专题2 课时2 细胞呼吸与光合作用的原理(复习讲义)-【优化探究】2026年高考生物二轮专题复习配套课件（广东专版）

细胞代谢 专题二 课时2　细胞呼吸与光合作用的原理 考点 真题统计 命题趋势 细胞呼吸的原理与应用 2025·广东T14;2024·广东T5;2023·广东T7;2022·东T10 细胞呼吸和光合作用是重中之重,常作为非选择题的第二道题出现,是高考命题的重点内容 光合作用的原理 2025·广东T18;2024·广东T2、T20; 2023·广东T18;2022·广东T18;2021·广东T12 不同植物固定二氧化碳的方式 重难突破2 热点情境4 重难突破1 内容索引 NEIRONGSUOYIN 细胞呼吸的原理与应用 光合作用的原理 细胞呼吸的原理与应用 重难突破1 核心整合 要点分析 1.判断细胞呼吸方式的三大依据 2.细胞(有氧)呼吸过程中能量的转化 核心整合 要点分析 (1)细胞质基质中的一种小分子物质——NAD+(氧化型辅酶Ⅰ)能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的H+和e-结合,形成NADH。 (2)NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H+和高能电子(e-),高能电子(e-)通过呼吸链传递。 (3)复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用:通过电子传递链将H+定向转运至膜间隙,导致线粒体膜间隙中H+浓度升高,线粒体基质中H+浓度降低,质子流再通过ATP合成酶进入线粒体基质,驱动ATP合成。 核心整合 要点分析 3.微生物的无氧呼吸(发酵) 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。发酵与无氧呼吸的共同点:H+和e-的最终受体都不是氧,并且呼吸底物只是部分地被氧化,所以最终形成的产物有酒精、乳酸等,需要指出的是，发酵工业上所说的发酵并非完全是无氧的,如醋酸发酵就是需要氧的。 核心整合 要点分析 4.细胞呼吸易错总结 (1)细胞呼吸过程中产生的[H]主要是还原型辅酶Ⅰ(NADH)的简化表示形式。 (2)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量ATP,第二阶段不释放能量生成ATP。 (3)人体细胞无氧呼吸产生的是乳酸,所以人体细胞产生CO2的场所是线粒体基质,乳酸能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 核心整合 要点分析 (4)在细胞呼吸过程中产生的中间产物,可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同,这些物质可进一步形成葡萄糖,因此蛋白质、糖类、脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 (5)“无氧”环境不一定更有利于果蔬、种子储存,因为O2浓度为零时,细胞呼吸强度并不为零,此时细胞进行无氧呼吸,大量消耗有机物,不利于果蔬、种子储存。 核心整合 要点分析 真题历练 感悟考情 1.(2024·广东卷,5)研究发现,敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中,线粒体出现碎片化现象,且数量减少。下列分析错误的是(　　) A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B.线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱 C.有氧条件下,WT比Δsqr的生长速度快 D.无氧条件下,WT比Δsqr产生更多的ATP D 解析：有氧呼吸的主要场所是线粒体,碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸,A正确;有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体,线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱,B正确;与Δsqr相比,WT中正常线粒体数量更多,有氧条件下,WT能获得更多的能量,生长速度比Δsqr快,C正确;无氧呼吸的场所是细胞质基质,与线粒体无关,所以无氧条件下WT产生ATP的量与Δsqr相同,D错误。 2.(2023·广东卷,7)在游泳过程中,参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是(　　) A.还原型辅酶Ⅰ　　　　　 B.丙酮酸 C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳 A 解析：游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量,有氧呼吸的第一阶段和第二阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应,在线粒体内膜上与氧结合生成水,这里的[H]是一种简化的表示方式,实际上指的是还原型辅酶Ⅰ,A正确。 【命题延伸　典题重组】 3.判正误 (1)(2025·江苏卷)人体细胞和酵母细胞呼吸作用的无氧呼吸产物都有 CO2。(　　) (2)(2024·甘肃卷)浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸,但促进了无氧呼 吸。