专题03 细胞的能量供应和利用（6大突破+2大命题）（培优讲义）2026年高考生物二轮复习讲练测

该高中生物学高考复习讲义聚焦细胞能量供应和利用专题，涵盖有氧/无氧呼吸、光合作用物质能量转化及跨模块能量应用，按“基础过程-跨模块联系-命题情境”逻辑架构，通过考情精析、思维建模突破、命题深研三环节，帮助学生扫清机制混淆等瓶颈，体现复习系统性与针对性。 资料以生命观念和科学思维为核心，创新采用溯源式学习（如绘制呼吸作用推导逻辑图）和模型化解题（如细胞呼吸方式判断四要素模型），结合抗逆生理、农业实践情境化训练，有效提升学生长句应答和逻辑推导能力，为教师提供精准备考策略，保障高效复习节奏。

专题03 细胞的能量供应和利用 目录 第一部分 高考考情精析 锁定靶心 高效备考 第二部分 思维建模突破 一问一答 扫清盲区 【突破01】细胞代谢深度解析 【突破02】有氧呼吸/无氧呼吸全过程 【突破03】光合作用光反应与暗反应物质能量转化 【突破04】跨模块能量应用 【突破05】主动运输的能量供应 【突破06】生态系统能量流动与细胞呼吸的联系 第三部分 高考命题深研 典例精析+方法提炼+变式巩固 【命题点01】抗逆生理（低氧、高温等逆境下细胞能量供应的调节机制） 【命题点02】农业实践（如光合作用增效技术、呼吸作用调控对农产品储存的影响） 核心考向聚焦 主战场转移：从“基础过程记忆”转向 细胞代谢深度解析（有氧呼吸/无氧呼吸全过程、光合作用光反应与暗反应物质能量转化）与 跨模块能量应用（如主动运输的能量供应、生态系统能量流动与细胞呼吸的联系），是尖子生拉开分差的关键。 核心价值：凸显“生命观念（物质与能量观——ATP作为直接能源物质实现能量‘货币’功能、细胞呼吸与光合作用的能量转化）”“科学思维（模型认知——构建呼吸作用/光合作用过程模型；逻辑推理——分析环境因素对能量代谢的影响路径）”“社会责任（科技赋能农业——如光合作用优化技术提升作物产量、节能技术在细胞代谢研究中的应用）”，对接高考“高阶能力考查”导向。 关键能力与思维瓶颈 关键能力：精准推导代谢路径的“起点 - 中间环节 - 终点”（如有氧呼吸中葡萄糖→丙酮酸→[H]与CO₂→[H]与O₂生成水的全流程；光合作用中CO₂固定→C₃还原→糖类合成的物质变化）；将“科研论文情境”拆解为“教材机制模型”（如把前沿光合作用机制研究成果转化为课本光反应、暗反应模型）等。 培优瓶颈：1. 机制混淆，如混淆“有氧呼吸与无氧呼吸的场所、产物差异”“光反应与暗反应的物质能量联系”；2. 逻辑疏漏：推导“环境因素（如O₂浓度、CO₂浓度）对能量代谢的影响”时，忽略“后续代谢途径变化对前序步骤的反馈抑制/促进”（如低氧时无氧呼吸增强对有氧呼吸原料消耗的竞争）。 命题前瞻与备考策略 预测：以 抗逆生理（低氧、高温等逆境下细胞能量供应的调节机制）、农业实践（如光合作用增效技术、呼吸作用调控对农产品储存的影响）为核心情境，辐射考点；非选择题将融入“代谢中间产物含量变化曲线”“酶促反应能量变化的实验分析”，考查“机制→数据→结论”的推导；设问增加“原因分析类长句应答”，要求写出“3级以上逻辑链”（如“从叶绿体结构→光反应效率→暗反应速率→作物产量的因果链”）； 策略：溯源式学习：对每个机制画“推导逻辑图”（如梳理有氧呼吸三阶段的物质变化、酶的种类、能量释放梯度的完整路径；光合作用光反应与暗反应的物质循环、能量转化的关联逻辑），拒绝死记；模型化解题：对高频题型提炼解题模型（如“细胞呼吸方式判断的4要素模型”“光合作用与呼吸作用综合计算的3步法模型”）；靶向训练：多做“情境化 + 跨模块”题（如结合物质跨膜运输（主动运输需ATP）、生态系统能量流动（细胞呼吸是能量散失的主要途径）等跨模块情境设题）。 ◇突破 01 细胞代谢深度解析（有氧呼吸/无氧呼吸全过程、光合作用光反应与暗反应物质能量转化） 何为细胞呼吸？ 对于绝大多数生物来说，细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸​ 两种类型： 有氧呼吸：需氧气参与，是细胞呼吸的主要方式，能将有机物彻底氧化分解； 无氧呼吸：在无氧/缺氧条件下进行，有机物不彻底氧化分解，产物为酒精+CO₂（如酵母菌、多数植物细胞）或乳酸（如乳酸菌、动物细胞、马铃薯块茎等）。 以葡萄糖为例，有氧呼吸分三阶段进行： 第一阶段（细胞质基质）：葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量 [H] 和少量能量； 第二阶段（线粒体基质）：丙酮酸和水彻底分解为 CO₂ 和 [H]，释放少量能量； 第三阶段（线粒体内膜）：前两阶段产生的 [H] 与 O₂ 结合生成水，释放大量能量。 无氧呼吸全过程在细胞质基质中进行： 第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同（葡萄糖→丙酮酸+[H]+少量能量）； 第二阶段中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精+CO₂（如酵母菌）或乳酸（如乳酸菌），此阶段不产生能量。 如何理解有氧呼吸的过程？ 有氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程，通过“细胞质基质→线粒体基质→线粒体内膜”的三阶段酶促反应，将葡萄糖中稳定的化学能逐步转化为： · ATP 中活跃的化学能（约 40%能量储存于 ATP）； · 热能（剩余能量以热能形式散失，维持体温等）。 你如何理解无氧呼吸的过程？ 无氧呼吸是有机物不彻底氧化分解的过程： · 因无氧气参与，电子传递链无法正常运转，能量释放少且大部分留存在酒精/乳酸中（仅第一阶段产生少量 ATP）； · 不同生物无氧呼吸产物不同的本质是：催化第二阶段的酶种类不同（如酵母菌含“产酒精相关酶”，乳酸菌含“产乳酸相关酶”）。 