重难02 细胞代谢的网络调节与能量转化分析（7大考向突破+提分必刷）（重难专练）（江苏专用）2026年高考生物二轮复习讲练测

重难02 细胞代谢的网络调节与能量转化分析 内容导航 重难突破 技巧掌握 速度提升 重难考向聚焦 锁定目标 精准打击：快速掌握重难考向核心靶点，明确主攻方向 重难要点剖析 定位要点 重点提炼：聚焦重难核心内容，精准突破长难句作答 聚焦重难核心内容，深入剖析知识内涵与联系 重难技巧突破 授予利器 瓦解难点：总结瓦解重难考向的核心方法论与实战技巧 重难提分必刷 模拟实战 挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感” 核心考点 重难考向 细胞代谢的条件——酶和ATP 1.酶的实验设计与分析 2.ATP在细胞代谢中作用 细胞呼吸和光合作用 1.细胞呼吸的原理和应用 2.光合作用的原理和过程 3.C4植物、CAM植物 4.光呼吸、光抑制与光保护 5.气孔导度、植物激素(ABA等)和逆境(胁迫)对光合作用的影响 1．酶的相关辨析 (1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能，也不能作为能源(或组成)物质。 (2)辨析酶、激素、神经递质、抗体 ①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。 ②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。 ③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。 (3)酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性，酶催化的化学反应的速率称为酶促反应速率。 2．ATP的四个易错点 (1)ATP的产生场所 ①绿色植物叶肉细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。 ②动物及其他真核生物产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。 ③原核细胞产生ATP的场所为细胞质基质和细胞膜。 (2)ATP≠能量 ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。因此，线粒体不仅可分解有机物，也能合成有机物(ATP)。 (3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中 ATP含量很少，只是转化非常迅速及时。 (4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。耗能较多时，ATP水解迅速，但其合成也迅速。 3.光合作用的原理 Ⅰ.光反应 (1)光合色素(PSⅡ和PSⅠ)的主要功能是吸收、传递、转化光能，其吸收的光能有两个方面的用途：一是将水分解产生氧和H＋，氧直接以氧分子的形式释放出去，H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；二是在有关酶的作用下，提供能量促使ATP的合成。 (2)物质变化 ①2H2O―→O2＋4H＋＋4e－ ②NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ADP＋Pi＋能量ATP 小结　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。 (3)能量变化 在PSⅡ中，日光激发叶绿素中的电子由低能状态转化为高能状态，随后能量转移到ATP中。高能电子再转化为低能电子，进入PSⅠ，PSⅠ中的能量变化为光能→电能→NADPH中的化学能。 拓展:(1)质子浓度(电化学)梯度的建立 ①PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋； ②质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔；③另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。 (2)合成ATP 类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此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释放的能量来合成ATP。 Ⅱ.暗反应 (1)物质变化 ①CO2固定：CO2＋C52C3 ②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5 (2)光合产物的主要形式 光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体吸水涨破。蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是非还原糖性质较稳定。 4．光反应和暗反应的联系 (1)NADPH的作用：作为活泼的还原剂，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 (2)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向 ①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。 ②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。 5．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 (1)比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 相同点：都对CO2进行了两次固定。 不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。 (2)比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 6．光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco具有两面性(或双功能)。 (2)过程 (3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (4)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。 (5)有利影响 ①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； ②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。 (6)二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 (7)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。 长难句剖析 1.探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计的实验方案需两次水浴加热的目的分别是？(2025·江苏) 提示：第一次60℃水浴是为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴是斐林试剂与还原糖反应的条件。 2.肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同吗？(2024·江苏) 提示：肝糖原的基本组成单位是葡萄糖，胃蛋白酶的基本组成单位是氨基酸。 3.关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析。(2025·江苏) 提示：人体细胞和酵母菌的场所相同，都发生在细胞质基质中；两者呼吸作用均能产生[H]和ATP；人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2；酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精。 4.科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，如何获得类囊体悬液？(2025·江苏) 提示：类囊体位于叶绿体内，细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。 5.请写出光反应阶段和暗反应阶段在物质变化和能量转化方面存在的联系？ 提示：1物质联系:光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C;的还原,而暗反应为光反应提供了ADP,Pi和 NADP+;2能量联系:光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能(教材P104“思考·讨论”讨论2)。 6.晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加， 其原因是？ 提示：气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下O2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强。 7.卡尔文给光照下的小球藻悬浮液通入“CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7s,发现放射性代谢产物减少到12种。据此分析，若想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可设计实验的思路是？ 提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。(教材P104“正文”，改编) 考向突破01 酶的实验设计与分析 1.（2025·江苏·高考真题）为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是（    ） 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2mL淀粉溶液 加入2mL淀粉溶液 加入2mL蔗糖溶液 ② 加入2mL淀粉酶溶液 加入2mL蒸馏水 ？ ③ 60℃水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再60℃水浴加热 A．丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液 B．两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性 C．根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖 D．甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀 解题技巧点拨 解此类酶的专一性实验设计与分析题，需抓住3个关键点：通过“实验目的→变量控制→结果验证”的逻辑链，可快速排除错误选项。 1. 抓实验目的，定变量设计 本实验目的是验证淀粉酶的专一性，实验的核心原则是酶相同，底物不同。 2. 析实验步骤，辨水浴作用 第一次60℃水浴是为淀粉酶提供最适催化温度，保证酶活性；第二次水浴是斐林试剂与还原糖显色反应的条件（需50-65℃温水浴），与酶活性无关。要区分两次水浴的不同作用，避免混淆。 3. 识对照意义，判结果逻辑 乙组（淀粉+蒸馏水）是空白对照，用于排除淀粉溶液本身是否含还原糖。若乙组无砖红色沉淀，说明底物本身无还原糖；若有沉淀，则说明底物被污染或分解。丙组（蔗糖+淀粉酶）的预期结果应为无砖红色沉淀，才能证明淀粉酶不能催化蔗糖水解，体现专一性。 4. 明试剂原理，避认知误区 斐林试剂只能检测还原糖的生成，不能直接检测酶是否催化了反应。 需注意：若底物本身含还原糖（如麦芽糖），则无法通过斐林试剂判断酶的作用。 结合酶专一性实验的“单一变量”和“对照原则”，可快速锁定正确选项。 【答案】C 【详解】A、丙组步骤②应加入2mL淀粉酶溶液，而非蔗糖酶溶液。验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若加入蔗糖酶则无法证明淀粉酶的作用特性，A错误； B、第一次60℃水浴是为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴是斐林试剂与还原糖反应的条件，B错误； C、乙组（淀粉+蒸馏水）未加酶，若未显色说明淀粉本身不含还原糖，若显色则可能底物被污染或分解，因此乙组结果可用于判断淀粉是否含还原糖，C正确； D、甲组（淀粉+淀粉酶）水解产物为葡萄糖（还原糖），与斐林试剂在水浴条件下呈砖红色；丙组（蔗糖+淀粉酶）无水解产物，故丙组出现蓝色，D错误 故选C。 2．（2025·江苏·二模）急性胰腺炎引起胰腺腺泡受损，导致其合成的淀粉酶和脂肪酶异常入血。下图是急性胰腺炎发生后进入血液的淀粉酶与脂肪酶活性的变化。相关叙述正确的是（    ）    A．两种酶具有相同的元素组成和空间构象 B．两种酶在胰岛细胞合成后经导管释放入血液 C．腺泡受损情况与血清脂肪酶含量呈正相关 D．检测血清脂肪酶比检测淀粉酶能更准确确诊 解题技巧点拨 解此类题目，需抓住3个关键点：通过“酶的来源→释放机制→临床意义”的逻辑链，可快速排除错误选项。 1. 抓酶的来源与本质：明确淀粉酶、脂肪酶由胰腺腺泡细胞（而非胰岛细胞）合成，本质为蛋白质。不同功能的蛋白质，其空间结构必然不同。 2. 联释放机制与病理逻辑：正常情况下，两种酶经导管排入小肠；只有当胰腺腺泡受损时，酶才会异常入血。但酶活性升高的幅度与腺泡受损程度并非简单的正相关，还与酶的半衰期、释放速率有关。 3. 析临床诊断价值：对比两种酶的活性持续时间，血清脂肪酶活性升高持续更久（可达15天），而淀粉酶仅在早期（5天内）升高，因此检测血清脂肪酶的诊断准确性更高。 4. 推干扰选项陷阱：选项中若出现“胰岛细胞合成”“含量正相关”等表述，可直接结合知识点排除。 结合酶的合成场所、释放机制及临床检测特点，可快速锁定正确选项。 【答案】D 【详解】A、胰腺合成的淀粉酶和脂肪酶化学本质都是蛋白质，元素组成都会有C、H、O、N，可能含有S等其他元素，二者元素组成可能相同；但两者具有不同的功能，因此空间构象不同，A错误； B、两种酶是由胰腺腺泡细胞，而不是胰岛细胞合成的；正常情况下，两种酶合成后会通过导管释放到小肠中，B错误； C、图中结果仅显示在急性胰腺炎发生后，随时间变化，血液中脂肪酶活性的变化，无法得出腺泡受损情况与血清脂肪酶含量呈正相关，C错误； D、在急性胰腺炎发生后5-15d内，血清脂肪酶仍处于较高活性，而血清淀粉酶在5d后活性接近正常，因此检测血清脂肪酶比检测淀粉酶能更准确确诊，D正确。 故选D。 3．（2026·江苏镇江·模拟预测）下列关于酶实验的叙述正确的是（    ） A．探究酶的高效性实验时，自变量是有无催化剂 B．酶促反应过程中，酶的空间结构可以发生改变 C．验证酶的专一性时，可分别用淀粉酶和蔗糖酶处理淀粉 D．可用过氧化氢酶催化H2O2分解的反应，来探究温度对酶活性的影响 解题技巧点拨 解此类酶实验的题目，需抓住3个关键点：通过“实验目的→变量设计→底物与酶的匹配性”的逻辑链，可快速排除错误选项。 1. 抓实验目的与变量设计 探究酶的高效性：目的是比较酶与无机催化剂的催化效率，自变量应为催化剂的类型，而非“有无催化剂”。 验证酶的专一性：可以用“不同酶处理同一底物”或“同一酶处理不同底物”的思路来设计。 2.  联酶的作用特点 酶在催化过程中会与底物结合形成酶-底物复合物，此时酶的空间结构会发生可逆性改变，反应结束后恢复原状。这一特点保证了酶可以被反复利用。 3. 析实验材料的陷阱 探究温度对酶活性的影响时，不能选择过氧化氢（H₂O₂）作为底物，因为温度会直接加速H₂O₂的分解，干扰实验结果。验证专一性时，若用淀粉作为底物，可通过碘液检测是否水解来判断；若用蔗糖，则需用斐林试剂检测是否有还原糖生成。 4. 推干扰选项排除逻辑 选项中若出现“自变量是有无催化剂”“用过氧化氢探究温度影响”等表述，可直接结合实验设计原则排除。 结合实验目的、变量设计和材料选择的原则，可快速锁定正确选项。 