第一部分 专题二 考向三 细胞代谢-【金版教程】2026年高考生物大二轮专题复习冲刺方案课件PPT（不定项版）

　　　　　　　　　　　　　 第一部分　专题复习 专题二　植物生理学 概念2　细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖 2．1　物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动 2．1.1　阐明质膜具有选择透过性 2．1.2　举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白 2．1.3　举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞 2 2．2　细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域 2．2.1　说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响 2．2.2　解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 2．2.3　说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能 2．2.4　说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量 3 概念1　生命个体的结构与功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态 1．6　植物生命活动受到多种因素的调节，其中最重要的是植物激素的调节 1．6.1　概述科学家经过不断的探索，发现了植物生长素，并揭示了它在调节植物生长时表现出浓度较低时促进，浓度过高时抑制，既能促进生长，也能抑制生长 1．6.2　举例说明几种主要植物激素的作用，这些激素可通过协同作用、相反作用等方式共同实现对植物生命活动的调节 1．6.3　举例说明生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和乙烯等植物激素及植物生长调节剂在生产上得到了广泛应用 1．6.4　概述其他因素参与植物生命活动的调节，如光、重力和温度等 4 5 6 7 　　　　　　　　　　　　　 考向三　细胞代谢 目录 CONTENTS 02 情境拓展 01 查漏补缺 命题点1 命题点2 命题点3 命题点4 （六） （七） （八） （九） （十） （十一） （十二） 01 查漏补缺 命题点1　物质出入细胞的方式 1．渗透作用：_______________________________________________________ 2．原生质层：_______________________________________________________ 3．质壁分离：_______________________________________________________ 4．被动运输：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________ 5．自由扩散：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________ 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。 原生质层与细胞壁分离的现象，叫作质壁分离。 　　　　　　　　　物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 　　　　　　　　　物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。 查漏补缺 11 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散。 6．协助扩散：_____________________________________________________ _______________________________________________________________________ 7．主动运输：_____________________________________________________ _______________________________________________________________________ 8．胞吞：_________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 9．胞吐：_________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。 　　　　　　　 当细胞摄取大分子时，通常是大分子先与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。 　　　　　　　细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。 查漏补缺 12 列表比较自由扩散、协助扩散、主动运输及胞吞、胞吐四种跨膜运输方式(从方向、转运蛋白、能量需求、举例和影响因素五个方面比较)。 答案： 方向 转运蛋白 能量需求 举例 影响因素 被动 运输 自由 扩散 顺浓度梯度 不需要 不耗能 气体、脂溶性物质等 浓度差 通道蛋白或载体蛋白 离子和一些小分子有机物 浓度差、转运蛋白数量 协助 扩散 主动运输 逆浓度梯度　 载体蛋白 耗能 钠钾泵吸K＋排Na＋、小肠上皮细胞吸收营养物质等 物质浓度、载体蛋白数量、能量 大分子物质的运输，如：蛋白质分泌、吞噬细胞吞噬抗原等 温度、能量 胞吞/胞吐 胞吞：细胞外到细胞内胞吐：细胞内到细胞外 不需要(需膜上蛋白质参与) 查漏补缺 13 简述植物细胞质壁分离与复原的条件与现象。 答案：质壁分离与复原的条件为：①原生质层相当于一层半透膜；②细胞液与外界环境存在浓度差；③原生质层的伸缩性大于细胞壁。 现象：①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象；②外界溶液浓度等于细胞液浓度时，水分子进出平衡，细胞保持原状态；③外界溶液浓度小于细胞液浓度时，已发生质壁分离的细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 查漏补缺 14 1．原生质层、原生质体 答案：原生质层指细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质；原生质体指通过物理、化学或酶解法去除细胞壁后，裸露的具有生物活性的细胞结构，包括细胞膜、细胞质和细胞核(真核生物)。 查漏补缺 15 2．转运蛋白、通道蛋白、载体蛋白、受体蛋白 答案：转运蛋白是镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助一些物质顺 (逆)浓度梯度跨膜运输。转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合；载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；受体蛋白是细胞表面或细胞内的一类特殊蛋白质，能够特异性识别并结合信号分子(如激素、神经递质、生长因子等)，通过构象变化或激活下游信号通路，将胞外信号转换为胞内响应，从而调控相应生命活动(如增殖、分化、代谢等)。 查漏补缺 16 3．离子通道、离子泵 答案：离子通道指可以运输离子进出细胞的通道蛋白，介导协助扩散的发生，如钠离子通道；离子泵指运输离子进出细胞的载体蛋白，可通过水解ATP驱动自身构象变化，介导主动运输的发生，如钠钾泵。 查漏补缺 17 1．(2024·黑吉辽卷，18，改编)研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种，构建腹泻模型。用某种草药进行治疗，发现草药除了具有抑菌作用外，对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也 有影响，结果如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A．水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助 扩散为辅 B．模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻 C．治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高，缓解腹泻，减少致病菌排放 D．治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加 查漏补缺 18 [解析]　水分子跨膜运输的主要方式是经过水通道蛋白的协助扩散，A不正确；模型组空肠AQP3相对表达量降低，空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻，B正确；治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高，对水的转运增加，缓解腹泻，减少致病菌排放，C正确；治疗组回肠AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加，D正确。 查漏补缺 19 2．(2023·全国甲卷，4)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是(　　) 查漏补缺 20 [解析]　用30%蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮，细胞失水，随着时间的延长，原生质体和液泡的体积均减小，用清水处理后，细胞吸水，原生质体和液泡的体积均逐渐恢复，A错误；用30%蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮，细胞失水，随着时间的延长，细胞液浓度升高，用清水处理后，细胞吸水，细胞液浓度降低，B错误；当蔗糖溶液浓度小于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，细胞吸水，由于有细胞壁的阻碍，原生质体和液泡的体积均略微增加，当蔗糖溶液浓度大于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，细胞失水，随着蔗糖溶液浓度的增加，原生质体和液泡的体积均逐渐减小，C正确；当蔗糖溶液浓度小于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，细胞吸水，细胞液浓度略微降低，当蔗糖溶液浓度大于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，细胞失水，随着蔗糖溶液浓度的增加，细胞液浓度增加，D错误。 查漏补缺 21 3．(2025·山东卷，2)生长于NaCl浓度稳定在100 mmol/L的液体培养基中的酵母菌，可通过离子通道吸收Na＋，但细胞质基质中Na＋浓度超过30 mmol/L时会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质中Na＋浓度过高，液泡膜上的蛋白N可将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，细胞膜上的蛋白W也可将Na＋排出细胞。下列说法错误的是(　　) A．Na＋在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水 B．蛋白N转运Na＋过程中自身构象会发生改变 C．通过蛋白W外排Na＋的过程不需要细胞提供能量 D．Na＋通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合 查漏补缺 22 [解析]　 Na＋在液泡中积累会导致液泡内的渗透压增大，有利于酵母细胞吸水，维持细胞的正常形态和功能，A正确；蛋白N将Na＋以主动运输的方式转运到液泡中，因此蛋白N属于载体蛋白，在主动运输过程中，载体蛋白会与被转运物质结合，且每次转运时都会发生自身构象的改变，B正确；离子通道是一种通道蛋白，Na＋通过离子通道进入细胞时，不需要与通道蛋白结合，D正确；培养基中Na＋浓度为100 mmol/L，为避免细胞质基质中Na＋浓度过高(30 mmol/L)，细胞膜上的蛋白W要将Na＋从细胞质基质(低浓度)排出到细胞外培养基(高浓度)，故蛋白W介导的外排Na＋过程属于主动运输，主动运输需要细胞提供能量，C错误。 查漏补缺 23 4．(不定项)(2025·福建厦门二模改编)低密度脂蛋白(LDL)是动物血液中胆固醇运输的重要载体，由胆固醇、磷脂和蛋白质结合形成。动物细胞的胞内体依赖ATP驱动的质子泵，将H＋泵入胞内体腔中，导致 LDL与受体分离。相关生理过程如下图所示。 下列叙述错误的是(　　) A．图中①过程依赖生物膜的流动性 B．胞内体腔中pH升高会引起LDL与受体分离 C．LDL受体的循环利用依赖于③形成的小囊泡 D．