专题二 细胞的代谢 （热点拓展）（课件PPT）-【高考快车道】2026年高考生物大二轮专题复习与策略

热点拓展 热点1　酶活性的调节、酶相关实验设计的变量分析 1．(2024·海南卷)在D-甘露糖作用下，玉米细胞的线粒体结构受损，一类蛋白酶家族被激活，这些蛋白酶可以切割细胞骨架蛋白，并使DNA内切酶的抑制蛋白失活。下列有关叙述错误的是(　　) A．D-甘露糖会影响玉米细胞内ATP的合成 B．D-甘露糖会改变玉米细胞内各种具膜细胞器的分布 C．D-甘露糖会导致玉米细胞内的DNA被酶切成片段 D．D-甘露糖作用后，被激活的蛋白酶家族各个成员所催化的反应底物相同 √ 1 D　[由题意可知，在D-甘露糖作用下，玉米细胞的线粒体结构受损，线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是玉米细胞内合成ATP的场所之一，所以D-甘露糖会影响玉米细胞内ATP的合成，A正确；细胞骨架能维持细胞形态、保持细胞的内部结构有序性，在D-甘露糖作用下，一类蛋白酶家族被激活，这些蛋白酶可以切割细胞骨架蛋白，所以D-甘露糖会改变玉米细胞内各种具膜细胞器的分布，B正确；由题意可知，在D-甘露糖作用下，一类蛋白酶家族被激活，这些蛋白酶能使DNA内切酶的抑制蛋白失活，即DNA内切酶的活性不再被抑制，DNA内切酶会导致玉米细胞内的DNA被酶切成片段，C正确；酶具有专一性，所以D-甘露糖作用后，被激活的蛋白酶家族各个成员所催化的反应底物不一定相同，D错误。] 2．(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是(　　) 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋ Ce5 ＋ ＋＋ － － 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物 W1 W2 S1 S2 Ay3-Bi-CB － － ＋＋ ＋＋＋ Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋ Bi － － － － CB － － － － 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 注：－表示无活性，＋表示有活性，＋越多表示活性越强。 A．Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响 B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关 C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 B　[由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5 可能存在相互影响，A正确；由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；由表可知，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。] 创新解读 酶活性的调节在高考中是重点考查内容，主要涉及温度、pH、酶的激活剂与抑制剂等对酶活性的影响，常结合曲线、实验或者新情境材料进行考查，要求考生能运用酶活性的调节的知识解释相关现象或解决实际问题，体现考生分析问题、知识应用和实验设计的能力。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 酶相关实验设计与分析在高考中主要结合科学实验和探究情境或实践情境考查实验设计逻辑、变量控制及实验结果分析等内容，题型以选择题为主，常结合曲线分析或实际应用案例。核心考点包括：实验设计原则(对照、单一变量)、变量控制(单一变量、多变量)、实验结果检测方法(检测试剂、现象)、曲线分析(最适温度、pH、酶活性变化)。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．酶的激活剂和抑制剂 (1)酶的激活剂 能激活酶的物质称为酶的激活剂，许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性。如PCR反应体系中需要加入Mg2+以激活热稳定的DNA聚合酶。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)酶的抑制剂 ①不可逆抑制剂 不可逆抑制剂与酶分子以共价键结合，过程不可逆，使酶永久失活，甚至使酶分子受到破坏，如某些重金属。 ②可逆抑制剂 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 a．竞争性抑制剂 竞争性抑制剂的结构和底物很相似，能和底物竞争酶的活性中心的结合位点，使酶不能与底物顺利结合，酶的平均活性下降。当底物浓度升高时，底物与酶的结合处于优势，甚至可能消除抑制剂对酶的抑制效果，所以竞争性抑制剂对酶促反应的最大反应速率没有影响。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 b．非竞争性抑制剂 非竞争性抑制剂的结构和底物不同，不与底物竞争酶的结合位点，而是与酶分子的其他部位可逆结合，使酶的空间构象改变。非竞争性抑制剂可以降低一定量的酶的最大反应速率。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [问题探讨] 下图为相同酶溶液分别在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (1)曲线甲、乙、丙分别对应的添加抑制剂的情况是_____________。 (2)抑制剂对曲线乙的抑制可以通过____________的形式解除；抑制剂对曲线丙的抑制可以通过____________的形式解除。 提示：(1)无抑制剂、竞争性抑制、非竞争性抑制剂　(2)增加底物浓度　增加酶浓度 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 2．