【答案】BC 【详解】A、探究酶的高效性时，实验需比较酶与无机催化剂的催化效率，自变量应为催化剂的类型，而非单纯的有无催化剂，A错误； B、酶在催化过程中会与底物结合，形成酶—底物复合物，此时酶的空间结构发生可逆性改变，反应结束后恢复原状，B正确； C、验证酶的专一性时，可用不同酶处理同一底物。淀粉酶能催化淀粉水解，而蔗糖酶不能，通过检测产物（如用碘液观察是否显蓝色）可验证专一性，C正确； D、探究温度对酶活性的影响时，不能选择H2O2作为底物，因为温度会使H2O2分解，D错误。 故选BC。 考向突破02 ATP在细胞代谢中作用 1.（2025·江苏南通·二模）星形胶质细胞是一种神经胶质细胞。科研人员发现某种星形胶质细胞可升高细胞外腺苷水平，促进和维持觉醒状态，机制如下图。相关叙述正确的是（    ） A．C073/39催化ATP水解脱去两个磷酸基团形成腺苷 B．腺苷作用于腺苷受体，导致γ-氨基丁酸的释放量上升 C．γ-氨基丁酸与下一个神经元上的受体结合后，可促进小鼠觉醒 D．特异性抑制星形胶质细胞的Ca2+活动可缩短小鼠的觉醒时长 解题技巧点拨 解此类ATP在细胞代谢中作用的信号通路题，需抓住3个关键点：通过“物质转化→信号传递→生理效应”的逻辑链，可快速排除错误选项。 1. 抓ATP的结构与转化 ATP水解时，脱去1个磷酸基团生成ADP，脱去2个生成腺嘌呤核糖核苷酸，脱去3个才生成腺苷。明确这一转化关系，可直接判断选项中关于ATP水解产物的表述是否正确。 2. 联信号通路的逻辑关系 从图中梳理信号传导顺序：星形胶质细胞Ca²⁺活动→ATP转运至胞外→C073/39催化ATP水解→腺苷作用于神经元受体→γ-氨基丁酸释放→产生抑制性效应。沿着这一链条，可快速分析各环节的因果关系，如“腺苷作用于腺苷受体”会导致γ-氨基丁酸释放量下降，而非上升。 3. 推递质作用与生理效应 γ-氨基丁酸是抑制性神经递质，与受体结合后会抑制下一个神经元的兴奋，因此不会促进小鼠觉醒，反而会维持睡眠状态。抑制星形胶质细胞的Ca²⁺活动，会减弱ATP水解与腺苷生成，进而缩短觉醒时长。 4. 析干扰选项陷阱 选项中若出现“ATP水解脱去两个磷酸基团生成腺苷”“γ-氨基丁酸促进觉醒”等表述，可直接结合知识点排除。 结合ATP的结构转化、信号通路的逻辑链及递质的作用特点，可快速锁定正确选项。 【答案】D 【详解】A、C073/39催化ATP水解，一分子ATP脱去两个磷酸基团后形成腺嘌呤核糖核苷酸，脱去三个磷酸基团后形成腺苷，A错误； B、由图可知：腺苷作用于腺苷受体，导致γ-氨基丁酸的释放量下降，B错误； C、γ-氨基丁酸是一种抑制性神经递质，与下一个神经元上的受体结合后，不能促进小鼠觉醒，C错误； D、由题意和图可知：星形胶质细胞的Ca2+活动增强，有助于ATP转运至胞外，C073/39催化ATP水解可升高细胞外腺苷水平，促进和维持觉醒状态，因此特异性抑制星形胶质细胞的Ca2+活动可缩短小鼠的觉醒时长，D正确。 故选D。 2.（2025·江苏淮安·二模·多选）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 解题技巧点拨 解此类题，需抓住3个关键点：通过“药物作用靶点→物质代谢变化→耗氧量（OCR）对应生理过程”的逻辑链，可快速排除错误选项。 1. 抓药物作用靶点与机制 寡霉素：抑制ATP合酶，直接阻止ATP合成，此时OCR降低的部分，代表细胞用于ATP合成的耗氧量。 2. 联OCR曲线与细胞呼吸阶段 曲线中不同阶段的OCR变化，对应不同药物干预下的呼吸过程。 3. 推代谢产物与能量流向 抗霉素A抑制线粒体呼吸后，细胞质基质仍可进行无氧呼吸，产生CO₂和NADH，因此选项中“无法产生NADH和CO₂”的表述错误。 4. 析干扰选项陷阱 结合药物作用机制、OCR曲线变化及细胞呼吸阶段的对应关系，可快速锁定正确选项。 【答案】BD 【分析】据图分析：该实验的目的是探究细胞中ROCK1（一种蛋白激酶基因）过度表达对细胞呼吸的影响，自变量是实验处理的时间和ROCK1是否过度表达与加入的试剂，曲线表明，加入寡霉素和抗霉素A后，ORC都下降。 【详解】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 考向突破03 细胞呼吸的原理和应用 1.（2025·江苏·一模）图示细胞毒性T细胞作用于肿瘤细胞的过程，MHC-Ⅰ为膜蛋白，下列相关叙述正确的是（　　） A．丙酮酸可来源于细胞质基质，图中循环途径合成大量 ATP B．线粒体中琥珀酸的积累有利于细胞毒性T细L胞识别肿瘤细胞 C．赖氨酸去甲基化酶通过改变MHC-Ⅰ基因碱基序列来抑制基因表达 D．肿瘤细胞呈递的抗原也可能被浆细胞识别，从而分泌抗体 解题技巧点拨 解此类细胞毒性T细胞作用与细胞呼吸结合的题目，需抓住3个关键点：通过“代谢途径→基因表达→免疫识别”的逻辑链，可快速排除错误选项。 1. 抓有氧呼吸阶段与能量变化 有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行，丙酮酸在此分解产生琥珀酸等物质，只生成少量ATP，大量ATP是在第三阶段线粒体内膜上生成的。若选项出现“图中循环途径（柠檬酸循环）合成大量ATP”，可直接判定为错误。 2. 联代谢产物对免疫识别的影响 3. 推基因表达与酶的作用特点 浆细胞的功能是分泌抗体，但它不能识别抗原，识别抗原的是B细胞、T细胞等免疫细胞。 4. 析干扰选项陷阱 选项中若出现“柠檬酸循环产生大量ATP”“浆细胞识别抗原”“酶改变基因碱基序列”等表述，可直接结合知识点排除。 结合有氧呼吸的能量变化、代谢产物的调控作用及免疫细胞的功能特点，可快速锁定正确选项。 【答案】B 【分析】1、有氧呼吸的三个阶段： （1）第一阶段：葡萄糖在细胞质基质中被分解成两个丙酮酸分子，同时产生少量的ATP和还原型辅酶I（NADH）； （2）第二阶段：丙酮酸进入线粒体基质后，与水反应生成二氧化碳和更多的NADH。这一过程释放少量能量，并产生少量的ATP； （3）第三阶段：在前两个阶段产生的NADH进入线粒体内膜，与氧气反应，最终生成水并释放大量能量。这一过程产生大量的ATP； 2、浆细胞具有合成、贮存抗体即免疫球蛋白的功能，参与体液免疫反应，不具有识别作用。 【详解】A、丙酮酸是细胞呼吸第一阶段的产物，细胞呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，所以丙酮酸可来源于细胞质基质。图中循环途径是三羧酸循环，三羧酸循环产生少量ATP，大量ATP是通过有氧呼吸第三阶段产生的，A错误； B、线粒体中琥珀酸的积累会抑制赖氨酸去甲基化酶的作用，从而促进MHC-I基因的表达，有利于细胞毒性T细L胞识别肿瘤细胞，B正确； C、赖氨酸去甲基化酶是通过改变MHC-Ⅰ基因的甲基化程度来抑制基因表达，而不是改变碱基序列，C错误； D、浆细胞没有识别抗原的能力，它是在接受T细胞传递的抗原信息或直接受抗原刺激后，由B细胞增殖分化形成，然后分泌抗体，肿瘤细胞呈递的抗原不能被浆细胞识别，D错误。 故选B。 2.（2025·江苏徐州·二模·多选）人体中的乳酸脱氢酶（LDH）能够使丙酮酸和乳酸相互转化，正常人体血浆中LDH的含量为140~271U/L，红细胞中LDH的含量为血浆中的100倍。下列相关叙述错误的是（　　） A．LDH催化丙酮酸生成乳酸的过程必须有NADH的参与 B．红细胞中LDH进入血浆的跨膜运输方式为协助扩散 C．剧烈运动时肌细胞产生的大量乳酸的消除需要LDH参与 D．LDH发挥作用时往往伴随有少量ATP的合成与水解 解题技巧点拨 解此类乳酸脱氢酶（LDH）与细胞呼吸的题目，需抓住3个关键点：通过“酶的催化特点→物质跨膜运输→无氧呼吸能量变化”的逻辑链，可快速排除错误选项。 1. 抓酶的催化机制与反应条件 2. 联物质跨膜运输的方式判断 正常情况下，只有当红细胞受损破裂时，LDH才会进入血浆，因此其跨膜方式并非协助扩散。 3. 推无氧呼吸的能量变化 -无氧呼吸仅在第一阶段产生少量ATP，第二阶段（LDH催化的反应）不合成ATP，也不伴随ATP的水解。 选项中若出现“LDH发挥作用伴随ATP合成与水解”，可直接判定为错误。 4. 析干扰选项陷阱 常见错误点：“大分子蛋白通过协助扩散运输”“无氧呼吸第二阶段产生ATP”等，可结合知识点直接排除。 结合酶的催化条件、物质跨膜运输方式及无氧呼吸的能量变化，可快速锁定正确选项。 【答案】BD 【详解】A、人体内产生乳酸发生于无氧呼吸第二阶段，必须有NADH的参与，A正确； B、LDH属于大分子物质，故其不能以协助扩散的方式运出红细胞，B错误； C、LDH能够催化丙酮酸和乳酸之间的相互转化，因此，大量乳酸的消除需要LDH参与，C正确； D、无氧呼吸第二阶段不会合成ATP，D错误。 故选BD。 3.（2025·江苏南通·一模·多选）寒冷促进褐色脂肪细胞中UCP1的表达，一方面UCP1与MCU结合激活MCU，促进Ca2+进入线粒体基质，促进TCA循环；另一方面H+通过UCP1时产热但不产ATP，过程如下图。相关叙述正确的是（　　）    A．TCA循环除产生NADH外，还产生CO2等 B．参与电子传递链的NADH除来自于线粒体基质外，还来自于细胞质基质 C．寒冷条件下褐色脂肪细胞高表达UCP1，增加了产热，减少了ATP的合成 D．促进脂肪细胞中MCU-UCP1的形成，抑制线粒体摄取钙，可治疗肥胖 解题技巧点拨 解此类题目，需抓住3个关键点：通过“蛋白作用机制→代谢途径→能量流向”的逻辑链，可快速排除错误选项。 1. 抓蛋白作用靶点与代谢途径 明确两种蛋白的作用，可直接分析选项中代谢途径的变化。 2. 联电子传递链的NADH来源 参与电子传递链的NADH有两个来源：细胞质基质：有氧呼吸第一阶段产生。线粒体基质：TCA循环（有氧呼吸第二阶段）产生。这一知识点可直接验证选项中“NADH来源”的表述是否正确。 3.  推能量流向与生理效应 寒冷条件下，UCP1高表达会让有氧呼吸释放的能量更多以热能形式散失，从而增加产热、减少ATP合成。促进MCU-UCP1的形成会增强\ce{Ca^2+}摄取与TCA循环，加速脂肪分解，可用于治疗肥胖；若抑制线粒体摄取钙，则会减弱代谢，无法治疗肥胖。 4. 析干扰选项陷阱 选项中若出现“抑制线粒体摄取钙可治疗肥胖”“TCA循环不产生\ce{CO2}”等表述，可结合蛋白作用机制直接排除。 结合蛋白作用机制、代谢途径的能量变化及生理效应的逻辑关系，可快速锁定正确选项。 【答案】ABC 【分析】正常情况下，线粒体内膜外侧H+浓度高于膜内侧，H+通过载体蛋白顺浓度梯度内流，产生的电化学势能驱动ADP合成为ATP。UCP1也能介导H+内流却不与ATP合成过程偶联，因此UCP1蛋白的增加最终导致有氧呼吸释放的能量更多地以热能形式耗散。 【详解】A、由题干可知，TCA循环即有氧呼吸第二阶段，该阶段能产生NADH和CO2等，A正确； B、有氧呼吸第一、二阶段都能产生NADH，其场所分别为细胞质基质和线粒体基质，因此，参与电子传递链的NADH除来自于线粒体基质外，还来自于细胞质基质，B正确； C、由题干可知，寒冷促进褐色脂肪细胞中UCP1的表达，H+通过UCP1时产热但不产ATP，因此，寒冷条件下褐色脂肪细胞高表达UCP1，增加了产热，减少了ATP的合成，C正确； D、由题干可知，寒冷促进褐色脂肪细胞中UCP1的表达，一方面UCP1与MCU结合激活MCU，促进Ca2+进入线粒体基质，促进TCA循环。因此促进脂肪细胞中MCU-UCP1的形成，能促进线粒体摄取钙，而不是抑制，D错误。 故选ABC。 考向突破04光合作用的原理和过程 1.（2025·江苏南通·二模）钩虫贪铜菌是一种细菌，能通过不同的代谢途径合成储能物质PHA．在有机物充足的环境中，该菌株可通过有氧呼吸进行异养代谢，该过程中产生的中间产物乙酰辅酶A可作为原料合成PHA，也可进一步氧化分解，提供能量；在有机物缺乏的环境中，该菌株可通过氧化获得能量进而通过卡尔文循环固定生成有机物，过程如图1所示。请分析回答： (1)图1膜结构为 ，物质X在 （场所）中固定。若膜上氢化酶活性被抑制，则的分解受到抑制，电子传递链被阻断，无法形成 ，导致ATP不能合成，物质X的含量 。 (2)图1中的受体包括 。利用无碳源培养基培养钩虫贪铜菌时，需提供含有 的气体环境。 (3)能利用光能进行光合作用的绿硫细菌固定合成有机物的过程不同于钩虫贪铜菌，为特殊的逆向TCA循环，部分过程如图3所示（图中省略了部分物质）。图2为绿硫细菌的光反应示意图。 ①据图2分析，绿硫细菌参与光反应的菌绿素复合体中菌绿素可能的作用为 ，不同于绿色植物，绿硫细菌的光反应无 的产生。 ②据图3分析，下列叙述合理的有 。 A．逆向TCA循环发生在绿硫细菌的线粒体基质中 B．绿硫细菌的光反应通过提供ATP和NADPH，为逆向TCA循环提供能量 C．TCA循环和逆向TCA循环在反应过程、酶种类和生理意义都存在显著差异 D．在不干扰循环正常进行的情况下，绿硫细菌合成一分子己糖，至少需要消耗5分子ATP和6分子 解题技巧点拨 解此类细菌代谢与光合作用综合题，需抓住3个关键点：通过“膜结构功能→代谢途径→物质与能量变化”的逻辑链，可快速排除错误选项、定位答案。 1. 抓膜结构与代谢途径定位 图1的膜结构为细菌的细胞膜（或细胞质膜），是其进行电子传递、ATP合成及卡尔文循环的场所。 2. 联电子受体与培养条件 3. 推光合作用的特殊机制 绿硫细菌的菌绿素复合体中，菌绿素的作用是吸收、传递光能，并作为电子供体参与光反应。 -与绿色植物不同，绿硫细菌的光反应无氧气产生 4. 析干扰选项陷阱 常见错误点：“将细菌细胞膜误判为叶绿体膜”“认为绿硫细菌光反应产生氧气”“忽略细菌卡尔文循环的场所为细胞质基质”等，可结合原核生物代谢特点直接排除。 结合膜结构功能、代谢途径的物质与能量变化及特殊光合作用的机制，可快速锁定正确选项。 【答案】(1) 细胞膜 细胞质基质 浓度梯度 降低 (2) 、、 、、 (3) 吸收、传递、转化光能 BC 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 【详解】（1）图1结构为细胞膜，因为细菌没有线粒体，可在细胞膜上进行有氧呼吸的第三阶段。 物质X在细胞质基质中固定二氧化碳，细胞质基质是细胞呼吸第一阶段以及一些物质合成等反应的场所。 若膜上氧化磷酸化活性被抑制，那么NADH分解受到抑制，电子传递链阻断，无法形成浓度梯度，该过程与ATP的生成密切相关，由于ATP无法合成，物质X的含量会降低。 （2）图1中e - 的受体包括O₂、NAD⁺、NADP⁺ ，在呼吸作用和光合作用等过程中，这些物质会接受电子参与反应。 利用无碳源培养基培养钩虫贪铜菌时，需提供含有O₂、CO₂、H₂ 的气体环境，因为钩虫贪铜菌在有氧有机环境中可通过有氧呼吸进行异养代谢等过程，需要氧气等物质参与。 （3）①据图2分析，绿硫细菌参与光反应的酶 - 色素复合体中酶可能的作用为吸收、传递、转化光能，这是光反应中相关酶 - 色素复合体的重要功能；不同绿色植物，绿硫细菌的光反应无O₂ 的产生，从图中可以看出其光反应过程与常见绿色植物光反应有所不同。 ②A、细菌没有线粒体，逆向TCA循环发生在绿硫细菌的细胞质基质中，而不是线粒体基质，A错误； B、绿硫细菌的光反应通过提供ATP和NADPH，为逆向TCA循环提供能量，从图中光反应和逆向TCA循环的联系可以得出，B正确； C、TCA循环和逆向TCA循环在反应过程、酶种类和生理意义都存在显著差异，二者是不同的代谢途径，C正确； D、在不干扰循环正常进行的情况下，绿硫细菌合成一分子己糖，至少需要消耗10分子ATP和6分子CO2，D错误。 故选BC。 2.（2025·江苏苏州·三模）我国是世界水稻种植大国，水稻用水占农业用水的70%，面对日益严峻的水资源短缺问题，探究干旱胁迫对水稻生长的影响有重要的应用价值。请回答下列问题。 (1)水稻光合作用中CO2被固定后最初生成的产物是 ，其在 的参与下被还原。 (2)干旱胁迫会引发水稻叶片中脱落酸含量升高，导致 ，以适应缺水环境。同时，干旱胁迫也会改变叶肉导度（用于表征CO2从气孔下腔扩散至叶肉细胞Rubisco羧化位点的传输效率），使得叶绿体内的CO2浓度 。 (3)Rubisco是一个双功酶，能进行图1的羧化反应和氧化反应，其反应速率与CO2/O2浓度的比值有关，上述叶绿体内CO2浓度的变化导致叶肉细胞 ，从而导致叶片对 的利用率下降。 (4)研究人员以水稻R299为实验材料，通过供应20%浓度的PEG6000来模拟干旱环境，对其光合作用的相关指标进行测定，部分结果如下表（CK为不用PEG6000处理的对照组）。 测定日期 8月15日 8月20日 8月25日 8月30日 9月4日 CK 干 CK 干 CK 干 CK 干 CK 干 叶绿素含量（mg·g-1鲜重） 3.20 3.22 4.73 3.96 3.65 3.16 3.19 2.68 2.94 2.47 光反应ATP生成量（umol·mg-1chlh-1） 55.0 55.2 69.1 59.8 59.3 49.0 53.2 42.5 46.1 29.2 Rubisco活力（umolCO2·mg-1Pr．