微专题3 呼吸作用与光合作用新情境（天津专用）2026年高考生物二轮复习讲练测

微专题3 呼吸作用与光合作用新情景 目录 第一部分 高考新风向 洞察考向，感知前沿 第二部分 核心要点提升 要点精析、能力提升 1. 不同生物固定CO2的方式 2. 光呼吸 3. 光系统及电子传递链 第三部分 题型精准突破 固本培优，精准提分 A组·保分基础练 题型01 有氧呼吸过程中的电子传递链 题型02光系统、光合电子传递 题型03 C3植物、C4植物、CAM植物的光合作用 题型04光呼吸过程的分析 B组·增分能力练 考情解读 核心要点 高考考情 高考新风向 不同生物固定CO2的方式 （2024天津卷）Rubisco酶催化CO₂固定与O₂结合的反应，考查光合效率下降的原因 （2023天津卷）光系统、光合电子传递链、光抑制 （2021天津卷）光合作用特殊类型（如C4途径、CAM途径、光呼吸） 1. ‌关注新情境‌：重点掌握光合作用特殊类型、光系统结构与功能等新情境考点。 2. ‌强化实验设计‌：提升实验设计与批判性思维能力，能够评价实验误差并提出改进方案。 3. ‌跨学科整合‌：熟悉物理、化学、数学在生物学中的应用，提升综合应用能力。 4. ‌关注真实场景‌：关注农业科技、生态修复、医疗科技等领域的实际问题。 光呼吸 光系统及电子传递链 新风向演练 1．【新情境·三羧酸循环】（2025·天津南开·一模）某种微藻能够在盐度跨度较大的环境中生存，这与其体内的脂质代谢密切相关。下图表示该微藻脂质代谢的相关过程，甲、乙、丙代表细胞器，①、②代表膜结构，其中丙是由扁平囊状结构连接形成的内腔相通的管道系统。下列相关叙述正确的是（    ）    A．三羧酸循环分解乙酰辅酶A的过程不消耗氧气 B．结构①与②的基本支架都是磷脂双分子层 C．甲、乙、丙分别代表叶绿体、线粒体、高尔基体 D．图中脂酰辅酶A分解为乙酰辅酶A的场所只有线粒体 2．【新情境·有氧呼吸过程的电子传递】（2025·天津和平一模）化学渗透学说认为，在线粒体内膜上存在电子传递链，在电子传递过程中，H+转运至线粒体内、外膜之间的膜间隙中，形成H+梯度。H+顺浓度梯度沿ATP合成酶的质子通道进入线粒体基质，驱动ADP和Pi合成ATP。有关过程如图所示。下列相关叙述错误的是（　　）    A．图示过程是有氧呼吸的第三阶段 B．硝化细菌能进行有氧呼吸，推测其细胞膜上可能存在电子传递链 C．ATP合成酶具有催化和运输功能 D．H+从线粒体基质进入膜间隙属于被动运输 3．【新情境·光合作用过程的电子传递】（2025·天津河北一模）绿色植物叶肉细胞中存在如图所示的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ两个光化学复合物。光系统Ⅰ和光系统Ⅱ是以串联的方式通过协同作用完成电子从H2O到NADP+的传递，该电子传递链最终驱动ATP的生成。下列叙述错误的是（    ） A．CF1和CF0所组成蛋白质复合体的功能是催化ATP的合成、转运H+ B．该过程中电子传递发生在叶绿体的类囊体膜上，NADP+是最终电子受体 C．M膜上无胆固醇，甲侧为叶绿体基质，乙侧是类囊体腔 D．若某因素导致光合电子传递链受阻，短期内叶绿体基质中C5的含量会增加 4．【新情境·光呼吸】（2025·天津武清·一模）照光时、叶肉细胞中的O2与CO2竞争性与Rubisco（羧化/加氧）酶结合，当二氧化碳浓度高时，Rubisco羧化酶催化C5与二氧化碳发生反应形成C3，进而完成卡尔文循环（光合作用暗反应）：当氧气浓度高时、Rubisco加载酶可催化C5与氧气发生反应生成乙醇酸，乙醇酸再经过一系列化学反应并消耗ATP和NADH，最终生成CO2的过程称为光呼吸，部分过程如图所示。光呼吸是绿色植物在光照和高O2低CO2情况下，与光合作用同时发生的一个损耗能量的副反应。科研人员获得了水稻叶绿体中酶X缺陷型的突变植株，给予低CO2浓度下检测植株部分代谢产物的含量，结果如表所示，回答下列问题： 条件 0.03%CO2 0.03%CO2 指标 乙醇酸含量/（μg·g-1叶重） 乙醛酸含量/（μg·g-1叶重） 突变植株 825.54 0.95 野生植株 1.54 1.78 (1)光呼吸时，C5和O2结合的反应发生在_________中，根据材料推测，O2/CO2值_________（填“高”或“低”）时利于光呼吸而不利于光合作用。从能量代谢分析，光呼吸与有氧呼吸最大的区别是_________。 (2)结合表中的实验结果分析，在光呼吸的过程中酶X的功能是_________。 (3)正常进行光合作用的水稻，若突然停止光照叶片短时间内会出现快速释放CO2的现象（CO2猝发），导致这一现象产生的原因是：光照停止（光反应为暗反应提供的_______减少，暗反应速率减慢，消耗的C5减少，C5与_________的结合增加，导致光呼吸强度_________（填增强/减弱）。 (4)研究人员通过转基因技术向水稻导入酶Y基因，已知酶Y能催化叶绿体中的乙醇酸分解生成CO2，并同时利用RNA牙犹技术抑制了水稻叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达。上述途径可明显提高该水稻的净光合速率，分析原因可能是_________。 A．提高了叶绿体中乙醇酸的利用率 B．减少了叶绿体中碳的损失 C．直接加速了C3再生C5 D．提高了Rubisco加氧酶的活性 E．抑制光呼吸强度 专题拓展·能力提升 微专题拓展 不同生物固定CO2的方式 【要点归纳】 1．C3途径:也称卡尔文循环,在叶绿体基质中进行,整个循环由RuBP(C3)与CO2的羧化生成C3开始,到RuBP(C3)再生结束,可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。这种固定CO2的途径称为C3途径。常见的C3植物如小麦、水稻、大豆、马铃薯等。 2．C4途径:在玉米的光合作用中,CO2中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中,然后才转移到C3中，这种固定二氧化碳的途径就是C4途径(如图2所示),常见C4植物有高粱、玉米、甘蔗等。C4植物的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列,叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构(如图1)。与C3植物相比,C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶,它催化如下反应:C3(PEP)+CO2-C(苹果酸)。C4进人维管束鞘细胞,生成CO2用于暗反应,再生出的C3(PEP)回到叶肉细胞中,进行循环利用。PEP羧化酶对CO2的亲和力比Rubisco高出60多倍,有利于玉米等植物在叶肉细胞中把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来,因此C4植物比C3植物具有更强的固定CO2(特别是在高温、光照强烈、干早条件下)的能力,并且无光合午休现象。 3．CAM途径:生长在干旱及半干旱地区的一些肉质植物(最早发现的是景天科植物)所具有的一种固定CO2的附加途径。其特点:CAM植物气孔只在晚上开放,将CO2固定生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，苹果酸从液泡中释放出来,经脱羧产生CO2，再通过C3途径转变成糖类。这是植物对干旱环境的适应。具有这种途径的植物称为CAM植物，CAM植物两次CO2的固定在时间上是分开的。CAM途径如图所示，常见的CAMI植物有菠萝、芦荟、兰花、仙人掌等。 【典例1】蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。已知Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶，但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。下列相关分析不正确的是（　　） A．蓝细菌是单细胞生物，蓝细菌细胞壁主要成分是肽聚糖 B．CO2通过细胞膜和光合片层膜的方式分别为自由扩散和主动运输 C．推测羧化体限制气体扩散可能是为了限制O2和CO2从羧化体出去 D．Rubisco能催化O2和C5反应，也能催化CO2与C5反应，这与酶的专一性不相矛盾 微专题拓展 光呼吸 卡尔文循环中固定CO2的酶(Rubisco,即RuBP羧化酶/加氧酶)具有两面性(或双功能)。如图所示: 1. 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中,Rubisco酶能够以Cs为底物实现CO2的固定;在光照下,当O2浓度高、CO2浓度低时,O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将一部分有机物氧化生成CO2和水。 2. 光呼吸的危害:(1)在较强光照下，光呼吸加强,使得Cs氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。(2)光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH,造成能量的损耗。 3. 光呼吸的意义:防止强光对叶绿体的破坏。强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH,这些物质积累会产生自由基，自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH,从而减轻对叶绿体的伤害。 【典例2】植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSI和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与 PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC 蛋白激酶的催化。下列叙述正确的是（　　）    A．叶肉细胞内 LHC 蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获减弱 B．Mg2+含量减少会导致 PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，有利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生NADH 和O2 微专题拓展 光系统及电子传递链 光合作用中的光反应涉及两种不同类型的光系统:PSI和PSII。光系统是由蛋白质和光合色素等组成的复合物。如图是PSI、PSII和ATP合成酶复合体中的电子和H'传递途径。 (1) PQ、细胞色素b6f、PC是传递电子的蛋白质,PQ在传递电子的同时利用电子传递过程中释放的能量将H+运输到类囊体腔中。 (2)处于特殊状态的少数叶绿素分子在光能激发下失去高能e-，失去e-的叶绿素分子能够从水分子中夺取e-,使水分解为氧和H;电子(e-)由水释放出来后，经电子传递链最终传递给NADP+(电子的最终受体)合成 NADPH。PSI和PSII吸收的光能储存在 NADPH和 ATP中。 (3)电子传递过程是从高电势到低电势,因此，电子传递过程中释放能量，质体醌(PQ)利用这部分能量将质子(H+)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵人囊腔侧,从而建立了质子浓度(电化学)梯度。当然,光系统II在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H+)以及在类囊体的基质侧H+和 NADP+形成 NADPH的过程，为建立质子浓度(电化学)梯度也有所贡献。 (4)由于类囊体膜对质子是高度不通透的,因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度运输的能量来合成ATP。 【典例3】Rubisco是绿色植物光合作用过程中的关键酶，光照条件下，叶肉细胞中的O2与CO2竞争性结合RuBP（C5），当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与RuBP（C5）反应进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，这种现象被称为光呼吸。下列相关叙述错误的是（　　） A．高温干旱的环境下，叶肉细胞的光呼吸作用更强，其原因是高温干旱导致植物气孔关闭，胞间CO2浓度减小，O2所占比例相对增大，从而促进光呼吸过程 B．Rubisco既可催化CO2与RuBP反应，也可催化O2与RuBP反应，这与酶的专一性相矛盾 C．在高CO2含量的环境中，CO2转化为C3，该过程属于二氧化碳的固定 D．光呼吸可消耗多余的NADPH和ATP，防止其积累对叶绿体造成伤害而影响植物代谢 01 三羧酸循环 1．（2025·天津南开·一模）下图为线粒体结构及功能示意图，下列叙述错误的是（    ） A．在细胞质基质葡萄糖分解产生丙酮酸，进入线粒体参与三羧酸循环 B．线粒体中生成的ATP向细胞质基质运送，需要与细胞质基质中的ADP进行交换 C．三羧酸循环只能以丙酮酸为分解底物，产生的以自由扩散的方式释放 D．NADH和分解产生的在线粒体内膜上经电子传递链最终传递给 2．（2025·天津·一模）小球藻由于光合效率高、油脂含量高等特点被视为新型生物柴油的首选原料之一。图1为小球藻叶绿体内的光反应机制，其中PSI和PSII表示光系统，图2表示小球藻细胞合成生物柴油等代谢的过程。 (1)ATP合成酶分布于图1和图2中的________膜上。水光解产生的电子经一系列的传递，与①共同形成了②________，PSI和PSII吸收的光能储存于________中，参与暗反应。 (2)图2中，物质X是________，可跨膜转运至线粒体内，转变为________参与三羧酸循环；此外，物质X还能在相关酶的作用下生成________。 (3)科研人员将小球藻在不同条件进行培养，发现在缺氮条件下，小球藻会降低蛋白质、淀粉的合成，转而合成更多的油脂，请从元素组成和能量角度分析小球藻调整物质合成的意义______。 02 有氧呼吸过程中的电子传递链 3．（2025·天津河西·一模）有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行（如图甲），叠氮化物可抑制电子传递给氧；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，在不同的时间加入丙酮酸、ADP+Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O₂量和合成的ATP量，结果如图乙。下列说法错误的是（　　） A．还原剂NADH是一种电子供体 B．图乙中的生理过程发生在线粒体基质和线粒体内膜上 C．由图可以推测出，物质X是DNP，加入该物质后细胞呼吸释放的总能量增多 D．DNP能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例减少 4．（2025·天津·二模）动物体内的白色脂肪细胞（WAT）转化为棕色脂肪细胞（BAT）即白脂棕色化，可促进脂肪消耗，增加产热，提高瘦肉率。 (1)图1所示为有氧呼吸第___________阶段，H+通过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ转运至线粒体膜间隙，并顺浓度梯度通过___________（细胞结构）上的ATP合酶，生成大量ATP。 (2)图1中，N9是复合体Ⅰ上的亚基，通过调节NAD⁺/NADH平衡提高UCP基因的表达，促进白脂棕色化。UCP基因表达量增加使机体产热增加的原因是___________。 (3)线粒体的脱氢酶DLD可促进白脂棕色化，为探究DLD与N9的关系，进行相关实验。 ①将含DLD基因或含N9基因的过表达载体按不同组合转入细胞中，图2结果说明___________。 ②为研究DLD与N9是否可以形成复合物，科研人员构建两种重组质粒分别表达Flag-DLD融合蛋白、His-N9融合蛋白，并获得转入不同质粒组合的细胞。先用含抗体甲的磁珠对各组总蛋白进行收集，将收集的蛋白质电泳，再分别用抗体乙与抗体丙进行检测，结果如图3.实验结果表明DLD与N9可以形成复合物，请根据实验步骤及结果选择对应位置的抗体。甲：___________乙：___________丙：A A． 抗Flag抗体    B． 抗His抗体    C．无关抗体 03 光系统、光合电子传递 5．（2025·天津河北·二模）如图为类囊体膜的结构及相关生理过程。据图分析，以下说法不正确的是（　　） A．复合物A～D中，A和C含有光合色素 B．物质b既能作为还原剂参与C₃还原，又能为C₃还原提供能量 C．推测H⁺经复合物D的跨膜运输是主动运输 D．若用某种抑制剂阻断复合物B的电子传递功能，则物质b的生成量减少 6．（2025·天津北辰·三模）蓝细菌是一类光能自养型细菌，其光合作用的原理与高等植物相似，图1是其胞内光合片层上进行的光反应阶段示意图。蓝细菌具有一种特殊的CO2浓缩机制，如图2所示，其中羧化体具有蛋白质外壳，可避免CO2逃逸。回答下列问题：    (1)蓝细菌的光合片层膜相当于高等植物叶绿体的______可进行光反应过程，图1中的物质Y是_______。 (2)Rubisco酶具有“两面性”；CO2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与O2结合后经一系列反应释放CO2，导致光合效率下降。蓝细菌的CO2浓缩机制和羧化体蛋白质外壳可提高羧化体中Rubisco周围____的浓度，从而抑制O2与C5结合提高光合效率。 (3)科研人员在适宜CO2浓度条件下，探究环境因素对蓝细菌光合作用强度的影响，结果如图3所示。该实验的自变量为______。图中C点时，蓝细菌在20℃条件下产生的氧气量__________（填“大于”“等于”或“小于”）30℃条件下产生的氧气量。    04 C3植物、C4植物、CAM植物光合作用 7．（2025·天津北辰·一模）景天酸代谢（CAM）途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中（甲）；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应（乙）。下列关于这类植物的叙述错误的是 A．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器只有线粒体 B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关 C．给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中 D．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内会降低 8．（2024·天津河西·三模）落地生根、景天等景天科植物具有一个很特殊的二氧化碳同化方式，该类植物夜晚气孔开放，白天气孔关闭，其气孔开、闭情况及相关代谢途径如图所示。回答下列有关问题：    (1)景天科植物夜晚利用CO2的场所是___，该类植物夜晚气孔开放，白天气孔关闭的生物学意义是___，气孔开闭的特点与其生活环境相适应，推测景天科植物生活的环境的特点可能是___。 (2)景天科植物在进行卡尔文循环过程中，提供能量的物质是___，若只在白天提高大气中的CO2浓度，则景天科植物的光合速率将___，判断依据是___。 (3)景天科植物叶肉细胞细胞质中丙酮酸的去向有___（写出2个）。 (4)在极其恶劣的条件下，景天科植物会在夜晚关闭气孔，而在其体内进行CO2循环，假设其他过程不受影响，则这一机制___（填“能”或“不能”）使植物正常生长，原因是___。 05光呼吸过程分析 9．（2025·天津南开·三模）图示光呼吸是植物细胞依赖光照吸收O2并放出CO2的过程。下列相关叙述错误的是（　　）    A．RuBP、PGA 分别属于五碳化合物、三碳化合物 B．光呼吸能为光合作用的进行提供CO2、NADP+等 C．若外界CO2浓度/O2浓度的值高，则利于光呼吸的进行 D．Rubisco既能催化CO2的固定， 也能催化 RuBP与O2的结合 10．（2024·天津红桥·二模）叶绿体类囊体膜上主要有光系统I（PSI）、光系统Ⅱ（PSII）、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP酶复合体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化，电子传递，H输送及ATP合成等过程，如图1所示。回答下列问题： (1)图1表示光合作用的_________过程，膜上发生的反应过程将H2O分解成O2、H+，光能最终转化为__________中活跃的化学能。 (2)科研人员将正常叶片置于适宜溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离叶绿体。将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有O2释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外膜破裂后再照光，___________（填“有”或“没有”）O2释放，原因是_________。 (3)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。结合图1和实验结果，可得出的实验结论是_________。 1．（2025·天津河西·二模）景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中(甲)；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应(乙)。下列关于这类植物的叙述不正确的是 A．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器只有线粒体 B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关 C．给植物提供14C标记的14CO2,14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中 D．在夜晚，液泡中的pH会升高 2．（2025·天津和平·二模）光呼吸是植物的绿色部分在光照条件下消耗氧气并释放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）如图中虚线框内所示。下列相关分析中错误的是（　　） A．可以使用基因工程技术向水稻中导入G酶、A酶和M酶的基因，从而构建光诱导型高产水稻 B．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会造成碳流失进而导致水稻减产 C．GMA途径能减少叶绿体中有机碳的流失，并可能增加参与卡尔文循环的C5的量 D．在光照条件下，GMA途径的建立使细胞中CO2主要来源于线粒体中甘氨酸和叶绿体中丙酮酸的分解 3．（2024·天津·一模）下图为光合作用过程中部分物质的代谢关系示意图（①~⑦表示代谢途径）。Rubisco是光合作用的关键酶之一，（ CO₂和 O₂竞争与其结合，分别催化（ C₅的羧化与氧化。（ C₅羧化固定 CO₂经光合碳循环合成糖；（ C₅，氧化则产生乙醇酸（ （C₂），C₂经过一系列反应后，其中一部分又重新形成（ C₃（PGA））进入光合碳循环，这种植物绿色组织在光下吸收氧气和释放二氧化碳的过程称为光呼吸。据图分析，下列说法正确的是（    ） A．上图中类囊体薄膜直接参与的代谢途径只有①过程 B．光呼吸发生场所是过氧化物酶体和线粒体 C．光呼吸过程对于植物的危害之一是造成了能量的损耗 D．上图光合碳循环过程中，当CO₂突然升高时，ATP 及 NADPH 也会升高 4．（2024·天津北辰·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 5．（2025·天津河东·一模）2021年9月24日国际知名期刊《Science》发表了中国科学家人工合成淀粉的科技论文，在实验条件下，科学家们精心设计了11步化学聚糖主反应，相比植物光合作用60多步生化反应而言大大提高了淀粉合成效率。植物光合作用过程（A）和人工合成淀粉过程（B）如下图所示。请回答下列问题。    (1)在叶肉细胞中，过程A发生的场所是______。当光照突然减弱时，短时间内b的含量将______。若某植物早上8点到达光补偿点时，其光合作用所需的来源于______。叶肉细胞内类似于B中有机中间体的过程______（填“需要”或“不需要”）光反应提供ATP和NADPH。 (2)在与光合作用固定的量相等的情况下，人工合成淀粉过程积累淀粉的量______（填“大于”、“小于”或“等于”）植物积累淀粉的量，因为______。 (3)人工合成淀粉的过程中，能量形式的转变为______。 (4)图示的①过程相当于植物光合作用的______阶段，②过程相当于植物光合作用的______过程。 (5)中间体如果能在细胞质基质中首先被分解，其释放的能量去处有______。 (6)若该技术未来能够大面积推广应用，你认为可解决当前人类面临的哪些生态环境问题？（至少写出两点）______。 6．（2025·天津·一模）莱因衣藻可进行光合作用将太阳能转化为氢能，其光合电子传递和产氢过程如下图1所示，PSI、PSⅡ、Cytb6f表示结构。请回答下列问题：    (1)莱因衣藻光合作用产生氢气的场所是________。在光合作用的光反应阶段，光能将转化为________中活跃的化学能参与到暗反应阶段。 (2)氢酶对氧气极其敏感，当氧分压达到2%时即可迅速失活。在光合作用过程中衣藻通常产氢量较低，原因是________。 (3)在早晚弱光环境及夜晚条件下，无氧呼吸方式对于莱因衣藻的生存很重要，无氧呼吸过程中丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸（HA），导致了类囊体腔的酸化。研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型（如图2）。    ①在光照较弱的时候，莱因衣藻进行无氧呼吸产生HA的场所是________，HA可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于_______，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化。 ②下列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________（多选）。 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强光条件下未发现类囊体腔酸化 D．HA与氢离子比较，透过类囊体薄膜的通透性更大 7．（2025·天津和平·一模）学习“逆向TCA循环”资料，回答问题。 在绝大部分生物体内，三羧酸循环（TCA循环）是能量代谢的主要途径，其不仅为生命活动提供能量，而且是联系糖类、脂质、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢纽。糖类等物质分解生成的丙酮酸在一系列酶的作用下生成乙酰辅酶A，进入TCA循环。TCA循环首先由乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过脱氢等复杂过程，最终生成CO2、少量ATP等物质，释放少量能量，并且重新生成草酰乙酸的循环反应过程。 某些细菌体内这一过程可以反向进行，即逆向TCA循环，其过程如图所示，在能量及ATP参与下通过逆向TCA循环将CO2等物质合成氨基酸、糖类和脂质分子。 研究发现如果环境中存在丰富的蛋白质，细菌H便会将其加以利用，作为生长所需的原料。 生活在深海热液喷口的细菌H可从氢气与硫的反应中获取能量。深海热液喷口能够释放大量CO2，细菌H可以特殊的方式调控一些关键酶的水平，在CO2供应充足的情况下可优先使用CO2作为碳源。细菌H细胞中含有大量的柠檬酸合酶，可推动化学反应生成乙酰辅酶A分子后者形成丙酮酸进而退出逆向TCA循环，而丙酮酸会进一步被转化为脂质、糖类和氨基酸。通过这种方式，环境中高浓度的CO2推动循环向CO2转化为乙酰辅酶A的方向进行，从而产生逆向TCA循环。如果CO2浓度不够高，将导致循环中乙酰辅酶A生成阶段受阻。 研究还发现细菌H不是唯一能够进行逆向TCA循环的细菌，逆向TCA循环可能在富含CO2的原始大气环境中发挥着固定CO2的作用。此项研究展示了万物之源的微生物如何在曾经充满CO2的地球大气之下维持生存，为物种起源提供了新的线索。 (1)对照图中细菌H的逆向TCA循环，推知丙酮酸在真核细胞的______中经TCA循环被分解，产生的_______参与有氧呼吸第三阶段。 (2)据文中信息，细菌H属于生态系统组成成分中的_________、_______。 (3)下列关于细菌H及逆向TCA循环的叙述中，不合理的是（　　） A．细菌H没有线粒体，有与有氧呼吸有关的酶，可以进行TCA循环 B．决定细菌使用何种碳源的环境条件是CO2浓度的高低 C．地球上最初的微生物可能类似细菌H具有逆向TCA循环的能力 D．逆向TCA循环所产生的用于各种生命活动的ATP多于TCA循环 (4)文中提及决定细菌H能够完成逆向TCA循环的关键酶是_________。 (5)若将逆向TCA循环应用于微生物工业生产，提出可能的方法__________。 8．（2025·天津·一模）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。    (1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其它细胞器分离，常采用的方法是________。 (2)目前尚未发现在植物细胞的表面或细胞膜上存在ATP合成酶，据图推测eATP可能主要来源于________（填场所）产生的iATP。 (3)强光下，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________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”）。 (4)光饱和点是指当光照强度上升到某一数值之后，光合作用速率不再继续随着光照强度增强而升高时的光照强度，科研人员测定了不同脱水率对海藻浒苔光合作用速率的影响，实验结果如图2所示。据图2结果分析，在一定范围内，随海藻浒苔脱水率增大，其光饱和点将会________（填“升高”“降低”或“不变”）。    9．（2024·天津·二模）研究发现，线粒体内膜上存在专门运输ATP和ADP的转运体（AAC），AAC只能1：1交换ADP和ATP，确保细胞正常代谢的能量需求。线粒体ADP/ATP载体在两种状态之间循环：在一种称为细胞质开放状态的状态下，它的中心结合位点可用于结合ADP，而在另一种称为基质开放状态的状态下，这种结合位点可用于结合新合成的ATP，过程如下图1所示。呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如下图2所示。请回答下列问题： (1)线粒体外膜和内膜的功能不同，主要体现在所含的___（成分）不同，在运载ATP时和运载ADP时，载体的___结构不同。 (2)图2表示的过程发生场所是___，据图2可知，为ATP的合成提供驱动力的是___。 (3)泡发过久的黑木耳会被椰毒假单胞杆菌污染，该细菌会分泌毒性极强的米酵菌酸，米酵菌酸可以竞争性地结合在AAC上，从而抑制___，导致___，进而引发人体中毒。 (4)NTT是叶绿体内膜上运输ATP/ADP的载体，在叶绿体未成熟和___条件下，光反应不能进行时，负责将细胞质基质中的ATP转运至___，从而满足叶绿体中依赖ATP的代谢活动的需要。 10．（2024·天津南开·一模）研究人员对蓝藻的CO2浓缩机制（CCM）进行研究。CCM包括三个部分：无机碳跨膜转运，羧体内CO2固定，逃逸CO2部分回收。碳酸酐酶（CA）是一种含锌的金属酶，可以催化OH-+CO2+HCO3-互相转化，存在着α-CA、β-CA、γ-CA类型，在不同位置，CA催化方向有所差异。水体中无机碳形式主要有CO2（或H2CO3）、HCO3-等，A~D为载体，①~⑤为生理过程，Rubisco是催化RUBP（五碳化合物）和CO2或O2反应的酶。PGA是三碳化合物，PSI和PSII是光合系统，请结合下图回答问题。    (1)蓝藻吸收光能的色素分布在_____，过程①~⑤中需要提供能量的是_____。 (2)蓝藻中存在无机碳跨膜转运机制，从而能够在细胞质内积累高出细胞外500-1000倍无机碳，蓝藻细胞周层区域由于pH和外泌α/β-CA催化等原因，水体无机碳之要以_____（CO2/HCO3-）形式进入细胞质，从而达到浓缩碳的目的。根据上图中载体B、C、D上物质的运输判断，HCO3-和Na+通过载体A进入细胞的运输方式_____（相同/不同）。 (3)羧体在蓝藻CCM机制中起关键作用，细胞中绝大部分Rubisco位于羧体内，羧体的第一个功能是充当微室，羧体对HCO3-透性强，在羧体内存在许多β/γ-CA，可将进入羧体内的HCO3-催化成CO2形式，使羧体内CO2浓度升高，从而抑制过程_____（填数字序号）进行。羧体的第二个功能可以防止CO2逃逸，有部分学者认为可能是羧体中Rubisco和β/γ-CA排布引起：在羧体内两者紧密排列在一起，_____排列在中间，另一方则排列在周围，CO2生成后立即参加_____（填数字序号）过程反应，以防CO2逃逸。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 微专题3 呼吸作用与光合作用新情景 目录 第一部分 高考新风向 洞察考向，感知前沿 第二部分 核心要点提升 要点精析、能力提升 1. 不同生物固定CO2的方式 2. 光呼吸 3. 光系统及电子传递链 第三部分 题型精准突破 固本培优，精准提分 A组·保分基础练 题型01 有氧呼吸过程中的电子传递链 题型02光系统、光合电子传递 题型03 C3植物、C4植物、CAM植物的光合作用 题型04光呼吸过程的分析 B组·增分能力练 考情解读 核心要点 高考考情 高考新风向 不同生物固定CO2的方式 （2024天津卷）Rubisco酶催化CO₂固定与O₂结合的反应，考查光合效率下降的原因 （2023天津卷）光系统、光合电子传递链、光抑制 （2021天津卷）光合作用特殊类型（如C4途径、CAM途径、光呼吸） 1. ‌关注新情境‌：重点掌握光合作用特殊类型、光系统结构与功能等新情境考点。 2. ‌强化实验设计‌：提升实验设计与批判性思维能力，能够评价实验误差并提出改进方案。 3. ‌跨学科整合‌：熟悉物理、化学、数学在生物学中的应用，提升综合应用能力。 4. ‌关注真实场景‌：关注农业科技、生态修复、医疗科技等领域的实际问题。 光呼吸 光系统及电子传递链 新风向演练 1．【新情境·三羧酸循环】（2025·天津南开·一模）某种微藻能够在盐度跨度较大的环境中生存，这与其体内的脂质代谢密切相关。下图表示该微藻脂质代谢的相关过程，甲、乙、丙代表细胞器，①、②代表膜结构，其中丙是由扁平囊状结构连接形成的内腔相通的管道系统。下列相关叙述正确的是（    ）    A．三羧酸循环分解乙酰辅酶A的过程不消耗氧气 B．结构①与②的基本支架都是磷脂双分子层 C．甲、乙、丙分别代表叶绿体、线粒体、高尔基体 D．图中脂酰辅酶A分解为乙酰辅酶A的场所只有线粒体 【答案】A 【详解】A、三羧酸循环的过程产生CO2，因此不包括有氧呼吸第三阶段，不消耗氧气，A正确； B、结构①的基本支架为磷脂双分子层，结构②为单层磷脂分子，B错误； C、图中显示甲与CO₂的消耗有关，结合光合作用过程，甲很可能是叶绿体；乙与CO₂的产生有关，结合脂质代谢过程，乙很可能是线粒体；丙是由扁平囊状结构连接形成的内腔相通的管道系统，结合细胞结构，丙很可能是内质网。因此甲、乙、丙分别代表叶绿体、线粒体、内质网，C错误； D、由图可知，脂酰辅酶A分解为乙酰辅酶A的场所有线粒体和过氧化物酶体，D错误。 故选A。 2．【新情境·有氧呼吸过程的电子传递】（2025·天津和平一模）化学渗透学说认为，在线粒体内膜上存在电子传递链，在电子传递过程中，H+转运至线粒体内、外膜之间的膜间隙中，形成H+梯度。