酶相关实验设计的变量分析 (1)读懂实验目的，联系实验原理，构建整体思路 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)模仿补充实验步骤，分析实验结果 ①当已给实验步骤有多个变量时，通过拆分法，减少实验变量，遵循单一变量原则，构建多组实验，模式如图： 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 ②当自变量到因变量的逻辑推理因中间环节被忽视而难以得出结论时，再加入某些因素处理进行设计，进一步确认实验结果的发生是自变量处理所致，模式如图： 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．(2025·湖南常德二模)在酶促反应中，反竞争性抑制剂不直接与游离的酶相结合，仅与酶—底物复合物结合形成底物—酶—抑制剂复合物，从而影响酶促反应速率。作用机理如下图，其中E表示酶，S表示反应底物，I表示抑制剂，P表示酶促反应生成物。加入该抑制剂后，下列推测不合理的是(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A．酶构象改变，酶活性降低 B．酶促反应平衡向酶—底物复合物生成的方向移动 C．酶促反应的最大速率低于正常情况 D．酶促反应达到最大速率时所需底物浓度不变 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D　[反竞争性抑制剂与酶—底物复合物结合，会导致酶的构象发生改变，从而使酶活性降低，A正确；反竞争性抑制剂与酶—底物复合物结合，会使酶促反应平衡向酶—底物复合物生成的方向移动，B正确；因为有抑制剂的存在，酶促反应的最大速率低于正常情况，C正确；酶促反应达到最大速率时，所需底物浓度会发生变化，因为反竞争性抑制剂的存在会影响底物与酶结合后的过程，所以达到最大速率时所需底物浓度会降低，D错误。] 2．耐高温淀粉酶可以加速催化淀粉的水解。某研究小组将淀粉分解菌进行诱变和高温处理获得新菌株甲，制作出菌株甲培养基的滤液，进行了下列实验，下列分析正确的是(　　) 步骤 试管A 试管B 1 加入用2 mL缓冲液配制的菌株甲滤液 加入2 mL缓冲液 2 在①条件下水浴保温30 min 3 加入适量80 ℃的淀粉溶液，再80 ℃水浴保温10 min 4 加入适量的②，振荡并观察溶液颜色 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 √ A．该实验可以探究菌株甲分泌的淀粉酶能否耐受80 ℃高温 B．表格中，①处应该为“80 ℃”，②处为“斐林试剂” C．若步骤4中试管A、B溶液颜色分别为蓝色、无色，则该酶能耐受80 ℃高温 D．淀粉酶在80 ℃下保存，有利于保持酶的活性和结构的稳定性 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A　[研究小组将淀粉分解菌进行诱变和高温处理获得新菌株甲，制作出菌株甲培养基的滤液，滤液中含有淀粉酶，根据实验步骤3、4可确定该实验可以用来探究菌株甲分泌的淀粉酶能否耐受80 ℃高温，A正确；①处应该为“80 ℃”，是因为步骤3中的淀粉溶液也为80 ℃，两处温度应保持一致，②为检测淀粉的水解产物，所以②处为碘液，斐林试剂需要水浴，会改变实验的设定温度，B错误；如果该酶能够耐受80 ℃的高温，则试管A中淀粉被淀粉酶水解，不会变成蓝色，显示出碘液的颜色，而试管B没有淀粉酶，淀粉和碘液生成蓝色，C错误；酶适合在低温条件下保存，D错误。] 热点2　蛋白质的磷酸化与去磷酸化 (2024·安徽卷)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的，某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 √ A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体 B．酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用 C．ATP水解释放的磷酸基团与靶蛋白结合，使其去磷酸化而有活性 D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D　[由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞外侧的酶联受体，A错误；酶联受体位于质膜上，化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但不具有运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷酸基团，磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。] 创新解读 蛋白质的磷酸化与去磷酸化常结合具体的细胞生命活动的调节过程考查，如酶活性的调节(酶磷酸化与去磷酸化)、信号转导(如胰岛素受体被磷酸化后启动下游信号通路)、细胞周期调控(如CDK-cyclin复合物的磷酸化调控细胞分裂)。蛋白质的磷酸化与去磷酸化在新技术开发和生物医学应用等前沿领域应用广泛。高考可能结合实例考查对其作为分子开关功能的理解，以及在生命活动中精准调控的作用，需掌握其化学本质与生理意义。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 蛋白质的磷酸化与去磷酸化 磷酸化就是通过磷酸转移酶在底物上加上一个磷酸基团，通常和ATP水解相偶联。ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。去磷酸化是上一个反应的逆向过程。磷酸化和去磷酸化可给予或去除某种酶或蛋白质的功能，在生物代谢调控过程中有重要作用。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关。一些蛋白平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥活性，进一步转导各种生命过程。