专题03 细胞的能量供应和利用（培优专练）2026年高考生物二轮复习高效培优系列

专题03 细胞的能量供应和利用 真题引领练 素养拔高练 高考真题限时测、知己知彼百战不殆 限时：40分钟 1．（2025·全国卷·高考真题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 2．（2025·山东·高考真题）关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是（    ） A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料 B．有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料 C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失 3．【新情境】（2025·福建·高考真题）细胞呼吸产生的乳酸等物质的释放会引起胞外环境的酸化。为探究氧浓度对细胞呼吸的影响，科研人员将两组肿瘤细胞在不同氧浓度下短暂培养，在箭头所示的时间点更换新的无机盐缓冲液（不含葡萄糖），并分别添加相应的成分，其中a为足量的葡萄糖，b和c为有氧呼吸某一阶段的抑制剂，检测细胞外的酸化速率，结果如图。下列叙述错误的是（    ） A．试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂 B．低氧组细胞对足量葡萄糖引发的无氧呼吸更强烈 C．①时间段正常氧组细胞同时发生有氧呼吸和无氧呼吸 D．②时间段正常氧组细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖多于低氧组 4．【联系生活】（2025·河南·高考真题）甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是（　　） A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气 B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 5．【新情境】（2025·四川·高考真题）D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含Co2+条件）下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率=产物量/底物量×100%），其变化趋势如下图。下列叙述正确的是（    ） A．升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率 B．D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强 C．若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍 D．2h时，三组中500g·L-1果糖组产物量最高 6．【实践应用】（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（    ） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 7．【新情境】（2025·山东·高考真题）（多选题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（    ） A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 8．【新情境】（2025·河北·高考真题）（多选题）玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶、T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析正确的是（    ） A．线粒体中的[H]可来自细胞质基质 B．突变体中有氧呼吸的第二阶段增强 C．突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻 D．突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强 9．【联系生活】（2025·浙江·高考真题）西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。 实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol·m-2·s-1。各处理的西兰花球均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。 回答下列问题： (1)西兰花球采摘后水和 供应中断。水是光合作用的原料在光反应中，水裂解产生O2和 。 (2)三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起 增强从而散失较多水分。 (3)第4天日光组和红光组的 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 (4)第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 。综合分析图中结果， 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 10．【新情境】（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。 (1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水绵，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用 光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的 时，水绵光能利用效率最佳。 (2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。 ①用离体叶绿体、X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能 （填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的 （填“甲”或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是 。 (3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是 。 11．（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol·m-2·s-1 CO2浓度μmol·mol-1 净光合速率μmol·m-2·s-1 气孔导度mol·m-2·s-1 叶绿素含量mg·g-1 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是 。 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择 ，依据是 。 12．（2025·广东·高考真题）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合响应曲线（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PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间浓度在范围时，红光下光合速率的限制因子是 ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关 。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。 13．【实践应用】（2025·安徽·高考真题）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ，原因是 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设： 。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 。 14．【新情景】（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（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）和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。 15.【新考向·基因工程与光合作用】（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 增多。    (2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。    (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义 。 素养导向限时测、训练解题思维、提升关键能力 限时：35分钟 1．【结构与功能观】（2025·湖南郴州·三模）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。①②表示生理过程。下列说法正确的是（　　）    A．还原剂NADH是一种电子受体 B．①②生理过程均发生在线粒体内膜上 C．物质X是叠氮化物，水和ATP的合成都受到影响 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增加 2．【归纳与概括】（2025·广东佛山·一模）一些植物果实成熟过程存在呼吸跃变现象（表现为呼吸作用突然增强后又突然减弱，这可作为果实成熟的标志），研究表明呼吸跃变型果实在呼吸速率达到峰值时往往是食用的最佳时期。某种呼吸跃变型水果的细胞呼吸速率及总淀粉含量的测量结果如图所示。有关说法正确的是（    ） A．据图分析呼吸跃变过程中果实细胞内淀粉分解为可溶性糖的速度不断加快 B．呼吸速率达到峰值时，大量葡萄糖进入线粒体被氧化分解，产生大量ATP C．推测与呼吸跃变前相比，呼吸速率达到峰值时，细胞中还原糖含量较高 D．低温无氧等措施能够延缓果实呼吸跃变的出现，有利于这类果实的储存 3．【归纳与概括】（2025·浙江·一模）呼吸熵是指单位时间内细胞进行呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2物质的量的比值，下列叙述错误的是（　　） A．呼吸熵的大小可反应呼吸底物的种类以及氧气的供应状态 B．若测得植物非绿色器官呼吸熵为1，细胞可能同时进行需氧和厌氧呼吸 C．人体内的骨骼肌细胞在任何状态下呼吸熵不可能大于1 D．某植物在遮光的密闭容器中放置一段时间，容器内气压不可能降低 4．【演绎与推理】（2025·四川成都·一模）进食可引起胰腺大量分泌胰液，胰液中含有大量的碳酸氢盐可中和胃酸并保护小肠黏膜，胰液中的多种消化酶（如蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等）能分解食物中的有机物。下列叙述错误的是（    ） A．