2025届高三二轮微专题：细胞代谢课件

专题二 细胞的代谢 1 考情透视 核心考点 考试频次 考题统计 ATP的结构和功能 3年7次 （2024 安徽卷）载体蛋白磷酸化 （2024甘肃卷）ATP的作用 酶的作用及特性 3年9次 （2024 广东卷）酶的实验设计 （2024河北卷）酶的作用 （2023 浙江卷 ）酶的特性 有氧呼吸和无氧呼吸的相关过程 3年17次 （2024 贵州卷）细胞呼吸过程（2024 甘肃卷）细胞呼吸过程（2024 广东卷）有氧呼吸和无氧呼吸 细胞呼吸的影响因素及其应用  3年5次 （2024 山东卷）种子萌发与细胞呼吸 （2024 甘肃卷）细胞呼吸的应用 绿叶中色素的提取和分离 3年7次 （2024 贵州卷）绿叶中色素的提取与分离 （2024 广东卷）绿叶中色素的提取与分离 影响光合作用的因素和应用 3年31次 （2024 天津卷）光合作用物质变化（2024 福建卷）影响光合作用的因素（2024 重庆卷）光合作用物质能量变化、影响光合作用的因素 2 考情透视 酶和ATP内容的命题以选择题为主，也可能在大题中以实验设计的形式考查。 细胞呼吸和光合作用的命题以非选择题为主，属于年年必考的题目。试题情境多样，以下两种居多，一是大学教材中有氧呼吸和光合作用过程的文字或图解，二是科学家所做的一种或多种环境因素对两过程影响的实验数据表或坐标曲线图，考察考生对两过程基础知识的实际和对图表数据的分析推理。 3 壹 贰 叁 酶的特性及相关实验设计分析 细胞呼吸和光合作用的原理 光呼吸与二氧化碳固定的其他途径 目录/ DIRECTORY 肆 光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用 4 叁 光呼吸与二氧化碳固定的其他途径 5 深化点(一)　光呼吸与细胞呼吸 1.光呼吸   光呼吸 细胞呼吸 底物 底物是光照下叶绿体新形成的,如乙醇酸 常用底物是葡萄糖,可以是新形成,也可以是储存的 场所 只发生在光合细胞中,在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体协同作用下进行 所有活细胞中都可以进行 条件 光下,O2与CO2比值相对高时 有氧、无氧都可进行,光下、暗处都可进行 意义 CO2供应不足时,消耗过多的NADPH和ATP,以避免对细胞造成伤害 为生命活动提供直接能源物质ATP 深化点(一)　光呼吸与细胞呼吸 2.辨析光呼吸与细胞呼吸的关系 (1)Rubisco酶催化的底物有______________,植物进行光呼吸需要的条件有_____________________________ (至少写出两点)。 (2)光呼吸会消耗有机物、释放CO2,降低了植物的净光合速率,影响农作物产量,可适当地抑制光呼吸以增加作物产量,可采取的措施有________________________________________________________________________________________________________________________ (至少写出两点)。 (3)光呼吸也有积极意义,在干旱高温天气或过强光照下,水稻等作物的光合产物有较大比例要消耗在光呼吸底物上。这些作物中光呼吸存在的意义是________________________________________________ _____________________________________________________。 C5、CO2、O2 光照、高O2含量或低CO2含量 提高Rubisco酶催化C5与CO2的反应速率、减少其C5与O2的反应速率、多通风、大棚内释放干冰、使用农家肥、使用光呼吸抑制剂 避免光反应过程中积累的ATP和NADPH对叶绿体的伤害,同时消除乙醇酸对细胞的毒害,回收碳元素,减少碳的流失 深化点(二)　二氧化碳的三种浓缩机制 1.C4植物的CO2浓缩机制 C4植物通过将光合作用的不同阶段在细胞的特定区域进行分离，提高了整体效率。 C4途径的生物学意义在于,热带植物为了防止水分过度蒸发,常常关闭叶片上的气孔,这样空气中的CO2就不易进入叶肉细胞,不能满足光合作用对CO2的需求;而C4途径中能固定CO2的PEP羧化酶对CO2有很高的亲和力,使叶肉细胞能有 效地固定和浓缩CO2,供维管束鞘细胞中叶 绿体内的C3途径利用。玉米植株中固定 CO2的酶的能力要远远强于水稻植株中相 应的酶,因此玉米的光合效率大于水稻,特别是在低CO2浓度下,这种差别更为明显。 深化点(二)　二氧化碳的三种浓缩机制 1.C4植物的CO2浓缩机制 2、特别提醒： 1.凡考查C3、C4植物，需先思考两者的差别与联系： （1）两者联系 C4途径的光反应与暗反应的反应方程式与C3植物相同 ②C4途径与C3途径的CO2固定过程有区别，因前者具有PEPC酶，与CO2亲和力高，可提升维管束鞘细胞中的CO2浓度，进而提升光合速率 ①C4途径与C3途径的光反应与暗反应的场所不同，前者光反应发生在叶肉细胞，暗反应发生在维管束鞘细胞，而后者全程发生在叶肉细胞 （2）两者主要区别 例6（2023·湖南·高考真题节选）如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题: (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是　　　　　　(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成 　　 (填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过　　　　长距离运输到其他组织器官。  3-磷酸甘油醛　 蔗糖 维管组织 玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的。 光合作用的产物是淀粉，但淀粉不能长距离运输，因其不溶于水。而葡萄糖有还原性且对渗透压影响大，故不选 光合产物主要是通过蔗糖而不是淀粉或葡萄糖进行长距离运输。蔗糖作为光合产物的运输形式，具有几个重要的优点： 无还原性：蔗糖无还原性，这意味着它不会引起糖类的二级反应，如美拉德反应等，这在某些糖类运输中可能会影响产品的质量和稳定性。 分子量小，运输速率快：相比淀粉，蔗糖的分子量较小，因此其在植物体内的运输速度更快。这对于需要迅速分配光合作用产物的植物来说至关重要。 对渗透压影响小：相比于葡萄糖，蔗糖的分子量更大，这意味着使用蔗糖对植物细胞内的渗透压影响较小，从而避免可能的细胞损伤。 此外，蔗糖在叶片中合成，随后被运输到植物的其他部分，如根和花朵等。这种运输主要通过植物的韧皮部进行，韧皮部是专门负责长距离运输光合作用产物的组织。蔗糖的运输可以有效地将光合作用中获得的能量和碳分配到植物的所有生长部分，支持植物的全面发展。 一、输导组织：植物的生命管道    输导组织，主要指的是植物体内负责水分和无机盐运输的细胞或组织。它包括木质部和韧皮部，两者合作无间，确保植物从根部吸收的水分和养分能够有效分配到每一个需要它们的角落。    木质部，通常位于植物茎的中心，由导管元素、木纤维和薄壁细胞组成，它们的主要任务是向上输送水分和溶解在水中的矿物质。而韧皮部则紧贴在木质部的外围，由筛管元素、伴胞和薄壁细胞构成，负责将光合作用产生的有机物质，比如蔗糖，向下输送至根部，或向其他储存器官。二、维管组织：植物的结构支撑    维管组织是植物体中的复合组织，不仅包含输导组织，还整合了支持植物结构的木质和提供保护作用的树皮等组织。它相当于植物的“骨架”，让植物得以挺立，并保护内部脆弱的输导系统不受外界伤害。 三、区别与联系：分工协作的生命伙伴 输导组织和维管组织虽各有职责，却紧密相连。输导组织是维管组织的核心部分，专门负责物质的运输；而维管组织则提供了一个更加宏观的框架，既保护输导组织，又通过自身的结构维持植物的形态和稳定性。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度　　(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是　 　　(答出三点即可)。  高于　 ②干旱、高光强时植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力比水稻的Rubisco高，可利用低浓度的CO2进行光合作用 ③玉米的PEPC酶与CO2亲和力高，C4植物的另一个优点得以突显，即：玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸（注：见题干第2、3、4行） ①结合第（1）小题，玉米的光合产物经转化为蔗糖后，可通过维管组织运输到其它组织器官，故推测：高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移 光 深化点(二)　二氧化碳的三种浓缩机制 2.淀粉和蔗糖的产生、运输与积累（课本104-相关信息） 真核生物必须把糖从它合成和吸收位点（源）移送到使用它们的细胞（库）中去（为了生长和能量）。 动物血管可以运输葡萄糖，而植物微管运输的是蔗糖。 例：(2020·江苏，27节选)大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径。请据图回答下列问题： (1)上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在___________中， PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于___________。 (4)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是____________________________________________________________。 叶绿体基质 细胞质基质 非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖，对渗透压的影响相对小) 深化点(二)　二氧化碳的三种浓缩机制 2.蓝细菌的CO2浓缩机制 注：羧化体具有蛋白质外壳,可限制气体扩散。 (1)C4植物光反应和CO2固定发生在哪些场所：___________________________________________________________________。 (2)科学家用含14C标记的CO2来追踪玉米光合作用中的碳原子的转移途径,请表示这种碳原子的转移途径：____________________。 (3)与水稻、小麦等C3植物相比,C4植物的CO2的补偿点较____。高温、干旱时C4植物还能保持高效光合作用的原因是_______________________________________________________________________。 (4)CO2依次以___________________方式通过蓝细菌细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而促进___________。 C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上,而CO2固定发生在叶肉细胞和维管束鞘细胞中 CO2→C4→CO2→C3→(CH2O) 低 PEP羧化酶对CO2具有高亲和力,C4植物可利用低浓度的CO2进行光合作用 自由扩散和主动运输 CO2固定 深化点(二)　二氧化碳的三种浓缩机制 3.景天科植物的CO2浓缩机制(CAM途径) (5)从进化角度看,景天科植物这种气孔开闭特点的形成是_________的结果。夜晚,该类植物吸收的CO2________ (填“能”或“不能”)合成葡萄糖,原因是______________________________________。 (6)CAM途径是对______ (填“干旱”或“湿润”)环境的适应;该途径除维持光合作用外,对植物的生理意义还表现在_______________________。 