微专题2 C3、C4和CAM植物的光合作用（专题专练）（全国通用）2026年高考生物二轮复习讲练测

微专题2 C3、C4和CAM植物的光合作用 目录 第一部分 高考新风向 洞察考向，感知前沿 第二部分 分层巧突破 固本培优，精准提分 A组·保分基础练 题型01 电子传递链 题型02 光呼吸 题型03 CO2的浓缩机制 B组·增分能力练 1．【新载体·ATP合成酶】（2025·陕西宝鸡·二模）呼吸作用和光合作用是生物能量转换的核心生理过程，在线粒体和叶绿体的生物膜上都存在一系列电子载体(传递电子)组成的电子传递链，电子传递过程中释放的能量用于运输H+从而建立起跨膜的 H+浓度梯度，膜两侧的 H+浓度梯度驱动 ATP 合酶合成 ATP，相关过程如图，关于呼吸、光合的电子传递链，下列说法正确的是（    ） A．图 1、2 的生物膜分别是线粒体内膜、叶绿体内膜 B．图 1 和图 2 的最终电子受体分别为 O2、NADP+ C．图示两过程均发生化学能转换为电能 D．合成的 ATP 均能用于生物体的各项生命活动 2．【新情境·Rubisco酶】（2025·新疆乌鲁木齐·三模）植物的Rubisco酶具有“两面性”，CO2浓度较高时，有利于该酶催化C5与CO2反应；O2浓度较高时，有利于该酶催化C5与O2反应。植物在光下发生C5与O2反应生成C3和CO2的过程称为光呼吸。光呼吸消耗光反应产生的过多的ATP，同时分解C5使一部分碳以CO2的形式释放。下图表示暗反应和光呼吸的部分过程。下列叙述错误的是（    ） A．Rubisco酶的“两面性”与其特定的结构有关，该酶也具有专一性 B．有氧呼吸和光呼吸过程均可利用光合作用中光反应的产物 C．与光合作用一样，光呼吸也是一个合成有机物、储存能量的过程 D．大棚栽培蔬菜可通过增施有机肥降低光呼吸速率，提高作物产量 3．【经典题】（2025·河南信阳·一模）玉米叶肉细胞中的叶绿体较小且数目较少，但叶绿体内有基粒；相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大且数目较多，但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外，还有另一条固定CO2的途径，简称C4途径。如图研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力强于Rubisco（RuBP羧化酶）。下列有关叙述错误的是（    ） A．维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解释放的 B．玉米叶片只能通过叶肉细胞捕获光能 C．玉米因C4途径的存在而更适应干旱环境 D．C4植物与C3合成有机物的途径都是通过卡尔文循环完成 01 电子传递链 1．PSⅠ和PSⅡ是色素和蛋白质的复合体，具有吸收、传递、转化光能的功能，如图甲所示。PSⅡ光复合体通过与光捕获蛋白（LHCⅡ）结合或分离来增强或减弱对光能的捕获，如图乙所示。LHCⅡ与PSⅡ光复合体的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（    ） A．PSⅡ利用光能引发水的光解，其产物有H+和O2，电子 B．PSⅠ进行电子传递，将光能转换成ATP中活跃的化学能 C．与强光下相比，在弱光下LHC蛋白激酶的活性会减弱 D．与强光下相比，在弱光下PSⅡ对光能的捕获能力增强 2．【新载体】如图为细胞呼吸作用过程，图中电子传递链受阻会影响能量释放。某研究发现，抑制剂 X 可特异性作用于细胞色素氧化酶。下列叙述错误的是（    ） A．糖酵解可产生少量 ATP，是无氧呼吸和有氧呼吸共有的过程 B．通过图中代谢过程，葡萄糖中的化学能大部分用于合成 ATP C．抑制剂 X 作用后，细胞的无氧呼吸可能加强 D．抑制剂 X 作用后，有氧呼吸合成的 ATP 减少 3．【新情境】生长在低寒地带的沼泽真核植物臭菘，在花期花序组织中氰化物含量明显增加，研究发现其花序组织细胞中存在着图中电子传递途径。当植物体内存在氰化物时细胞色素氧化酶COX（复合体Ⅳ）因含有的铁原子易与氰化物（CN）结合导致其活性被强烈抑制；臭菘的花序因含有大量的交替氧化酶（AOX）仍能进行呼吸代谢，这种现象称为抗氰呼吸，该过程产生的ATP较少。 下列相关说法错误的是（    ） A．图中生理过程发生在线粒体内膜上，氰化物主要影响有氧呼吸第三阶段 B．在低温条件下，COX合成缺陷型臭菘无法完成葡萄糖的氧化分解 C．发生抗氰呼吸时，该呼吸对糖类分解不彻底，生成的ATP较少 D．臭菘花序中氰化物含量明显增加有利于其度过低温环境 02 光呼吸 4．RuBP羧化酶/氧化酶（Rubisco）不仅能催化CO₂与RuBP进行羧化反应，也能催化O₂与RuBP进行氧化反应，后者经过氧化物酶体和线粒体最终产生CO₂，称为光呼吸。Rubisco与CO₂或O₂的亲和力取决于两种气体的相对浓度，相对浓度高的气体容易与Rubisco结合并发生反应。下列叙述错误的是（    ） A．叶绿体基粒上的Rubisco催化CO₂或O₂与RuBP反应 B．叶绿体中CO₂/O₂比值升高，有利于植物积累有机物 C．夏季午间植物光反应速率高、气孔导度低，易发生光呼吸 D．抑制光呼吸对提高作物光合效率与作物增产具有重要意义 5．绿色植物光呼吸是在光照和高氧、低二氧化碳条件下发生的生理过程。