LDL受体是一种可介导LDL进入细胞的转运蛋白 查漏补缺 24 [关键能力]　(1)解读概念模型 图中①→胞吞囊泡形成，依赖生物膜的流动性，A正确；LDL进入细胞属于胞吞作用，需要受体进行识别，但不需要转运蛋白介导，即LDL受体是一种识别LDL的受体蛋白，D错误。 ②→脱包被。 ③→受体回收囊泡运输，LDL受体的循环利用依赖于③形成的小囊泡将受体带回细胞膜上，C正确。 (2)信息获取与加工、因果推理 现象：动物细胞的胞内体依赖ATP驱动的质子泵。 原因：质子泵将H＋泵入胞内体腔中，胞内体腔中pH降低。 结果：LDL与受体分离，B错误。 查漏补缺 25 命题点2　酶与ATP 1．细胞代谢：_______________________________________________________ 2．活化能：_________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3．酶： ____________________________________________________________ 4．ATP：___________________________________________________________ 细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。 活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 　　　　　　 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，是腺苷三磷酸的缩写。 查漏补缺 26 说明酶的本质、作用、作用机理、特性。 答案：本质：绝大部分酶的本质为蛋白质，少数为RNA。作用：催化作用。作用机理：酶与无机催化剂相比，可显著降低化学反应所需的活化能。特性：酶具有高效性、专一性和作用条件温和的特点。 查漏补缺 27 过酸、过碱或温度过高，对酶有什么影响？酶制剂为什么适宜在低温下保存？ 答案：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。因此，酶制剂适宜在低温下保存。 查漏补缺 28 写出ATP的结构式并说明ATP与ADP是如何相互转化的。 答案： (1)ATP的结构 (2)ATP与ADP的相互转化 合成ATP时，呼吸作用三个阶段释放的化学能或光合 作用的光反应阶段吸收的光能作为能量来源，将能量储存 在ATP特殊的化学键中。水解ATP时释放的能量用于各种生命活动。 查漏补缺 29 ATP为主动运输的供能机理。(以Ca2＋主动运输为例) 答案：(1)参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。 (2)在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。 (3)载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。 查漏补缺 30 1．酶的专一性、高效性 答案：酶的专一性指每一种酶只能催化一种或一类化学反应。酶的专一性与酶和底物的空间结构的特异性有关。酶的高效性指酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。 2．腺嘌呤、腺苷 答案：腺嘌呤是一种含氮碱基，可以与核糖结合形成腺苷。 查漏补缺 31 1．(2025·广东深圳一模)ATP检测试剂盒检测微生物数量的原理是：试剂盒中含充足荧光素和荧光素酶，荧光素接受ATP提供的能量，在荧光素酶的催化下产生荧光，根据荧光的强度可推算出待测样品中微生物的数量。上述推算依据的主要前提是(　　) A．试剂盒中ATP的含量相同 B．试剂盒中荧光素的含量相同 C．每个活细胞中ATP的含量大致相同 D．微生物细胞中ATP的合成场所相同 查漏补缺 32 [关键能力]　信息加工与逻辑推理 由于荧光素接受ATP提供的能量在荧光素酶催化下产生荧光，荧光的强度与ATP的含量相关。如果每个活细胞中ATP含量大致相同，那么样品中微生物数量越多，释放出的ATP总量就越多，产生的荧光强度也就越强。这样就可以根据荧光强度来推算待测样品中微生物的数量，C符合题意。 查漏补缺 33 2．(2025·北京海淀高三开学考试)嫩肉粉中的主要成分是木瓜蛋白酶。为探究不同pH对该酶活性的影响，研究人员以酪蛋白为底物在最适温度下进行实验，结果如图。下列叙述正确的是(　　) A．木瓜蛋白酶为酪蛋白的分解提供了活化能 B．pH＝7时如果升高温度该酶活力会进一步增加 C．酪蛋白的分解速率可表示木瓜蛋白酶活性 D．pH由4调至7，该酶的活性将完全恢复 查漏补缺 34 [关键能力]　(1)教材链接 关键信息 教材链接 木瓜蛋白酶为酪蛋白的分解提供了活化能 酶催化化学反应发生的作用机理是酶可以降低化学反应的活化能，木瓜蛋白酶不能提供活化能，A错误 查漏补缺 35 (2)信息加工 关键信息 信息加工 pH＝7时如果升高温度该酶活力会进一步增加 题干说明该实验是在最适温度下进行的，在最适温度下，酶的活性最高，当升高温度时，酶的空间结构可能会被破坏，导致酶活性降低，而不是进一步增加，B错误 酪蛋白的分解速率可表示木瓜蛋白酶活性 酪蛋白是底物，底物的分解速率可以表示木瓜蛋白酶活性，C正确 pH由4调至7，该酶的活性将完全恢复 从图中可以看出，在pH为4时，酶的活性已经较低，此时酶的空间结构可能已经受到一定程度的破坏，这种破坏是不可逆的，所以pH由4调至7时，酶的活性不能完全恢复，D错误 查漏补缺 36 3．(2025·北京十一学校高三月考)在生物化学反应中，酶的活性位点与底物结合，催化底物发生变化。酶的抑制剂可以与酶结合，降低酶的活性，其中竞争性抑制剂能够与底物竞争酶的活性位点(图甲Ⅰ)，而非竞争性抑制剂能够与酶活性位点之外的其他位点结合(图甲Ⅱ)。科研工作者发现两种化合物A、B都能抑制某种酶的活性，分别检测它们在不同底物浓度下对酶活性的影响，得到图乙所示的结果。 查漏补缺 37 (1)图乙中酶在活性不被抑制的前提下，随着底物浓度的升高，反应速率不断增大，但当底物浓度达到一定数值后，酶促反应速率不再随着底物浓度的增加而增大，如何解释这一现象？ [答案]　酶的数量有限，当所有的酶都与底物结合后，酶促反应的速率不再增加。 查漏补缺 38 (2)化合物A属于何种抑制剂？为什么？化合物B呢？ [答案]　化合物A属于竞争性抑制剂，底物和化合物A竞争与酶的活性部位结合，随着底物浓度增加，底物与酶活性位点结合机会越大，竞争性抑制剂与酶活性位点结合机会越小，因此随着底物浓度升高，竞争性抑制剂的抑制效力会变得越来越小，酶促反应速率加快；由于非竞争性抑制剂与酶结合后，能改变酶的空间结构，使酶不能再与底物结合，所以增加底物浓度不能提高反应速度，化合物B属于非竞争性抑制剂。 查漏补缺 39 (3)磺胺类药物的分子结构十分类似于PABA(对氨基苯甲酸)，能和对氨苯甲酸互相竞争二氢叶酸合成酶，二氢叶酸是细菌生存必需的，试用酶的竞争性抑制原理说明磺胺类药物是如何抑制细菌生长的？ [答案]　磺胺类药物竞争细菌的二氢叶酸合成酶，妨碍细菌合成二氢叶酸。二氢叶酸是细菌生存必需的，细菌又不能从环境中获得，因此，阻碍了二氢叶酸合成也就起到了抑菌作用。 查漏补缺 40 命题点3　细胞呼吸的过程及影响因素 1．细胞呼吸：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2．有氧呼吸： ______________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3．无氧呼吸： ______________________________________________________ ________________________________________________________________________ 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，释放能量并生成ATP的过程。实质是：分解有机物，释放能量。 是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。 查漏补缺 41 绘制有氧呼吸与无氧呼吸作用过程图并标明场所、阶段。 答案： 查漏补缺 42 写出有氧呼吸总反应式及无氧呼吸两种类型的总反应式。 查漏补缺 43 比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同(不同点从条件、场所、底物分解程度、产物、能量五方面写)。 答案： 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 需氧 不需氧 场所 细胞质基质线粒体(主要场所) 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量释放 大量能量 少量能量 相同点 反应条件 需酶和适宜温度 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 查漏补缺 44 写出细胞呼吸的主要影响因素。 答案：①温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。 ②O2浓度：O2对呼吸作用速率的影响可用下图表示。 ③CO2浓度：CO2是细胞呼吸的产物，会抑制细胞呼吸。 ④水分：在一定范围内，细胞呼吸速率随着细胞内水的含量的增加而增大。当含水量超过一定的量时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物的死亡。 查漏补缺 45 1．有机物的“水解”和“氧化分解” 答案：水解指有机物与H2O发生反应，断裂特定化学键生成小分子有机物，如多糖水解为单糖，蛋白质水解为氨基酸等。氧化分解指有机物与O2发生氧化反应，因为是彻底分解，产物多为无机物，如淀粉氧化分解成CO2和H2O，蛋白质氧化分解为CO2、H2O和尿素。 查漏补缺 46 2．细胞呼吸、呼吸运动 答案：细胞呼吸指细胞分解有机物释放能量的过程，是细胞水平的微观的能量代谢过程，而呼吸运动指生物体与外界进行气体交换的机械过程，包括吸气和呼气。呼吸运动为细胞呼吸提供氧气(有氧呼吸)并排出二氧化碳，而细胞呼吸产生的ATP为呼吸收缩提供能量，二者共同维持生物体的能量供应与气体交换需求。 查漏补缺 47 1．(2024·山东卷，16，改编)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法不正确的是(　　) A．p点为种皮被突破的时间点 B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 查漏补缺 48 [解析]　乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH相对值的曲线表示无氧呼吸速率，子叶耗氧量与被氧化的NADH相对值的曲线表示有氧呼吸速率。p点之后子叶耗氧量快速增加，乙醇脱氢酶活性快速下降，说明该点时种子内O2浓度增加，推测此时为种皮被突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种皮未被突破，O2浓度降低限制了有氧呼吸，导致子叶耗氧量减少，B正确；Ⅲ阶段乙醇脱氢酶活性逐渐降低，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；q处表示种子的无氧 呼吸与有氧呼吸过程中被氧化的NADH的量相等，此时 无氧呼吸消耗的葡萄糖更多，D正确。 查漏补缺 49 2．(2025·河南卷，4)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 查漏补缺 50 [解析]　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；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；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最多阶段的是第三阶段，C错误；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，且酶Ⅰ活性与甜菜根重呈正相关，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会减少甜菜产量，D错误。 查漏补缺 51 3．(2025·河北卷，14，改编)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。下列分析不正确的是(　　) 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 查漏补缺 52 4．(不定项)(2025·广东江门一模改编)呼吸作用中P酶通过促进氧气与[H]的结合进而提升低氧条件下的运动耐力，乳酸可结合在P酶特定氨基酸位点使其乳酰化。研究者发现小鼠持续运动30分钟后，肌细胞中P酶乳酰化水平升高且相对活性下降。下列说法正确的是(　　) A．P酶作用的场所最可能在线粒体内膜 B．乳酰化修饰前后P酶的结构发生改变 C．P酶乳酰化水平升高有利于提升运动耐力 D．增加肌细胞氧气供应有利于P酶活性维持 查漏补缺 53 [关键能力]　(1)教材衔接及归纳概括 关键信息 教材衔接 P酶作用的场所最可能在线粒体内膜 有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合生成水，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。