(　　) (3)(2023·山东卷)细胞将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径释放的ATP和消耗的[H]均增多。(　　) × √ × 4.练表达 (2024·贵州卷)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有_______________________________  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  需要氧气参与;有机物被彻底氧化分解;释放大量能量,生成大量ATP 题组递进 素能提升 题组1　有氧呼吸与无氧呼吸的原理及其应用分析 1.(2022·广东卷,10)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5% TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是(　　) A.该反应需要在光下进行 B.TTF可在细胞质基质中生成 C.TTF生成量与保温时间无关 D.不能用红色深浅判断种子活力高低 B 解析：大豆种子充分吸水胀大,此时不能进行光合作用,该反应不需要在光下进行,A错误;细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H],TTF可在细胞质基质中生成,B正确;保温时间较长时,较多的TTC进入活细胞,生成较多的红色TTF,C错误;相同时间内,种胚出现的红色越深,说明种胚代谢越旺盛,据此可判断种子活力的高低,D错误。 2.(2025·广东珠海模拟)很多物质会影响细胞呼吸过程,进而造成中毒症状,部分物质作用机制如下: 某中毒者肌肉细胞中的丙酮酸浓度正常,NADH浓度偏高。下列说法正确的是(　　) A.2-脱氧葡萄糖只影响有氧呼吸第一阶段ATP的产生 B.氰化钾中毒者的线粒体可能无法利用O2 C.砷中毒可能影响细胞无氧呼吸的进行 D.该中毒者可能是砷中毒 2-脱氧葡萄糖 与葡萄糖竞争性结合酶活性位点,抑制酶的功能 砷 抑制线粒体基质中某些酶的活性 氰化钾 影响线粒体内膜的功能 B 解析：2-脱氧葡萄糖与葡萄糖竞争性结合酶活性位点,抑制酶功能,而有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸第一阶段反应相同,都是葡萄糖反应生成丙酮酸和NADH,故不只是影响有氧呼吸第一阶段ATP产生,A错误;氰化钾影响线粒体内膜功能,而线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段NADH和O2结合生成水的场所,所以氰化钾中毒者的线粒体可能无法利用O2,B正确;砷抑制线粒体基质中某些酶的活性,无氧呼吸的场所是细胞质基质,所以砷中毒不影响细胞无氧呼吸的进行,C错误;该中毒者肌肉细胞中丙酮酸浓度正常、NADH浓度偏高,砷抑制线粒体基质中某些酶的活性,会使丙酮酸不能顺利进入线粒体进一步氧化分解,丙酮酸浓度应升高,所以该中毒者不是砷中毒,D错误。 题组2　细胞呼吸原理的拓展情境分析 3.(2025·广东湛江模拟)在有氧呼吸的第二阶段,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。三羧酸循环的大致过程为乙酰辅酶A与草酰乙酸缩 合生成柠檬酸,经过脱氢等过程,最终生成CO2、ATP等,并且重新生成草酰乙酸。高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢,脂肪营养不良会导致线粒体中三羧酸循环活性下降。下列说法错误的是(　　) A.治疗脂肪营养不良可在食物中适量添加柠檬酸 B.三羧酸循环过程中会产生还原型辅酶Ⅰ C.正常生理条件下,利用14C标记的丙酮酸可追踪三羧酸循环中各产物的生成 D.乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸的过程发生在线粒体基质中 C 解析：据题意可知,高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢,所以柠檬酸水平与脂肪生成呈正相关,在食物中适量添加柠檬酸能直接提高柠檬酸水平,能有效治疗脂肪营养不良,A正确;据题意可知,三羧酸循环属于有氧呼吸的第二阶段,会产生还原型辅酶Ⅰ,B正确;利用14C标记的丙酮酸可追踪三羧酸循环中含C产物的生成,不能追踪不含C产物的生成,C错误;乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸属于有氧呼吸第二阶段,发生在线粒体基质中,D正确。 4.(2025·广东清远二模)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”,如图甲所示。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图乙所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合成酶。下列相关叙述错误的是(　　) A.DNP使膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少 B.有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了 氧气,4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻 C.与25 ℃条件相比,4 ℃时有氧呼吸产热多 D.呼吸链的电子传递所产生的膜两侧H+浓度差为ATP的合成提供了驱动力 答案：B 解析：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,当H+从内外膜间隙进入基质时,顺浓度梯度会释放能量,此时若通过ATP合成酶,则能量有一部分用于合成ATP,DNP可使H+不经ATP合成酶返回基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,导致ATP合成减少,A、D正确。有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气,生成水。由图乙可知,4 ℃与25 ℃+DNP处理的结果十分相似,推测两者可能有相似的有氧呼吸第三阶段过程。DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合成酶,对前面的电子传递过程并无直接影响,同理对4 ℃时线粒体内膜上的电子传递无影响,B错误。分析图乙可知,与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸耗氧量更多,消耗葡萄糖的量更多,但是4 ℃时合成ATP比25 ℃时少,说明产生的能量大多数以热能形式释放了, C正确。 光合作用的原理 重难突破2 1.改变条件后,光合作用过程中物质含量的变化分析 如图中Ⅰ表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的还原。当外界条件 (如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化: 在以上各物质的含量变化中,C3和C5含量 的变化是相反的,若C3含量增加,则C5含量 减少;NADPH、ATP和C5的含量变化是一 致的,都增加或都减少。 核心整合 要点分析 提醒:连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 ①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中会暂时存在,在光反应停止时,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。 ②在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理的有机物积累量要多。 核心整合 要点分析 2.拓展:光系统及电子传递链 核心整合 要点分析 (1)光系统Ⅱ进行水的光解,产生O2、H+和自由电子(e-),光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 (2)光反应时,通过光合色素将光能转化为电能,电子在电子传递体之间的传递驱动ATP和NADPH的合成。 (3)光合作用中ATP的合成依赖ATP合成酶,通过光系统中电子传递链释放的能量在类囊体薄膜两侧建立质子梯度,质子顺电化学梯度流动时驱动ATP的合成。 核心整合 要点分析 3.拓展:卡尔文循环 卡尔文循环是光合作用中固定二氧化碳并合成有机物的关键代谢途径,包括三个主要阶段: (1)CO2固定 关键酶:Rubisco(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶)催化CO2与RuBP(核酮糖-1,5-二磷酸,5碳化合物)结合,生成不稳定的6碳中间体,随即分解为2分子3-磷酸甘油酸(3-PGA)(3碳化合物),这是循环的起点。 核心整合 要点分析 (2)还原阶段 3-PGA在ATP供能和NADPH提供还原力的作用下,被还原为3-磷酸甘油醛(G3P)(一种3碳糖)。 (3)再生阶段(RuBP再生) 大部分G3P通过一系列反应重新生成RuBP,以维持循环持续进行,此过程消耗ATP。另一部分被运入细胞质,迅速转化为葡萄糖-1-磷酸和果糖-6-磷酸。这两者经过进一步的转化,形成磷酸蔗糖并经过水解而变成蔗糖。叶绿体中的3-磷酸甘油醛主要被转化为淀粉。这些淀粉可以暂时储存在叶绿体的基质中,然后水解成葡萄糖,转运到细胞质中。 核心整合 要点分析 4.拓展:光合产物及运输 核心整合 要点分析 (1)磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖,也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 (2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉,暂时储存在叶绿体中,又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体,在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内,或从光合细胞中输出,经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 核心整合 要点分析 真题历练 感悟考情 1.(2024·广东卷,2)2019年,我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌,其细胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中,下列物质存在的可能性最小的是(　　) A.ATP　　　　　　　　　 B.NADP+ C.NADH D.DNA D 解析：由题干信息可知,采集到的蓝细菌细胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用,进行光合作用时,光反应阶段可以将ADP和Pi转化为ATP,NADP+和H+转化为NADPH,有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH,而DNA存在于蓝细菌的拟核中,D符合题意。 2.(2021·广东卷,12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是(　　) A.Rubisco存在于细胞质基质中 B.激活Rubisco需要黑暗条件 C.Rubisco催化CO2固定需要ATP D.Rubisco催化C5和CO2结合 D 解析：Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应,催化CO2与C5结合形成C3,暗反应场所在叶绿体基质,故Rubisco存在于叶绿体基质中,A错误,D正确;暗反应中CO2的固定过程有光无光都可进行,故Rubisco的激活不需要黑暗条件,B错误;Rubisco催化CO2固定不需要ATP,C错误。 【命题延伸　典题重组】 3.判正误 (1)(2025·河北卷)绿色植物的光合作用过程进行时,类囊体膜上消耗H2O、叶绿体基质中消耗CO2。(　　) (2)(2023·湖北卷)高温使作物叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少。(　　) (3)(2021·山东卷)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(　　) (4)(2020·天津卷)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(　　) √ × × × 4.练表达 (1)(2024·安徽卷)某品种水稻旗叶(位于植株最顶端)从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合,在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸;在有关酶的作用下,3-磷酸甘油酸接受　　　　　　　　释放的能量并被还原,随后在叶绿体基质中转化为　　　　　　　　　　　　　　。  (2)(2023·全国甲卷)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮 液,发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖,原因是_____________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。  ATP和NADPH 核酮糖-1,5-二磷酸和淀粉等 悬浮液中虽然具有类囊体膜、叶绿体基质以及与暗反应相关的酶,但黑暗条件下,光反应无法进行,暗反应没有光反应提供的ATP和NADPH,所以不能产生糖 题组递进 素能提升 题组1　光合作用的过程分析 1.(2025·广东揭阳模拟)山茶植株形姿优美,叶片浓绿有光泽,四季常青,花色艳丽缤纷,是我国南方重要的植物造景材料之一。下列有关叙述错误的是(　　) A.缺Mg条件下,山茶叶片会因叶绿素减少而发黄 B.山茶叶绿体和液泡中含有的色素种类相同 C.提高CO2浓度可在短时间内使C5含量减少 D.山茶质量的增加来自水、矿质元素和空气 B 解析：Mg是叶绿素的重要组成元素,缺Mg条件下,山茶叶片会因叶绿素减少而发黄,A正确;山茶叶绿体和液泡中含有的色素种类不同,前者含有的是光合色素,不溶于水,后者含有的是花青素,可溶于水,B错误;当CO2浓度增加时,CO2的固定速率增加,C5的消耗量增加,C3的还原速率不变,即C5的生成量不变,所以提高CO2浓度可在短时间内使C5含量减少,C正确;山茶植株可以吸收水从而增加质量,也可以从土壤中吸收矿质元素,合成相关的化合物增加质量,也可以利用空气中的CO2进行光合作用合成有机物增加质量,D正确。 2.(2025·广东广州模拟)在光合作用的光反应中,叶绿素吸收光能使水光解,释放出电子,电子进行传递。电子从光系统Ⅱ(PSⅡ)转移到光系统Ⅰ(PSⅠ),最终生成NADPH。除此之外,PSⅡ还负责光合生物中水的光依赖性氧化,同时释放氧气和质子(H+),质子可以推动ATP合成,过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.PSⅡ具有吸收利用光能,并进行电子传递的作用 B.破坏PSⅡ会影响光反应中O2的释放和ATP的合成 C.若降低B侧的H+浓度,则有利于光反应过程中产生ATP D.通过光合电子传递链,光能可转化到NADPH和ATP中 答案：C 解析：据题图可知,类囊体薄膜上的PSⅡ具有吸收利用光能,并进行电子传递的作用,A正确;由题意可知,PSⅡ负责光合作用过程中水的光解,同时释放O2和质子(H+),质子可以推动ATP合成,因此破坏PSⅡ会影响该过程中O2的释放和ATP的合成,B正确;降低B侧的H+浓度会减小类囊体膜两侧H+浓度差,不利于H+顺浓度梯度运输到膜外,不利于ATP的合成,C错误;叶绿素接受光的照射后被激发,在PSⅡ发生H2O的光解,释放势能高的e-,通过光合电子传递链,光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能,D正确。 