命题热点二 细胞代谢在提高农作物产量中的应用-【衡中学案】2025年高考生物二轮总复习学案

044 2.“厂"字图像的3种变式 (1)阴生、阳生植物 不同植物的光补偿点一般不同，这主要取决于植物的呼吸强度：不同植物的光饱和点要 一般也不同，这主要取决于植物的内因，如植物内部与光合作用有关的酶的数量和活 o 性、叶绿素含量、C,和C,含量等。一般来说，阴生植物的光补偿点和光饱和点要比阳 吃 光照强质 生植物的小。 (2)“厂”字图像颜倒 有一些题目在考查的时侯，会将图像上下颠倒，但解题的本质是不变的。 光照呢度 (3)光照过强 其实我们常看到的“厂”字图像并没有画完，如果将光照强度继续增强，会导致后期植 物光合作用强度下降。下降的原因可能有二，需根据具体题目条件具体分析。 光照原嫂 第一种原因：光照过强引起叶绿素降解或者酶的活性下降，进而导致光合作用强度 降低。 第二种原因：光照过强引起植物叶片蒸腾作用加快，植物为了避免失水而关闭气孔，导致C0,吸收不足，进而导 致光合作用强度降低。 热点情境直击高考方向 命题热点二 细胞代谢在提高农作物产量中的应用 热点归纳：控制影响作物光合作用和细胞呼吸的环境因素（光照、二氧化碳、水、肥、矿质元素、轮作、间作、补 光调温)、先进的育种技术、植物生长调节剂、科学防治害虫等措施都能提高作物的产量。 角度一代谢与农业生产 细胞的畈水 合抑浓源 胞的失水 细胞代湖 合芈施肥 物质运输 提高作物产量 光合作用和细型呼吸 角度二代谢与科研创新 科用生物技术和细胞代谢 创造生产条件 提高生效率，攻变生条件 张得更多的劳动产品 角度三光合作用与产量提高 ①补充光源：增加光照强度 ①正其行，通其风：提高二氧化碳浓度 大阴 截种 0白天升温：光合作用的最适温度 种植 农作物 @间作套种：充分利用光能 ③施农家肥：提高二氧化碳浓废 ③合理空植：提高光能利用率 】命题演练 1.(2024·郑州模拟)地方农谚是劳动人民多年丰富经验的概括，它蕴含着深刻的科学道理。下列是种植黄豆的 四句农谚，其中解释有误的是 选项 农谚 解释 “大豆干花湿荚，亩收石八：大豆干荚 A 湿花，有秆无瓜” 植物在不同的生长发育时期对水分的要求不相同 “不稀不稠，一柞(zh6,15厘米左右) 提高黄豆的种植密度，可提高光合作用速率，增加 出头” 产量 045 “白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧 (peng)" 适当提高昼夜温差，有利于有机物积累，增加产量 锄地可疏松土壤，有利于根的有氧呼吸：锄地可减 “豆锄三遍，荚生连串” 少杂草与黄豆的竞争 2.(2024·张家口模拟)研究发现，动物细胞能量不足是组织衰老和退行性疾病发生的关键原因。浙大科研团队 实现用软骨细胞膜包封的植物类囊体跨物种递送到动物体衰老病变的细胞内，让动物细胞也拥有植物光合作 用的能量。下列叙述错误的是 () A,用动物自身的细胞膜包封植物类囊体，可以有效地避免免疫排斥 B.类囊体能够被衰老的软骨细胞摄取，体现生物膜具有流动性 C.类囊体产生的ATP和NADH是细胞再生修复不可或缺的能量来源 D.上述研究结合光疗，可为退行性骨关节炎等疾病的治疗提供新的思路 3.(2024·长沙模拟)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土 栽培技术。下列有关叙述错误的是 A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度 B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同 C,合理控制昼夜温差有利于提高作物产量 D.适时通风可提高生产系统内的C0,浓度 4.(2024·扬州模拟)研究人员拟通过在植物体内构建人工代谢途径进一步提高植物的固碳能力，助力减少大气 中的C0,浓度，实现“碳中和、碳达峰”。 (1)在光下，玉米细胞中的叶绿体是进行光合作用的场所，它所具备的与完成光反应过程相适应的结构特点是 在此经过一系列的变化光能转化为 中的化学能参与暗 反应。 (2)水稻、小麦等属于C,植物，而高粱、玉米等属于C植物。请结合图1玉米光合作用过程示意图分析，与 RBP羧化酶相比，PEP羧化酶固定CO,的能力 维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应，推 测其叶绿体结构上的特点是 叶肉细胞 维管束销细胞 人气中C0 低(02+( PEP我化酶，C →尚C0 RuBP羧化酶 卡尔文 循环 →产物 图1 (3)研究人员通过向水稻叶绿体中引入人工设计合成的一条代谢途径(GOC),能直接在叶绿体中催化乙醇酸 转化成C02,同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率。GOC型水 稻净光合速率高于野生型水稻的原因包括下列选项中的 基于上述研究成果，提出两条改 造农作物以提高产量的措施： A,G0C型水稻新增的代谢途径，增加了乙醇酸利用率 B.GOC型水稻新增的代谢途径，直接加速了C,再生C C.GOC型水稻新增的代谢途径，减少了叶绿体中C0,损失 D.GOC型水稻内催化乙醇酸转化成CO,的酶活性比RuBP羧化酶活性高 (4)“碳中和”是指环境中二氧化碳的排放总量等于吸收总量。“碳中和”理念常用于指导生产生活，如污水处 理等。图2中新型污水处理系统，用蓝细菌代替传统污水处理系统中曝气装置 的作用，该 系统“碳中和”理念体现在 请从不同角度列举符合“碳中和”理念的生产、生 活实例： 传统污水处理系统 新型污水处理系统 微生物代谢 (CH0)6 污水→ →水、C02 污水 水 曝气装置 微生物 蓝细南菌C 90 图2 046 5.(2024·郑州模拟)加大对大豆高产品种和玉米、大豆间作（间作是指在同一土地上按照一定的行、株距和占地 的宽窄比例种植不同种类的农作物)，能稳定粮食生产。根据所学知识，回答下列问题： (1)玉米和大豆的根系深浅不同，植株高矮不同，玉米间作套种大豆可充分利用 (至少答出2点)等资源提高农作物产量。 (2)与大豆共生的根瘤菌可以固氮，供作物利用。作物可利用氮元素合成与光合作用有关的化合物 (写出两个即可)，提高光合速率，增加产量。 (3)如图是玉米与某豆科作物间作和单作时，在不同光照强度下测得的单株 玉米吸收C0,速率。（假设间作与单作时各农作物间的株距相同）据图蔻 17 间作 10 单作 判断，间作玉米对二氧化碳和光能的利用率较高，做出此判断的依据是三 光照远度 (4)不同的玉米品种会为大豆带来不同的遮光效果，为研究最佳的相间种植 组合，用黑色遮阳网模拟不同玉米的遮光效果，设CK(正常光照)、A,(一层黑色遮阳网遮阴，模拟C品种 玉米)、A,(两层黑色遮阳网遮阴，模拟D品种玉米)3个处理组，每组中均种植南豆12和桂豆3号两种大 豆若干株，部分实验结果如表所示。 净光合速率P/ 气孔导度Gs/ 胞间CO,浓度Ci/ 蒸腾速率T/ 品种 处理 (μmol·m-2·sl) (μmol·m2·8-) (mol·m2·8-1) (μmol·m-2·s') CK 18.074 0.438 260.999 5.006 南豆12 A 17.505 0.336 274.026 4.679 A2 12.503 0.304 327.818 4.561 CK 20.102 0.430 275.182 5.682 桂豆3号 A 17.503 0.348 286.178 5.040 A2 11.052 0.231 308.160 3.204 ①根据上表，为尽可能提高相间种植时大豆的产量，应选择的种植组合是 ②根据上表，请判断以下哪些结论成立 a.弱光环境下，大豆植株气孔开放程度下降，导致蒸腾速率降低，引起光合作用减弱 山.弱光环境下，光照强度不足，限制了光反应，导致净光合速率降低 c.随着遮光程度的增加，胞间C0,浓度不断增加，促进净光合速率 d.随着遮光程度的增加，净光合速案下降，导致胞间CO,浓度增加 命题新情境二光呼吸、光抑制、C,途径、CAM途径 角度一C植物、C植物和CAM植物 自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中C02的固定途径不同可以分为C,、C,和CAM三种类型。 