专题4 微专题2 影响光合作用与细胞呼吸的因素-【创新教程】2026年高考生物大二轮专题增分方案学生用书

答案精析 藻体用于暗反应产生有机物的NADPH会减少，即暗反应产 进行，因此突变体中有氧呼吸的第二阶段减弱，B错误：T蛋 生的有机物少于松散菌一藻体，D错误。门 白缺失会造成线粒体内膜受损，线粒体内膜是有氧呼吸第三 7.解析：(1)类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温度 阶段的场所，因此突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受 下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜，获得类囊体悬液 阻，C正确：突变体有氧呼吸中间产物「H门更多且线粒体内膜 经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透 受损，因此有氧呼吸强度变小，而突变体乳酸含量远大于野 压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。 生型，因此无氧呼吸增强，D正确。] (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表 2.CD 厂“锄头下有水，锄头下有肥”，描述的是中耕松土，中耕 示。由于叶绿素溶解在有机溶剂，故吸取5类囊体悬液溶 松土有利于根细胞进行有氧呼吸，促进植物根细胞吸收无机 于995的有机溶剂溶液中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿 盐等，根细胞不能直接吸收有机物，A错误：合理密植可以提 素浓度为3g/ml,则类囊体的浓度为600g/ml。 高光的利用率，而不是提高光合作用速率，B错误；“谷田必 (3)光反应产物有O2,NADPH和ATP。 须岁易”，指的是轮作，可以避免长期种植谷物引起的土壤中 (4)已知荧光素PY的强弱与PH大小正相关。图示具有光 某些必需元素的减少，有利于作物的生长，可以有效防止病 反应活性的人工细胞，类囊体膜进行类囊体膜上分布着光合 虫害的发生和杂草的繁殖，C正确：谷物生长需要适宜的温 色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并 度，温度过低会影响结实，影响谷物的产量，D正确。] 将其转化为化学能。在类囊体膜上裂解水分子，产生氧气 3.解析：(1)当胞间CO2浓度在900~1200amol·mol1范国 质子(H)和电子，其中氧气释放到胞外，质子在类囊体腔内 时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不 累积形成pH梯度，pH降低，荧光强度变弱 再上升，说明此时CO,浓度不是限制因子，而可能是光照强 (5)要进行暗反应，需要原科CO2C6 度、光质等其他因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速 答案：(1)叶绿体等渗(2)有机溶剂 600 率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶 (3)ATP,NADPH(4)变弱吸收（和转化）光能，裂解水分 的活性，或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更 子(5)CO2、C、ATP等 高等。 8.A[类囊体膜上进行水的光解消耗H2O,而线粒体内膜上 (2)已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物 进行有氧呼吸第三阶段生成H2O,线粒体基质中进行有氧呼 的相关反应与夜间相似，突变体发生了PILI5基因的功能缺 吸第二阶段不生成H2O,A错误：叶绿体基质中送行暗反应， 失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光 消耗CO2,进行二氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼 条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中PILI5基因 吸第二阶段，涉及丙酮酸和水反应生成CO2,B正确；类囊体 功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导 膜上进行水的光解生成O2,线粒体内膜上进行有氧呼吸第 致在不同光质（远红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从 三阶段，消耗O2和NADH生成水，C正确；叶绿体基质中进 而蒸腾速率接近。 行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线粒体基质中进行有氧呼 (3)通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转 吸第二阶段，分解有机物（丙酮酸），生成CO2和NADH 化为化学能（储存在ATP和NADPH中，最终储存在有机物 D正确。 中)。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。