题组2　光合作用过程及其光合产物调节过程的分析 3.(2025·广东深圳模拟)如图表示植物细胞光合作用及淀粉与蔗糖合成的调节过程,a~d表示物质。夜间细胞质基质中Pi浓度较高,促进磷酸转运体顺浓度将Pi从细胞质基质运入叶绿体,同时将磷酸丙糖运出叶绿体。下列叙述正确的是(　　) A.夜间叶绿体基质Pi浓度的改变,减少淀粉产生 B.叶绿体基质中的CO2可以被光反应产生的b和 NADPH还原 C.若突然停止光照,短时间内d含量将升高,磷酸丙糖含量将降低 D.降低磷酸转运体的活性可促进蔗糖合成,从而降低CO2固定速率 A 解析：依据题干信息,夜间细胞质基质中Pi浓度较高,促进磷酸转运体顺浓度梯度将Pi从细胞质基质运入叶绿体,同时将磷酸丙糖运出叶绿体,使得叶绿体中磷酸丙糖浓度降低,反应速度减慢,淀粉生成量减少,A正确;叶绿体基质中的C3可以被光反应产生的b(ATP)和NADPH还原,CO2参与的是CO2的固定过程,B错误;若突然停止光照,则光反应产生的b(ATP)和NADPH减少,进而导致C3的还原速率降低,d(C5)和磷酸丙糖的生成量减少,而CO2的固定速率不变,即C5的消耗量不变,故C5的含量降低,C错误;磷酸转运体活性较高时,可促进磷酸丙糖转运出叶绿体,用于合成蔗糖,从而提高暗反应中CO2的固定速率,降低磷酸转运体的活性,会使蔗糖的合成速率降低,进而降低暗反应中CO2的固定速率,D错误。 4.(2025·广东潮州模拟)叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”,果实是储存有机物的“库”(如图1)。正常情况下,植物体内代谢源与库之间是相互协调的,在对光合产物的需求量大时,叶的光合速率也较大,反之亦然。下列相关叙述错误的是(　　) A.迅速生长的植株或叶片的光合速率较成熟植株或叶片大 B.叶腋有花或果实的叶片的光合速率较叶腋无花或果实的叶片大 C.摘去花、果以及除去植株顶端分生组织等都使叶的光合速率升高 D.图2的实验结果说明叶片光合产物分配给果实的特点是就近分配 C 解析：由题意可知，在对光合产物的需求量大时，叶的光合速率也较大，据此推测，迅速生长的植株或叶片的光合速率较成熟植株或叶片大，A正确；叶腋有花或果实的叶片的光合速率较叶腋无花或果实的叶片大，因为叶腋有花或果实对光合产物的需求更大，因而其光合速率更高，B正确；摘去花、果会导致果实储存有机物的库减少，除去植物顶端分生组织会影响植物整体生长代谢，因而都使叶的光合速率下降，C错误；题图2的实验结果表现为离叶片越近的果实储存的有机物越多，说明叶片光合产物分配给果实的特点是就近分配，D正确。 不同植物固定二氧化碳的方式 热点情境4 (2024·广东卷,20)某湖泊曾处于重度富营养化状态,水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段,成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草,答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力如图。 真题导向 回答下列问题。 (1)湖水富营养化时,浮游藻类大量繁殖,水体透明度低,湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于　　　　　　　　的有机物,最终衰退和消亡。  解析:由于湖底光照不足,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,不足以维持生长,最终衰退和消亡。 细胞呼吸消耗 (2)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　　　 　,其原因是______________________ 　　　　　　　　　　。  解析:据图a分析,3种沉水植物最大光合速率对应的光强度依次升高,因此生态恢复后,该湖泊形成了以题述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③②①。 ③②① 最大光合速率对应的 光照强度依次升高 (3)为了达到净化湖水的目的,选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,三者配合能实现对湖水的综合治理效果。  解析:据图b分析,①金鱼藻除藻率高,②黑藻除氮率高,③苦草除磷率高,三者配合能高效地去除氮、磷和藻,能实现综合治理效果。 ①(金鱼藻)除藻率高,②(黑藻)除氮率高,③(苦草)除磷率高 (4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径(浓缩CO2形成高浓度C4后,再分解成CO2传递给C5)使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用,在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案,验证黑藻的碳浓缩优势,完成下列表格。 实验设计方案 实验材料 对照组:　　　　　　　实验组:黑藻  实验条件 控制光照强度为　　　　μmol·m-2·s-1  营养及环境条件相同且适宜,培养时间相同 控制条件 　　　　　　　　　　　　　  测量指标 　　　　　　　　　　　　　  金鱼藻 500 CO2浓度较低且相同 单位时间内O2释放量 解析:本实验的实验目的是验证黑藻的碳浓缩优势,自变量是植物种类,无关变量应该保持相同且适宜。