自然选择 不能 没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH 干旱 有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失 特征 C3植物 C4植物 CAM植物 与CO2结合的物质 RuBP(C5) PEP PEP CO2固定的最初产物 C3 C4（草酰乙酸） 草酰乙酸 CO2固定的时间 白天 白天 夜晚和白天 光反应的场所 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的 叶绿体基质 有无光合午休 有 无 无 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 21 1.(2024·肇庆二模)大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisco的酶,参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物,在CO2/O2值高时,使RuBP结合CO2发生羧化;在CO2/O2值低时,使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸,具体过程如下图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体 B.光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中 C.有氧呼吸和光呼吸 均产生ATP D.干旱、晴朗的中午 ,叶肉细胞中光呼吸强 度较通常条件下会降 低 A 胞间CO2浓度会降低,叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增 解析：玉米、大豆叶片中通过有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜,通过光呼吸消耗氧气的场所在叶绿体基质,A正确;光呼吸在叶绿体基质等部位进行,但不发生在细胞质基质中,B错误;由题图可知,在CO2/O2的值低时,RuBP结合O2发生光呼吸,光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH,C错误;干旱、晴朗的中午,胞间CO2浓度会降低,叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增强,D错误。 2.(2024·黑吉辽高考)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2比值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是____________过程。 CO2的固定 (2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是_____________和______________。  细胞质基质 线粒体基质 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境,还可来自_______和________(填生理过程)。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是________________________________________________________________________________________________。据图3中的数据______ (填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是___________________________________________________________________________________________________________________。  (4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是_________________________________________ 总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率,由图3中的数据无法获得株系1的细胞呼吸速率和光呼吸速率 光呼吸 细胞呼吸 与WT相比,随着光照的增强,改变光呼吸的转基因株系1和2的光呼吸增长较慢,从而使其净光合速率增长较快　 不能 相同光照强度或CO2浓度下,株系1的净光合速率比株系2和WT的更高 解析：题图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境,还可来自细胞呼吸和光呼吸;7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是与WT相比,随着光照的增强,改变光呼吸的转基因株系1和2的光呼吸增长较慢,从而使其净光合速率增长较快;总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率,由题图3中的数据无法获得株系1的细胞呼吸速率和光呼吸速率,因此不能计算出株系1的总光合速率。 解析：据题图2和题图3可知,相同光照强度或CO2浓度下,株系1的净光合速率比株系2和WT的更高,因此其积累的有机物更多,产量可能更具优势。 4.(2024·菏泽一模)下图是某绿藻适应水生环境、提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是 (　　) A.可为图中生命活动提供ATP的生理过程有细胞呼吸和光合作用 B.图中HC的浓度大小为细胞外>细胞质基质>叶绿体 C.物质X为氧气,通过提高有氧呼吸水平促进HC进入细胞质基质 D.在水光解产生的H+作用下,可提高叶绿体内CO2水平,利于暗反应进行 B 水光解产生的H+与HC结合会产生CO2,可提高叶绿体内CO2水平 解析：细胞呼吸和光合作用能产生ATP,可为图中生命活动提供ATP,A正确;HC从细胞外进入细胞质基质为主动运输,从细胞质基质进入叶绿体为主动运输,主动运输的方向为逆浓度梯度,HC的浓度大小为细胞外<细胞质基质<叶绿体,B错误;线粒体为有氧呼吸的主要场所,光反应产生的物质X(氧气)可进入线粒体促进ATP合成,HC从细胞外进入细胞质基质,从细胞质基质进入叶绿体均为主动运输,通过提高有氧呼吸水平可促进 HC进入细胞质基质,C正确;水光解产生的H+与HC结合会产生CO2,可提高叶绿体内CO2水平,CO2为暗反应原料,利于暗反应进行,D正确。 5.(2024·漳州模拟)小麦和玉米是两种主要的粮食作物,但其产量一直存在明显差异。玉米固定CO2的能力强,光合速率约为小麦的1.5倍。科学家对小麦和玉米的光合作用过程进行研究,给小麦提供14CO2,发现最早出现14C标记的是C3,然后是C5、丙糖磷酸、葡萄糖等,该途径称为C3途径;给玉米提供14CO2,最早出现14C标记的有机物却是C4,玉米光合作用部分过程如下图所示。请回答下列问题： (1)玉米叶片进行光合作用时,CO2先在叶肉细胞中被固定,图中a代表的物质是__,该物质进一步转化成苹果酸后转移到与其相邻的维管束鞘细胞中再释放CO2,为C3途径提供原料,这种浓缩CO2的机制称为C4途径。玉米通过C4途径和C3途径固定CO2时,与CO2结合的物质分别是____和__。  (2)玉米、甘蔗等C4植物原产地多是强光照、高温、干旱的热带地区,试说明C4途径的适应意义： ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________。  C4　 PEP C5 热带地区的强光照、高温、干旱条件会导致植物气孔开放程度降低,细胞中CO2浓度较低,C4途径的存在可以高效利用CO2,保证光合作用的正常进行　 解析：由题干信息可知：给玉米提供14CO2,最早出现14C标记的有机物是C4,故a为C4;据题图可知,CO2能与PEP结合形成a,也能在卡尔文循环中与C5结合形成C3,因此与CO2结合的物质分别是PEP和C5。 (3)叶绿体膜上分布有一种磷酸转运体TPT,在将丙糖磷酸运出叶绿体的同时,将相同数量的无机磷酸(Pi)运入叶绿体,因此,当细胞质基质中的Pi水平降低时,蔗糖合成会____,原因是_____________________________________________________________________________。  当细胞质基质中Pi水平降低时,运出叶绿体的丙糖磷酸会减少,丙糖磷酸是合成蔗糖的原料,所以蔗糖的合成会减少 减少 (4)淀粉和蔗糖是光合作用的两个主要末端产物。蔗糖是光合产物从叶片向各器官移动的主要形式,淀粉是一种暂贮存形式。小麦经过光合作用后,叶片淀粉含量很少,蔗糖积累较多,有利于小麦的产量提高。在农业生产上,尤其 是小麦灌浆期,可以采取什么措施 提高小麦产量? ____________________。  适当增加施用磷肥 解析：由题图可知,维管束鞘细胞的叶绿体膜上分布有一种磷酸转运体TPT,在将丙糖磷酸运出叶绿体的同时,将相同数量的无机磷酸(Pi)运入叶绿体,因此,当细胞质基质中的Pi水平降低时,由于合成蔗糖的原料丙糖磷酸减少,蔗糖的合成会减少。 解析：在小麦灌浆期,通过适当增施磷肥,通过磷酸转运体TPT的作用,将更多的Pi运入叶绿体,同时将丙糖磷酸运出叶绿体,合成蔗糖,同时促进光合作用的进行,有利于小麦的生长和产量提高。 下节再见 29 $$ 专题二 细胞的代谢 1 考情透视 核心考点 考试频次 考题统计 ATP的结构和功能 3年7次 （2024 安徽卷）载体蛋白磷酸化 （2024甘肃卷）ATP的作用 酶的作用及特性 3年9次 （2024 广东卷）酶的实验设计 （2024河北卷）酶的作用 （2023 浙江卷 ）酶的特性 有氧呼吸和无氧呼吸的相关过程 3年17次 （2024 贵州卷）细胞呼吸过程（2024 甘肃卷）细胞呼吸过程（2024 广东卷）有氧呼吸和无氧呼吸 细胞呼吸的影响因素及其应用  3年5次 （2024 山东卷）种子萌发与细胞呼吸 （2024 甘肃卷）细胞呼吸的应用 绿叶中色素的提取和分离 3年7次 （2024 贵州卷）绿叶中色素的提取与分离 （2024 广东卷）绿叶中色素的提取与分离 影响光合作用的因素和应用 3年31次 （2024 天津卷）光合作用物质变化（2024 福建卷）影响光合作用的因素（2024 重庆卷）光合作用物质能量变化、影响光合作用的因素 2 考情透视 酶和ATP内容的命题以选择题为主，也可能在大题中以实验设计的形式考查。 细胞呼吸和光合作用的命题以非选择题为主，属于年年必考的题目。试题情境多样，以下两种居多，一是大学教材中有氧呼吸和光合作用过程的文字或图解，二是科学家所做的一种或多种环境因素对两过程影响的实验数据表或坐标曲线图，考察考生对两过程基础知识的实际和对图表数据的分析推理。 3 壹 贰 叁 酶的特性及相关实验设计分析 细胞呼吸和光合作用的原理 光呼吸与二氧化碳固定的其他途径 目录/ DIRECTORY 肆 光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用 4 肆 光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用 5 深化点(一)　胁迫(逆境)对光合作用的影响 1.胁迫的类型 胁迫会引起植物发生一系列反应，从影响逆境基因表达、细胞代谢到生长发育。有些植物不能适应这些不良环境，无法生存。有些植物却能适应这些环境，生存下去。 胁迫 生物胁迫 非生物胁迫 病害、虫害和杂草 寒冷 高温 干旱 胁迫：对植物产生伤害的环境称为逆境，又称胁迫。 盐渍 水涝…… 抗性：这种对不良环境的适应性和抵抗力，称为植物的抗逆性。 