min-1） 0.08 0.09 - - 0.06 0.04 - - 0.03 0.02 ①本实验中CK的作用是排除夏季 等因素对实验结果的影响。 ②检测叶绿素含量时，用分光光度计测定提取的色素在645nm和663nm处吸收峰值的原因是 。 ③结合图2和表中数据可知，光反应ATP生成量之所以下降，一方面是因为叶绿素含量下降，电子 减少；另一方面是Rubisco活力下降，使NADPH积累，导致电子受体NADP+不足，使电子更多地传递给 ，产生的O2-（超氧阴离子）破坏膜结构，减少H+跨膜运输，最终导致类囊体膜内外 下降，通过ATP合酶的H+减少。 解题技巧点拨 解此类题目，需抓住3个关键点：通过“胁迫响应→代谢变化→生理效应”的逻辑链，可快速锁定答案。 1. 抓光合作用的核心过程 2. 联干旱胁迫的响应机制 干旱引发脱落酸（ABA）升高，会导致气孔关闭（减少水分散失，适应缺水环境）。 3. 推表格数据的变化规律 从表格数据可以看出，干旱处理后：叶绿素含量、光反应ATP生成量、Rubisco活力整体呈下降趋势。 这些指标的下降会直接导致光合速率降低，可用于分析干旱对光合作用的抑制效应。 4. 可通过梳理“气孔关闭→CO2浓度下降→光呼吸增强”的逻辑链，快速排除错误表述。 结合光合作用的核心过程、干旱胁迫的响应机制及表格数据的变化规律，可快速锁定正确答案。 【答案】(1) C3/PGA ATP、NADPH、酶 (2) 气孔关闭 下降 (3) 羧化反应（卡尔文循环、暗反应）速率下降、氧化反应（光呼吸）速率上升 CO2和光能 (4) （强）光照、高温 叶绿素（叶绿素b和叶绿素a）在此处有吸收峰，而类胡萝卜素不吸收此波长的光（或强调只有叶绿素在此处有吸收峰） 产生量 O2 H+浓度差/H+电化学势梯度 【分析】光合作用在植物细胞的叶绿体中进行，叶绿体类囊体的薄膜上有捕获光能的色素，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中还有许多进行光合作用所必需的酶。光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段发生在类囊体薄膜上，将光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能；暗反应阶段发生在叶绿体基质中，将ATP和NADPH中的化学能转化为储存在糖类等有机物。 【详解】（1）水稻光合作用中CO2被固定后最初生成的产物是三碳化合物PGA，可用C3表示，其还原需要ATP、NADPH、酶的参与。 （2）在干旱条件下，植物体内的脱落酸含量会增加。脱落酸与受体结合后，通过降低保卫细胞的渗透压，使保卫细胞失水，从而导致气孔关闭，减少水分散失‌。叶肉导度用于表征二氧化碳从气孔下腔进入到叶绿体直至被Rubisco固定这一路径的阻力，是限制叶片叶绿体中二氧化碳浓度，进而影响叶片光合速率的重要生理参数，干旱胁迫也会改变叶肉导度，使得叶绿体内的CO2浓度下降。 （3）Rubisco是一个双功酶，能进行图1的羧化反应和氧化反应，其反应速率与CO2/O2浓度的比值有关，上述叶绿体内CO2浓度下降CO2/O2浓度的比值降低，导致叶肉细胞羧化反应（卡尔文循环、暗反应）速率下降，氧化反应（光呼吸）速率上升，从而导致叶片对CO2和光能的利用率下降。 （4）①研究人员以水稻R299为实验材料，通过供应20%浓度的PEG6000来模拟干旱环境，对其光合作用的相关指标进行测定，本实验自变量是是否干旱。本实验中CK的作用是排除夏季（强）光照、高温等因素对实验结果的影响。 ②645nm和663nm属于红光，检测叶绿素含量时，用分光光度计测定提取的色素在645nm和663nm处吸收峰值的原因是叶绿素（叶绿素b和叶绿素a）在此处有吸收峰，而类胡萝卜素不吸收此波长的光（或强调只有叶绿素在此处有吸收峰）。   ③结合图2和表中数据可知，光反应ATP生成量之所以下降，一方面是因为叶绿素含量下降，电子产生量减少；另一方面是Rubisco活力下降，使NADPH积累，导致电子受体NADP+不足，使电子更多地传递给O2，产生的O2会破坏膜结构，减少H+跨膜运输，最终导致类囊体膜内外H+电化学势梯度下降，通过ATP合酶的H+减少，光反应ATP生成量下降。 考向突破05 C4植物、CAM植物 1.（2025·江苏·一模）水稻和玉米是两种重要的粮食作物，高光强和高温环境下，水稻的光呼吸高而玉米等C4植物的叶肉细胞中存在PEP羧化酶可浓缩CO2。下图为玉米浓缩CO2的机制及类囊体膜上的电子传递示意图。请回答下列问题。 (1)Rubisco（R酶）是一种双功能酶，既可催化C5和CO2反应，也可在O2/CO2值过高时催化光呼吸的发生，即催化C5和O2反应生成C3和C2，后者最终可在线粒体中转变为CO2，降低了光合效率。R酶存在于水稻维管束鞘细胞中的 中，叶肉细胞中产生CO2的生理过程有 。 (2)PEP羧化酶与CO2的亲和力远高于R酶，可催化低浓度的CO2与图中 结合生成草酰乙酸，还原为苹果酸后经 （填结构名称）进入维管束鞘细胞，再脱羧释放CO2参与卡尔文循环。通过PEP酶的固定作用，将低浓度的CO2泵至维管束鞘细胞中富集，导致O2/CO2值 ，减少了光呼吸的发生。 (3)类囊体上电子传递链有线性电子传递链（图中实线所示）和环式电子传递链（图中虚线所示）两类。线性电子传递链传递的电子最初来自 ，最终传递给 。环式电子传递链的传递路径为PSI→ →PSI。通过环式电子传递链，实现了H+的跨膜运输，增大了膜两侧的浓度差，促进了 的合成；该过程中，ATP合酶的作用有 。 (4)据图分析，维管束鞘细胞的类囊体上无PSⅡ，其生理学意义是 。 解题技巧点拨 解此类C₄植物光合作用与电子传递的填空题，需抓住3个关键点：通过“结构定位→物质转化→功能逻辑”的逻辑链，可快速锁定填空答案。 1. 抓结构定位与酶的分布 Rubisco（R酶）催化卡尔文循环，存在于水稻维管束鞘细胞的叶绿体基质中。叶肉细胞中产生CO₂的生理过程包括有氧呼吸第二阶段（线粒体基质）和光呼吸（线粒体中乙醇酸分解）。定位结构后，可直接关联代谢过程，快速完成填空。 2. 联C₄途径的物质转化 PEP酶的浓缩作用会提高维管束鞘细胞内CO₂浓度，使O₂/CO₂值降低，从而减少光呼吸。梳理“CO₂固定→苹果酸转运→CO₂释放”的物质转化链，可快速完成填空。 3. 推类囊体电子传递的逻辑 线性电子传递的电子最初来自H2O的分解，最终传递给NADP⁺生成NADPH。环式电子传递仅在光系统Ⅰ（PSI）中进行，电子最终回到PSI，不生成NADPH但可生成ATP。明确电子传递的起点、终点和路径，可快速完成填空。 4. 析填空题陷阱 常见易错点：混淆C₃与C₄植物的酶分布、误判苹果酸的运输方式、忽略光呼吸的CO₂来源。 结合结构定位、物质转化与电子传递的逻辑，可快速准确完成填空。 【答案】(1) 叶绿体基质 细胞呼吸和光呼吸 (2) PEP 胞间连丝 降低 (3) H2O NADP+ Fd→PQ→Cytb6f→PC ATP 催化和运输 (4)不发生水的光解，降低O2/CO2比值，（减少光呼吸）提高光合效率 【分析】光合作用过程包括光反应和暗反应： （1）光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产生NADPH和氧气，以及ATP的合成。 （2）暗反应：场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和C3的还原两个阶段。光反应为暗反应C3的还原阶段提供NADPH和ATP。 【详解】（1）分析题意，R酶可催化C5和CO2反应，也催化C5和O2反应生成C3和C2，由此可知，R酶存在于水稻维管束鞘细胞的叶绿体基质中，叶肉细胞中产生CO2的生理过程有细胞呼吸和光呼吸。 （2）分析题图可知，PEP羧化酶可催化低浓度的CO2与PEP结合生成草酰乙酸，还原为苹果酸后经细胞间的胞间连丝进入维管束鞘细胞，再脱羧释放CO2参与卡尔文循环。通过PEP酶的固定作用，将低浓度的CO2泵至维管束鞘细胞中富集，导致O2/CO2值降低，减少了光呼吸的发生。 （3）由图可知，线性电子传递的最初电子供体是H2O，最终电子受体是NADP+。环式电子传递链的传递路径为PSI→Fd→PQ→Cytb6f→PC→PSI。通过环式电子传递链，实现了H+的跨膜运输，增大了膜两侧的浓度差，促进了ADP和Pi合成ATP；该过程中，ATP合酶的作用有催化ATP合成和运输H+。 （4）分析题图可知，PSⅡ可以促进水的光解，故维管束鞘细胞的类囊体上无PSⅡ，不发生水的光解产生O2，降低O2/CO2比值，减少光呼吸，从而提高光合效率。 2.（2025·江苏南通·一模）玉米是经济价值较高的粮食作物，其光合作用既有C4途径又有C3途径，过程如图1.请回答下列问题。 (1)玉米叶片中固定CO2的物质有 ，为过程②提供能量的物质有 。 (2)图中PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力，其意义是 。 (3)光合作用较强时，叶片细胞中淀粉合成的场所是 细胞的 。 (4)玉米的发育时期主要有出苗、拔节、抽雄、开花、吐丝、成熟等，吐丝期是雌穗发育的关键时期，决定玉米的产量。图2表示吐丝期玉米的4个冠层，研究人员研究了种植密度（D1组7.5万株·ha-1、D2组10.5万株·ha-1、D3组13.5万株·ha-1）对玉米吐丝期各冠层净光合速率（Pn）、有机物转移量（单株从光合器官转移出去的量）的影响，实验结果如图3、图4. ①据图3分析，随种植密度的增加，I冠层叶片光合速率降低的幅度 Ⅱ冠层，主要原因是随种植密度的增加，I冠层 。 ②生产实践中发现D2组玉米产量最高。与D1组相比，D2组玉米产量高的原因有 。 解题技巧点拨 解此类玉米C4光合作用的填空题，需抓住3个关键点：通过“途径定位→物质转化→功能逻辑”的逻辑链，可快速锁定填空答案。 1. 抓C₃、C₄途径的定位与物质变化 定位途径和阶段后，可直接关联物质完成填空。 2. 联PEP羧化酶的功能与意义 从“固定效率→浓缩效应→光合效率”的逻辑链出发，可快速组织答案。 3. 推淀粉合成的场所与细胞分工 叶肉细胞主要的初步固定，维管束鞘细胞负责卡尔文循环与有机物合成，明确细胞分工即可快速填空。 4. 析填空题陷阱 常见易错点：混淆C₄途径与C3途径的固定物质、忽略PEP羧化酶的功能。 可通过“叶肉细胞→C₄途径→固定\ce{CO2}；维管束鞘细胞→C₃途径→合成有机物”的分工逻辑，避免填错。 结合途径定位、物质转化与细胞分工的逻辑，可快速准确完成填空。 【答案】(1) PEP、C5 ATP、NADPH (2)有利于浓缩CO2，增加维管束鞘细胞中的CO2浓度 (3) 维管束鞘 叶绿体基质 (4) 大于 光照强度降低幅度大于Ⅱ冠层 单株有机物的转移量大，种植密度大，光合面积大，光合产物多 【详解】（1）由图1可知，图中A为C3，B为C5，玉米叶片中固定CO2的物质有PEP、C5，为过程②C3的还原提供能量的物质有ATP和NADPH。 （2）图中PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力，其有利于浓缩CO2，将CO2固定为C4后在维管束鞘细胞中分解为CO2，增加维管束鞘细胞中的CO2浓度。 （3）由图可知，维管束鞘细胞也能进行暗反应合成(CH2O)，植物的暗反应在叶绿体基质中进行，所以光合作用较强时，玉米叶肉细胞中淀粉合成的场所是维管束鞘细胞的叶绿体基质。 （4）①由图3可知，随种植密度的增加，由于随种植密度的增加，遮阴导致I冠层光照强度降低幅度大于Ⅱ冠层，I冠层叶片光合速率降低的幅度大于Ⅱ冠层，即二者的差值越来越大。 ②由图4可知，与D1组相比，D2组玉米单株有机物的转移量大，种植密度大，光合面积大，光合产物多，所以D2组玉米产量最高。 考向突破06 光呼吸、光抑制与光保护 1.（2025·江苏扬州·模拟预测）小白菜是我国重要的蔬菜作物，光抑制现象（光照强度超过植物光合作用所能利用的限度，使光合效率下降的现象）严重影响了其光合作用效率，为筛选出更加适应强光环境的小白菜品种，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：    (1)PSI和PSII是叶肉细胞光合作用的两个关键功能单位，如图1所示。 ①图1所示结构为 膜，其上的PSI和PSII是由 和蛋白质组成的复合体。ATP合酶由F1（亲水部分）和F0（疏水部分）两个功能结构域组成，其中嵌入膜内的是 。H+通过ATP合酶的运输方式是 。 ②在强光下 不足，积累的电子会传递给O2，生成活性氧（ROS），ROS会攻击叶绿素和PSII反应中心，形成光抑制。 (2)科研人员通过LED模拟强光（光照强度为1500μmol·m-2·s-1 ，探究强光对小白菜品种“华王”和“矮脚黄”的影响。 I.实验步骤及结果： 将两品种小白菜幼苗进行强光处理，从起始日开始，每隔5d对小白菜的光合参数及叶绿素荧光参数进行测定。分别记录净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、非光化学淬灭系数（NPQ）、光系统光损伤指标（NO）以及电子传递速率 （ETR），实验结果如表1所示。 表1：强度对小白菜光合参数及叶绿素荧光参数的影响 品种 处理天数 光合参数 叶绿素荧光参数 Pn Ci Tr Gs NPQ NO ETR 华王 0 14.44 390.53 1.28 0.24 0.25 0.10 120 5 33.14 356.55 2.36 0.36 0.50 0.20 130 10 26.84 342.73 1.83 0.23 0.45 0.25 115 15 20.08 344.12 1.57 0.17 0.40 0.30 100 20 17.76 305.39 1.34 0.14 0.35 0.35 90 矮脚黄 0 15.41 358.27 0.66 0.18 0.20 0.15 110 5 32.92 347.62 2.18 0.33 0.60 0.30 100 10 27.55 328.46 1.87 0.25 0.50 0.40 80 15 17.19 320.86 1.62 0.15 0.40 0.50 60 20 14.43 308.20 1.37 0.14 0.30 0.60 50 注：非光化学淬灭系数NPQ可反应植物以热耗散的方式耗散光能的能力；光系统光损伤指标NO越大，说明光系统受损越严重 Ⅱ.分析与讨论 ①据表1光合参数分析，强光处理下两品种的Gs均在第5天显著提高，而Ci却显著下降，推测其原因是 。同时第5天 的提高，有助于缓解光热胁迫。 ②据表1叶绿素荧光参数分析，两品种在强光初期均可通过提高 耗散过剩光能，在长期强光下种植 品种更具优势，依据是 （至少答两点）。 解题技巧点拨 解此类光抑制与光合作用膜结构的填空题，需抓住3个关键点：通过“膜结构定位→电子传递逻辑→强光响应机制”的逻辑链，可快速锁定填空答案。 1. 抓膜结构与蛋白复合体的组成 图1所示结构为类囊体膜，PSI和PSII是由光合色素（叶绿素、类胡萝卜素）和蛋白质组成的复合体。 定位膜结构后，可直接关联蛋白复合体的组成与运输方式，快速完成填空。 2. 联电子传递与光抑制的机制 在强光下，NADP⁺不足时，电子传递链积累的电子会生成活性氧（ROS），进而攻击叶绿素和PSII反应中心，形成光抑制。梳理“电子传递受阻→ROS生成→损伤光合结构”的逻辑链，可快速完成填空。 3. 推实验参数与强光适应的关联 实验中测定的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、非光化学淬灭系数（NPQ）等参数，可直接反映品种对强光的适应能力。结合参数变化的生理意义，可快速分析实验结果。 4. 析填空题陷阱 常见易错点：混淆ATP合酶的F₀与F₁的位置、误判\ce{H+}的运输方式、忽略NADP⁺作为电子受体的作用。 结合膜结构定位、电子传递逻辑与强光响应机制，可快速准确完成填空。   【答案】(1) （叶绿体）类囊体 光合色素 F0 协助扩散 NADP⁺/氧化型辅酶Ⅱ (2) 光合作用消耗CO2的增加量大于从外界吸收的CO2的增加量 蒸腾速率（Tr） 热耗散能力 华王 与矮脚黄相比，华王的ETR高；NO低；NPQ高或（与矮脚黄相比，华王的热耗散能力强，光损伤小，电子传递速率高） 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP；暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下被还原，进而合成有机物。影响光合作用速率的主要外界因素包括温度、二氧化碳浓度和光照强度等。 【详解】（1）①PSI和PSII能吸收光能，说明其上含有光合色素，参与光合作用的光反应阶段，所以图1所示结构为（叶绿体）类囊体薄膜，PSI和PSII是由光合色素和蛋白质组成的复合体。