过程辨析（核心过程对比表） 对比维度 有氧呼吸 无氧呼吸（产酒精） 无氧呼吸（产乳酸） 光反应 暗反应 CO₂ 参与？ 第二阶段产生CO₂ 不消耗CO₂，产生CO₂ 不消耗CO₂，不产生CO₂ 不消耗CO₂ CO₂固定消耗CO₂ 固定后产物 无“固定”概念（彻底分解） 无“固定”概念（不彻底分解） 无“固定”概念（不彻底分解） 无 CO₂与C₅生成C₃ 反应场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 细胞质基质 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 主要物质变化 葡萄糖→CO₂+H₂O 葡萄糖→酒精+CO₂ / 乳酸 葡萄糖→乳酸 水的光解、ATP和NADPH合成 CO₂固定、C₃还原 能量变化 稳定化学能→活跃化学能+热能 稳定化学能→少量活跃化学能+大量未释放化学能 稳定化学能→少量活跃化学能+大量未释放化学能 光能→活跃化学能 活跃化学能→稳定化学能 O₂ 需求 必需 不需要 不需要 不需要（光能驱动） 不需要 ◇突破 02 跨模块能量应用（如主动运输的能量供应、生态系统能量流动与细胞呼吸的联系） 主动运输的能量从何而来？ 直接供能 依赖细胞呼吸维持的“离子梯度势能”。例如，Na⁺ - K⁺泵通过消耗ATP（细胞呼吸产物），将细胞内Na⁺泵到细胞外、K⁺泵入细胞内，建立Na⁺浓度差；当Na⁺顺浓度梯度进入细胞时，带动葡萄糖等溶质逆浓度运输，此过程的能量本质是细胞呼吸“预先储存”的离子梯度势能。 依赖细胞呼吸产生的ATP。例如，小肠上皮细胞吸收氨基酸时，需ATP水解释能驱动载体蛋白，同时借助Na⁺顺浓度梯度的势能（由Na⁺ - K⁺泵通过细胞呼吸维持）辅助运输。 间接供能 如何理解生态系统能量流动与细胞呼吸的联系？ 输入端：生产者通过光合作用“捕获”太阳能，光反应产ATP供暗反应固碳，而暗反应的CO₂来源（分解者/生产者呼吸）依赖细胞呼吸，体现“呼吸为能量输入兜底”。 传递端：消费者通过摄食获取有机物，细胞呼吸分解有机物释放能量，一部分转化为ATP供生命活动（含主动运输），一部分传递给下一营养级；未被利用的有机物最终被分解者呼吸分解，完成能量“代际传递”。 散失端：所有生物的细胞呼吸都会将能量以热能散失，这是能量“单向流动”的核心（热能无法被生产者重新捕获利用），也是“逐级递减”的主因（每级仅10% - 20%能量传递到下一营养级）。 物质 - 能量耦合：细胞呼吸分解有机物（如葡萄糖）释放能量的同时，产生CO₂、H₂O等产物；这些产物又可作为生产者光合作用的原料，实现“物质循环”与“能量流动”的闭环，而细胞呼吸是连接二者的“代谢枢纽”。 过程辨析（核心过程对比表） 能量应用类型 能量来源 能量转化/利用方式 实例（主动运输/生态系统环节） 主动运输（直接供能） 细胞呼吸产生的ATP ATP→ADP + Pi，释放能量驱动载体蛋白 小肠上皮细胞吸收氨基酸（需ATP水解供能） 主动运输（间接供能） 细胞呼吸维持的离子梯度 离子顺浓度扩散的势能带动溶质逆浓度运输 Na⁺ - K⁺泵建立Na⁺梯度，辅助葡萄糖跨膜吸收 生态系统能量输入 太阳能 光反应：光能→ATP/NADPH化学能 玉米叶肉细胞叶绿体光反应阶段，类囊体膜上的能量转换 生态系统能量传递 上一营养级有机物 细胞呼吸：有机物→ATP化学能 + 热能 羊摄食青草后，细胞呼吸分解青草中的有机物供能 生态系统能量散失 各营养级细胞呼吸 化学能→热能（不可逆散失） 所有生物（生产者/消费者/分解者）呼吸作用释放热量 ◇命题点 01 抗逆生理（低氧、高温等逆境下细胞能量供应的调节机制）情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（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 【分析】1、有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和NADH，释放少量能量；第三阶段是O2和[H]反应生成水，释放大量能量。 2、光反应场所在光合膜；光反应产物有氧气、ATP和NADPH。 【详解】（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+。 变｜式｜巩｜固 变式1（2024·湖北·二模）水分胁迫是指由于植物水分散失超过水分吸收，导致植物组织含水量下降，正常代谢失调的现象。这种现象可能由土壤干旱、淹水、冰冻、高温或盐渍等多种环境因素引起。现有科学家设计实验研究干旱和淹水两种条件引起的水分胁迫对宜昌楠幼苗期叶片光合特征的影响。完成下列问题： (1)从细胞呼吸产生的能量和产物两个方面，分析长时间淹水引起水分胁迫的原因有 ① 。 ② 。 (2)选取生理状况相同的宜昌楠幼苗若干株均分为六组，采用双套法(陶盆外加套一个塑料桶，桶沿高于盆沿10cm)进行湿度处理：W1-完全不浇水，W2-每天浇水，W3-隔天浇1次水，W4-水位维持在培养基质的30%，W5-水位维持在培养基质的50%，W6-水位维持在培养基质的100%。请回答： ①据此推测，陶盆内的培养基质应为 。 A．统一配方的完全培养液           B．用蛭石、泥炭土等统一配比的固态基质 ②科学家每天采集叶片，快速洗净擦干后称取0.1g剪碎后放入浸提液中，密封后置于黑暗低温处。待瓶中叶肉组织完全变白后将浸提液用分光光度计测定叶绿素的光密度，计算出光合色素的含量。结果如下图： 浸提液相当于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的 试剂。从图中数据可知，当水分胁迫达到一定程度，宜昌楠幼苗积极地进行自我调节以适应逆境，宜昌楠叶绿素含量的变化在 条件下表现的更明显。 (3)宜昌楠幼苗净光合速率如下图，净光合速率、气孔导度的变化趋势基本上一致。