P酶在呼吸作用中促进氧气与[H]的结合，这一过程是有氧呼吸的第三阶段，A正确 乳酸可结合在P酶特定氨基酸位点使其乳酰化 乳酰化修饰会导致P酶的结构发生改变，B正确 查漏补缺 54 (2)信息获取与加工、因果推理 呼吸作用中P酶通过促进氧气与[H]的结合进而提升低氧条件下的运动耐力，P酶乳酰化水平升高，酶相对活性降低，不利于提升运动耐力，C错误；增加肌细胞氧气供应，有助于维持P酶的活性，D正确。 查漏补缺 55 命题点4　光合作用的过程及影响因素 1．光合作用：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2．光反应： ________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3．暗反应： ________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。 光合作用第二阶段的化学反应，不直接依赖光，这个阶段叫作暗反应阶段。 查漏补缺 56 自然界少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。 4．化能合成作用：_________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 查漏补缺 57 绘制光合作用过程图并设计表格归纳光合作用光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系(从条件、场所、物质变化、能量变化和实质五个方面归纳区别)。 答案： 查漏补缺 58 查漏补缺 59 影响光合作用强度的因素有哪些？并提出一些提高农作物产量的方法。 答案：影响光合作用强度的因素有水分、CO2浓度、光照强度、光质、温度、矿质元素等。 提高农作物产量的方法：①合理密植、间作套种可以优化光能利用；②增施有机肥：有机肥分解释放CO2可以适当增加CO2浓度；③覆膜与滴灌可以提高地温、维持土壤湿度，减少干旱胁迫；④使用LED补充红光和蓝紫光，增强光反应强度。 查漏补缺 60 真光合速率、净光合速率(表观光合速率)、呼吸速率的关系。 答案： (1)真(实际)光合速率是指植物在光照下实际同化二氧化碳的总量，反映了植物在单位时间内制造有机物的总量和产生氧气的总量，也称总光合速率，真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 (2)净光合速率是指植物光合作用积累的有机物，是总光合速率减去呼吸速率的值。它表示光合作用产生的糖类减去呼吸作用消耗的糖类(即净光合作用产生的糖类)的速率，当然也可以用二氧化碳或氧气来表示其速率。 查漏补缺 61 写出氧气来自于水的科学方法及实验的基本思路。 答案： (1)科学方法：同位素标记法：通过同位素(如18O)作为示踪原子，追踪物质的转化路径，是探究复杂生物过程的核心技术。 (2)实验设计思路：利用氧的稳定同位素18O分别标记反应物中的水(H2O)和二氧化碳(CO2)，通过对比两组实验中生成氧气的同位素组成(O2或18O2)，判断氧气的氧原子来源。 查漏补缺 62 1．叶绿素、光合色素和非光合色素 答案：叶绿素是高等植物和其他所有能进行光合作用的生物体含有的一类绿色色素。光合色素是植物体内能够吸收、传递或转化光能，直接参与光合作用光反应的一类色素，含叶绿素和类胡萝卜素。非光合色素不参与光合作用，是为着色、抗氧化、信号传递或保护细胞的一类色素，如花青素、类黄酮等，存在于花瓣、果实、叶片(如红叶)中。 查漏补缺 63 2．NADH和NADPH 答案： (1)NADH(还原型辅酶Ⅰ)：由氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化成还原型辅酶Ⅰ(NADH)，在有氧呼吸第一阶段、第二阶段和无氧呼吸第一阶段产生。 (2)NADPH(还原型辅酶Ⅱ)：由H＋和氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，在光合作用光反应阶段产生，作为还原剂和能量参与暗反应。 查漏补缺 64 3．光合效率、光能利用率、光合速率 答案：光合效率＝光合作用制造的有机物中的能量/光合作用中吸收的光能。光能利用率＝光合作用制造的有机物中的能量/种植面积内所照射的光能。光合速率是光合作用强弱的一种表示法，又称“光合强度”。光合速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的CO2或释放的O2表示，亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。 查漏补缺 65 4．光补偿点、光饱和点、CO2补偿点、CO2饱和点 答案：光补偿点指的是光合速率和呼吸速率相等时对应的光照强度；光饱和点指的是达到最大的光合作用强度时所对应的最小的光照强度；CO2补偿点指的是光合速率和呼吸速率相等时对应的CO2浓度；CO2饱和点指的是达到最大的光合作用强度时所对应的最小的CO2浓度。 查漏补缺 66 1．(2023·湖北卷，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　) A．叶肉细胞内LHC蛋白激 酶活性下降，PSⅡ光复合体对光 能的捕获增强 B．Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 查漏补缺 67 [解析]　据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；镁是合成叶绿素的原料，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2＋含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确；弱光下PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误；类囊体膜上的PSⅡ 光复合体含有光合色素，在光反应中， 其能吸收光能并分解水产生H＋、电子 和O2，D正确。 查漏补缺 68 2．(2025·重庆月考)生物兴趣小组在密封容器的两侧放置完全相同的植株A、B，A植株左上角有适宜光源，B植株无光源，中间用挡板隔开(挡板既能遮光又能隔绝气体交换)(如图甲)。然后在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养，测定培养过程A植株的光合速率与呼吸速率，得到曲线LI。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是(　　) A．a点对应的时刻为测定的起始时刻 B．ab段限制光合速率的因素为CO2浓度 C．挡板打开时A植株光合速率大于呼吸速率 D．c点时A植株光合速率大于B植株 查漏补缺 69 [解析]　观察图乙，a点之前没有对A植株的光合速率与呼吸速率进行测定相关操作，所以a点对应的时刻为测定的起始时刻，A正确；在ab段，A植株处于密封容器且左侧有适宜光源，随着光合作用进行，容器内CO2浓度逐渐降低，此时限制光合速率的因素为CO2浓度，B正确；挡板打开前，随着光合作用的进行，CO2逐渐被消耗，容器内CO2浓度逐渐降低，A植株光合速率逐渐降低，一段时间后植株光合速率等于呼吸速率，既不吸收也不放出CO2，打开挡板后，CO2浓度增加，A植株光合速率大于呼吸速率，故b点时打开挡 板，C错误；挡板打开后，B植株有光照，但因 为距离远，光照强度小于A植株，所以c点时A植 株光合速率大于B植株，D正确。 查漏补缺 70 3．(不定项)(2025·北京十一学校月考)从长期生活在强光和弱光条件下的三角叶滨藜植株上分别获取叶片甲、乙，在大气CO2浓度和适宜温度下检测光照强度对叶片光合作用强度的影响，结果如图。相关推测错误的是(　　) A．在P点光照强度下，乙组叶片能进行光合作用而 甲组不能 B．在Q点光照强度下，甲组叶片光合制造有机物的 速率低于乙组 C．提高环境CO2浓度，两组叶片最大光合作用强度 都会增加 D．与甲组相比，乙组叶片更薄，更适应在弱光条件下生存 查漏补缺 71 [解析]　在P点光照强度下，甲组叶片的净光合速率为0，净光合速率＝光合速率－呼吸速率，此时甲组叶片光合速率等于呼吸速率，乙组净光合速率大于0，所以两组叶片都能进行光合作用，A错误；在Q点光照强度下，甲组叶片的净光合速率等于乙组，由于净光合速率反映了光合制造有机物的速率与呼吸消耗有机物速率的差值，在光照强度为0时，曲线与纵坐标的交点所对应数值表示呼吸作用强度值，由图可知甲组呼吸速率大于乙组呼吸速率，所以甲组叶片光合制造有机物的速率高于乙组，B错误；提高环境CO2浓度，暗反应的原料增加，会促进光合作用，两组叶片最大光合作用强度都会增加，C正确；与甲组相比，乙组长期生活在弱光条件下，叶片更薄，更有利于吸收和利用有限的光照，更适应在弱光条件下生存，D正确。 查漏补缺 72 4．(2024·安徽卷，16)为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。 净光合速率(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量(mg·g－1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 查漏补缺 73 回答下列问题。 (1)旗叶从外界吸收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)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的__________、__________(填科学方法)。 ATP和NADPH 糖类和C5 净光合速率(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量(mg·g－1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 减法原理 加法原理 查漏补缺 74 (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。 结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①______________________________________________________； ②_____________________________________________________________________ __________________________________________________________。 增大 与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，促进旗叶光合作用 与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用 查漏补缺 75 [解析]　(1)旗叶从外界吸收的CO2用于暗反应。在特定酶的作用下，1分子的CO2与核酮糖­1，5­二磷酸(C5)结合，形成2分子的3­磷酸甘油酸(C3)。接着在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类，另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。 (2)在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”，即与常态比较，人为增加或去除某种影响因素。根据题干信息，与WT相比，KO是OsNAC敲除突变体，相当于人为去除了某种影响因素，属于“减法原理”；OE是OsNAC过量表达株，相当于增加了某种影响因素，属于“加法原理”。 查漏补缺 76 (3)据表中数据分析可知，WT组净光合速率为24.0 μmol·m－2·s－1，而OE组净光合速率为27.7 μmol·m－2·s－1，故OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大。①据表中数据分析可知，与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，可以使旗叶捕获更多的光能，促进其光合作用，使其净光合速率增大；②根据柱形图分析可知，与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，蔗糖转运蛋白可以及时将更多的光合产物(蔗糖)从旗叶中运出，避免光合产物的积累影响光合作用的速率，从而促进旗叶的光合作用，使其净光合速率增大。 净光合速率 (μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量 (mg·g－1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 查漏补缺 77 情境拓展 02 (六)协同运输 协同运输有人称为协同转运，是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运输所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠－钾泵或质子泵。