膜的基本支架为磷脂双分子层，磷脂分子由亲水头部和疏水尾部组成，ATP合酶由F1（亲水部分）和F0（疏水部分）两个功能结构域组成，其中嵌入膜内的是F0（疏水部分）。H+通过ATP合酶的运输方式不需要消耗能量，但需要借助转运蛋白，属于协助扩散。 ②光反应阶段水光解为氧气、和H+，同时产生的电子经传递，可用于NADP+和H+结合形成NADPH。在强光下NADP⁺不足，积累的电子会传递给O2，生成活性氧（ROS），ROS会攻击叶绿素和PSII反应中心，形成光抑制。 （2）①据表1光合参数分析，强光处理下两品种的Gs（气孔导度）均在第5天显著提高，而Ci（胞间CO2浓度）却显著下降，推测其原因是光合作用消耗CO2的增加量大于从外界吸收的CO2的增加量，从而导致Ci显著下降。同时第5天蒸腾速率（Tr）的提高，有助于缓解光热胁迫。 ②NPQ可反应植物以热耗散的方式耗散光能的能力，据表1叶绿素荧光参数分析，两品种在强光初期均可通过提高热耗散能力耗散过剩光能。光系统光损伤指标NO越大，说明光系统受损越严重，在长期强光下种植华王品种更具优势，依据是与矮脚黄相比，华王的ETR高；NO低；NPQ高或（与矮脚黄相比，华王的热耗散能力强，光损伤小，电子传递速率高）。 2.（2025·江苏扬州·二模）当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。光抑制主要发生在光系统PSII上，电子积累过多时产生的活性氧 ROS（自由基）会破坏PSII，使光合速率下降。铁氰化钾可有效解除植物的光抑制现象。菠菜植株光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图1所示。高温胁迫也会导致ROS积累，引起光抑制现象，如图2所示。根据所学知识回答下列问题：      (1)分析图1，适宜环境下，光反应H2O裂解释放的电子(e－)经过一系列传递，最终被 接受，该过程产生的ATP和NADPH 用于卡尔文循环中的 。 (2)强光会造成叶绿体内电子积累过多，若NADP＋不足，电子会传递给O2生成ROS。若某物质X会阻断 NADP＋和电子的结合，则物质X处理植物后光抑制可能会 （填“增强”或“减弱”）。强光条件下，图示中e－的转移途径为e－→NADP＋→ （氧化剂），从而缓解光抑制。从细胞外收集亚铁氰化钾，为未来清洁能源的开发提供了思路，从能量转换角度分析其原因是 。 (3)ROS 破坏光系统，使植物光合速率下降，机制可能是 。 (4)高温胁迫也会引发ROS积累。分析图2，ROS过量合成后引起光抑制的机制是 （答出2点）。 (5)当植物处于高温环境中，会通过代谢调节过程，使叶绿素含量降低，引起叶片衰老。该过程的积极意义是 。 解题技巧点拨 解此类光抑制与光合作用膜结构的填空题，需抓住3个关键点：通过“膜结构定位→电子传递逻辑→强光响应机制”的逻辑链，可快速锁定填空答案。 1. 抓膜结构与蛋白复合体的组成 图1所示结构为类囊体膜，PSI和PSII是由光合色素（叶绿素、类胡萝卜素）和蛋白质组成的复合体。 定位膜结构后，可直接关联蛋白复合体的组成与运输方式，快速完成填空。 2. 联电子传递与光抑制的机制 在强光下，NADP⁺不足时，电子传递链积累的电子会生成活性氧（ROS），进而攻击叶绿素和PSII反应中心，形成光抑制。梳理“电子传递受阻→ROS生成→损伤光合结构”的逻辑链，可快速完成填空。 3. 推实验参数与强光适应的关联 实验中测定的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、非光化学淬灭系数（NPQ）等参数，可直接反映品种对强光的适应能力。结合参数变化的生理意义，可快速分析实验结果。 4. 析填空题陷阱 常见易错点：混淆ATP合酶的F₀与F₁的位置、误判\ce{H+}的运输方式、忽略NADP⁺作为电子受体的作用。 结合膜结构定位、电子传递逻辑与强光响应机制，可快速准确完成填空。   【答案】(1) NADP+ C3的还原 (2) 增强 铁氰化钾 铁氰化钾被还原为亚铁氰化钾的过程吸收了外溢电子的能量 ,将部分太阳能转化为化学能 (3)活性氧(ROS)攻击磷脂、蛋白质等生物大分 ,造成类囊体破坏、光合作用相关酶活性下降 (4)ROS过量合成抑制D1蛋白从头合成，使得光系统PSⅡ失活 :过量ROS也可以直接使光系统PSⅡ失活 (5)减少叶绿素捕获的光能 ,降低植物受到的光损伤 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光照，传递光能，并 将一部分光能用于水的光解生成H+、e-和氧气，e-、H+和 NADP+合成NADPH，另一部分光能用于合成ATP。暗反应 发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即 二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三 碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】（1）由图示可知，光反应H2O裂解释放的电子e-经过一系列传递，最终被NADP+接受，该过程产生的ATP和NADPH 用于卡尔文循环中的C3的还原，因此若图1中转运 NADP+的转运蛋白活性降低，形成NADPH的速率变慢，对 C3还原过程的影响可能是抑制C3还原过程。 （2）若某物质X会阻断NADP+和电子的结合，则电子会进一步传递给O2生成ROS，因此物质X处理植物后光抑制可 能会增强；根据图示，强光条件下植物缓解光抑制的过程 中可能发生了e-转移，e-和NADP+结合→NADPH→转运蛋 白→NADPH氧化酶→NADP+和e-→铁氰化钾，即图示中e- 的转移途径为e-→NADP+→铁氰化钾，铁氰化钾被还原为亚铁氰化钾的过程吸收了外溢电子的能量，将部分太阳能 转化为化学能，从而解除了光抑制。 （3）ROS破坏光系统，使 植物光合速率下降，机制可能是活性氧（ROS）攻击磷脂、蛋白质等生物大分子，造成类囊体破坏、光合作用相关酶活性下降。 （4）分析图2，ROS过量合成后引起光抑制的机制可能有 ROS过量合成抑制D1蛋白从头合成，使得光系统PSⅡ失 活，引起光抑制；过量ROS也可以直接使光系统PSⅡ失 活；根据题意，叶黄素循环转化抑制剂和D1蛋白更新抑制剂处理菠菜，叶黄素循环转化抑制剂可能抑制胡萝卜素的 形成，植株的光合效率均下降，说明胡萝卜素作为抗氧化剂，清除ROS可能是植物应对高温、强光的重要保护机制。 （5）当植物处于高温环境中，会通过代谢调节过程，使叶绿素含量降低，引起叶片衰老。该过程的积极意义是减少叶绿素捕获的光能 ,降低植物受到的光损伤。 考向突破07 气孔导度、植物激素(ABA等)和逆境(胁迫)对光合作用的影响 1.（2025·江苏镇江·三模）油菜素内酯（BR）可提高植物的耐热性来缓解高温胁迫对作物的影响。某研究小组以娃娃菜为试材，通过喷施不同浓度BR（T1-T4），探究BR对高温胁迫的缓解效应及作用机制，结果如表所示。回答下列问题： CK HT HT+ T1 HT+ T2 HT+ T3 HT+ T4 气孔导度mol/（m2•s-1） 380 250 263 275 328 310 胞间CO2浓度μmol/mol 210 350 325 310 280 295 表观光合速率μmol/（m2•s-1） 5.8 3.8 4.0 5.7 5.8 5.2 过氧化氢酶活性U/g 50 20 51 48 49 50 可溶性糖含量mg/g 0.09 0.12 0.14 0.18 0.24 0.15 注：CK：常温对照（20℃）；HT：高温对照（38℃）； T1：0.05mg/L； T2：0.1mg/L； T3：0.5mg/L； T4：1mg/L (1)高温胁迫下叶绿素含量会下降，可用纸层析法分离进行比较，色素可以在滤纸条上分离是因为其 不同。高温使娃娃菜的光合速率下降，一方面通过对光系统（光合色素蛋白复合体）的抑制，使光反应产物 减少；另一方面通过抑制 ，降低碳反应各个步骤的反应速率。 (2)将CK组娃娃菜转移至强光（会破坏色素复合体）下，短时间内其C3含量增加，这是由 速率共同决定的。植物细胞中可溶性还原糖的升高，有利于植物细胞 ，可以有效缓解高温引起的水分胁迫。 (3)在高温胁迫下，植物细胞内的活性氧（如H2O2）增多，会攻击蛋白质、磷脂等物质。喷洒BR可有效缓解，提高光反应速率，据表格数据分析，原因是 。 (4)研究表明，高温胁迫下植物的光系统遭受损害，其中光系统Ⅱ光化学活性降低，而热耗散非光化学淬灭系数（NPQ，植物耗散过剩光能为热的比例）会升高，不同浓度BR处理后的实验结果如下图。 实验结果表明高温条件下，BR浓度与光系统Ⅱ光化学活性的下降呈 （正/负）相关。推测BR提高光合作用效率的机理是BR通过 。 解题技巧点拨 解此类高温胁迫与植物激素调控的填空题，需抓住3个关键点：通过“色素分离原理→光合速率调控逻辑→实验数据关联”的逻辑链，可快速锁定填空答案。 1. 抓色素分离与光合速率的调控 高温使光合速率下降的两个核心机制：光反应层面：抑制光系统，使ATP、NADPH生成减少。暗反应层面：抑制Rubisco活性，降低碳反应速率。定位知识点后，可直接关联原理与机制完成填空。 2. 联强光下物质含量变化的原因 3. 推实验数据的生理意义 表格中，BR处理组的气孔导度、过氧化氢酶活性、可溶性糖含量均高于高温对照组，表观光合速率显著回升，反映BR通过：提高气孔导度，增加CO2供应；增强抗氧化酶活性，清除活性氧；积累可溶性糖，增强渗透调节。结合数据变化的生理意义，可快速分析BR的缓解效应。 4. 析填空题陷阱 可通过“原理→机制→数据”的对应关系，避免填错内容。 结合色素分离原理、光合速率调控逻辑与实验数据的关联，可快速准确完成填空。   【答案】(1) 在层析液中的溶解度 O2、ATP、NADPH 酶的活性 (2) CO2的固定速率和C3的还原 渗透吸水（渗透压升高吸水） (3)BR处理使过氧化氢酶活性升高，清除细胞内的活性氧，减少对类囊体膜的伤害 (4) 负 缓解光系统Ⅱ光化学活性的下降而降低NPQ，降低光能转化成热能的比例，提高了光合作用的效率 【分析】光合作用在植物细胞的叶绿体中进行，叶绿体类囊体的薄膜上有捕获光能的色素，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中还有许多进行光合作用所必需的酶。光合作用的过程分为光反应和碳（暗）反应两个阶段。光反应阶段发生在类囊体薄膜上，将光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能；暗反应阶段发生在叶绿体基质中，将ATP和NADPH中的化学能转化为储存在糖类等有机物中的化学能。 【详解】（1）分离色素的原理是绿叶中的四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因而不同色素分子可以在滤纸条上分离。 光反应的产物是O2、ATP、NADPH。碳反应（暗反应）各个步骤都是在相应酶的催化下完成的，高温会抑制酶的活性，进而降低碳反应各个步骤的反应速率。 （2）将CK组娃娃菜转移至强光条件下，色素复合体被破坏，光反应速率下降，使光反应阶段产生的ATP、NADPH减少，而二氧化碳的固定速率暂时不变，故短时间内其C3含量增加，是由CO2固定速率和三碳酸还原速率共同决定的。植物细胞中可溶性还原糖的升高，使植物细胞的渗透压增加，有利于植物细胞渗透吸水，因而可以有效缓解高温引起的水分胁迫。 （3）植物细胞内的活性氧 （如H2O2）增多，攻击蛋白质、磷脂等物质，蛋白质和磷脂是膜的主要成分。表中数据显示：喷施不同浓度BR（T1-T4）的实验组，它们的过氧化氢酶活性明显高于高温对照（HT）组，表明BR处理后，细胞内过氧化氢酶的活性升高，可以有效清除细胞内的活性氧（如H2O2），减少对类囊体膜以及酶的伤害，从而提高光反应速率。 （4）根据实验结果，随着 BR 浓度的增大，光系统II 光化学活性下降得越少，两者呈负相关，在此过程中，NPQ 也随着减少，由此可推测BR提高光合作用效率的机理是：BR通过缓解光系统Ⅱ光化学活性的下降而降低NPQ，降低光能转化成热能的比例，提高了光合作用的效率。 2.（2025·江苏·三模）图1是高温胁迫下黄瓜幼苗叶肉细胞代谢的部分示意图，①~④代表过程，A、B代表物质。Fd是还原态铁氧还蛋白，可将电子转移至NADPH中，也可参与光呼吸（图中虚线过程）。R酶是双功能酶，高温下R酶对CO2的亲和力下降而对O2的亲和力增强，请回答下列问题。    (1)物质A和B分别是 、 。过程④发生的场所是 。 (2)卡尔文循环消耗的CO2除从外界吸收外，还来源于 （过程，2分）。研究发现C2循环对卡尔文循环具有依赖性，其原因是 。 (3)光反应中电子传递过快或受阻，会产生过多的活性氧，引发光抑制。高温胁迫下，光反应产生的NADPH无法及时被消耗，能否通过抑制Fd活性解除光抑制，请说明理由。 。 (4)为进一步研究黄瓜幼苗对高温胁迫的响应机制，研究人员选择生长一致的幼苗随机均分为3组：高温组（昼/夜温度为42℃/32℃）、亚高温组（昼/夜温度为35℃/25℃）和对照组（昼/夜温度为28℃/18℃），在其他条件适宜时培养并测定相关数据，结果如图2。    ①0~3天亚高温组和高温组气孔导度升高，其主要意义是 。1~3天亚高温组和高温组气孔导度仍然较大，但净光合速率却降低，其主要原因可能是 。 ②有同学认为胁迫3~5天高温组光呼吸速率下降，说明黄瓜已适应高温环境。你认为该观点是否正确，简要说明理由。 。 解题技巧点拨 解此类高温胁迫下光合作用与光呼吸综合的填空题，需抓住3个关键点：通过“代谢途径定位→物质转化逻辑→胁迫响应机制”的逻辑链，可快速锁定填空答案。 1. 抓代谢途径定位与物质转化 2. 联卡尔文循环与光呼吸的关联 梳理“物质再生→底物供应”的逻辑链，可快速完成填空。 3. 推光抑制的缓解机制 明确电子传递的分支逻辑，可快速组织答案。 4. 析填空题陷阱 结合代谢途径定位、物质转化逻辑与胁迫响应机制，可快速准确完成填空。   【答案】(1) H⁺、O2 C3（3-磷酸甘油酸） 叶绿体基质 (2) 细胞呼吸、甘氨酸分解为丝氨酸（光呼吸） C2循环需要卡尔文循环提供C5 (3)不能，抑制Fd活性会阻碍电子传递，进一步导致活性氧积累，加剧光抑制 (4) 增强蒸腾作用以降低叶片温度 失水过多（、酶活性降低），影响植物光合作用 不正确，净光合速率和气孔导度都在下降，说明高温造成黄瓜结构损伤、酶活性下降、生理性缺水 【分析】光反应阶段必须有光才能进行，这个阶段是在类囊体的薄膜上进行的，叶绿体中光合色素吸收的光能有两方面用途：一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与NADP+结合生成NADPH，NADPH作为活泼还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP，这样光能转化为储存在ATP中的化学能；暗反应阶段有光无光都能进行，这一阶段是在叶绿体的基质中进行的，CO2被利用，经过一系列反应后生成糖类。 【详解】（1）在光反应中，水的光解产生物质 为A ：H⁺和氧气。C5和CO2反应生成C3（3-磷酸甘油酸）。过程④为光呼吸的起始阶段，发生的场所为叶绿体基质。 （2）从图中可知，光呼吸（C2循环）会产生CO2，可作为卡尔文循环的原料；除此之外呼吸作用产生的二氧化碳也可用于卡尔文循环。C2循环中一些反应步骤需要卡尔文循环产生的 NADPH 和 ATP 来推动反应进行，故C2循环对卡尔文循环具有依赖性。 （3）Fd 可将电子转移至 NADPH 中，若抑制其活性，电子无法正常转移，NADPH 不能被消耗反而会积累，过多的 NADPH 会进一步加重活性氧产生，加剧光抑制，所以不能通过抑制 Fd 活性解除光抑制。 （4）①气孔导度升高利于植物进行蒸腾作用以降低叶片温度。1 - 3 天气孔导度大但净光合速率降低，可能是高温使光合作用相关酶的活性下降或植物失水过多，影响了光合作用进行。 ②虽然光呼吸速率下降，但从图中看高温组净光合速率持续降低，气孔导度也在下降，说明植物整体光合作用受高温抑制或黄瓜结构损伤、酶活性下降、生理性缺水，故植物没有适应高温环境，所以该观点不正确。 （建议用时：60分钟） 一、单选题 1.（2025·江苏南通·模拟预测）酶可以为生活添姿彩，亦可助力科技发展，下列相关叙述正确的是（　　） A．酶的元素组成是C、H、O、N，可以降低化学反应的活化能 B．溶菌酶属于免疫的第一道防线，亦可与抗生素联合使用增强抗生素疗效 C．DNA酶、蛋白酶、RNA酶等助力了DNA是肺炎链球菌主要遗传物质的发现 D．中国台湾科学家钱嘉韵分离到耐高温DNA聚合酶助力了PCR的大规模应用 【答案】D 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶的特性：高效性、专一性和作用条件较温和。 