而有些正好相反，某些蛋白磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．(2025·广东湛江二模)磷酸化是指在蛋白质或其他分子上加入一个磷酸基团，磷酸基团的添加或除去(去磷酸化)对许多反应起着生物“开/关”作用，能使某些蛋白质活化或失活。下列叙述正确的是(　　) A．丙酮酸反应生成乳酸的过程中可发生ADP的磷酸化 B．ATP中最靠近腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能 C．蛋白质等分子被磷酸化后空间结构不会发生改变 D．主动运输时，载体蛋白磷酸化的过程中会发生能量的转移 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D　[丙酮酸反应生成乳酸的过程并没有释放能量，没有生成ATP，因此也没有发生ADP的磷酸化，A错误；ATP中最末端的磷酸基团才具有较高的转移势能，B错误；蛋白质等分子被磷酸化后空间结构会发生改变，活性也会发生改变，C错误；主动运输时，载体蛋白磷酸化的过程中会发生能量的转移，D正确。] 2．(2025·福建泉州三模)如图表示胰高血糖素作用于靶细胞的调节过程，下列有关叙述正确的是(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 √ A．胰高血糖素受体主要位于肌细胞膜表面 B．葡萄糖磷酸化后才能经主动运输出细胞 C．cAMP可传递、放大胰高血糖素的调节信号 D．在胰高血糖素的调节下，胞内相关酶皆磷酸化后激活 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 C　[胰高血糖素主要作用于肝细胞，促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，提升血糖浓度，其受体主要位于肝细胞膜表面，而非肌细胞膜表面，A错误；如图，葡萄糖去磷酸化后通过通道蛋白进行运输，属于协助扩散，B错误；从图中可以看出，胰高血糖素与受体结合后，激活腺苷酸环化酶，使ATP转化为cAMP，然后cAMP引发一系列酶的磷酸化，从而调节细胞内的代谢过程，说明cAMP可传递、放大胰高血糖素的调节信号，C正确；据图可知，在胰高血糖素的调节下，细胞内相关酶有的是磷酸化后激活(如肝糖原磷酸解酶)，但糖原合成酶磷酸化后是失活的，并不是所有相关酶磷酸化后都激活，D错误。] 热点3　细胞呼吸的调节机制 (2024·安徽卷)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中 ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B．PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节 D．运动时肌细胞中 AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D　[细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应即需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A错误；由题意可知，当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡，说明PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变但还具有其活性，B错误；由题意可知，ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中 ATP减少，ADP和AMP会增多，AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，细胞中 ATP含量增多，从而维持能量供应，D正确。] 创新解读 细胞呼吸的调节在高考中主要考查细胞呼吸的过程、影响因素及其在生产实践中的应用等，常以实验数据、坐标曲线、科研素材为情境，突出对细胞呼吸的理解与应用能力的考查。如细胞呼吸过程调节：2024 年安徽卷考查了细胞呼吸第一阶段中磷酸果糖激酶 1(PFK1)对细胞呼吸速率的调节，当 ATP 减少时，AMP 会与 PFK1 结合改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率；有氧呼吸的产热调控：结合UCP(解偶联蛋白)和 AOX(交替氧化酶)考查产热原理、ATP合成的变化、体温调节或植物开花生热等内容。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．腺苷酸能荷的调节 在细胞中，腺苷酸的含量处于相对动态平衡状态，将腺苷酸库中能量的充盈状态以能荷的形式展示。 (1)腺苷酸库＝[ATP]＋[ADP]＋[AMP] (2)Δ能荷＝ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D．E．Atkinson提出能荷在活细胞中一般在0.75～0.95之间，研究发现呼吸代谢的调控不只取决于ATP或AMP的绝对数量，也取决于相对数量，即能荷的数值。如果能荷相对较低，低于0.75就会促进呼吸代谢的进行，以产生更多的ATP，而如果能荷相对较高，超过0.95，整个呼吸代谢会被抑制，ATP的生成减少。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 2．有氧呼吸产热的调控 (1)UCP与体温调节 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 UCP是动物褐色脂肪组织细胞的线粒体内膜上存在的H＋通道蛋白。UCP平时是关闭的状态，当细胞受到相应的信号(如甲状腺激素和肾上腺素)时，可以打开UCP通道，线粒体内、外膜的间隙中的H＋就大量从UCP流入线粒体基质，降低了电子传递过程建立的跨膜H＋浓度梯度，使ATP的合成减少，释放的热能增多，即甲状腺激素和肾上腺素可以增加产热，升高体温。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)AOX与植物开花生热 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 AOX是一种植物细胞的线粒体内膜上广泛存在的氧化酶。在此酶参与下，电子可不通过蛋白复合体，而是直接通过AOX传递给氧气生成水，降低了电子传递过程建立的跨膜H＋浓度梯度，使ATP的合成减少，释放的热能增多，使花的器官温度显著高于环境温度，即“开花生热现象”。开花生热有利于花粉的成熟，也有利于散布花香吸引昆虫传粉。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 √ 1．(2025·陕西安康三模)丙酮酸激酶是细胞呼吸第一阶段过程中的主要限速酶之一，能够催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成丙酮酸和ATP。细胞中的ATP浓度较高时，ATP能与该酶结合调控该酶的活性，进而调节糖酵解速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述错误的是(　　) A．该酶主要存在于细胞的线粒体基质中 B．ATP与该酶结合时，该酶的活性可能减弱 C．ADP或ATP与该酶结合时会引起该酶的空间结构发生改变 D．当机体处于运动状态时，肌细胞中ADP与该酶的结合加速 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A　[丙酮酸激酶是细胞呼吸第一阶段过程中的主要限速酶之一，细胞呼吸的第一阶段发生的场所是细胞质基质，因此该酶主要存在于细胞质基质中，A错误；丙酮酸激酶能够催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成丙酮酸和ATP，细胞中的ATP浓度较高时，ATP能与该酶结合抑制该酶的活性，从而减少ATP的生成，B正确；酶与底物发生结合时，酶—底物复合物会发生空间结构的改变，因此ADP或ATP与该酶结合时会引起该酶的空间结构发生改变，C正确；当机体处于运动状态时，细胞需要更多的ATP，因此肌细胞中ADP与该酶的结合加速，从而加速细胞呼吸产生更多的ATP，D正确。] √ 2．(2025·江西三模)线粒体内膜上存在两条呼吸途径。主呼吸链途径发生时，电子传递链释放的能量使H＋通过蛋白复合体从基质移至内外膜间隙，然后H＋驱动ATP合酶合成ATP；交替呼吸途径发生时，不发生H＋的跨膜运输。下列叙述错误的是(　　) A．交替呼吸途径和主呼吸链途径都可以产生水 B．主呼吸链途径中的蛋白复合体起载体蛋白的作用 C．合成ATP时H＋顺浓度梯度由外膜间隙进入基质 D．交替呼吸途径比主呼吸链途径产生更多的ATP 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D　[线粒体内膜上存在两条呼吸途径，即主呼吸链途径和交替呼吸途径，而有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上，该过程有水的生成，因此交替呼吸途径和主呼吸链途径都可以产生水，A正确；电子传递链释放的能量使H＋通过蛋白复合体从基质移至内外膜间隙，所以主呼吸链途径中的蛋白复合体起载体蛋白的作用，B正确；电子传递链释放的能量使H＋通过蛋白复合体从基质移至内外膜间隙的方式为主动运输，可增加膜两侧H＋的浓度差，而合成ATP时H＋为顺浓度梯度从内外膜间隙移至基质内，C正确；交替呼吸途径不跨膜运输H＋形成浓度差，导致生成ATP比主呼吸链途径少，D错误。] 热点4　电子传递链 1．(2021·重庆卷)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 √ A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜 B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH C．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A　[水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，而氧气在线粒体内膜上被利用，氧气从穿过叶绿体的类囊体膜开始，穿过叶绿体的2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，再穿过线粒体的两层膜，所以至少要穿过5层膜，A错误；光反应中NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH，然后在暗反应过程中被消耗，B正确；由图可知，产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应，C正确；电子(e－)在类囊体薄膜上的有序传递是完成光能转换的重要环节，D正确。] 2．(2021·湖南卷)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。 图a 图b 注：e－表示电子。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 回答下列问题： (1)图b表示图a中的________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会______________(填“加快”或“减慢”)。 类囊体膜 NADPH 减慢 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 据此分析： ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是______________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 Fecy 叶绿体的双层膜受损后，以Fecy为 电子受体时的放氧量增加的比值比以DCIP为电子受体时的放氧量增加的比值大 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于____________________________ __________________，从而提高光反应速率。 ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：___________________________________________________ ___________________________________________________________。 类囊体膜上的色素吸收、传 膜结构被破坏得越严重，H＋在膜两侧的浓度差越小，ATP的产生效率就越低 递和转化光能 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [解析]　(1)题图b显示的是光反应的过程，光反应的场所是类囊体的薄膜，由此可推测题图b是题图a中的类囊体膜。由题图可知，电能最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。CO2浓度降低，暗反应速率减慢，进而使光反应速率减慢，所以推测题图b中电子传递速率会减慢。(2)①叶绿体的双层膜受损后，以Fecy为电子受体时的放氧量增加的比值比以DCIP为电子受体时的放氧量增加的比值大，所以叶绿体双层膜对Fecy为电子受体的光反应的阻碍作用更明显。②双层膜瓦解、类囊体松散但未断裂的条件下，更有利于类囊体膜上的色素吸收、传递和转化光能，提高水的光解速率，从而提高光反应速率。③叶绿体膜结构被破坏得越严重，H＋在膜两侧的浓度差越小，ATP的产生效率就越低。 创新解读 电子传递链包括呼吸电子传递链和光合电子传递链，分别是细胞呼吸和光合作用的核心过程，此部分内容的扩展可以深化对细胞呼吸和光合作用的理解，在高考中也是重点考查的内容。 在细胞呼吸方面，常考查有氧呼吸第三阶段的电子传递链。如电子由 NADH 等物质经线粒体内膜上的复合物传递给氧，同时 H＋跨膜运输形成势能差，驱动 ATP 合成。会要求考生理解电子传递与 ATP 生成的关系，以及相关抑制剂对电子传递链的影响。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 在光合作用中，重点考查光反应阶段的电子传递链。光合色素吸收光能激发电子，电子经电子传递链传递，促使 NADP＋生成 NADPH。同时，电子传递建立质子浓度梯度，用于 ATP 合成。高考常以过程示意图、实验数据等为载体，考查电子传递路径、能量转化机制及对光合作用的影响等。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．呼吸电子传递链 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 在真核细胞有氧呼吸的第三阶段中，还原型辅酶Ⅰ(NADH)脱去氢并释放电子(e－)，电子最终传递给O2。电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质跨膜运输到线粒体内、外膜的间隙，从而建立H＋浓度梯度，随后H＋在ATP合成酶的协助下顺浓度梯度运输到线粒体基质，并生成大量ATP。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 2．光合电子传递链 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (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。 (2)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泵入类囊体腔；光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)；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)类囊体内的高浓度质子通过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。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [问题探讨] (1)真核细胞有氧呼吸的第三阶段中，电子传递过程发生在______________(填场所)，电子的供体是______________，电子的受体是____________，ATP合成酶的功能是_____________________ ____________________(答出两点)。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)光合作用过程中水的光解发生在____________，其上发生的反应产物有____________。叶绿素a接受光的照射后被激发，释放高势能的电子，电子的最终供体是________，水的光解造成膜内外质子的势能差，而高势能的电子沿电子传递链传递时又促进H＋的转运，进一步加大了质子的势能差，导致质子的势能差加大的另一个原因是_________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 提示：(1)线粒体内膜　NADH　O2　运输H＋和催化ATP的合成　(2)类囊体膜内侧　 O2、H＋和e－　水　氧化型辅酶Ⅱ与H＋、e－结合形成还原型辅酶Ⅱ时消耗叶绿体基质中的H＋ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 √ 1．(2025·河南安阳二模)氧化磷酸化是细胞内合成ATP 的一种重要方式。物质在氧化时释放的能量通过电子传递链建立膜两侧的H＋浓度差，H＋顺浓度的化学势能转换为合成ATP 所需的能量。NADH作为氢的载体和电子供体，可通过氧化磷酸化将能量传递给ATP。下列叙述正确的是(　　) A．氧化磷酸化可发生在线粒体基质中 B．ATP 的合成中有 H＋转运蛋白的参与 C．有氧呼吸过程中 NADH 中的氢均来自葡萄糖 D．抑制氧化磷酸化的发生可能导致机体产热量降低 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 B　[由题意可知，氧化磷酸化需建立膜两侧的H＋浓度差，故氧化磷酸化应发生在线粒体内膜上，A错误；由题意可知，H＋顺浓度梯度运输产生的化学势能为ATP合成提供能量，H＋的跨膜运输需要H＋转运蛋白参与，B正确；有氧呼吸过程中，NADH 作为氢的载体，其中的氢来自葡萄糖和水，C错误；抑制氧化磷酸化可导致物质氧化分解释放的能量不能转化为 ATP 中的能量，从而以热能形式散失，导致机体产热量增加，D错误。] 2．(2025·重庆检测)植物光合作用过程中存在非环式(LEF)和环式电子传递(CEF)，CEF是光合作用中重要的调节过程，指的是光系统Ⅰ(PSⅠ)中电子经由Fd、PQ、细胞色素b6f等电子传递体返回到PSⅠ的循环电子传递途径。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (1)光合色素是植物进行光合作用的基础，成熟植物叶肉细胞中含量最多的光合色素是________，可以用有机溶剂________来提取光合色素。 (2)结合图分析：O2产生于类囊体膜的_______侧，ATP的形成与H＋浓度梯度有关，由图可知，光反应中光能最终转化为____________________中的化学能。ATP合酶发挥的具体作用是_________________________________________________ (答两点)。 叶绿素a 无水乙醇 内 ATP、NADPH 运输H＋和催化ATP合成 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (3)从产物的角度分析，与LEF相比，CEF的特点是______________ ______________________。 (4)一棵马铃薯植株在生长过程中，光合作用产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量，原因是_____________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 不产生O2、 光合作用产生的ATP中的能量 NADPH(H＋、e－) 转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [解析]　(1)成熟植物叶肉细胞中含量最多的光合色素是叶绿素a，最少的是胡萝卜素，光合色素不溶于水，常用有机溶剂无水乙醇来提取光合色素。(2)H2O的光解发生在类囊体膜的内侧；光反应中光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能。ATP合酶发挥的具体作用是运输H＋和催化ATP合成。(3)从产物的角度分析，与LEF相比，CEF的特点是不产生O2、NADPH(H＋、e－)。(4)光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中。 热点5　CO2固定的三种途径(C4、CAM植物和蓝细菌) 1．(2022·全国甲卷)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。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (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)。 自身呼吸作用要消耗一部分 (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)。 O2、ATP和NADPH 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (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___________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 干旱条件下，植物胞间CO2浓度低，C4植物的CO2补偿点比C3植物的低，C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用(合理即可) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [解析]　(1)光反应阶段的化学反应是在类囊体薄膜上进行的，在光反应阶段，叶绿体中光合色素吸收的光能一方面将水分解成O2和NADPH，另一方面在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。(2)植物叶片细胞也要通过呼吸作用消耗一部分光合产物，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。(3)干旱导致气孔开度减小，通过气孔进入叶肉细胞的CO2减少，C4植物的CO2补偿点比C3植物的低，C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用，故在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。 2．(2021·天津卷)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。 (1)蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 据图分析，CO2依次以__________________和______________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，从而通过促进________________和抑制________________提高光合效率。 (2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的____________中观察到羧化体。 