命题情境2 光系统、光呼吸、C途径、CAM途径、人工合成淀粉等-【红对勾讲与练·讲义】2026年高考生物大一轮复习全新方案通用版（单选版）

2的肉·讲与练·高三生物 于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率，判断的依 据是 在光照强度为1500umol·m2·s1、NaC1添加 量为3.0g·kg1的条件下，HY25的净光合速率 大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是 命题情境 2 光系统、光呼吸、C 情境一光系统 【典题引领1】(2021·湖南卷)图a为叶绿体的结 构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分 结构及光反应过程的简化示意图。回答下列 问题： 外膜 内膜 082 基粒类囊体膜基质 图a H 光 光NADP+H ADP+Pi↑ATP NADPH 7 2H 合成 外 9 0999洲 ge 9 内 H,0ò，+2型 图b 图e表示电子。 (1)图b表示图a中的 结构，膜上发生 的光反应过程将水分解成O2、H和e,光能转化 成电能，最终转化为 和ATP中活跃的化 学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体 中电子受体NADP+减少，则图b中电子传递速率 会 (填“加快”或“减慢”)。 (2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研 究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整 性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用 Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对 放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 HY25的 含量高，光反应生成更多的 ,促进了暗反应进行。 (4)依据图2，在中盐(2.0g·kg1)土区适宜选择 种植 品种。 温馨提示) 学习至此，请完成课时作业16 途径、CAM途径、人工合成淀粉等 叶绿体B: 叶绿体C: 叶绿体D: 叶绿体A: 双层膜局 双层膜瓦 所有膜结 项目 双层膜结 部受损，类 解，类囊体 构解体破 构完整 囊体略有 松散但未裂成颗粒 损伤 断裂 或片段 实验一： 以Fecy 为电子 100 167.0 425.1 281.3 受体时 的放氧量 实验二： 以DCIP 为电子 100 106.7 471.1 109.6 受体时 的放氧量 注Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 据此分析： ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体 双层膜对以 (填“Fecy”或“DCIP”)为电 子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的 推理过程是 ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C,表明 在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利 于 ,从而提高光反 应速率。 ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、 B,C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、 0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行 解释： 知识拓展光系统的机理 植物光合作用的光系统及电子传递链如下图： A侧（低H) NADP+ ADP+Pi ATP 伊 光 NADPH 光 FNR Fd 色 89s18889 PQH. 质体氢醌 H0o.@ H 质体蓝素 B侧（高H) (I)光系统I(PSI)主要介导NADPH的产生。 (2)光系统Ⅱ(PSⅡ)进行水的光解，产生氧气、H和自 由电子(e)。 (3)电子(e)经过电子传递链：质体醌(PQ)→细胞色 素b6f复合体→质体蓝素→光系统I(PSI)铁氧还 蛋白(Fd)→NADPH。 (4)电子传递过程是由高电势到低电势，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 H+逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧，从而建 立了H浓度梯度。光系统Ⅱ(PSⅡ)在类囊体的囊腔 侧进行的水的光解产生H以及在类囊体的基质侧进 行的H和NADP+形成NADPH的过程，为建立H 浓度梯度也有所贡献。 (5)类囊体膜对H+是高度不通透的，因此，类囊体内的 高浓度H只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而 ATP合成酶利用H顺浓度梯度流出的能量来合 成ATP。 情境二光呼吸 【典题引领2】(2024·黑吉辽卷)在光下叶绿体中 的C,能与CO2反应形成C3;当CO2/O2的值低 时，C,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。 在叶绿体中：C,十C0,酶R2C ① C,+0,RC+C, ② 在线粒体中：2C,+NAD爵C+CO,十NADH+H ③ 注C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。 图1 第三单元细胞的能量供应和利用 进 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 (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 (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外，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 083 3 2000 株系- 株系21600 2 1200 5 800 10 400 0 光照强度 0 8 10121416 18 时刻 图2 50 40 30 株系2 WT- 10 -r- 0 0 CO,浓度/(umol·mo) 图3 知识拓展光呼吸 (1)光呼吸过程图解 ATP RuBP CO, Q2 RuBP ATP 卡尔文循环 光呼吸 PGA Rubisco PGA 糖类← ·CO ATP 2PGA. PG+PGA ATP NADPH NADPH 注 PGA(C:),PG(C2),RuBP(C:). 2勾·讲与练·高三生物 (2)光呼吸产生的原因 ①内因：Rubisco是一种多功能酶，具有催化羧化反应 (C+C02>2C)和加氧反应(C十O2→C3+C2)两种 功能。 ②外因：高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高C0, 浓度可明显抑制光呼吸。 (3)光呼吸的生理意义 ①不利影响：光呼吸消耗暗反应的底物C,导致光合作 用减弱，农作物产量降低。 ②有利影响：消除代谢产物乙醇酸对细胞的不利影响： 防止强光对光合结构的破坏。 (4)光呼吸与细胞呼吸的区别 比较项目 光呼吸 细胞呼吸 底物 乙醇酸 糖、脂肪、蛋白质 叶绿体、过氧化物 细胞质基质、 发生部位 酶体、线粒体 线粒体 反应条件 光照 光或暗都可以 084 消耗能量（消耗 能量 产生能量 ATP和NADPH) 共同点 消耗氧气，放出二氧化碳 情境三C4途径、CAM途径 【典题引领3】(2023·湖南卷)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450mol·L1(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 7mol·L1)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： 水稻 C02 叶肉细胞 光呼吸 叶绿体 RuBP/ ADP 卡尔文循环C (3磷酸甘油酸) ATP ATDPH (3-磷酸甘油醛NADP ADP+Pi (CHO) 玉米 CO 维管束鞘细胞 叶肉细胞 1 一C4 PEPC PEP CO,C 、 PEP AMP 尔文 叶 体 NATP C (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。 (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 作用机制及其调控角度分析，原因是 (答出三点即可)。