1.C,途径：即卡尔文循环，整个循环由RuBP(C,)与CO,的羧化开始到RuBP(C,)再生结束，在叶绿体基质中进 行，可合成蔗糖，淀粉等多种有机物。常见的C,植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。 2.C,途径：玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列（如图1）。叶肉细胞中的叶绿体 表发e 有类囊体能进行光反应，同时，C0,被整合到C,中，随后C,进入维管束鞘细胞，维管维管来利细胞 束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C:释放出的CO,参与卡尔文循 叶肉细胞 环，进而生成有机物（如图2）。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C,植 图1 物固定CO,的能力，使C:植物比C,植物具有较强光合作用（特别是在高温、光照强、干旱条件下）能力，并且无 光合午休现象。常见的C,植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。用，即B组枝物的光合作用速单大于A组（红光：蓝光=1： 图可知PEP我化可利用大气中较低浓度的CO,,固定CO 2)、C组（红光：蓝光=2：1）两组，有机物积累量最高，植物 的能力比RBP骏化酶强。类食体薄膜是光反应场所，叶绿 千重最大，最有利于生莱产量的增加。(3)由图可知，在25℃ 依基质是睛反应场所，维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应， 时，提高C02浓度时光合速率增幅最高，图此，在25℃时，提 推测其叶绿体结构上的特点是不含类量体。(3)根据题干， 高C0,浓度对提高生莱光合速率的效果最佳。植物工厂利用 GOC能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成C0,,并且通过抑 君秆发酵生产沼气，冬天可燃浇沼气以提高C0,浓度，还可以 制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基图的表达，抑制乙醇酸向外 升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步 转运，增加叶策体内的乙醇酸含量，从而转化出更多的C02, 提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实 所以G0C型水稻增加了乙醇酸利用率，减少了叶绿体中C0 现能量多级利用和物质循环再生等 的损失，但并没有直接加速C,再生C和影响酶活性，故B、D 热点情境直击高考方向 错误，速A、C。基于上述研究成果，通过增加C0,的含量和固 命题热点二 定，可提高光合速率，因此可通过改造农作物的BBP挽化酶 1.B“大豆干花湿荚，亩收石八：大豆干荚湿花，有秆无瓜”，说 基因，增强C0,的固定能力：将人工设计的代谢途径引入农作 明植物在不同的生长发育时期对水分的要求不相同，合理灌 物中等措施改造农作物以提高产量。(4)相比于传统污水处 溉可以提高作物产量，A正确：“不稀不稠，一拃出头”，说明合 理系统，新型污水处理系统使用蓝细蓝，蓝细菌可以进行光合 理密植是增加作物总产量的有效途径，在一定范围内，增加密 作用释放氧气，代替传统污水处理系统中曝气装置的提供氧 度，扩大叶面积，光合产物增加，产量上升，但叶片单位面积光 气（空气）的作用。“碳中和”是指环境中二氧化碳的排放总 合作用合成有机物的量不变，即提高农作物种植密度，可提高 量等于吸收总量，在该系统中体现为微生物严生CO2,蓝细菌 光合作用总产量，但光合作用速率不变，B带误：“白天热来夜 可吸收微生物产生的C0,。在生产、生活中，人类燃烧化石燃 间冷，一棵豆儿打一捧”说明白天温度适宜，光照强，有利于植 料，自然界生物的呼吸都会产生二氧化碳，通过植树造林可以 物进行光合作用，产生大量的有机物，夜晚温度降低后，植物 吸收二氧化碳，通过减少化石燃料燃烧可以降低碳的排放量 的细胞呼吸降低，减少有机物的消耗，所以温差大有利于有机5.(1)不同层次土壤内的水分，养分（无机盐）、光能、空间 物积累，增加产量C正确：”豆锄三遍”是给豆类松土和除去 (2)ATP,光合色素，酶，NADPH等 杂草，松土有利于根的有氧呼吸，避免无氧呼吸产生有害物 (3)间作时光饱和点和最大C0,吸收速率都大于单作时 质，除去杂草可减少杂草与黄豆竞争光照等，D正确 (4)①南豆12与C品种玉米②d 2,C用动物自身的细胞膜包封植物类囊体，免疫系统能够识别 【解析】(1)玉米和大正的根系深浅不一，深根系作物与浅 是自身物质，可以有效地避免免疫排斥，A正确：类囊体能够 根系作物搭配，在土壤中各取所需，可以充分利用土壤中的养 被衰老的软骨细胞摄取，涉及了膜融合，体现生物膜具有流动 分和水分，促进作物生长发育，达到降耗增产的目的：植株应 性，B正确；类囊体产生的ATP和NADPH是细胞再生修复不 高矮搭配，这样才有利于通风透光，使太阳光能得以充分利 可或缺的能量来源，C错误：动物细胞能量不足是组织衰老和 用。(2)作物可利用氯元素合成与光合作用有美的化合物有 退行性疾病发生的关键原因，因此该研究结合光疗，可为退行 ATP、光合色素、酶，NADPH等。(3)据图可知，间作时光他和 性骨关节炎等疾病的治疗提供新的思路，D正确。 点和装大C0吸收速率都大于单作时，因此推测间作玉米对 3.B不同柏物对光的波长和光照强度的需求不同.可根据植物 二氧化碳和光能的利用率较高。(4)①要选择大豆产量最高 生长特点调控光的波长和光照强度，A正确：为了保证植物的 的组，应比较各组之间的净光合速率，由表可得，南豆12与C 根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物 品种玉米相间种枝时，大正的净光合速率较高，因此应选择的 根部细胞的细胞液浓度，B错误：适当提高白天的温度可以促 种植组合是南豆12与C品种玉米。②弱光环境下，光合作 进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降 用减弱最主要的原因是光反应减弱，导致水的光解反应减弱 温则可以降低其细胞呼吸，使其少分解有机物，因此合理控制 和ATP的生成减少，并不是由于蒸腾速率降低所致：随着遮 昼夜温差有利于提高作物产量，C正确：适时通风可提高生产 光程度的增加，光反应越来越弱，净光合速率下降，导致胞间 系统内的CO浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。 CO,浓度增加，、e错误，b、d正确 4.(1)具有类粪体，其上分布有光合作用所需的色素和酶 命题新情境二 ATP,NADPH 1.(1)不同液池晚上储存苹果酸，H降低，白天苹果酸分解， (2)更强不含类囊体 pH升高 (3)AC改造农作物的R▣BP羧化酶基因，增强CO,固定能 (2)苹果酸的分解、细胞有氧呼吸PEP和C 力：将人工设计的代谢路径引入到农作物中，提高农作物的光 (3)晚上气孔开放，从外界吸收C0,白天气孔关闭，降低蒸腾 合效率 作用，减少水分的散失 (4)提供氧气（空气）蓝细菌吸收微生物产生的C0植树 (4)A 造林、减少化石燃料燃烧 【解析】(1)多肉植物的液泡晚上储存苹果酸，H降低，白 【解析】(1)叶绿体中有很多类案体，类囊体薄膜是光合作 天草果酸分解，H升高，所以多肉植物液泡的pH白天和晓上 用的场所，其上分布有光反应所雪的色素和醉。光能可转化 不同。(2)多肉植物细胞中苹果酸的分解、细胞有氧呼吸都可 为ATP、NADPH中的化学能，参与暗反应中C,的还原。(2)由 以释放C02,为植物光合作用提供CO2,据图可知，PEP与CO2 328