分为同向运输和反向运输两类。 协同转运类型中的转运蛋白有同向协同转运蛋白和反向协 同转运蛋白。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 79 1．(2024·甘肃卷，2)维持细胞的Na＋平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下，植物细胞膜(或液泡膜)上的H＋－ATP酶(质子泵)和Na＋－H＋逆向转运蛋白可将Na＋从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中)， 以维持细胞质基质中的低Na＋水平(见右图)。 下列叙述错误的是(　　) A．细胞膜上的H＋－ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变 B．细胞膜两侧的H＋浓度梯度可以驱动Na＋转运到细胞外 C．H＋－ATP酶抑制剂会干扰H＋的转运，但不影响Na＋转运 D．盐胁迫下Na＋－H＋逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 80 解析： H＋－ATP酶能将ATP水解，产生的Pi使该蛋白质发生磷酸化，导致其空间构象发生改变，A正确；分析题图，细胞外的H＋浓度大于细胞内，H＋从细胞外顺浓度梯度进入细胞可为Na＋从膜内向膜外逆浓度梯度运输提供能量，B正确；H＋－ATP酶抑制剂能抑制H＋－ATP酶的活性，从而影响H＋的主动运输，影响细胞膜内外的H＋浓度差，进而影响Na＋的转运，C错误；盐胁迫下需要将细胞内多余的Na＋通过Na＋－H＋逆向转运蛋白转运到细胞外(或液泡中)，以维持细胞质基质中低Na＋水平，因此盐胁迫下该逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高，D正确。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 81 2．(2023·山东卷，2)溶酶体膜上的H＋载体蛋白和Cl－/H＋转运蛋白都能运输H＋，溶酶体内H＋浓度由H＋载体蛋白维持，Cl－/H＋转运蛋白在H＋浓度梯度驱动下，运出H＋的同时把Cl－逆浓度梯度运入溶酶体。Cl－/H＋转运蛋白缺失突变体的细胞中，因Cl－转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是(　　) A．H＋进入溶酶体的方式属于主动运输 B．H＋载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累 C．该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除 D．溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶活性增强 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 82 解析：由题干“溶酶体内H＋浓度由H＋载体蛋白维持，Cl－/H＋转运蛋白在H＋浓度梯度驱动下，运出H＋的同时把Cl－逆浓度梯度运入溶酶体”可知，溶酶体内H＋浓度大于溶酶体外，故H＋进入溶酶体是逆浓度梯度的主动运输，A正确；Cl－/H＋转运蛋白在H＋浓度梯度驱动下将Cl－逆浓度梯度运入溶酶体，若H＋载体蛋白失活，则溶酶体内外的H＋浓度无法维持，无法转运Cl－，可引起溶酶体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂，B正确；突变体细胞内的溶酶体功能丧失，损伤和衰老的细胞器无法及时清除，C正确；溶酶体内的pH较低，其中的水解酶在酸性条件下有较高活性，细胞质基质中的pH接近中性，溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶活性下降，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 83 3．(2025·广东惠州调研)小肠是人体消化和吸收的主要器官，能够吸收葡萄糖、无机盐等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图，物质运输需要的动力可来自ATP水解或离子电化学梯度等。据图分析，下列说法错误的是(　　) A．不同物质进入小肠上皮细胞可共用同一载体 B．葡萄糖进入小肠上皮细胞属于主动运输，运出 小肠上皮细胞为协助扩散 C．胰岛素可通过阻止肠腔中的葡萄糖进入机体， 从而达到降低血糖的作用 D．Na＋运出小肠上皮细胞后，载体蛋白恢复原状，又可以继续转运Na＋ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 84 解析：胰岛素的作用是促进细胞摄取、储存和利用葡萄糖，使血糖浓度降低，即胰岛素是通过促进血糖的去路使血糖浓度降低，而不是通过阻止肠腔中的葡萄糖进入机体来降低血糖的，C错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 85 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 86 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 87 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 88 (七)呼吸电子传递链 1．呼吸链又称电子传递链，是由一系列电子载体构成的，从NADH或FADH2向氧传递电子的系统。 2．有氧呼吸第三阶段见下图，NADH在脱氢酶作用下形成高能电子和H＋(NADH→NAD＋＋H＋＋2e－)，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质(电子载体)捕获和传递，蛋白质Ⅰ～Ⅳ将第一、二阶段产生的NADH和FADH2中的高能电子进行传递，最终传递给O2，电子与O2和H＋结合生成了H2O。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 89 3．(1)电子在传递过程中逐级释放能量，而线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋从线粒体基质逆浓度泵到线粒体膜间隙，从而在内膜的内外形成H＋浓度差，H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成。 (2)线粒体内膜对H＋高度不通透，因此，内 膜外的H＋不能扩散进入线粒体基质中，只能通过 蛋白质Ⅴ流入线粒体基质，蛋白质Ⅴ是ATP合酶， 利用H＋内流的能量，将ADP和Pi合成ATP。由于 ATP合成时的磷酸化过程(ADP＋Pi→ATP)以电子传递中的氧化过程为基础并依托线粒体内膜同时进行，所以，线粒体中的ATP合成被称为氧化磷酸化。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 90 1．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不影响电子传递，可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关叙述错误的是(　　) 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 91 A．图甲过程是有氧呼吸的第三阶段，是有氧呼吸过程中产能最多的阶段，与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量更多 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，DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 92 解析：图示为线粒体内膜上进行的过程，表示有氧呼吸的第三阶段，该阶段是有氧呼吸过程中产能最多的阶段，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 ℃合成ATP比25 ℃少，说明释放的能量大多数以热能形式释放了，产热多，A、C正确； 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 93 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合酶，则能量有一部分用于合成ATP，DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少，D正确；在电子传递链中，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，但DNP是使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶，对前面的电子传递过程并无直接影响，同理4 ℃时线粒体内膜上的电子传递不受影响，B错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 94 2．青椒富含维生素和辣椒素等，市场需求量高，但在采后储存中易发生衰老和变质。冷藏是果蔬保鲜的常见方法，磁场(MF)作为新技术成为研究热点。研究者对常规冷藏处理(CR组)及适宜强度磁场冷藏处理(MF组)在青椒保鲜中的作用展开研究。 (1)细胞呼吸分解________并释放能量。青椒储存过程 中热量增加与细胞中ATP不足都会引起果实衰老变质。 (2)研究者测定了两组青椒的呼吸速率，结果如图1。 说明MF能更有效抑制青椒的呼吸作用，依据是在图中储存 时间范围内，MF组青椒呼吸速率________________。 有机物 始终低于CR组 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 95 (3)实验发现，MF组青椒细胞中ATP含量始终高于CR组。检测线粒体内膜上细胞色素C氧化酶(CCO)活性，结果如图2。 ①CCO是一种蛋白复合体，位于线粒体内膜上，相关结构如图3。据图分析，CCO是有氧呼吸第______阶段的关键酶，能够接受电子，并将电子提供给氧气，进而氧气与______结合最终生成水。 三 [H] 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 96 ②依据图2和图3，推测MF组青椒细胞中ATP含量始终高于CR组的原理是______________________________________________________________________________________________________________________。 MF组青椒细胞CCO的活性始终高于CR组，使更多的H＋逆浓度梯度跨膜运输，加大了线粒体内膜两侧的H＋浓度差，促进ATP合成 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 97 (4)综合以上信息可以得出MF组比CR组更适于果蔬保鲜，请从能量变化的角度进行解释： ___________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________。 与CR组相比，MF组能够更有效降低细胞呼吸速率，减少能量释放，且释放的能量更多地用于合成ATP，缓解细胞能量供应不足所导致的细胞衰老；同时使热能散失减少，进一步缓解青椒衰老变质 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 98 (八)光合作用中光系统及电子传递 叶绿体类囊体膜上不同功能的色素与各种蛋白质有机结合成复合物，共同形成称作光系统的大型复合物，植物光合作用的光反应大多就是在光系统内进行的。光系统涉及两个反应中心：光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)。PSⅡ裂解水，PSⅠ还原NADP＋。最终形成了还原力强大的物质NADPH和高能物质ATP，为二氧化碳的固定和还原打下了基础。 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H＋和 自由电子(e－)，电子(e－)经过电子传递链传递， 最终介导还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的产生。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 99 (2)类囊体薄膜两侧的质子浓度(电化学)梯度主要靠以下途径建立： ①电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度梯度从叶绿体基质侧泵入类囊体腔侧；②光系统Ⅱ在类囊体腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)；③在叶绿体基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程消耗H＋。通过以上途径建立了质子浓度(电化学)梯度。 (3)类囊体薄膜对质子(H＋)是高度不通透的，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出的能量来合成ATP。 