胰液中的碳酸氢盐有助于维持小肠内的适宜pH B．蛋白酶可为蛋白质的分解反应提供足够的活化能 C．各种消化酶在分解食物时都具有高效性和专一性 D．胰液中的各种消化酶发挥作用时的条件都较温和 5．【演绎与推理】（2025·广西南宁·一模）骨关节炎是一种因物质代谢异常导致能量失衡引起的骨细胞衰变疾病。为了治疗这种疾病，我国某研究团队提出了一个“颠覆式”方案，具体过程如图所示。用该方法治疗时，对患者的膝关节进行光照，发现细胞内的合成代谢得到改善，软骨退化减慢，细胞活力恢复。下列叙述错误的是（    ） A．软骨细胞中的线粒体是有氧呼吸的主要场所 B．CM-NTUs进入软骨细胞体现了生物膜的流动性 C．经光照后，CM-NTUs可相继发生光反应和暗反应 D．适当延长光照时间可提高治疗效果 6．【演绎与推理】（2025·河北衡水·三模）新疆阿克苏糖心苹果备受广大消费者喜爱，也是当地的支柱产业。科研人员对其做了一些相关研究，回答下列问题： (1)为测定苹果叶片中的叶绿素含量，可用 作为提取液。根据色素提取液对可见光的吸收特性，为排除类胡萝卜素的干扰，可选用 光对叶绿素的含量进行测定。叶绿素合成酶通过 （机理）催化叶绿素的合成，导致叶片复绿。光合色素接受光能后，将从水中获得电子，电子经过光合电子传递链的传递，最终被受体 接收。 (2)为研究苹果树对弱光和强光的适应性，科研人员对苹果树叶片照光1h后，通过观察发现弱光照射的细胞中叶绿体集中分布在细胞的受光面，其生理意义是 。 (3)给苹果树浇形成（），此过程中的最短转移途径是 （用箭头的形式表示）。 (4)科研人员在适宜CO2浓度条件下，探究环境因素对苹果树光合作用强度的影响，结果如图所示。该实验的自变量为 。图中C点时，苹果树在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。当光照强度大于12 klx时，两条曲线都不再上升，此时植物自身内部的限制因素有 （答出1点即可）。 7．【批判性思维】（2025·浙江·一模）谷子孕穗期是营养生长与生殖生长并行的关键阶段，对水分的需求急剧增加，水分亏缺会造成产量下降。某科研团队进行了“油菜素内酯（BR）调控谷子抗旱性的生理机制研究”，以期为BR应用于抗旱性研究提供生理学依据。实验设置如下表： 组别 处理 处理时间 培养 培养时间 CK 叶面喷施清水 培养前连续喷施2d 霍格兰营养液 2d DS 叶面喷施清水 培养前连续喷施2d 含有15%聚乙二醇-6000（PEG-6000）的霍格兰营养液 2d DBR 叶面喷施0.1μmol/LBR 培养前连续喷施2d 含有15%聚乙二醇-6000（PEG-6000）的霍格兰营养液 2d 注：霍格兰营养液是一种完全无机营养液 回答下列问题： (1)本实验的自变量是 。霍格兰营养液与MS培养基相比，缺少 成分。霍格兰营养液中加入15%PEG-6000的目的是 。 (2)2天培养结束，测定光合作用相关指标： ①叶绿素相对含量（SPAD值）测定：用叶绿素仪（SPAD）进行无损测定，其测定原理是用 光照射叶片，一部分光被叶绿素吸收，剩余的光透过叶片被传感器接受，显示的值即为SPAD值。与通过纸层析法分离光合色素相比，此法的优点有 。（答出一点即可） ②Rubisco酶活性的测定：Rubisco酶是植物光合作用中的关键酶，存在于 。Rubisco酶能催化CO2与 的反应，产物三碳酸被NADPH还原成 ，用仪器测定NADPH的氧化速率，可反应Rubisco酶活性。 (3)光合作用部分相关指标检测结果如下图： 据图分析，BR能显著缓解孕穗期干旱胁迫对谷子光合作用的抑制作用，主要通过 （答出两点）等途径，从而缓解谷子产量降低。 (4)请指出本实验的不足之处 （答出一点即可）。 8．【分析结果与得出结论】（2025·山东·一模）西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示（①~④表示过程）。某实验室用水培法栽培西红柿进行相关实验的研究，在 CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．图1中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生 ATP 的过程是①②③ B．图2中，9~10h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度 C．培养时若植物出现萎蔫现象，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高 D．在图2中两曲线的交点时，叶肉细胞会吸收外界的CO2 8．【分析结果与得出结论】（2025·陕西宝鸡·三模）叶片从黑暗中转到光下时，光合速率由低到高逐步达到稳定的过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。下列分析正确的是（　　） A．0min时，A组叶肉细胞胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B．与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更短 C．30min时，B组叶绿体中C3生成速率大于A组，还原速率小于A组 D．30min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间。 10．【分析结果与得出结论】（2025·浙江·一模）为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组（20℃）、B组（40℃）和C组（60℃），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．t1时若A组温度提高10℃，A组酶促反应速率会下降 B．t2时若向C组增加底物量，在t3时C组产物总量增加 C．t3时三个实验组中酶与底物结合速率均小于t1时 D．储存该酶时，为维持该酶较高活性，需在最适pH和40℃下保存 11．【表达与交流】（2024·湖北·一模）乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH）是植物细胞中无氧呼吸的关键酶，其催化的代谢途径如图1所示。为探究Ca2+对淹水处理的植物根细胞呼吸作用的影响，研究人员将辣椒幼苗进行分组和3种处理：甲组（未淹水）、乙组（淹水）和丙组（淹水+Ca2+），在其它条件适宜且相同的条件下进行实验，结果如图2所示。下列叙述正确的是（    ） A．LDH、ADH均分布在线粒体基质中，催化丙酮酸氧化分解 B．丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中，利用NADH的能量合成ATP C．Ca2+影响ADH、LDH的活性，减少乙醛和乳酸积累造成的伤害 D．Ca2+处理时，可以缓解淹水胁迫对ADH、LDH活性的促进作用 12．【分析结果与得出结论】（2025·四川成都·一模）酸橙喜温暖湿润、阳光充足的气候条件，一般在年平均温度15℃以上生长良好。研究人员在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，探究大棚种植酸橙最适生长温度，得到在5 - 25℃温度区间酸橙植株光合作用强度和呼吸作用强度的曲线图如下。下列相关说法错误的是（　　） A．15℃时，酸橙植株呼吸作用消耗O2量小于叶肉细胞产生O2总量 B．15℃时若停止CO2的供给，短时间内叶绿体中C₅的含量将会升高 C．在25℃条件下，白天光照10小时一昼夜后酸橙植株干重将增加 D．由图中数据推测，大棚种植酸橙最适生长温度可能大于25℃ 13．【表达与交流】（2025·陕西宝鸡·二模）科研人员将一盆绿萝放在透明且密闭的容器内，并在一定条件下培养，在不同温度下分别测定其黑暗条件下的CO₂释放量和适宜光照下CO₂吸收量并绘制曲线如图所示，图2表示绿萝叶肉细胞内的线粒体和叶绿体的关系。据图分析，正确的是（    ） A．24℃适宜光照条件下，绿萝的CO₂固定速率会大于60mol/s B．在29℃时，绿萝的呼吸速率等于光合速率 C．植株的CO₂吸收速率为零时，其叶肉细胞的状态如图2中③所示 D．在29℃且每天光照10小时的环境中，植株不能积累有机物 14．【分析结果与得出结论】（2025·江苏淮安·二模）（多选题）某实验小组为探究细胞中ROCK1过度表达对细胞呼吸的影响，通过对体外培养的成肌细胞中加入不同物质检测细胞耗氧率（OCR），设置对照组：AD-GFP组，实验组：AD-ROCK1（ROCK1过度表达）两组进行实验，实验结果如图所示。下列叙述错误的是（　　） 注：寡霉素：ATP合酶抑制剂；FCCP：作用于线粒体内膜，线粒体解偶联剂，不能产生ATP；抗霉素A：呼吸链抑制剂，完全阻止线粒体耗氧。 A．加入寡霉素后，OCR降低值代表机体用于ATP合成的耗氧量 B．FCCP的加入使细胞耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放 C．ROCK1过度表达既能增加细胞的基础呼吸，又能增加ATP的产生量 D．抗霉素A加入成肌细胞后只能进行无氧呼吸，无法产生NADH和CO2 15．【制定计划与实施实验】（2025·广东佛山·一模）花生是我国主要油料作物之一，富含多种营养成分。甲品种是油食兼用性中间型花生，具有抗旱耐涝、适应性强、高产潜力大等优点，而乙品种为普通型花生。为了推广甲品种花生的种植区域，科研人员以两品种的室内盆栽植株作为实验材料，在中度干旱土壤条件下开展实验，结果如图所示。回答下列问题： (1)花生叶片细胞的叶绿素存在于 ，实验提取叶片中的色素常用试剂是 ，获取滤液后测定其对红光的吸光率，从而计算叶绿素的含量，结合不同色素对光的吸收情况分析，选择“红光”的原因是 。 (2)据图分析可知，干旱条件对两品种花生植株叶绿素含量的影响是 。 (3)有观点认为乙品种植株第20天与第10天对比，净光合速率降低的主要原因是干旱会导致气孔导度下降。据图分析该观点合理吗？ ，理由是 。 (4)进一步研究发现，到第50天时乙品种植株的净光合速率降为0，此时乙品种植株叶肉细胞的光合速率 （填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率。同时测得此时甲品种植株的净光合速率大于乙品种植株，甲品种植株根细胞内的可溶性氨基酸含量比乙品种植株的含量高。据此推测甲品种植株可减小干旱胁迫对水分吸收影响的机制是 。 16．【表达与交流】（2025·云南大理·一模）合理的茶园间作模式可以提高茶叶品质，并最大限度减少对茶叶产量的影响。为探究茶树理想栽培模式，以马缨花——茶（MT）、冬樱花——茶（DT）、核桃——茶（HT）及纯茶园（CK）4种栽培模式栽培茶树，一段时间后，在一天中的特定时间段检测茶树叶片光合生理功能变化，结果如图所示。回答下列问题： 注：光合有效辐射能量是指在单位时间内，单位面积上接收到的光合有效辐射的能量或光子数量．它直接影响植物的光合作用。进而影响植物的生长、发育、产量和产品质量。 (1)据图甲可知，与马缨花、冬樱花和核桃相比，茶树株高较低，三种间作茶园能充分利用 。 (2)净光合速率Pn是指单位时间内植物有机物的 。据图丙可知：①四种栽培模式中，茶树叶片的Pn日变化趋势 （填“相同”或“不同”）；②三种间作模式中，茶树叶片Pn在全天各个时段均低于相应CK模式。根据上述调查结果，分析结果②形成的原因可能为 （答出一点）。 (3)茶树叶肉细胞中有一种Rubisco酶具有“两面性”，即在光下叶绿体中的C5能在Rubisco酶的催化下与CO2形成C3，但当CO2/O2比值低时，C5也能在Rubisco酶的催化下与O2反应形成C2等化合物，再经过一系列化学反应完成光呼吸过程，消耗有机物。