综合分析与1d相比，4d时 W4-W5净光合速率下降的原因是 。该实验对宜昌楠在栽培管理上的指导意义是 。 【答案】(1) 淹水导致植物根细胞无氧呼吸，积累酒精从而损伤根细胞，减少吸水能力 淹水导致植物根细胞无氧呼吸，能量供应不足，无机盐吸收减少，影响水分的吸收 (2) B 无水乙醇 淹水 (3) 叶绿素总含量下降，光反应速率下降；气孔导度下降，二氧化碳供应减少，暗反应速率下降 宜昌楠的耐涝能力高于耐旱能力 【分析】该实验是研究干旱和淹水两种条件引起的水分胁迫对宜昌楠幼苗期叶片光合特征的影响，自变量为处理方式，因变量是幼苗期叶片的叶绿素总含量和净光合速率。 【详解】（1）从细胞呼吸产生的能量和产物两个方面，分析长时间淹水引起水分胁迫的原因有： ①淹水导致植物根细胞无氧呼吸，积累酒精从而损伤根细胞，减少吸水能力。 ②淹水导致植物根细胞无氧呼吸，能量供应不足，无机盐吸收减少，影响水分的吸收 （2）①宜昌楠幼苗生长需要支持物，所以不能用液体培养基，应使用蛭石、泥炭土等统一配比的固态基质，A错误，B正确。 故选B。 ②提取色素用无水乙醇，所以浸提液相当于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的无水乙醇试剂。由图可知，W1-W3组随着处理时间的延长，叶绿素总含量变化不是很明显，而W4-W6组随着处理时间的延长，叶绿素总含量变化较明显，所以推测宜昌楠叶绿素含量的变化在淹水条件下表现的更明显。 （3）由图可知，与1d相比，4d时 W4-W5净光合速率下降的原因是叶绿素总含量下降，光反应速率下降；气孔导度下降，二氧化碳供应减少，暗反应速率下降。该实验对宜昌楠在栽培管理上的指导意义是宜昌楠的耐涝能力高于耐旱能力。 变式2（2025·山东·一模）在细胞生长和分裂的活跃期，线粒体通过中间分裂产生两个子线粒体，中间分裂前后的线粒体生理状态并没有太大的差异（图1）。当细胞处于逆境胁迫下，线粒体内的Ca2+和活性氧自由基（ROS）增加，通过外周分裂产生大小不一的子线粒体（图2），其中较小的子线粒体不包含复制型DNA（mtDNA），最终被自噬体吞噬，而较大的子线粒体得以保全。图中DRP1是一种参与线粒体分裂调控的关键蛋白。下列表述错误的是（　　） A．与成熟红细胞相比，胚胎干细胞中发生中间分裂的线粒体比例更高 B．若表达DRP1蛋白的基因突变，线粒体中间分裂和外周分裂均会受到抑制 C．当机体代谢旺盛时，心肌细胞中的线粒体会加快外周分裂以满足能量需求 D．逆境胁迫下，线粒体可通过外周分裂缓解较多ROS和Ca2+对细胞的损伤 【答案】C 【详解】A、成熟红细胞无线粒体（无分裂能力）；胚胎干细胞代谢活跃，需大量功能稳定的线粒体，因此中间分裂（产生生理状态差异小的子线粒体）的比例更高，A正确； B、DRP1是 “参与线粒体分裂调控的关键蛋白”，中间分裂和外周分裂均依赖DRP1的调控。若DRP1基因突变，两种分裂方式都会受到抑制，B正确； C、机体代谢旺盛时，心肌细胞需功能稳定的线粒体提供能量。中间分裂产生的子线粒体 “生理状态差异小”，更适合支持活跃代谢；而外周分裂是逆境胁迫下的分裂方式（产生的小线粒体被自噬，大线粒体保全），与 “代谢旺盛” 的需求不符。因此，代谢旺盛时心肌细胞应加快中间分裂，而非 “外周分裂”，C错误； D、逆境胁迫下，线粒体通过外周分裂产生 “不含 mtDNA 的小线粒体”，这些小线粒体被自噬体吞噬，可减少细胞内过多的ROS和Ca2+，从而缓解对细胞的损伤，D 正确。 故选C。 变式3（2022·山东泰安·一模）FOXO 蛋白是哺乳动物抵抗逆境（寒冷、干旱、饥饿等）的“主控开关”。下列生理活动中与FOXO蛋白发挥作用无关的是（    ） A．有氧呼吸转换为无氧呼吸，提高葡萄糖的利用效率 B．促进细胞自噬作用，增加营养物质的供应 C．增加细胞抗氧化能力，减少自由基的产生 D．加强对脂肪的分解，增强细胞的能量供应 【答案】A 【分析】由题干可知，FOXO蛋白主要功能是控制哺乳动物抵抗寒冷、干旱、饥饿等生理过程。 1、有氧呼吸是可以放出大量的能量，当没有氧气时，只能进行无氧呼吸，无氧呼吸放出的能量远远小于有氧呼吸放出的能量，葡萄糖的利用效率低。 2、在逆境中，营养物质缺乏，故FOXO蛋白若能促进细胞自噬作用，增加营养物质的供应，这也将有利于机体抵抗逆境。 3、自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，故机体中的FOXO 蛋白若能增加细胞抗氧化能力，减少自由基的产生，这将有利于其抵抗逆境。 4、逆境环境中，机体能量供应途径从糖类作为主要的供体，变为增加对脂肪的用率，这也可能是受FOXO蛋白控制或影响。 【详解】A、有氧呼吸是可以放出大量的能量，当没有氧气时，只能进行无氧呼吸，无氧呼吸放出的能量远远小于有氧呼吸放出的能量，葡萄糖的利用效率低，这不应该是FOXO蛋白的作用，A符合题意； B、在营养物质缺乏时，FOXO蛋白若能促进细胞自噬作用，将细胞分解后的物质加以利用，从而增加营养物质的供应，这也将有利于机体抵抗逆境，B不符合题意； C、因为自由基产生后，会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，故机体中的FOXO蛋白若能增加细胞抗氧化能力，减少自由基的产生，这将有利于其抵抗逆境，C不符合题意； D、逆境环境中，机体内的糖类减少，机体能量供应途径从糖类作为主要的供体，变为增加对脂肪的用率，这也可能是受FOXO蛋白控制或影响，D不符合题意。 故选A。 ◇命题点 02 农业实践（如光合作用增效技术、呼吸作用调控对农产品储存的影响）情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（2025·全国二卷·高考真题）自然界中的光强常在短时间内剧烈变化，影响植物的光合作用效率。科研人员对拟南芥的叶绿体响应光强变化的机理进行了探究。 (1)类囊体膜上的蛋白复合物PSⅡ催化水在光下分解，变化的光强会影响这一过程，从而影响光反应产生 ，最终影响暗反应过程有机物的合成。 (2)PSⅡ复合物的主要部分延伸到类囊体腔中，科研人员推测类囊体腔中的蛋白参与PSⅡ的组装。为此，利用农杆菌转化拟南芥，由于农杆菌的 会随机整合到拟南芥的核基因组中，因而可得到类囊体腔内蛋白基因发生突变的突变体。 (3)科研人员在所得突变体中观察到，B基因突变体无法编码类囊体腔内的蛋白B，该突变体表现为缺乏PSⅡ复合物。科研人员进行实验，处理及结果如图1。 ①据图分析，本实验的自变量是 。 ②依据实验结果推测，PSⅡ复合物的功能是 对变化光强的适应。 (4)进一步将b组植株的叶肉细胞置于电镜下观察，结果如图2。 基于本实验结果推断，B基因参与PSⅡ复合物的组装，PSⅡ复合物帮助植物适应变化的光强。请对观察结果能否证实该推断作出判断，并阐明理由 。 【答案】(1)ATP和NADPH (2)T-DNA (3) ①变化的光强；光强变化的规律性；缺乏PSⅡ复合物 提高 (4)不能证实。观察结果为，与野生型相比较B基因突变体的淀粉颗粒明显小而少；无法证实B蛋白参与PSⅡ复合物的组装，但支持PSⅡ复合物帮助适应变化的光强 【分析】光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解生成还原氢和氧气，以及ATP、NADPH的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程。 【详解】（1）光反应产生ATP和NADPH，影响暗反应有机物的合成。 （2）农杆菌侵染植物细胞，其Ti质粒上的T-DNA会随机整合到拟南芥的核基因组中，因而可得到类囊体腔内蛋白基因发生突变的突变体。 （3）由图可知，光照强度及其变化规律属于自变量；突变体表现为缺乏PSⅡ复合物，从而导致bcd三组生长状况变差，a组光强下无论突变生长状况均一致，说明PSⅡ复合物可提高植物对变化光强的适应。 （4）由图可知，观察结果为，与野生型相比较B基因突变体的淀粉颗粒明显小而少；无法证实B蛋白参与PSⅡ复合物的组装，但支持PSⅡ复合物帮助适应变化的光强。 变｜式｜巩｜固 变式1（2025·安徽芜湖·模拟预测）近年来我国探索并推广玉米—大豆带状复合种植技术，通过大豆、玉米高矮作物空间错位搭配（如图所示），最大限度发挥土地潜力，助农增产增收。表格为甲、乙两个品系的大豆植株分别置于正常光和弱光下处理后相关光合作用参数。 项目 品系甲 品系乙 正常光 弱光 正常光 弱光 净光合速率（μmolCO2/m2·s） 11.39 10.18 11.64 6.25 叶绿素含量（mg/g） 1.78 2.01 1.41 2.32 气孔导度（molH2O/m2·s） 0.05 0.11 0.12 0.04 胞间CO2浓度（μmolCO2/m2·s） 111.8 216.2 274.2 207.2 回答下列问题： (1)选择大豆这种植物与玉米复合种植的优点是（答出一点）： 边行优势是指大田种植时，边行作物的生长发育比中间行作物表现好，这种优势出现的原因可能是 。 (2)玉米—大豆带状复合种植时若间距过小，大豆容易因玉米遮阴出现茎秆过度伸长的现象。大豆过度伸长有利于吸收更多光能，但大豆收成却有所下降。原因是因为过度长高容易倒伏，其次是因为 。 (3)依据上表数据可知，品系 的大豆植株耐阴能力更强，判断依据是 。从能量流动的角度分析，玉米—大豆带状复合种植的意义是 。 【答案】(1) 豆科植物可以固氮，增加土壤肥力 边行的光照、土壤养分、CO2浓度条件优越 (2)需要消耗更多光合产物用于长高，使得光合产物向种子转移量减少 (3) 甲 弱光下净光合速度较大 帮助人们将生物在时间、空间上合理配置，增大流入生态系统的总能量。 【分析】1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱；2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强；3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。 【详解】（1） 氮素可用于合成蛋白质、酶、核酸等物质，豆科植物可以固氮，增加土壤肥力，故选择大豆这种植物与玉米复合种植；边行优势出现的原因是边行的光照、土壤养分、CO2浓度条件优越，边行作物的生长发育比中间行作物表现好。 （2） 需要消耗更多光合产物用于长高，使得光合产物向种子转移量减少，因此大豆过度伸长有利于吸收更多光能，但收成却有所下降。 （3） 由表格数据可知在弱光下品系甲、乙的大豆植株叶绿素含量均升高，有利于提高对光能的吸收以适应弱光环境；且可判断出甲品系的大豆植株耐阴能力更强，因为弱光下甲品系植株的气孔导度增大，胞间CO2浓度升高，吸收的CO2量增多，甲品系植株弱光下净光合速度较大。相比于单行玉米单行豆的种植模式，复合种植方式种植不同生物高低有别，运用了群落的空间结构原理，可以充分利用光照等环境资源，从能量流动的角度分析，玉米—大豆带状复合种植帮助人们将生物在时间、空间上合理配置，增大流入生态系统的总能量。 变式2（2025·湖北十堰·三模）玉米又称棒子、苞米、苞谷等，是我国重要的粮食作物之一。研究玉米的光合作用速率和培育玉米新品种均具有重要的意义。玉米在早期光合作用的过程中会产生大量可溶性糖，可溶性糖在淀粉合成酶的作用下转化为淀粉，使玉米籽粒呈糯性。研究发现，与野生型相比，玉米的CST1基因缺失突变体光合作用速率下降。回答下列问题： (1)由题可知，若淀粉合成酶的合成受抑制， 积累，籽粒就会呈甜味。玉米叶肉细胞光合作用合成的有机物，一部分用于建造植物体本身，一部分用于 作用。科研人员对玉米叶片的气孔开放程度进行检测，结果如图1所示，据图分析，突变型玉米光合作用速率下降的原因可能是 。    (2)科研人员培育出超量表达P蛋白的转基因玉米，以提高玉米的营养价值。利用Ti质粒构建的基因表达载体如图2所示，其中强启动子能驱动基因的持续转录。将萌发的玉米种子的胚芽尖端割伤，有利于种子吸收酚类化合物。    ①在构建基因表达载体时，图2中切割目的基因的DNA片段应选用的限制酶是 。同时用农杆菌侵染玉米叶片外植体，其目的是 ，但科研人员在实验中发现，玉米等单子叶植物无法分泌酚类化合物，导致农杆菌难以感染，为了提高转化的成功率，可将萌发的玉米种子的胚芽尖端割伤，然后在伤口处 ，最后再置于农杆菌液中进行浸泡。 ②为了检测P蛋白基因是否整合到玉米细胞的染色体DNA上，初步检测时最好在培养基中加入 。 【答案】(1) 可溶性糖 呼吸 突变型玉米的气孔开放程度低，CO2的吸收量减少，暗反应速率下降 (2) BamHT和SacI 通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞 添加酚类化合物 潮霉素 【分析】基因工程操作程序包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）玉米在早期光合作用的过程中会产生大量可溶性糖，可溶性糖在淀粉合成酶的作用下转化为淀粉，使玉米籽粒呈糯性，因此若淀粉合成酶的合成受抑制，则可溶性糖会积累，籽粒就会呈甜味。玉米叶肉细胞光合作用合成的有机物，一部分用于建造植物体本身，一部分用于呼吸作用，为生命活动提供能量。依据图1可知，突变型与野生型相比较，气孔开放程度降低，CO2吸收量减少，暗反应速率下降，进而导致突变型玉米光合作用速率下降。 （2）①为了培育出超量表达P蛋白的转基因玉米，应将强启动子和P蛋白基因一同切割下来与质粒结合，目的基因需插入到T-DNA片段内，因此不能选择限制酶ClaⅠ，故左侧选择BamHⅠ；通过观察质粒上的启动子和终止子的方向，应选择SacⅠ，这样可以保证目的基因的转录方向和质粒上T-DNA片段转录方向一致，故图中切割目的基因的DNA片段应选用的限制酶是BamHⅠ和SacⅠ。用农杆菌侵染玉米叶片外植体，其目的是将重组Ti质粒导入受体细胞，使含P蛋白基因的T-DNA片段整合到玉米细胞染色体上并持续表达。由于玉米等单子叶植物无法分泌酚类化合物，导致农杆菌难以感染，为了提高转化的成功率，可将萌发的玉米种子的胚芽尖端割伤，然后在伤口处施加酚类化合物，最后再置于农杆菌液中进行浸泡。 ②目的基因是随着T-DNA片段一起整合到玉米细胞的染色体DNA上，T-DNA片段上除了含有目的基因还有潮霉素抗性基因，因此为了检测P蛋白基因是否整合到玉米细胞的染色体DNA上，初步检测时最好在培养基中加入潮霉素。 变式3（24-25高三上·江苏淮安·期末）类囊体膜上电子传递包括线性电子传递和环式电子传递，电子经PSII、PQ、b6f、PSI等复合体传递，最终产生NADPH的过程称为线性电子传递。若电子经PSI传递回PQ则会形成环式电子传递，如下图所示。请据图回答： (1)类囊体膜的主要成分有 ，类囊体膜选择透过性的分子基础有 （疏水性）和膜转运蛋白（专一性）。 (2)卡尔文循环发生在上图 （X、Y）侧，光照下Y侧H+浓度升高的原因有 、 。 (3)当植物NADP+缺乏时将启动环式电子传递，该状态下叶绿体中 （“能”、“不能”）合成ATP。 (4)低温胁迫会导致植物光合速率下降，引起光能过剩，环式电子传递被激活。有人研究低温胁迫72h对两种苜蓿线性电子传递和环式电子传递的影响，结果如下图：ETR（I）和ETR（II）分别表示PSI和PSⅡ线性电子传递的能力，CEF表示环式电子传递的循环电子流，依据ETR（I）和ETR（Ⅱ）可估算出CEF的通量。 结果表明，与室温下相比，低温胁迫 （“促进”、“抑制”）两种苜蓿PSI和PSH的光合电子流：同时还显著 （“促进”、“抑制”）两种苜蓿的CEF，对 （①“甘农5号”、②“新牧4号”）影响程度相对更大。 (5)百草枯（除草剂）会争夺水光解后的e-，经一系列反应生成各种活性氧，大量活性氧攻击生物膜使细胞死亡。阴天喷洒百草枯除草的效果较差，推测其原因是 。 【答案】(1) 脂质（磷脂）和蛋白质 磷脂双分子层 (2) X 水的光解产生H+ PQ蛋白对H+的运输 (3)能 (4) 抑制 促进 ① (5)阴天光照弱，光反应受阻，水光解产生的电子少，不利于百草枯发挥作用 【分析】光合作用： 1、光反应阶段：水光解产生NADPH和氧气，ADP和Pi 结合形成ATP。 2、暗反应阶段：二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP和NADPH的作用下，还原成五碳化合物，同时ATP水解成ADP和Pi。 【详解】（1）类囊体膜属于生物膜系统，主要成分有脂质（磷脂）和蛋白质，类囊体膜具有选择透过性的分子基础是磷脂双分子层（疏水性）具有流动性、膜转运蛋白具有特异性（专一性）。 （2）甲是NADPH，乙是ATP，它们在X侧生成，参与暗反应阶段，所以X侧是叶绿体基质侧，Y侧为类囊体腔侧，故卡尔文循环发生在上图中X侧。光照下Y侧的H+浓度升高的原因是：①Y侧光合色素吸收光能将水分解成氧和H+；②据图可知，H+经ATP合成酶由Y侧运输至X侧时合成ATP，所以是顺浓度梯度的运输，则H+经PQ由X侧运输至Y侧为逆浓度梯度的运输，导致，Y侧的H+浓度升高。 （3）据图，当PSⅡ环式电子传递被激活时，也会产生H+，进而推动H+顺浓度梯度运输到X侧，促进ATP的形成，即环式电子传递中ATP能形成。 （4）依据题图可知，与室温下相比，低温胁迫下，两种苜蓿的ETR（I）和ETR（II）均下降；而CEF升高，由此可知，与室温下相比，低温胁迫抑制两种苜蓿PSI和PSⅡ的光合电子流；同时还显著促进两种苜蓿的CEF，对①“甘农5号”PSI和PSⅡ的光合电子流影响程度相对更大。 （5）依据题干信息可知，百草枯发挥作用的机理是争夺水光解后的电子，经过一系列反应生成各种活性氧，大量活性氧攻击生物膜导致细胞死亡，而水的光解产生电子的过程需要光照条件，故阴天光照强度减弱光反应受阻，不利于百草枯发挥作用。