注意：电子的最初供体是水，最终受体是NADP＋，电子传递的最终产物是NADPH。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 100 拓展：光抑制 (1)概念：植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。 (2)光抑制机理：光合系统的破坏，PSⅡ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果：电子传递受阻，光合效率下降。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 101 1．如图是小麦植株的叶肉细胞进行光合作用的部分示意图，光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物，具有吸收、传递、转化光能的作用。下列叙述正确的是(　　) A．图中电子的供体和最终受体分别是H2O 和NADPH B．叶绿体基质中H＋的积累，有利于ATP的合成 C．CF0－CF1复合物具有催化ATP合成和运输H＋的作用 D．若降低环境中CO2的浓度，短时间内ATP的含量会下降 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 102 解析：图中显示，PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为O2、H＋和电子，产生的电子传递给PSⅠ用于将NADP＋和H＋结合形成NADPH，因此图中电子的供体和最终受体分别是H2O和NADP＋，A错误；据图可知，PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为O2、H＋和电子，电子通过在叶绿体类囊体膜中的电子传递链间的移动传递，同时将H＋从叶绿体基质传递到类囊体腔，建立电化学质子梯度，用于ATP的合成，因此类囊体腔中H＋的积累，有利于ATP的合成，B错误；据图可知，ATP的合成是在CF0－CF1复合物的催化作用 下完成的，同时CF0－CF1复合物还能运输H＋，C 正确；若降低环境中CO2的浓度，暗反应减慢，消 耗的ATP减少，短时间内ATP的含量会上升，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 103 2．(2025·天津期末)部分厌氧菌缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧光合作用，避免产生的氧自由基对自身造成伤害。如图表示绿硫细菌的光反应过程示意图，下列叙述正确的是(　　) A．绿硫细菌在光反应中，H2S是电子供体 B．叶绿体中的菌绿素复合体，用于吸收、 传递、转化光能 C．绿硫细菌产生的高能e－长期储存在NADPH中 D．ATP合成的直接能量来自光能 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 104 3．(2023·山东卷，21)当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同， 且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 (1)该实验的自变量为____________________________。 该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素 有_____________________(答出2个因素即可)。 有无光照、有无H基因或H蛋白 温度、CO2浓度、水 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 105 (2)根据本实验，________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是_______________________________________________ __________。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体 中流向光合作用的能量_____(填“多”或“少”)。若测得突 变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因 是___________________________________________________________________。 不能 野生型PSⅡ损伤大但能修复；突变体PSⅡ损伤小但不能修复 少 突变体NPQ高，PSⅡ损伤小，虽无H蛋白修复但PSⅡ活性高，光反应产物多 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 106 解析：(1)从图示可以看出有两个自变量，一是有无光照，二是拟南芥有无H基因或H蛋白。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有温度、CO2浓度、水等。 (2)野生型PSⅡ损伤大，但损伤可被H蛋白修复；突变体PSⅡ损伤小，无H蛋白修复损伤，所以不能比较出强光照射下突变体和野生型的PSⅡ活性强弱。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 107 4．(2025·福建厦门一模)右图为光合作用和呼吸作用过程中生物膜上发生的部分生理现象，其中虚线代表电子传递过程，电子传递能为H＋的跨膜运输提供能量。 回答下列问题： (1)ATP合酶中的疏水性部位是______(填“F0”“F1”或“F0和F1”)。 F0 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 108 (2)图2中的膜结构是____________，判断依据是__________________________ _____________________________。 (3)除草剂P可抢夺PSⅠ反应中心的电子，请结合图1的信息分析其除草的原理：____________________________________________________________________ _________________________________________。 线粒体内膜 氧气在该膜上反应产生水， 除草剂P使植物细胞无法合成NADPH和ATP，无法为暗反应提供能量和还原剂，导致光合作用无法进行，引起植物死亡 NADH会在该膜上转化为NAD＋ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 109 (4)化学药物DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。有人提出DNP可以作为减肥药物，请结合图2的信息分析其作为药物可能带来的负面作用：____________________________。 减少ATP合成，引起供能障碍 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 110 解析：(1)ATP合酶由F0和F1两部分组成，其中F0是嵌入膜中的疏水部分，F1是突出于膜外的亲水部分，所以ATP合酶中的疏水性部位是F0。 (3)光合作用中，电子传递能为H＋的跨膜运输提供能量，进而形成ATP和NADPH，用于暗反应中三碳化合物的还原等过程。除草剂P抢夺PSⅠ反应中心的电子，会导致电子传递受阻，H＋的跨膜运输受到影响，使植物细胞无法合成NADPH和ATP，无法为暗反应提供能量和原还剂，导致光合作用无法进行，引起植物死亡，从而达到除草的目的。 (4)DNP使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶，会导致H＋梯度不能通过ATP合酶合成ATP，减少ATP合成，引起供能障碍，影响细胞正常的生理功能，如影响神经传导、肌肉收缩等，对身体造成损害。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 111 (九)气孔与植物的生理活动 保卫细胞之间形成的孔隙结构称为气孔，在碳同化、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中，成为空气和水蒸气的通路，其通过量是由保卫细胞的开闭作用来调节，气孔的开闭与pH、K、苹果酸代谢、脱落酸等因素有关，在生理上具有重要的意义。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 112 1．(2024·福建卷，11)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。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．0 min时，A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B．30 min时，B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C．30 min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间 D．与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更长 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 113 解析：题图横坐标是光照时间，在0 min之前，A、B两组已经黑暗了一段时间，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，所以B组和A组胞间CO2浓度不相等，A错误；30 min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，B正确；30 min时，限制A组光合速率的主要因素是气孔开放度，从图中可看出从大约23 min开始随着光照时间增加，A组光合速率相对值不再改变，限制因素不是光照时间，C错误；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，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 114 2．(2023·全国乙卷，29)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭。保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。有研究发现，用饱和红光(只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。 (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、____________________(答出2点即可)等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是_________________________ ______________________________________________________________________________________。 光合作用、呼吸作用 在红光照射下，保卫细胞进行光合作用，产生有机物，保卫细胞的渗透压增加，发生渗透吸水，体积膨大，气孔开放 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 115 (3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是_________________________ ________________________________________________________________________________________________________。 (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔_____(填“能”或“不能”)维持一定的开度。 蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞的渗透压进一步增大，保卫细胞吸水，体积膨大，气孔开度进一步增大 能 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 116 解析：(3)用饱和红光照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右，补加蓝光照射叶片，可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞的渗透压进一步增大，保卫细胞吸水，体积膨大，气孔开度进一步增大。 (4)已知某除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片不能进行光合作用，从而不能产生有机物以维持气孔开放，但阳光照射下保卫细胞可逆浓度梯度吸收K＋，使气孔维持一定的开度。