当二氧化碳浓度高、氧浓度低时，RuBP羧化酶（Rubisco）催化二氧化碳与RuBP结合生成C3；当二氧化碳浓度低、氧浓度高时，RuBP羧化酶催化氧与RuBP结合进行光呼吸生成C3和C2，C2可进一步消耗能量最终生成二氧化碳（过程如下图）。下列说法正确的是（　　） A．用14C标记CO2，即可探究光呼吸的过程 B．光呼吸和卡尔文循环一样，是一个循环式的代谢过程 C．光呼吸会消耗C5，其产物中的碳都不能用于光合作用，造成碳流失 D．光呼吸与细胞呼吸相同，本质上都是消耗有机物释放能量的过程 6．【新载体】植物进行光呼吸可消耗过剩的ATP和NADPH，减少其对光合结构的破坏。下图为光合作用和光呼吸图，虚线是构建的一种新型的光呼吸旁路。下列叙述正确的是（　　） A．R酶是一种双功能酶，能催化C5和O2、C3和CO2反应 B．光照充足，CO2与O2比值降低有利于光呼吸发生 C．C4植物通常比C3植物更容易发生光呼吸现象 D．图示光呼吸旁路的意义是该过程减少了碳损耗 03 CO2的浓缩机制 7．景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，景天科植物的CAM途径是一种特殊代谢方式：气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环。图示为CAM代谢途径示意图，下列叙述不正确的是（    ） A．景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质 B．景天科植物CO2固定的场所是细胞质基质、叶绿体基质 C．甲发生在白天，乙发生在夜晚 D．景天科植物原产地夏季夜晚酶A活性高，酶B活性低 8．【新考法】某些植物有如图所示CO2浓缩机制。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可将转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco（固定CO2的酶）附近的CO2浓度。下列叙述不正确的是（    ） PEP：磷酸烯醇式丙酮酸；OAA：草酰乙酸；Mal：苹果酸；Pry：丙酮酸 A．推测PEPC与无机碳的亲和力低于Rubisco B．该CO2浓缩机制可能存在于某些沉水植物中 C．为卡尔文循环提供能量的是腺苷三磷酸和还原型辅酶Ⅱ D．具有图示CO2浓缩机制的植物具有较低的CO2补偿点 9．CAM(景天科)植物具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭时液泡中储存的苹果酸则脱羧释放CO2用于光合作用。下列叙述正确的是（　　） A．CAM植物白天和晚上均进行光合作用和细胞呼吸 B．CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质 C．CAM植物叶肉细胞液泡中的pH白天逐渐升高，夜间逐渐降低 D．CAM植物吸收CO2的速率与细胞膜上转运蛋白的数量呈正相关 1．（2025·四川宜宾·二模）CAM（景天科）植物的气孔在夜间开放吸收CO2，白天关闭。下图为某CAM（景天科）植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下列叙述正确的是（    ） A．由图可知，CAM植物白天和晚上均进行光合作用 B．图中C可能是丙酮酸，RuBP存在于叶绿体的基质中 C．CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质 D．晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中 2．【新情境】（2025·江苏南通·二模）RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当浓度高时，Rubisco催化与反应；当浓度高时，Rubisco催化与经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成和，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述不合理的是（    ） A．A表示NADPH，B表示，C表示ADP+Pi，D表示ATP，F表示RuBP B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强 C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米（植物）通常比小麦植物）光呼吸作用弱 D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长 3．【新考法】（2025·宁夏吴忠·一模）CAM光合途径是指植物的气孔在夜晚张开，进行CO2吸收并转化成苹果酸以主动运输的方式转入液泡中，气孔在白天关闭，储存的苹果酸经过脱羧释放出CO2用于光合作用。而C3植物仅有C3光合途径，即气孔在白天张开以吸收CO2进行光合作用，且无苹果酸合成、转运和脱羧过程。铁皮石斛作为一种兼性CAM植物，其光合作用模式会根据光照环境的变化，在CAM途径与C3途径之间转换。下列相关推测不合理的是（    ） A．