H+顺浓度梯度沿ATP合成酶的质子通道进入线粒体基质，驱动ADP和Pi合成ATP。有关过程如图所示。下列相关叙述错误的是（　　）    A．图示过程是有氧呼吸的第三阶段 B．硝化细菌能进行有氧呼吸，推测其细胞膜上可能存在电子传递链 C．ATP合成酶具有催化和运输功能 D．H+从线粒体基质进入膜间隙属于被动运输 【答案】D 【详解】A、图示过程发生在线粒体内膜上，包括水的生成、ATP的生成等过程，属于有氧呼吸第三阶段，A正确。 B、硝化细菌没有线粒体，其能进行有氧呼吸，电子传递链发生在膜结构上，推测它的细胞膜上可能存在电子传递链，B正确； C、据图可知，H＋顺浓度梯度沿ATP合成酶复合体的质子通道进入线粒体基质，说明ATP合成酶具有运输的功能，还能催化ADP和Pi合成ATP，C正确； D、H＋通过ATP合成酶复合体进入线粒体基质，是顺浓度梯度，属于协助扩散，D错误。 故选D。 3．【新情境·光合作用过程的电子传递】（2025·天津河北一模）绿色植物叶肉细胞中存在如图所示的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ两个光化学复合物。光系统Ⅰ和光系统Ⅱ是以串联的方式通过协同作用完成电子从H2O到NADP+的传递，该电子传递链最终驱动ATP的生成。下列叙述错误的是（    ） A．CF1和CF0所组成蛋白质复合体的功能是催化ATP的合成、转运H+ B．该过程中电子传递发生在叶绿体的类囊体膜上，NADP+是最终电子受体 C．M膜上无胆固醇，甲侧为叶绿体基质，乙侧是类囊体腔 D．若某因素导致光合电子传递链受阻，短期内叶绿体基质中C5的含量会增加 【答案】D 【详解】A、CF1-CF0复合体是ATP合成酶，既能转运 H+（顺浓度梯度跨膜），又能催化ADP+Pi合成ATP，A正确； B、光反应发生在类囊体膜（M 膜），电子最终从H2O传递到NADP+，NADP+是最终电子受体，生成NADPH，B正确； C、叶绿体类囊体膜（M 膜）属于生物膜，但植物细胞的叶绿体膜中无胆固醇，胆固醇主要存在于动物细胞膜；乙侧有H2O分解产生O2和H+，应为类囊体腔，甲侧则是叶绿体基质，C正确； D、光合电子传递链受阻，ATP和NADPH合成减少，暗反应中C3还原减慢，而CO2固定（C5消耗）正常进行，故短期内C5含量减少，D错误。 故选D。 4．【新情境·光呼吸】（2025·天津武清·一模）照光时、叶肉细胞中的O2与CO2竞争性与Rubisco（羧化/加氧）酶结合，当二氧化碳浓度高时，Rubisco羧化酶催化C5与二氧化碳发生反应形成C3，进而完成卡尔文循环（光合作用暗反应）：当氧气浓度高时、Rubisco加载酶可催化C5与氧气发生反应生成乙醇酸，乙醇酸再经过一系列化学反应并消耗ATP和NADH，最终生成CO2的过程称为光呼吸，部分过程如图所示。光呼吸是绿色植物在光照和高O2低CO2情况下，与光合作用同时发生的一个损耗能量的副反应。科研人员获得了水稻叶绿体中酶X缺陷型的突变植株，给予低CO2浓度下检测植株部分代谢产物的含量，结果如表所示，回答下列问题： 条件 0.03%CO2 0.03%CO2 指标 乙醇酸含量/（μg·g-1叶重） 乙醛酸含量/（μg·g-1叶重） 突变植株 825.54 0.95 野生植株 1.54 1.78 (1)光呼吸时，C5和O2结合的反应发生在_________中，根据材料推测，O2/CO2值_________（填“高”或“低”）时利于光呼吸而不利于光合作用。从能量代谢分析，光呼吸与有氧呼吸最大的区别是_________。 (2)结合表中的实验结果分析，在光呼吸的过程中酶X的功能是_________。 (3)正常进行光合作用的水稻，若突然停止光照叶片短时间内会出现快速释放CO2的现象（CO2猝发），导致这一现象产生的原因是：光照停止（光反应为暗反应提供的_______减少，暗反应速率减慢，消耗的C5减少，C5与_________的结合增加，导致光呼吸强度_________（填增强/减弱）。 (4)研究人员通过转基因技术向水稻导入酶Y基因，已知酶Y能催化叶绿体中的乙醇酸分解生成CO2，并同时利用RNA牙犹技术抑制了水稻叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达。上述途径可明显提高该水稻的净光合速率，分析原因可能是_________。 A．提高了叶绿体中乙醇酸的利用率 B．减少了叶绿体中碳的损失 C．直接加速了C3再生C5 D．提高了Rubisco加氧酶的活性 E．抑制光呼吸强度 【答案】(1) 叶绿体基质 高 光呼吸消耗ATP/能量，有氧呼吸产生ATP/能量 (2)催化乙醇酸生成乙醛酸 (3) ATP、NADPH O2 增强 (4)ABE 【详解】（1）光呼吸时，C5与O2结合的反应发生在叶绿体基质中。由题干“光呼吸是绿色植物在光照和高O2低CO2情况下，与光合作用同时发生的一个原耗能的副反应”可知，O2/CO2比值高时利于光呼吸而不利于光合作用。从能量代谢分析，有氧呼吸是释放能量的过程，而光呼吸是消耗能量的过程，这是光呼吸与有氧呼吸最大的区别。 （2）对比酶X缺陷型的突变植株（突变植株）和野生型植株在不同CO2浓度下乙醇酸含量：在0.03%CO2浓度下，突变植株乙醇酸含量825.54/（μg·g-1叶重）远高于野生型植株（1.54/（μg·g-1叶重）；在0.03%CO2浓度下，突变植株乙醛酸含量0.95/（μg·g-1叶重）低于野生型植株1.71/（μg·g-1叶重）。由此可推测，在光呼吸的过程中酶X的功能是催化乙醇酸转变为乙醛酸。 （3）正常进行光合作用的水稻，若突然停止光照，光反应为暗反应提供的ATP和[H]（NADPH）减少，暗反应速率减慢，消耗的C5减少，C5与O2结合的机会增加，导致光呼吸增强。 （4） 导入酶Y基因，酶Y能催化叶绿体中的乙醇酸分解生成CO2，提高了叶绿体中乙醇酸的利用率，使乙醇酸可以重新参与光合作用相关过程，减少了叶绿体中碳的损失，增加了光合作用的原料；同时抑制水稻叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，减少了乙醇酸运出叶绿体，也就减少了在叶绿体外进行的一些不利于光合的反应如光呼吸，所以可明显提高水稻的净光合速率，故选ABE。 专题拓展·能力提升 微专题拓展 不同生物固定CO2的方式 【要点归纳】 1．C3途径:也称卡尔文循环,在叶绿体基质中进行,整个循环由RuBP(C3)与CO2的羧化生成C3开始,到RuBP(C3)再生结束,可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。这种固定CO2的途径称为C3途径。常见的C3植物如小麦、水稻、大豆、马铃薯等。 2．C4途径:在玉米的光合作用中,CO2中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中,然后才转移到C3中，这种固定二氧化碳的途径就是C4途径(如图2所示),常见C4植物有高粱、玉米、甘蔗等。C4植物的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列,叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构(如图1)。与C3植物相比,C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶,它催化如下反应:C3(PEP)+CO2-C(苹果酸)。C4进人维管束鞘细胞,生成CO2用于暗反应,再生出的C3(PEP)回到叶肉细胞中,进行循环利用。PEP羧化酶对CO2的亲和力比Rubisco高出60多倍,有利于玉米等植物在叶肉细胞中把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来,因此C4植物比C3植物具有更强的固定CO2(特别是在高温、光照强烈、干早条件下)的能力,并且无光合午休现象。 3．CAM途径:生长在干旱及半干旱地区的一些肉质植物(最早发现的是景天科植物)所具有的一种固定CO2的附加途径。其特点:CAM植物气孔只在晚上开放,将CO2固定生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，苹果酸从液泡中释放出来,经脱羧产生CO2，再通过C3途径转变成糖类。这是植物对干旱环境的适应。具有这种途径的植物称为CAM植物，CAM植物两次CO2的固定在时间上是分开的。CAM途径如图所示，常见的CAMI植物有菠萝、芦荟、兰花、仙人掌等。 【典例1】蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。已知Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶，但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。下列相关分析不正确的是（　　） A．蓝细菌是单细胞生物，蓝细菌细胞壁主要成分是肽聚糖 B．CO2通过细胞膜和光合片层膜的方式分别为自由扩散和主动运输 C．推测羧化体限制气体扩散可能是为了限制O2和CO2从羧化体出去 D．Rubisco能催化O2和C5反应，也能催化CO2与C5反应，这与酶的专一性不相矛盾 【答案】C 【详解】A、蓝细菌是原核生物，属于单细胞生物，原核细胞的细胞壁主要成分是肽聚糖，蓝细菌细胞壁的主要成分也是肽聚糖，A正确； B、图中显示CO2通过细胞膜是通过自由扩散进行的，而通过光合片层膜的方式为主动运输，因为该过程需要消耗能量，B正确； C、蓝细菌羧化体的蛋白质外壳通过限制内部CO2出去和限制外部O2的进入从而实现内部高CO2浓度，一方面能有效降低光呼吸，另一方面还能有效提高光合效率，C错误； D、酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，Rubisco能催化O2​和C5​反应，也能催化CO2​与C5​反应，O2​与C5​反应和CO2​与C5​反应都属于同一类反应（都与C5​结合），所以这与酶的专一性不相矛盾，D正确。 故选C。 微专题拓展 光呼吸 卡尔文循环中固定CO2的酶(Rubisco,即RuBP羧化酶/加氧酶)具有两面性(或双功能)。如图所示: 1. 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中,Rubisco酶能够以Cs为底物实现CO2的固定;在光照下,当O2浓度高、CO2浓度低时,O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将一部分有机物氧化生成CO2和水。 2. 光呼吸的危害:(1)在较强光照下，光呼吸加强,使得Cs氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。(2)光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH,造成能量的损耗。 3. 光呼吸的意义:防止强光对叶绿体的破坏。强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH,这些物质积累会产生自由基，自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH,从而减轻对叶绿体的伤害。 【典例2】植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSI和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与 PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC 蛋白激酶的催化。下列叙述正确的是（　　）    A．叶肉细胞内 LHC 蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获减弱 B．