Rubisco酶的存在场所应为 。为提高产量，减少不必要的光呼吸损耗，请设计一种较简单的方法： 。 17．【表达与交流】（2025·湖北·二模）阅读材料，完成下列要求。 高等动植物细胞进行有氧呼吸第三阶段时，NADH中的电子经UQ、蛋白复合体(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)传递至O2和H＋并生成H2O。电子传递过程中释放的能量用于建立膜两侧H＋浓度差，使能量转换成H＋电化学势能。H＋经ATP合酶运回时释放能量用于ATP合成并缓慢产热；另一些H＋经UCP渗漏时H＋电化学势能将以热能形式释放。以上途径称为细胞色素途径，其过程如下图。 图中的AOX是一种在植物细胞中广泛存在的氧化酶。在AOX参与下，电子可以不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ，而是直接传递给O2和H＋并生成H2O，大量能量以热能的形式释放，此途径称为AOX途径。 (1)上图所示的生物膜是 膜；图中H＋经ATP合酶的跨膜运输方式是 。 (2)有些植物在开花期能够在短期内迅速产生并积累大量热能，使花温度显著高于环境温度(开花生热现象)，UCP的表达量也显著升高。开花生热可以促使植物生殖发育顺利完成。有氧呼吸的第一、二阶段也会释放热量，但不会引起开花生热。原因是经过这两个阶段，能量大部分储存在 中。 (3)在耗氧量不变的情况下，若上图所示的膜结构上AOX和UCP含量提高，则经ATP合酶催化形成的ATP的量 填“减少”“增加”或“不变”2分)，原因是 。 (4)已知二硝基酚(DNP)不影响线粒体的电子传递，但能使H＋不经过ATP合酶进入线粒体基质。为研究短时低温对线粒体电子传递的影响，实验小组将水稻幼苗置于不同条件下处理，分组情况及实验结果如图所示： 产生等量ATP时，与25℃相比，4℃条件下有氧呼吸消耗葡萄糖的量 (填“较少”“较多”或“相等”)。根据实验结果推测：短时低温(4℃) (填“影响”或“不影响”)线粒体的电子传递。低温条件下ATP合成减少，原因可能是 。 18．（2025·广东汕尾·一模）松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施，对农作物的生长有着重要的作用。下列说法不合理的是（    ） A．正常情况下根部细胞主要进行无氧呼吸，松土有利于根部细胞有氧呼吸 B．松土可避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害 C．松土有利于土壤好氧微生物的分解作用，为植物生长提供更多的无机盐与CO2 D．频繁地松土可能会伤害植物根系，不利于正常生长 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 细胞的能量供应和利用 真题引领练 素养拔高练 高考真题限时测、知己知彼百战不殆 限时：40分钟 1．（2025·全国卷·高考真题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 【答案】C 【解析】A、光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，净光合速率=光合速率-呼吸速率，此时净光合为0，干重不会增加，A 正确； B、光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确； C、光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大（因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应）；只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误； D、光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。 故选C。 2．（2025·山东·高考真题）关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是（    ） A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料 B．有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料 C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失 【答案】B 【解析】A、有氧呼吸的前两个阶段不需要氧气的参与，第三阶段需要氧气作为原料，A错误； B、有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应，产生二氧化碳、[H]，释放少量能量，B正确； C、无氧呼吸第一阶段产生NADH，第二阶段消耗NADH，C错误； D、经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中，只释放出少量能量，D错误。 故选B。 3．【新情境】（2025·福建·高考真题）细胞呼吸产生的乳酸等物质的释放会引起胞外环境的酸化。为探究氧浓度对细胞呼吸的影响，科研人员将两组肿瘤细胞在不同氧浓度下短暂培养，在箭头所示的时间点更换新的无机盐缓冲液（不含葡萄糖），并分别添加相应的成分，其中a为足量的葡萄糖，b和c为有氧呼吸某一阶段的抑制剂，检测细胞外的酸化速率，结果如图。下列叙述错误的是（    ） A．试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂 B．低氧组细胞对足量葡萄糖引发的无氧呼吸更强烈 C．①时间段正常氧组细胞同时发生有氧呼吸和无氧呼吸 D．②时间段正常氧组细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖多于低氧组 【答案】D 【解析】A、细胞外酸化是由无氧呼吸产生的乳酸导致的，有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段相同，加入c试剂对有氧呼吸、无氧呼吸影响一致，试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂，A正确； B、细胞外酸化速率反映无氧呼吸产生乳酸的速率。添加足量葡萄糖（a）后，低氧组的酸化速率显著高于正常氧组，说明低氧组无氧呼吸更强烈，B正确； C、①时间段正常氧组的酸化速率不为 0，说明存在无氧呼吸；同时正常氧环境下，细胞也可进行有氧呼吸。因此，①时间段正常氧组细胞同时发生有氧呼吸和无氧呼吸，C正确； D、无氧呼吸的反应式为：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量，即消耗1mol葡萄糖产生2mol乳酸。酸化速率与乳酸产生速率正相关，因此酸化速率越高，消耗的葡萄糖越多。②时间段低氧组的酸化速率高于正常氧组，说明低氧组无氧呼吸消耗的葡萄糖更多，D错误。 故选D。 4．【联系生活】（2025·河南·高考真题）甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是（　　） A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气 B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 【答案】B 【解析】A、酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误； B、有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确； C、酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误； D、在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，减少甜菜产量，D错误。 故选B。 5．【新情境】（2025·四川·高考真题）D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含Co2+条件）下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率=产物量/底物量×100%），其变化趋势如下图。下列叙述正确的是（    ） A．升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率 B．D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强 C．若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍 D．2h时，三组中500g·L-1果糖组产物量最高 【答案】D 【解析】A、题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D-果糖转化率，A错误； B、D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物（D-果糖）的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误； C、Co2+可协助酶Y催化反应，但Co2+不是酶，将Co2+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误； D、 转化率=产物量/底物量×100%，2h时，500g·L-1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量=底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。 故选D。 6．【实践应用】（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（    ） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 【答案】C 【解析】A、用打孔器打出叶圆片的目的是使其进行光合作用产生氧气，依据单一变量原则，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉，A正确； B、调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比实验，B正确； C、实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸强度，无法计算出实际光合作用强度，C错误； D、同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D正确。 故选C。 7．