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水 稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不 受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度 无明显变化。其原因可能是 (答出三点即可)。 知识拓展 1.C4途径 (1)C4途径过程图解 草酰乙 酸(C)7 苹果酸C 苹果酸C NADP /NADPH NADP NADPH PEP羧化酶 CO. AMP ATP 磷酸烯 CO,暗反应 醇式丙 丙酮酸C 丙酮酸C 酮酸(C) (CH,O) 叶肉细胞 维管束鞘细胞 (2)C4途径的意义：固定CO2的酶(PEP羧化酶)对 CO2有很强的亲和力，可把大气中含量很低的CO2以 C4的形式固定下来。 (3)C和C4植物光合途径的比较 项目 C植物 C,植物 CO2受体 RuBP(C) PEP(C)、RuBP(Cs) CO2固定 PGA(Cx) PGA(C3)、OAA(C4) 后的产物 CO2固 叶肉细胞 叶肉细胞细胞质基质、 定场所 叶绿体 维管束鞘细胞叶绿体 光反应 叶肉细胞 叶肉细胞叶绿体基粒 场所 叶绿体基粒 暗反应 叶肉细胞 维管束鞘细胞叶绿体 场所 叶绿体基质 基质 2.CAM途径 (1)CAM途径过程图解 午夜 CO,.,H.O 中午C02 03 00 COH,O H,0 HCO3磷酸 磷酸 OAA+PEP←丙糖 丙糖 Pi 丙酮酸 淀粉 淀粉 NADH NAD 卡尔文Y 苹果 叶绿体 循环 苹果酸 叶绿体 苹果酸液泡 苹果酸液泡 光合作用CAM途径过程图解 注PEP为磷酸烯醇式丙酮酸。 (2)CAM途径的意义 ①白天：气孔关闭，减少蒸腾作用，保持植物体内水分 并分解苹果酸产生CO2进行光合作用。 ②夜晚：气孔开放，吸收光合作用所需的CO2,使植物 适应高温千旱环境。 情境四人工合成淀粉 【典题引领4】(2020·山东卷)人工光合作用系统 可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所 示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与 叶绿体基质内糖类的合成过程相同。 第三单元细胞的能量供应和利用 大气C0 太阳能 光电极 气泵 发电装置 电能 酶系统 =一→糖类 开关 H,O 模块1 模块2 模块3 (1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的 模块是 ,模块3中的甲可 与CO2结合，甲为 0 (2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内 乙的含量将 (填“增加”或“减少”)。若气 泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会 发生改变，原因是 (3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况 下，该系统糖类的积累量 (填“高于”“低 于”或“等于”)植物，原因是 (4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主 要原因是 085 人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较 低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 情境链接继20世纪60年代在世界上首次完成人 工合成结晶牛胰岛素之后，科学家又在人工合成淀粉 方面取得重大颠覆性、原创性突破一国际上首次在 实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。人工合成淀 粉的技术工艺路线大致为CO2→C→FADH→DHA→ DHAP→GAP→F-6-P→G-6-P→G-1-P→G→淀 粉，整个过程涉及11步重要的生化反应。而在自然条 件下，光反应和暗反应涉及的化学反应则有60多步， 而且效率较低。 