高温干旱条件下，铁皮石斛在暗期的气孔开放程度可能大于光期 B．铁皮石斛细胞中液泡的pH在暗期降低、光期上升 C．铁皮石斛暗期的CO2吸收速率较光期低，说明铁皮石斛在暗期的光合速率低于光期 D．铁皮石斛在暗期吸收的CO2可缓解光期CO2吸收不足，进而提高光合速率 4．（2025·湖北孝感·三模）科学研究发现：小麦、水稻等作物在强光、干旱时会发生比较强的光呼吸作用，在光呼吸过程中，叶绿体基质中的Rubisco起到重要作用，该酶在O2浓度较高时，可催化五碳化合物与O2结合生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用，而是在消耗一定ATP和NADPH的基础上，重新形成五碳化合物，并释放CO2.此外，光合作用过程中，Rubisco也可催化五碳化合物与CO2结合，进行CO2固定。下列有关说法错误的是（　　） A．Rubisco既可参与光呼吸，也可参与光合作用的暗反应 B．强光、干旱条件下提高O2浓度，小麦植株内葡萄糖生成量将上升 C．提高O2的浓度不会抑制光呼吸 D．光呼吸和细胞呼吸的相同点是都会消耗O2，释放CO2 5．（2025·山西吕梁·三模）当CO2/O2比值低时，催化CO2固定的Rubisco酶，还可催化C5与O2结合生成乙醇酸，再经一系列过程生成C3，释放CO2，此过程称为光呼吸，相关过程如图所示。光呼吸只在有光条件下进行，会明显降低植物的光合作用效率。下列相关分析错误的是（　　） A．叶肉细胞中的Rubisco酶分布在叶绿体基质中 B．图中甘油酸生成C3的过程属于吸能反应 C．光呼吸与有氧呼吸的区别在于利用O2的场所不同以及是否需要线粒体参与 D．在强光照或干旱条件下，叶片气孔会部分关闭，导致光呼吸增强 6．【新考法】（2025·黑龙江·二模）进行细胞呼吸时，NADH等物质产生的电子经线粒体电子传递链传递给氧并生成H2O，同时利用电子传递过程中释放的能量来建立线粒体内膜两侧的H+高浓度差用于驱动合成ATP。将完整的离体线粒体放在缓冲液中，加入不同物质后检测O2消耗速率和ATP合成速率，结果如图所示。已知氰化物可以阻断电子的传递。下列分析错误的是（    ） A．仅加入ADP和Pi时，ATP合成速率低可能是由于缺乏NADH B．丙酮酸在线粒体内膜上氧化分解，生成NADH、CO2 C．加入丙酮酸后，线粒体基质和内膜的ATP合成速率快速增大 D．氰化物抑制了电子传递和线粒体内膜两侧H+高浓度差的建立，从而抑制ATP合成 7．（2025·湖北·三模）出芽酵母中的液泡是一种酸性细胞器，定位在液泡膜上的ATP水解酶（V-ATPase）可使液泡酸化。液泡酸化消失是导致线粒体功能异常的原因之一，具体机制如图所示（Cys为半胱氨酸，Fe-S表示电子传递链中的铁硫蛋白）。下列叙述正确的是（    ） A．加入ATP水解酶抑制剂，不会影响Cys进入液泡 B．正常情况下，液泡中Cys的浓度低于细胞质基质 C．添加Cys转运蛋白抑制剂，会使有氧呼吸受抑制 D．液泡酸化消失将导致O2消耗减少，CO2释放增加 8．（2025·重庆·二模）底物水平磷酸化是指ADP接受来自其他磷酸化合物的磷酸基团，转变为ATP。氧化磷酸化是通过电子传递链建立H+浓度差，H+经ATP合酶时能将H+的势能转换为ATP的能量，叶绿体内的光反应机制如图。下列叙述错误的是（    ） A．ATP合酶既有催化作用也有运输作用 B．H+通过Cytf转运的运输方式属于主动运输 C．当CO2含量降低时图中电子传递速度短时间内会加快 D．底物水平磷酸化和氧化磷酸化均可为细胞生成能量货币ATP / 学科网（北京）股份有限公司 $ 微专题2 C3、C4和CAM植物的光合作用 目录 第一部分 高考新风向 洞察考向，感知前沿 第二部分 分层巧突破 固本培优，精准提分 A组·保分基础练 题型01 电子传递链 题型02 光呼吸 题型03 CO2的浓缩机制 B组·增分能力练 1．【新载体·ATP合成酶】（2025·陕西宝鸡·二模）呼吸作用和光合作用是生物能量转换的核心生理过程，在线粒体和叶绿体的生物膜上都存在一系列电子载体(传递电子)组成的电子传递链，电子传递过程中释放的能量用于运输H+从而建立起跨膜的 H+浓度梯度，膜两侧的 H+浓度梯度驱动 ATP 合酶合成 ATP，相关过程如图，关于呼吸、光合的电子传递链，下列说法正确的是（    ） A．图 1、2 的生物膜分别是线粒体内膜、叶绿体内膜 B．图 1 和图 2 的最终电子受体分别为 O2、NADP+ C．图示两过程均发生化学能转换为电能 D．合成的 ATP 均能用于生物体的各项生命活动 【答案】B 【解析】图1表示H+与O2反应生成H2O，该生物膜结构属于线粒体内膜，表示的生理过程是有氧呼吸第三阶段，图2表示H2O分解成H+与O2，属于光反应，发生于叶绿体的类囊体薄膜，A错误；图 1（有氧呼吸第三阶段）：电子最终传递给O2，生成水，最终电子受体是O2图 2（光反应）：电子最终传递给NADP+，生成NADPH ，最终电子受体是NADP+，B正确；图1的能量转换为有机物中的化学能→电能→化学能（ATP），图2的能量转换为光能→电能→化学能，由此可知图2过程没有发生化学能转换为电能，C错误；图1呼吸作用产生的ATP可用于各项生命活动，图2光合作用产生的ATP仅用于暗反应，一般不能直接用于其他生命活动，D错误。 2．