【新情境】（2025·山东·高考真题）（多选题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（    ） A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 【答案】ACD 【解析】A、单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP，蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，因此菌-藻体能同时产生O2和H2，A错误； B、对比松散菌-藻体和致密菌-藻体，相同时间产生的H2含量相对值不同，说明菌-藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确； C、某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，说明H2的产生场所是该藻叶绿体的基质中，C错误； D、任意时刻2体系之间的光反应速率无差异，说明光反应产生的NADPH相同，致密菌-藻体产生的H2多，说明消耗的NADPH多，则用于暗反应的NADPH少，因此培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物少于松散菌-藻体，D错误。 故选ACD。 8．【新情境】（2025·河北·高考真题）（多选题）玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶、T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析正确的是（    ） A．线粒体中的[H]可来自细胞质基质 B．突变体中有氧呼吸的第二阶段增强 C．突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻 D．突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强 【答案】ACD 【解析】A、细胞质基质中可以进行糖酵解，产生[H]，进入线粒体参与有氧呼吸的第三阶段，A正确； B、玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损，有氧呼吸第二阶段能产生[H]，第三阶段[H]和氧气生成水，导致第一、二阶段积累的[H]被消耗，突变体线粒体内膜受损，第三阶段减弱，[H]积累，会抑制第二阶段的进行，因此突变体中有氧呼吸的第二阶段减弱，B错误； C、T蛋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阶段的场所，因此突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻，C正确； D、突变体有氧呼吸中间产物[H]更多且线粒体内膜受损，因此有氧呼吸强度变小，而突变体乳酸含量远大于野生型，因此无氧呼吸增强，D正确。 故选ACD。 9．【联系生活】（2025·浙江·高考真题）西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。 实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol·m-2·s-1。各处理的西兰花球均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。 回答下列问题： (1)西兰花球采摘后水和 供应中断。水是光合作用的原料在光反应中，水裂解产生O2和 。 (2)三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起 增强从而散失较多水分。 (3)第4天日光组和红光组的 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 (4)第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 。综合分析图中结果， 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 【答案】(1) 矿质营养 H+、e- (2) 提高 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 蒸腾作用 (3) 呼吸强度 细胞代谢 (4) 叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 红光 【解析】（1）西兰花球采摘后则不能吸收空气中的CO2，所以导致水和矿质营养供应中断。水是光合作用的原料在光反应中，水在光照条件下裂解产生H+、e-和O2。 （2）据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物，所以前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组。日光诱导气孔开放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水分，所以第4天日光组的质量损失率高于黑暗组。 （3）图中，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，过氧化氢酶能将过氧化氢分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测日光或红光照射能减轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 （4）由于叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现，所以第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象。综合分析图中结果，第4天时，红光组条件下比日光组和黑暗组，叶绿素降低的幅度低，氧化氢酶活性最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 10．【新情境】（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。 (1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水绵，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用 光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的 时，水绵光能利用效率最佳。 (2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。 ①用离体叶绿体、X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能 （填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的 （填“甲”或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是 。 (3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是 。 【答案】(1) 绿 类囊体/基粒 (2) 促进 丙 x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快 (3)脱落酸含量增加 【解析】（1）分析表格数据可知，与对照组相比，添加X的培养液中，绿光下需氧细菌数量增加最为明显。由于需氧细菌会聚集在氧气释放多的部位，而氧气是光合作用光反应的产物，所以X能够促进水绵利用绿光。叶绿体中类囊体薄膜是光反应的场所，能吸收、传递和转化光能，当X分布在叶绿体的类囊体（基粒）时，能更好地促进光能的吸收和利用，使水绵光能利用效率最佳。 （2）由图可知，与没有添加X的组相比，添加X的组中Y的变化量更大，说明X能促进叶绿体合成NADPH。经煮沸的叶绿体已经失去活性，不能进行光合作用，也就不能合成NADPH，Y的量基本不变，所以该处理获得的结果最符合图中曲线的丙。 将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快。 （3）脱落酸能促进气孔关闭，当处理植物的X浓度过高时，植物叶片气孔开放度下降，推测与之相关的植物激素是脱落酸，且其含量增加。 11．（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol·m-2·s-1 CO2浓度μmol·mol-1 净光合速率μmol·m-2·s-1 气孔导度mol·m-2·s-1 叶绿素含量mg·g-1 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是 。 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择 ，依据是 。 【答案】(1) 无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH 红光 (2) ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II） 环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更多/甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少 (3) 光照强度加倍/光强加倍 甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 【解析】（1）叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用中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。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择红光来测定叶绿素含量。 （2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II），从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的二氧化碳浓度是甲的二倍，与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更多(甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少）。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍/光强加倍。 12．（2025·广东·高考真题）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合响应曲线（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PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间浓度在范围时，红光下光合速率的限制因子是 ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关 。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。 