温馨提示® 学习至此，请完成情境练2核心素养达成 1.B 淀粉不易溶于水且遇碘呈现蓝色， 葡萄糖脱水缩合形成的A可能是淀 粉，A正确：题图中的B为丙酮酸，C为 CO2,在无氧呼吸过程中，丙酮酸可在 细胞质基质中被分解产生CO2,在有 氧呼吸过程中，可在线粒体基质中被 分解产生CO ,B错误；题图中的D为 C3,生成E 过程为光合作用的暗反 应，发生在 叶绿体基质中，E为有机物， C正确； 光照强 度不 增加， CO,固定速率增 还 原速率不变， 则短时间内 C3增加， 减少，D正确。 2.(1)类囊体薄膜叶绿素、类胡萝卜素 (2)C 12 (3)NADPH ATP (4)①在水中加入相同体积不含寡霉 素的丙酮②减少叶片差异造成的误 差③叶绿素定量测定（或测定叶绿 素含量) 解析：(1)光合作用光反应在类囊体薄 膜上进行，将光能转变成化学能，参与 该反应的光合色素是叶绿素、类胡萝 卜素。(2)根据题意，在暗反应中，部 分新合成的C?可以转化为C 继续被 利用；一分子蔗糖含12个碳原子，C含 有5个碳原子，固定1个C02合成2个 C,因为还要再生出C5, 女需要12个 CO2合成一分子蔗糖。(3)NADPH起 还原剂的作 含有还原能，呼吸作用 5 过程中释放 一部分以热能形式 散失，另 转化为ATP中的化学 能。(4 实验遵循单一变 量原则、 对照原 等量原则，对照组为在水中 加入相同体积不含寡 :素的丙酮溶 液。对照组和各实验组均测定多个大 麦叶片的原因是减少叶片 :异造成的 误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容，离 心，取上清液测定其中叶绿素的含量 考点二光合速率与呼吸速率的关系 关键能力提升 (1)凌晨低温抑制细胞呼吸，导致单位时 间内番茄植株的CO2释放（或产生）量 减少。 (2)光合作用速率等于细胞呼吸速率；番 茄叶肉细胞光合作用速率大于细胞呼吸 速率。 (3)气孔部分关闭，CO2供应不足，导致 光合作用速率下降 (4)增加；N点低于M点，大棚中的CO。 含量减少，减少的CO,被番茄植株细胞 用来合成有机物。 核心素养达成 1.CC0, 吸收速率代表净光合速率，低 光强下，CO,吸收速率随叶温升高而 下降的原因是呼吸速率上升，需要从 外界吸收的CO2减少，A正确 :在高光 强下，M点左侧CO2吸收 升高的 主要原因是光合酶的活性增强，B 正 确：CP 代表呼吸速率等于光合速 率，此处植物可以进行光合作用，C错 误；图中M,点处CO,吸收速率最大， 即净光合速率最大，也就是光合速率 与呼吸速率的差值最大，D正确。 2.(1)不相等有机物的积累速率代表 净光合速率，净光合速率=光合速 率一呼吸速率，由图可知，该植物叶片 在温度a和c时光合速率相等，呼吸速 率不相等，即该植物叶片在温度a和g 时的净光合速率不相等，因此该植物 叶片在温度a和c时的有机物积累速 率不相等 (2)在温度d时，该叶片的光合速率与 呼吸速率相等，即该植物叶片的净光 合速率为0，没有有机物积累，由于该 植物体还有很多不能进行光合作用的 细胞，且需要通过细胞呼吸消耗有机 物，因此，在温度d时，该植物体的干重 会减少 (3)温度超过b时，随着温度升高，植物 气孔开度降低，进入叶片的CO2减少 (或温度超过b时，随着温度升高，与暗 反应有关酶的活性降低)（合理即可） (4)光合速率与呼吸速率差值（或净光 合速率) 解析：(1)有机物的积累速率代表净光 合速率，净光合速率=光合速率一呼 吸速率。由图可知，该植物叶片在温 度a和c时光合速率相等，呼吸速率不 相等，即该植物叶片在温度a和c时的 净光合速率不相等，因此该植物叶片 在温度a和c时的有机物积累速率不 相等。(2)在温度d时，该叶片的光合 速率与呼吸速率相等，即该植物叶片 的净光合速率为0，没有有机物积累， 该植物体还有很多不能进行光合作用 的细胞，这些细胞需要通过细胞呼吸 消耗有机物，因此，在温度时，该植物 体的干重会减少。(3)温度较高时，蒸 腾作用较强，植物气孔部分关闭，以防 止水分大量散失，气孔部分关闭时，通 过气孔进入叶片的二氧化碳减少（或 温度超过b时，随着温度升高，与暗反 应有关的酶的活性降低)，暗反应速率 降低，导致光合速率降低。(4)植物的 净光合速率越大，积累的有机物越多， 因此为了最大程度地获得光合产物， 农作物在温室栽培过程中，白天温室 的温度应控制在净光合速率最大时的 温度。 真题演练感悟高考 1.D由于密闭容器中，在适宜且恒定的 温度和光照条件下，容器内的CO,含 量逐渐下降，所以说明植物光合速率 大于呼吸速率，但由于C。,含量逐渐 降低，从而使植物光合速率逐渐降低， 直到光合速率与呼吸速率相等，容器 中气体趋于稳定，即初期光合速率大 于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸 速率，D正确 2.