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 细胞的能量供应和利用 目录 第一部分 高考考情精析 锁定靶心 高效备考 第二部分 思维建模突破 一问一答 扫清盲区 【突破01】细胞代谢深度解析 【突破02】有氧呼吸/无氧呼吸全过程 【突破03】光合作用光反应与暗反应物质能量转化 【突破04】跨模块能量应用 【突破05】主动运输的能量供应 【突破06】生态系统能量流动与细胞呼吸的联系 第三部分 高考命题深研 典例精析+方法提炼+变式巩固 【命题点01】抗逆生理（低氧、高温等逆境下细胞能量供应的调节机制） 【命题点02】农业实践（如光合作用增效技术、呼吸作用调控对农产品储存的影响） 核心考向聚焦 主战场转移：从“基础过程记忆”转向 细胞代谢深度解析（有氧呼吸/无氧呼吸全过程、光合作用光反应与暗反应物质能量转化）与 跨模块能量应用（如主动运输的能量供应、生态系统能量流动与细胞呼吸的联系），是尖子生拉开分差的关键。 核心价值：凸显“生命观念（物质与能量观——ATP作为直接能源物质实现能量‘货币’功能、细胞呼吸与光合作用的能量转化）”“科学思维（模型认知——构建呼吸作用/光合作用过程模型；逻辑推理——分析环境因素对能量代谢的影响路径）”“社会责任（科技赋能农业——如光合作用优化技术提升作物产量、节能技术在细胞代谢研究中的应用）”，对接高考“高阶能力考查”导向。 关键能力与思维瓶颈 关键能力：精准推导代谢路径的“起点 - 中间环节 - 终点”（如有氧呼吸中葡萄糖→丙酮酸→[H]与CO₂→[H]与O₂生成水的全流程；光合作用中CO₂固定→C₃还原→糖类合成的物质变化）；将“科研论文情境”拆解为“教材机制模型”（如把前沿光合作用机制研究成果转化为课本光反应、暗反应模型）等。 培优瓶颈：1. 机制混淆，如混淆“有氧呼吸与无氧呼吸的场所、产物差异”“光反应与暗反应的物质能量联系”；2. 逻辑疏漏：推导“环境因素（如O₂浓度、CO₂浓度）对能量代谢的影响”时，忽略“后续代谢途径变化对前序步骤的反馈抑制/促进”（如低氧时无氧呼吸增强对有氧呼吸原料消耗的竞争）。 命题前瞻与备考策略 预测：以 抗逆生理（低氧、高温等逆境下细胞能量供应的调节机制）、农业实践（如光合作用增效技术、呼吸作用调控对农产品储存的影响）为核心情境，辐射考点；非选择题将融入“代谢中间产物含量变化曲线”“酶促反应能量变化的实验分析”，考查“机制→数据→结论”的推导；设问增加“原因分析类长句应答”，要求写出“3级以上逻辑链”（如“从叶绿体结构→光反应效率→暗反应速率→作物产量的因果链”）； 策略：溯源式学习：对每个机制画“推导逻辑图”（如梳理有氧呼吸三阶段的物质变化、酶的种类、能量释放梯度的完整路径；光合作用光反应与暗反应的物质循环、能量转化的关联逻辑），拒绝死记；模型化解题：对高频题型提炼解题模型（如“细胞呼吸方式判断的4要素模型”“光合作用与呼吸作用综合计算的3步法模型”）；靶向训练：多做“情境化 + 跨模块”题（如结合物质跨膜运输（主动运输需ATP）、生态系统能量流动（细胞呼吸是能量散失的主要途径）等跨模块情境设题）。 ◇突破 01 细胞代谢深度解析（有氧呼吸/无氧呼吸全过程、光合作用光反应与暗反应物质能量转化） 何为细胞呼吸？ 对于绝大多数生物来说，细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸​ 两种类型： 有氧呼吸：需氧气参与，是细胞呼吸的主要方式，能将有机物彻底氧化分解； 无氧呼吸：在无氧/缺氧条件下进行，有机物不彻底氧化分解，产物为酒精+CO₂（如酵母菌、多数植物细胞）或乳酸（如乳酸菌、动物细胞、马铃薯块茎等）。 以葡萄糖为例，有氧呼吸分三阶段进行： 第一阶段（细胞质基质）：葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量 [H] 和少量能量； 第二阶段（线粒体基质）：丙酮酸和水彻底分解为 CO₂ 和 [H]，释放少量能量； 第三阶段（线粒体内膜）：前两阶段产生的 [H] 与 O₂ 结合生成水，释放大量能量。 无氧呼吸全过程在细胞质基质中进行： 第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同（葡萄糖→丙酮酸+[H]+少量能量）； 第二阶段中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精+CO₂（如酵母菌）或乳酸（如乳酸菌），此阶段不产生能量。 如何理解有氧呼吸的过程？ 有氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程，通过“细胞质基质→线粒体基质→线粒体内膜”的三阶段酶促反应，将葡萄糖中稳定的化学能逐步转化为： · ATP 中活跃的化学能（约 40%能量储存于 ATP）； · 热能（剩余能量以热能形式散失，维持体温等）。 你如何理解无氧呼吸的过程？ 无氧呼吸是有机物不彻底氧化分解的过程： · 因无氧气参与，电子传递链无法正常运转，能量释放少且大部分留存在酒精/乳酸中（仅第一阶段产生少量 ATP）； · 不同生物无氧呼吸产物不同的本质是：催化第二阶段的酶种类不同（如酵母菌含“产酒精相关酶”，乳酸菌含“产乳酸相关酶”）。 过程辨析（核心过程对比表） 对比维度 有氧呼吸 无氧呼吸（产酒精） 无氧呼吸（产乳酸） 光反应 暗反应 CO₂ 参与？ 