Mg2+含量减少会导致 PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，有利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生NADH 和O2 【答案】C 【分析】由题干信息可知，强光下LHC蛋白激酶的催化LHCⅡ与PSⅡ的分离，弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，来改变对光能的捕获强度。 【详解】A、叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A错误； B、Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱 ，B错误； C、根据图示，弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，可增强对光能的捕获，有利于利用光能，C正确； D、PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O2，H+会转化成NADPH，D错误。 故选C。 微专题拓展 光系统及电子传递链 光合作用中的光反应涉及两种不同类型的光系统:PSI和PSII。光系统是由蛋白质和光合色素等组成的复合物。如图是PSI、PSII和ATP合成酶复合体中的电子和H'传递途径。 (1) PQ、细胞色素b6f、PC是传递电子的蛋白质,PQ在传递电子的同时利用电子传递过程中释放的能量将H+运输到类囊体腔中。 (2)处于特殊状态的少数叶绿素分子在光能激发下失去高能e-，失去e-的叶绿素分子能够从水分子中夺取e-,使水分解为氧和H;电子(e-)由水释放出来后，经电子传递链最终传递给NADP+(电子的最终受体)合成 NADPH。PSI和PSII吸收的光能储存在 NADPH和 ATP中。 (3)电子传递过程是从高电势到低电势,因此，电子传递过程中释放能量，质体醌(PQ)利用这部分能量将质子(H+)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵人囊腔侧,从而建立了质子浓度(电化学)梯度。当然,光系统II在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H+)以及在类囊体的基质侧H+和 NADP+形成 NADPH的过程，为建立质子浓度(电化学)梯度也有所贡献。 (4)由于类囊体膜对质子是高度不通透的,因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度运输的能量来合成ATP。 【典例3】Rubisco是绿色植物光合作用过程中的关键酶，光照条件下，叶肉细胞中的O2与CO2竞争性结合RuBP（C5），当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与RuBP（C5）反应进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，这种现象被称为光呼吸。下列相关叙述错误的是（　　） A．高温干旱的环境下，叶肉细胞的光呼吸作用更强，其原因是高温干旱导致植物气孔关闭，胞间CO2浓度减小，O2所占比例相对增大，从而促进光呼吸过程 B．Rubisco既可催化CO2与RuBP反应，也可催化O2与RuBP反应，这与酶的专一性相矛盾 C．在高CO2含量的环境中，CO2转化为C3，该过程属于二氧化碳的固定 D．光呼吸可消耗多余的NADPH和ATP，防止其积累对叶绿体造成伤害而影响植物代谢 【答案】B 【详解】A、高温干旱条件会导致植物气孔关闭，使植物胞间CO2浓度减小，O2所占比例相对增大，从而促进植物光呼吸过程，所以高温干旱的环境下，叶肉细胞的光呼吸作用更强，A正确； B、Rubisco酶既可催化CO2与RuBP反应，也可催化O2与RuBP反应，这与酶的专一性并不矛盾，这是因为Rubisco酶在不同环境条件下结构改变导致功能发生改变，B错误； C、在高CO2含量的环境中，CO2转化为C3，该过程属于二氧化碳的固定，不需要消耗ATP和NADPH，C正确； D、根据图示可知，光呼吸产生CO2的过程中消耗的NADPH和ATP，防止其积累对叶绿体造成伤害而影响植物代谢，D正确。 故选B。 01 三羧酸循环 1．（2025·天津南开·一模）下图为线粒体结构及功能示意图，下列叙述错误的是（    ） A．在细胞质基质葡萄糖分解产生丙酮酸，进入线粒体参与三羧酸循环 B．线粒体中生成的ATP向细胞质基质运送，需要与细胞质基质中的ADP进行交换 C．三羧酸循环只能以丙酮酸为分解底物，产生的以自由扩散的方式释放 D．NADH和分解产生的在线粒体内膜上经电子传递链最终传递给 【答案】C 【详解】A、细胞呼吸的第一阶段葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸之后进入线粒体参与三羧酸循环，A正确； B、据图可知，线粒体中生成的ATP向细胞质基质运送，同时细胞质基质中的ADP进入线粒体，B正确； C、三羧酸循环的底物有丙酮酸、脂肪酸等，产生的CO2以自由扩散的方式释放，C错误； D、有氧呼吸的前两阶段产生的NADH和FADH2分解产生的e-在线粒体内膜上经电子传递链最终传递给O2，该过程释放的能量将H+泵到内外膜间隙，随后H+顺浓度梯度回到线粒体基质，驱动ATP合成，D正确。 故选C。 2．（2025·天津·一模）小球藻由于光合效率高、油脂含量高等特点被视为新型生物柴油的首选原料之一。图1为小球藻叶绿体内的光反应机制，其中PSI和PSII表示光系统，图2表示小球藻细胞合成生物柴油等代谢的过程。 (1)ATP合成酶分布于图1和图2中的________膜上。水光解产生的电子经一系列的传递，与①共同形成了②________，PSI和PSII吸收的光能储存于________中，参与暗反应。 (2)图2中，物质X是________，可跨膜转运至线粒体内，转变为________参与三羧酸循环；此外，物质X还能在相关酶的作用下生成________。 (3)科研人员将小球藻在不同条件进行培养，发现在缺氮条件下，小球藻会降低蛋白质、淀粉的合成，转而合成更多的油脂，请从元素组成和能量角度分析小球藻调整物质合成的意义______。 【答案】(1) 类囊体薄膜和线粒体内 NADPH ATP和NADPH (2) 丙酮酸 乙酰CoA 甘油三酯、乙醇（和CO2） (3)油脂不含氮元素，且储存能量高，有利于小球藻的代谢和生长 【详解】（1）ATP合酶的作用是催化ADP和Pi生成ATP，从图1看出，ATP合酶分布在叶绿体类囊体薄膜上，同时在图2中，ATP合酶分布在线粒体内膜上（有氧呼吸第三阶段）。水光解产生的电子经一系列的传递，与①NADP+共同形成了②NADPH，PSI和PSH吸收的光能储存在ATP和NADPH中，参与暗反应。 （2）有氧呼吸第一阶段的物质X是丙酮酸，丙酮酸跨膜转运至线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段，结合图示可知，丙酮酸在线粒体基质中转变为乙酰CoA参与三羧酸循环，该阶段不需要氧气的参与。此外，丙酮酸还可以在细胞质基质中在相关酶的作用下生成酒精和二氧化碳（参与无氧呼吸）或生成甘油三酯。 （3）缺氮条件下，小球藻会降低蛋白质、淀粉的合成，转而合成更多的油脂，因为油脂不含氮元素，且储存能量高，有利于小球藻的代谢和生长。 02 有氧呼吸过程中的电子传递链 3．（2025·天津河西·一模）有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行（如图甲），叠氮化物可抑制电子传递给氧；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，在不同的时间加入丙酮酸、ADP+Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O₂量和合成的ATP量，结果如图乙。下列说法错误的是（　　） A．还原剂NADH是一种电子供体 B．图乙中的生理过程发生在线粒体基质和线粒体内膜上 C．由图可以推测出，物质X是DNP，加入该物质后细胞呼吸释放的总能量增多 D．DNP能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例减少 【答案】D 【详解】A、还原剂NADH是一种电子供体，产生的电子e⁻通过电子传递链最终与氧气结合生成水，A正确； B、添加丙酮酸后初期消耗的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，后期消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B正确； CD、物质X是DNP，DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶，从而降低线粒体内膜两侧H⁺浓度差，加入该物质后，消耗的O2量增加，可知细胞呼吸释放的总能量增多，而合成的ATP量变化不大，即使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少，以热能散失的比例增加，C正确，D错误。 故选D。 4．（2025·天津·二模）动物体内的白色脂肪细胞（WAT）转化为棕色脂肪细胞（BAT）即白脂棕色化，可促进脂肪消耗，增加产热，提高瘦肉率。 (1)图1所示为有氧呼吸第___________阶段，H+通过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ转运至线粒体膜间隙，并顺浓度梯度通过___________（细胞结构）上的ATP合酶，生成大量ATP。 (2)图1中，N9是复合体Ⅰ上的亚基，通过调节NAD⁺/NADH平衡提高UCP基因的表达，促进白脂棕色化。UCP基因表达量增加使机体产热增加的原因是___________。 (3)线粒体的脱氢酶DLD可促进白脂棕色化，为探究DLD与N9的关系，进行相关实验。 ①将含DLD基因或含N9基因的过表达载体按不同组合转入细胞中，图2结果说明___________。 ②为研究DLD与N9是否可以形成复合物，科研人员构建两种重组质粒分别表达Flag-DLD融合蛋白、His-N9融合蛋白，并获得转入不同质粒组合的细胞。先用含抗体甲的磁珠对各组总蛋白进行收集，将收集的蛋白质电泳，再分别用抗体乙与抗体丙进行检测，结果如图3.实验结果表明DLD与N9可以形成复合物，请根据实验步骤及结果选择对应位置的抗体。甲：___________乙：___________丙：A A． 抗Flag抗体    B． 抗His抗体    C．无关抗体 【答案】(1) 三 线粒体内膜 (2)使H+通过UCP转运至线粒体基质（减小了H+跨膜浓度梯度），减少ATP合成占比 (3) DLD增强了N9对UCP表达的促进作用 A B 【详解】（1）从图1可以看出，该过程有氧气参与反应生成水，同时产生大量ATP，这符合有氧呼吸第三阶段的特点，所以图1所示为有氧呼吸第三阶段。图中显示H+通过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ转运至线粒体膜间隙，并能形成浓度梯度通过一定结构上的ATP合酶生成大量ATP，这个结构是线粒体内膜。 （2）从图1可知，UCP可以使H+不经过ATP合酶回流到线粒体基质，这样原本H+顺浓度梯度通过ATP合酶产生ATP的过程被部分阻断，减少ATP合成占比，使得能量更多地以热能形式释放，从而导致机体产热增加。 （3）①将含DLD基因或含N9基因的过表达载体分别导入细胞中，从图中结果可知，空白组作为对照，其UCP基因表达量相对较低；N9组的UCP基因表达量有所升高，说明N9能促进UCP基因表达；DLD+N9组的UCP基因表达量比N9组更高，表明DLD增强了N9对UCP表达的促进作用； ②利用免疫共沉淀技术研究DLD与N9的相互作用，构建两种重组质粒分别表达Flag-DLD融合蛋白、His - N9 融合蛋白，并获得转入不同质粒组合的细胞。在免疫共沉淀实验中，构建了表达Flag - DLD融合蛋白和His - N9融合蛋白的重组质粒。利用抗体甲偶联磁珠收集各组总蛋白，这里抗体甲要能特异性结合Flag - DLD融合蛋白，所以抗体甲应该是抗Flag抗体，因为抗Flag抗体可以识别并结合带有Flag标签的蛋白。收集蛋白后进行电泳，再用抗体乙检测。由于要检测His - N9融合蛋白，所以需要能与His标签结合的抗体，即抗His抗体，它可以识别并检测出带有His标签的N9蛋白。用抗体丙检测，从实验目的是验证DLD与N9存在互作，前面已经用抗His抗体检测到了N9蛋白，如果DLD与N9有互作，那么与抗Flag抗体结合的DLD - Flag融合蛋白会“拉”着His - N9融合蛋白一起被检测到，所以抗体丙也应该是抗Flag抗体，再次检测DLD - Flag融合蛋白，进一步验证互作关系。 03 光系统、光合电子传递 5．（2025·天津河北·二模）如图为类囊体膜的结构及相关生理过程。据图分析，以下说法不正确的是（　　） A．复合物A～D中，A和C含有光合色素 B．物质b既能作为还原剂参与C₃还原，又能为C₃还原提供能量 C．推测H⁺经复合物D的跨膜运输是主动运输 D．若用某种抑制剂阻断复合物B的电子传递功能，则物质b的生成量减少 【答案】C 【详解】 A、光合色素分布在类囊体膜上，能吸收、传递和转化光能，根据图示可知：复合物A、C能吸收光，因此A和C含有光合色素，A 正确； B、物质 b 是 NADPH，能作为还原剂参与 C₃还原，也能为 C₃还原提供能量，B 正确； C、根据图示可知：H⁺经复合物 D 的跨膜运输是顺浓度梯度进行的，且合成了 ATP，属于协助扩散，不是主动运输，C 错误； D、复合物 B 参与电子传递，若其电子传递功能被阻断，会影响后续复合物 C 的反应，进而使物质 b（NADPH）的生成量减少，D 正确。 故选C。 6．（2025·天津北辰·三模）蓝细菌是一类光能自养型细菌，其光合作用的原理与高等植物相似，图1是其胞内光合片层上进行的光反应阶段示意图。蓝细菌具有一种特殊的CO2浓缩机制，如图2所示，其中羧化体具有蛋白质外壳，可避免CO2逃逸。回答下列问题：    (1)蓝细菌的光合片层膜相当于高等植物叶绿体的______可进行光反应过程，图1中的物质Y是_______。 (2)Rubisco酶具有“两面性”；CO2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与O2结合后经一系列反应释放CO2，导致光合效率下降。蓝细菌的CO2浓缩机制和羧化体蛋白质外壳可提高羧化体中Rubisco周围____的浓度，从而抑制O2与C5结合提高光合效率。 (3)科研人员在适宜CO2浓度条件下，探究环境因素对蓝细菌光合作用强度的影响，结果如图3所示。该实验的自变量为______。图中C点时，蓝细菌在20℃条件下产生的氧气量__________（填“大于”“等于”或“小于”）30℃条件下产生的氧气量。    【答案】(1) 类囊体薄膜 O2 (2)CO2 (3) 光照强度和温度 小于 【详解】（1）光反应阶段发生在；绿色植物的叶绿体的类囊体薄膜上。图1中的X是水，水光解产生的Y是氧气。 （2）蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO2浓度升高，通过促进CO2固定促进光合作用，同时抑制O2与C5结合，进而抑制光呼吸，最终提高光合效率。 （3）根据图3可知实验的自变量是光照强度和温度，因变量是二氧化碳吸收速率。图中C点时，蓝细菌在20℃条件下二氧化碳吸收速率等于30℃条件下的吸收速率，即二者的净光合速率相等，而比较氧气的产生量是总光合速率=净光合速率+呼吸速率，30℃的呼吸速率大于20℃，因此蓝细菌在20℃条件下产生的氧气量小于30℃条件下产生的氧气量。 04 C3植物、C4植物、CAM植物光合作用 7．（2025·天津北辰·一模）景天酸代谢（CAM）途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中（甲）；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应（乙）。下列关于这类植物的叙述错误的是 A．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器只有线粒体 B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关 C．给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中 D．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内会降低 【答案】D 【详解】A、在夜晚，叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP，即产生ATP的细胞器是线粒体，A正确； B、具有景天酸代谢途径的植物，气孔白天关闭，可以减少蒸腾作用，夜晚气孔张开吸收二氧化碳，因此可以适应干旱的环境条件，B正确； C、晚上气孔开放，14CO2进入细胞后在细胞质基质中与PEP结合生成OAA，然后再转化为苹果酸而被固定。白天苹果酸运出液泡后放出14CO2，14CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，随后三碳化合物被还原生成有机物，即14CO2→14C3→（14CH2O），C正确； D、在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，对于该叶肉细胞来说，其暗反应不受影响，即C3的含量不受影响，D错误。 故选D。 8．（2024·天津河西·三模）落地生根、景天等景天科植物具有一个很特殊的二氧化碳同化方式，该类植物夜晚气孔开放，白天气孔关闭，其气孔开、闭情况及相关代谢途径如图所示。回答下列有关问题：    (1)景天科植物夜晚利用CO2的场所是___，该类植物夜晚气孔开放，白天气孔关闭的生物学意义是___，气孔开闭的特点与其生活环境相适应，推测景天科植物生活的环境的特点可能是___。 (2)景天科植物在进行卡尔文循环过程中，提供能量的物质是___，若只在白天提高大气中的CO2浓度，则景天科植物的光合速率将___，判断依据是___。 (3)景天科植物叶肉细胞细胞质中丙酮酸的去向有___（写出2个）。 (4)在极其恶劣的条件下，景天科植物会在夜晚关闭气孔，而在其体内进行CO2循环，假设其他过程不受影响，则这一机制___（填“能”或“不能”）使植物正常生长，原因是___。 【答案】(1) 细胞质基质 有利于减少水分的散失 干旱炎热 (2) ATP和NADPH 不变 白天气孔关闭不吸收二氧化碳，因此白天CO2浓度升高不会影响光合作用暗反应的进行 (3)进入线粒体参与有氧呼吸第二阶段，转化成丙糖磷酸进入叶绿体参与淀粉合成（合理即可） (4) 不能 该机制下1天内植物没有有机物的积累 【详解】（1）根据图示信息，夜晚CO2进入细胞质基质先生成HCO3-，再生成草酰乙酸，最后生成苹果酸储存在液泡中，因此景天科植物夜晚利用CO2的场所是细胞质基质。该类植物夜晚气孔开放，白天气孔关闭，能在白天降低蒸腾作用，减少水分散失，因此比较适合在干旱炎热的地区生长。 （2）在进行卡尔文循环过程中，ATP和NADPH都能提供能量，同时NADPH还可作为还原剂。景天科植物白天气孔关闭不吸收二氧化碳，因此白天提高大气中CO2浓度不会影响光合作用暗反应的进行，故不会对其光合速率有影响。 （3）根据图示信息，白天苹果酸分解产生的丙酮酸生成丙糖磷酸再进入叶绿体合成淀粉，另外在有氧呼吸过程中，丙酮酸进入线粒体参与有氧呼吸第二阶段。 （4）由题图信息可知，如果景天科植物夜间关闭气孔，会使植物无法从外界吸收CO2，植物体1天内的CO2循环不会使植物积累有机物，因而植物不能正常生长。 05光呼吸过程分析 9．（2025·天津南开·三模）图示光呼吸是植物细胞依赖光照吸收O2并放出CO2的过程。下列相关叙述错误的是（　　）    A．RuBP、PGA 分别属于五碳化合物、三碳化合物 B．光呼吸能为光合作用的进行提供CO2、NADP+等 C．若外界CO2浓度/O2浓度的值高，则利于光呼吸的进行 D．Rubisco既能催化CO2的固定， 也能催化 RuBP与O2的结合 【答案】C 【详解】A、RuBP为1，5-二磷酸核酮糖，是卡尔文循环里起重要作用的一种五碳糖；PGA为三磷酸甘油酸，是一种三碳化合物，A正确； B、图示可知，光呼吸要消耗ATP和NADPH，会产生NADP+，CO2，为光合作用提供原料，B正确； C、光呼吸发生在氧气浓度高的情况下，故外界CO2浓度/O2浓度的值低，则利于光呼吸的进行，C错误； D、图示可知，Rubisco既能催化CO2的固定，也能催化RuBP与O2的结合，D正确。 故选C。 10．（2024·天津红桥·二模）叶绿体类囊体膜上主要有光系统I（PSI）、光系统Ⅱ（PSII）、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP酶复合体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化，电子传递，H输送及ATP合成等过程，如图1所示。回答下列问题： (1)图1表示光合作用的_________过程，膜上发生的反应过程将H2O分解成O2、H+，光能最终转化为__________中活跃的化学能。 (2)科研人员将正常叶片置于适宜溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离叶绿体。将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有O2释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外膜破裂后再照光，___________（填“有”或“没有”）O2释放，原因是_________。 (3)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。结合图1和实验结果，可得出的实验结论是_________。 【答案】(1) 光反应 NADPH和ATP (2) 有 类囊体膜是H2O分解释放O2的场所，叶绿体双层膜破裂不影响类囊体膜的功能 (3)有类囊体内的H+浓度高于膜外时，才能促使ADP和Pi合成ATP，也即是当H+通过协助扩散出类囊体时，可为ATP的合成提供能量。 【详解】（1）图1表示光合作用的光反应过程，膜上发生的反应过程将H2O分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，在光反应中，光能转化为NADPH中的能量和ATP中活跃的化学能。 （2）植物光合作用的光反应阶段，场所是类囊体薄膜，发生的反应有水的光解，产生氧气和NADPH，如果在适宜溶液中将叶绿体的双层膜破裂后再照光，也会有氧气释放，原因是类囊体膜是H2O分解释放O2的场所，叶绿体双层膜破裂不影响类囊体膜的功能。 （3）根据图示的信息，实验组类囊体内的H+浓度高于膜外，有ATP产生，对照组类囊体内的H+浓度等于膜外，没有ATP产生，由此可知，只有类囊体内的H+浓度高于膜外时，才能促使ADP和Pi合成ATP，也即是当H+通过协助扩散出类囊体 时，可为ATP的合成提供能量。 1．（2025·天津河西·二模）景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中(甲)；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应(乙)。下列关于这类植物的叙述不正确的是 A．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器只有线粒体 B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关 C．给植物提供14C标记的14CO2,14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中 D．在夜晚，液泡中的pH会升高 【答案】D 【详解】A、夜晚植物的叶肉细胞不能进行光合作用，因此其能产生ATP的细胞器只有线粒体，A正确； B、具有景天酸代谢途径的植物，气孔白天关闭，可以减少蒸腾作用，夜晚气孔张开吸收二氧化碳，因此可以适应干旱的环境条件，B正确； C、据图分析，晚上气孔开放，14CO2进入细胞后在细胞质基质中与PEP结合生成OAA，然后再转化为苹果酸而被固定。