(1)呼吸作用消耗 (2)③②①最大光合速率对应光照 强度依次升高 (3)①（金鱼藻）除藻率高，②（黑藻）除 氮率高，③（苦草）除磷率高 (4)金鱼藻 500CO2浓度较低且相 同O2释放量 (5)合理引入浮水植物，减弱沉水植物 的光照强度；合理引入以沉水植物调 落叶片为食物的生物 解析：(1)由于湖底光照不足，导致原 有沉水植物因光合作用合成的有机物 少于细胞呼吸消耗的有机物，生物量 减少，不足以雏持生长，最终衰退和消 亡。(2)据图a分析，苦草、黑藻、金鱼 藻最大光合速率对应的光照强度依次 升高，因此生态恢复后，该湖泊形成了 以上述3种草本沉水植物为优势的群 落垂直结构，从湖底到水面依次是③ ②①。(3)据图b分析，金鱼藻除藻率 高，黑藻除氨率高，苦草除磷率高，三 -495- 者配合能高效地去除氨、磷和藻，实现 综合治理效果。(4)根据图a,在相同 光照强度（≤500umol·m ·s-1) 下，①金鱼藻与②黑藻的光合作用强 度高度接近，而③苦草的光合作用强 度与②黑藻相差较大，故可选金鱼藻 作为对照。控制条件为低CO2浓度 因变量是光合速率的大小，因此检测 指标是单位时间释放O2的量。(5)目 前的两个实际问题是湖边浅水区种植 的沉水植物因强光抑制造成生长不 良，大量沉水植物叶片调落，需及时打 捞，增加了雏护成本，因此可以合理引 入浮水植物，减弱沉水植物的光照强 度；合理引入以沉水植物调落叶片为 食物的生物。 3.(1)叶绿素a和叶绿素b红光和蓝紫 无水乙醇 (2)HH1 (3)大于在光照强度为500umol· m-2。 、无NaCI添加的条件下 LH12的净光合速率和HH1的净光合 速率相同，但前者的呼吸速率大于后者 叶绿素ATP和NADPH (4)LH12 解析：(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包 括叶绿素a和叶绿素b,主要吸收红光 和蓝紫光，可用无水乙醇等有机溶剂 从叶片中提取，因为叶片中的色素能 溶解到有机溶剂中。(2)结合图1实验 结果可以看出，盐添加量不同的条件 下，叶绿素含量受影响最显著的品种是 HH1。(3)在光照强度为500mol· m?·s1、无NaC1添加的条件下，LH12 的净光合速率和HH1的净光合速率 相同，但由于前者的呼吸速率大于后 者，且总光合速率等于净光合速率和呼 吸速率之和，因此可以判断，LH12的光 合速率大于HH1的光合速率。在光照 强度为1500mol·m2·s、NaCl添 加量为3.0g·kg1的条件下，HY25 的净光合速率大于其他三个品种的净 光合速率，原因可能是HY25的叶绿 素含量高于其他三个品种，光反应生 成更多的ATP和NADPH,进而促进了 暗反应进行，提高了光合速率。(4)根 据图2数据可知，在中盐(2.0g·kg 土区适宜选择种植LH12品种，因为该 条件下，该品种的净光合速率更大，产 量更高，因而更适合在该地区种植。 命题情境2光系统、光呼吸、 C4途径、CAM途径、 人工合成淀粉等 典题引领1：(1)类囊体薄膜NADPH 减慢 (2)①Fecy实验一中叶绿体B双层 膜局部受损时，以Fecy为电子受体的 放氧量明显大于双层膜完整时，实验 二中叶绿体B双层膜局部受损时，以 DCIP为电子受体的放氧量与双层膜 完整时无明显差异；结合所给信息： “Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂 性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为 电子受体的光反应有明显阻碍作用 ②类囊体上的色素吸收光能、转化光 能③ATP的合成依赖于水光解的电 子传递和H顺浓度梯度通过类囊体 薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、 C、D类囊体薄膜的受损程度依次增 大，因此ATP的产生效率逐渐降低 参考答案“。 解析：(1)光反应发生在叶绿体的类囊 体薄膜上，即图b表示图a的类囊体薄 膜，光反应过程中，色素吸收的光能最 终转化为ATP和NADPH中活跃的 化学能，若CO2浓度降低，暗反应速率 减慢，叶绿体中电子受体NADP+减 少，则图b中电子传递速率会减慢」 (2)①比较叶绿体A和叶绿体B的实 验结果，实验一中叶绿体B双层膜局 部受损时，以Fecy ·为电子受体的放氧 量明显大 于双层膜完整时，实验二中 叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP 为电子受体的放氧量与双层膜完整时 无明显差异；结合所给信息：“Fecy具 有亲水性，DCIP具有亲脂性”，可推知 叶绿体双层 膜对以Fecy为电子受体的 光反应有明显阻碍作用。②在无双层 膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利 于类囊体上的色素吸收、转化光能，从 而提高光反应速率，所以该实验中，光 反应速率最高的是叶绿体C。③根据 图b可知，ATP的合成依赖于水光解 的电子传递和H顺浓度梯度通过类 囊体薄膜上的ATF 合成酶，叶绿体A、 B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增 大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 典题引领2：(1)C02的固定 (2)细胞质基质线粒体基质 (3)有氧呼吸光呼吸株系1和2转 入了改变光呼吸的相关基因，7~10 时，随着光照强度的增加，WT的光呼 吸速率大于株系1和2的光呼吸速率， 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体 上是消耗能量的过程不能总光合 速率=净光合速率十呼吸速率，由图 示不能得出株系1的呼吸速率，故不能 计算出其总光合速率 (4)相同光照强度和CO2浓度下株系 1的净光合速率较高，积累的有机物 较多 解析：(1)反应①C和CO2在酶R的 作用下生成C,是CO2的固定过程。 (2)有氧呼吸的第一阶段和第二阶段 产生NADH,场所分别为细胞质基质 和线粒体基质。(3)光呼吸过程也可 以产生CO2,有氧呼吸第二阶段也可 以产生CO2,故图2 物光合作用 CO2的来源除了有外界环境外，还可 来自光呼吸和有氧呼吸。根据题中信 息“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”推测， 7~10时株系1和2与WT净光合速 率逐渐产生差异是株系1和 与WT 的光呼吸速率存在差异导致的，再结 合题干信息“光呼吸将已经同化的碳 释放，且整 上是消耗能量的过程”推 测，7一1 的可 ,随着光照强度的增加， WT的光 株系1和2的 光呼吸速率，从而导 1和2的净 光合速率较大。总光合速率=净光合 速率十呼吸速率，根据图3无法推出株 系1的呼吸速率，故据图3中的数据不 能计算出株系1的总光合速率。(4)由 图2和图3可以看出，在相同光照强度 和CO2浓度下，与株系2相比，株系1 的净光合速 较高，积累的有机物较 多，产量可能更具优势。 典题引领3：(1)3-磷酸甘油醛 蔗糖 韧皮部（或输导组织） (2)高于①在干早、高光照强度环境 下，水稻关闭大部分气孔，C。,的吸收 2对勾·讲与练·高三生物 减少，而玉米的PEPC酶对CO,的亲 和力更大，提高了玉米固定CO2的能 力，可以为暗反应提供足够的CO2: ②水稻中的Rubisco酶在CO,吸收减 少时，催化RBP与O,反应进行光呼 吸，从而使水稻暗反应固定的CO,减 少，而玉米的光呼吸较弱甚至没有；③ 玉米的光合产物可以通过维管束鞘细 胞及时转移，从而提高光合速率 (3)①光合色素含量的限制：②与光合 作用有关的酶的含量和活性的限制； ③在光饱和条件下，水稻的光呼吸较 强，限制其光合速率 解析：(1)玉米和水稻的卡尔文循环过 程相同，分析题图可知，玉米卡尔文循 环中第一个光合还原产物是3一磷酸甘 油醛。3-磷酸甘油醛跨叶绿体膜转运 到细胞质基质合成蔗糖；光合作用的 产物有一部分是淀粉，还有一部分是 蔗糖，蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮 部长距离运输到植株其他组织器官 (2)在干旱、高光照强度环境下，为减 少蒸腾作用，水稻关闭大部分气孔，部 分气孔关闭会导致水稻吸收C。,的量 减少，光合作用减弱，而玉米为C1植 物，根据题中信息可知，PEPC酶对 CO2的Km为7umol·L,Rubisco 酶对CO2的Km为450mol·L,则 PEPC酶对CO,的固定能力较强，在 CO2浓度较低时，能够固定较多的 CO2,有利于光合作用的进行；结合(1) 中分析可知，玉米的光合产物能通过 雏管束鞘及时转移，从而提高光合速 率；又知水稻中的Rubisco酶在CO。 吸收减少时，可催化RuBP与O,反应 进行光呼吸，从而使水稻暗反应固定 的CO,减少，而玉米的光呼吸较弱甚 至没有。综上可知，在干旱、高光照强 度环境下，玉米的光合作用强度高于 水稻。(3)将蓝细菌的C),浓缩机制 导入水稻后，水稻叶绿体中C。,浓度 大幅提升，其他生理代谢不受影响，但 在光饱和条件下，水稻的光合作用强 度无明显变化的原因可能是受光合色 素含量的限制、受与光合作用有关的 酶的含量和活性的限制及受光呼吸的 影响等 典题引领4：(1)模块1和模块2五碳化 合物（或Cs) (2)减少模块3为模块2提供的 ADP、Pi和NADP+不足 (3)高于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) (4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸 收量减少 解析：(1)叶绿体中光反应阶段是将光 能转化成电能，再转化成ATP中活跃 的化学能，题图中模块1将光能转化为 电能，模块2将电能转化为活跃的化学 能，两个模块加起来相当于叶绿体中 光反应的功能。在模块3中，CO,和 甲反应生成乙的过程相当于暗反应中 CO2的固定，因此甲为五碳化合物（或 C)。(2)据图分析可知乙为C,气系 突然停转，大气中C),无法进入模块 3,相当于暗反应中CO2浓度降低，短 时间内CO2浓度降低，C的合成减 少，而C仍在正常还原，因此C3的含 量会减少。若气系停转时间较长，模 块3中CO,的量严重不足，导致暗反 应的产物ADP、Pi和NADP+不足，无 -496- 法正常供给光反应的需要，因此模块2 中的能量转换效率也会发生改变。 (3)糖类的积累量=产生量一消耗量， 在植物中光合作用产生糖类，呼吸作 用消耗糖类，而在人工光合作用系统 中没有呼吸作用消耗糖类，因此在与 植物光合作用固定的C。,量相等的情 况下，该系统糖类的积累量要高于植 物。(4)在干旱条件下，植物为了保住 水分会将叶片气孔开放程度降低，导 致二氧化碳的吸收量减少，因此光合 作用速率降低。 长句表达（一）与细胞代谢 有关的物质变化 及生理过程分析 典题引领：(1)O2和H+ATP和NADPH (2)减少缺钾会使叶绿素合成相关 酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗 透调节，进而影响细胞对Mg、N等的 吸收，使叶绿素合成减少 (3)a.分别提取该叶肉组织细胞的细胞 核DNA和叶绿体DNAb.根据编码 Rubisco的两个基因的两端DNA序列 设计相应引物c.利用提取的DNA 和设计的引物进行PCR扩增并电泳 e.和已知基因序列进行比较 解析：(1)植物光反应过程中水的光解 会产生O,和H,H+和NADP+结合 产生NADPH。该过程中光能转化为 电能，电能再转化为储存在ATP和 NADPH中的化学能。(2)长期缺钾导 致该植物的叶绿素含量降低，其原因 是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低 叶绿素合成相关酶的活性；钾参与渗 透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而 影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg和 N是合成叶绿素的原料，因此最终会 影响叶绿素的合成。(3)Rubisco由两 个基因编码，这两个基因及两端的 DNA序列已知，因此检测其是否突变 的基本思路：利用PCR技术扩增突变 体的相应基因，测序后和已知序列进 行比较。其具体步骤为：a.分别提取该 叶肉组织细胞的细胞核DNA和叶绿 体DNA:b.根据编码Rubisco的两个 基因的两端DNA序列设计相应物： c.利用提取的DNA和设计的引物进 行PCR扩增并电泳；d.基因测序；e.和 已知基因序列进行比较。 强化训练 1.(2)红光十蓝光6在不同的补光时 间内，红光十蓝光的补光光源获得的 平均花朵数均最多，有利于促进火龙 果成花 2.(2)光合色素主要吸收红光和蓝紫光 3：2叶绿素含量和氮含量最高， 光合作用最强 (3)光合速率最大且增加值最大 3.(2)主动运输需要载体和能量，O2浓度 大于α时能量充足，而吸收速率不再 增加，说明载体达到饱和 (3)甲的NO3最大吸收速率大于乙， 需要能量多，消耗O,多 4.(3)气孔导度增加，CO2吸收量增多， 同时RuBP羧化酶活性增大，使固定 CO。的效率增大 5.(3)细胞逆浓度梯度吸收K+是主动运 输过程，需要能量，呼吸抑制剂会影响 细胞呼吸供能，使细胞主动运输速率 降低