【答案】(1) 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)突变体中 PILI5 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 (3) 有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（-）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度 (4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程 【解析】（1）当胞间CO2浓度在900−1200μmol⋅mol−1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光质因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，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高等。 （2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了 PILI5 基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中 PILI5 基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质（远红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。 （3）通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在 ATP 和 NADPH 中，最终储存在有机物中）。 通路 2 中吸收光的物质②为光敏色素。 由于突变体发生 PILI5 基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响 PILI5 基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图 b 中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断白天红光情况下，PILI5基因表达是被抑制的，PILI5 基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（-）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度。 （4）根据图 c 中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通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合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5基因）表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。 13．【实践应用】（2025·安徽·高考真题）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ，原因是 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设： 。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 。 【答案】(1) 增强 在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株（OE）的根细胞呼吸速率和氧气浓度均明显高于WT组 NADH (2)假设物质H能转化为A (3)低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，因而主动运输吸收更多无机盐，为叶绿体的物质和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率 (4) NADP+ H2O 【解析】（1）据图1分析，低氧条件下，与野生型组相比，NtPIP基因过量表达株（OE）组氧气浓度升高且呼吸速率增加，故低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳（无机物）、NADH（储存大量能量）并释放出少量的能量（绝大部分以热能形式散失，少量用于合成ATP），其中的化学能大部分被转化为NADH储存的能量。 （2）在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积；当加入F、G或H时，E也同样累积，再结合根据图2中显示的代谢路径，可知丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径存在循环特性，即H→A，故提出：假设物质H能转化为A。 （3）小问1可知，低氧条件下，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，因而主动运输吸收更多无机盐，为叶绿体的物质和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率。 （4）光反应中水在光下分解为H+、O2和e-，e-经传递最终与H+和NADP+结合生成NADPH，因此，光反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP+。 14．【新情景】（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（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）和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。 【答案】(1) 基质 C5 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能 (2) 光照强度 CO2浓度 曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。 (3)用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 【解析】（1）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能。 （2）①②曲线的自变量是有无补光（光照强度），②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因（Rubisco的含量）。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①的有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最主要限制因素是CO2浓度。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，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，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。 （3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。要验证此结论，实验思路为：用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 15.【新考向·基因工程与光合作用】（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 增多。    (2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。    (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义 。 【答案】(1) 电子显微镜 类囊体 (2)gk (3)BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 (4)BG响应光照强度变化，调控植物叶绿体发育（叶绿素含量），以实现不同光照条 件下光合效率最大化 【解析】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜的分辨率有限，无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够提供更高的分辨率，从而清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，且 BG 基因功能缺失，观察可知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。因为叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，类囊体增多可能是导致叶绿素含量升高的原因之一。 （2）已知 GK 蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG 蛋白可以与 GK 蛋白结合。GK 功能缺失突变体 gk 叶绿素含量降低，若 BG 通过抑制 GK 的功能影响叶绿体发育，那么双突变体 bggk 中，由于 GK 本身功能缺失，BG 也无法发挥抑制 GK 的作用，此时双突变体的表型应该与 gk 突变体相同。 （3）观察图 2 可知，随着 BG 蛋白与 GK 蛋白浓度比的增大，与 GK 蛋白结合的 DNA 片段逐渐减少，游离 DNA 片段逐渐增多。 这表明 BG 蛋白的存在阻碍了 GK 蛋白与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 。因为 GK 蛋白要发挥功能，需要与靶基因 CAO 的启动子 DNA 片段结合来调控基因表达，而 BG 蛋白浓度越高，这种结合就越少。所以，BG 抑制 GK 功能的机制是 BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合。 （4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体 bg 由于缺乏光响应基因 BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因 BG 时，植物可以通过 BG 对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG 基因表达产物可能通过抑制 GK 功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。 素养导向限时测、训练解题思维、提升关键能力 限时：35分钟 1．【结构与功能观】（2025·湖南郴州·三模）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。①②表示生理过程。下列说法正确的是（　　）    A．还原剂NADH是一种电子受体 B．①②生理过程均发生在线粒体内膜上 C．