自由扩散 主动运输 CO2固定 O2与C5结合 叶绿体 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (3)研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应________，光反应水平应________，从而提高光合速率。 提高 提高 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [解析]　(1)由图可知，CO2通过细胞膜不需要载体蛋白协助，也不需要消耗能量，故CO2通过细胞膜的方式为自由扩散；CO2通过光合片层膜需要CO2转运蛋白的协助，同时需要消耗能量，故CO2通过光合片层膜的方式为主动运输。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，进而促进CO2的固定，抑制O2与C5结合，从而提高光合效率。(2)烟草细胞进行光合作用的场所是叶绿体，若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，说明蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因可在烟草细胞 的叶绿体中正常表达，形成羧化体。(3)转基因烟草的光合速率并未提高，可能是受CO2浓度的限制。若再转入和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，则可以提高叶绿体中的CO2浓度，理论上，该转基因植株的暗反应水平应提高，暗反应为光反应提供更多的ADP和NADP＋，光反应水平也提高，从而提高光合速率。 创新解读 在高考生物学中，CO2固定机制是光合作用的核心考点，多结合暗反应过程、植物类型差异及环境影响因素考查。从考查内容看，重点考查卡尔文循环中 CO2与 C5结合生成 C3的过程，以及 C3、C4植物的CO2固定差异。此外，蓝细菌浓缩CO2的机制在2021年天津卷中进行了考查，应给予关注。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 考查题型多为过程图解分析、植物类型对比及实验探究，需注意区分其他类型CO2固定机制与C3植物的固定机制的不同，理解植物能在高温低 CO2环境中高效光合的机制，结合生产实践(如增施 CO2增产)强化应用能力。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．C4植物 在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二氧化碳的途径，叫作C4途径。常见的C4植物有玉米、高粱、甘蔗、苋菜等。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (1)C4植物叶肉细胞中的叶绿体有类囊体，能进行光反应，而维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，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。 (2)PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)，导致植物气孔导度减小时，C4植物比C3植物有较强光合作用能力，并且无光合“午休”现象。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 2．CAM途径 景天科植物在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (1)白天：气孔关闭，减少蒸腾作用，保持植物体内水分并分解苹果酸产生CO2进行光合作用。 (2)夜晚：开放气孔，吸收光合作用所需的CO2，使植物适应高温干旱环境。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 3．蓝细菌的CO2浓缩机制 蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 细胞吸收的以及CO2进入光合片层后转换成的都可以选择性的通过羧化体的蛋白质外壳进入羧化体中，然后在羧化体经相应酶催化转变为CO2，由于羧化体既能阻止O2进入，又能阻止CO2逸出，所以羧化体内CO2浓度很高。在羧化体内在Rubisco酶的催化下高浓度CO2和RuBP反应形成C3，完成CO2的固定。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．(2025·广东广州一模)玉米的光合作用既有C4途径又有C3途径(如下图)，PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力。据图分析，下列说法正确的是(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A．物质B为C3，它和PEP均可固定CO2 B．卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质 C．为过程②提供能量的物质有ATP和NADH D．在炎热夏季中午，叶肉细胞还可以生成淀粉 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 B　[由图可知，物质B可参与CO2的固定，可知物质B为C5，A错误；卡尔文循环(即暗反应)进行的场所是叶绿体基质，B正确；②为C3的还原，光反应提供的ATP和NADPH可为其提供能量，C错误；由图可知，淀粉等有机物在维管束鞘细胞中合成，D错误。] 2．(2025·江西二模)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 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 C　[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脱羧也产生CO2，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。] 热点6　光呼吸与光抑制 1．