【新情境·Rubisco酶】（2025·新疆乌鲁木齐·三模）植物的Rubisco酶具有“两面性”，CO2浓度较高时，有利于该酶催化C5与CO2反应；O2浓度较高时，有利于该酶催化C5与O2反应。植物在光下发生C5与O2反应生成C3和CO2的过程称为光呼吸。光呼吸消耗光反应产生的过多的ATP，同时分解C5使一部分碳以CO2的形式释放。下图表示暗反应和光呼吸的部分过程。下列叙述错误的是（    ） A．Rubisco酶的“两面性”与其特定的结构有关，该酶也具有专一性 B．有氧呼吸和光呼吸过程均可利用光合作用中光反应的产物 C．与光合作用一样，光呼吸也是一个合成有机物、储存能量的过程 D．大棚栽培蔬菜可通过增施有机肥降低光呼吸速率，提高作物产量 【答案】C 【解析】A、酶的功能是由其结构决定的，Rubisco酶具有“两面性”，能在不同条件下催化不同反应，这必然与其特定的结构有关。同时，酶都具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，所以该酶也具有专一性，A正确； B、有氧呼吸需要分解光合作用的糖类有机物，光呼吸需要消耗光合作用的C5，B正确； C、由题干可知，光呼吸消耗光反应产生的过多的ATP，同时分解C₅使一部分碳以CO₂的形式释放，这表明光呼吸是一个消耗有机物、释放能量的过程，而不是合成有机物、储存能量的过程，C错误； D、增施有机肥可以增加大棚内CO₂的浓度，CO₂浓度较高时，有利于Rubisco酶催化C₅与CO₂反应，从而降低光呼吸速率，减少有机物的消耗，提高作物产量，D正确。 3．【经典题】（2025·河南信阳·一模）玉米叶肉细胞中的叶绿体较小且数目较少，但叶绿体内有基粒；相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大且数目较多，但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外，还有另一条固定CO2的途径，简称C4途径。如图研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力强于Rubisco（RuBP羧化酶）。下列有关叙述错误的是（    ） A．维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解释放的 B．玉米叶片只能通过叶肉细胞捕获光能 C．玉米因C4途径的存在而更适应干旱环境 D．C4植物与C3合成有机物的途径都是通过卡尔文循环完成 【答案】A 【解析】A、由图示可知，玉米维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO₂除了来源于C4分解释放的，还可以来源于呼吸作用释放的，A错误； B、玉米叶片只有叶肉细胞含有光合色素，能捕获光能，B正确； C、夏季正午时会因气孔关闭，CO₂吸收减少，但C4途径中的PEP羧化酶对CO₂的亲和力很高，CO2通过C4途径进入C₃途径，固定形成C₃，C₃被还原形成糖类物质。玉米在炎热的夏天，利用CO2的能力强，光合作用速率高，因C4途径的存在而更适应干旱环境，C正确； D、不论C3植物还是C4，合成有机物的途径都是通过卡尔文循环（CO2固定形成C3,后C₃被还原形成有机物）完成，D正确。 01 电子传递链 1．PSⅠ和PSⅡ是色素和蛋白质的复合体，具有吸收、传递、转化光能的功能，如图甲所示。PSⅡ光复合体通过与光捕获蛋白（LHCⅡ）结合或分离来增强或减弱对光能的捕获，如图乙所示。LHCⅡ与PSⅡ光复合体的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（    ） A．PSⅡ利用光能引发水的光解，其产物有H+和O2，电子 B．PSⅠ进行电子传递，将光能转换成ATP中活跃的化学能 C．与强光下相比，在弱光下LHC蛋白激酶的活性会减弱 D．与强光下相比，在弱光下PSⅡ对光能的捕获能力增强 【答案】B 【解析】A、PSⅡ能吸收并利用光能引发水的光解，其产物有H+和O2、电子，A正确； B、PSI将电子最终传递给NADP+，使光能转换成NADPH中活跃的化学能，B错误； CD、PSⅡ光复合体上的光捕获蛋白（LHCⅡ），通过与PSⅡ光复合体结合或分离来增强或减弱对光能的捕获，弱光下，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性减弱，利于LHCⅡ与PSⅡ光复合体结合，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，利于植物在弱光下进行光合作用，CD正确。 2．【新载体】如图为细胞呼吸作用过程，图中电子传递链受阻会影响能量释放。某研究发现，抑制剂 X 可特异性作用于细胞色素氧化酶。下列叙述错误的是（    ） A．糖酵解可产生少量 ATP，是无氧呼吸和有氧呼吸共有的过程 B．通过图中代谢过程，葡萄糖中的化学能大部分用于合成 ATP C．抑制剂 X 作用后，细胞的无氧呼吸可能加强 D．抑制剂 X 作用后，有氧呼吸合成的 ATP 减少 【答案】B 【解析】A、据图可知，糖酵解是无氧呼吸和有氧呼吸共有的过程，该过程可产生少量ATP，A正确； B、通过图中代谢过程，葡萄糖中的化学能大部分以热能形式散失，仅少部分合成ATP，B错误； CD、依题意可知，抑制剂X可特异性作用于细胞色素氧化酶，使电子传递链受阻，影响能量释放，有氧呼吸合成的ATP减少，细胞能量供应不足，无氧呼吸可能增强，满足细胞能量需求，C、D正确。 3．【新情境】生长在低寒地带的沼泽真核植物臭菘，在花期花序组织中氰化物含量明显增加，研究发现其花序组织细胞中存在着图中电子传递途径。当植物体内存在氰化物时细胞色素氧化酶COX（复合体Ⅳ）因含有的铁原子易与氰化物（CN）结合导致其活性被强烈抑制；臭菘的花序因含有大量的交替氧化酶（AOX）仍能进行呼吸代谢，这种现象称为抗氰呼吸，该过程产生的ATP较少。 下列相关说法错误的是（    ） A．图中生理过程发生在线粒体内膜上，氰化物主要影响有氧呼吸第三阶段 B．在低温条件下，COX合成缺陷型臭菘无法完成葡萄糖的氧化分解 C．发生抗氰呼吸时，该呼吸对糖类分解不彻底，生成的ATP较少 D．臭菘花序中氰化物含量明显增加有利于其度过低温环境 【答案】BC 【解析】A、据题图可知，细胞色素氧化酶COX和交替氧化酶AOX均参与细胞呼吸的第三阶段，而氰化物会与细胞色素氧化酶COX结合进而影响图示的过程，导致产生的ATP减少，A正确； B、COX合成缺陷型臭菘体内缺少COX，但因含有大量的交替氧化酶（AOX）仍能进行呼吸代谢，可以完成葡萄糖的氧化分解，只是产生的ATP较少，B错误； C、发生抗氰呼吸时，该呼吸可以对糖类彻底分解，但由于有氧呼吸第三阶段受到影响，因而生成的ATP较少，C错误； D、生长在低寒地带的沼泽植物臭崧的花序中含有大量的交替氧化酶（AOX），可通过抗氰呼吸产生更多的热量有利于其度过低温环境， D正确。 02 光呼吸 4．RuBP羧化酶/氧化酶（Rubisco）不仅能催化CO₂与RuBP进行羧化反应，也能催化O₂与RuBP进行氧化反应，后者经过氧化物酶体和线粒体最终产生CO₂，称为光呼吸。Rubisco与CO₂或O₂的亲和力取决于两种气体的相对浓度，相对浓度高的气体容易与Rubisco结合并发生反应。下列叙述错误的是（    ） A．叶绿体基粒上的Rubisco催化CO₂或O₂与RuBP反应 B．叶绿体中CO₂/O₂比值升高，有利于植物积累有机物 C．夏季午间植物光反应速率高、气孔导度低，易发生光呼吸 D．抑制光呼吸对提高作物光合效率与作物增产具有重要意义 【答案】A 【解析】A、Rubisco酶催化CO2或O2与RuBP的反应发生在叶绿体基质中，而基粒是光反应的场所，A错误； B、CO2/O2比值高时，Rubisco更易催化CO2与RuBP进行羧化反应，促进有机物积累，B正确； C、夏季午间强光下，光反应强但气孔导度低导致CO2不足，O2相对浓度升高，更容易与RuBP反应，因而光呼吸增强，C正确； D、抑制光呼吸可减少有机物消耗，提高光合产物积累，D正确。 5．绿色植物光呼吸是在光照和高氧、低二氧化碳条件下发生的生理过程。当二氧化碳浓度高、氧浓度低时，RuBP羧化酶（Rubisco）催化二氧化碳与RuBP结合生成C3；当二氧化碳浓度低、氧浓度高时，RuBP羧化酶催化氧与RuBP结合进行光呼吸生成C3和C2，C2可进一步消耗能量最终生成二氧化碳（过程如下图）。下列说法正确的是（　　） A．用14C标记CO2，即可探究光呼吸的过程 B．光呼吸和卡尔文循环一样，是一个循环式的代谢过程 C．光呼吸会消耗C5，其产物中的碳都不能用于光合作用，造成碳流失 D．光呼吸与细胞呼吸相同，本质上都是消耗有机物释放能量的过程 【答案】B 【解析】A、14C标记CO2可参与光合作用暗反应过程，不能探究光呼吸的过程，A错误； B、由图可知，光呼吸与卡尔文循环类似，都是一个循环式的代谢过程，B正确； C、由图可知，光呼吸会消耗C5，其产物CO2可用于光合作用，不会造成碳流失，C错误； D、由图可知，光呼吸会消耗NADPH和ATP，消耗能量，不释放能量，D错误。 6．【新载体】植物进行光呼吸可消耗过剩的ATP和NADPH，减少其对光合结构的破坏。下图为光合作用和光呼吸图，虚线是构建的一种新型的光呼吸旁路。下列叙述正确的是（　　） A．R酶是一种双功能酶，能催化C5和O2、C3和CO2反应 B．光照充足，CO2与O2比值降低有利于光呼吸发生 C．C4植物通常比C3植物更容易发生光呼吸现象 D．图示光呼吸旁路的意义是该过程减少了碳损耗 【答案】B 【解析】A、结合图示可知，R酶是一种双功能酶，不仅能催化C5和O2的反应，还能催化C5和CO2反应，A错误； B、光照充足，CO2与O2比值降低有利于C5和O2的反应，即促进光呼吸进行，B正确； C、C4植物固定二氧化碳能力更强，即能利用较低浓度的二氧化碳，因此，C3通常比C4植物更容易发生光呼吸现象，C错误； D、图示光呼吸旁路的增加了碳损耗，但该过程产生的二氧化碳，可用于光合作用的暗反应过程，D错误。 03 CO2的浓缩机制 7．景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，景天科植物的CAM途径是一种特殊代谢方式：气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环。图示为CAM代谢途径示意图，下列叙述不正确的是（    ） A．景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质 B．景天科植物CO2固定的场所是细胞质基质、叶绿体基质 C．甲发生在白天，乙发生在夜晚 D．