物质X是叠氮化物，水和ATP的合成都受到影响 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增加 【答案】D 【解析】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错误； B、添加丙酮酸后过程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； 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，可知细胞呼吸产生的总能量增多，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错误，D正确。 故选D。 2．【归纳与概括】（2025·广东佛山·一模）一些植物果实成熟过程存在呼吸跃变现象（表现为呼吸作用突然增强后又突然减弱，这可作为果实成熟的标志），研究表明呼吸跃变型果实在呼吸速率达到峰值时往往是食用的最佳时期。某种呼吸跃变型水果的细胞呼吸速率及总淀粉含量的测量结果如图所示。有关说法正确的是（    ） A．据图分析呼吸跃变过程中果实细胞内淀粉分解为可溶性糖的速度不断加快 B．呼吸速率达到峰值时，大量葡萄糖进入线粒体被氧化分解，产生大量ATP C．推测与呼吸跃变前相比，呼吸速率达到峰值时，细胞中还原糖含量较高 D．低温无氧等措施能够延缓果实呼吸跃变的出现，有利于这类果实的储存 【答案】C 【解析】A、呼吸跃变过程中，果实细胞内淀粉含量越来越少，可溶性糖含量越来越多，淀粉分解为可溶性糖的速度降低，A错误； B、葡萄糖不能直接进入线粒体，只有分解成丙酮酸后才能进入线粒体，B错误； C、由曲线图可知，果实成熟过程中总淀粉含量下降，细胞呼吸速率达到峰值后下降，淀粉的水解产物是还原糖，据此可推测：与呼吸跃变前相比，呼吸速率达到峰值时，细胞中还原糖含量较高，C正确； D、零上低温、低氧条件下能够延缓果实呼吸跃变的出现，有利于这类果实的储存，D错误。 故选C。 3．【归纳与概括】（2025·浙江·一模）呼吸熵是指单位时间内细胞进行呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2物质的量的比值，下列叙述错误的是（　　） A．呼吸熵的大小可反应呼吸底物的种类以及氧气的供应状态 B．若测得植物非绿色器官呼吸熵为1，细胞可能同时进行需氧和厌氧呼吸 C．人体内的骨骼肌细胞在任何状态下呼吸熵不可能大于1 D．某植物在遮光的密闭容器中放置一段时间，容器内气压不可能降低 【答案】D 【解析】A、呼吸熵反映底物种类（如葡萄糖、脂肪）和氧气供应（是否进行无氧呼吸），A正确； B、若植物非绿色器官同时进行有氧呼吸（分解脂肪，RQ<1）和无氧呼吸（分解葡萄糖，产CO₂），总CO₂可能与O₂消耗量相等，使RQ=1，B正确； C、人体骨骼肌细胞无氧呼吸不产CO₂，CO₂仅来自有氧呼吸，故RQ≤1（分解葡萄糖时RQ=1，脂肪时RQ<1），不可能大于1，C正确； D、若呼吸底物为脂肪，O₂消耗量大于CO₂释放量，容器内气体总量减少，气压可能降低，D错误。 故选D。 4．【演绎与推理】（2025·四川成都·一模）进食可引起胰腺大量分泌胰液，胰液中含有大量的碳酸氢盐可中和胃酸并保护小肠黏膜，胰液中的多种消化酶（如蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等）能分解食物中的有机物。下列叙述错误的是（    ） A．胰液中的碳酸氢盐有助于维持小肠内的适宜pH B．蛋白酶可为蛋白质的分解反应提供足够的活化能 C．各种消化酶在分解食物时都具有高效性和专一性 D．胰液中的各种消化酶发挥作用时的条件都较温和 【答案】B 【解析】A、胰液中的碳酸氢盐为碱性物质，可中和胃酸（酸性），维持小肠内适宜pH（约7-8），保障消化酶活性，A正确； B、蛋白酶作为生物催化剂，通过降低化学反应的活化能加速反应，而非提供活化能，B错误； C、消化酶（如蛋白酶、淀粉酶）均具有高效性（催化效率高）和专一性（特定底物），C正确； D、胰液中的消化酶需在温和条件（适宜温度、pH）下发挥作用，与人体内环境一致，D正确。 故选B。 5．【演绎与推理】（2025·广西南宁·一模）骨关节炎是一种因物质代谢异常导致能量失衡引起的骨细胞衰变疾病。为了治疗这种疾病，我国某研究团队提出了一个“颠覆式”方案，具体过程如图所示。用该方法治疗时，对患者的膝关节进行光照，发现细胞内的合成代谢得到改善，软骨退化减慢，细胞活力恢复。下列叙述错误的是（    ） A．软骨细胞中的线粒体是有氧呼吸的主要场所 B．CM-NTUs进入软骨细胞体现了生物膜的流动性 C．经光照后，CM-NTUs可相继发生光反应和暗反应 D．适当延长光照时间可提高治疗效果 【答案】C 【解析】A、线粒体是真核细胞有氧呼吸的主要场所（有氧呼吸第二、三阶段在此进行），软骨细胞作为真核细胞，线粒体具备这一功能，A正确； B、从图示及过程推测，CM-NTUs 进入软骨细胞的方式为胞吞。胞吞过程中生物膜会发生融合、变形，体现了生物膜的流动性，B正确； C、暗反应和光反应属于光合作用过程，通常在含有叶绿体（如植物叶肉细胞）等具备光合作用结构的细胞中进行，软骨细胞无此结构，CM-NTUs 也不具备完整的光合作用体系，无法进行光反应和暗反应，C错误； D、对患者的膝关节进行光照，发现细胞内的合成代谢得到改善，软骨退化减慢，细胞活力恢复，故合理延长光照时间可提高治疗效果，D正确。 故选C。 6．【演绎与推理】（2025·河北衡水·三模）新疆阿克苏糖心苹果备受广大消费者喜爱，也是当地的支柱产业。科研人员对其做了一些相关研究，回答下列问题： (1)为测定苹果叶片中的叶绿素含量，可用 作为提取液。根据色素提取液对可见光的吸收特性，为排除类胡萝卜素的干扰，可选用 光对叶绿素的含量进行测定。叶绿素合成酶通过 （机理）催化叶绿素的合成，导致叶片复绿。光合色素接受光能后，将从水中获得电子，电子经过光合电子传递链的传递，最终被受体 接收。 (2)为研究苹果树对弱光和强光的适应性，科研人员对苹果树叶片照光1h后，通过观察发现弱光照射的细胞中叶绿体集中分布在细胞的受光面，其生理意义是 。 (3)给苹果树浇形成（），此过程中的最短转移途径是 （用箭头的形式表示）。 (4)科研人员在适宜CO2浓度条件下，探究环境因素对苹果树光合作用强度的影响，结果如图所示。该实验的自变量为 。图中C点时，苹果树在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。当光照强度大于12 klx时，两条曲线都不再上升，此时植物自身内部的限制因素有 （答出1点即可）。 【答案】(1) 无水乙醇 红 降低化学反应的活化能 NADP+（或氧化型辅酶Ⅱ） (2)最大程度吸收光能，以适应弱光环境 (3) (4) 光照强度和温度 小于 叶绿体的数量（或光合色素的含量、酶的活性、酶的含量等） 【解析】（1）叶绿素易溶于有机溶剂，常用无水乙醇作为提取液。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，选用红光可排除类胡萝卜素的干扰。酶的催化机理是降低化学反应的活化能，故叶绿素合成酶的作用机理也是降低活化能。光合电子传递链中，电子最终被 NADP⁺接收，生成 NADPH。 （2）弱光环境中，光照强度不足会限制光合作用的光反应速率。此时叶绿体集中分布在细胞的受光面，其生理意义是最大化利用有限的光能，提高对弱光的捕获效率保证光合作用的正常进行，是植物对弱光环境的适应性表现。 （3）H218O可参与有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应生成C18O2；C18O2参与暗反应，最终合成（CH218O）。具体的途径为：H218O→C18O2→(CH218O)。 （4）实验曲线包含 “不同光照强度” 和 “20℃、30℃两种温度” 两组变量，故实验的自变量为光照强度和温度。产生的氧气量可反应总光合速率。C点苹果树在20℃条件和30℃条件下的二氧化碳吸收速率相同即净光合作用相同，但因为20℃时的呼吸速率小于30℃，所以苹果树在20℃条件下产生的氧气量小于30℃条件下产生的氧气量。当光照强度大于12 klx时，随着光照强度的增加，光合速率也不在上升，此时植物自身内部的限制因素有叶绿体的数量（或光合色素的含量、酶的活性、酶的含量等）。 7．【批判性思维】（2025·浙江·一模）谷子孕穗期是营养生长与生殖生长并行的关键阶段，对水分的需求急剧增加，水分亏缺会造成产量下降。某科研团队进行了“油菜素内酯（BR）调控谷子抗旱性的生理机制研究”，以期为BR应用于抗旱性研究提供生理学依据。实验设置如下表： 组别 处理 处理时间 培养 培养时间 CK 叶面喷施清水 培养前连续喷施2d 霍格兰营养液 2d DS 叶面喷施清水 培养前连续喷施2d 含有15%聚乙二醇-6000（PEG-6000）的霍格兰营养液 2d DBR 叶面喷施0.1μmol/LBR 培养前连续喷施2d 含有15%聚乙二醇-6000（PEG-6000）的霍格兰营养液 2d 注：霍格兰营养液是一种完全无机营养液 回答下列问题： (1)本实验的自变量是 。霍格兰营养液与MS培养基相比，缺少 成分。霍格兰营养液中加入15%PEG-6000的目的是 。 (2)2天培养结束，测定光合作用相关指标： ①叶绿素相对含量（SPAD值）测定：用叶绿素仪（SPAD）进行无损测定，其测定原理是用 光照射叶片，一部分光被叶绿素吸收，剩余的光透过叶片被传感器接受，显示的值即为SPAD值。与通过纸层析法分离光合色素相比，此法的优点有 。（答出一点即可） ②Rubisco酶活性的测定：Rubisco酶是植物光合作用中的关键酶，存在于 。Rubisco酶能催化CO2与 的反应，产物三碳酸被NADPH还原成 ，用仪器测定NADPH的氧化速率，可反应Rubisco酶活性。 (3)光合作用部分相关指标检测结果如下图： 据图分析，BR能显著缓解孕穗期干旱胁迫对谷子光合作用的抑制作用，主要通过 （答出两点）等途径，从而缓解谷子产量降低。 (4)请指出本实验的不足之处 （答出一点即可）。 【答案】(1) 是否喷施BR 有机/有机物/有机营养成分/蔗糖、维生素和氨基酸 提高营养液的渗透压/浓度，模拟干旱环境 (2) 红 操作简单/速度快/无毒 叶绿体基质 五碳糖（RuBP） 三碳糖 (3)提升叶绿素含量、提高Rubisco酶活性、促进气孔开放 (4)未考虑干旱时的高温/强光对植物的影响/只设置了一组BR浓度/干旱时间不够长 【解析】（1）本实验的自变量是BR的有无；霍格兰营养液是培养植物的，由大量元素和微量元素组成，MS培养基主要用于植物组织培养，由大量元素、微量元素和有机营养成分组成，由因此霍格兰营养液与MS培养基相比，缺少有机营养成分（蔗糖）； PEG-6000是大分子物质，不会被植物吸收，霍格兰营养液中加入15%PEG-6000的目的是提高营养液的渗透压，模拟干旱环境。 （2）叶绿素吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，检测叶绿素含量需用红光；用SPAD测量叶绿素含量，操作简单、速度快、无毒；Rubisco酶存在于叶绿体基质，能催化CO2与五碳糖反应，生成三碳酸，三碳酸在NADPH的还原下会生成三碳糖。 （3）BR能显著缓解孕穗期干旱胁迫对谷子光合性能的抑制作用，主要通过提升叶绿素含量、提高Rubisco酶活性、促进气孔开放等途径，从而缓解谷子产量降低。 （4）本实验的不足之处有未考虑干旱时的高温、强光对植物的影响、只设置了一组BR浓度、干旱时间不够长等。 8．【分析结果与得出结论】（2025·山东·一模）西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示（①~④表示过程）。某实验室用水培法栽培西红柿进行相关实验的研究，在 CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．图1中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生 ATP 的过程是①②③ B．图2中，9~10h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度 C．培养时若植物出现萎蔫现象，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高 D．在图2中两曲线的交点时，叶肉细胞会吸收外界的CO2 【答案】D 【解析】A、图1中，①过程中H2O分解产生O2和H+，是光合作用的光反应阶段，合成ATP，②过程中H+将CO2还原成C6H12O6的过程，是光合作用暗反应，消耗光反应产生的ATP，④过程是C6H12O6分解成CO2和H+，是有氧呼吸的第一和第二阶段，产生少量的ATP，③过程是H+与O2结合生成水，有氧呼吸第三阶段，产生大量ATP，因此晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP的过程是①③④，A错误； B、图2中，9-10h间，光合速率迅速下降的原因最可能是突然停止光照，导致光合作用停止，呼吸作用没有明显变化，B错误； C、根部缺氧，因为水培植物的氧气供应完全依赖于营养液中的溶解氧，如果营养液循环不畅、温度过高（溶解氧降低）等，会导致根系环境缺氧。缺氧后根系有氧呼吸受阻，ATP合成大量减少。而根细胞主动吸收无机盐离子（如K⁺、NO₃⁻）需要消耗ATP，离子吸收减少，导致根细胞渗透压降低，吸水动力减弱，从而导致萎蔫，C错误； D、图2表示的是植株的光合速率与呼吸速率，A点时光合速率与呼吸速率相等，因植物只有叶肉细胞能光合作用，因此也就是叶肉细胞的光合速率与全株细胞的呼吸速率相等，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，因此叶肉细胞会吸收外界的CO2，D正确。 故选D。 8．【分析结果与得出结论】（2025·陕西宝鸡·三模）叶片从黑暗中转到光下时，光合速率由低到高逐步达到稳定的过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。下列分析正确的是（　　） A．0min时，A组叶肉细胞胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B．与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更短 C．30min时，B组叶绿体中C3生成速率大于A组，还原速率小于A组 D．30min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间 【答案】B 【解析】A、题图横坐标是光照时间，在0min之前，A和B两组已经黑暗了一段时间，而二者不是相同条件，B组已经用壳梭孢素处理，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放，A组叶肉细胞胞间CO2浓度高于B组，从A组的一开始的光合速率高于B组也能体现，A错误； B、题意叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。B组达到最高平衡点用的光照时间比A组短，与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更短，B正确； C、30min时，B组的光合速率相对值高于A组，叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组，C错误； D、30min时，A组光合速率相对值不再随着光照时间改变，则限制因素不是光照时间，D错误。 故选B。 10．【分析结果与得出结论】（2025·浙江·一模）为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组（20℃）、B组（40℃）和C组（60℃），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．t1时若A组温度提高10℃，A组酶促反应速率会下降 B．t2时若向C组增加底物量，在t3时C组产物总量增加 C．t3时三个实验组中酶与底物结合速率均小于t1时 D．储存该酶时，为维持该酶较高活性，需在最适pH和40℃下保存 【答案】C 【解析】A、从曲线趋势可知，40℃（B组）时酶促反应达到平衡的时间比20℃（A 组）短，说明40℃时酶活性高于 20℃。t1时A组仍在反应进行中（产物浓度未达峰值），若将温度提高10℃至30℃，酶活性会升高，反应速率应加快而非下降，A错误； B、C组温度为60℃，高温会导致酶的空间结构被破坏，造成不可逆的失活。t2时 C组产物浓度已不再增加，说明酶已完全失活，此时即使增加底物量，因没有活性酶催化，产物总量也不会改变，B错误； C、酶与底物的结合速率与底物浓度、酶活性相关。t1时三组均有充足底物，且酶活性处于有效状态，结合速率较高；t3时，A、B组产物浓度达峰值，底物已基本消耗完毕，C组酶已失活，无论底物是否剩余，酶与底物的结合速率都会显著下降，均小于 t1时， C正确； D、酶的储存需避免高温（高温会导致酶失活），应在低温（如 0-4℃）、最适pH条件下保存，以维持酶的空间结构稳定。40℃是该酶活性较高的温度，但不适合储存，长期在此温度下酶会逐渐失活， D错误。 故选C。 11．【表达与交流】（2024·湖北·一模）乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH）是植物细胞中无氧呼吸的关键酶，其催化的代谢途径如图1所示。为探究Ca2+对淹水处理的植物根细胞呼吸作用的影响，研究人员将辣椒幼苗进行分组和3种处理：甲组（未淹水）、乙组（淹水）和丙组（淹水+Ca2+），在其它条件适宜且相同的条件下进行实验，结果如图2所示。下列叙述正确的是（    ） A．LDH、ADH均分布在线粒体基质中，催化丙酮酸氧化分解 B．丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中，利用NADH的能量合成ATP C．Ca2+影响ADH、LDH的活性，减少乙醛和乳酸积累造成的伤害 D．Ca2+处理时，可以缓解淹水胁迫对ADH、LDH活性的促进作用 【答案】C 【解析】A、LDH、ADH均是无氧呼吸的关键酶，则分布在细胞质基质中，催化丙酮酸的还原，A错误； B、丙酮酸生成乳酸或酒精的过程是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生ATP，B错误； CD、据图分析，淹水胁迫对ADH、LDH活性的促进作用，与乙组相比，丙组是淹水+Ca2+组，ADH含量较高，LDH含量较低，说明水淹条件下，适当施用Ca2+可减少根细胞厌氧呼吸产物乙醛和乳酸的积累，从而减轻其对根细胞的伤害，C正确，D错误。 故选C。 12．【分析结果与得出结论】（2025·四川成都·一模）酸橙喜温暖湿润、阳光充足的气候条件，一般在年平均温度15℃以上生长良好。研究人员在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，探究大棚种植酸橙最适生长温度，得到在5 - 25℃温度区间酸橙植株光合作用强度和呼吸作用强度的曲线图如下。下列相关说法错误的是（　　） A．15℃时，酸橙植株呼吸作用消耗O2量小于叶肉细胞产生O2总量 B．15℃时若停止CO2的供给，短时间内叶绿体中C₅的含量将会升高 C．在25℃条件下，白天光照10小时一昼夜后酸橙植株干重将增加 D．由图中数据推测，大棚种植酸橙最适生长温度可能大于25℃ 【答案】C 【解析】A、15℃时，光合作用强度大于呼吸作用强度，故酸橙植株呼吸作用消耗O2量小于叶肉细胞产生O2总量，A正确； B、15℃时若停止CO2的供给，短时间内叶绿体中形成的C3的含量减少，C5的含量将会升高，B正确； C、在25℃条件下，光合作用强度为6.2，呼吸作用强度为2.7，白天光照10小时，光合作用产物为6.2×10=62，24小时呼吸消耗2.7×24=64.8，一昼夜后酸橙植株干重将下降，C错误； D、据图可知，在温度在5-25℃之间光合作用强度与呼吸作用强度的差值（净光合作用强度）一直在上升未出现峰值，推测大棚种植酸橙最适生长温度可能大于25℃，D正确。 故选C。 13．【表达与交流】（2025·陕西宝鸡·二模）科研人员将一盆绿萝放在透明且密闭的容器内，并在一定条件下培养，在不同温度下分别测定其黑暗条件下的CO₂释放量和适宜光照下CO₂吸收量并绘制曲线如图所示，图2表示绿萝叶肉细胞内的线粒体和叶绿体的关系。据图分析，正确的是（    ） A．24℃适宜光照条件下，绿萝的CO₂固定速率会大于60mol/s B．在29℃时，绿萝的呼吸速率等于光合速率 C．植株的CO₂吸收速率为零时，其叶肉细胞的状态如图2中③所示 D．在29℃且每天光照10小时的环境中，植株不能积累有机物 【答案】A 【解析】A、二氧化碳固定量等于光照时CO2吸收速率加黑暗条件下CO2释放速率，实线24℃吸收速率约为52mol/s加虚线24℃释放速率10mol/s，故CO2固定速率62mol/s，大于60mol/s，A正确； B、光照时CO2吸收速率为净光合速率，黑暗条件下CO2释放速率为呼吸速率，根据图1可知，29℃两曲线相交，但二者对应数值不同，光合速率大于呼吸速率，B错误； C、由于植物体内存在不进行光合作用的细胞，因此当绿萝植株的CO2吸收速率（净光合速率）为零时，其叶肉细胞的净光合速率应该大于零，因此状态如图2中④所示，C错误； D、29℃时叶片的净光合速率约为38mol/s，细胞呼吸速率约为18mol/s，在每天光照10小时的环境中一昼夜有机物的积累量为38×10-18×（24-10）=128，因此在29℃且每天光照10小时的环境中植株叶片能积累有机物，D错误。 故选A。 14．【分析结果与得出结论】（2025·江苏淮安·二模）（多选题）某实验小组为探究细胞中ROCK1过度表达对细胞呼吸的影响，通过对体外培养的成肌细胞中加入不同物质检测细胞耗氧率（OCR），设置对照组：AD-GFP组，实验组：AD-ROCK1（ROCK1过度表达）两组进行实验，实验结果如图所示。下列叙述错误的是（　　） 注：寡霉素：ATP合酶抑制剂；FCCP：作用于线粒体内膜，线粒体解偶联剂，不能产生ATP；抗霉素A：呼吸链抑制剂，完全阻止线粒体耗氧。 A．加入寡霉素后，OCR降低值代表机体用于ATP合成的耗氧量 B．FCCP的加入使细胞耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放 C．ROCK1过度表达既能增加细胞的基础呼吸，又能增加ATP的产生量 D．抗霉素A加入成肌细胞后只能进行无氧呼吸，无法产生NADH和CO2 【答案】BD 【解析】A、图中0～17min，加入寡霉素前可代表细胞的正常耗氧率，寡霉素是ATP合酶抑制剂，加入寡霉素后，OCR降低值代表细胞用于ATP合成的耗氧量，间接反映细胞此时的ATP产量，A正确； B、FCCP作用于线粒体内膜，大量耗氧，不能产生 ATP，故 FCCP 的加入使细胞耗氧量增加，线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，而细胞质基质和线粒体基质中的能量还可储存在 ATP中，B错误； C、ROCK1 过度表达不仅增加细胞的基础呼吸，而且增加细胞 ATP 的产生，C正确； D、抗霉素 A加入成肌细胞阻止线粒体耗氧，无法产生 ATP，但细胞质基质中进行的反应不受影响，能产生NADH， D错误。 故选BD。 15．【制定计划与实施实验】（2025·广东佛山·一模）花生是我国主要油料作物之一，富含多种营养成分。甲品种是油食兼用性中间型花生，具有抗旱耐涝、适应性强、高产潜力大等优点，而乙品种为普通型花生。为了推广甲品种花生的种植区域，科研人员以两品种的室内盆栽植株作为实验材料，在中度干旱土壤条件下开展实验，结果如图所示。回答下列问题： (1)花生叶片细胞的叶绿素存在于 ，实验提取叶片中的色素常用试剂是 ，获取滤液后测定其对红光的吸光率，从而计算叶绿素的含量，结合不同色素对光的吸收情况分析，选择“红光”的原因是 。 (2)据图分析可知，干旱条件对两品种花生植株叶绿素含量的影响是 。 (3)有观点认为乙品种植株第20天与第10天对比，净光合速率降低的主要原因是干旱会导致气孔导度下降。据图分析该观点合理吗？ ，理由是 。 (4)进一步研究发现，到第50天时乙品种植株的净光合速率降为0，此时乙品种植株叶肉细胞的光合速率 （填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率。同时测得此时甲品种植株的净光合速率大于乙品种植株，甲品种植株根细胞内的可溶性氨基酸含量比乙品种植株的含量高。据此推测甲品种植株可减小干旱胁迫对水分吸收影响的机制是 。 【答案】(1) 叶绿体的类囊体薄膜 无水乙醇 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)随着实验天数的增加，两品种花生的叶绿素含量都降低，且乙品种组的叶绿素含量降低幅度较甲品种组的大 (3) 不认同 若因为气孔导度下降导致净光合速率降低，胞间二氧化碳浓度应当降低，但实验结果为与第10天时相比，第20天时乙品种花生植株的胞间二氧化碳浓度更高 (4) 大于 甲品种植株可能通过增加根细胞内的可溶性氨基酸含量，从而增大根的细胞液浓度，提升植株根系的吸水能力 【解析】（1）光合色素（包括叶绿素）主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，是光反应的场所。叶绿素等光合色素易溶于有机溶剂，无水乙醇是提取叶片色素的常用试剂。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，选择红光可减少类胡萝卜素的干扰，更精准测定叶绿素对光的吸收效率。 （2）随着实验天数的增加，两品种花生的叶绿素含量均降低，且乙品种的叶绿素含量降低幅度比甲品种更大（从第一个折线图可直接观察到乙的下降趋势更明显）。 （3） 若气孔导度下降导致净光合速率降低，胞间CO₂浓度应随气孔关闭而降低，但实验结果显示：第20天乙品种的胞 CO₂浓度比第10天更高，与 “气孔导度下降” 的推论矛盾，因此不认同该观点。 （4）乙品种整株净光合速率为 0（净光合 = 光合 - 呼吸），但叶肉细胞是主要光合器官，需为根、茎等非光合器官提供有机物，因此叶肉细胞的光合速率大于自身呼吸速率。甲品种通过增加根细胞内的可溶性氨基酸含量，增大根的细胞液浓度，提升根系的吸水能力。细胞液浓度越高，渗透压越大，吸水能力越强，从而缓解干旱胁迫对水分吸收的影响。 16．【表达与交流】（2025·云南大理·一模）合理的茶园间作模式可以提高茶叶品质，并最大限度减少对茶叶产量的影响。为探究茶树理想栽培模式，以马缨花——茶（MT）、冬樱花——茶（DT）、核桃——茶（HT）及纯茶园（CK）4种栽培模式栽培茶树，一段时间后，在一天中的特定时间段检测茶树叶片光合生理功能变化，结果如图所示。回答下列问题： 注：光合有效辐射能量是指在单位时间内，单位面积上接收到的光合有效辐射的能量或光子数量．它直接影响植物的光合作用。进而影响植物的生长、发育、产量和产品质量。 (1)据图甲可知，与马缨花、冬樱花和核桃相比，茶树株高较低，三种间作茶园能充分利用 。 (2)净光合速率Pn是指单位时间内植物有机物的 。据图丙可知：①四种栽培模式中，茶树叶片的Pn日变化趋势 （填“相同”或“不同”）；②三种间作模式中，茶树叶片Pn在全天各个时段均低于相应CK模式。根据上述调查结果，分析结果②形成的原因可能为 （答出一点）。 (3)茶树叶肉细胞中有一种Rubisco酶具有“两面性”，即在光下叶绿体中的C5能在Rubisco酶的催化下与CO2形成C3，但当CO2/O2比值低时，C5也能在Rubisco酶的催化下与O2反应形成C2等化合物，再经过一系列化学反应完成光呼吸过程，消耗有机物。Rubisco酶的存在场所应为 。为提高产量，减少不必要的光呼吸损耗，请设计一种较简单的方法： 。 【答案】(1)不同层次的光能（阳光）等环境资源 (2) 积累量 相同 与CK模式相比，三种间作模式中光合有效辐射通量低，茶树叶片能利用的光能少，光反应生成的ATP、NADPH少，使光合速率降低；（与CK模式相比，三种间作模式中茶树叶片温度较低，与光合作用相关的酶活性下降，使光合速率下降。） (3) 叶绿体基质 适当升高CO2浓度 【解析】（1）由图甲可知，CK（纯茶园）的光合有效辐射显著高于MT（马缨花-茶）、DT（冬樱花-茶）、HT（核桃-茶），说明与马缨花、冬樱花和核桃相比，茶树株高较低，三种间作茶园中，由于茶树株高较低，上层的马缨花、冬樱花和核桃可以利用上层的光照，茶树利用下层的光照，能充分利用不同层次的光能（或阳光等环境资源）。 （2）净光合速率Pn是指单位时间内植物有机物的积累量，据图丙可知：①四种栽培模式中，茶树叶片Pn（净光合速率）的日变化趋势相同，都是先升高后降低；②三种间作模式中，茶树叶片Pn在全天各个时段均低于相应CK模式。结果②形成的原因可能为：与CK模式相比，三种间作模式中光合有效辐射通量低，茶树叶片能利用的光能少，光反应生成的ATP、NADPH少，使光合速率降低；与CK模式相比，三种间作模式中茶树叶片温度较低，与光合作用相关的酶活性下降，使光合速率下降；与CK模式相比，三种间作模式中茶树叶片温度较低，与呼吸作用相关的酶活性升高，使呼吸速率增大。 （3）根据题目信息可知，Rubisco酶是暗反应中发挥作用的一种酶，因此Rubisco酶存在的场所为叶绿体基质；根据题目信息可知，Rubisco酶的作用取决于CO2/O2的比值，因此适当升高CO2浓度能够提高产量，减少不必要的光呼吸损耗；当CO2/O2比值低时，会发生光呼吸，因此，适当升高CO2浓度一方面使光呼吸速率降低、消耗减少，另一方面使暗反应增强，光合速率增加，有利于提高作物产量。 17．【表达与交流】（2025·湖北·二模）阅读材料，完成下列要求。 高等动植物细胞进行有氧呼吸第三阶段时，NADH中的电子经UQ、蛋白复合体(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)传递至O2和H＋并生成H2O。电子传递过程中释放的能量用于建立膜两侧H＋浓度差，使能量转换成H＋电化学势能。H＋经ATP合酶运回时释放能量用于ATP合成并缓慢产热；另一些H＋经UCP渗漏时H＋电化学势能将以热能形式释放。以上途径称为细胞色素途径，其过程如下图。 图中的AOX是一种在植物细胞中广泛存在的氧化酶。在AOX参与下，电子可以不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ，而是直接传递给O2和H＋并生成H2O，大量能量以热能的形式释放，此途径称为AOX途径。 (1)上图所示的生物膜是 膜；图中H＋经ATP合酶的跨膜运输方式是 。 (2)有些植物在开花期能够在短期内迅速产生并积累大量热能，使花温度显著高于环境温度(开花生热现象)，UCP的表达量也显著升高。开花生热可以促使植物生殖发育顺利完成。有氧呼吸的第一、二阶段也会释放热量，但不会引起开花生热。原因是经过这两个阶段，能量大部分储存在 中。 (3)在耗氧量不变的情况下，若上图所示的膜结构上AOX和UCP含量提高，则经ATP合酶催化形成的ATP的量 填“减少”“增加”或“不变”2分)，原因是 。 (4)已知二硝基酚(DNP)不影响线粒体的电子传递，但能使H＋不经过ATP合酶进入线粒体基质。为研究短时低温对线粒体电子传递的影响，实验小组将水稻幼苗置于不同条件下处理，分组情况及实验结果如图所示： 产生等量ATP时，与25℃相比，4℃条件下有氧呼吸消耗葡萄糖的量 (填“较少”“较多”或“相等”)。根据实验结果推测：短时低温(4℃) (填“影响”或“不影响”)线粒体的电子传递。低温条件下ATP合成减少，原因可能是 。 【答案】(1) 线粒体内 协助扩散 (2)NADH/[H] (3) 减少 NADH中的能量经AOX和UCP更多地被转换成了热能 (4) 较多 不影响 低温使部分H＋不经过ATP合酶的协助而进入线粒体基质，降低了H＋浓度梯度，减少了H＋由ATP合酶协助的顺浓度梯度运输，从而使ATP的合成减少 【解析】（1）图1所示膜结构进行有氧呼吸第三阶段，消耗氧气和NADH并生成水，为线粒体内膜。据图可知，图1中复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ可以将H+运输到线粒体的两层膜间隙，使膜两侧形成H+浓度差，图中H+通过ATP合成酶以协助扩散的方式进入线粒体基质，并驱动ATP生成。 （2）有氧呼吸的第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和NADH（[H]），释放少量的能量；第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH（[H]），同时释放少量的能量，释放的能量一部分以热能的形式散失，但不会引起开花生热。原因是经这两个阶段，有机物中的能量大部分储存在NADH（或[H]）中。 （3）根据题意，在AOX参与下，电子可以不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ，而是直接传递给O2和H+并生成H2O，大量能量以热能的形式释放。由于有机物中的能量经AOX和UCP更多地被转换成了热能，所以在耗氧量不变的情况下，若图1所示膜结构上AOX和UCP含量提高，则经膜上ATP合成酶催化形成的ATP的量会减少。 （4）由图可知，与25°C条件下相比，4°C时耗氧量高，ATP生成少，若要产生等量ATP，4°C条件比25°C条件下有氧呼吸消耗葡萄糖的量更多。4°C条件下与25°C+DNP的数据基本相同，而DNP不影响线粒体的电子传递，但能使H+不经过ATP合酶进入线粒体基质。因此可推测低温也不影响线粒体的电子传递，而是使部分H+不经过ATP合酶的协助进入线粒体基质，降低了H+浓度梯度，减少了H+由ATP合酶协助的顺浓度梯度运输，从而使ATP的合成减少。 18．（2025·广东汕尾·一模）松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施，对农作物的生长有着重要的作用。下列说法不合理的是（    ） A．正常情况下根部细胞主要进行无氧呼吸，松土有利于根部细胞有氧呼吸 B．松土可避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害 C．松土有利于土壤好氧微生物的分解作用，为植物生长提供更多的无机盐与CO2 D．频繁地松土可能会伤害植物根系，不利于正常生长 【答案】A 【解析】A、正常情况下，植物根部细胞在有氧条件下主要进行有氧呼吸，无氧呼吸仅在缺氧条件下发生，A错误； B、松土可提高土壤氧气含量，减少根细胞无氧呼吸，避免酒精积累对根系造成毒害，B正确； C、松土有利于土壤好氧微生物的分解作用，加速有机物分解，为植物提供更多无机盐，C正确； D、频繁松土可能机械损伤植物根系，影响水分和养分吸收，不利于正常生长，D正确。 故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 $