第二阶段产生CO₂ 不消耗CO₂，产生CO₂ 不消耗CO₂，不产生CO₂ 不消耗CO₂ CO₂固定消耗CO₂ 固定后产物 无“固定”概念（彻底分解） 无“固定”概念（不彻底分解） 无“固定”概念（不彻底分解） 无 CO₂与C₅生成C₃ 反应场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 细胞质基质 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 主要物质变化 葡萄糖→CO₂+H₂O 葡萄糖→酒精+CO₂ / 乳酸 葡萄糖→乳酸 水的光解、ATP和NADPH合成 CO₂固定、C₃还原 能量变化 稳定化学能→活跃化学能+热能 稳定化学能→少量活跃化学能+大量未释放化学能 稳定化学能→少量活跃化学能+大量未释放化学能 光能→活跃化学能 活跃化学能→稳定化学能 O₂ 需求 必需 不需要 不需要 不需要（光能驱动） 不需要 ◇突破 02 跨模块能量应用（如主动运输的能量供应、生态系统能量流动与细胞呼吸的联系） 主动运输的能量从何而来？ 直接供能 依赖细胞呼吸维持的“离子梯度势能”。例如，Na⁺ - K⁺泵通过消耗ATP（细胞呼吸产物），将细胞内Na⁺泵到细胞外、K⁺泵入细胞内，建立Na⁺浓度差；当Na⁺顺浓度梯度进入细胞时，带动葡萄糖等溶质逆浓度运输，此过程的能量本质是细胞呼吸“预先储存”的离子梯度势能。 依赖细胞呼吸产生的ATP。例如，小肠上皮细胞吸收氨基酸时，需ATP水解释能驱动载体蛋白，同时借助Na⁺顺浓度梯度的势能（由Na⁺ - K⁺泵通过细胞呼吸维持）辅助运输。 间接供能 如何理解生态系统能量流动与细胞呼吸的联系？ 输入端：生产者通过光合作用“捕获”太阳能，光反应产ATP供暗反应固碳，而暗反应的CO₂来源（分解者/生产者呼吸）依赖细胞呼吸，体现“呼吸为能量输入兜底”。 传递端：消费者通过摄食获取有机物，细胞呼吸分解有机物释放能量，一部分转化为ATP供生命活动（含主动运输），一部分传递给下一营养级；未被利用的有机物最终被分解者呼吸分解，完成能量“代际传递”。 散失端：所有生物的细胞呼吸都会将能量以热能散失，这是能量“单向流动”的核心（热能无法被生产者重新捕获利用），也是“逐级递减”的主因（每级仅10% - 20%能量传递到下一营养级）。 物质 - 能量耦合：细胞呼吸分解有机物（如葡萄糖）释放能量的同时，产生CO₂、H₂O等产物；这些产物又可作为生产者光合作用的原料，实现“物质循环”与“能量流动”的闭环，而细胞呼吸是连接二者的“代谢枢纽”。 过程辨析（核心过程对比表） 能量应用类型 能量来源 能量转化/利用方式 实例（主动运输/生态系统环节） 主动运输（直接供能） 细胞呼吸产生的ATP ATP→ADP + Pi，释放能量驱动载体蛋白 小肠上皮细胞吸收氨基酸（需ATP水解供能） 主动运输（间接供能） 细胞呼吸维持的离子梯度 离子顺浓度扩散的势能带动溶质逆浓度运输 Na⁺ - K⁺泵建立Na⁺梯度，辅助葡萄糖跨膜吸收 生态系统能量输入 太阳能 光反应：光能→ATP/NADPH化学能 玉米叶肉细胞叶绿体光反应阶段，类囊体膜上的能量转换 生态系统能量传递 上一营养级有机物 细胞呼吸：有机物→ATP化学能 + 热能 羊摄食青草后，细胞呼吸分解青草中的有机物供能 生态系统能量散失 各营养级细胞呼吸 化学能→热能（不可逆散失） 所有生物（生产者/消费者/分解者）呼吸作用释放热量 ◇命题点 01 抗逆生理（低氧、高温等逆境下细胞能量供应的调节机制）情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（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 。 变｜式｜巩｜固 变式1（2024·湖北·二模）水分胁迫是指由于植物水分散失超过水分吸收，导致植物组织含水量下降，正常代谢失调的现象。这种现象可能由土壤干旱、淹水、冰冻、高温或盐渍等多种环境因素引起。现有科学家设计实验研究干旱和淹水两种条件引起的水分胁迫对宜昌楠幼苗期叶片光合特征的影响。完成下列问题： (1)从细胞呼吸产生的能量和产物两个方面，分析长时间淹水引起水分胁迫的原因有 ① 。 ② 。 (2)选取生理状况相同的宜昌楠幼苗若干株均分为六组，采用双套法(陶盆外加套一个塑料桶，桶沿高于盆沿10cm)进行湿度处理：W1-完全不浇水，W2-每天浇水，W3-隔天浇1次水，W4-水位维持在培养基质的30%，W5-水位维持在培养基质的50%，W6-水位维持在培养基质的100%。请回答： ①据此推测，陶盆内的培养基质应为 。 A．统一配方的完全培养液           B．用蛭石、泥炭土等统一配比的固态基质 ②科学家每天采集叶片，快速洗净擦干后称取0.1g剪碎后放入浸提液中，密封后置于黑暗低温处。待瓶中叶肉组织完全变白后将浸提液用分光光度计测定叶绿素的光密度，计算出光合色素的含量。结果如下图： 浸提液相当于“绿叶中色素的提取和分离”实验中的 试剂。从图中数据可知，当水分胁迫达到一定程度，宜昌楠幼苗积极地进行自我调节以适应逆境，宜昌楠叶绿素含量的变化在 条件下表现的更明显。 (3)宜昌楠幼苗净光合速率如下图，净光合速率、气孔导度的变化趋势基本上一致。综合分析与1d相比，4d时 W4-W5净光合速率下降的原因是 。该实验对宜昌楠在栽培管理上的指导意义是 。 变式2（2025·山东·一模）在细胞生长和分裂的活跃期，线粒体通过中间分裂产生两个子线粒体，中间分裂前后的线粒体生理状态并没有太大的差异（图1）。当细胞处于逆境胁迫下，线粒体内的Ca2+和活性氧自由基（ROS）增加，通过外周分裂产生大小不一的子线粒体（图2），其中较小的子线粒体不包含复制型DNA（mtDNA），最终被自噬体吞噬，而较大的子线粒体得以保全。图中DRP1是一种参与线粒体分裂调控的关键蛋白。下列表述错误的是（　　） A．与成熟红细胞相比，胚胎干细胞中发生中间分裂的线粒体比例更高 B．若表达DRP1蛋白的基因突变，线粒体中间分裂和外周分裂均会受到抑制 C．当机体代谢旺盛时，心肌细胞中的线粒体会加快外周分裂以满足能量需求 D．逆境胁迫下，线粒体可通过外周分裂缓解较多ROS和Ca2+对细胞的损伤 变式3（2022·山东泰安·一模）FOXO 蛋白是哺乳动物抵抗逆境（寒冷、干旱、饥饿等）的“主控开关”。