【详解】A、酶的本质是蛋白质或RNA，酶的元素组成是C、H、O、N或P，可以降低化学反应的活化能，A错误； B、体液中的溶菌酶属于第二道防线，泪液和唾液中的溶菌酶属于第一道防线，B错误； C、在肺炎链球菌转化实验中，DNA酶可降解DNA（证明DNA是遗传物质），但蛋白酶和RNA酶的作用是排除蛋白质和RNA的干扰，DNA酶、蛋白酶、RNA酶等助力了DNA是肺炎链球菌的遗传物质的发现，C错误； D、钱嘉韵（Alice Chien）从嗜热菌中分离的Taq DNA聚合酶耐高温，助力了PCR的大规模应用，D正确。 故选D。 2.（2025·江苏苏州·三模·多选）细胞呼吸第一阶段（糖酵解过程）比较复杂，受PFKL、LDHA、GAPDH和PKM2等多种酶的活性影响。M酶也是细胞呼吸过程中的关键酶，研究人员为探究其磷酸化在癌症小鼠糖酵解过程中的作用，进行了相关实验，结果如图。下列相关叙述正确的有是（    ） A．用未磷酸化的M酶处理正常小鼠作为对照组 B．PFKL等多种酶可提供活化能以促进反应进行 C．M酶的磷酸化能促进癌细胞中丙酮酸的生成 D．促进M酶磷酸化可作为癌症治疗的一种思路 【答案】C 【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA； 2、酶的特性：①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍；②专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应；③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。 【详解】A、根据题意可知，为探究M酶磷酸化在癌症小鼠的糖酵解过程中的作用，以癌症模型小鼠为材料进行了相关实验，实验组是用磷酸化的M酶处理，所以对照组的处理方式为用未磷酸化的M酶处理癌症模型小鼠，A错误； B、酶能降低化学反应的活化能，但不能提供活化能，B错误； C、根据图示信息可知，实验组中多种糖酵解的酶含量较高，由此可知，M酶磷酸化能够促进癌细胞中丙酮酸的形成，C正确； D、根据题意可知，M酶其磷酸化能促进肿瘤细胞的生长，因此通过抑制M酶磷酸化来抑制癌细胞的增殖可作为一种治疗思路，D错误。 故选C。 3.（2025·江苏南通·二模）RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当浓度高时，Rubisco催化与反应；当浓度高时，Rubisco催化与经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成和，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述不合理的是（    ） A．A表示NADPH，B表示，C表示ADP+Pi，D表示ATP，F表示RuBP B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强 C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米（植物）通常比小麦植物）光呼吸作用弱 D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长 【答案】D 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 【详解】A、由图可知，H++B→A，故A表示NADPH，B表示NADP+，光反应过程由C形成D，则C表示ADP+Pi，D表示ATP，F表示RuBP，即C5，A正确； B、夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔关闭，二氧化碳不能正常进入叶肉细胞，但光反应正常进行，导致叶肉细胞内氧气浓度较高，氧气和五碳化合物结合几率增加，因此植物光呼吸的强度较通常会有所增大，B正确； C、Rubisco位于叶绿体基质，玉米（植物）通常比小麦植物）光呼吸作用弱，因为玉米能利用较低浓度的二氧化碳，C正确； D、植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞，光呼吸能消耗过多的ATP和NADPH，故光呼吸有利于保护农作物，D错误。 故选D。 2、 多选题 4.（2025·江苏南通·模拟预测）研究发现，自然界中某酵母菌中存在以葡萄糖为底物的3种呼吸途径，部分物质变化如下图，相关叙述正确的是（    ）    A．自然界中，途径一只发生在具有线粒体的真核细胞中 B．途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇和ATP中 C．途径二和途径三的存在，增强了酵母菌对环境的适应力 D．上图3种呼吸途径中，既有ATP的合成也有ATP的消耗 【答案】CD 【分析】 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、途径一过程也可发生在不含线粒体的细胞中，如蓝细菌等，A错误； B、途径二为无氧呼吸，无氧呼吸中的能量大部分储存乙醇中，少部分能量转移到ATP，还有一部分以热能散失，B错误； C、途径二和途径三的存在，使酵母菌在无氧环境、酸碱性环境中也能生存，提高了酵母菌对环境的适应力，C正确； D、结合图示可知，上图3种呼吸途径中，既有ATP的合成（如磷酸甘油醛生成丙酮酸的过程）也有ATP的消耗（如葡萄糖生成磷酸甘油醛的过程），D正确。 故选CD。 5.（2025·江苏·三模）交感神经兴奋促进脂肪细胞加快脂肪分解增加产热，机制如下图。相关叙述正确的是（    ） A．去甲肾上腺素与细胞膜上的受体结合，体现了细胞膜的信息交流功能 B．脂肪初步分解产物在线粒体内膜参与TCA循环 C．磷酸化的AIDA与UCP-1结合改变其空间结构，增加对H⁺的通透性 D．H⁺通过UCP-1进入线粒体基质加快产热，脂肪分解加快 【答案】ACD 【分析】分析题文描述与题图：交感神经兴奋，释放的去甲肾上腺素与脂肪细胞的细胞膜上的受体结合，将“信号”传递给脂肪细胞，进而促进脂肪分解增加产热；同时，使AIDA磷酸化，磷酸化的AIDA与UCP-1结合，UCP-1的空间结构改变并将H⁺运输至线粒体基质，导致产热增加。 【详解】A、图中的去甲肾上腺素是一种神经递质，与细胞膜（突触后膜）上的受体结合，体现了细胞膜的信息交流功能，A正确； B、由图可知：脂肪初步分解产物进入线粒体中，在线粒体基质参与TCA循环，B错误； CD、由图可知：UCP-1是一种位于线粒体内膜上的运载H⁺的载体蛋白，位于线粒体外膜上的AIDA被磷酸化，磷酸化的AIDA与UCP-1结合，改变了UCP-1的空间结构，增加了对H⁺的通透性，进而UCP-1将H+运输至线粒体基质，导致脂肪分解加快，增加产热，CD正确。 故选ACD。 三、非选择题 6.（2025·江苏南通·二模）三羧酸循环（TCA循环）是糖类、脂肪、蛋白质等物质分解代谢的最终共同途径。图1为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。回答下列问题： (1)生物通过 等代谢中间物，将生物小分子的分解与合成代谢相互联系。在 （填细胞结构名称）中，糖类酵解产生 ，脂肪分解产生 ，蛋白质分解产生氨基酸。这些物质最终都需转化为 才能参加TCA循环。 (2)糖酵解和TCA循环产生的 分解产生高能电子和H+。电子通过 中的电子传递链，最终传递给 。H+在膜间隙中聚集产生较高的化学势能，最终通过ATP合酶释放，ATP合酶的作用有 。 (3)ATP合酶的结构与功能如图2所示。β亚基有β1～β3三个催化位点，每个位点可呈现三种构象，O为开放构象，T为紧密构象，L为松弛构象，其中 构象能催化ADP和Pi合成ATP。H+势能推动γ亚基旋转，从而引起β亚基依次呈现 （用字母和箭头表示）构象变化。 (4)研究表明，大肠杆菌中每合成一个ATP分子的H+/ATP值约为3.3，即10个H+可推动γ亚基旋转一周。中心线粒体完成该过程需要8个H+，其H+/ATP值约为 。 【答案】(1) 丙酮酸、乙酰CoA 细胞质基质 丙酮酸 脂肪酸和甘油 乙酰CoA (2) NADH 线粒体内膜 O2 将H+由线粒体膜间隙转运至线粒体基质，催化ATP合成 (3) T O→L→T (4)2.67 【分析】ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写，ATP分子的结构式可以简写成A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团；ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A那个特殊化学键很容易水解，于是远离A那个P就脱离开来，形成游离的Pi，同时释放出大量的能量，ATP就转化成了ADP。 【详解】（1）由图1可知，葡萄糖的代谢产物丙酮酸可以进入线粒体中进一步氧化分解。故结合题意可知，生物通过丙酮酸、乙酰-CoA等代谢中间物，将生物小分子的分解与合成代谢相互联系。在细胞质基质中，糖类酵解产生丙酮酸，脂肪分解产生脂肪酸和甘油，脂肪酸进一步分解产生乙酰-CoA，蛋白质分解产生氨基酸。这些物质最终都需转化为乙酰-CoA才能参加TCA循环。 （2）糖酵解和TCA循环产生的NADH（还原型辅酶Ⅰ）分解产生高能电子和H+，NADH是细胞呼吸过程中产生的重要还原型辅酶，可携带高能电子，电子通过线粒体内膜中的电子传递链，因为线粒体内膜上有一系列与电子传递相关的蛋白质复合体等结构，最终传递给O2，形成水，完成电子传递过程，ATP合酶的作用是将H+由线粒体膜间隙转运至线粒体基质，催化ADP和Pi合成ATP，从其功能和作用机制来看，既能催化ATP合成，又能让H+通过。 （3）由图2可知，T构象进行了ATP的催合成，O构象进行了ATP的释放，而ATP的合成与释放是两个不同的过程，T构象状态下，催化位点的结构将ADP与Pi紧密结合，通过质子梯度提供的能量完成ATP的合成，O构象转变为开放态，ATP与酶的结合力显著减弱，导致产物释放。因此只有T构象可以合成ATP，O构象只负责释放。H+势能推动γ亚基旋转，引起β亚基依次呈现O→L→T构象变化。 （4）由图2可知，γ亚基旋转一周可释放3个ATP，并且题目中说明了大肠杆菌每合成一个ATP分子的H+/ATP值为3.3，所以才得出10个H+可推动γ亚基旋转一周（即3×3.3约等于10），题目中说中心线粒体完成该过程需要8个H+，也就是γ亚基旋转一周合成3个ATP需要8个H+，所以H+/ATP=8/3，约等于2.67。 7.（2025·江苏·高考真题）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题： (1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破 膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入 溶液重新悬浮，并保存备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 μg/mL。 (3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 。 (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度 （填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有 。 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有 。 【答案】(1) 叶绿体 等渗 (2) 有机溶剂 600 (3)ATP、NADPH (4) 变弱 使水分子分解产生H+；转运H+ (5)各种酶和原料CO2、C5 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场所是叶绿体基质中。 【详解】（1）类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。 （2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。由于叶绿素溶解在有机溶剂，故吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的有机溶剂溶液中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，1ml=1000μL，则类囊体的浓度为600μg/mL。 （3）光反应产物有O2、NADPH和ATP。 （4）已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，类囊体膜进行类囊体膜上分布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体膜上裂解水分子，产生氧气、质子（H⁺）和电子，其中氧气释放到胞外，质子被运出类囊体腔，pH降低，荧光强度变弱。 （5）要进行暗反应，需要各种酶和原料CO2、C5。 8.（2025·江苏南通·一模）玉米是经济价值较高的粮食作物，其光合作用既有C4途径又有C3途径，过程如图1.请回答下列问题。 (1)玉米叶片中固定CO2的物质有 ，为过程②提供能量的物质有 。 (2)图中PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力，其意义是 。 (3)光合作用较强时，叶片细胞中淀粉合成的场所是 细胞的 。 (4)玉米的发育时期主要有出苗、拔节、抽雄、开花、吐丝、成熟等，吐丝期是雌穗发育的关键时期，决定玉米的产量。图2表示吐丝期玉米的4个冠层，研究人员研究了种植密度（D1组7.5万株·ha-1、D2组10.5万株·ha-1、D3组13.5万株·ha-1）对玉米吐丝期各冠层净光合速率（Pn）、有机物转移量（单株从光合器官转移出去的量）的影响，实验结果如图3、图4. ①据图3分析，随种植密度的增加，I冠层叶片光合速率降低的幅度 Ⅱ冠层，主要原因是随种植密度的增加，I冠层 。 ②生产实践中发现D2组玉米产量最高。与D1组相比，D2组玉米产量高的原因有 。 【答案】(1) PEP、C5 ATP、NADPH (2)有利于浓缩CO2，增加维管束鞘细胞中的CO2浓度 (3) 维管束鞘 叶绿体基质 (4) 大于 光照强度降低幅度大于Ⅱ冠层 单株有机物的转移量大，种植密度大，光合面积大，光合产物多 【分析】图1中A为C3，B为C5，过程①为CO2的固定，②为C3的还原。 【详解】（1）由图1可知，图中A为C3，B为C5，玉米叶片中固定CO2的物质有PEP、C5，为过程②C3的还原提供能量的物质有ATP和NADPH。 （2）图中PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力，其有利于浓缩CO2，将CO2固定为C4后在维管束鞘细胞中分解为CO2，增加维管束鞘细胞中的CO2浓度。 （3）由图可知，维管束鞘细胞也能进行暗反应合成(CH2O)，植物的暗反应在叶绿体基质中进行，所以光合作用较强时，玉米叶肉细胞中淀粉合成的场所是维管束鞘细胞的叶绿体基质。 （4）①由图3可知，随种植密度的增加，由于随种植密度的增加，遮阴导致I冠层光照强度降低幅度大于Ⅱ冠层，I冠层叶片光合速率降低的幅度大于Ⅱ冠层，即二者的差值越来越大。 ②由图4可知，与D1组相比，D2组玉米单株有机物的转移量大，种植密度大，光合面积大，光合产物多，所以D2组玉米产量最高。 9.（2026·江苏徐州·一模）高温、强光环境下，植物的气孔开度减少甚至气孔关闭，同时光合系统产生的O2增多，此时CO2供应不足，植物会产生光呼吸；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图1所示。回答下列问题。 (1)图1中R酶在光合作用中参与 过程，其产物经过一系列反应形成（CH2O），后一过程所需能量来源于 （物质）。 (2)结合图1分析保卫细胞中消耗氧气的场所有 ；光呼吸会使光合作用产生的有机物的量 （填“增加”或“减少”），原因是 。 (3)研究发现，在高温、强光环境下，植物保卫细胞中G酶相关基因的表达会增强，为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，通过基因工程构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S，相关实验结果如图2所示。