类型 影响原理 主要表现 光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件,通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成;对类囊体膜造成损伤 CO2 CO2是光合作用的反应物,低于CO2补偿点的CO2浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降 温度 低温逆境和高温逆境,主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏;引起气孔关闭,影响CO2的吸收 类型 影响原理 主要表现 水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。 干旱时气孔关闭,影响CO2吸收而影响暗反应,进而影响光合作用; 农作物被水淹时,根细胞进行无氧呼吸产生酒精等,对细胞造成毒害； 无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括： ①影响叶绿体中物质和结构的形成,如叶绿素(Mg2+); ②盐胁迫影响根系吸水,进而影响气孔开放程度; ③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性 胁迫蛋白: 在逆境条件下，启动一些与逆境相适应的基因，形成新的蛋白来抵御逆境胁迫，例：抗冻蛋白、热激蛋白等 渗透调节: 逆境会诱导参与渗透调节的基因的表达，形成一些渗透调节物质，提高细胞内溶质浓度。渗透调节物质主要有糖、氨基酸、有机酸和一些无机离子（特别是K+）。 脱落酸: 活性氧（ROS）: 低温可能会增加叶绿体膜对脱落酸的透性，触发了合成系统大量合成脱落酸。同时，低温也会促使根部合成更多的脱落酸运到叶片。 自由基、过氧化氢等有很强的氧化能力，通过调节植物的抗氧化系统和改善细胞膜稳定性，帮助植物在逆境中维持正常的生理功能 深化点(一)　胁迫(逆境)对光合作用的影响 2.植物对逆境的适应 正常在夏季，你就会发现在中午太阳直射的时候，植物绿色的叶子变蔫了，这时候光合作用的效率很低，那是因为太阳光晒得太狠，叶子不得不关闭光合系统以保护自己。其实在太阳光强度超过一定的阈值后（光饱和点），光合生物会启动自我保护机制，不再接收更多的光，这即是光抑制现象。许多光合生物的光饱和点很低，尤其是藻类，在较低的光强度下就发生了光抑制，造成光能转化效率下降。导致太阳能转化效率和速率都急剧下降，制约了光合作用太阳能的转化与生物质的合成。 深化点(一)　胁迫(逆境)对光合作用的影响 2.植物对逆境的适应 ①光抑制 (1)PSⅡ反应中心位于植物细胞的                          （填场所），该实验的自变量为                            。 叶绿体类囊体薄膜 光和H蛋白 例2．据研究发现当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。回答下列问题： 如叶片变小、变厚，减少天线色素的量，提高电子传递和碳同化能力。 (2)细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。据图分析，强光照射下，与野生型相比突变体中流向光合作用的能量     （填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是                  。 (3)根据实验结果      （填“能”或“不能”）比较出在强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱， 理由是                  。 少 突变体NPQ含量高，PSⅡ系统损伤小，PSⅡ活性更高，光反应产物更多，提供更多的ATP和NADPH 不能 根据实验结果，强光照射下突变体的NPQ相对值比野生型的NPQ相对值高，说明突变体光PSⅡ系统光损伤小，野生型光PSⅡ系统损伤大，但野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，而突变体不含H蛋白，不能对损伤后的PSⅡ进行修复。故无法比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱 【详解】（1）由题意可知，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱，说明PSⅡ反应中心位于植物细胞的叶绿体类囊体薄膜。结合题图分析可知，该实验的自变量有光照和植株类型（H蛋白的有无）。 （2）由图可知，强光照射下，与野生型相比突变体中用于NPQ的能量较多，则流向光合作用的能量较少。强光下，突变体NPQ含量高，PSⅡ系统损伤小，PSⅡ活性更高，光反应产物更多，提供更多的ATP和NADPH，从而保证暗反应正常进行，导致突变体的暗反应强度高于野生型。 （3）据图分析，强光照射下突变体的NPQ相对值比野生型的NPQ相对值高，突变体能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤，但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。 例3：光抑制主要发生在光系统PSⅡ上，电子积累过多时产生的活性氧ROS（自由基）会破坏PSⅡ，使光合速率下降。铁氰化钾可有效解除植物的光抑制现象，如图1所示。高温胁迫也会导致ROS积累，引起光抑制现象，如图2所示。根据所学知识回答下列问题： (1) 强光条件下植物缓解光抑制的过程中可能发生了e-转移，途径是_________________ e-→NADP+→铁氰化钾 活性氧（ROS）攻击磷脂、蛋白质等生物大分子，造成类囊体破坏、光合作用相关酶活性下降 用图1中字母、文字及箭头表示）。ROS破坏光系统，使植物光合速率下降，机制可能是： (2023·广东模考节选)植物生长发育与光信号密切相关。农业生产中，高低作物间作模式会导致“荫蔽胁迫”，低位作物主要通过光敏色素B(phyB)感知该环境中红光与远红光比值(R∶FR)的降低，从而引发一系列生物学效应，降低了作物产量和品质。下图为光调控幼苗下胚轴伸长的反应机制部分示意图，据图分析回答下列问题： 注：PIFs是一类具有调控基因转录作用的蛋白质、ROT3、BZR1和ARF6均为基因。 (2)phyB的化学本质是___________。已知 phyB存在非活化(Pr)和活化(Pfr)两种形式。 正常光照环境下，R∶FR较高，phyB主要以 ________形式存在，其可进入细胞核，通过调控 ____________________，从而调节幼苗下胚轴的伸长。 蛋白质(色素—蛋白复合体) 活化(Pfr) BZR1、ARF6基因的表达 ②荫蔽胁迫 (2023·广东模考节选)植物生长发育与光信号密切相关。农业生产中，高低作物间作模式会导致“荫蔽胁迫”，低位作物主要通过光敏色素B(phyB)感知该环境中红光与远红光比值(R∶FR)的降低，从而引发一系列生物学效应，降低了作物产量和品质。下图为光调控幼苗下胚轴伸长的反应机制部分示意图，据图分析回答下列问题： (3)荫蔽胁迫下，phyB主要以_________形式存在，由此____(填“减弱”或“增强”)对PFs的抑制作用，导致幼苗下胚轴过度伸长。已知“荫蔽胁迫”导致了萌发后生长阶段的下胚轴、叶柄及茎秆的过度伸长，这有利于植物________________，以适应“荫蔽胁迫”环境。据此分析，高低作物间作模式下低位作物产量降低的原因可能是__________________________________。 ②荫蔽胁迫 非活化(Pr) 减弱 更多的(营养)物质和能量供给下胚轴、叶柄及茎秆生长 获得更多光照 (2023·湖北模拟节选)气候变暖是当前植物面临的常见非生物胁迫，植物在进化过程中逐渐形成了复杂的调控机制以权衡生长发育和免疫防御。为研究在气候变暖的环境条件下植物免疫防御能力的变化，选取拟南芥开展了相关实验。回答下列问题： (1)拟南芥的最适生长温度为23 ℃，用28 ℃处理模拟气候变暖的环境条件。用Pst菌株感染拟南芥后培养一段时间，检测拟南芥叶片中的Pst菌株数量(Log10CFU)及拟南芥体内水杨酸的含量，结果如图1所示。 ③高温胁迫 ①该实验中，自变量是温度，因变量是______________________。 菌株数量和水杨酸含量 (2023·湖北模拟节选)气候变暖是当前植物面临的常见非生物胁迫，植物在进化过程中逐渐形成了复杂的调控机制以权衡生长发育和免疫防御。为研究在气候变暖的环境条件下植物免疫防御能力的变化，选取拟南芥开展了相关实验。回答下列问题： (1)拟南芥的最适生长温度为23 ℃，用28 ℃处理模拟气候变暖的环境条件。用Pst菌株感染拟南芥后培养一段时间，检测拟南芥叶片中的Pst菌株数量(Log10CFU)及拟南芥体内水杨酸的含量，结果如图1所示。 ③高温胁迫 ②水杨酸是拟南芥体内的一种发挥防御功能的植物激素。据图分析，气候变暖会____(填“提高”或“降低”)植物的免疫能力，判断依据是__________ 降低 与23 ℃条件下相比，28 ℃条件下用Pst菌株处理后的拟南芥叶片中的菌株数量显著增多，且体内的水杨酸含量降低 (2)为探究植物免疫防御能力发生变化的机制，进一步检测了不同温度处理下野生型拟南芥体内CBP基因(水杨酸信号通路相关基因)的相对表达量。此外，分别选取生长状况类似的野生型拟南芥和CBP基因过表达拟南芥，检测其在不同温度处理下的水杨酸含量，结果如图2所示。 ①结合实验结果推测，气候变暖可能是通 过______________________从而影响拟南芥的 免疫防御能力。 ③高温胁迫 降低CBP基因的表达量 ②此外，再分别选取生长状况类似的野生型拟南芥和CBP基因过表达拟南芥，检测其在不同温度条件及不同感染状态下的水杨酸含量，该实验目的是_________________________________________。 ③高温胁迫 进一步证明气候变暖可能通过降低CBP基因的表达量使拟南芥的免疫防御能力下降 大多数盐渍化土壤是由NaCl和Na2SO4等中性盐引起的，植物生长在盐渍化土壤中，受到高势能的影响称为盐胁迫，盐胁迫会影响植物的生长发育。科研人员选择中性盐NaCl和Na2SO4对油菜植株进行中度（140mmol/LNa+）和重度（280mmol/LNa+）以及混合盐胁迫，混合盐中NaCl和Na2SO4的物质的量之比为2：1．如图是盐胁迫处理后油菜的净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）和气孔导度 （Cs，越大则气孔越大）的实 验结果，CK为对照组。回答下 列问题： ④高温胁迫 (1)净光合速率可用单位时间内单位叶面积上                      表示； 光合作用吸收的CO2量（或光合作用释放的O2量或光合作用积累的有机物的量） ④高温胁迫 (1)油菜植株在中度（140mmol/LNa+）NaCl处理下，叶肉细胞所消耗的CO2来自于 。根据实验结果可知，在实验期间不管是哪种盐胁迫下，油菜植株白天的光合作用强度均大于呼吸作用强度，依据是 。 (2)研究发现，在重度盐胁迫下，油菜植株的叶绿素含量呈下降的趋势，其原因可能是    。 外界环境和细胞呼吸产生（或外界环境和线粒体） 据图可知各种盐胁迫下，油菜植株的净光合速率（Pn）均大于0 高浓度盐处理破坏了细胞的结构，导致叶绿素合成减少或分解速度加快 ④高温胁迫 (2)与对照组相比，中度或重度盐胁迫下，油菜植株的气孔导度（Cs）均        ，直接影响暗反应中的                                         过程，导致暗反应为光反应提供的                            （物质）减少，从而引起光合速率下降。 降低 CO2的固定（或CO2的固定和C3的还原） ADP、Pi、NADP+ 【详解】（1）净光合速率=总光合作用速率-呼吸作用速率，净光合速率可用单位时间内单位叶面积上光合作用吸收的CO2量（或光合作用释放的O2量或光合作用积累的有机物的量）表示；细胞呼吸会产生CO2，可用于光合作用，外界环境的CO2可通过气孔被植物吸收用于光合作用，油菜植株在中度（140mmol/LNa+）NaCl处理下，叶肉细胞所消耗的CO2来自外界环境和细胞呼吸产生（或外界环境和线粒体），据图可知各种盐胁迫下，油菜植株的净光合速率（Pn）均大于0，在实验期间不管是哪种盐胁迫下，油菜植株白天的光合作用强度均大于呼吸作用强度。 （2）在重度盐胁迫下，植株根细胞渗透失水，高浓度盐处理破坏了细胞的结构，导致叶绿素合成减少或分解速度加快，由图可知，中度或重度盐胁迫下，油菜植株的气孔导度（Cs）均降低，CO2吸收减少，直接影响暗反应中的CO2的固定和C3的还原，消耗的ATP和NADPH减少，产生的NADP+、ADP、Pi减少，导致暗反应为光反应提供的NADP+、ADP、Pi减少，从而引起光合速率下降。 ⑤干旱胁迫 1．(2023·广东模拟预测节选)为应对干旱、高盐、低温等不利环境因素，植物在长期进化过程中形成了一系列胁迫响应机制。CIPK基因在响应上述非生物胁迫时具有重要作用。为了探究OsCIPK12基因(水稻的CIPK基因之一)是否与水稻的干旱耐受性相关，研究人员通过转基因技术得到了三个OsCIPK12基因、表达株系(T4、T8、T11)，并对转基因植株进行了抗逆性实验，部分结果如图1、2所示。图3为水稻气孔开闭机制示意图，当组成气孔的细胞——保卫细胞吸水时，气孔打开，反之气孔关闭。据此分析回答下列问题： (1)植物在响应干旱胁迫的过程中，______(填植物激素)的含量会增加以促进气孔关闭。 脱落酸　 ⑤干旱胁迫 (2)上述实验中，通过构建OsCIPK12过表达株系来探究OsCIPK12基因响应干旱胁迫的机制，体现了自变量控制的____(“加法”或“减法”)原理。 (3)已知可溶性糖可作为细胞的渗透调节物质，结合实验结果推测，OsCIPK12过表达株系水稻抗旱性比野生型的___，原因可能是______________________________________________________________， 从而确保光合作用的正常进行。 强　 干旱胁迫下，保卫细胞内积累了较多可溶性糖，细胞的渗透压/浓度提高/细胞吸水，维持气孔的开放，保证对CO2的吸收 加法　 例题.在决定小麦产量的灌浆期，若遭遇连续高温和强光的双重胁迫，会导致光合系统破坏，造成产量下降。光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物，分布于叶绿体类囊体膜中，叶绿体psbA基因编码的 D1蛋白是 PSⅡ反应中心的重要蛋白。 (1)科研人员发现一种碳纳米荧光材料，能吸收紫外光并将其转换为蓝紫光，用该材料处理叶绿体后，极大地提高了光合作用效率，分析其原因是 。 蓝紫光更容易被叶绿体中的色素吸收，加快了光反应速率，为暗反应提供充足的NADPH和ATP (2)科研人员以正常植株和突变植株(psbA基因过量表达)为材料进行实验，发现在炎热晴朗的夏季，两种类型的植株都出现光合“午休”现象，且突变植株的光合“午休”现象弱，分析其原因是__________________________________________。 D1蛋白含量升高，PSⅡ活性升高，光反应速率升高 ⑥水淹胁迫 (2023·山东卷)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　) A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质 B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成 C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足 D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 B 无氧呼吸第二阶段不产生ATP，不释放能量 一样多 1.乳酸脱氢酶(LDH)和乙醇脱氢酶(ADH)能催化不同类型的无氧呼吸,红薯品系A耐低氧能力强,而品系B对低氧逆境敏感。低氧胁迫处理的第3天,测定品系A块根中ADH的活性显著高于对照组,LDH活性无显著变化,而品系B块根中LDH活性显著提高,ADH的活性变化不大。下列说法正确的是 (　　) A.低氧胁迫条件下,红薯品系A和品系B细胞呼吸的途径不同 B.以葡萄糖为呼吸底物,产物分别为乳酸和酒精时,均伴随ATP的产生 C.推测ADH活性增强不利于低氧条件下红薯品系A的生长 D.红薯品系A在低氧条件下的呼吸终产物是乳酸 B ⑦低氧胁迫 A根细胞中含有乳酸脱氢酶(LDH),也含有乙醇脱氢酶(ADH),因此在氧气不充足的条件下,进行无氧呼吸既能产生乳酸也能产生酒精 解析：分析题意,红薯品系A和品系B都同时存在乳酸脱氢酶(LDH)和乙醇脱氢酶(ADH),低氧胁迫条件下,二者细胞呼吸的途径相同,A错误;以葡萄糖为呼吸底物,产物分别为乳酸和酒精时,均在无氧呼吸第一阶段有ATP的产生,B正确;已知红薯品系A耐低氧能力强,在低氧胁迫条件下,品系A中ADH的活性显著提高,LDH活性无显著变化,说明ADH活性增强有利于低氧条件下红薯品系A的生长,C错误;红薯品系A根细胞中含有乳酸脱氢酶(LDH),也含有乙醇脱氢酶(ADH),因此在氧气不充足的条件下,进行无氧呼吸既能产生乳酸也能产生酒精,D错误。 2.(2024·运城开学考试)植物中许多含铁化合物都参与了光合作用,植物体内约有80%的铁储存于叶绿体内,在缺铁条件下,叶绿素含量会减少。下列叙述正确的是 (　　) A.光合作用的光反应发生在叶绿体外膜和类囊体薄膜上 B.缺铁时叶绿素含量减少说明铁是合成叶绿素的元素 C.铁为微量元素,但对细胞的正常生命活动至关重要 D.在铁充足时,光反应产生的ATP可用于CO2固定 C 深化点(二)　自然环境与密闭环境中光合速率变化分析 自然环境中 密闭环境中 光合作用开始点 b 光合作用消失点 h 光合速率等于呼吸速率的时间点 c和g 有机物积累最多的时间点 g B H C和G G 深化点(二)　自然环境与密闭环境中光合速率变化分析 自然环境中 密闭环境中 只进行呼吸作用的时段 ab、hi 光合速率小于呼吸速率的时段 bc、gh 光合速率大于呼吸速率的时段（积累有机物） cg 制造有机物的时间段 bh AB、HI BC、GH CG BH 密闭环境中 ①I＞A： 植株负生长 ②I=A： 植株未生长 ③I＜A： 植株生长 密闭环境中，一昼夜02浓度的变化曲线与CO2相反 终点I与始点A比较： 对整个植株：光合=呼吸 对叶肉细胞：光合＞呼吸 C、G时关注两种情况： 深化点(二)　自然环境与密闭环境中光合速率变化分析 31 深化点(三) 补偿点、饱和点与光合作用的关系及应用 1.光饱和点和补偿点与植物生长的关系 (1)在一定条件下,饱和点越大,表示植物的光合作用能力越强。 (2)高于补偿点,植物开始生长;低于补偿点,植物会净消耗有机物。补偿点低,说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。 (3)通常,阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低。 2.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动分析 (1)A点：代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。 (2)B点与C点的变化 条件 B点 C点 适当增大CO2浓度 适当减小CO2浓度 土壤缺Mg2+ (3)D点：代表最大光合速率,若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。 左移 右移 右移 左移 右移 左移 2.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动分析 ①情境一：某条件改变使呼吸速率下降，光合作用速率不变 则：A点 移，B点 移，D点 移； 上 左 上 A点：取决于呼吸速率 B点：光合=呼吸时所需的光强 C点：净光合的最大值 ①情境一：若呼吸速率基本不变，因某因素改变使总光合速率下降 则：A点 移，B点 移，D点 移； 不 右 左下 呼吸速率不变，故A不移动 总光合下降，故B点光合速率也下降，即B点光强时的光合＜呼吸，若要让光合=呼吸，必须增大光照，即B点右移。 3.(2024·武威二模)将小麦幼苗叶片放在温度适宜的密闭容器内,测得该容器内氧气量的变化情况如下图所示。下列说法错误的是 (　　) A.用溴麝香草酚蓝溶液检测0~5 min容器内的气体,可观察到溶液由蓝变绿再变黄 B.B点时,小麦叶片的光合速率等 于呼吸速率 C.若小麦叶片的呼吸速率保持不 变,则5~15 min叶片产生氧气的 速率为6×10-8 mol/min D.若B点时向容器内供应CO2,短时间内叶绿体基质中C5含量增加 D 限制B点光合速率的因素为CO2浓度 解析:溴麝香草酚蓝溶液可用于检测CO2,0~5 min,黑暗条件下,叶片只进行呼吸作用,释放CO2,容器内含有CO2,可观察到溶液由蓝变绿再变黄,A正确;密闭容器中氧气浓度取决于有氧呼吸强度和光合作用强度的大小,B点时氧气浓度不变,说明B点时叶片的光合速率等于呼吸速率,B正确;黑暗条件下测得的呼吸速率=2×10-8 mol/min;而在光照下测得的是净光合速率=4×10-8 mol/min,氧气产生速率为总光合速率,即为呼吸速率与净光合速率之和,是6×10-8 mol/min,C正确;限制B点光合速率的因素为CO2浓度,若B点时间向容器内供应CO2,短时间内CO2的固定速率加快,消耗的C5增多,而C5生成速率暂时不变,短时间内C5含量减少,D错误。 4.(2024·新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d),分别置于密闭装置中照光培养,a、b、c、d组的光照强度依次增大,实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度,结果如图所示,其中M 为初始O2浓度,c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组 成,其中高等植物光合作用利用的光主要 是___________,原因是__________ _________________________________。  红光和蓝紫光 光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光　 (2)光照t时间时,a组CO2浓度________ (填“大于”“小于”或“等于”)b组。 (3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加,则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是____组,判断依据是_________________________ (4)光照t时间后,将d组密闭装置打开,并 以c组光照强度继续照光,其幼苗光合速 率会______ (填“升高”“降低”或“不 变”)。  大于 b 密闭装置中O2浓度不再增加时,光合速率等于呼吸速率,仅b组光合速率大于呼吸速率 升高 a组的光照强度是光补偿点，b组光合速率大于呼吸速率 c、d组由于CO2浓度下降导致光合速率下降到与呼吸速率相等 解析：a组光照一段时间后,装置内O2浓度仍为M,说明a组的光照强度是光补偿点,装置内CO2浓度与初始保持相同;而b组光照强度大于a组,光合速率大于呼吸速率,装置内CO2浓度会降低,所以光照t时间时,a组CO2浓度大于b组。 解析：若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加,说明光照t时间后c、d组由于CO2浓度下降导致光合速率下降到与呼吸速率相等;光照t时间后a组O2浓度与初始O2浓度相同,说明其光合速率始终等于呼吸速率;而此时b组O2浓度大于初始O2浓度,说明其光合速率大于呼吸速率,装置内O2浓度小于c组,可说明装置内CO2浓度大于c组,即光照t时间后b组光合速率并没有下降到与呼吸速率相等,b组植物幼苗光合速率仍然大于呼吸速率。同时每组温度保持恒定,呼吸速率不变,所以b组光合速率最大。 解析：由上述分析可知,光照t时间后,限制d组光合速率的因素为CO2浓度,将d组密闭装置打开(CO2浓度上升),并以c组光照强度继续照光,则其幼苗光合速率会升高。 【典例】矿质离子主要由植物根系吸收，对光合作用有一定的影响。在适宜条件下，将黄瓜幼苗培养在完全培养液中，测定其光合作用速率与光照强度的关系，结果如图。