由于突变体发 9,B「真正光合速率=净光合速率十呼吸速率，而某植物叶片 生PL5基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率 的净光合速率>0时，整个植株的呼吸速率可能大于光合速 接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响PL5基因 率，有机物消耗大于有机物合成，故会出现有机物减少的情 的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调 况，A正确；光合作用光反应阶段产生的ATP不可用于植物 控。且从图b中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不 吸收矿质元素，B错误；玉米胚乳细胞进行无氧呼吸时只在 大，可推断光敏色素对PILI5基因表达的影响是正相关， 第一阶段产生少量能量，第二阶段不能产生能量，C正确：呼 PILI5基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对 吸作用产生的气体为二氧化碳，二氧化碳中的氧元素来自反 气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（十）PILI5基因→ 应物水中的氧（有氧呼吸第二阶段），光合作用产生的气体为 (十)脱落酸信号通路→（一）气孔开放程度。 氧气，氧气中的氧元素来自反应物水中的氧（光合作用的光 (4)根据图c中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通 反应阶段)，D正确。 过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转化为化学能用于光 10.解析：(1)叶绿体膜属于生物膜，其基本支架是磷脂双分子 合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调 层 。叶绿体中含有许多由类囊体堆叠而成的基粒，扩展了 控基因（如PILI5基因）表达，进而影响植物的生理过程（如 受光面积 通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度)。 (2)据题图可知，H2○光解产生电子，电子的受体为 答案：(1)光照强度、光质蓝光能促进光合作用相关酶的活 性（或蓝光被光合色素吸收的效率更高等合理答案）(2)突 NADP+,因此生成NADPH所需的电子源自于H2O。用 变体中PL5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路对气孔 含3H,O的溶液培养该绿藻一段时间后，3H会通过光合作 开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下 用进入产物葡萄糖中，使葡萄糖被3H标记，以该葡萄糖为 无明显差异。 (3)有机物中的化学能光敏色素 光敏色 原料进行有氧呼吸时，经有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸 素→（十）PIL5基因→（十）脱落酸信号通路→（一）气孔开 和[H]均会被3H标记，丙酮酸进入线粒体基质进行有氧呼 放程度。 (4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合 吸第二阶段时分解产生[H,故在线粒体基质中被H标记 作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达， 的物质有H2O、丙酮酸和[H]。将离心收集的绿藻重新放 影响植物生理过程 入含有H218O的培养液中，在适宜的光照条件下继续培 4.C[缺镁会影响叶绿素的合成，植物捕获光能的能力下降， 养，绿藻中的H218O经过光合作用产生了18O2:而18O2中 导致光反应速率下降，对呼吸速率影响不大，所以在缺镁培 的18O可通过有氧呼吸第三阶段进入H2O中，再通过有氧 养液中培养后，C点向左下方移动，A点不会有明显移动，A、 呼吸第二阶段可进入CO2中，故绿藻产生的带18O标记的 B正确；B,点为光补偿，点，该点的呼吸作用强度与光合作用强 气体有02和C02 度相等；植物体缺镁时，呼吸速率影响不大，而体内叶绿素合 (3)据题图可知，过剩的光能可通过途径①以电能的方式耗 成减少，光合作用速率下降，植物必须在较强光照下光合速 散；还可通过途径②以热能的方式耗散，减轻光合系统的 率才能与呼吸速率相同，故B点会右移，C错误；D点为正常 植物的光饱和，点，缺铁植物的光合速率下降，D点会向左移 损伤。 答案：(1)磷脂双分子层基粒(2)H2O丙酮酸、[H] 动，D正确。 5.解析：(1)Rubisco是光合作用暗反应中的关锭酶，暗反应的 02,C02 (3)途径①以电能的方式耗散光能，途径②以热 能的方式耗散光能。 场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体基质中催化C 与CO,结合生成C。在C3的还原过程中需要ATP和 微专题2影响光合作用与细胞呼吸的因素 NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成(CH2O), 核心要点 这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转 3.(2)NaOH NaHCO3黑暗光照 化为有机物(CH2O)中稳定的化学能。 命题重点 (2)①②曲线的自变量是有无补光（光照强度），②③曲线的 1.ACD 「细胞质基质中可以进行糖酵解，产生[H],进入线粒 自变量是有无转入Rubisco基因(Rubisco的含量)。据图分 体参与有氧呼吸的第三阶段，A正确；玉米T蛋白可影响线 析，当胞间C○，浓度低于B,点时，曲线②)高于③，是因为② 粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T登白缺失还会造成线粒 中Rubisco的含量多，固定CO2的能力强，当胞间CO2浓度 体内膜受损，有氧呼吸第二阶段能产生[H门，第三阶段[H]和 高于于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不 氧气生成水，导致第一、二阶段积累的H被消耗，突变体线 是限制光合速率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线② 粒体内膜受损，第三阶段减弱，[H]积累，会抑制第二阶段的 ③，曲线①的有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由 ·241· 1生物学 于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前 2.解析：(1)图甲中花生光合作用的途径有CO2的原料参与 曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最主要限制 表示的是暗反应，暗反应的场所在叶绿体基质，暗反应的进 因素是CO,浓度。胞间CO2浓度为300mol·mol-1时 行，需要光反应提供ATP和NADPH。 曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度高 (2)玉米叶肉细胞中的CO2浓度很低，这样可以保证CO2以 光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH,使暗反应速率 自由扩散的形式进行叶肉细胞，而雏管束鞘细胞中CO2浓 加快，光合速率高。 度很高，保证暗反应的高速进行。玉米光合作用中CO2中 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO,浓度条件下，S植株固 碳转化成有机物(CH2O)中碳的转移途径为：CO2→C4 定CO2生成C的速率比WT更快。要验证此结论，实验思 CO2→C→有机物。 路为：用14C标记CO2,分别将S植株与WT植株置于相同 (3)由于中午光照过强、温度过高，会导致花生的气孔关闭， 导致CO2供应减少，从而抑制了花生的光合作用。玉米净 的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C放射性 光合速率仍然很高的原因是：玉米中的PEPC酶对CO2的亲 强度，比较S植株与WT的4C3生成速率 和力高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合 答案：(1)基质CATP和NADPH中活跃的化学能转化 作用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响，故相同环境 为有机物(CH2O)中稳定的化学能(2)光照强度 胞间 条件下玉米比花生选行净光合作用效率要高 CO,浓度曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的 (4)玉米具有此叶片结构特点及特殊的光合作用途径的意义 ATP和NADPH,使暗反应速率加快，光合速率高 是适应高温、强光照、千早环境，既能保持体内水分，又能进 (3)用4C标记CO2,分别将S植株与WT植株置于相同的饱 行高效的光合作用。 和光照和适宜4CO2浓度条件下，定时检测C放射性强度， 答案：(1)暗反应基质ATP、NADPH 比较S植株与WT的]4C生成速率 (2)高CO2→C4→CO2→C→有机物 6,解析：(1)光合作用暗反应的场所是叶绿体基质，物质变化主 (3)植物蒸腾作用加强，叶片部分气孔关闭，吸收CO2减少， 要包括CO2的固定和C的还原，故R酶催化CO2固定的场 导致光合作用降低 玉米中的PEPC酶对CO2的亲和力 所是叶绿体基质，暗反应中C转化成糖类的过程需要光反 高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合作 应生成的ATP和NADPH的参与 用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响 (2)由图(a)可知，植株S保卫细胞中G酶表达量提高，可促 (4)适应高温、强光照、干旱环境，既能保持体内水分，又能进 行高效的光合作用 进保卫细胞中HCO和可溶性糖等溶质含量增加，细胞渗 透压增大，保卫细胞吸水膨胀，气孔开度增大。由图(b)可 3.解析：(1)根据题意分析，CAM植物能将CO2固定为苹果酸 和C,其中固定CO2为苹果酸的酶分布在细胞质基质中，固 知，相同光照条件下，植株S的气孔开度大于植株W,CO2供 定CO2为C3的酶分布在叶绿体基质中，其固定最初形成的 应充足，有利于光合作用的进行，提高净光合速率 产物有C3和OAA。其叶肉细胞在光照条件下产生O2(光 (3)保持环境中CO2浓度不变，当○2浓度从21%升高到 反应阶段)的具体部位是叶绿体类囊体薄膜上。 40%时，有利于R酶催化C与O2反应，不利于暗反应进 行，植物光合作用受到抑制，故植株S的净光合速率会减小。 (2)分析图示可知，该植物白天气孔关闭，苹果酸分解能释放 CO2,同时细胞呼吸也能产生CO2,因此叶绿体进行光合作 与植株W相比，植株S保卫细胞中G酶的表达量高，有利于 用所需的CO2可以来自苹果酸的分解和细胞呼吸的释放 CO2的生成（甘氨酸→丝氨酸十CO2)和吸收（气孔开度更 景天科植物这种特殊的CO,固定途径能保证植物白天气孔 大)，CO2是光合作用的原料，故环境中CO2浓度不变，O2 关闭有利于减少水分的散失，晚上气孔开放能吸收并储存 浓度提高时，植株S的净光合速率变化幅度小 CO2,有利于保证白天光合作用的进行，从而适应千早环境。 (4)本实验的目的是确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率 (3)根据题意分析，景天科的PEP羧化酶是一种对酸性物质 的影响，由此可知自变量是G酶的有无或多少，因变量是叶 非常敏感的酶，该植物夜间形成苹果酸会迅速的输送至液泡 片净光合速率的大小，实验思路及预期结果见答案。 中，并在其中积累，能防止苹果酸在细胞质基质中堆积，影响 答案：(1)基质 ATP和NADPH(2)植株S保卫细胞中G PEP羧化酶的活性。 酶表达量提高，使更多甘氨酸转化为丝氨酸和CO2,从而使 答案：(1)细胞质基质和叶绿体基质C和OAA叶绿体 保卫细胞细胞质中HCO3和可溶性糖等溶质增加，渗透压 类囊体薄膜上 增大，细胞吸水，气孔开度增大，CO,吸收量增加，净光合速 (2)苹果酸分解和细胞呼吸释放白天气孔关闭有利于减少 率增大 水分的散失，晚上气孔开放能吸收并储存CO2,有利于保证 (3)减小 小 白天光合作用的进行，从而适应干旱环境 (4)构建G酶表达量减少的植株（或敲除G酶基因或用G酶 (3)防止苹果酸在细胞质基质中堆积，影响PEP羧化酶的 抑制剂处理)，其他条件与对照组（植株W)相同，培养一段时 活性 间后检测两组叶片净光合速率：预期结果为实验组净光合速 4.解析：(1)制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗 率低于对照组 糖，保持类囊体内外的渗透压稳定，避免类囊体破裂，以保证 命题预测 其结构完整。提取液应该保持低温降低蛋白酶的活性，避免 1.解析：(1)由图可知，光呼吸时C与O2的结合发生在叶绿体 膜蛋白被降解。 的基质中，影响卡尔文循环的外因有温度、CO2的浓度等 (2)从图Ⅱ实验中可知，在光照条件下，将处于pH=4的类囊 (2)叶肉细胞中的O2和CO2竞争性结合C,O2浓度高时， 体转移到pH=8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP 光呼吸较强，故实际生产过程中，常通过适当降低O2和CO2 和P1,也产生了ATP,但该实验不能充分证明“某种能量形 的浓度比来达到增产的目的，原因是降低O2浓度，有利于抑 式”是类囊体膜内外的H十浓度差，因为实验Ⅱ是在光照条 制光呼吸，减少ATP的消耗，增大CO,浓度，暗反应增强，光 件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还 合速率增大，所以适当降低O2和CO2的浓度比能达到增产 是来自膜内外H浓度差。 的目的。 (3)对无缓冲液的类囊体悬液迸行光、暗交替处理，悬液的 (3)研究发现，构建了GCGT支路的转基因水稻，不仅产量增 H在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H十被转移 加，叶片中的氨素含量也显著提高，由图分析，氮素含量提高 到类囊体膜内，造成溶液H升高。类囊体膜内外的H十浓 的原因是构建的GCGT支路使叶片中含氮的酶含量增加，减 度差是通过光合电子传递和H十转运形成的，光反应过程 少乙醇酸转化为甘氨酸，甘氨酸转化为丝氨酸时，会释放 中，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源物质 NH3,从而使氮素含量增加。 是水。 (4)在光饱和点条件下水稻的光合作用强度无明显变化，其 (4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗 原因可能是酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高； 条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和 受到ATP以及NADPH等物质含量的限制。 ATP,以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强 答案：(1)基质温度、CO2的浓度 度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加 (2)适当降低降低O2浓度，有利于抑制光呼吸，减少ATP的 C○。的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高 消耗，增大CO2浓度，暗反应增强，光合速率增大，所以适当降 光合效率 低O2和CO2的浓度比能达到增产的目的 答案：(1)保持类囊体内外的渗透压稳定，避免类囊体破裂 (3)构建GCGT支路使叶片中含氮的酶含量增加，且减少乙 低温 醇酸转化为甘氨酸，甘氨酸转化为丝氨酸时，会释放NH3, (2)实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某 从而使氮素含量增加 种能量是来自于光能还是来自膜内外H+浓度差 (4)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到 (3)类囊体膜外H十被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高水 ATP以及NADPH等物质含量的限制 (4)NADPH、ATP和CO2增加CO2的浓度和适当提高环 境温度 ·2421生物学 10.(2025·山东高考真题)高光强环境下，植物光 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损 。 采用同位素示踪法可追踪物质 伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多 的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时 种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可 间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼 在高光强下正常生长，其部分光合过程如图 吸时，能进入线粒体基质且被3H标记的物质有 所示。 H2O、 ,离心收集绿藻并重新放入含 02H202+H20 ADP+Pi H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养， 2 NADP+H ATP合酶)基质 绿藻产生的带18O标记的气体有 类囊体腔 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的 H20 O+H 光能减轻光合系统损伤的机制分别为 注：~→表示电子的传递路径；Y、Z表示光合色素分子 (1)叶绿体膜的基本支架是 :叶绿 体中含有许多由类囊体组成的 C温馨提污 扩展了受光面积。 学习至此，请完成配套专题精准强化7 微专题2 影响光合作用与细胞呼吸的因素 核心要点 1.影响细胞呼吸的四类曲线 光合作用最适温度 原理：温度影响酶活性 02为0：只进行无氧呼吸 原理：通过影响酶的 应用：低温储存果蔬，大棚 01,果蔬最佳储存点 活性来影响光合速率 夜间降温减少有机物消耗 下有氧呼吸 温度 无氧呼吸 无氧呼吸消失点 3.总光合速率与呼吸速率的关系 温度/元 05101520253002浓度1% (1)净光合速率、呼吸速率与总光合速率的关系 甲 乙 有机物积累量、02释放量、C02吸收量 原理：CO,反馈性抑制 哥↑为减少有机物 长期浸入 表示方法 细胞呼吸 消耗，宜将种 水中可因 有机物 应用：窑藏储存果蔬 子风干 无氧呼吸 净光合 或0，产 产生毒害 速率 示 生量 合速 C02消 8 光照强度 耗量或 C02浓度 含水量/% 呼吸速率 固定量 丙 表示方法 2.影响光合作用因素的三类曲线 黑暗环境中有机物或0，消耗量、C02产生量 P点限制因素：①外因：温度、CO2浓度等； (2)呼吸速率和净光合速率测定的常用方法 ②内因：色素种类和含量、酶的数量和活性、 C,的含量 有色液滴 有色液滴 1 P 毛细管 毛细管 原理：影响光反应阶段ATP、NADPH的生成 绿色植物 绿色植物 0 光照强度 溶液（吸收C0) 溶液 (提供C0) 原理：影响暗反应中C,的生成 下，有色液 下，有色液 P点的限制因素 滴左移距离代表有 滴右移距离代表释 架 ①外因：温度、光照强度； ②内因：酶的数量和活性 氧呼吸消耗O2的 放O2的量，即净光 色素含量、C,的含量 量，即呼吸速率 合速率 C02浓度 温柔的肠道乳酸菌人体肠道内的寄生菌就有400多种，它们维持着肠道的“生态平衡”，为人体 ·34·提供维生素和氨基酸等不可或缺的物质。其中的乳酸杆菌就是这样一种有益菌，这种微生物生活在人 的肠道里，可以降低呼吸道感染，防止腹泻的发生，还可以在腹泻后加速康复等。 第一篇专题四 光合作用与细胞呼吸 命题重点 [命题点1]细胞呼吸的应用及影响因素 50 1.(不定项)(2025·河北高考真题)玉米T蛋白可 40 蓝光 影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白 红光 缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺 10 失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线 0 300600 9001200 10 粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧 胞间CO浓度（μmol·mol 呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析正确 a 的是 0.6m ■野生型口突变体 口野生型 口T基因缺失突变体 0.4 0.2 红光远红光 6 H田 丙酮酸 乳酸 A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质 注：红光下植物的相关反应与白天相似，远红光 B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强 下植物相关反应与夜间相似。 C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻 回答下列问题 D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸 (1)图a中，当胞间CO2浓度在900~1200mol· 的增强 mol厂1范围时，红光下光合速率的限制因子是 2.（不定项)(2025·湖南模拟预测)我国是农业大 ,推测此时蓝光 国，有着悠久农耕历史和灿烂农耕文化。千百年 下净光合速率更高的原因是 来，优秀传统农耕文化对传统农业社会的生产和生 活实践活动具有重要影响。下列农业生产活动的 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下 措施与其目的之间的对应关系一致的是 ( 蒸腾速率接近，推测其原因是 选项农业生产活动 目的 0 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物 锄头下有水， 松土有利于植物根细 A 的两条通路（图c)。通路1中，①吸收的光在叶 锄头下有肥 胞吸收有机肥 绿体中最终被转化为 提高农作物种植密度， 通路2中吸收光的物质②为 。 用 苗稀结大穗， 可以提高光合作用速 箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用 密植少打粮 率，增加产量 “(十)”或“（一）”标注前后两者间的作用，（十）表 轮作可以均衡土壤肥 示正相关，（一）表示负相关 谷田必须岁易 力、有效减少病虫害 日光 谷物生长需要适宜的 通路1 通路2 六月不热，谷 D 物不结 温度，低温会影响谷物 ① ② 的产量 (CH,O) A.A B.B C.C D.D -ATP P1L15 叶绿体 3.(2025·广东高考真题)我国科学家以不同植物 C0, 线粒体 细胞核 为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影 (+) 气孔开放程度 脱落酸信号 响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合 CO2响应曲线（图a);比较了突变体与野生型水 稻水分消耗的差异（图b),鉴定到突变体发生了 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的 PLI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落 方式： 酸信号通路的调控。 -0 35. 1生物学 [命题点2]光合作用与细胞呼吸影响因素的 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件 综合 下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更 4.(2025·四川成都模拟)矿质离子主要由植物根 快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以 系吸收，对光合作用有一定的影响。在适宜条件 验证，简要写出实验思路。 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 6.(2025·陕晋青宁卷)叶绿体中R酶既能催化 ( CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和 O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体 中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图 (a)。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用 的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建 光照强度 了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S, 实验结果如图(b)。回答下列问题。 8 0 02 C02 A.缺镁会影响叶绿素的合成，使光合速率下降， 叶绿体 保卫细胞 C点向左下方移动 C co B.缺镁对呼吸作用速率影响不大，所以A点不 0 CO R酶 会有明显移动 C3+C2 02 2C3 02 C.图中B点是光补偿点，在缺镁培养液培养后B 甘氨酸 Hco: 气孔 点左移 都华 C02 保卫细胞 02 D.图中D点是光饱和点，在缺镁培养液培养后 D点左移 ©周氨可 C02 甘氨酸 线粒体 精等溶质 5.(2025·黑吉辽蒙卷)Rubisco是光合作用暗反应 ● 叶肉 中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某 C02 细胞 C02 作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基 图(a) 因品系(S),并做了相关研究。实验结果表明，这 一改良提高了该作物的光合速率（如下图）和产 植株S 5 量潜力。回答下列问题。 植株W 40 +S+补光 oS 0 35 ① WT 500 1000 光照强度（μmol·m2·s 植株S 25 0.4 0.2 植株W 250 300 350 0 胞间C02浓度（μmol·mol） 500 1000 注：光照强度在曲线②和③中为n,在曲线①中为n×120% 光照强度(umol·m2·s (I)Rubisco在叶绿体的 中催化 图(b) 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成 (1)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 (CH2O),这一过程中能量转换是 ,产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机物。 (2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲 (a)(b)可知，相同光照条件下植株S保卫细胞 线②与③重合是由于 不足。A点之前 中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于 曲线①和②重合的最主要限制因素是 植株W,原因是 胞间CO2浓度为300umol·mol厂1时，曲线①比 ②的光合速率高的具体原因是 缩简记忆，识别色素分离顺序在叶绿体色素的提取和分离的实验中，色素在滤纸上的顺序及颜 ·36·色从上至下可分别缩减为：湖、叶、a,b:橙、黄、蓝、黄。意思是从上至下，色素名称依次为胡萝卜素、叶 黄素、叶绿素a、叶绿素b;颜色名称依次为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。 第一篇专题四光合作用与细胞呼吸 (3)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从 (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速 21%升高到40%时，植株S的净光合速率 率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思 (填“增大”或“减小”)；相较于植株W,植 路及预期结果： 株S的净光合速率变化幅度 (填“大” “小”或“无法判断”)。 命题预测 、光呼吸 (2)实际生产过程中，常通过 光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2,将 (填“适当升高”或“适当降低”)O2和CO2的浓 叶绿体中的C5分解产生CO2的过程。光呼吸 度比来达到增产的目的，请分析并解释其原理 是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物 (从光合作用原理和光呼吸两个方面作答)： 的光呼吸可实现农作物的增产。 高C0,含量环境 五碳化合物 高0，含量环境 下的光合作用 下的光合作用 (3)研究发现，构建了GCGT支路的转基因水 CO. 稻，不仅产量增加，叶片中的氨素含量也显著提 羧化反应 加氧反应 高，由图分析，氮素含量提高的原因是 三碳 2化合物 三碳 化合物 二碳 作尔文 化合物 (4)某研究小组发现，构建了GCGT支路的转基 糖 循环 线粒体 因水稻，在光饱和点条件下水稻的光合作用强度 CO 无明显变化，其原因可能是 光呼吸与光合作用的关系 ①与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线 粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含量和 (答出两点即可)。 低CO2含量等。 二、C4植物 ②在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸 叶肉细胞中 维管束鞘细胞 腾作用很强，气孔大量关闭。此时的光呼吸可 的叶绿体 中的叶绿体 以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和 C02 C4--C一C0-2C ATP,又可以为暗反应阶段提供原料，因此光呼 C(PEP)胞间连丝 NADPH 多种酶 -NADP+ -C 吸对植物有重要的正面意义。 参加 ADP+PiATP(丙酮酸) 催化 -ATP 1.(2025·河南周口模拟)光照条件下，叶肉细胞中 ADP+Pi (CH,O) 的O2和CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经 ①玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、 过一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。相 干燥和强光的条件下生长。 关学者将四种酶(GLO、CAT、GCL、TSR)的基 ②C4植物叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞 因导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢 的叶绿体共同完成CO2的固定。 支路(GCGT支路，如图中虚线所示)，得到转基 ③在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物 因水稻。回答下列问题。 的气孔大量关闭。这时，C4植物能够利用叶片 H04 乙醇酸-、G0CA 内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。 0 +H,0 H202 2.(2025·江苏宿迁月考)起源于热带的玉米，除了 -0 乙醛酸乙醛酸 卡尔文循环 光呼吸 GCGT支路 C02 和其他C3植物（如花生）一样具有卡尔文循环 甘氨酸 CO PGA ATP NAD (固定CO2的初产物是三碳化合物(C3),简称C3 音油酸 丝氨酸 途径)外，还存在另一条固定CO2的途径，固定 CO2、NH,(释放至胞外) CO2的初产物是四碳化合物(C4),简称C4途 (1)光呼吸时C5与O2的结合发生在叶绿体的 径，玉米也被称为C4植物。如图甲表示花生和 中，影响卡尔文循环的外因有 玉米的光合作用部分途径示意图，研究发现C4 (答出两点 植物中PEPC酶对CO2的亲和力约是Rubisco 即可)。 酶的60倍；图乙表示夏季晴朗的白天，玉米和花 ·37。 1生物学 生净光合速率（单位时间、单位叶面积吸收CO2 (1)仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类 的量)的变化曲线。请回答下列问题。 型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱 C02 地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定 CO2,形成以苹果酸为主的有机酸；白天则气孔 叶肉 关闭，不吸收CO2,但同时却通过卡尔文循环将 细胞 PEPC C 酶 C02 从苹果酸中释放的CO2还原为糖。 C3 (2)这是一种节省水的光合作用，参与CO2转 维管束 -C0 化的细胞器除了叶绿体之外，还有线粒体和 叶肉 鞘细胞 酶 细胞 Cs Rubisco 液泡。 酶。 C3 3.(2025·重庆九龙坡月考)多肉作为景观植物广 花生光合作用途径 玉米光合作用途径 图甲 受大众喜爱，常见的多肉大多数都属于景天科植 净光合速率μmol·m2.s 物。其景天科代谢途径，是一些肉质植物所具有 金一玉米 的特殊的固定CO2的途径。具有该代谢途径的 ·-花生 植物具有特殊的CO2利用方式：夜晚，植物的气 30 孔开放，吸收CO2与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)结 合形成苹果酸积累于液泡，该过程需要PEP羧 10 化酶催化；白天，植物的气孔关闭，苹果酸从液泡 8:009:3011:0012:3014:0015:3017:0018:30 时间 进入细胞质基质，释放分解CO2参与卡尔文循 图乙 环生成淀粉等有机物，这种利用CO2的方式称 (1)图甲花生光合作用途径表示的是花生光合作 用的 (填“光反应”或“暗反应”)，发生的 为CAM途径，其过程如图所示，回答下列问题。 场所是叶肉细胞叶绿体的 ,除图 CO 中标注的条件外，还需要 等条件。 (2)推测玉米维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉 C0,H0 H,0 细胞 (填“高”或“低”)，写出玉米光合 HCO: 作用中CO2中碳转化成有机物(CH2O)中碳的 磷酸丙糖 OAA PEP←磷酸丙糖 转移途径 Pi 丙酮酸 淀粉 NADH 淀粉 CO (用箭头和符号表示)。 卡尔文 (3)图乙中花生净光合速率在11：00左右明显减 NAD 循环 苹果酸 叶绿体 苹果酸 叶绿体 弱的主要原因是 苹果酸 液泡 苹果酸 液泡 而此时玉米净光合速率仍然很高的原因是 (1)CAM植物参与固定CO2的酶分布在 (4)玉米具有此特殊光合作用途径的意义是 ,其固定最初形成的产物 三、景天科植物 少 。 其叶肉细胞在光照条件下产 CO, 生O2的具体部位是 PEP (CH,O) (2)分析图示可知，该植物白天气孔关闭，此时叶 OAA CO. 晚间 绿体光合作用所需的CO2的来源有 ,试 苹果酸 苹果酸 白天 阐述景天科植物这种特殊的CO2固定途径对其 丙酮酸 叶绿体 液泡 适应高温干旱环境有何作用 线粒体 微量元素的食补人体缺乏某种微量元素会导致疾病，如缺铁导致贫血；缺锌使免疫力下降并影 ·8·响发育和智力，缺碘发生甲状腺肿大等。若能在药物治疗的同时，辅以食补，效果将会更好。例如缺 铁，可多食黑木耳、海藻类、动物肝脏、黄花菜、血豆腐、蘑菇、油菜、腐竹、芝麻等。 第一篇专题四光合作用与细胞呼吸 (3)景天科的PEP梭化酶是一种对酸性物质非 4.科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量 常敏感的酶，且该酶在昼夜的活性表现出周期性 形式”，并用于驱动产生ATP(如图I)。为探寻 的变化。该植物夜间形成苹果酸会迅速的输送 这种能量形式，他们开展了后续实验。 加入ADP和P 至液泡中，并在其中积累，其意义在于 产生ATP 类囊体悬液 类囊体悬液 光照条件 黑暗条件 四、化学渗透假说 平衡后的类囊体 l961年，米切尔(Peter Mitchell))提出了化学渗 转移 加入ADP和P 透假说：①线粒体（叶绿体）的电子传递链将 遮光 产生ATT H+由线粒体基质（叶绿体基质）泵入线粒体 pH=8 类囊体悬液} 光 分钟 光/暗处理时悬液pH变化 内、外膜间基质（类囊体基质）；②线粒体内膜 光照条件 光照条件 黑暗条件 (类囊体膜)不允许H+回流，内外膜产生H (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的 浓度梯度；③H+顺浓度梯度回流释放能量合 蔗糖，以保证其结构完整，原因是 成ATP。 ；为避免膜蛋白 线粒体 叶绿体 被降解，提取液应保持 (填“低温”或 “常温”)。 (2)在图I实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实 验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分 证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓 膜间基质 ,,转运 类囊体 度差，原因是 线 基质 呀 粒 线粒体 递链 类囊体膜 绿 体 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓 内膜 体 ATP 成酶 结 度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、 线粒体 叶绿体 构 基质 暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光 A 基质 照处理时升高，原因是 ■H]高浓度 ■[H]低浓度 。类囊体膜内外的 1963年，贾格道夫在黑暗条件下把离体的叶绿 H十浓度差是通过光合电子传递和H十转运形成 体类囊体置于pH=4的酸性溶液中平衡，让类 的，电子的最终来源物质是 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿 囊体腔的pH下降至4。平衡后将类囊体转移 体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗 到含有ADP和Pi的pH=8的缓冲溶液中， 条件下持续生产，需稳定提供的物质有 段时间后有ATP产生。 。 生产中发现即使增加光照强 叶绿体中分离 PH=8 度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措 )出的类囊体 pH= H=4 ATP 施有 充分平衡 组 转移类囊体 pH=8 pH=8 人ADP+P pH=4 pH=4 无光条件放置 pH=4 B组 B组 PH=4 (pH=4 pH=4 (答两点)。 C温馨提污 贾格道夫实验表明：类囊体膜内外存在H+浓 学习至此，请完成配套专题精准强化8 度差是类囊体合成ATP的直接动力 39·