植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图1、2可知，相同光照条件下植株S的净光合速率高于植株W的，其机制是植株S保卫细胞中G酶表达量提高，通过 ，双重促进光合作用。 (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。 设置实验组 通过基因工程构建 的植株T和植株S各10株 设置对照组 长势相似的野生型植株10株 植株培养 在相同且适宜条件下培养 测定实验结果 在相同光照强度范围内，测定三组植物的 随光照强度的变化 实验结果预测 【答案】(1) CO2的固定   ATP和NADPH (2) 叶绿体、线粒体 减少 光呼吸导致光合作用暗反应中C5与CO2结合形成C3的过程减弱，C3含量下降，进而导致C3还原产生的有机物的量减少。 (3)促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放CO2用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖；可溶性糖等溶质的增多提高了保卫细胞的细胞液浓度，保卫细胞吸水，气孔开度增大，CO2吸收加快，暗反应速率加快。 (4) G酶表达量仅在保卫细胞中减少 净光合速率 植株T净光合速率小于野生型植株，植株S净光合速率大于野生型植株 【分析】光合作用的光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行，其过程为光合色素吸收的光能，一是将水分解为O2和H+，H+与NADP+结合，形成NADPH；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。暗反应阶段是在叶绿体基质中进行的，绿叶吸收的CO2，在特定酶的作用下与C5结合生成C3；C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，一部分C3转化为糖类，另一部分C3被还原为C5。 【详解】（1）根据图像信息可知，R酶在光合作用中催化CO2与C5结合生成C3即CO2的固定过程。C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，一部分C3转化为糖类等有机物。 （2）根据图像信息可知，在叶绿体中R酶还参与光呼吸，催化O2与C5结合生成C3和C2，消耗氧气；有氧呼吸的第三阶段[H]和氧气结合生成水，会消耗氧气，场所在线粒体内膜。光呼吸O2与C5结合生成C3和C2，就会导致光合作用暗反应中C5与CO2结合形成C3的过程减弱，C3含量下降，进而导致C3还原产生的有机物的量减少。 （3）基因工程构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S，那么植株S保卫细胞的线粒体中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放CO2用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖；可溶性糖等溶质的增多提高了保卫细胞的细胞液浓度，保卫细胞吸水，气孔开度增大，CO2吸收加快，暗反应速率加快，双重促进光合作用。 （4）为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型植株为参照，通过基因工程构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S，还需要补充的一个实验组是构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T，实验思路是以野生型植株为对照组，构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速率小于野生型植株，植株S净光合速率大于野生型植株。 10.（2025·江苏南京·二模）光照强度是影响光合速率的重要环境因素。当光照过强时，植物吸收的光能会超过光合作用所能利用的量，致使电子积累过多而产生活性氧，活性氧会使光系统变性失活，最终引起光能转化效率降低，这种现象被称为光抑制。植物为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，主要包括依赖于叶黄素循环的热耗散机制（NPQ）和D1蛋白周转依赖的PSⅡ损伤修复机制。叶黄素循环是指依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化。光系统PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体，D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白，铁氰化钾是能接收电子的人工电子梭，可有效解除植物的光抑制现象。据图回答下列问题：    (1)据图1分析，光系统PSⅡ分布在叶绿体的 上，电子的最初供体是 ，加入铁氰化钾后光抑制解除的机制是强光下生成 运输到细胞质基质，细胞膜上的 使其分解，同时把电子泵出细胞膜与铁氰化钾结合，从而消耗过多的电子，有效解除光抑制现象。在光合作用和解除光抑制过程中NADP+产生的场所分别是 和 。 (2)图2为夏季白天对番茄光合作用相关指标的测量结果（Pn表示净光合速率，Fv/Fm表示光合色素对光能的转化效率），则在叶片内叶黄素总量基本保持不变的前提下，12~14时，叶黄素种类发生了 （填“V→A→Z”或“Z→A→V”）的转化，该转化有利于防止光损伤。16时以后，光照减弱，（A+Z）与（V十A十Z）的比值 （填“增大”或“减小”），光损伤减弱，损伤的光系统得以部分修复，Fv/Fm （填“升高”或“降低”） (3)研究发现过剩的光能会损伤D1蛋白进而影响植物的光合作用。研究人员对番茄进行亚高温强光（HH）处理，实验结果如图3所示。据图分析，HH条件下，光合速率降低的原因不是气孔因素引起的，理由是 ，试推测其可能的原因是 。 【答案】(1) 类囊体膜 水（H2O） NADPH NADPH氧化酶 叶绿体基质 细胞质基质 (2) V→A→Z 减小 升高 (3) 气孔导度（Gs）降低，但胞间二氧化碳浓度升高 由于RuBP羧化酶活性下降，使C3的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低而造成光能过剩，D1蛋白受损，光反应减弱，光合速率降低 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 【详解】（1） 分析题意可知，光系统PSⅡ是光合作用中的重要色素蛋白复合体，主要分布在叶绿体的类囊体膜上；在光合作用中，水分子是电子的最终供体，通过光解水产生电子、质子和氧气；在光合作用中，产生NADP＋的场所是叶绿体基质，NADPH作为还原剂参与叶绿体基质中三碳酸的还原，同时产生NADP＋；由题意可知，铁氰化钾是一种人工电子受体，强光下生成NADPH运输到细胞质基质，细胞膜上的 NADPH氧化酶使NADPH分解为NADP＋，同时把电子泵出细胞膜与铁氰化钾结合， 生成的NADP＋通过叶绿体膜运输到叶绿体内，去消耗过多的电子，从而有效解除光抑 制现象。 （2）在强光条件下，叶黄素V转化为叶黄素A，再转化为叶黄素Z，以耗散多余能量，防止光损伤，即在叶片内叶黄素总量基本保持不变的前提下，12~14时，叶黄素种类发生了V→A→Z的转化；Fv/Fm比值表示光合色素对光能的转化效率，16时以后光照强度减弱，(A+Z)与(V十A十Z)的比值减小，光损伤减弱，损伤的光系统得以部分修复，Fv/Fm升高。 （3） 结合图示可知，HH组的气孔导度降低，但胞间二氧化碳浓度较高，说明光合速率降低的原因不是气孔因素；在亚高温强光条件下，由于RuBP羧化酶活性下降，使C3 的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低而造成光能过剩，D1 蛋白受损，光反应减弱，光合速率降低。 11.（2025·江苏徐州·二模）光是光合作用的必要条件，在光反应过程中光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递（如图所示）。物质X通过与质体醌（PQ）竞争PSⅡ上的结合位点而阻碍电子传递；除草剂二溴百里香醌是PQ的类似物，可接受来自PSⅡ反应中心的电子，且能够与细胞色素b6f特异性结合，阻止电子传递到细胞色素b6f。请分析回答下列问题∶ (1)光合作用光反应的场所是 ，光反应中产生ATP的直接能量来源是 。 (2)ATP合成酶的作用是 、 ，增加膜两侧的H⁺浓度差的生理过程有 （答出2点即可）。 (3)物质X与PQ竞争PSⅡ上的结合位点，会使电子传递受阻，导致 （填物质名称）生成量减少，进而影响暗反应中 的还原。 (4)除草剂二溴百里香醌与细胞色素b6f特异性结合，阻止电子传递到细胞色素b6f，会影响 的形成，从而导致光反应中 的合成受阻。 (5)在樱桃种植基地，果农常用不透光的黑塑料膜覆盖地面进行物理除草，从光合作用角度分析，其作用原理最合理的是_______。 A．黑塑料膜反射大量阳光，使杂草吸收的光能显著减少 B．黑塑料膜阻碍了CO2进入杂草叶片，使暗反应无法进行 C．黑塑料膜阻断了杂草的光反应阶段使其无法进行光合作用 D．黑塑料膜抑制了杂草细胞内与光合作用有关酶的活性 【答案】(1) 类囊体薄膜 H+的电化学梯度 (2) 催化ATP的合成 协助H+跨膜运输 水的光解产生H+、PQ将H+从叶绿体基质侧运输到类囊体腔侧、合成NADPH消耗叶绿体基质侧的H+ (3) ATP和NADPH C3 (4) 质子梯度 ATP (5)C 【分析】光合作用的光反应是一个非常复杂的物质与能量转变过程，它需要类囊体上多种蛋白复合体和电子传递体的参与才能将光能转变成电能，进而转变电势能和化学能。PSI和PSII指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，叶绿素a（P680和P700）与蛋白质结合构成PSI和PSII。转化时处于特殊状态的叶绿素a在光的照射下﹐可以得失电子，从而将光能转换成电能。叶绿素a被激发而失去电子（e-），最终传递给NADP+。失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分子氧化生成氧分子和氢离子（H+），叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。 【详解】（1）光反应的场所是类囊体薄膜。在光反应过程中，水在光下分解产生O2、e-和H+，e-在电子传递链中传递，同时伴随着H+从叶绿体基质向类囊体薄膜内转运，从而形成了类囊体薄膜内外的H+电化学梯度。H+顺浓度梯度通过ATP合成酶时，促使ADP和Pi合成ATP，因此，H+电化学梯度是产生ATP的直接能量来源。 （2）由题图可知，ATP合成酶的作用是催化ATP的合成，并协助H+跨膜运输。水的光解产生的H+使类囊体腔侧的H+浓度增加，另外，PQ可将H+从叶绿体基质侧运输到类囊体腔侧，合成NADPH也需要消耗叶绿体基质侧的H+，它们都可增加膜两侧的H+浓度差。 （3）已知物质X通过与PQ竞争PSⅡ上的结合位点而阻碍电子传递，电子传递受阻会使光反应中ATP和NADPH生成量减少，而暗反应中C3的还原需要ATP和NADPH，因此会影响C3的还原。 （4）由题图可知，电子传递到细胞色素b6f有助于质子梯度的形成，质子梯度驱动ATP的合成。除草剂二溴百里香醌阻止电子传递到细胞色素b6f，影响质子梯度的形成，进而使ATP的合成受阻。 （5）黑塑料膜主要是通过不透光的特性来减少杂草对光能的吸收，而不是通过反射，A错误；黑塑料膜覆盖地面的主要是光照，对CO2进入杂草叶片的阻碍作用不明显，B错误；因为黑塑料膜不透光，杂草无法接收光照而不能进行光反应，所以无法为暗反应提供ATP和NADPH，最终使杂草无法进行光合作用，生长受到抑制，达到除草目的，C正确；黑塑料膜覆盖地面虽然可能在一定程度上改变地面温度而影响与光合作用有关酶的活性，但这不是抑制杂草光合作用的主要原因，D错误。故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难02 细胞代谢的网络调节与能量转化分析 内容导航 重难突破 技巧掌握 速度提升 重难考向聚焦 锁定目标 精准打击：快速掌握重难考向核心靶点，明确主攻方向 重难要点剖析 定位要点 重点提炼：聚焦重难核心内容，精准突破长难句作答 聚焦重难核心内容，深入剖析知识内涵与联系 重难技巧突破 授予利器 瓦解难点：总结瓦解重难考向的核心方法论与实战技巧 重难提分必刷 模拟实战 挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感” 核心考点 重难考向 细胞代谢的条件——酶和ATP 1.酶的实验设计与分析 2.ATP在细胞代谢中作用 细胞呼吸和光合作用 1.细胞呼吸的原理和应用 2.光合作用的原理和过程 3.C4植物、CAM植物 4.光呼吸、光抑制与光保护 5.气孔导度、植物激素(ABA等)和逆境(胁迫)对光合作用的影响 1．酶的相关辨析 (1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能，也不能作为能源(或组成)物质。 (2)辨析酶、激素、神经递质、抗体 ①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。 ②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。 ③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。 (3)酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性，酶催化的化学反应的速率称为酶促反应速率。 2．ATP的四个易错点 (1)ATP的产生场所 ①绿色植物叶肉细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。 ②动物及其他真核生物产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。 ③原核细胞产生ATP的场所为细胞质基质和细胞膜。 (2)ATP≠能量 ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。因此，线粒体不仅可分解有机物，也能合成有机物(ATP)。 (3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中 ATP含量很少，只是转化非常迅速及时。 (4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。耗能较多时，ATP水解迅速，但其合成也迅速。 3.光合作用的原理 Ⅰ.光反应 (1)光合色素(PSⅡ和PSⅠ)的主要功能是吸收、传递、转化光能，其吸收的光能有两个方面的用途：一是将水分解产生氧和H＋，氧直接以氧分子的形式释放出去，H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；二是在有关酶的作用下，提供能量促使ATP的合成。 (2)物质变化 ①2H2O―→O2＋4H＋＋4e－ ②NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ADP＋Pi＋能量ATP 小结　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。 (3)能量变化 在PSⅡ中，日光激发叶绿素中的电子由低能状态转化为高能状态，随后能量转移到ATP中。高能电子再转化为低能电子，进入PSⅠ，PSⅠ中的能量变化为光能→电能→NADPH中的化学能。 拓展:(1)质子浓度(电化学)梯度的建立 ①PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋； ②质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔；③另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。 (2)合成ATP 类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此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释放的能量来合成ATP。 Ⅱ.