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 117 3．(2025·广东汕头一模)水资源短缺限制水稻的生长发育，严重影响水稻的产量。具有特定结构的保卫细胞参与水稻气孔的构成。红光能促进水稻气孔的开放，为研究其机理，研究者利用野生型(WT)和OsPIL15基因敲除的水稻m，设计并开展相关实验，部分结果如图，其中气孔导度表示气孔张开的程度，OsAB15基因在气孔开闭的调节中具有重要作用。 回答下列问题： (1)保卫细胞的叶绿体中________(填色 素名称)对红光有较高的吸收峰值，红光照 射下保卫细胞光合作用制造的糖类较多，细胞吸水膨胀使得气孔打开。 叶绿素 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 118 (2)从光调节植物生长发育的机制看，红光促进气孔开放的机制是：①为光合作用提供更多能量；②作为________影响OsPIL 15蛋白的含量。实验一的结果表明，红光促进气孔开放的主要机制不是①，理由是________________________ ___________________________________________。 (3)OsPIL 15蛋白是如何对气孔开闭进行调控？研究者作出假设并进一步 探究。 ①假设一：OsPIL 15蛋白通过影响______________________，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验二。 光信号 黑暗(或远红光)照射的突变体不进行光合作用，但气孔导度和红光时相同 脱落酸的合成(或降解) 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 119 ②假设二：OsPIL 15蛋白________(填“促进”或“抑制”)OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验三。若想进一步验证该结论，可选用_______________________________________水稻，检测其气孔导度。 (4)研究发现OsPIL15基因过表达的水稻(OE)籽粒产量和WT无明显差异，培育OE品种的意义是___________________________________。 促进 OsAB15基因敲除(OsAB 15蛋白合成缺陷) OE品种节水抗旱，可用于农业改良 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 120 解析： (2)正常情况下红光可以为光合作用提供能量而促进植物进行光合作用，气孔导度应该比黑暗中大，但由图a可知，黑暗(或远红光)照射的突变体的气孔导度和红光时相同，说明红光促进气孔开放的主要机制不是①。 (3)①实验二检测的是脱落酸含量，所以假设一是OsPIL 15蛋白通过影响脱落酸合成(或降解)，从而影响气孔开闭。②从实验三来看，野生型(WT)在黑暗中OsAB15基因表达量比突变体高，在红光下表达量野生型也高于突变体，说明OsPIL 15蛋白促进OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。若想进一步验证该结论，可选用OsAB15基因敲除(或OsAB 15蛋白合成缺陷)的水稻，检测其气孔导度。如果该水稻气孔导度与预期相符，能进一步说明OsPIL 15蛋白通过促进OsAB15基因表达影响气孔开闭。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 121 (4)由实验一可知，OsPIL15基因抑制气孔开放，OsPIL15基因过表达的水稻(OE)籽粒产量和WT无明显差异，说明OE品种在气孔开放程度比较低的情况下籽粒产量仍同野生型无明显差异，则其在水资源短缺条件下能正常生长发育，所以培育OE品种可以提高水稻在水资源短缺环境下的适应能力，可用于农业改良，保障水稻产量。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 122 4．(2024·湖北卷，21)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小，控制CO2进入和水分的散失，影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料，研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种，但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r)，进行了相关实验，结果如图2所示。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 123 回答下列问题： (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致保卫细胞________(填“吸水”或 “失水”)，引起气孔关闭，进而使植物光合作用速率________(填“增大”或“不变”或“减小”)。 (2)图2中的wt组和r组对比，说明高浓度CO2时rhc1基因产物________(填“促进”或“抑制”)气孔关闭。 失水 减小 促进 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 124 (3)由图1可知，短暂干旱环境中，植物体内脱落酸含量上升，这对植物的积极意义是______________________________________________________________ ______________________________________________________。 (4)根据实验结果判断：编码蛋白甲的基因是_______(填“ht1”或“rhc1”)。 干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物能够在干旱中生存 rhc1 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 125 解析：(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔关闭后，CO2吸收减少，光合速率减小。 (2)r组是rhc1基因功能缺失突变体，即缺少rhc1基因产物，wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图2，高浓度CO2时，wt组气孔开放度低于r组，说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。 (4)分析图1可知，缺失蛋白乙的功能时， 蛋白甲不能发挥作用，即缺失蛋白乙功能的 个体和蛋白乙、蛋白甲功能都缺失的个体性 状表现一样。所以ht1基因编码蛋白乙，rhc1基因编码蛋白甲。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 126 (十)光呼吸 光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞 争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以 CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓 度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在 光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下，光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 127 (1)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (2)不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 (3)有利影响：光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径；在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制，此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。 (4)光呼吸与细胞呼吸的区别 反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 128 1．(2024·黑吉辽卷，21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5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。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 129 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____________。 CO2的固定 细胞质基质 线粒体基质 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 130 (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____________________________________________________ ________________________________。 光呼吸 呼吸作用 7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，与O2反应的C5减少，更多的C5参与CO2的固定，故吸收的CO2增多，与WT相比，株系1和2的净光合速率较高 不能 总光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率未知，所以无法计算株系1的总光合速率 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 131 (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_________________________________________________。 与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 132 2．叶绿体中的Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖。C5氧化则产生乙醇酸，乙醇酸离开叶绿体在其他细胞器中转变为乙醛酸，乙醛酸经过转氨基作用形成甘氨酸，甘氨酸再经一系列反应释放CO2，同时转变为C3重新进入卡尔文循环，该过程称为光呼吸。科学家将拟南芥酶A基因突 变体(酶A功能丧失)和野生型分别在大气CO2 浓度和高CO2浓度(3500 ppm)下培养一段时间 后，叶片体内乙醛酸含量和生长情况如右图 1、2所示，请回答： 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 133 (1)提取拟南芥中的Rubisco时，为了保持该酶的活性，研磨时应加入____________(填“无水乙醇”或“磷酸缓冲液”)，Rubisco分布在叶绿体的_______。 (2)若利用提纯的Rubisco等酶模拟光合作用暗反应过程，构建反应体系时需要加入的供能物质有______________。 磷酸缓冲液 基质 ATP、NADPH 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 134 (3)与高CO2浓度相比，突变体在大气CO2浓度下的乙醛 酸含量高的原因有____。 A．C5氧化反应产生乙醇酸加强 B．乙醇酸转变为乙醛酸加强 C．乙醛酸转氨基作用形成甘氨酸加强 D．甘氨酸经一系列反应释放CO2加强 (4)根据图1结合光呼吸过程推测酶A的功能可能是______________________ _____________。与大气中CO2浓度相比，野生型在高CO2浓度条件下生长得更好。从光呼吸和光合作用的过程分析，原因分别是____________________________、______________________________。 AB 催化乙醛酸经过转氨基作用形成甘氨酸 光呼吸强度低，有机碳损失少 光合作用原料充足，光合速率高 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 135 (5)研究小组测得在适宜条件下野生型叶片遮光前吸收CO2的速率和完全遮光后释放CO2的速率，如图3。图形A＋B＋C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用__________________。则光呼吸释放CO2的量可以用______的面积表示。 固定的CO2的总量 C 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 136 解析：(4)缺乏酶A导致突变体的乙醛酸含量增加，表明酶A可能催化乙醛酸向甘氨酸转变。野生型在高CO2浓度条件下生长得更好，表明其积累有机物更多，可能是高CO2浓度条件下，光呼吸较弱，消耗的有机碳减少，也可能是暗反应速率快、光合速率高，积累了更多的有机物。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 137 (5)遮光后，植物无法进行光合作用，但此时CO2释放速率高于最终细胞呼吸速率，因其在遮光短时间内会进行光呼吸，面积C代表光呼吸释放CO2的量，面积A＋B＋C表示光合作用固定的CO2量。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 138 3．(2025·安徽合肥二模)在拟南芥叶肉细胞中，有机物分解释放CO2的代谢途径有光呼吸和细胞呼吸等。其中，光呼吸与光合作用密切关联，二者强度受CO2和O2相对浓度等因素调节。相关有机物的演变及其关键酶促反应如图1所示，回答下列问题。 (1)细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集，都与生命活动的能量代谢有关。请参考图1中的表示形式，在虚线框中补充有关的物质变化，使各代谢途径联系在一起。 答案：如图所示 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 139 (2)在适宜条件下，突然停止光照，水稻叶片CO2释放量先增加后下降，然后逐渐稳定。据图1分析，叶片CO2释放量下降的原因是光反应停止后，____________________________________________________________________。 (3)图1中GDC酶主要分布在叶肉细胞，在非光合组织中含量极低，H蛋白是其重要组分。为了探究H蛋白对拟南芥幼苗生长的影响，研究者在充足光照条件下，做了相关研究，结果如下： 注：WT组：正常对照组；L组：H基因 低表达；H组：H基因全株过量表达；HS组： H基因叶细胞特异性过量表达。 NADPH和ATP逐渐耗尽导致C5无法再生，光呼吸因缺乏C5和ATP而逐渐减弱 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 140 ①强光下，光、暗反应失衡，过剩能量会转移给O2形成氧自由基。图2中H组和HS组光合速率高于WT组的原因是______________________________________，从而减少氧自由基的含量，使叶绿体的膜损伤程度降低，有利于光反应强度的维持。 ②检测结果表明，与WT组相比，H组植株光合速率更高，但生长却受到了抑制。对此，Deepseek给出的解释之一是：在H组植株的线粒体中，“2C2→C3＋CO2”(脱羧反应)的反应增强，改变了线粒体内的NADH/NAD＋比例，影响其能量代谢的平衡，使细胞呼吸分解的有机物增多，导致干重下降。对于这个解释，某同学认为不合理，他的理由可能是___________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________(答出1点)。 H蛋白含量增加促进光呼吸，消耗过剩能量 GDC酶在非光合组织中含量极低，仅提高H蛋白含量不足以增强脱羧反应或增强的脱羧反应会使线粒体内NADH/NAD＋升高，导致有氧呼吸因NAD＋供应不足而减弱 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 141 (4)综合本题信息，若要在强光下提高大棚蔬菜产量，除“在叶中过量表达H基因”外，还可采取的措施有_______________________________________________ ________________ (答出1点)。 适当提高大棚内O2的相对含量/适量使用光呼吸促进剂等(合理即可) 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 142 解析： (3)①H蛋白是GDC酶的重要组分，H组和HS组H基因都过量表达，H蛋白的含量较高，促进光呼吸过程中C2生成C3和CO2，消耗强光下过剩的能量。②据题干信息可知，H组H基因全株过量表达，GDC酶在非光合组织中含量极低，仅提高H蛋白的含量不能增强非光合细胞中GDC酶参与的脱羧反应，对非光合细胞线粒体中NADH和NAD＋的比例影响不大，对非光合细胞的呼吸影响较小，无法解释H组干重下降的原因，因此该说法不合理。 (4)强光下光能过剩会损伤叶绿体，导致光合速率下降，可以通过适当增强光呼吸，如增强大棚内O2的含量促进光呼吸过程，或适量使用光呼吸促进剂等，消耗过剩的能量，降低对叶绿体的损伤，从而提高大棚蔬菜的产量。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 143 (十一)C4植物 像玉米、甘蔗、高粱、苋菜等C4植物对CO2的固定是 在叶肉细胞的细胞质基质中进行的，在磷酸烯醇式丙酮酸 羧化酶的催化下将CO2连接到磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)上形 成四碳酸—草酰乙酸，这种固定CO2的方式称为C4途径。草 酰乙酸被NADPH还原成苹果酸、天冬氨酸等四碳酸，然后 通过胞间连丝，从叶肉细胞转移到维管束鞘的细胞，在维管束鞘细胞中被降解成CO2和丙酮酸，CO2在维管束鞘细胞中进入卡尔文循环。由于PEP羧化酶的活性很高，所以转运到叶肉细胞中的CO2的浓度就高，大约是空气中的十倍。这样，即使在恶劣的环境中，也可保证高CO2浓度，降低光呼吸对光合作用的影响。其过程如图。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 144 (1)C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 (2)用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→ (CH2O)。 (3)C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 145 1．(2022·全国甲卷，29)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。 (1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是__________________(答出3点即可)。 (2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是___________________________________ (答出1点即可)。 O2、NADPH和ATP 自身呼吸消耗或建造植物叶片自身结构 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 146 (3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析： (2)叶片光合作用产物一部分用来建造叶肉细胞自身结构和叶肉细胞自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。 由于干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收量减少且C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能利用较低浓度CO2，因此同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 147 2．(2023·湖南卷，17，节选)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450 μmol·L－1(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7 μmol·L－1)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： 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 148 (1)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分析，原因是_________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三点即可)。 高于 玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比Rubisco酶要高，能利用低浓度的CO2；水光解主要在叶肉细胞进行，暗反应在维管束鞘细胞中进行，维管束鞘细胞中CO2/O2较高，提高了光合作用效率；通过C3和C4在叶肉和维管束鞘细胞之间的循环，将CO2转运到维管束鞘细胞浓缩，维管束鞘细胞中CO2浓度较高 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 149 (2)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)。 NADPH和ATP的供应限制、固定CO2的Rubisco酶数量有限、C5再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 150 解析：(1)在干旱环境下，大部分气孔关闭，植物能吸收的CO2减少，与水稻叶肉细胞中的Rubisco酶相比，玉米叶肉细胞中的PEPC酶对CO2的Km小，亲和力大，玉米在较低浓度的CO2下仍能固定CO2进行光合作用；在高光照强度环境下，光反应较强，产生的O2较多，与玉米维管束鞘细胞相比(水光解的主要场所为叶肉细胞的叶绿体)，水稻叶肉细胞O2较多易进行光呼吸，使得暗反应减弱；与水稻叶肉细胞相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，叶肉细胞中的PEP与CO2反应生成C4，C4进入维管束鞘细胞后释放CO2，使CO2得到浓缩，保障了暗反应的进行。 (2)在光饱和条件下，水稻叶绿体的光反应强度不再增加，产生的ATP和NADPH不再增多，限制了C3的还原；水稻叶绿体内固定CO2的Rubisco酶的量有限；光合作用产生的有机物在叶绿体中积累较多，抑制了反应的进行。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 151 3．(2025·安徽江淮二模)在温度和CO2等其他因素均适宜的条件下，测定的玉米叶和小麦叶的总光合速率与呼吸速率的比值(P/R)与光照强度的关系(见图1)，同时测定了小麦和玉米叶肉细胞的氧气释放速率的相对量与光照强度的关系，结果如下表所示(“＋”多表示量多)。 光照强度 a b c d e f 小麦 氧气释放速率 ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋ ＋ 玉米 氧气释放速率 ＋ ＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 152 (1)吸收光能的色素位于__________________，用________法分离光合色素所依据的原理是___________________________________________________________ __________。玉米利用光反应阶段的产物________________将C3转化为糖类等。 (2)结合表中信息分析，在图1中的d光强下，玉米叶的总光合速率________(填“大于”“等于”或“小于”)小麦叶的总光合速率。 叶绿体类囊体薄膜 纸层析 光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散快 ATP和NADPH 大于 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 153 (3)玉米称为C4植物，其光合作用的暗反应过程如图2所示，酶1为PEP羧化酶，可以固定低浓度的CO2形成C4，酶2为RuBP羧化酶，可以固定高浓度的CO2形成C3，对低浓度的CO2没有固定能力。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程，称为C3植物，其光合作用均在叶肉细胞完成。据上述信息分析，在晴朗夏季的中午，玉米的净光合速率可能________(填“高于”“等于”或“低于”)小麦的光合速率，原因是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________。 高于 晴朗夏季中午，气温较高，植物蒸腾作用强，为减少水分散失，气孔部分关闭，叶片吸收CO2较少，和小麦相比，玉米含有酶1，可以固定低浓度的CO2，正常进行暗反应(光合作用) 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 154 解析：(2)在d光强下，小麦的氧气释放速率小于玉米的氧气释放速率，即小麦的净光合速率小于玉米的净光合速率。由于玉米叶和小麦叶的总光合速率与呼吸速率的比值相同，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即(玉米的净光合速率＋玉米的呼吸速率)÷玉米的呼吸速率＝(小麦的净光合速率＋小麦的呼吸速率)÷小麦的呼吸速率，说明玉米的呼吸速率大于小麦的呼吸速率。故玉米的总光合速率大于小麦的总光合速率。 光照强度 a b c d e f 小麦 氧气释放速率 ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋ ＋ 玉米 氧气释放速率 ＋ ＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 155 4．(2025·河南郑州三模)强国必先强农，农强方能国强。指导“三农”工作的中央一号文件曾明确提出要扎实推进大豆玉米带状复合种植(分行相间种植玉米和大豆)，助农增产增收。回答下列问题。 (1)阳光能够给光合作用提供能量，请简述光能在光合作用过程中的转化过程：光能→__________________________________________________________。请推测玉米与大豆适合带状复合种植的可能原因是___________________________ __________________________________________________________________________________________________。 ATP和NADPH中(活跃)的化学能→糖类等有机物中(稳定)的化学能 玉米植株的高度大于大豆的，光饱和点较高，能够利用顶层的阳光(或大豆植株的高度小于玉米的，光饱和点较低，能够利用底层的阳光) 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 156 (2)在晴朗夏季的中午，光照增强，大豆的光合速率反而下降(“光合午休”现 象)，其原因是___________________________________________________________ ____________________________。此时C3的含量会________(填“高于”“等于”或“低于”)之前的。相比于大豆，玉米固定CO2的途径除卡尔文循环(C3途径)外，还存在一条如右图所示的C4途径，已知PEP羧化酶对CO2的亲 和力比RuBP羧化酶对CO2的亲和力高数十倍。请 据此推测玉米不易出现“光合午休”的原因是 ____________________________________________ ____________________________________________ ________________________。 晴朗夏季的中午，气孔大量关闭，大豆叶肉细胞可以利用的CO2浓度下降，抑制暗反应的进行 低于 玉米叶肉细胞中存在PEP羧化酶，其对CO2具有较高的亲和力，使得玉米在晴朗夏季的中午能够利用低浓度的CO2进行光合作用 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 157 (3)某地积极推广大豆玉米带状复合种植，同时在收获后实施玉米秸秆还田措施。结果发现氮肥使用量减少的同时，土壤中的氮素含量反而提升了，出现该结果的原因可能是______________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。氮在生物群落和非生物环境之间是不断循环的，但在农业生产中仍要往农田施加氮肥的原因是_________________________________________。 一方面，大豆根部富含根瘤菌，根瘤菌具有固氮的能力，帮助提升土壤中的氮素含量；另一方面，玉米秸秆还田后，会被土壤中的微生物分解，增加土壤中氮素的含量 农产品要源源不断地从农田生态系统中输出 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 158 (十二)CAM途径 许多起源于热带的植物，如景天科、仙人掌科、凤 梨科、兰科等植物多具肉质茎、叶，叶片表面有较厚的 角质层，叶肉细胞有很大的液泡，从形态结构上对高温、 干旱有很强的适应性。气孔白天关闭、晚上打开，这种 方式既能防止蒸腾作用过强导致失水过多，又能保证光 合作用正常进行。同时，这类植物在进化中还发展了特 殊的碳固定代谢途径——景天酸代谢(CAM)途径。该途径具有两套羧化固定CO2的系统，这与C4植物很类似，但不同的是CAM植物没有明显的维管束鞘细胞，两类酶都存在于叶肉细胞中，是通过酶活性的昼夜调节使羧化反应与CO2再固定分别在夜间和白天完成的。CAM途径过程如图。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 159 (1)仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，储存于液泡中；白天时气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM途径。 (2)从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 (3)如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 160 1．(2025·北京丰台一模)CAM植物白天气孔关闭，夜晚气孔打开，以适应干旱环境。如图为其部分代谢途径，相关叙述不正确的是(　　) A．催化过程①和过程②所需的酶不同 B．卡尔文循环的场所是叶绿体类囊体薄膜 C．CAM植物白天气孔关闭可减少水分散失 D．夜晚缺乏NADPH和ATP不能进行卡尔文循环 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 161 解析：过程①是将CO2转化为C4，过程②是CO2的固定，酶具有专一性，因此催化过程①和过程②所需的酶不同，A正确；卡尔文循环的场所是叶绿体基质，B错误；CAM植物白天气孔关闭可降低蒸腾作用，减少水分散失，C正确；夜晚没有光照，无法进行光反应，缺乏NADPH和ATP不能进行卡尔文循环，D正确。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 162 2．(2025·江西赣州二模)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 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 163 解析：CAM植物晚上不能进行光合作用，A错误；CAM植物细胞液泡中储存的苹果酸在白天脱羧产生CO2，发生在细胞质基质，细胞呼吸也会产生CO2，发生在线粒体基质，B错误；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；吸收CO2不需要转运蛋白，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 164 3．(2021·全国乙卷，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)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，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有____________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和__________释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止_______________________，又能保证__________正常进行。 细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞呼吸 蒸腾作用散失较多水分 光合作用 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 165 (3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。_____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________。(简要写出实验思路和预期结果) 实验思路：植物甲在干旱条件下(其他条件适宜)培养一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲叶肉细胞液泡中的pH，然后统计实验数据。预期结果：白天的pH高于晚上 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 166 解析：(3)由题干信息知，植物甲特殊的CO2固定方式是晚上吸收CO2，并生成苹果酸储存在于液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2用于光合作用。据此分析，当晚上时液泡中因苹果酸的生成(或者量增加)液泡pH降低，而白天因苹果酸脱羧释放的CO2用于光合作用，液泡pH升高。所以，可通过比较白天和晚上液泡pH高低来确定植物甲固定CO2的方式。故实验思路为：取生理状态良好的植物甲，在相同的干旱环境中培养，分别检测并比较白天和夜间叶肉细胞中液泡(细胞液)pH高低(大小)。预期结果：叶肉细胞中液泡白天pH高于晚上。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE Ⅰ情境拓展 167 　　　　　　　　　　　　　 R 答案：有氧呼吸总反应式C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 无氧呼吸产酒精总反应式C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 无氧呼吸产乳酸总反应式C6H12O62C3H6O3＋能量 比较项目 光反应 暗反应 条件 色素、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必须有光 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有无光均可 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解： 2H2O4H＋＋O2； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋NADPH 1 CO2的固定：CO2＋C52C3； ②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5 (注：在C3还原时，NADPH作为还原剂，并提供能量) 能量转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化 学能 实质 光能转换为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物，将活跃化学能转换为稳定化学能 关系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi 4．(不定项)(2025·山东青岛适应性检测改编)研究发现低氮高盐可促进碱蓬根系对NO的吸收，NO跨质膜向胞质运输主要依靠质膜上的硝酸盐转运蛋白(NRT)介导，NRT是H＋/NO同向转运体，运输机制如图所示。液泡膜上的H＋/NO反向转运体在H＋浓度梯度驱动下，将NO运入液泡。下列说法正确的是(　　) A．碱蓬根细胞通过NRT吸收NO的过程需要 间接消耗细胞中的ATP B．碱蓬根细胞吸收的NO可用于合成蛋白质、 核酸、磷脂等生物大分子 C．利用ATPase抑制剂处理碱蓬根部，根细胞吸收NO的速率会降低 D．液泡的pH值低于细胞质基质，液泡吸收无机盐离子有利于细胞保持坚挺 解析：从图中可知，质膜上的ATPase将细胞内的H＋逆浓度梯度转运到细胞外，消耗ATP，形成H＋的浓度梯度，NRT是H＋/NO同向转运体，NO和H＋一起进入细胞，H＋顺浓度梯度进入细胞，NO的吸收利用了H＋浓度梯度的势能，所以碱蓬根细胞通过NRT吸收NO的过程间接消耗了细胞中的ATP，A正确；蛋白质的基本组成元素有C、H、O、N等，核酸的组成元素是C、H、O、N、P，磷脂的组成元素是C、H、O，还含有P甚至N，碱蓬根细胞吸收的NO可用于合成蛋白质、核酸等生物大分子，但磷脂不属于生物大分子，B错误； ATPase抑制剂处理碱蓬根部，会抑制ATPase的活性，使得H＋不能逆浓度梯度运出细胞，无法形成H＋浓度梯度，NRT介导的NO吸收过程依赖H＋浓度梯度，所以根细胞吸收NO的速率会降低，C正确；液泡膜上的H＋/NO反向转运体在H＋浓度梯度驱动下将NO运入液泡，说明液泡中H＋浓度高，即液泡的pH值低于细胞质基质，液泡吸收无机盐离子，使细胞液浓度升高，细胞吸水能力增强，有利于细胞保持坚挺，D正确。 在叶绿体中：C5＋CO22C3 ① C5＋O2C3＋C2 ② 在线粒体中：2C2＋NAD＋C3＋CO2＋NADH＋H＋ ③ 注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。 图1 在叶绿体中：C5＋CO22C3 ① C5＋O2C3＋C2 ② 在线粒体中：2C2＋NAD＋C3＋CO2＋NADH＋H＋ ③ 注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。 图1 $