若将黄瓜幼苗培养在缺镁培养液中（缺镁对呼吸作用速率影响不大），下列分析错误的是（　　） A．缺镁会影响叶绿素的合成，使光合速率下降，C点向左下方移动 B．缺镁对呼吸作用速率影响不大，所以A点不会有明显移动 C．图中B点是光补偿点，在缺镁培养液培养后B点左移 D．图中D点是光饱和点，在缺镁培养液培 养后D点左移 C 缺镁时，叶绿素合成减少，光合作用速率下降，植物必需在较强光照下光合速率才能与呼吸速率相同，故B点会右移 38 【典例】我国自古“以农立国”，经过悠久岁月的积累，形成了丰富的农业生产技术体系。下列有关农业生产实践的叙述中，错误的是（ ） A．“谷田必须岁易”，轮作可以减少侵害谷子的害虫和病菌大量繁殖 B．“农家两大宝，猪粪、红花草”，红花草根上的根瘤菌起到固氮肥田的效果 C．“秸秆还田”的目的是使植物能够利用秸秆中的有机物，促进植物的生长发育 D．“正其行，通其风”有利于作物充分利用二氧化碳和光能来进行生长 C 39 5.(2024·重庆黔江模拟)光补偿点是指植物在一定光照强度范围内,光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物在一定光照强度范围内,光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。下表为研究人员测得的某森林中四种植物的光补偿点和光饱和点(其他环境条件均为最适)。下列叙述错误的是 (　　) A.在光补偿点时,植物甲的叶肉细胞不再释放氧气 B.突然遮光处理,植物乙叶肉细胞中 C5 生成量减少 C.若继续提高一定的温度,植物丙的光饱和点将变小 D.最适合在较弱的光照环 境中生长的是植物丁 植物种类 植物甲 植物乙 植物丙 植物丁 光补偿点/ (μmol·m-2·s-1) 140 68 39 23 光饱和点/ (μmol·m-2·s-1) 1 450 1 260 980 930 A 光补偿点时,叶肉细胞的光合作用强度和整株植物的呼吸作用强度相等,故此时叶肉细胞的光合作用强度大于叶肉细胞的呼吸作用强度 解析：光补偿点时,叶肉细胞的光合作用强度和整株植物的呼吸作用强度相等,故此时叶肉细胞的光合作用强度大于叶肉细胞的呼吸作用强度,所以叶肉细胞有氧气释放出来,A错误; 突然遮光处理,光反应产生NADPH和ATP的过程受阻,导致C3还原速率减慢,故C5 生成量减少,B正确;据题干可知,原有的温度是最适温度,若继续提高一定的温度,与光合作用有关酶的活性下降,光饱和点将下降,C正确;植物丁达到光补偿点和光饱和点所需的光照强度最低,故最适合在较弱的光照环境中生长,D正确。 6.在一定浓度的CO2、适宜温度及不同光照条件下,科研人员测得甲、乙两种水稻的光合速率变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是 (　　) A.光照强度为1 klx时,甲、乙两种水稻的真正光合速率不等 B.在各自光补偿点时,甲水稻的光合速率为乙水稻的光合速率的1.5倍 C.未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO2浓度 D.在各自光补偿点时,甲、乙水稻叶 肉细胞消耗的CO2量与产生的CO2 量相等 A 15 mg/(100 cm2叶·h) 10 mg/(100 cm2叶·h) 大于 解析：真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由题图可知,在光照强度为1 klx时,甲处于光补偿点,因此甲的真正光合速率为10 mg/(100 cm2叶·h),此时乙的光合速率小于呼吸速率,因此乙水稻的真正光合速率为5 mg/(100 cm2叶·h),A正确;光合速率与呼吸速率相等时的光照强度即为光补偿点,据题图可知,在各自光补偿点时,甲水稻光合速率为10 mg/(100 cm2叶·h),乙水稻光合速率为15 mg/(100 cm2叶·h),乙水稻光合速率为甲水稻光合速率的1.5倍,B错误; 未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻光合速率的主要因素是光照强度,C错误;光补偿点为植物光合速率等于呼吸速率时的光照强度,此时甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量等于整个植株所有细胞产生的CO2量,即甲、乙水稻叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率,D错误。 深化点(三) 补偿点、饱和点与光合作用的关系及应用 3.结合基因工程 1.（2024·广东·高考真题）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（　　） A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B．线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱 C．有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快 D．无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATP D 无氧条件下，WT和△sqr都只能进行无氧呼吸，与线粒体无关，因此两者产生的ATP一样 2．为研究干旱胁迫基因LEA和VOC对甘蓝型油菜油脂的积累机制，科研人员构建了两个基因表达载体。其中基因LEA与荧光素酶基因（Luc） 构建成基因表达载体甲，基因VOC和标记基因构建成基因表达载体乙，相关序列及酶切位点如图所示。箭头表示转录方向。 (1)利用PCR扩增LEA基因时，需要在引物的_____（填“3’端”或“5’端”）添加限制酶识别序列，添加序列对应的限制酶是_____________，选择上述酶的依据是___________。 5'端  EcoRV和Xbal Luc中存在BamHI识别序列，BamHI会将Luc切断；一种酶切会导致载体、LEA自身环化及LEA反向连接 4．(1) 5'端     EcoRV和Xbal     Luc中存在BamHI识别序列，BamHI会将Luc切断；一种酶切会导致载体、LEA自身环化及LEA反向连接 (2) 5'-GATATCATGGGC-3'和5'-TCTAGACTAGTG-3'     4 (3) 抗原-抗体杂交     在干旱胁迫的环境下，LEA通过促进AC的表达使植物油脂增加；VOC通过抑制ATGL的表达减弱油脂的降低 【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：④目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达。工具：限制酶、DNA连接酶和运载体。 【详解】（1）耐高温的DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从引物的3'端延伸DNA链，因此PCR扩增需要引物。引物与目的基因所在DNA分子遵循碱基互补配对原则，所以扩增LEA基因时，需要在引物的5'端添加限制酶的识别序列。由于Luc中存在BamHI识别序列，BamHI会将Luc切断；一种酶切会导致载体、LEA自身环化及LEA反向连接，因此选择的限制酶是EcoRV和Xbal。 （2）根据已知序列，由于引物只能引导子链从5'→3'延伸，根据碱基互补配对原则，用PCR扩增时的两个引物对应的序列为：5'-GATATCATGGGC-3'和5'-TCTAGACTAGTG-3'。扩增次数与得到等长DNA片段数之间的关系为2n-2n，得到等长的8条DNA片段，2n-2n=8，应该扩增4次。 （3）①检测酶（蛋白质）分子水平上采用抗原-抗体杂交技术进行检测。 ②根据检测结果，转基因A植株的AC酶变高了，B的ATGL酶变低了，可以推测在干旱胁迫的环境下，LEA通过促进AC的表达使植物油脂增加；VOC通过抑制ATGL的表达减弱油脂的降低。 2．为研究干旱胁迫基因LEA和VOC对甘蓝型油菜油脂的积累机制，科研人员构建了两个基因表达载体。其中基因LEA与荧光素酶基因（Luc） 构建成基因表达载体甲，基因VOC和标记基因构建成基因表达载体乙，相关序列及酶切位点如图所示。箭头表示转录方向。 (2)为了构建基因表达载体甲，依据图中已知碱基序列，在PCR扩增仪中加入的引物的碱基序列为___________________________，扩增______代后会得到等长的8条DNA片段。 4 5'-GATATCATGGGC-3'和 5'-TCTAGACTAGTG-3' 4．(1) 5'端     EcoRV和Xbal     Luc中存在BamHI识别序列，BamHI会将Luc切断；一种酶切会导致载体、LEA自身环化及LEA反向连接 (2) 5'-GATATCATGGGC-3'和5'-TCTAGACTAGTG-3'     4 (3) 抗原-抗体杂交     在干旱胁迫的环境下，LEA通过促进AC的表达使植物油脂增加；VOC通过抑制ATGL的表达减弱油脂的降低 【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：④目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达。工具：限制酶、DNA连接酶和运载体。 【详解】（1）耐高温的DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从引物的3'端延伸DNA链，因此PCR扩增需要引物。引物与目的基因所在DNA分子遵循碱基互补配对原则，所以扩增LEA基因时，需要在引物的5'端添加限制酶的识别序列。由于Luc中存在BamHI识别序列，BamHI会将Luc切断；一种酶切会导致载体、LEA自身环化及LEA反向连接，因此选择的限制酶是EcoRV和Xbal。 （2）根据已知序列，由于引物只能引导子链从5'→3'延伸，根据碱基互补配对原则，用PCR扩增时的两个引物对应的序列为：5'-GATATCATGGGC-3'和5'-TCTAGACTAGTG-3'。扩增次数与得到等长DNA片段数之间的关系为2n-2n，得到等长的8条DNA片段，2n-2n=8，应该扩增4次。 （3）①检测酶（蛋白质）分子水平上采用抗原-抗体杂交技术进行检测。 ②根据检测结果，转基因A植株的AC酶变高了，B的ATGL酶变低了，可以推测在干旱胁迫的环境下，LEA通过促进AC的表达使植物油脂增加；VOC通过抑制ATGL的表达减弱油脂的降低。 (3)乙酰-CoA羧化酶基因（AC）是油脂合成过程的关键酶基因，甘油三酯酯酶基因（ ATGL）是油脂分解过程的关键酶基因。将基因表达载体甲、乙分别导入植物细胞培养成转基因植物A、B，在干旱胁迫的环境下培养两种转基因植物和正常植物，分别检测植物体内AC和ATGL基因的表达水平，结果如下图。 ①在分子水平上，用______________方法检测AC酶和ATGL酶的含量可得到上述结果。 ②基于以上研究，干旱胁迫基因LEA和VOC在甘蓝型油菜油脂积累中的机制是____________________________________________。 抗原-抗体杂交 在干旱胁迫的环境下，LEA通过促进AC的表达使植物油脂增加；VOC通过抑制ATGL的表达减弱油脂的降低 5．研究水稻耐高温的调控机制，对水稻遗传改良具有重要意义。 (1)研究获得一株耐高温突变体甲，高温下该突变体表皮蜡质含量较高。让甲与野生型（WT）杂交，F1自交后代中耐高温植株约占1/4，说明耐高温为_____性状，且最可能由_____对基因控制。 (2)已知耐高温突变体乙的隐性突变基因位于水稻3号染色体上，请设计实验探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致，简要写出实验设计方案（不考虑互换）： 实验方案：____________________________________________。 预期实验结果： ①若_____________________________，说明两突变基因为同一基因； ②若_________________，说明两突变基因是同源染色体上的非等位基因； ③若______________________________________，说明两突变基因是非同源染色体上的非等位基因。 