下列生理活动中与FOXO蛋白发挥作用无关的是（    ） A．有氧呼吸转换为无氧呼吸，提高葡萄糖的利用效率 B．促进细胞自噬作用，增加营养物质的供应 C．增加细胞抗氧化能力，减少自由基的产生 D．加强对脂肪的分解，增强细胞的能量供应 ◇命题点 02 农业实践（如光合作用增效技术、呼吸作用调控对农产品储存的影响）情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（2025·全国二卷·高考真题）自然界中的光强常在短时间内剧烈变化，影响植物的光合作用效率。科研人员对拟南芥的叶绿体响应光强变化的机理进行了探究。 (1)类囊体膜上的蛋白复合物PSⅡ催化水在光下分解，变化的光强会影响这一过程，从而影响光反应产生 ，最终影响暗反应过程有机物的合成。 (2)PSⅡ复合物的主要部分延伸到类囊体腔中，科研人员推测类囊体腔中的蛋白参与PSⅡ的组装。为此，利用农杆菌转化拟南芥，由于农杆菌的 会随机整合到拟南芥的核基因组中，因而可得到类囊体腔内蛋白基因发生突变的突变体。 (3)科研人员在所得突变体中观察到，B基因突变体无法编码类囊体腔内的蛋白B，该突变体表现为缺乏PSⅡ复合物。科研人员进行实验，处理及结果如图1。 ①据图分析，本实验的自变量是 。 ②依据实验结果推测，PSⅡ复合物的功能是 对变化光强的适应。 (4)进一步将b组植株的叶肉细胞置于电镜下观察，结果如图2。 基于本实验结果推断，B基因参与PSⅡ复合物的组装，PSⅡ复合物帮助植物适应变化的光强。请对观察结果能否证实该推断作出判断，并阐明理由 。 变｜式｜巩｜固 变式1（2025·安徽芜湖·模拟预测）近年来我国探索并推广玉米—大豆带状复合种植技术，通过大豆、玉米高矮作物空间错位搭配（如图所示），最大限度发挥土地潜力，助农增产增收。表格为甲、乙两个品系的大豆植株分别置于正常光和弱光下处理后相关光合作用参数。 项目 品系甲 品系乙 正常光 弱光 正常光 弱光 净光合速率（μmolCO2/m2·s） 11.39 10.18 11.64 6.25 叶绿素含量（mg/g） 1.78 2.01 1.41 2.32 气孔导度（molH2O/m2·s） 0.05 0.11 0.12 0.04 胞间CO2浓度（μmolCO2/m2·s） 111.8 216.2 274.2 207.2 回答下列问题： (1)选择大豆这种植物与玉米复合种植的优点是（答出一点）： 边行优势是指大田种植时，边行作物的生长发育比中间行作物表现好，这种优势出现的原因可能是 。 (2)玉米—大豆带状复合种植时若间距过小，大豆容易因玉米遮阴出现茎秆过度伸长的现象。大豆过度伸长有利于吸收更多光能，但大豆收成却有所下降。原因是因为过度长高容易倒伏，其次是因为 。 (3)依据上表数据可知，品系 的大豆植株耐阴能力更强，判断依据是 。从能量流动的角度分析，玉米—大豆带状复合种植的意义是 。 变式2（2025·湖北十堰·三模）玉米又称棒子、苞米、苞谷等，是我国重要的粮食作物之一。研究玉米的光合作用速率和培育玉米新品种均具有重要的意义。玉米在早期光合作用的过程中会产生大量可溶性糖，可溶性糖在淀粉合成酶的作用下转化为淀粉，使玉米籽粒呈糯性。研究发现，与野生型相比，玉米的CST1基因缺失突变体光合作用速率下降。回答下列问题： (1)由题可知，若淀粉合成酶的合成受抑制， 积累，籽粒就会呈甜味。玉米叶肉细胞光合作用合成的有机物，一部分用于建造植物体本身，一部分用于 作用。科研人员对玉米叶片的气孔开放程度进行检测，结果如图1所示，据图分析，突变型玉米光合作用速率下降的原因可能是 。    (2)科研人员培育出超量表达P蛋白的转基因玉米，以提高玉米的营养价值。利用Ti质粒构建的基因表达载体如图2所示，其中强启动子能驱动基因的持续转录。将萌发的玉米种子的胚芽尖端割伤，有利于种子吸收酚类化合物。    ①在构建基因表达载体时，图2中切割目的基因的DNA片段应选用的限制酶是 。同时用农杆菌侵染玉米叶片外植体，其目的是 ，但科研人员在实验中发现，玉米等单子叶植物无法分泌酚类化合物，导致农杆菌难以感染，为了提高转化的成功率，可将萌发的玉米种子的胚芽尖端割伤，然后在伤口处 ，最后再置于农杆菌液中进行浸泡。 ②为了检测P蛋白基因是否整合到玉米细胞的染色体DNA上，初步检测时最好在培养基中加入 。 变式3（24-25高三上·江苏淮安·期末）类囊体膜上电子传递包括线性电子传递和环式电子传递，电子经PSII、PQ、b6f、PSI等复合体传递，最终产生NADPH的过程称为线性电子传递。若电子经PSI传递回PQ则会形成环式电子传递，如下图所示。请据图回答： (1)类囊体膜的主要成分有 ，类囊体膜选择透过性的分子基础有 （疏水性）和膜转运蛋白（专一性）。 (2)卡尔文循环发生在上图 （X、Y）侧，光照下Y侧H+浓度升高的原因有 、 。 (3)当植物NADP+缺乏时将启动环式电子传递，该状态下叶绿体中 （“能”、“不能”）合成ATP。 (4)低温胁迫会导致植物光合速率下降，引起光能过剩，环式电子传递被激活。有人研究低温胁迫72h对两种苜蓿线性电子传递和环式电子传递的影响，结果如下图：ETR（I）和ETR（II）分别表示PSI和PSⅡ线性电子传递的能力，CEF表示环式电子传递的循环电子流，依据ETR（I）和ETR（Ⅱ）可估算出CEF的通量。 结果表明，与室温下相比，低温胁迫 （“促进”、“抑制”）两种苜蓿PSI和PSH的光合电子流：同时还显著 （“促进”、“抑制”）两种苜蓿的CEF，对 （①“甘农5号”、②“新牧4号”）影响程度相对更大。 (5)百草枯（除草剂）会争夺水光解后的e-，经一系列反应生成各种活性氧，大量活性氧攻击生物膜使细胞死亡。阴天喷洒百草枯除草的效果较差，推测其原因是 。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $