低，称为气孔限制因素；若气孔导度下降，胞间CO2仍旧较高，受其它因素影响，光合速率较低，称为非气孔限制因素。 【详解】A、气孔是CO2的通道，CO2是碳反应（暗反应）的原料之一，因此气孔限制主要影响碳反应（暗反应）速率，A错误； B、第二幅图表示干旱胁迫对不同品种的影响，可知对于品种1轻度干旱胁迫导致胞间CO2浓度下降，而中度和重度都是上升，对于品种2，不同程度的干旱胁迫均导致胞间CO2浓度下降，B错误； C、品种1胞间CO2浓度上升（重度和中度），净光合速率下降，为非气孔因素限制，品种2胞间CO2浓度下降，净光合速率下降，为气孔因素限制，故光合速率下降的原因主要是气孔限制，C错误； D、品种1的净光合速率下降幅度更小，因此推测品种1比品种2更耐干旱，D正确。 故选D。 14．（21-22高三上·北京房山·期末）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示。下列说法错误的是（    ） A．该系统能实现将光能转化为有机物中的化学能 B．模块1和2的过程相当于叶绿体中光反应的过程 C．模块3中的反应相当于叶绿体基质内糖类的合成过程 D．该系统与植物在固定等量的CO2后，糖类的积累量相同 【答案】D 【分析】模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，模块3将活跃的化学能转化为糖类（稳定的化学能），结合光合作用的过程可知，模块1和模块2相当于光反应阶段，模块3相当于暗反应阶段。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为C5，乙为C3。 【详解】A、该系统模拟光合作用光反应和暗反应的过程，所以能够将光能转化为有机物中的化学能，A正确； B、模块1和2的过程将光能转化为电能，同时将水进行电解，相当于叶绿体中光反应的过程，B正确； C、模块3中的反应固定大气中的CO2，并将其还原为糖类，所以相当于叶绿体基质内糖类的合成过程（暗反应），C正确； D、该过程没有进行呼吸作用消耗有机物，所以在与植物的光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量应大于植物的，D错误。 故选D。 15．（21-22高三上·北京西城·期末）2021年，中国科学家在人工合成淀粉方面取得突破性进展，首次实现CO2→C1→C3→C6→淀粉过程，合成淀粉的速率是玉米的8．5倍。下列叙述错误的是（    ） A．淀粉是植物细胞的储能物质 B．玉米合成淀粉的能量来自CO2和H2O C．人工合成淀粉为解决粮食危机提供了新思路 D．酶用于人工合成淀粉体现了生物的直接价值 【答案】B 【分析】多样性的价值：（1）直接价值：对人类有食用、药用和工业原料等使用意义，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的；（2）间接价值：对生态系统起重要调节作用的价值（生态功能）；3）潜在价值：目前人类不清楚的价值。 【详解】A、淀粉是由葡萄糖脱水缩合而成的多糖，属于植物细胞的储能物质，A正确； B、玉米合成淀粉是在暗反应过程，所需能量来自光反应的NADPH和ATP，B错误； C、淀粉进入动物体内可被分解为葡萄糖，进而合成糖原等物质，能作为动物的能源物质，故人工合成淀粉为解决粮食危机提供了新思路，C正确； D、对人类有食用、药用和工业原料等使用意义，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的都是直接价值，故酶用于人工合成淀粉体现了生物的直接价值，D正确。 故选B。 16．（20-21高一上·河南平顶山·期末）对正在进行光合作用的植物，若突然降低植物周围环境中的CO2浓度，则短时间内，下列有关生理变化的叙述，正确的是（    ） A．叶绿体中C5/C3的值上升 B．叶绿体中ATP/ADP的值下降 C．NADPH/NADP＋的值下降 D．光反应速率加快 【答案】A 【分析】植物光合作用分为光反应阶段（包括水的光解和ATP生成）和暗反应阶段（包括二氧化碳固定和C3还原）。 【详解】A、在植物光合作用时突然降低 CO2 浓度，这将抑制暗反应中二氧化碳的固定，导致三碳化合物含量减少，短时间内C5增多，故叶绿体中C5/C3的值上升，A正确； BC、C3减少，则C3还原变慢，消耗的ATP和[H]（NADPH）变少，故叶绿体中ATP/ADP的值上升，NADPH/NADP＋的值上升，B、C错误； D、暗反应过程受抑制，进而影响光反应过程，光反应变慢，D错误。 故选A。 17．（2017·北京朝阳·二模）下列相关实验中涉及“分离”的叙述正确的是 A．光合色素的提取与分离实验中，色素分离是因其在层析液中溶解度不同 B．植物细胞质壁分离实验中,滴加蔗糖溶液的目的是使细胞质与细胞壁分离 C．植物根尖细胞有丝分裂实验中,可以观察到姐妹染色单体彼此分离的过程 D．T2噬菌体侵染细菌实验中,离心的目的是使噬菌体的DNA与蛋白质分离 【答案】A 【分析】光合色素的提取原理是光合色素能够溶解在有机溶剂中，分离原理是光合色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同从而分离色素；植物细胞质壁分离实验的原理：当外界溶液浓度大于细胞液浓度，原生质层与细胞壁会发生分离（质壁分离），当外界溶液浓度小于细胞液浓度，发生质壁分离的细胞会逐步恢复原来的状态；T2噬菌体侵染细菌的步骤：分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→带有标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌→搅拌、离心→检测上清液和沉淀物中的放射性。 【详解】A、光合色素的提取与分离实验中，不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的扩散速度快，溶解度小的扩散的慢，根据这个原理能够分离光合色素，A正确； B、植物细胞质壁分离实验中，滴加蔗糖溶液的目的是使原生质层与细胞壁分离，B错误； C、植物根尖细胞有丝分裂实验中，解离时细胞已经死亡，不能观察到姐妹染色单体彼此分离的过程，C错误； D、T2噬菌体侵染细菌实验中，离心的目的是使吸附到细菌的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离，D错误。 故选A。 18．（23-24高三上·北京昌平·期末）生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力（吸收并储存CO2的能力）相关，数值越小说明净生产力越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如下图。相关叙述中正确的是（    ） A．140天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度 B．150天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加 C．210天后碳通量变化原因是玉米开花结果 D．玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响 【答案】C 【分析】对于能进行光合作用的植株而言，净光合速率＝总光合速率—呼吸速率。 【详解】A、分析题图，140天时玉米的碳通量为0，说明140天时玉米的光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误； B、图中显示的是某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况，150天后碳通量逐渐降低，净生产力越逐渐增强，原因是玉米叶中的叶绿素含量迅速增加，B错误； C、210天后碳通量逐渐增加，净生产力减小，变化原因是玉米开花结果，呼吸消耗的二氧化碳更多，C正确； D、根据题图无法得出玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响，该实验的自变量是玉米生长时间，D错误。 故选C。 19．（23-24高三上·北京昌平·期末）在高中生物学实验中，关于酒精使用不正确的是（    ） A．脂肪鉴定时滴加酒精以利于苏丹Ⅲ染色 B．无水乙醇可用于提取叶绿体中的色素 C．观察植物细胞有丝分裂需用盐酸与酒精的混合液解离 D．采集的土壤小动物可放入70%的酒精溶液中保存 【答案】A 【分析】脂肪鉴定时滴加50％酒精是为了洗去浮色；色素溶于酒精，无水乙醇可用于提取叶绿体中的色素；解离液是15%盐酸和95%酒精按照1：1的体积比混合而成的；采集的土壤小动物可放入70%的酒精溶液中保存，70%的酒精溶液可杀死土壤小动物。 【详解】A、脂肪鉴定时滴加酒精是为了洗去浮色，而不是利于苏丹Ⅲ染色，A错误； B、色素溶于酒精，无水乙醇可用于提取叶绿体中的色素，B正确； C、解离液是15%盐酸和95%酒精按照1：1的体积比混合而成的，C正确； D、采集的土壤小动物可放入70%的酒精溶液中保存，70%的酒精溶液可杀死土壤小动物，D正确。 故选A。 20．（23-24高三上·北京东城·期末）下列选项属于实验中对照组处理的是（　　） 选项 实验名称 处理 A 探究温度对光合作用强度的影响 将植株置于0℃条件下种植 B 探究某基因对细胞分裂的影响 将用于敲除该基因的重组载体导入细胞 C 探究某药物对血糖浓度的影响 将生理盐水注射入糖尿病模型鼠体内 D 探究土壤微生物的分解作用 将落叶埋入经过60℃恒温处理1h的土壤中 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】探究土壤微生物的分解作用的实验中，实验组土壤做灭菌处理，无土壤微生物，落叶分解速率小，对照组土壤微生物加快落叶分解。 【详解】A、探究温度对光合作用强度的影响，将植株置于0℃条件下种植属于低温实验组，不属于对照组，对照组应将植物置于适宜的温度下培养，A错误； B、探究某基因对细胞分裂的影响，将用于敲除该基因的重组载体导入细胞属于实验组，对照组应为不作处理，B错误； C、探究某药物对血糖浓度的影响，将生理盐水注射入糖尿病模型鼠体内属于空白对照组，C正确； D、实验组土壤做灭菌处理，无土壤微生物，故将落叶埋入经过60℃恒温处理1h的土壤中属于实验组而非对照组，D错误。 故选C。 21．（23-24高三上·北京朝阳·期末）以下实验操作能达成所述目标的是（    ） A．以菊花茎段为材料进行植物组织培养 B．以洋葱鳞片叶为材料观察植物细胞有丝分裂 C．用平板划线法对微生物进行计数 D．用无水乙醇作为层析液分离叶绿体中的色素 【答案】A 【分析】平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养．在划线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。 【详解】A、植物细胞具有全能性，以菊花茎段为材料进行植物组织培养可形成个体，A正确； B、洋葱鳞片叶为成熟细胞，不分裂，不能观察到植物细胞有丝分裂，B错误； C、平板划线法在刚开始划线的区域无法获得单个菌落，所以无法用来计数，C错误； D、用无水乙醇可提取叶绿体内的色素，但不能作为层析液分离叶绿体中的色素，D错误。 故选A。 1．（22-23高三上·北京大兴·期末）胰腺癌是消化道常见的恶性肿瘤之一，目前尚无治愈晚期胰腺癌的有效手段。 (1)胰腺细胞癌变的根本原因是 ，机体能够杀死癌细胞体现免疫系统的 功能。 (2)为了评估有氧运动对胰腺肿瘤生长的影响，研究者给小鼠植入胰腺癌细胞制备出胰腺癌模型小鼠，控制模型小鼠在跑台上进行低强度的有氧运动。28天后手术取出肿瘤组织，检测结果如图1、图2，发现低强度有氧运动之后，肿瘤的体积和质量均 。 (3)研究者对肿瘤组织中免疫细胞的相关情况进行了分析，结果如图3，发现28天低强度有氧运动后，肿瘤组织中的 细胞增多， 细胞减少。 (4)为研究MDSC和胰腺肿瘤之间的关系，研究者进行了如下实验，请在下表中完善实验设计。 组别 小鼠类型 处理 检测指标 对照组1 裸鼠（无特异性免疫） 植入胰腺癌细胞 肿瘤体积和质量 实验组1 对照组2 健康小鼠 植入胰腺癌细胞 实验组2 研究发现对照组1和实验组1肿瘤体积和质量无显著差异，对照组2肿瘤体积和质量显著小于实验组2。这说明 。 (5)该研究给你带来的生活启示是 。 【答案】(1) 原癌基因和抑癌基因突变 免疫监视 (2)（显著）下降 (3) 细胞毒性T MDSC (4) 裸鼠（无特异性免疫） 植入胰腺癌细胞和MDSC细胞 健康小鼠 植入胰腺癌细胞和MDSC细胞 MDSC细胞通过抑制小鼠的特异性免疫功能导致胰腺肿瘤的生长 (5)进行低强度有氧运动有助于身体健康 【分析】细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变。细胞癌变与原癌基因和抑癌基因发生基因突变有关，癌细胞具有的特征有：无限增殖、形态结构发生显著变化细胞膜上的糖蛋白减少、细胞之间的黏着性降低、易在体内分散转移。 【详解】（1）细胞癌变的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变；机体能够杀死癌细胞体现免疫系统的免疫监视功能（识别和清除突变的细胞，防止肿瘤发生）。 （2）分析题意，本实验目的是评估有氧运动对胰腺肿瘤生长的影响，则实验的自变量是有氧运动的情况，因变量是胰腺肿瘤生长情况，据题图分析可知，与对照组相比，有氧运动的组别肿瘤的体积和质量均（显著）下降。 （3）分析图3可知，28天低强度有氧运动后，肿瘤组织中的细胞毒性T细胞增多，MDSC细胞减少。 （4）分析题意，实验目的是研究MDSC和胰腺肿瘤之间的关系，实验的自变量是小鼠类型和MDSC细胞的有无，因变量是肿瘤生长情况，实验的设计应遵循对照与单一变量原则，故根据实验表格的组别可知，对照组1是裸鼠（无特异性免疫）＋植入胰腺癌细胞，对照组2是健康小鼠＋植入胰腺癌细胞，两者的自变量是小鼠类型，则两组实验组之间、实验组与对照组之间应分别形成对照，遵循单一变量关系，故据此推测，实验组1应是裸鼠（无特异性免疫）＋植入胰腺癌细胞和MDSC细胞，而实验组2是健康小鼠＋植入胰腺癌细胞和MDSC细胞；若对照组1和实验组1（小鼠类型是裸鼠，自变量是MDSSC细胞有无）肿瘤体积和质量无显著差异，对照组2肿瘤体积和质量显著小于实验组2（小鼠类型是健康小鼠，自变量是MDSSC细胞有无），则说明MDSC细胞通过抑制小鼠的特异性免疫功能导致胰腺肿瘤的生长。 （5）结合上述研究可知，进行低强度有氧运动有助于身体健康。 2．（22-23高三上·北京大兴·期末）气候变暖威胁着全球范围内湿地生态系统的结构和功能。研究者基于黄河三角洲的一项野外增温实验平台，深入分析了滨海湿地生态系统对气候变暖的响应。 (1)湿地生态系统是由 和 组成，二者相互作用。 (2)研究者在2014年11月到2020年11月期间，模拟增温使土壤温度显著提高了2.4℃。图1数据表明 。 (3)采用 法调查该地植物的物种组成及其生物量，结果如图2。与对照组相比，在增温样地的大部分年间，优势种由 转变为 ，说明气候变暖改变土壤盐度，进而通过物种更替改变了群落的结构。 (4)已知高温天气可导致海平面的变化，使得水淹事件的发生。2016年和2019年研究区域均发生了极端水淹事件，水淹高度达70多厘米，水淹持续57天，多数植物被淹死。芦苇高度约为80~90厘米，而碱蓬的高度约为20~30厘米，且芦苇具有发达的通气组织。淹水退去后，芦苇的生物量可以维持或再生，从结构和功能的角度推测芦苇能够维持的原因 。 (5)综合上述研究推测增温导致生态系统稳定性降低的原因 。 【答案】(1) 生物群落 无机环境 (2)增温处理可提高土壤盐度 (3) 样方法 芦苇 碱蓬 (4)芦苇更高，且具有发达的通气组织，在水淹环境中可为水淹部分组织提供氧气 (5)增温提高土壤盐度，进而减少了生态系统的组成组分，使营养结构变的更简单，生态系统稳定性减低 【分析】1、生态系统是在一定区域内，生物群落及其生活的无机环境共同构成的整体。 2、生态系统的组成成分越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强。 【详解】（1）湿地生态系统是由生物群落和无机环境组成，二者相互作用。 （2）与对照组相比，增温组土壤盐度增加，说明增温可提高土壤盐度。 （3）调查该地植物的物种组成及其生物量，通常采用样方法。据图2分析，对照组中芦苇是优势物种，增温处理后芦苇的数量减少，碱蓬开始增多，成为优势物种，说明气候变暖改变土壤盐度，进而通过物种更替改变了群落的结构。 （4）水淹时，植物通常会因为缺氧导致无氧呼吸产生酒精，从而对植物细胞有毒害。而芦苇比碱蓬更高，且具有发达的通气组织，在水淹环境中可为水淹部分组织提供氧气。 （5）综合上述研究推测增温导致生态系统稳定性降低的原因是增温提高土壤盐度，进而减少了生态系统的组成组分，使营养结构变的更简单，生态系统稳定性减低。 3．（22-23高三上·北京石景山·期末）气孔由一对保卫细胞和它们之间的孔隙构成。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度，这样既能保证CO2的供给，又能防止水过多散失。 (1)CO2经气孔被运至叶肉细胞的 中，参与光合作用的 反应。 (2)关于气孔开闭的假说之一是：在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞 导致气孔开放（选填“吸水”、“失水”）。黑暗时，由于 ，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 (3)气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥展开了相关研究。 ①以光照12h/黑暗12h为光照周期进行实验，结果如图1、2所示： 图Ⅰ结果显示，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后 h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。结合图1、2所示的结果，可得出的结论是 。 ②研究发现，对于保卫细胞气孔能否打开的调控，蔗糖与TOR激酶起到相同的作用。为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAM1的相对表达量。 组别 1 2 3 4 蔗糖 － ＋ － ＋ TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋ 注：＋/－分别表示有/无添加 能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动的实验结果为 。 【答案】(1) 叶绿体基质 暗 (2) 吸水 呼吸作用释放CO2 (3) 1 TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开。 与1组相比，2组相对表达量更高，3组与4组无显著差异，均小于1组。 【分析】验证气孔开闭由保卫细胞的吸水和失水引起的，则自变量为拟南芥叶片表皮所处液体的环境蔗糖和TOR激酶抑制剂的有无，因变量为气孔开闭情况。 【详解】（1）CO2经气孔被运至叶肉细胞的叶绿体基质中，在叶绿体基质中被固定为C3，参与光合作用的暗反应阶段。 （2）在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞吸水导致气孔开放。黑暗时只进行呼吸作用，由于呼吸作用释放CO2，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 （3）在图1中，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后1h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。图2中，开始光照时，对照组和抑制剂处理组保卫细胞气孔开闭情况一致，光照1h和3h后，对照组保卫细胞气孔增大，抑制剂处理组保卫细胞气孔打开程度基本无明显变化，结合图1、2所示的结果，可得出的结论是TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开。 若与1组相比，2组相对表达量更高，3组与4组无显著差异，均小于1组，则能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动，蔗糖与TOR激酶起到相同的调控作用。 【点睛】本题考查学生理解光合作用过程的光反应与暗反应的物质变化及场所，影响光合作用的因素，并学会分析题图获取信息，利用有效信息进行推理、综合解答问题，关键是学会看题图中给出的相关信息，结合具体情境答题。 4．（22-23高三上·北京大兴·期末）学习以下材料，回答问题。 光呼吸和C4植物，陆地上的植物分布在除南极洲外的所有各洲，它们适应于各种各样的环境条件。这些适应方式中有一种是在不同环境下以不同的方式固定CO2，同时尽可能地节省水。科学家将直接利用空气中的CO2进行光合作用的植物称为C3植物，因为CO2固定的最初产物是一种三碳化合物——3-磷酸甘油酸。许多重要的作物，例如水稻、小麦、大豆以及许多种果树和蔬菜，都是C3植物。C3植物有一个共同的问题，就是在干旱、炎热的条件下，气孔会关闭，CO2不能到达叶绿体。对于植物而言，关闭气孔是一种适应现象，这样可减少水分的损失。但关闭气孔也会阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。其结果是叶内CO2很少，而光合作用的光反应所释放的O2又在叶内积累。光合作用暗反应中的第一个用于固定CO2的酶rubisco有一个特点，能够固定O2，所以称为加氧酶。在CO2很少而О2很多的情况下，这种固定O2的作用非常显著，其结果是将糖转化为一种二碳化合物，然后植物细胞又将这种二碳化合物分解为CO2和水，这种作用名为光呼吸（photorespiration）。光呼吸的结果不产生糖，而是使细胞中已有的糖转变成CO2，但是光呼吸不产生ATP。有一类植物与C3植物不同，它们有特殊的适应特性，这类植物称为C4植物。当气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。原因是C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco，不能固定O2，在CO2很少的情况下也能固定CO2。这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2，参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。玉米、高粱、甘蔗都是C4植物。还有一类被统称为CAM的植物，CAM途径首先在景天属植物中被发现，CAM一词来源于景天酸代谢（crassulacean  acid  metabolism）。CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应，但CAM光合作用的效率不高。 (1)在C3植物的叶肉细胞中，光合作用暗反应发生的场所为 ，其过程是首先在相关酶的催化下CO2与C5结合，生成C3分子，然后在光反应提供的 作用下，将C3还原成糖类等有机物。 (2)根据文中信息阐述光呼吸与有氧呼吸的区别与联系 。 (3)夏季正午，水稻植株会出现因光合速率降低而产生的“午休”现象，而玉米植株则不会出现该现象，据文中信息推测玉米植株不会出现“午休”现象的原因是 。 (4)C4植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，CAM植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，这两种途径都有利于植物适应 环境。 (5)结合文中信息分析下列说法正确的有___________。 A．能进行光合作用的生物捕获光能的结构都是叶绿体 B．陆生植物进化出固定低浓度CO2机制，可避免光呼吸 C．C植物和CAM植物都利用酶Rubisco来固定CO2 D．CAM植物光合效率较低，所以生长缓慢 【答案】(1) 叶绿体基质 NADPH和ATP (2)光呼吸与有氧呼吸的联系：光呼吸和有氧呼吸都需要消耗氧气，都能将糖分解为CO2和水，；光呼吸与有氧呼吸的区别：光呼吸不产生ATP，有氧呼吸产生ATP。 (3)因为玉米是C4植物，C4植物中第一个固定CO2的酶，在CO2很少的情况下也能固定CO2，所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用 (4) 空间 时间 干旱、炎热、高温 (5)BD 【分析】1.C3植物在干旱、炎热的条件下，气孔会关闭，CO2不能到达叶绿体，光合作用的速率会下降。 2.在CO2很少而О2很多的情况下，光合作用暗反应中的第一个用于固定CO2的酶rubisco，能够固定O2，这种固定O2的作用非常显著，其结果是将糖转化为一种二碳化合物，然后植物细胞又将这种二碳化合物分解为CO2和水，这种作用名为光呼吸。 3.C4气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。 4.CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应，但CAM光合作用的效率不高。 【详解】（1）在C3植物的叶肉细胞中，光合作用暗反应发生的场所为叶绿体基质；光反应为暗反应提供NADPH和ATP，将C3还原成糖类等有机物，。 （2）根据题干信息，光呼吸与有氧呼吸的联系：光呼吸和有氧呼吸都需要消耗氧气，都能将糖分解为CO2和水，；光呼吸与有氧呼吸的区别：光呼吸不产生ATP，有氧呼吸产生ATP。 （3）由“当气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。原因是C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco，不能固定O2，在CO2很少的情况下也能固定CO2。这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2，参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。”可知，因为玉米是C4植物，C4植物中第一个固定CO2的酶，在CO2很少的情况下也能固定CO2，所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用 （4）由“这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2，参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。”可知，C4植物捕获和还原CO2在空间上分离；由“CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应。”可知，CAM植物捕获和还原CO2在时间上分离。这两种途径都有利于植物适应干旱、炎热、高温环境。 （5）A、捕获光能的结构不一定是叶绿体，比如原核细胞没有叶绿体，但可以利用光能进行光合作用，A错误； B、光呼吸是CO2很少而О2很多的情况下发生的，所以陆生植物进化出固定低浓度CO2机制，可避免光呼吸，B正确； C、由“C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco”可知，C4植物固定CO2的酶不是rubisco，C错误； D、CAM植物光合效率较低，积累的有机物少，所以生长缓慢，D正确。 故选BD。 【点睛】本题考查光呼吸、C3植物、C4植物的相关知识，意在考查学生在题干中提取关键信息解题。 5．（21-22高三上·北京昌平·期末）随着生活污水和工农业废水排入环境中的量日益增多，水体富营养化，导致藻类暴发式增殖，发生水华现象，水质降低。科研人员以四尾栅藻为研究对象进行了系列实验。请回答问题： (1)四尾棚藻是一种对污染物有一定耐受性的单细胞绿藻，在生态系统的营养结构中，四尾栅藻属于 ；N、P被吸收后可用于合成四尾栅藻细胞内与能量转换直接相关的有机物 。 (2)在基础培养液（含四尾栅藻所需的各种元素）中添加磷酸二氢钠，控制培养液中的磷浓度，利用 在显微镜下观察统计，计算不同磷浓度下四尾栅藻的密度。各组氮磷比及实验结果见下图。 ①培养液中四尾栅藻的初始密度不同，欲比较不同磷浓度对四尾栅藻生长的影响，可选用 （选填下列字母）作为观察指标。 A．单位时间内四尾栅藻的密度增加值 B．统计周期末期与统计周期初期的密度比 C．四尾栅藻密度增加50%所用的时间 ②据图可知，四尾栅藻的密度随着 的增加而增加；磷浓度过高 四尾栅藻的生长。 (3)水华形成是由多种因素造成的，你认为可以从哪些方面进行控制？请说明理由： 。 【答案】(1) 第一营养级 ATP、NADPH（NADP+） (2) 血细胞计数板 BC 氮磷比、培养时间 抑制 (3)①减少污水排放，从而减少藻类的矿质元素来源，降低水体的富营养化程度，防止水华的发生；②合理发展水产养殖业，通过鱼类对藻类的捕食，防止水华的发生；③捕捞，降低藻类种群密度，防止水华的发生 【分析】水华是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷、钾的废污水进入水体后，藻类成为水体中的优势种群，大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象，据此进行分析解答。 【详解】（1）四尾棚藻是一种单细胞绿藻，为生产者，属于第一营养级。光合作用过程中与能量转化直接有关的有机物质ATP、NADPH、NADP+都含有N和P，因此N、P被吸收后可用于合成四尾栅藻细胞内与能量转换直接相关的有机物ATP、NADPH、NADP+。 （2）单细胞绿藻个体微小，统计其数量需用血细胞计数板进行统计。 ①A、单位时间内四尾栅藻的密度增加值与初始密度有关，而实验开始时四尾栅藻的初始密度不同，因此该观察指标不能用于比较不同磷浓度对四尾栅藻生长的影响，A错误； B、统计周期末期与统计周期初期的密度比与初始密度无关，可表示不同磷浓度对四尾栅藻生长的影响，B正确； C、四尾栅藻密度增加50%所用的时间与初始密度无关，可表示不同磷浓度对四尾栅藻生长的影响，C正确。 故选BC。 ②据图可知，四尾栅藻的密度随着氮磷比、培养时间的增加而增加；磷浓度过高，四尾栅藻的密度小于磷浓度低的组，说明磷浓度过高抑制四尾栅藻的生长。 （3）水华是由于N和P等元素增加导致的藻类植物大量繁殖的现象，若要控制水华，可控制水体富营养化的形成以及控制藻类植物的快速增长，因此可通过如下途径控制：①减少污水排放，从而减少藻类的矿质元素来源，降低水体的富营养化程度，防止水华的发生；②合理发展水产养殖业，通过鱼类对藻类的捕食，防止水华的发生；③捕捞，降低藻类种群密度，防止水华的发生。 【点睛】本题考查水华的形成和治理，意在考查考生应用所学知识解决实际问题的能力。 6．（21-22高三上·北京朝阳·期末）衰老是植物受内外因素影响并进行严格调控的复杂过程。研究者对拟南芥叶片衰老的分子机制开展研究。 (1)拟南芥种植密度较大时，光能被上层叶片叶绿体中的 大量吸收，使下层叶片光合速率下降，细胞内自由基积累攻击叶绿体膜、核膜等构成的 系统，导致叶片衰老变黄。光不仅是光合作用的动力，也可作为信号 植物的生长发育。 (2)F蛋白在光信号转导途径中有重要作用。研究者测定野生型拟南芥和F基因功能缺失突变体（突变体f）叶片的叶绿素含量，结果如图1所示。 据图分析，F基因的功能是对遮光诱发的叶片衰老有 作用，理由是 。 (3)植物激素水杨酸可促进自由基的产生。研究者推测，F蛋白通过控制水杨酸的合成进而调控了叶片衰老。研究人员构建水杨酸合成基因功能缺失突变体甲以及水杨酸合成基因、F基因功能缺失的双突变体乙，将野生型植株、突变体甲、乙和f种植在正常光照条件下，一段时间后测定并比较叶绿素含量，若结果为____________（选填相应字母），则证明上述推测正确。 A．野生型≈甲≈乙＞f B．野生型＞甲≈乙≈f C．野生型＞甲≈f＞乙 D．野生型≈甲＞f≈乙 (4)研究显示，W蛋白也可调控水杨酸的合成。研究者将水杨酸合成基因启动子与荧光素酶基因连接构建基因表达载体，导入野生型拟南芥叶片制备的原生质体，并检测荧光素酶活性，实验处理及结果如下图2所示。 根据图2并结合（2）（3）实验结果，请构建F蛋白、W蛋白、水杨酸合成和叶片衰老之间的关系模型（用文字、符号和箭头表示） 。 【答案】(1) 光合色素 生物膜 调控 (2) 延缓 与野生型相比，突变体f在遮光条件下，叶绿素含量下降更明显 (3)A (4) 【分析】光合作用的影响因素有光照、二氧化碳浓度、叶绿素含量、酶等。植物种植密度过大会导致光合速率下降。 【详解】（1）拟南芥种植密度较大时，光能被上层叶片叶绿体中的叶绿素、类胡萝卜素等光合色素大量吸收，导致下层叶片光合速率下降。自由基攻击细胞内的生物膜系统，导致叶片衰老。光可以作为光合作用的动力，还可以作为信号调控植物的生长发育。 （2）根据实验数据可知，与野生型相比，突变体f在遮光条件下，叶绿素含量下降更明显，说明F基因对遮光诱发的叶片衰老有延缓作用。 （3）由图1可知，F蛋白可以延缓叶片衰老变黄，结合题目信息“水杨酸可以促进自由基的产生，自由基可导致叶片衰老变黄”推测，F蛋白质可能会抑制水杨酸的合成，减少自由基的产生，进而延缓了叶绿素含量的下降。故野生型与甲和乙突变体的叶绿素含量相似，突变体f由于缺少F蛋白，而水杨酸正常合成，导致叶绿素含量明显下降。故将野生型植株、突变体甲、乙和f种植在正常光照条件下，一段时间后测定并比较叶绿素含量，预期的结果为野生型≈甲≈乙＞f。 故选A。         （4）根据图2结果可知，与未加入F蛋白和W蛋白相比，只加入F蛋白组，荧光酶活性相对值较低，说明F蛋白抑制水杨酸合成；只加入W蛋白组，荧光酶的活性相对值较高，说明W蛋白可以促进水杨酸的合成；同时加入F蛋白和W蛋白组，荧光素酶的活性与未加入F蛋白和W蛋白组差不多，说明W蛋白和F蛋白呈拮抗作用，二者的作用会相互抵消，如图所示： 。 【点睛】解答本题的关键是，需要分析出每个实验结果表示的含义，再进行分析和解答。 7．（23-24高三上·北京房山·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 强光下植物光合电子传递的机制 光合作用是地球上最大规模的物质和能量转换过程。光反应过程中光合电子传递链主要由几大光合复合体组成，包括光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素复合体（Cb6/f）、光系统Ⅰ（PSⅠ）等。光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递。线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。 拟南芥中亲环素蛋白C37可以调控植物光合电子传递效率，提高植物对强光的适应性（如图）。研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧（ROS），ROS的积累导致突变体光损伤加剧、叶绿素降解增加。ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡。    注：→线性电子传递，环式电子传递，箭头粗细代表电子传递强弱，●电子 上述研究揭示出，植物通过调节光合链上的电子流动速率以适应强光胁迫。对C37等蛋白的进一步研究，为探究植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，将水分解为 和H⁺，同时产生电子，经过电子传递链，最终与H⁺和NADP⁺结合形成 同时在酶的参与下利用H⁺跨膜产生的势能生成ATP (2)环式电子传递与线性电子传递相比，能够 （填“提高”或“降低”）ATP/NADPH比例，提高暗反应的效率。 (3)对文中强光胁迫下植物光合电子传递链调控机制的理解，正确的叙述包括___ A．强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程 B．强光下，C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率 C．C37可减少ROS积累，保证了强光下光反应的顺利进行 D．C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率 (4)研究发现，类囊体腔内H⁺浓度适当增加，可以保护PSⅡ免受强光破坏，综合上述所有信息，从适应的角度阐释环式电子传递对于植物应对光胁迫的意义 。 【答案】(1) 氧气 NADPH (2)提高 (3)BCD (4)可以适当增加H⁺浓度，同时，环式电子传递，可以降低强光下的细胞凋亡率，可以保护PSⅡ免受强光破坏 【分析】光合作用的光反应是一个非常复杂的物质与能量转变过程，它需要类囊体上多种蛋白复合体和电子传递体的参与才能将光能转变成电能，进而转变电势能和化学能。PSI和PSII指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，叶绿素a（P680和P700）与蛋白质结合构成PSI和PSII。转化时处于特殊状态的叶绿素a在光的照射下﹐可以得失电子，从而将光能转换成电能。叶绿素a被激发而失去电子（e-），最终传递给NADP+。失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分子氧化生成氧分子和氢离子（H+），叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。 【详解】（1）在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为氧气和H+，同时产生的电子经传递，可用于NADP+和H+结合形成 NADPH。另一方面，在ATP合成酶的作用下，顺浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成ATP。 （2）线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比，能够提高ATP/NADPH比例。 （3）A 、强光下，C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程，A错误； B、研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，因此C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率，B正确； C、C37可减少ROS积累，保证了强光下光反应的顺利进行，C正确； D、ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡，C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率，D正确。 故选BCD。 （4）环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH，因此可以适当增加H⁺浓度，同时，环式电子传递，可以降低强光下的细胞凋亡率，可以保护PSⅡ免受强光破坏。 8．（23-24高三上·北京西城·期末）植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径）。 (1)图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合 ，抑制了光合作用中的 阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 (2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正 。 (3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图3）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受 等因素的影响。 ②据图3可知，12~14时 ，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 (4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→_____水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B．光合产物可以及时运输到籽粒 C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加 【答案】(1) R酶 暗反应/CO2的固定 (2)“A酶”改为“G酶”/“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”；GMA途径使得CO2/O2↑ (3) 气孔导度/CO2浓度/温度 内源G酶表达量显著升高 (4)C→A→B 【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。 【详解】（1）据图分析，CO2与R酶结合后进行光合作用的暗反应阶段，同时O2也能够和R酶结合生成2-PG，所以光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合R酶，从而抑制了光合作用中暗反应的进行。 （2）将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞获得转基因水稻，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。由此说明，R酶与CO2的亲和力更高，从而更有利于进行暗反应。而图2只有A酶一种，要想提高细胞内的CO2浓度，则必须要有G酶，通过G酶可以将乙醇酸转变为乙醛酸，后者需要M酶的催化生成苹果酸，苹果酸进一步转化为丙酮酸，丙酮酸产生CO2用于暗反应。如果只有A酶一种，只能清除体内H2O2，并不能增加CO2浓度。也就是说需要将A酶改为“G酶、M酶、A酶”，如果GMA途径发挥作用，那么细胞内的CO2浓度升高，所以细胞内的CO2/O2↑而不是CO2/O2低，所以需要将CO2/O2低改为CO2/O2↑。 （3）外源G酶基因表达除光强外，还可能与气孔导度、CO2浓度、温度等因素有关。据图3可知，12~14时，总G酶和外源G酶的表达量差值最大，说明内源G酶表达量显著升高，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 （4）本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率，合理解释为：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→外源G酶基因表达除光强外，还可能受气孔导度/CO2浓度/温度等因素的影响，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加→光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加→光合产物可以及时运输到籽粒→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。故是C→A→B。 9．（23-24高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答以下问题。 无氧呼吸产生的弱酸对光合作用的影响 光合自养型生物依赖光合作用将光能转化为化学能，通过呼吸作用将有机物中的能量释放出来供给代谢活动。有研究发现，在早晚弱光环境及夜晚条件下，无氧呼吸方式对于衣藻的生存很重要。在衣藻中，无氧呼吸过程中产生的丙酮酸具有多条代谢途径，较为特别的是丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸（HA）。研究表明，缺氧条件下衣藻无氧呼吸产生的弱酸导致了类囊体腔的酸化。弱酸在衣藻细胞中有未解离的弱酸分子和解离后的离子两种存在形式。其中弱酸分子可以穿过生物膜进入细胞的各区室中，研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型（如图1）。研究还发现，类囊体腔的缓冲能力不足细胞质基质和叶绿体基质的二十分之一。有数据表明，无氧呼吸产生的弱酸可以抑制光反应中的光捕获和电子传递。为了模拟黎明时分的光照情况，研究人员将衣藻进行黑暗密闭处理3小时后给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾（实验结果如图2所示）。在有氧情况下，相同实验处理发现氢氧化钾对氧气释放情况无影响。在自然环境中，衣藻经历黑暗和弱光条件的交替，黄昏时光合作用减弱，氧气通过有氧呼吸迅速耗尽，衣藻通过活跃无氧呼吸以维持细胞的能量供给。黎明时分无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。该研究为探索光合作用和呼吸作用的关系提供了新思路。 (1)在光合作用的光反应阶段，类囊体薄膜上的 吸收光能，并将光能转化为 中活跃的化学能参与到暗反应阶段。 (2)下列选项中，可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有_____。 A．类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关 B．外源添加甲酸、乙酸等弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象 C．无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化 (3)结合图1及文中信息分析，弱酸导致类囊体腔酸化的机制是 。 (4)图2结果显示 。因此可以认为弱光条件下，无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。为解释此现象，请提出一个需要进一步研究的问题。 【答案】(1) 光合色素 ATP、NADPH (2)ABC (3)弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化 (4) 弱光组释放氧气的时间早于KOH+弱光组，且更快达到最大氧气释放量 无氧呼吸产生的弱酸可以抑制有氧呼吸吗？无氧呼吸产生的弱酸抑制有氧呼吸的程度比抑制光合作用的程度高吗？ 【详解】（1）光合色素位于类囊体薄膜上，光合有关的酶位于叶绿体类囊体薄膜和叶绿体基质中。光反应阶段，类囊体薄膜上的光合色素吸收光能，并将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。 （2）A、类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关，即无氧呼吸产生弱酸的总积累量多，进而类囊体腔内的酸化程度高，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，A正确； B、甲酸、乙酸都是弱酸，外源添加弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，B正确； C、无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化，产生弱酸的突变体在黑暗条件下发现类囊体腔酸化,可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，C正确； 故选ABC。 （3）由图1可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化。 （4）衣藻暗处理3小时后一组给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾，由图2可知，弱光组释放氧气的时间早于KOH+弱光组，且更快达到最大氧气释放量。弱光条件下，无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。为解释此现象，需要进一步研究无氧呼吸产生的弱酸对有氧呼吸的影响，如无氧呼吸产生的弱酸可以抑制有氧呼吸吗？无氧呼吸产生的弱酸抑制有氧呼吸的程度比抑制光合作用的程度高吗？ 10．（23-24高三上·北京朝阳·期末）蔬菜生产中，农药、化肥、土壤微生物的活动等均可产生NO。为研究NO对植物光合作用的影响，研究者以番茄为材料进行了系列实验。 (1)NO以S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）的形式在植物体内储存和运输。用GSNO处理番茄后，检测叶片光合色素含量与净光合速率，结果如图。 ①光合作用中，位于 叶绿体 上的光合色素吸收的光能转化成 中的化学能，进而通过暗反应储存在糖类等有机物中。 ②据图可知NO ，进而减弱番茄光合能力。 (2)检测发现，转录因子HY5基因敲除的番茄光合色素含量下降。NO处理后，番茄叶片中HY5mRNA和蛋白质含量均小于对照组，说明NO 。 (3)PORC基因和PSY2基因分别是叶绿素与类胡萝卜素合成的关键基因。研究者利用尿嘧啶和亮氨酸合成缺陷型酵母菌进行转基因实验，证实HY5可直接结合两基因的启动子调控其转录。请以PORC基因为例，补充完善实验方案（注：AD蛋白与启动子足够靠近时激活转录；金担子抗性基因表达可解除金担子素对酵母菌生存的抑制作用）。 组别 实验组 对照组 先导入的表达载体 ① 筛选成功转化的酵母菌 缺乏尿嘧啶的培养基 再导入的表达载体 ② 筛选成功转化的酵母菌 缺乏尿嘧啶和亮氨酸的培养基 培养上述酵母菌 ③ 的培养基 ④ 的培养基 ⑤ 的培养基 缺乏亮氨酸且加入金担子素的培养基 实验结果 生长 生长 生长 不生长 (4)综合上述研究和光合作用过程，阐明NO减弱番茄光合能力的机制。 。 【答案】(1) 类囊体薄膜 ATP、NADPH 降低光合色素含量 (2)抑制HY5基因表达 (3) PORC启动子    金担子素抗性 亮氨酸合成    AD 缺乏亮氨酸 缺乏亮氨酸且加入金担子素 缺乏亮氨酸 (4)NO通过抑制HY5基因的表达，抑制其对PORC基因和PSY2基因的转录促进作用，从而降低番茄光合色素含量，降低光反应速率，进而降低暗反应速率，导致光合能力下降 【分析】光合作用的过程包括 光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段（场所：类囊体薄膜）物质变化：①水的光解，生成氧气和NADPH② 利用光能将ADP和Pi结合形成ATP；能量变化：将光能转化为ATP和NADPH中的化学能。暗反应阶段（场所：叶绿体基质）物质变化：①二氧化碳的固定：二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物②C3的还原： 利用光反应所提供的ATP和NADPH，将三碳化合物还原成糖类有机物和五碳化合物；能量变化：将ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 【详解】（1）①光合色素位于类囊体薄膜上，能将吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，进而通过暗反应储存在糖类等有机物中。 ②从题中的图可以看出用GSNO处理番茄后，跟对照组相比，叶绿素的含量、类胡萝卜素的含量和净光合速率都降低，由此可知NO降低光合色素的含量，进而减弱番茄光合能力。 （2）检测发现，转录因子HY5基因敲除的番茄光合色素含量下降，说明HY5基因的表达影响光合色素的合成；NO处理后，番茄叶片中HY5mRNA和蛋白质含量均小于对照组，说明NO处理后HY5基因的转录和翻译都都受到影响，故说明NO抑制HY5基因表达。 （3）①以PORC基因为例，研究者利用尿嘧啶和亮氨酸合成缺陷型酵母菌进行转基因实验，证实HY5可直接结合两基因的启动子调控其转录，先导入的表达载体含尿嘧啶合成基因和PORC基因启动子，金担子抗性基因，因无金担子抗性基因的启动子，故在缺乏尿嘧啶的培养基上进行培养。根据实验结果可知，对照组有一组不能再加入金担子素的培养基，说明金担子抗性基因也是一种标记基因，故要导入金担子抗性基因。 ②实验组表达载体包括启动子+尿嘧啶合成基因+启动子+AD-HY5融合基因，自变量是有无HY5基因，AD蛋白与启动子足够靠近时激活转录，对照都的表达载体包括启动子+尿嘧啶合成基因+启动子+AD基因。在缺乏尿嘧啶和亮氨酸的培养基上筛选成功转化的酵母菌。 ③HY5可直接结合两基因的启动子调控其转录，实验组导入了AD-HY5融合基因和亮氨酸合成基因，故在缺乏亮氨酸的培养基上可以生长。 ④HY5可直接结合两基因的启动子调控其转录，实验组导入了AD-HY5融合基因和亮氨酸合成基因，AD蛋白与启动子足够靠近时激活转录，激活了金担子抗性基因的表达，故在缺乏亮氨酸且加入金担子素的培养基上可以生长。 ⑤对照组导入了亮氨酸基因且经过筛选故可在缺乏亮氨酸的培养基上生长。 ⑥对照组未加入HY5基因，不能结合两基因的启动子，调控金担子抗性基因的表达，故不能在缺乏亮氨酸且加入金担子素的培养基生长。 （4）综合上述研究光合作用过程，NO减弱番茄光合能力的机制为，NO通过抑制HY5基因的表达，抑制其对PORC基因和PSY2基因的转录促进作用，从而降低番茄光合色素含量，降低光反应速率，进而降低暗反应速率，导致光合能力下降 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！34 学科网（北京）股份有限公司 $$