暗反应 (1)物质变化 ①CO2固定：CO2＋C52C3 ②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5 (2)光合产物的主要形式 光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体吸水涨破。蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是非还原糖性质较稳定。 4．光反应和暗反应的联系 (1)NADPH的作用：作为活泼的还原剂，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 (2)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向 ①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。 ②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。 5．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 (1)比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 相同点：都对CO2进行了两次固定。 不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。 (2)比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 6．光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco具有两面性(或双功能)。 (2)过程 (3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (4)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。 (5)有利影响 ①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； ②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。 (6)二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 (7)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。 长难句剖析 1.探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计的实验方案需两次水浴加热的目的分别是？(2025·江苏) 2.肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同吗？(2024·江苏) 3.关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析。(2025·江苏) 4.科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，如何获得类囊体悬液？(2025·江苏) 5.请写出光反应阶段和暗反应阶段在物质变化和能量转化方面存在的联系？ 6.晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加， 其原因是？ 7.卡尔文给光照下的小球藻悬浮液通入“CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7s,发现放射性代谢产物减少到12种。据此分析，若想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可设计实验的思路是？ 考向突破01 酶的实验设计与分析 1.（2025·江苏·高考真题）为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是（    ） 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2mL淀粉溶液 加入2mL淀粉溶液 加入2mL蔗糖溶液 ② 加入2mL淀粉酶溶液 加入2mL蒸馏水 ？ ③ 60℃水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再60℃水浴加热 A．丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液 B．两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性 C．根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖 D．甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀 2．（2025·江苏·二模）急性胰腺炎引起胰腺腺泡受损，导致其合成的淀粉酶和脂肪酶异常入血。下图是急性胰腺炎发生后进入血液的淀粉酶与脂肪酶活性的变化。相关叙述正确的是（    ）    A．两种酶具有相同的元素组成和空间构象 B．两种酶在胰岛细胞合成后经导管释放入血液 C．腺泡受损情况与血清脂肪酶含量呈正相关 D．检测血清脂肪酶比检测淀粉酶能更准确确诊 3．（2026·江苏镇江·模拟预测）下列关于酶实验的叙述正确的是（    ） A．探究酶的高效性实验时，自变量是有无催化剂 B．酶促反应过程中，酶的空间结构可以发生改变 C．验证酶的专一性时，可分别用淀粉酶和蔗糖酶处理淀粉 D．可用过氧化氢酶催化H2O2分解的反应，来探究温度对酶活性的影响 考向突破02 ATP在细胞代谢中作用 1.（2025·江苏南通·二模）星形胶质细胞是一种神经胶质细胞。科研人员发现某种星形胶质细胞可升高细胞外腺苷水平，促进和维持觉醒状态，机制如下图。相关叙述正确的是（    ） A．C073/39催化ATP水解脱去两个磷酸基团形成腺苷 B．腺苷作用于腺苷受体，导致γ-氨基丁酸的释放量上升 C．γ-氨基丁酸与下一个神经元上的受体结合后，可促进小鼠觉醒 D．特异性抑制星形胶质细胞的Ca2+活动可缩短小鼠的觉醒时长 2.（2025·江苏淮安·二模·多选）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 考向突破03 细胞呼吸的原理和应用 1.（2025·江苏·一模）图示细胞毒性T细胞作用于肿瘤细胞的过程，MHC-Ⅰ为膜蛋白，下列相关叙述正确的是（　　） A．丙酮酸可来源于细胞质基质，图中循环途径合成大量 ATP B．线粒体中琥珀酸的积累有利于细胞毒性T细L胞识别肿瘤细胞 C．赖氨酸去甲基化酶通过改变MHC-Ⅰ基因碱基序列来抑制基因表达 D．肿瘤细胞呈递的抗原也可能被浆细胞识别，从而分泌抗体 2.（2025·江苏徐州·二模·多选）人体中的乳酸脱氢酶（LDH）能够使丙酮酸和乳酸相互转化，正常人体血浆中LDH的含量为140~271U/L，红细胞中LDH的含量为血浆中的100倍。下列相关叙述错误的是（　　） A．LDH催化丙酮酸生成乳酸的过程必须有NADH的参与 B．红细胞中LDH进入血浆的跨膜运输方式为协助扩散 C．剧烈运动时肌细胞产生的大量乳酸的消除需要LDH参与 D．LDH发挥作用时往往伴随有少量ATP的合成与水解 3.（2025·江苏南通·一模·多选）寒冷促进褐色脂肪细胞中UCP1的表达，一方面UCP1与MCU结合激活MCU，促进Ca2+进入线粒体基质，促进TCA循环；另一方面H+通过UCP1时产热但不产ATP，过程如下图。相关叙述正确的是（　　）    A．TCA循环除产生NADH外，还产生CO2等 B．参与电子传递链的NADH除来自于线粒体基质外，还来自于细胞质基质 C．寒冷条件下褐色脂肪细胞高表达UCP1，增加了产热，减少了ATP的合成 D．促进脂肪细胞中MCU-UCP1的形成，抑制线粒体摄取钙，可治疗肥胖 考向突破04光合作用的原理和过程 1.（2025·江苏南通·二模）钩虫贪铜菌是一种细菌，能通过不同的代谢途径合成储能物质PHA．在有机物充足的环境中，该菌株可通过有氧呼吸进行异养代谢，该过程中产生的中间产物乙酰辅酶A可作为原料合成PHA，也可进一步氧化分解，提供能量；在有机物缺乏的环境中，该菌株可通过氧化获得能量进而通过卡尔文循环固定生成有机物，过程如图1所示。请分析回答： (1)图1膜结构为 ，物质X在 （场所）中固定。若膜上氢化酶活性被抑制，则的分解受到抑制，电子传递链被阻断，无法形成 ，导致ATP不能合成，物质X的含量 。 (2)图1中的受体包括 。利用无碳源培养基培养钩虫贪铜菌时，需提供含有 的气体环境。 (3)能利用光能进行光合作用的绿硫细菌固定合成有机物的过程不同于钩虫贪铜菌，为特殊的逆向TCA循环，部分过程如图3所示（图中省略了部分物质）。图2为绿硫细菌的光反应示意图。 ①据图2分析，绿硫细菌参与光反应的菌绿素复合体中菌绿素可能的作用为 ，不同于绿色植物，绿硫细菌的光反应无 的产生。 ②据图3分析，下列叙述合理的有 。 A．逆向TCA循环发生在绿硫细菌的线粒体基质中 B．绿硫细菌的光反应通过提供ATP和NADPH，为逆向TCA循环提供能量 C．TCA循环和逆向TCA循环在反应过程、酶种类和生理意义都存在显著差异 D．在不干扰循环正常进行的情况下，绿硫细菌合成一分子己糖，至少需要消耗5分子ATP和6分子 2.（2025·江苏苏州·三模）我国是世界水稻种植大国，水稻用水占农业用水的70%，面对日益严峻的水资源短缺问题，探究干旱胁迫对水稻生长的影响有重要的应用价值。请回答下列问题。 (1)水稻光合作用中CO2被固定后最初生成的产物是 ，其在 的参与下被还原。 (2)干旱胁迫会引发水稻叶片中脱落酸含量升高，导致 ，以适应缺水环境。同时，干旱胁迫也会改变叶肉导度（用于表征CO2从气孔下腔扩散至叶肉细胞Rubisco羧化位点的传输效率），使得叶绿体内的CO2浓度 。 (3)Rubisco是一个双功酶，能进行图1的羧化反应和氧化反应，其反应速率与CO2/O2浓度的比值有关，上述叶绿体内CO2浓度的变化导致叶肉细胞 ，从而导致叶片对 的利用率下降。 (4)研究人员以水稻R299为实验材料，通过供应20%浓度的PEG6000来模拟干旱环境，对其光合作用的相关指标进行测定，部分结果如下表（CK为不用PEG6000处理的对照组）。 测定日期 8月15日 8月20日 8月25日 8月30日 9月4日 CK 干 CK 干 CK 干 CK 干 CK 干 叶绿素含量（mg·g-1鲜重） 3.20 3.22 4.73 3.96 3.65 3.16 3.19 2.68 2.94 2.47 光反应ATP生成量（umol·mg-1chlh-1） 55.0 55.2 69.1 59.8 59.3 49.0 53.2 42.5 46.1 29.2 Rubisco活力（umolCO2·mg-1Pr．min-1） 0.08 0.09 - - 0.06 0.04 - - 0.03 0.02 ①本实验中CK的作用是排除夏季 等因素对实验结果的影响。 ②检测叶绿素含量时，用分光光度计测定提取的色素在645nm和663nm处吸收峰值的原因是 。 ③结合图2和表中数据可知，光反应ATP生成量之所以下降，一方面是因为叶绿素含量下降，电子 减少；另一方面是Rubisco活力下降，使NADPH积累，导致电子受体NADP+不足，使电子更多地传递给 ，产生的O2-（超氧阴离子）破坏膜结构，减少H+跨膜运输，最终导致类囊体膜内外 下降，通过ATP合酶的H+减少。 考向突破05 C4植物、CAM植物 1.（2025·江苏·一模）水稻和玉米是两种重要的粮食作物，高光强和高温环境下，水稻的光呼吸高而玉米等C4植物的叶肉细胞中存在PEP羧化酶可浓缩CO2。下图为玉米浓缩CO2的机制及类囊体膜上的电子传递示意图。请回答下列问题。 (1)Rubisco（R酶）是一种双功能酶，既可催化C5和CO2反应，也可在O2/CO2值过高时催化光呼吸的发生，即催化C5和O2反应生成C3和C2，后者最终可在线粒体中转变为CO2，降低了光合效率。R酶存在于水稻维管束鞘细胞中的 中，叶肉细胞中产生CO2的生理过程有 。 (2)PEP羧化酶与CO2的亲和力远高于R酶，可催化低浓度的CO2与图中 结合生成草酰乙酸，还原为苹果酸后经 （填结构名称）进入维管束鞘细胞，再脱羧释放CO2参与卡尔文循环。通过PEP酶的固定作用，将低浓度的CO2泵至维管束鞘细胞中富集，导致O2/CO2值 ，减少了光呼吸的发生。 (3)类囊体上电子传递链有线性电子传递链（图中实线所示）和环式电子传递链（图中虚线所示）两类。线性电子传递链传递的电子最初来自 ，最终传递给 。环式电子传递链的传递路径为PSI→ →PSI。通过环式电子传递链，实现了H+的跨膜运输，增大了膜两侧的浓度差，促进了 的合成；该过程中，ATP合酶的作用有 。 (4)据图分析，维管束鞘细胞的类囊体上无PSⅡ，其生理学意义是 。 2.（2025·江苏南通·一模）玉米是经济价值较高的粮食作物，其光合作用既有C4途径又有C3途径，过程如图1.请回答下列问题。 (1)玉米叶片中固定CO2的物质有 ，为过程②提供能量的物质有 。 (2)图中PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力，其意义是 。 (3)光合作用较强时，叶片细胞中淀粉合成的场所是 细胞的 。 (4)玉米的发育时期主要有出苗、拔节、抽雄、开花、吐丝、成熟等，吐丝期是雌穗发育的关键时期，决定玉米的产量。图2表示吐丝期玉米的4个冠层，研究人员研究了种植密度（D1组7.5万株·ha-1、D2组10.5万株·ha-1、D3组13.5万株·ha-1）对玉米吐丝期各冠层净光合速率（Pn）、有机物转移量（单株从光合器官转移出去的量）的影响，实验结果如图3、图4. ①据图3分析，随种植密度的增加，I冠层叶片光合速率降低的幅度 Ⅱ冠层，主要原因是随种植密度的增加，I冠层 。 ②生产实践中发现D2组玉米产量最高。与D1组相比，D2组玉米产量高的原因有 。 考向突破06 光呼吸、光抑制与光保护 1.（2025·江苏扬州·模拟预测）小白菜是我国重要的蔬菜作物，光抑制现象（光照强度超过植物光合作用所能利用的限度，使光合效率下降的现象）严重影响了其光合作用效率，为筛选出更加适应强光环境的小白菜品种，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：    (1)PSI和PSII是叶肉细胞光合作用的两个关键功能单位，如图1所示。 ①图1所示结构为 膜，其上的PSI和PSII是由 和蛋白质组成的复合体。ATP合酶由F1（亲水部分）和F0（疏水部分）两个功能结构域组成，其中嵌入膜内的是 。H+通过ATP合酶的运输方式是 。 ②在强光下 不足，积累的电子会传递给O2，生成活性氧（ROS），ROS会攻击叶绿素和PSII反应中心，形成光抑制。 (2)科研人员通过LED模拟强光（光照强度为1500μmol·m-2·s-1 ，探究强光对小白菜品种“华王”和“矮脚黄”的影响。 I.实验步骤及结果： 将两品种小白菜幼苗进行强光处理，从起始日开始，每隔5d对小白菜的光合参数及叶绿素荧光参数进行测定。分别记录净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、非光化学淬灭系数（NPQ）、光系统光损伤指标（NO）以及电子传递速率 （ETR），实验结果如表1所示。 表1：强度对小白菜光合参数及叶绿素荧光参数的影响 品种 处理天数 光合参数 叶绿素荧光参数 Pn Ci Tr Gs NPQ NO ETR 华王 0 14.44 390.53 1.28 0.24 0.25 0.10 120 5 33.14 356.55 2.36 0.36 0.50 0.20 130 10 26.84 342.73 1.83 0.23 0.45 0.25 115 15 20.08 344.12 1.57 0.17 0.40 0.30 100 20 17.76 305.39 1.34 0.14 0.35 0.35 90 矮脚黄 0 15.41 358.27 0.66 0.18 0.20 0.15 110 5 32.92 347.62 2.18 0.33 0.60 0.30 100 10 27.55 328.46 1.87 0.25 0.50 0.40 80 15 17.19 320.86 1.62 0.15 0.40 0.50 60 20 14.43 308.20 1.37 0.14 0.30 0.60 50 注：非光化学淬灭系数NPQ可反应植物以热耗散的方式耗散光能的能力；光系统光损伤指标NO越大，说明光系统受损越严重 Ⅱ.分析与讨论 ①据表1光合参数分析，强光处理下两品种的Gs均在第5天显著提高，而Ci却显著下降，推测其原因是 。同时第5天 的提高，有助于缓解光热胁迫。 ②据表1叶绿素荧光参数分析，两品种在强光初期均可通过提高 耗散过剩光能，在长期强光下种植 品种更具优势，依据是 （至少答两点）。 2.（2025·江苏扬州·二模）当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。光抑制主要发生在光系统PSII上，电子积累过多时产生的活性氧 ROS（自由基）会破坏PSII，使光合速率下降。铁氰化钾可有效解除植物的光抑制现象。菠菜植株光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图1所示。高温胁迫也会导致ROS积累，引起光抑制现象，如图2所示。根据所学知识回答下列问题：      (1)分析图1，适宜环境下，光反应H2O裂解释放的电子(e－)经过一系列传递，最终被 接受，该过程产生的ATP和NADPH 用于卡尔文循环中的 。 (2)强光会造成叶绿体内电子积累过多，若NADP＋不足，电子会传递给O2生成ROS。若某物质X会阻断 NADP＋和电子的结合，则物质X处理植物后光抑制可能会 （填“增强”或“减弱”）。强光条件下，图示中e－的转移途径为e－→NADP＋→ （氧化剂），从而缓解光抑制。从细胞外收集亚铁氰化钾，为未来清洁能源的开发提供了思路，从能量转换角度分析其原因是 。 (3)ROS 破坏光系统，使植物光合速率下降，机制可能是 。 (4)高温胁迫也会引发ROS积累。分析图2，ROS过量合成后引起光抑制的机制是 （答出2点）。 (5)当植物处于高温环境中，会通过代谢调节过程，使叶绿素含量降低，引起叶片衰老。该过程的积极意义是 。 考向突破07 气孔导度、植物激素(ABA等)和逆境(胁迫)对光合作用的影响 1.（2025·江苏镇江·三模）油菜素内酯（BR）可提高植物的耐热性来缓解高温胁迫对作物的影响。某研究小组以娃娃菜为试材，通过喷施不同浓度BR（T1-T4），探究BR对高温胁迫的缓解效应及作用机制，结果如表所示。回答下列问题： CK HT HT+ T1 HT+ T2 HT+ T3 HT+ T4 气孔导度mol/（m2•s-1） 380 250 263 275 328 310 胞间CO2浓度μmol/mol 210 350 325 310 280 295 表观光合速率μmol/（m2•s-1） 5.8 3.8 4.0 5.7 5.8 5.2 过氧化氢酶活性U/g 50 20 51 48 49 50 可溶性糖含量mg/g 0.09 0.12 0.14 0.18 0.24 0.15 注：CK：常温对照（20℃）；HT：高温对照（38℃）； T1：0.05mg/L； T2：0.1mg/L； T3：0.5mg/L； T4：1mg/L (1)高温胁迫下叶绿素含量会下降，可用纸层析法分离进行比较，色素可以在滤纸条上分离是因为其 不同。高温使娃娃菜的光合速率下降，一方面通过对光系统（光合色素蛋白复合体）的抑制，使光反应产物 减少；另一方面通过抑制 ，降低碳反应各个步骤的反应速率。 (2)将CK组娃娃菜转移至强光（会破坏色素复合体）下，短时间内其C3含量增加，这是由 速率共同决定的。植物细胞中可溶性还原糖的升高，有利于植物细胞 ，可以有效缓解高温引起的水分胁迫。 (3)在高温胁迫下，植物细胞内的活性氧（如H2O2）增多，会攻击蛋白质、磷脂等物质。喷洒BR可有效缓解，提高光反应速率，据表格数据分析，原因是 。 (4)研究表明，高温胁迫下植物的光系统遭受损害，其中光系统Ⅱ光化学活性降低，而热耗散非光化学淬灭系数（NPQ，植物耗散过剩光能为热的比例）会升高，不同浓度BR处理后的实验结果如下图。 实验结果表明高温条件下，BR浓度与光系统Ⅱ光化学活性的下降呈 （正/负）相关。推测BR提高光合作用效率的机理是BR通过 。 2.（2025·江苏·三模）图1是高温胁迫下黄瓜幼苗叶肉细胞代谢的部分示意图，①~④代表过程，A、B代表物质。Fd是还原态铁氧还蛋白，可将电子转移至NADPH中，也可参与光呼吸（图中虚线过程）。R酶是双功能酶，高温下R酶对CO2的亲和力下降而对O2的亲和力增强，请回答下列问题。    (1)物质A和B分别是 、 。过程④发生的场所是 。 (2)卡尔文循环消耗的CO2除从外界吸收外，还来源于 （过程，2分）。研究发现C2循环对卡尔文循环具有依赖性，其原因是 。 (3)光反应中电子传递过快或受阻，会产生过多的活性氧，引发光抑制。高温胁迫下，光反应产生的NADPH无法及时被消耗，能否通过抑制Fd活性解除光抑制，请说明理由。 。 (4)为进一步研究黄瓜幼苗对高温胁迫的响应机制，研究人员选择生长一致的幼苗随机均分为3组：高温组（昼/夜温度为42℃/32℃）、亚高温组（昼/夜温度为35℃/25℃）和对照组（昼/夜温度为28℃/18℃），在其他条件适宜时培养并测定相关数据，结果如图2。    ①0~3天亚高温组和高温组气孔导度升高，其主要意义是 。1~3天亚高温组和高温组气孔导度仍然较大，但净光合速率却降低，其主要原因可能是 。 ②有同学认为胁迫3~5天高温组光呼吸速率下降，说明黄瓜已适应高温环境。你认为该观点是否正确，简要说明理由。 。 （建议用时：60分钟） 一、单选题 1.（2025·江苏南通·模拟预测）酶可以为生活添姿彩，亦可助力科技发展，下列相关叙述正确的是（　　） A．酶的元素组成是C、H、O、N，可以降低化学反应的活化能 B．溶菌酶属于免疫的第一道防线，亦可与抗生素联合使用增强抗生素疗效 C．DNA酶、蛋白酶、RNA酶等助力了DNA是肺炎链球菌主要遗传物质的发现 D．中国台湾科学家钱嘉韵分离到耐高温DNA聚合酶助力了PCR的大规模应用 2.（2025·江苏苏州·三模·多选）细胞呼吸第一阶段（糖酵解过程）比较复杂，受PFKL、LDHA、GAPDH和PKM2等多种酶的活性影响。M酶也是细胞呼吸过程中的关键酶，研究人员为探究其磷酸化在癌症小鼠糖酵解过程中的作用，进行了相关实验，结果如图。下列相关叙述正确的有是（    ） A．用未磷酸化的M酶处理正常小鼠作为对照组 B．PFKL等多种酶可提供活化能以促进反应进行 C．M酶的磷酸化能促进癌细胞中丙酮酸的生成 D．促进M酶磷酸化可作为癌症治疗的一种思路 3.（2025·江苏南通·二模）RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当浓度高时，Rubisco催化与反应；当浓度高时，Rubisco催化与经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成和，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述不合理的是（    ） A．A表示NADPH，B表示，C表示ADP+Pi，D表示ATP，F表示RuBP B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强 C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米（植物）通常比小麦植物）光呼吸作用弱 D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长 2、 多选题 4.（2025·江苏南通·模拟预测）研究发现，自然界中某酵母菌中存在以葡萄糖为底物的3种呼吸途径，部分物质变化如下图，相关叙述正确的是（    ）    A．自然界中，途径一只发生在具有线粒体的真核细胞中 B．途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇和ATP中 C．途径二和途径三的存在，增强了酵母菌对环境的适应力 D．上图3种呼吸途径中，既有ATP的合成也有ATP的消耗 5.（2025·江苏·三模）交感神经兴奋促进脂肪细胞加快脂肪分解增加产热，机制如下图。相关叙述正确的是（    ） A．去甲肾上腺素与细胞膜上的受体结合，体现了细胞膜的信息交流功能 B．脂肪初步分解产物在线粒体内膜参与TCA循环 C．磷酸化的AIDA与UCP-1结合改变其空间结构，增加对H⁺的通透性 D．H⁺通过UCP-1进入线粒体基质加快产热，脂肪分解加快 三、非选择题 6.（2025·江苏南通·二模）三羧酸循环（TCA循环）是糖类、脂肪、蛋白质等物质分解代谢的最终共同途径。图1为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。回答下列问题： (1)生物通过 等代谢中间物，将生物小分子的分解与合成代谢相互联系。在 （填细胞结构名称）中，糖类酵解产生 ，脂肪分解产生 ，蛋白质分解产生氨基酸。这些物质最终都需转化为 才能参加TCA循环。 (2)糖酵解和TCA循环产生的 分解产生高能电子和H+。电子通过 中的电子传递链，最终传递给 。H+在膜间隙中聚集产生较高的化学势能，最终通过ATP合酶释放，ATP合酶的作用有 。 (3)ATP合酶的结构与功能如图2所示。β亚基有β1～β3三个催化位点，每个位点可呈现三种构象，O为开放构象，T为紧密构象，L为松弛构象，其中 构象能催化ADP和Pi合成ATP。H+势能推动γ亚基旋转，从而引起β亚基依次呈现 （用字母和箭头表示）构象变化。 (4)研究表明，大肠杆菌中每合成一个ATP分子的H+/ATP值约为3.3，即10个H+可推动γ亚基旋转一周。中心线粒体完成该过程需要8个H+，其H+/ATP值约为 。 7.（2025·江苏·高考真题）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题： (1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破 膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入 溶液重新悬浮，并保存备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 μg/mL。 (3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 。 (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度 （填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有 。 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有 。 8.（2025·江苏南通·一模）玉米是经济价值较高的粮食作物，其光合作用既有C4途径又有C3途径，过程如图1.请回答下列问题。 (1)玉米叶片中固定CO2的物质有 ，为过程②提供能量的物质有 。 (2)图中PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力，其意义是 。 (3)光合作用较强时，叶片细胞中淀粉合成的场所是 细胞的 。 (4)玉米的发育时期主要有出苗、拔节、抽雄、开花、吐丝、成熟等，吐丝期是雌穗发育的关键时期，决定玉米的产量。图2表示吐丝期玉米的4个冠层，研究人员研究了种植密度（D1组7.5万株·ha-1、D2组10.5万株·ha-1、D3组13.5万株·ha-1）对玉米吐丝期各冠层净光合速率（Pn）、有机物转移量（单株从光合器官转移出去的量）的影响，实验结果如图3、图4. ①据图3分析，随种植密度的增加，I冠层叶片光合速率降低的幅度 Ⅱ冠层，主要原因是随种植密度的增加，I冠层 。 ②生产实践中发现D2组玉米产量最高。与D1组相比，D2组玉米产量高的原因有 。 9.（2026·江苏徐州·一模）高温、强光环境下，植物的气孔开度减少甚至气孔关闭，同时光合系统产生的O2增多，此时CO2供应不足，植物会产生光呼吸；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图1所示。回答下列问题。 (1)图1中R酶在光合作用中参与 过程，其产物经过一系列反应形成（CH2O），后一过程所需能量来源于 （物质）。 (2)结合图1分析保卫细胞中消耗氧气的场所有 ；光呼吸会使光合作用产生的有机物的量 （填“增加”或“减少”），原因是 。 (3)研究发现，在高温、强光环境下，植物保卫细胞中G酶相关基因的表达会增强，为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，通过基因工程构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S，相关实验结果如图2所示。植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图1、2可知，相同光照条件下植株S的净光合速率高于植株W的，其机制是植株S保卫细胞中G酶表达量提高，通过 ，双重促进光合作用。 (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。 设置实验组 通过基因工程构建 的植株T和植株S各10株 设置对照组 长势相似的野生型植株10株 植株培养 在相同且适宜条件下培养 测定实验结果 在相同光照强度范围内，测定三组植物的 随光照强度的变化 实验结果预测 10.（2025·江苏南京·二模）光照强度是影响光合速率的重要环境因素。当光照过强时，植物吸收的光能会超过光合作用所能利用的量，致使电子积累过多而产生活性氧，活性氧会使光系统变性失活，最终引起光能转化效率降低，这种现象被称为光抑制。植物为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，主要包括依赖于叶黄素循环的热耗散机制（NPQ）和D1蛋白周转依赖的PSⅡ损伤修复机制。叶黄素循环是指依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化。光系统PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体，D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白，铁氰化钾是能接收电子的人工电子梭，可有效解除植物的光抑制现象。据图回答下列问题：    (1)据图1分析，光系统PSⅡ分布在叶绿体的 上，电子的最初供体是 ，加入铁氰化钾后光抑制解除的机制是强光下生成 运输到细胞质基质，细胞膜上的 使其分解，同时把电子泵出细胞膜与铁氰化钾结合，从而消耗过多的电子，有效解除光抑制现象。在光合作用和解除光抑制过程中NADP+产生的场所分别是 和 。 (2)图2为夏季白天对番茄光合作用相关指标的测量结果（Pn表示净光合速率，Fv/Fm表示光合色素对光能的转化效率），则在叶片内叶黄素总量基本保持不变的前提下，12~14时，叶黄素种类发生了 （填“V→A→Z”或“Z→A→V”）的转化，该转化有利于防止光损伤。16时以后，光照减弱，（A+Z）与（V十A十Z）的比值 （填“增大”或“减小”），光损伤减弱，损伤的光系统得以部分修复，Fv/Fm （填“升高”或“降低”） (3)研究发现过剩的光能会损伤D1蛋白进而影响植物的光合作用。研究人员对番茄进行亚高温强光（HH）处理，实验结果如图3所示。据图分析，HH条件下，光合速率降低的原因不是气孔因素引起的，理由是 ，试推测其可能的原因是 。 11.（2025·江苏徐州·二模）光是光合作用的必要条件，在光反应过程中光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递（如图所示）。物质X通过与质体醌（PQ）竞争PSⅡ上的结合位点而阻碍电子传递；除草剂二溴百里香醌是PQ的类似物，可接受来自PSⅡ反应中心的电子，且能够与细胞色素b6f特异性结合，阻止电子传递到细胞色素b6f。请分析回答下列问题∶ (1)光合作用光反应的场所是 ，光反应中产生ATP的直接能量来源是 。 (2)ATP合成酶的作用是 、 ，增加膜两侧的H⁺浓度差的生理过程有 （答出2点即可）。 (3)物质X与PQ竞争PSⅡ上的结合位点，会使电子传递受阻，导致 （填物质名称）生成量减少，进而影响暗反应中 的还原。 (4)除草剂二溴百里香醌与细胞色素b6f特异性结合，阻止电子传递到细胞色素b6f，会影响 的形成，从而导致光反应中 的合成受阻。 (5)在樱桃种植基地，果农常用不透光的黑塑料膜覆盖地面进行物理除草，从光合作用角度分析，其作用原理最合理的是_______。 A．黑塑料膜反射大量阳光，使杂草吸收的光能显著减少 B．黑塑料膜阻碍了CO2进入杂草叶片，使暗反应无法进行 C．黑塑料膜阻断了杂草的光反应阶段使其无法进行光合作用 D．黑塑料膜抑制了杂草细胞内与光合作用有关酶的活性 / 学科网（北京）股份有限公司 $