景天科植物原产地夏季夜晚酶A活性高，酶B活性低 【答案】C 【解析】AB、气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环，景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质， CO2固定的场所均是细胞质基质和叶绿体基质，AB正确； C、景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，甲过程气孔打开时，PEP 与外界进入的 CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸，发生在夜晚；乙过程表示气孔关闭时，苹果酸又可分解释放 CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环，发生在白天，C错误； D、景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，夜晚合成苹果酸，因此甲过程比较旺盛，酶A活性高，酶B活性低，D正确。 8．【新考法】某些植物有如图所示CO2浓缩机制。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可将转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco（固定CO2的酶）附近的CO2浓度。下列叙述不正确的是（    ） PEP：磷酸烯醇式丙酮酸；OAA：草酰乙酸；Mal：苹果酸；Pry：丙酮酸 A．推测PEPC与无机碳的亲和力低于Rubisco B．该CO2浓缩机制可能存在于某些沉水植物中 C．为卡尔文循环提供能量的是腺苷三磷酸和还原型辅酶Ⅱ D．具有图示CO2浓缩机制的植物具有较低的CO2补偿点 【答案】A 【解析】A、题意显示，某些植物有CO2浓缩机制。即在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可将HCO3-转化为有机物，而后再进入到维管束鞘细胞中被利用，进而提高Rubisce0附近的CO2浓度，据此推测，PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco，A错误； B、据题干信息分析可知，在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可将HCO3-转化为有机物，故该CO2浓缩机制能固定水体中的HCO3-，可能存在于某些沉水植物中，B正确； C、卡尔文循环是光合作用中暗反应的一部分，它涉及将C3的还原转化为有机物。这个过程中需要能量和还原剂，其中腺苷三磷酸（ATP）提供能量，而还原型辅酶Ⅱ（NADPH）则作为还原剂和提供能量，C正确； D、具有图示CO2浓缩机制的植物能够利用更低浓度的二氧化碳，因此这类植物具有较低的CO2补偿点，D正确。 9．CAM(景天科)植物具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭时液泡中储存的苹果酸则脱羧释放CO2用于光合作用。下列叙述正确的是（　　） A．CAM植物白天和晚上均进行光合作用和细胞呼吸 B．CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质 C．CAM植物叶肉细胞液泡中的pH白天逐渐升高，夜间逐渐降低 D．CAM植物吸收CO2的速率与细胞膜上转运蛋白的数量呈正相关 【答案】C 【解析】A、CAM植物晚上不能进行光合作用，A错误； B、CAM植物细胞液泡中储存的苹果酸脱羧也产生CO2，B错误； C、CAM植物白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，叶肉细胞的pH白天逐渐升高，晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，夜间pH逐渐降低，C正确； D、吸收CO2不需要转运蛋白，D错误。 1．（2025·四川宜宾·二模）CAM（景天科）植物的气孔在夜间开放吸收CO2，白天关闭。下图为某CAM（景天科）植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下列叙述正确的是（    ） A．由图可知，CAM植物白天和晚上均进行光合作用 B．图中C可能是丙酮酸，RuBP存在于叶绿体的基质中 C．CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质 D．晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中 【答案】B 【解析】A、从图中可以看到，晚上CAM植物虽然吸收CO2，但没有光照，不能进行光反应，而光合作用包括光反应和暗反应，所以晚上不能进行光合作用，A错误； B、在细胞呼吸过程中，葡萄糖分解为丙酮酸，图中C可能是丙酮酸；RuBP是卡尔文循环中固定CO2的关键物质，存在于叶绿体的基质中，B正确； C、从图中可知，白天CAM植物产生CO2的部位不仅有线粒体基质（有氧呼吸第二阶段产生CO2），苹果酸分解也会产生CO2，C错误； D、由图可知，晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在液泡中，并没有储存在叶绿体中，D错误。 2．【新情境】（2025·江苏南通·二模）RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当浓度高时，Rubisco催化与反应；当浓度高时，Rubisco催化与经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成和，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述不合理的是（    ） A．A表示NADPH，B表示，C表示ADP+Pi，D表示ATP，F表示RuBP B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强 C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米（植物）通常比小麦植物）光呼吸作用弱 D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长 【答案】D 【解析】A、由图可知，H++B→A，故A表示NADPH，B表示NADP+，光反应过程由C形成D，则C表示ADP+Pi，D表示ATP，F表示RuBP，即C5，A正确； B、夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔关闭，二氧化碳不能正常进入叶肉细胞，但光反应正常进行，导致叶肉细胞内氧气浓度较高，氧气和五碳化合物结合几率增加，因此植物光呼吸的强度较通常会有所增大，B正确； C、Rubisco位于叶绿体基质，玉米（植物）通常比小麦植物）光呼吸作用弱，因为玉米能利用较低浓度的二氧化碳，C正确； D、植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞，光呼吸能消耗过多的ATP和NADPH，故光呼吸有利于保护农作物，D错误。 3．【新考法】（2025·宁夏吴忠·一模）CAM光合途径是指植物的气孔在夜晚张开，进行CO2吸收并转化成苹果酸以主动运输的方式转入液泡中，气孔在白天关闭，储存的苹果酸经过脱羧释放出CO2用于光合作用。而C3植物仅有C3光合途径，即气孔在白天张开以吸收CO2进行光合作用，且无苹果酸合成、转运和脱羧过程。铁皮石斛作为一种兼性CAM植物，其光合作用模式会根据光照环境的变化，在CAM途径与C3途径之间转换。下列相关推测不合理的是（    ） A．高温干旱条件下，铁皮石斛在暗期的气孔开放程度可能大于光期 B．铁皮石斛细胞中液泡的pH在暗期降低、光期上升 C．铁皮石斛暗期的CO2吸收速率较光期低，说明铁皮石斛在暗期的光合速率低于光期 D．铁皮石斛在暗期吸收的CO2可缓解光期CO2吸收不足，进而提高光合速率 【答案】C 【解析】A、高温干旱环境下，为防止过度蒸腾作用，铁皮石斛白天气孔开放程度减小，夜晚开放程度大，夜晚吸收CO2并储存起来，为光期进行光合作用提供充足的CO2，A合理； B、CAM植物在暗期将CO2转化为苹果酸并储存于液泡中，苹果酸是酸性物质，其积累会导致液泡pH降低，光期苹果酸脱羧释放CO2，pH回升，B合理； C、铁皮石斛在暗期气孔开放所吸收的CO2仅用于储存，由于缺乏光照，暗期不进行光合作用，不能算光合速率，C不合理； D、铁皮石斛通过暗期吸收、储存的CO2可缓解光期吸收CO2的不足，从而提高光期光合速率，D合理。 4．（2025·湖北孝感·三模）科学研究发现：小麦、水稻等作物在强光、干旱时会发生比较强的光呼吸作用，在光呼吸过程中，叶绿体基质中的Rubisco起到重要作用，该酶在O2浓度较高时，可催化五碳化合物与O2结合生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用，而是在消耗一定ATP和NADPH的基础上，重新形成五碳化合物，并释放CO2.此外，光合作用过程中，Rubisco也可催化五碳化合物与CO2结合，进行CO2固定。下列有关说法错误的是（　　） A．Rubisco既可参与光呼吸，也可参与光合作用的暗反应 B．强光、干旱条件下提高O2浓度，小麦植株内葡萄糖生成量将上升 C．提高O2的浓度不会抑制光呼吸 D．光呼吸和细胞呼吸的相同点是都会消耗O2，释放CO2 【答案】B 【解析】A、由题干信息可知，Rubisco既可参与光呼吸，也可参与光合作用的暗反应，A正确； B、强光、干旱条件下，O2浓度高时，小麦进行光呼吸，不会产生葡萄糖，不会使葡萄糖生成量上升，B错误； C、强光、干旱条件下，O2浓度高时，小麦进行光呼吸，所以提高O2的浓度不会抑制光呼吸，C正确； D、光呼吸和细胞呼吸的相同点是都会消耗O2，释放CO2，D正确。 5．（2025·山西吕梁·三模）当CO2/O2比值低时，催化CO2固定的Rubisco酶，还可催化C5与O2结合生成乙醇酸，再经一系列过程生成C3，释放CO2，此过程称为光呼吸，相关过程如图所示。光呼吸只在有光条件下进行，会明显降低植物的光合作用效率。下列相关分析错误的是（　　） A．叶肉细胞中的Rubisco酶分布在叶绿体基质中 B．图中甘油酸生成C3的过程属于吸能反应 C．光呼吸与有氧呼吸的区别在于利用O2的场所不同以及是否需要线粒体参与 D．在强光照或干旱条件下，叶片气孔会部分关闭，导致光呼吸增强 【答案】C 【解析】A、Rubisco酶是催化CO2固定的酶，CO2固定的场所是叶绿体基质，A正确； B、由图可知，图中甘油酸生成C3的过程需要ATP提供能量，因此属于吸能反应，B正确； C、光呼吸需要光，有氧呼吸有光无光都可以进行。光呼吸利用O2的场所是叶绿体基质，有氧呼吸利用O2的场所是线粒体内膜，利用O2的场所不同。由图可知，光呼吸和有氧呼吸都需要线粒体参与，没有区别，C错误； D、在强光照或干旱条件下，植物蒸腾作用过强，叶片气孔会（部分）关闭，导致叶绿体中CO2/O2比值减小（或CO2供应不足），使光呼吸增强，D正确。 6．【新考法】（2025·黑龙江·二模）进行细胞呼吸时，NADH等物质产生的电子经线粒体电子传递链传递给氧并生成H2O，同时利用电子传递过程中释放的能量来建立线粒体内膜两侧的H+高浓度差用于驱动合成ATP。将完整的离体线粒体放在缓冲液中，加入不同物质后检测O2消耗速率和ATP合成速率，结果如图所示。已知氰化物可以阻断电子的传递。下列分析错误的是（    ） A．仅加入ADP和Pi时，ATP合成速率低可能是由于缺乏NADH B．丙酮酸在线粒体内膜上氧化分解，生成NADH、CO2 C．加入丙酮酸后，线粒体基质和内膜的ATP合成速率快速增大 D．氰化物抑制了电子传递和线粒体内膜两侧H+高浓度差的建立，从而抑制ATP合成 【答案】B 【解析】A、进行细胞呼吸时，NADH等物质产生的电子经线粒体电子传递链传递给氧并生成H2O，同时利用电子传递过程释放的能量建立线粒体膜两侧的H+浓度差用于驱动合成ATP。仅加入ADP和Pi时，由于没有NADH提供电子，电子传递链不能正常进行，也就无法有效地建立线粒体膜两侧的H+浓度差来驱动ATP合成，所以ATP合成速率低，A正确； B、丙酮酸的氧化分解发生在线粒体基质中，其过程包括丙酮酸和水反应生成NADH、CO2等，而不是在线粒体内膜上，B错误； C、加入丙酮酸后，丙酮酸可在线粒体中进行有氧呼吸的第二、三阶段。第二阶段在线粒体基质中进行，产生NADH等，第三阶段在线粒体内膜上进行，NADH等物质产生的电子经线粒体电子传递链传递，释放能量建立线粒体膜两侧的H+浓度差，用于驱动ATP合成，所以线粒体基质和内膜的ATP合成速率会快速增大，C正确； D、已知氰化物可以阻断电子的传递。加入氰化物后，电子传递无法正常进行，也就不能利用电子传递过程释放的能量建立线粒体膜两侧的H+浓度差，进而抑制了ATP合成，D正确。 7．（2025·湖北·三模）出芽酵母中的液泡是一种酸性细胞器，定位在液泡膜上的ATP水解酶（V-ATPase）可使液泡酸化。液泡酸化消失是导致线粒体功能异常的原因之一，具体机制如图所示（Cys为半胱氨酸，Fe-S表示电子传递链中的铁硫蛋白）。下列叙述正确的是（    ） A．加入ATP水解酶抑制剂，不会影响Cys进入液泡 B．正常情况下，液泡中Cys的浓度低于细胞质基质 C．添加Cys转运蛋白抑制剂，会使有氧呼吸受抑制 D．液泡酸化消失将导致O2消耗减少，CO2释放增加 【答案】C 【解析】A、由题意可知，定位在液泡膜上的ATP水解酶（V-ATPase）可使液泡酸化，且从图中可看出，Cys进入液泡需要借助液泡膜上的载体，同时与液泡内的H+浓度有关，而V-ATPase水解ATP可维持液泡内的H+浓度梯度。加入ATP水解酶抑制剂，会抑制V-ATPase水解ATP，从而影响液泡内H+浓度梯度，进而影响Cys进入液泡，A错误； B、正常情况下，Cys进入液泡是逆浓度梯度运输（需要借助载体且与液泡内H+浓度有关，属于主动运输），说明液泡中Cys的浓度高于细胞质基质，B错误； C、从图中可以看到，细胞质基质中Cys浓度上升，会抑制Fe进入线粒体，导致线粒体异常，从而影响有氧呼吸；可见添加Cys转运蛋白抑制剂，会使有氧呼吸受抑制，C正确； D、液泡酸化消失导致线粒体功能异常，线粒体是有氧呼吸的主要场所，线粒体功能异常会使有氧呼吸减弱，O2消耗减少，CO2释放也减少，D错误。 8．（2025·重庆·二模）底物水平磷酸化是指ADP接受来自其他磷酸化合物的磷酸基团，转变为ATP。氧化磷酸化是通过电子传递链建立H+浓度差，H+经ATP合酶时能将H+的势能转换为ATP的能量，叶绿体内的光反应机制如图。下列叙述错误的是（    ） A．ATP合酶既有催化作用也有运输作用 B．H+通过Cytf转运的运输方式属于主动运输 C．当CO2含量降低时图中电子传递速度短时间内会加快 D．底物水平磷酸化和氧化磷酸化均可为细胞生成能量货币ATP 【答案】C 【解析】A、结合图示可知，H+经ATP合成酶运输出类囊体，形成ATP，将H+势能转变为ATP的化学能，因此ATP合酶既有催化作用也有运输作用，A正确； B、H+通过Cytf转运的运输方式需要载体蛋白和消耗能量（电能），属于主动运输，B正确； C、当CO2含量降低时三碳酸的合成减少，三碳酸的还原减慢，三碳酸还原需要消耗ATP和NADPH，产生的NADP+、H+、ADP、Pi减少，NADP+、H+、ADP、Pi是图中反应的相关底物，因此图中电子传递速度短时间内会减慢，C错误； D、底物水平磷酸化是指ADP接受来自其他磷酸化合物的磷酸基团，转变为ATP。氧化磷酸化是通过电子传递链建立H+浓度差，H+经ATP合酶时能将H+的势能转换为ATP的能量，均可为细胞生成能量货币ATP，D正确。 / 学科网（北京）股份有限公司 $