隐性 1 让甲与乙进行杂交后，再自交，观察后代的表现型及比例 F1和F2都耐高温 F1不耐高温，F2中不耐高温：耐高温=1：1 F1不耐高温，F2中不耐高温：耐高温=9：7 5．(1) 隐性     1 (2) 让甲与乙进行杂交后，再自交，观察后代的表现型及比例  F1和F2都耐高温     F1不耐高温，F2中不耐高温：耐高温=1：1     F1不耐高温，F2中不耐高温：耐高温=9：7 (3) 减数第一次分裂前期     自交     caps3-caps4 (4) 基因OsWR2敲除的突变体甲     高温环境     实验组水稻植株蜡质含量低于对照组，且不耐高温 【分析】让甲与野生型（WT）杂交、F1自交后代中耐高温植株约占1/4，符合基因分离定律，说明这对相对性状是由一对基因控制的，并且耐高温为隐性性状；为探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致，可使纯合突变体甲与纯合突变体乙进行杂交后，F1再自交，观察其F1和F2的表现型及比例（不考虑互换）。 【详解】（1）让甲与野生型（WT）杂交、F1自交后代中耐高温植株约占1/4，符合基因分离定律，说明这对相对性状是由1对基因控制的，并且耐高温为隐性性状。 （2）为探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致： 实验方案：使纯合突变体甲与纯合突变体乙进行杂交后，F1再自交，观察其F1和F2的表现型及比例（不考虑互换）。 预期实验结果： ①若两突变基因为同一基因突变所致，纯合突变体甲与纯合突变体乙进行杂交，子代全是突变体，即F1和F2都耐高温； ②若两突变基因是同源染色体上的非等位基因（两对基因均位于3号染色体上），假设突变体甲基因型为aaBB，突变体乙基因型为AAbb，则甲乙杂交F1为AaBb，由于两对基因在一对同源染色体上，所以F1产生的配子为Ab和aB，则F1自交产生的F2为AaBb：AAbb：aaBB=2：1：1，表现型为不耐高温：耐高温=1：1； ③若两突变基因是非同源染色体上的非等位基因，即符合基因的自由组合定律，假设突变体甲基因型为aaBB，突变体乙基因型为AAbb，则甲乙杂交F1为AaBb，表现型为耐高温，F1自交，F2表现为A_B_：（A_bb+aaB_+aabb）=9：7，即F2不耐高温：耐高温=9：7。 （3）①由图1可知，F1在减数第一次分裂前期（或四分体时期），3号染色体的同源染色体的非姐妹染色单体发生了互换，产生F2中相应的植株；然后用F2植株进行自交，可获得纯合重组植株R1—R5。 ②对对R1—R5进行分子标记及耐高温性检测，如图2、图3，植株R3和R4之间的差别是caps3-caps4，但是R3耐高温，R4不耐高温，所以在分子标记caps3-caps4之间发生了基因突变。 （4）实验设计应该遵循对照原则，为了验证“高温胁迫下维持较高的蜡质含量是水稻耐高温的必要条件”，则对照组为突变体甲，实验组为基因OsWR2敲除的突变体甲，以检测两组植株是否耐高温。设计思路：对照组为突变体甲，实验组为基因OsWR2敲除的突变体甲；将两种水稻置于高温环境中，一段时间后，检测水稻表皮蜡质含量及高温耐性。实验结果显示：实验组水稻植株蜡质含量低于对照组，且不耐高温。 (3)为进一步确定突变位点，研究者进行了系列实验，如下图所示。 ①图1中F1在__________________期，3号染色体发生互换，产生F2中相应的植株，然后用F2植株进行__________，可获得纯合重组植株R1—R5。 减数第一次分裂前期 自交 (3)为进一步确定突变位点，研究者进行了系列实验，如下图所示。 ②对R1—R5进行分子标记及耐高温性检测，结果如图2、图3所示。分析可知，耐高温突变基因位于_____________（分子标记）之间。将该区段DNA进行测序，发现TT2基因序列的第165碱基对由C/G变为A/T，导致蛋白质结构改变、功能丧失。 caps3-caps4 (3)为进一步确定突变位点，研究者进行了系列实验，如下图所示。 (4)基因OsWR2的表达能促进水稻表皮蜡质的合成。为了验证“高温胁迫下维持较高的蜡质含量是水稻耐高温的必要条件"，研究小组以突变体甲为对照组，实验组为_______________________________，将两种水稻置于______________，一段时间后，检测水稻蜡质含量及耐高温性。实验结果显示_____________ _____________________________________________________________________。 基因OsWR2敲除的突变体甲 高温环境     实验组水稻植株蜡质含量低于对照组，且不耐高温 下节再见 50 $$ 专题二 细胞的代谢 1 考情透视 核心考点 考试频次 考题统计 ATP的结构和功能 3年7次 （2024 安徽卷）载体蛋白磷酸化 （2024甘肃卷）ATP的作用 酶的作用及特性 3年9次 （2024 广东卷）酶的实验设计 （2024河北卷）酶的作用 （2023 浙江卷 ）酶的特性 有氧呼吸和无氧呼吸的相关过程 3年17次 （2024 贵州卷）细胞呼吸过程（2024 甘肃卷）细胞呼吸过程（2024 广东卷）有氧呼吸和无氧呼吸 细胞呼吸的影响因素及其应用  3年5次 （2024 山东卷）种子萌发与细胞呼吸 （2024 甘肃卷）细胞呼吸的应用 绿叶中色素的提取和分离 3年7次 （2024 贵州卷）绿叶中色素的提取与分离 （2024 广东卷）绿叶中色素的提取与分离 影响光合作用的因素和应用 3年31次 （2024 天津卷）光合作用物质变化（2024 福建卷）影响光合作用的因素（2024 重庆卷）光合作用物质能量变化、影响光合作用的因素 2 考情透视 酶和ATP内容的命题以选择题为主，也可能在大题中以实验设计的形式考查。 细胞呼吸和光合作用的命题以非选择题为主，属于年年必考的题目。试题情境多样，以下两种居多，一是大学教材中有氧呼吸和光合作用过程的文字或图解，二是科学家所做的一种或多种环境因素对两过程影响的实验数据表或坐标曲线图，考察考生对两过程基础知识的实际和对图表数据的分析推理。 3 壹 贰 叁 酶的特性及相关实验设计分析 细胞呼吸和光合作用的原理 光呼吸与二氧化碳固定的其他途径 目录/ DIRECTORY 肆 光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用 4 壹 酶的特性及相关实验设计分析 5 激素、神经递质、细胞因子、抗体的本质、来源及作用比较 有机物 本质 联 系 催化 作用 作用条件温和 特性 显著降低化学反应的活化能 机理 温度、pH、底物 浓度、酶浓度等 影响 因素 联 系 相关曲线模型分析及实验设计等 为ATP转化提供条件 酶 细胞 代谢 ATP 为酶合成供能 条件 条件 蛋白质 RNA 高效性 专一性 元素组成： 简式： 转化： 具体产生场所 再生 途径 动植物共有 植物 特有 联系 作用： 联 系 也可作为信号分子 A-P~P~P 细胞呼吸 光合作用 直接能源物质 C、H、O、N、P 水解酶 合成酶 ADP+Pi+能量 ATP 6 深化点(一)　与酶相关的曲线分析 1.酶的作用原理曲线 分析:①由图可知,酶的作用原理是降低化学反应的活化能。 ②若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供活化能 深化点(一)　与酶相关的曲线分析 1.酶的作用原理曲线 ①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,表明酶具有高效性。 ②图2中两曲线比较,表明酶具有专一性 深化点(一)　与酶相关的曲线分析 (1)温度和pH影响酶促反应速率 ①分析图1和图2:温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。 ②分析图3:OP段限制酶促反应速率的因素是底物浓度,P点以后的限制因素是酶浓度等。 深化点(一)　与酶相关的曲线分析 (2)底物浓度和抑制剂影响酶促反应速率——原理 深化点(一)　与酶相关的曲线分析 (2)底物浓度和抑制剂影响酶促反应速率——曲线 +竞争性抑制剂 +非竞争性抑制剂 (1)ATP≠能量。ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。 (2)生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。其供应取决于ATP与ADP之间快速转化（动态平衡）。 (3)ATP合成往往与放能反应(如呼吸作用)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物)，ATP水解往往与吸能反应(如主动运输、物质合成、神经传导等)相联系。 (5)无O2存在时也能合成ATP，无氧呼吸同样可以产生ATP，为生命活动提供能量。 深化点(一)　与酶相关的曲线分析 2.易错提醒 12 (1)适当增大酶的浓度会提高反应速率，但生成物的量不会增加； 若适当增大反应物的浓度，则提高反应速率的同时生成物的量也增加。 (2)不同因素影响酶促反应速率的机理不同 ①温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。 ②底物浓度和酶浓度通过影响酶与底物的接触来影响酶促反应速率，并不影响酶的活性。 ③抑制剂、激活剂也影响酶的活性。 深化点(一)　与酶相关的曲线分析 2.易错提醒 13 [例1]　(2024·重庆一模)中间产物学说认为:酶(E)的活性中心部位首先与底物(S)结合,生成不稳定的中间产物(ES),然后再产生产物(P)的同时释放出酶(E)。根据这一学说,在酶浓度、pH、温度一定的条件下,可以用米氏方程V=表示底物浓度[S]与速率V之间的关系,其坐标曲线如图1,其中“Vmax”表示该条件下最大反应速率,“Km”表示在该条件下达到1/2Vmax时的底物浓度。图2表示竞争抑制剂会与底物竞争结合酶的活性中心。下列叙述正确的是(　　) A.如果底物浓度足够大,反应速率可以达到Vmax,由此可判断加入竞争抑制剂后,Km值将变小 B.酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的化学反应速率表示,既可以用P的产生速率表示,也可用E的消耗速率表示 C.通过竞争抑制(如图2)的事实,可以否定酶具有专一性的特性 D.如果要把反应速率控制在1/3Vmax,则应该把底物浓度控制在1/2Km D E在化学反应前后质量和性质不变 [解析]　竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点从而降低反应物与酶结合的机会,加入竞争性抑制剂,Km值增大,A错误;酶的活性可以用在一定条件下酶所催化的化学反应速率表示,既可以用P的产生速率表示,也可用底物(S)的消耗速率表示,其中E在化学反应前后质量和性质不变,B错误;竞争抑制剂与底物的部分结构相同,以适配酶的活性中心,因此,通过竞争抑制(如图2)的事实并不能否定酶具有专一性的特性,C错误;根据米氏方程,如果要把反应速率控制在1/3Vmax,则应该把底物浓度控制在1/2Km,D正确。 深化点(二)　与酶相关的实验设计与分析 1.探究酶特性的相关实验分析 深化点(二)　与酶相关的实验设计与分析 1.探究酶特性的相关实验分析 2.探究酶实验操作的注意事项 (1)若底物选择淀粉和蔗糖,用淀粉酶来验证酶的专一性时,不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。 (2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,不宜选用斐林试剂,因为用斐林试剂检测时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。 (3)在探究pH对酶活性的影响时,不宜在未达到预设pH前,让反应物与酶溶液接触。 (4)在探究酶的最适温度的实验中,不宜选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作实验材料,因为过氧化氢(H2O2)在常温常压时就能分解,加热的条件下分解会加快,从而影响实验结果。 (5)在探究酶的最适pH的实验中,不宜选择淀粉和淀粉酶作实验材料,因为酸性条件会促使淀粉分解,从而影响实验结果。 2.咽喉反流是指胃内容物反向流动进入食管、咽、喉等部位,反流之后会对咽、喉造成一定损伤(如出现嗓子沙哑等症状),这与胃液中的胃酸及胃蛋白酶有关。科研人员探究了pH对胃蛋白酶相对活性的影响(如图),下列相关叙述正确的是 (　　) A.胃蛋白酶在细胞内的溶酶 体中合成,存在于内环境中 B.胃蛋白酶的最适pH为2 C.将胃蛋白酶置于强碱环境 中一定时间后再放入酸性环 境中,胃蛋白酶活性会升高 D.咽喉反流后立即食用碱性食物可能会缓解嗓子沙哑等症状 D 解析:胃蛋白酶在核糖体中合成,存在于胃部,胃部与外界环境相通,不属于内环境,A错误。由题图可以得出胃蛋白酶的最适pH在1.5~2.5,但因为只给出了几组pH,不能确定2就是胃蛋白酶的最适pH,B错误。将胃蛋白酶置于强碱环境中,胃蛋白酶会失去活性,再置于酸性环境中,酶活性不会恢复,C错误。由题干信息可知,咽喉反流与胃液中的胃酸及胃蛋白酶有关,因此咽喉反流后立即食用碱性食物可能会缓解嗓子沙哑等症状,D正确。 3.(2024·保定二模)β-葡萄糖苷酶能催化纤维素水解,实验小组测定了温度对该酶活性的影响,实验结果如图所示。根据实验结果,不能得出的结论是(　　) A.高温保存会破坏酶的空间结构,降低其活性 B.42 ℃时,随着反应时间的延长,酶的稳定性逐渐下降 C.各温度条件下,酶的活性可用斐林试剂进行检测 D.37 ℃时,纤维素反应60 min 的消耗量与反应120 min的不 同 C 解析:高温保存会破坏酶的空间结构,降低其活性,甚至使酶失活,A正确;由图可知,在42 ℃时,随着反应时间的延长,酶的活性逐渐下降,酶的稳定性逐渐下降,B正确;使用斐林试剂进行检测时需水浴加热,会改变该实验的反应条件,影响准确性,故酶的活性不可用斐林试剂进行检测,C错误;37 ℃时,纤维素反应60 min的消耗量与反应120 min的不同,因为两温度下酶活性几乎相同,反应时间越长底物消耗量越多,D正确。 4.(2024·海口三模)图示曲线为最适温度下底物浓度对酶促反应速率的影响,相关叙述正确的是 (　　) A.若将温度升高10 ℃,则d点右移、e点上移 B.P点后曲线不再上升的原因是底物已经全部分解 C.P点前后限制反应速率的主要因素均为酶浓度和酶活性 D.若在P点时向反应体系中加入少量 同种酶,e点将上移 D 解析:实验中酶的温度已达最适温度,若在此基础上将温度升高10 ℃,酶活性会降低,d点左移、e点下移,A错误;自变量为底物浓度,P点前限制反应速率的主要因素为底物浓度,P点后限制反应速率的主要因素为酶浓度和酶活性的影响,B、C错误;若在P点时向反应体系中加入少量同种酶,会使酶浓度增大,反应速率加快,e点将上移,D正确。 5.(2024·成都三模)生物兴趣小组拟进行“探究温度对淀粉酶活性影响”的实验。下列关于该实验的叙述,正确的是(　　) A.各个组别的温度和pH都应该相同且适宜 B.向淀粉溶液中加入酶液后再迅速调节温度 C.可用碘液检测来判断最适温度的大致范围 D.反应结束后的产物总量能够表示酶的活性 C 在此实验中起始时反应物的总量是无关变量,每组实验应设置成相同且适宜,因此,反应结束后每组实验的产物总量也是相同的,反应结束后的产物总量不能表示酶的活性 解析:实验的目的是“探究温度对淀粉酶活性影响”,则各组的温度应不相同,A错误;应把淀粉溶液和酶液分别在相同温度下保温一段时间,然后再混合反应,B错误;淀粉遇碘呈蓝色,在最适温度范围淀粉分解最多,颜色最浅,可根据颜色深浅判断大致的最适温度范围,C正确;在此实验中起始时反应物的总量是无关变量,每组实验应设置成相同且适宜,因此,反应结束后每组实验的产物总量也是相同的,反应结束后的产物总量不能表示酶的活性,D错误。 6.(2024·郸城三模)植物体内的多聚半乳糖醛酸酶可将果胶降解为半乳糖醛酸,能促进果实的软化和成熟脱落。为探究该酶的特性,进行以下4组实验,条件及结果如下表。下列说法错误的是 (　) A.分析①②③可知,多聚半乳糖醛酸酶活性受不同离子的影响 B.分析①④可知,自变量为温度,因变量为多聚半乳糖醛酸酶活性 C.55 ℃可能高于多聚半乳糖醛酸酶的最适温度 D.该实验可证明 多聚半乳糖醛酸 酶不具有专一性 条件及 产物组别 果胶 多聚半乳糖 醛酸酶 Ca2+ Mn2+ 55 ℃ 半乳糖 醛酸 ① + + - - - + ② + + + - - - ③ + + - + - +++ ④ + + - - + ++ 注:“+”表示存在和量的多少,“-”表示无。①~③组在常温下实验 C 解析:由①②③组自变量为离子不同,因变量为多聚半乳糖醛酸酶活性,表明多聚半乳糖醛酸酶的活性受不同离子影响,A正确;由①④组条件只有温度不同可知,自变量为温度,因变量为多聚半乳糖醛酸酶的活性,检测指标为半乳糖醛酸的生成量,B正确;④组在55 ℃下,半乳糖醛酸的含量高于①组,说明55 ℃时多聚半乳糖醛酸酶的活性高于常温,则55 ℃可能高于、低于或等于最适温度,C正确;该实验中,多聚半乳糖醛酸酶只催化了果胶的分解,未证明其不具有专一性,D错误。 贰 细胞呼吸和光合作用的原理 24 考点一细胞呼吸与光合作用的过程，考查基本知识技能 考点四光合作用或细胞呼吸结合基因工程，考查科学思维能力 考点三光补偿点、饱和点的移动，考查分析问题的能力 考点二环境骤变情况下，C3、C5的含量变化及原因 考点五C4植物等光合作用途径分析，拓宽知识面 细胞呼吸 实质： 分解有机物、释放能量 有氧呼吸 无氧呼吸 总反应式： 分段反应式： C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 酶 C6H12O6 2C3H4O3+4NADH+少能 酶 2C3H4O3+6H2O 6CO2+20NADH+少能 酶 24NADH+6O2 12H2O+大能 酶 场所： 细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜 实验： 探究酵母菌细胞呼吸的方式（步骤、现象） 产物CO2、酒精的检测 联系 意义： 为生命活动供能 联系蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽 场所： 细胞质基质 过程： C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 酶 一阶： 二阶： 2C3H4O3+4NADH 酶 特点： 2C2H5OH+2CO2 2C3H6O3 不彻底氧化分解，释放能量少 26 细胞呼吸 影响因素： 应用： ①中耕松土促进植物根部 呼吸，利于吸收无机盐等 有氧 ②乳酸发酵过程需要严格控制 环境 无氧 ③ 仓储粮食、水果和蔬菜（5%） 低氧 ④选用 的纱布包扎伤口 透气 抑制厌氧细菌的无氧呼吸 ⑤提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生_____。 乳酸 ⑥稻田定期排水，防止_____中毒，烂根死亡 酒精 ⑦泡菜，酸奶是让 在无氧下乳酸发酵，所以泡菜坛都有液封槽。 乳酸杆菌( 厌氧) ⑧食醋和味精是 和 有氧呼吸的产物。 醋酸杆菌 谷氨酸棒状杆菌 28 例1（2024·安徽·高考真题）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1 (PFK1）是其中的一个关键酶。细胞中 ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（ ） A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B．PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节 D．运动时肌细胞中 AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 D PFK1不能直接催化葡萄糖分解为丙酮酸，因为这是一个多种酶催化的过程，PFK1是关键酶，但不是它一种酶就能完成。 ATP确实会与PFK1结合，但只是改变其活性，不是失活，否则后续调节过程将无法继续。 ATP或AMP与PFK1竞争性结合后，能保证细胞中能量的供求平衡，可以视为维持稳定，因此是负反馈调节 说明：①遇到C3、C5的含量变化问题，只需从影响上述两个反应方程式的因素进行分析即可。 ②无论是C3或C5的含量变化，都必须从来源和去路两个方面予以分析和说明。 深化点(一)　细胞呼吸与光合作用中的电子传递 1.环境骤变情况下，C3、C5的含量变化 CO2的固定： C3的还原： CO2＋C5 → 2C3 酶 2C3 C5+(CH2O) ATP、NADPH 酶 例1、将某植物的离体叶肉细胞置于适宜温度和充足的14CO2 条件下，先给予一段时间光照，然后再停止光照，检测整个过程叶肉细胞的叶绿体中放射性C3浓度的变化情况，结果如图所示。回答下列问题： 图示结果显示，从 b 时停止光照后，叶肉细胞中放射性 C3 的浓度逐渐上升，原因是 。 CO2＋C5 → 2C3 酶 2C3 C5+(CH2O) ATP、NADPH 酶 C3还原速度减慢，C3去路减少，CO2的固定速率基本不变，C3来源基本不变。 ATP与NADPH的含量下降 ①以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。若时间延长，光照强度减弱，光反应减弱，暗反应也一定减弱，总光合强度也一定减弱；CO2不足，暗反应减弱，光反应也一定减弱，总光合强度也一定减弱；即光合作用的光反应与暗反应会建立新的平衡，C3和C5的含量也将重新处于相对稳定状态 归纳总结： ③具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定)，才能避开试题陷阱。 ②以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，NADPH和ATP含量变化是一致的。 例2、将某植物的离体叶肉细胞置于适宜温度和充足的14CO2 条件下，给予光照，若合成的糖类突然无法从叶肉细胞运出，则叶肉细胞中的放射性C3浓度会 （上升或下降），原因是： 。 CO2＋C5 → 2C3 酶 2C3 C5+(CH2O) ATP、NADPH 酶 因产物增加，C3还原会受阻（减慢），C3去路减少，CO2的固定速率基本不变（或仍在进行），C3来源基本不变 C3来源基本不变，去路减少，因此浓度上升 上升 深化点(一)　细胞呼吸与光合作用中的电子传递 1.细胞呼吸与电子传递 深化点(一)　细胞呼吸与光合作用中的电子传递 2.光合作用中光系统及电子传递链 (2)已知DNP不影响线粒体的电子传递,但能使部分H+不经过ATP合酶而进入线粒体基质。为研究短时低温对线粒体电子传递的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及实验结果如图1所示。 若要产生等量ATP, 4 ℃条件比25 ℃ 条件下有氧呼吸消耗葡萄糖的量 ____ (填“相等”“更多”或“更少”)。 根据实验结果推测:低温条件下ATP生成量减少的原因是___________________________________________________________, 发生该变化的意义是________________。 更多 有氧呼吸产生能量大部分以热能形式散失,用于合成ATP的能量很少 增加植物的抗逆性 (3)水的光解发生在__________,其上发生的反应产物有_________。叶绿素接受光的照射后被激发,释放高势能的电子,电子的最终供体是__,水的光解造成膜内外质子(H+)势能差,而高势能的电子沿电子传递链传递时又促进H+的转运,进一步加大了质子(H+)势能差,导致质子(H+)势能差加大的另一个原因是 __________________________________________________________, 还原型辅酶Ⅱ(NADPH)在暗反应中的作用是_________ 类囊体薄膜 O2、H+和e- 水 氧化型辅酶Ⅱ与H+、e-结合成还原型辅酶Ⅱ时消耗叶绿体基质中的H+ 为暗反应供能和提供还原剂 (4)研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中,人为调整类囊体膜两侧的pH,并适时加入适量的ADP和Pi,过程如图2所示。一段时间后检测,只有实验组有ATP产生。结合光系统及电子传递链图解和实验结果,可得出的实验结论是__________________________________________________。 在光合作用光反应中,ATP合成所需的直接能量可能来自类囊体膜内外的H+浓度差 深化点(二)从“物质与能量观”的角度分析光合作用和细胞呼吸 1.细胞呼吸和光合作用的物质转化关系 深化点(二)从“物质与能量观”的角度分析光合作用和细胞呼吸 (1)“三种”元素转移途径 深化点(二)从“物质与能量观”的角度分析光合作用和细胞呼吸 (1)“三种”元素转移途径 深化点(二)从“物质与能量观”的角度分析光合作用和细胞呼吸 (2)NADPH、NADH和ATP的来源与去路 项目 来源 去路 NADPH 光反应阶段产生 用于还原C3并为C3还原供能 NADH 有氧呼吸 第一、二阶段 用于第三阶段和O2结合生成H2O 无氧呼吸 第一阶段 在第二阶段被全部消耗 ATP 光合作用 光反应阶段产生 主要为C3还原供能 细胞呼吸 有氧呼吸三个阶段、无氧呼吸第一阶段 用于绝大多数需要能量的生命活动 深化点(二)从“物质与能量观”的角度分析光合作用和细胞呼吸 2.细胞呼吸和光合作用的能量转化关系 [典例]　(2024·衡水模拟)研究表明,相对于动物,植物的细胞呼吸还包括另一条由交替氧化酶(AOX)主导的途径,该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境,具体过程如图所示,其中iATP为细胞内ATP,eATP为细胞外ATP。 (2)强光下,光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量,使叶绿体内NADP+含量________。 减少(下降) [解析]　NADP+是暗反应NADPH供氢和供能后的产物,是光反应的原料,因此强光下,光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量,使叶绿体内NADP+含量减少。由题图可知,强光环境下,植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以热能的形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降,进一步避免光抑制现象产生,因此强光照射下植物可避免光抑制,该调节过程为负反馈。 植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以____的形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。同时,eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降,进一步避免光抑制现象产生,因此强光照射下植物可避免光抑制,该调节过程为______(填“正反馈”或“负反馈”)。  (3)目前尚未发现在植物细胞的表面或质膜上存在ATP合酶,eATP可来源于______________________________________ (填场所)产生的iATP。 热能 负反馈 细胞质基质、线粒体(线粒体内膜、线粒体基质)　 据图判断,eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用,理由是_______________________。 eATP与细胞膜上的DORN1受体结合后能激发细胞内与光合作用相关的信号转导 1.(2024·衡水模拟)真核细胞的有氧呼吸分为三个阶段,第一阶段是糖酵解、第二阶段是柠檬酸循环,第三阶段是电子传递链,具体过程如图所示(部分中间产物未标出),其中丙酮酸脱去CO2的反应属于柠檬酸循环。有氧呼吸产生的许多中间产物可以参与蛋白质或脂肪的代谢。下列相关叙述错误的是(　　) A.糖酵解的场所内含有能降低化学反应活化能的酶 B.单糖中蕴含的能量可部分 转移至ATP和丙酮酸中 C.有氧呼吸过程产生的丙酮 酸有些可能不用于柠檬酸循 环 D.柠檬酸循环不消耗水,而电 子传递链会消耗水 D 有氧呼吸的第二阶段消耗水,而电子传递链(即有氧呼吸第三阶段)会产生水 解析:糖酵解的场所是细胞质基质,该场所有反应所需的酶,而酶具有降低化学反应活化能的作用,A正确;单糖经糖酵解,一部分能量会以热能形式散失,还有一部分能量转移至ATP 和丙酮酸中,B正确;丙酮酸是有氧呼吸过程中产生的中间产物,这些中间产物(包括丙酮酸)有些可参与蛋白质或脂肪的代谢,而没有用于柠檬酸循环,C正确;柠檬酸循环也就是有氧呼吸的第二阶段,该阶段消耗水,而电子传递链(即有氧呼吸第三阶段)会产生水,D错误。 2.(2024·福州二模)有氧呼吸过程中,线粒体中的NADH脱去氢释放的电子经内膜传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。已知丙酮酸是可以被氧化分解的物质;叠氮化物可抑制电子传递给氧;2,4⁃二硝基苯酚(DNP)使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验,图中x、y、z分别是上述3种物质中的一种,①②表示生理过程。下列说法正确的是 (　　) 可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加,合成ATP减少 × A.有氧呼吸第三阶段中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解 B.物质x是丙酮酸,过程①②均发生在线粒体内膜上 C.物质y是叠氮化物,该物质可解除电子传递和ATP合成之间的联系 D.物质z是DNP,该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加 D ①消耗的O2量处于较低水平,且相对稳定,属于有氧呼吸第二阶段 ②消耗的O2量增加,属于有氧呼吸第三阶段 加入y之前与加入y之后,消耗的O2量均与合成的ATP量的曲线基本一致 解析:有氧呼吸第三阶段中的NADH除了来自丙酮酸的氧化分解,还有葡萄糖分解为丙酮酸的过程所产生的,A错误。物质x是丙酮酸,过程①消耗的O2量处于较低水平,且相对稳定,属于有氧呼吸第二阶段,发生于线粒体基质;过程②消耗的O2量增加,属于有氧呼吸第三阶段,发生于线粒体内膜,B错误。物质y是叠氮化物,依据题图可知,加入y之前与加入y之后,消耗的O2量均与合成的ATP量的曲线基本一致,即物质y没有解除电子传递和ATP合成之间的联系,C错误。细胞呼吸释放的能量一部分用于合成ATP,另一部分以热能的形式释放。据题图可知,加入z后,消耗的O2量增加,可知细胞呼吸产生的总能量增多,而合成的ATP量变化不大,故该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加,则物质z为DNP,D正确。 叠氮化物的作用 阻断电子传递： 当叠氮化物结合到细胞色素c氧化酶的活性位点时，阻止了电子从细胞色素c向氧气的正常转移。 这导致整个氧化磷酸化过程的效率大大降低。 影响质子梯度建立： 正常情况下，电子传递过程中释放的能量用于将质子泵出线粒体基质，在内膜两侧形成质子梯度。 叠氮化物引起的阻滞使得质子泵送减少，进而削弱了跨膜的质子动力势。 4.(2024·南宁模拟)下图是叶绿体淀粉合成的调节过程示意图,光下TPT活性受到限制。相关叙述错误的是 (　　) A.TPT分布在叶绿体外膜中,具有专一性和饱和性 B.与晚上相比,白天光合速率快,叶绿体中3⁃磷酸甘油酸与Pi的比值高 C.细胞质基质中的Pi 浓度降低时,丙糖磷酸 运出叶绿体受抑制 D.白天叶绿体基质中 有大量淀粉的合成 A 白天光照较强,光合作用形成较多3⁃磷酸甘油酸，光下TPT活性受到限制,TPT不能将Pi运回叶绿体基质 较多3⁃磷酸甘油酸,促进ADPG焦磷酸化酶催化淀粉形成，同时，叶绿体基质Pi少,不会抑制ADPG焦磷酸化酶活性 解析:叶绿体是双层膜结构,外膜的外面是细胞质基质,据题图可知,TPT既能转运丙糖磷酸又能转运Pi,具有专一性和饱和性,但位于叶绿体内膜上,A错误;TPT能将丙糖磷酸不断运到叶绿体外,同时将释放的Pi运回叶绿体基质,当细胞质基质中Pi浓度降低时,会抑制丙糖磷酸从叶绿体中运出,C正确;白天,光照较强,光合作用形成较多3⁃磷酸甘油酸,促进ADPG焦磷酸化酶催化淀粉形成,且光下TPT活性受到限制,TPT不能将Pi运回叶绿体基质,不会抑制ADPG焦磷酸化酶活性,因此白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成;晚上,光反应停止,TPT活性提高,积累在叶绿体里的Pi浓度便升高,因此,白天或光照下3⁃磷酸甘油酸与Pi的比值相对较高,B、D正确。 5.(2024·宜昌二模)光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系统Ⅰ(PS Ⅰ)等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径,两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率,提高植物对强光的适应性(如图)。在强光下,C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题: (1)光合色素吸收光能后,将水分解为O2和H+,同时产生电子;电子经过电子传递链,可用于______________结合形成NADPH。 NADP+与H+ (1)强光环境会导致气孔关闭,CO2供应不足,短时间内暗反应中C3含量____。环式电子传递与线性电子传递相比,NADPH与ATP的比值____(填“较大”“较小”或“相等”)。  (3)现有分离得到的分别含C37和不含C37的类囊体,根据题干光反应机制,简要写出鉴定这两种类囊 体的实验设计思路: ________ ___________________________ ___________________________ ___________________________。 降低 较小 取强光下的分别含C37和不含C37的类囊体,提取、分离色素,比较色素带上叶绿素条带的宽度 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 解析: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O2和H+,同时,电子经传递,可用于NADP+与H+结合形成NADPH;强光环境会导致气孔关闭,CO2供应不足,短时间内暗反应中C3含量降低;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,NADPH与ATP的比值较小。 解析: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;由题图可知,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;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,导致活性氧积累,使叶片枯萎发黄,C错误;活性氧超过一定水平后会引发细胞凋亡,C37缺失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。 解析:由题意可知,在强光下,C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量使细胞凋亡,因此可以取强光下的分别含C37和不含C37的类囊体,提取、分离色素,比较色素带上叶绿素条带的宽度,叶绿素条带宽的为含C37的类囊体,叶绿素条带窄的为不含C37的类囊体。 下节再见 53 $$