由图a可知,在光照强度为500 μmol·m-2·s-1时,金鱼藻和黑藻光合速率相同,在不同光照强度下,苦草的光合速率均明显低于黑藻,所以选择金鱼藻作为对照组验证黑藻的碳浓缩优势且控制光照强度为500 μmol·m-2·s-1;为了验证黑藻的碳浓缩优势,需要在CO2浓度较低的环境下进行实验,并且要控制CO2浓度相同;通过测量单位时间内O2释放量,比较两种植物的净光合速率,判断两者的竞争力。 (5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,此外,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。针对这两个实际问题,从生态学角度提出合理的解决措施:_______________________________                                                                                                                     　。解析: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,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本,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凋落叶片为食物的生物。  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凋落叶片为食物的生物 光合作用固定CO2的途径除了卡尔文循环以外,还有C4途径和景天酸代谢(CAM)途径等。 (1)C4植物固定CO2的途径 玉米、甘蔗等起源于热带的植物,其叶肉细胞的叶绿体内,在相关酶的催化作用下,CO2首先被一种三碳化合物(PEP)固定,形成一个四碳化合物(C4)。C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中,释放出一个CO2,并形成另一种三碳化合物——丙酮酸。释放出来的CO2进入卡尔文循环,丙酮酸则再次进入叶肉细胞中的叶绿体内,在相关酶的催化下,通过ATP提供的能量,转化成PEP,继续固定CO2。具体过程如图所示。 情境拓展 (2)景天科植物的CO2固定途径 景天酸代谢(CAM)是许多肉质植物的一种特殊代谢方式,在夜间,大气中CO2从气孔进入,在磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶的催化下,与PEP结合形成草酰乙酸(OAA),再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸,贮存于液泡中。在白天,苹果酸从液泡中释放出来,经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸,CO2产生后用于卡尔文循环,如图所示。 1.(2025·广东深圳模拟)玉米的光合作用既有C4途径又有C3途径(如图), PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力。据图分析,下列说法正确的是(　　) A.物质B为C3,它和PEP均可固定CO2 B.卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质 C.为过程②提供能量的物质有ATP和NADH D.在炎热夏季中午,叶肉细胞还可以生成淀粉 对点演练 B 解析：由题图可知,B可参与CO2的固定,所以B为C5,A错误;卡尔文循环(即暗反应)进行的场所是叶绿体基质,B正确;过程②为C3的还原,光反应产生的ATP和NADPH可为其提供能量,C错误;由题图可知,在炎热的中午,淀粉等有机物在维管束鞘细胞中合成,D错误。 2.干旱条件下,菠萝以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应环境。如图为菠萝叶肉细胞内的部分代谢示意图,图中苹果酸是一种酸性较强的有机酸。下列说法错误的是(　　) A.叶肉细胞因具有生物膜系统,所以能够 同时进行多种化学反应而不会互相干扰 B.干旱环境中,夜间和白天菠萝叶肉细胞中 与CO2发生反应的物质分别是RuBP、PEP C.夜间苹果酸运进液泡中,可以避免苹果酸降低细胞质基质的pH而影响其中的反应 D.若苹果酸为四碳化合物,则据图分析,物质C应为丙酮酸,其可进入线粒体氧化分解为CO2 B 解析：生物膜系统将细胞分隔成许多小的区室,使细胞内能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰,叶肉细胞具有由细胞膜、细胞器膜和核膜等构成的生物膜系统,所以能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰,A正确;由题图可知,干旱环境中,夜间CO2与PEP反应生成OAA,白天苹果酸释放的CO2与RuBP反应,所以夜间和白天菠萝叶肉细胞中与CO2发生反应的物质分别是PEP、RuBP,B错误;苹果酸是一种酸性较强的有机酸,夜间苹果酸运进液泡中,可以避免苹果酸降低细胞质基质的pH而影响其中的反应,C正确;若苹果酸为四碳化合物,物质C由苹果酸分解产生,可进入线粒体,应该是丙酮酸,丙酮酸可进入线粒体氧化分解为CO2,D正确。 $