白天苹果酸运出液泡后放出14CO2，14CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，随后三碳化合物被还原生成有机物，即14CO2→14C3→ 有机物，C正确； D、在夜晚，二氧化碳与PEP结合生成OAA，进而生成苹果酸并储存于液泡中，因此液泡中的pH会降低，D错误。 故选D。 2．（2025·天津和平·二模）光呼吸是植物的绿色部分在光照条件下消耗氧气并释放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）如图中虚线框内所示。下列相关分析中错误的是（　　） A．可以使用基因工程技术向水稻中导入G酶、A酶和M酶的基因，从而构建光诱导型高产水稻 B．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会造成碳流失进而导致水稻减产 C．GMA途径能减少叶绿体中有机碳的流失，并可能增加参与卡尔文循环的C5的量 D．在光照条件下，GMA途径的建立使细胞中CO2主要来源于线粒体中甘氨酸和叶绿体中丙酮酸的分解 【答案】D 【详解】A、外源基因（如G酶、A酶和M酶的基因）可导入植物并表达，构建光诱导型高产水稻，A正确； B、在正常光呼吸中，乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体，经一系列代谢后部分碳以CO2形式释放（碳流失），导致用于光合作用的碳减少，从而使水稻减产，B正确； C、GMA途径在叶绿体内将乙醇酸直接转化为丙酮酸，避免了乙醇酸转运到其他细胞器后的碳流失，使更多有机碳保留在叶绿体中。同时，丙酮酸可进一步代谢为参与卡尔文循环的物质，可能增加C5的再生量，C正确； D、在光照条件下，细胞中CO2的来源主要包括呼吸作用（线粒体有氧呼吸）和光呼吸。但GMA途径的建立减少了光呼吸中过氧化物酶体到线粒体的代谢流程，使叶绿体中丙酮酸氧化可能成为CO2的来源之一，D错误。 故选D。 3．（2024·天津·一模）下图为光合作用过程中部分物质的代谢关系示意图（①~⑦表示代谢途径）。Rubisco是光合作用的关键酶之一，（ CO₂和 O₂竞争与其结合，分别催化（ C₅的羧化与氧化。（ C₅羧化固定 CO₂经光合碳循环合成糖；（ C₅，氧化则产生乙醇酸（ （C₂），C₂经过一系列反应后，其中一部分又重新形成（ C₃（PGA））进入光合碳循环，这种植物绿色组织在光下吸收氧气和释放二氧化碳的过程称为光呼吸。据图分析，下列说法正确的是（    ） A．上图中类囊体薄膜直接参与的代谢途径只有①过程 B．光呼吸发生场所是过氧化物酶体和线粒体 C．光呼吸过程对于植物的危害之一是造成了能量的损耗 D．上图光合碳循环过程中，当CO₂突然升高时，ATP 及 NADPH 也会升高 【答案】C 【详解】A、上图中类囊体薄膜直接参与的代谢途径只有①和⑥过程，A错误； B、光呼吸发生场所是过氧化物酶体、线粒体和叶绿体，B错误； C、光呼吸过程对于植物的危害之一，是造成了能量的损耗，C正确； D、光合碳循环过程中，当CO2突然升高时，C3会升高，ATP及NADPH消耗也会升高，故ATP及NADPH会下降，D错误。 故选C。 4．（2024·天津北辰·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 【答案】A 【详解】A、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； B、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，由以上可知，光呼吸和卡尔文循环发生场所一致，在叶绿体基质进行，B错误； C、由图可知，在CO2/O2的值低时，RuBP结合氧气发生光呼吸，光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH，C错误； D、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。 故选A。 5．（2025·天津河东·一模）2021年9月24日国际知名期刊《Science》发表了中国科学家人工合成淀粉的科技论文，在实验条件下，科学家们精心设计了11步化学聚糖主反应，相比植物光合作用60多步生化反应而言大大提高了淀粉合成效率。植物光合作用过程（A）和人工合成淀粉过程（B）如下图所示。请回答下列问题。    (1)在叶肉细胞中，过程A发生的场所是______。当光照突然减弱时，短时间内b的含量将______。若某植物早上8点到达光补偿点时，其光合作用所需的来源于______。叶肉细胞内类似于B中有机中间体的过程______（填“需要”或“不需要”）光反应提供ATP和NADPH。 (2)在与光合作用固定的量相等的情况下，人工合成淀粉过程积累淀粉的量______（填“大于”、“小于”或“等于”）植物积累淀粉的量，因为______。 (3)人工合成淀粉的过程中，能量形式的转变为______。 (4)图示的①过程相当于植物光合作用的______阶段，②过程相当于植物光合作用的______过程。 (5)中间体如果能在细胞质基质中首先被分解，其释放的能量去处有______。 (6)若该技术未来能够大面积推广应用，你认为可解决当前人类面临的哪些生态环境问题？（至少写出两点）______。 【答案】(1) 叶绿体 减少 植物自身呼吸作用产生的二氧化碳 不需要 (2) 大于 在人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类），因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，人工合成淀粉过程中积累的淀粉量更多 (3)光能→电能→化学能 (4) 光反应 CO₂的固定 (5)合成ATP， 以热能形式散失 (6)能节约大量的耕地和淡水资源；减少因农药、化肥的使用带来的环境污染；缓解温室效应等 【详解】（1）过程A为光合作用，在叶肉细胞中，过程A发生的场所是叶绿体。当光照突然减弱时，光反应减慢，产生的ATP和NADPH减少，则C3还原速率变慢，因而产生的C5，即b减少，同时二氧化碳的固定速率基本不变，因而短时间内b的含量将减少。若某植物早上8点到达光补偿点时，此时光合速率等于呼吸速率，则其光合作用所需的 CO2 来源于呼吸作用产生的二氧化碳，即该植物与外界没有发生气体交换。叶肉细胞内类似于B中 CO2→ 有机 C1→C3 中间体的过程“不需要光反应提供ATP和NADPH，该过程相当于二氧化碳的固定过程。 （2）在与光合作用固定的 CO2 量相等的情况下，人工合成淀粉过程积累淀粉的量“大于”植物积累淀粉的量，因为在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，光合作用、人工合成淀粉两种途径合成糖类相等，而人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类），因此人工合成淀粉过程中积累的淀粉量更多。 （3）结合图示可知，人工合成淀粉的过程中，能量形式的转变为光能转变为电能，而后转变为有机物中的化学能。 （4）图示的①过程相当于植物光合作用的光反应阶段，②过程相当于植物光合作用的二氧化碳的固定过程，该过程不消耗能量。 （5）中间体 C6 如果能在细胞质基质中首先被分解，其释放的能量去处有一部分转移到ATP中，大部分以热能形式散失。 （6）若该技术未来能够大面积推广应用，且生产的淀粉与植物制造的淀粉基本无差异，则该技术可解决当前人类面临的问题有能节约大量的耕地和淡水资源；减少因农药、化肥的使用带来的环境污染；缓解温室效应等。 6．（2025·天津·一模）莱因衣藻可进行光合作用将太阳能转化为氢能，其光合电子传递和产氢过程如下图1所示，PSI、PSⅡ、Cytb6f表示结构。请回答下列问题：    (1)莱因衣藻光合作用产生氢气的场所是________。在光合作用的光反应阶段，光能将转化为________中活跃的化学能参与到暗反应阶段。 (2)氢酶对氧气极其敏感，当氧分压达到2%时即可迅速失活。在光合作用过程中衣藻通常产氢量较低，原因是________。 (3)在早晚弱光环境及夜晚条件下，无氧呼吸方式对于莱因衣藻的生存很重要，无氧呼吸过程中丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸（HA），导致了类囊体腔的酸化。研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型（如图2）。    ①在光照较弱的时候，莱因衣藻进行无氧呼吸产生HA的场所是________，HA可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于_______，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化。 ②下列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________（多选）。 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强光条件下未发现类囊体腔酸化 D．HA与氢离子比较，透过类囊体薄膜的通透性更大 【答案】(1) 类囊体薄膜 ATP和NADPH (2)光合作用产生氧气，氧分压升高使氢酶失活 (3) 细胞质基质 氢离子无法直接穿过类囊体膜 A、B、D 【详解】（1）图中所示的生物膜为类囊体膜，水光解产生H+的一侧为类囊体腔，因此据图所示氢气产生的场所是叶绿体基质。在光合作用光反应阶段，光能将转化为 ATP 和 NADPH 中活跃的化学能参与到暗反应阶段。 （2）由于光合作用产生氧气使氧气浓度升高导致氢酶失活，不能生成氢气，因此在光合作用过程中衣藻通常产氢量较低。 （3）①无氧呼吸的场所在细胞质基质，则无氧呼吸的产物弱酸产生的场所也在细胞质基质。由图可知，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。 ②A、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，意味着无氧呼吸产生的弱酸总积累量越多，类囊体腔内的酸化程度就越高，这直接说明了无氧呼吸产生的弱酸会导致类囊体腔酸化，A正确； B、甲酸、乙酸都是弱酸，当外源添加这些弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，说明弱酸确实能引发类囊体腔酸化，也就可以说明无氧呼吸产生弱酸会导致类囊体腔酸化，B正确； C、提供的证据需要证明的是在光照较弱的时候，莱因衣藻无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，而选项说的是强光条件下，无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体未发现类囊体腔酸化，光照条件发生了改变，因此无法判断是光照条件导致类囊体腔无法酸化，还是没有产生弱酸导致类囊体腔酸化，C错误； D、由于HA透过类囊体薄膜的通透性更大，所以HA可以进入类囊体，分解产生的H+由于通透性小，无法离开类囊体腔，因此导致酸化，D正确。 综上，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ABD。 7．（2025·天津和平·一模）学习“逆向TCA循环”资料，回答问题。 在绝大部分生物体内，三羧酸循环（TCA循环）是能量代谢的主要途径，其不仅为生命活动提供能量，而且是联系糖类、脂质、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢纽。糖类等物质分解生成的丙酮酸在一系列酶的作用下生成乙酰辅酶A，进入TCA循环。TCA循环首先由乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过脱氢等复杂过程，最终生成CO2、少量ATP等物质，释放少量能量，并且重新生成草酰乙酸的循环反应过程。 某些细菌体内这一过程可以反向进行，即逆向TCA循环，其过程如图所示，在能量及ATP参与下通过逆向TCA循环将CO2等物质合成氨基酸、糖类和脂质分子。 研究发现如果环境中存在丰富的蛋白质，细菌H便会将其加以利用，作为生长所需的原料。 生活在深海热液喷口的细菌H可从氢气与硫的反应中获取能量。深海热液喷口能够释放大量CO2，细菌H可以特殊的方式调控一些关键酶的水平，在CO2供应充足的情况下可优先使用CO2作为碳源。细菌H细胞中含有大量的柠檬酸合酶，可推动化学反应生成乙酰辅酶A分子后者形成丙酮酸进而退出逆向TCA循环，而丙酮酸会进一步被转化为脂质、糖类和氨基酸。通过这种方式，环境中高浓度的CO2推动循环向CO2转化为乙酰辅酶A的方向进行，从而产生逆向TCA循环。如果CO2浓度不够高，将导致循环中乙酰辅酶A生成阶段受阻。 研究还发现细菌H不是唯一能够进行逆向TCA循环的细菌，逆向TCA循环可能在富含CO2的原始大气环境中发挥着固定CO2的作用。此项研究展示了万物之源的微生物如何在曾经充满CO2的地球大气之下维持生存，为物种起源提供了新的线索。 (1)对照图中细菌H的逆向TCA循环，推知丙酮酸在真核细胞的______中经TCA循环被分解，产生的_______参与有氧呼吸第三阶段。 (2)据文中信息，细菌H属于生态系统组成成分中的_________、_______。 (3)下列关于细菌H及逆向TCA循环的叙述中，不合理的是（　　） A．细菌H没有线粒体，有与有氧呼吸有关的酶，可以进行TCA循环 B．决定细菌使用何种碳源的环境条件是CO2浓度的高低 C．地球上最初的微生物可能类似细菌H具有逆向TCA循环的能力 D．逆向TCA循环所产生的用于各种生命活动的ATP多于TCA循环 (4)文中提及决定细菌H能够完成逆向TCA循环的关键酶是_________。 (5)若将逆向TCA循环应用于微生物工业生产，提出可能的方法__________。 【答案】(1) 线粒体基质 [H] (2) 生产者 分解者 (3)D (4)柠檬酸合酶 (5)将逆向TCA循环中的关键酶基因导入大肠杆菌等工程菌中，利用CO2合成有机物，生产工业原料、饲料、食品等 【详解】（1）真核细胞通过TCA分解丙酮酸是有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质，丙酮酸分解为CO2和[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段。 （2）根据题干信息“环境中存在丰富的蛋白质，细菌H便会将其加以利用”，说明细菌H是分解者，“细菌H可从氢气与硫的反应中获取能量，细菌H可以特殊的方式调控一些关键酶的水平，因而在CO2供应充足（比大气中的CO2浓度高1000倍）的情况下可优先使用CO2作为碳源，细菌H细胞中含有大量的柠檬酸合酶，高水平的柠檬酸合酶推动化学反应生成乙酰辅酶A分子，后者形成丙酮酸进而退出逆向TCA循环，而丙酮酸会进一步被转化为脂质、糖类和氨基酸”，说明细菌可以利用能量及ATP参与下通过逆向TCA循环将CO2等物质合成氨基酸、糖类和脂质分子，是生产者。 （3）A、细菌没有线粒体，有氧呼吸在细胞膜或细胞质基质等部位进行，而TCA循环是细胞呼吸的重要环节，所以细菌没有线粒体也可进行TCA循环，A正确； B、适宜的环境条件有利于细菌进行各项生命活动，包括逆向TCA循环这种代谢活动，B正确； C、最早的生物能利用环境中的物质和能量合成自身所需物质，若具有逆向TCA循环，能更好地利用CO₂等合成有机物，C正确； D、细菌逆向TCA循环产生的[H]可参与细胞内的其他反应，不只是用于TCA循环，D错误。 故选D。 （4）从文中“细菌可以特殊的方式固定一些关键酶的水平，在CO₂供应充足的情况下可优先利用CO₂作为碳源。细菌细胞中含有大量的柠檬酸合酶，可推动反应逆向发生使乙酰CoA中后者形成丙酮酸再逆向进行TCA循环”可知，完成逆向TCA循环的关键酶是柠檬酸合酶。 （5）逆向TCA循环可以合成脂质、糖类和氨基酸，所以可以将逆向TCA循环中的关键酶基因导入大肠杆菌等工程菌中，利用CO2合成有机物，生产工业原料、饲料、食品等（或培养细菌H控制温度、CO2气体浓度等条件，通过发酵工程获得相关产物）。 8．（2025·天津·一模）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。    (1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其它细胞器分离，常采用的方法是________。 (2)目前尚未发现在植物细胞的表面或细胞膜上存在ATP合成酶，据图推测eATP可能主要来源于________（填场所）产生的iATP。 (3)强光下，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________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”）。 (4)光饱和点是指当光照强度上升到某一数值之后，光合作用速率不再继续随着光照强度增强而升高时的光照强度，科研人员测定了不同脱水率对海藻浒苔光合作用速率的影响，实验结果如图2所示。据图2结果分析，在一定范围内，随海藻浒苔脱水率增大，其光饱和点将会________（填“升高”“降低”或“不变”）。    【答案】(1)差速离心法 (2)线粒体 (3) 热能 负反馈 (4)降低 【详解】（1）由于不同的细胞器的重量不同，因此分离细胞器常采用的方法是差速离心法。 （2）据图可知，eATP来源于iATP，而细胞内的ATP主要由细胞有氧呼吸的第三阶段产生，该阶段发生的场所是线粒体。 （3）由图中可知，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。 （4）光饱和点为达到最大光合速率时的最小光照强度，故据图2结果可知，在一定范围内，随海藻浒苔脱水率增大，其光饱和点（即图中的转折点）将会降低。 9．（2024·天津·二模）研究发现，线粒体内膜上存在专门运输ATP和ADP的转运体（AAC），AAC只能1：1交换ADP和ATP，确保细胞正常代谢的能量需求。线粒体ADP/ATP载体在两种状态之间循环：在一种称为细胞质开放状态的状态下，它的中心结合位点可用于结合ADP，而在另一种称为基质开放状态的状态下，这种结合位点可用于结合新合成的ATP，过程如下图1所示。呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如下图2所示。请回答下列问题： (1)线粒体外膜和内膜的功能不同，主要体现在所含的___（成分）不同，在运载ATP时和运载ADP时，载体的___结构不同。 (2)图2表示的过程发生场所是___，据图2可知，为ATP的合成提供驱动力的是___。 (3)泡发过久的黑木耳会被椰毒假单胞杆菌污染，该细菌会分泌毒性极强的米酵菌酸，米酵菌酸可以竞争性地结合在AAC上，从而抑制___，导致___，进而引发人体中毒。 (4)NTT是叶绿体内膜上运输ATP/ADP的载体，在叶绿体未成熟和___条件下，光反应不能进行时，负责将细胞质基质中的ATP转运至___，从而满足叶绿体中依赖ATP的代谢活动的需要。 【答案】(1) 蛋白质 空间 (2) 线粒体内膜 H+浓度差 (3) ADP和ATP的交换 细胞内ATP的合成减少 (4) 缺乏水、ADP和Pi等原料 叶绿体基质 【详解】（1）蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者，细胞膜的功能复杂程度与细胞膜上蛋白质的种类和数量有关，功能越复杂的细胞，蛋白质的种类和数量越多，因此线粒体外膜和内膜的功能不同，主要原因是蛋白质不同。结构决定功能，在运载ATP时和运载ADP时，它的空间结构不同。 （2）图2的反应是氧气和H+结合形成水，是有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜上进行。电子在传递的过程中，能量驱动H+进入到膜间隙，从而建立起跨线粒体内膜的浓度差，当H+返回线粒体基质时，H+浓度差提供动力合成ATP。 （3） 线粒体内膜上存在专门运输ATP和ADP的转运体（AAC），AAC只能1：1交换ADP和ATP，米酵菌酸可以竞争性地结合在AAC上，从而抑制ADP和ATP的交换，从而使得细胞内ATP的合成减少，细胞因缺少能量，进而引发人体中毒。 （4） 光合作用的光反应需要光照，ADP、Pi为原料合成ATP，如果缺少光以及ADP、Pi，则光反应无法进行，因此NTT负责将细胞质基质中的ATP转运至叶绿体基质进行暗反应。 10．（2024·天津南开·一模）研究人员对蓝藻的CO2浓缩机制（CCM）进行研究。CCM包括三个部分：无机碳跨膜转运，羧体内CO2固定，逃逸CO2部分回收。碳酸酐酶（CA）是一种含锌的金属酶，可以催化OH-+CO2+HCO3-互相转化，存在着α-CA、β-CA、γ-CA类型，在不同位置，CA催化方向有所差异。水体中无机碳形式主要有CO2（或H2CO3）、HCO3-等，A~D为载体，①~⑤为生理过程，Rubisco是催化RUBP（五碳化合物）和CO2或O2反应的酶。PGA是三碳化合物，PSI和PSII是光合系统，请结合下图回答问题。    (1)蓝藻吸收光能的色素分布在_____，过程①~⑤中需要提供能量的是_____。 (2)蓝藻中存在无机碳跨膜转运机制，从而能够在细胞质内积累高出细胞外500-1000倍无机碳，蓝藻细胞周层区域由于pH和外泌α/β-CA催化等原因，水体无机碳之要以_____（CO2/HCO3-）形式进入细胞质，从而达到浓缩碳的目的。根据上图中载体B、C、D上物质的运输判断，HCO3-和Na+通过载体A进入细胞的运输方式_____（相同/不同）。 (3)羧体在蓝藻CCM机制中起关键作用，细胞中绝大部分Rubisco位于羧体内，羧体的第一个功能是充当微室，羧体对HCO3-透性强，在羧体内存在许多β/γ-CA，可将进入羧体内的HCO3-催化成CO2形式，使羧体内CO2浓度升高，从而抑制过程_____（填数字序号）进行。羧体的第二个功能可以防止CO2逃逸，有部分学者认为可能是羧体中Rubisco和β/γ-CA排布引起：在羧体内两者紧密排列在一起，_____排列在中间，另一方则排列在周围，CO2生成后立即参加_____（填数字序号）过程反应，以防CO2逃逸。 【答案】(1) 类囊体膜 ②③④ (2) HCO3- 不同 (3) ⑤ β/γ-CA ① 【详解】（1）由图可知，蓝藻属于原核细胞，不含叶绿体，光合作用光反应场所在类囊体膜，过程①代表二氧化碳的固定，②代表三碳化合物的还原，③代表水的光解，④代表NADPH的形成，⑤代表五碳化合物（RUBP）和O2反应生成PGA三碳化合物的过程，所以需要提供能量的过程是②③④。 （2）蓝藻中存在无机碳跨膜转运机制，从而能够在细胞质内积累高出细胞外500～1000倍无机碳，蓝藻细胞周层区域由于pH和外泌α/β-CA催化等原因，由图可知，水体无机碳与OH-在α/β-CA催化下形成HCO3-形式进入细胞质，从而达到浓缩碳的目的。上图中HCO3-通过运载体B进入细胞需要消耗能量，说明细胞内的HCO3-高于细胞外，所以HCO3-通过运载体A进入细胞的运输方式为主动运输，H+通过运载体D出细胞需要消耗NAD(P)H提供的能量，为主动运输，所以H+通过运载体C进入细胞为协助扩散，是顺浓度进行，会产生电化学势能，运输Na+出细胞，所以Na+通过运载体A进入细胞是顺浓度梯度的，运输方式为协助扩散，所以HCO3-和Na+通过运载体A进入细胞的运输方式不同。 （3）由题图信息可知，五碳化合物（RUBP）和CO2或O2都能反应，生成PGA，所以在羧体内存在许多β/γ-CA可以将进入羧体内HCO3-催化成CO2形式，使羧体内CO2浓度升高，从而抑制过程⑤进行。羧体第二个功能可以防止CO2逃逸，目前有部分学者认为羧体鞘由蛋白质组成，对气体透性低，有的学者持不同意见，认为可能是羧体中Rubisco和β/γ-CA排布引起。在羧体内两者紧密排列在一起，β/γ-CA排列在中间，Rubisco排列在周围，CO2生成后立即参加①过程反应，以防CO2逃逸。 / 学科网（北京）股份有限公司 $