(2024·黑吉辽卷节选)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。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 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 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (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_____________________________________________ ___________________________________________________________。 光呼吸 呼吸作用 随着光照增强，WT的光呼吸增强，转基因株系1和2降低了光呼吸，净光合速率比WT更高 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [解析]　(1)反应①为C5和CO2在酶R的作用下生成C3，是CO2的固定过程。(2)有氧呼吸的第一阶段和第二阶段产生NADH，场所分别为细胞质基质和线粒体基质。(3)由图1可知，光呼吸过程也可以产生CO2；结合教材知识可知，呼吸作用第二阶段也可以产生CO2，故图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸和呼吸作用。根据题中信息“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”推测，7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异是株系1和2与WT的光呼吸速率存在差异导致的，再结合题干信息“光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程”推测，7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，从而导致株系1和2的净光合速率增强。 2．(2025·山东卷)高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (1)叶绿体膜的基本支架是____________；叶绿体中含有许多由类囊体组成的________，扩展了受光面积。 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自__________。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、____________，离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有_____________________________。 磷脂双分子层 基粒 水的光解 丙酮酸、[H] 氧气(O2)和二氧化碳(CO2) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为_____________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物(如H2O2)，进而这些超氧化物被活性氧清除系统(如过氧化氢酶等)清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [解析]　(1)叶绿体膜属于生物膜的范畴，生物膜的基本支架是磷脂双分子层；叶绿体中含有许多由类囊体组成的基粒，扩展了受光面积。(2)据图分析，水在光下分解为O2和H＋，同时产生的电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，即生成NADPH所需的电子源自水的光解。3H2O被植物细胞吸收后参与光合作用，生成H12O6。在有氧呼吸的第一阶段H12O6在细胞质基质中被分解成含有3H的丙酮酸，产生少量的[3H]，并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸与3H2O在线粒体基质中被彻底分解生成CO2和[3H]，释放少量的能量；在线粒体内膜上完成的有氧呼吸的 第三阶段，[3H]与O2结合生成3H2O，并释放大量的能量。可见，用含3H2O的溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、丙酮酸、[H]。培养液中O被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产生18O2；在有氧呼吸的第二阶段O与丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H]，即产生的带18O标记的气体有O2和CO2。(3)据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物(如H2O2)，进而这些超氧化物被活性氧清除系统(如过氧化氢酶等)清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 创新解读 光呼吸和光抑制在高考中是光合作用相关的重要拓展考点，常以非选择题形式出现，多结合新情境考查考生获取和运用信息的能力。 光呼吸常考查其产生机制，即 O2和 CO2竞争 Rubisco 酶，导致 C5与 O2结合生成磷酸乙醇酸的过程，以及其对光合作用产物积累的影响，还会联系农业生产中通过调节 CO2浓度等抑制光呼吸来增产的措施。光抑制则侧重考查强光下对光反应阶段 PSⅡ 复合体的损伤，以及植物通过非光化学淬灭等方式耗散过剩光能的保护机制。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．光呼吸 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (1)基本过程 RuBP羧化酶是双功能酶，既可催化C5与CO2的固定(羧化)，又可催化C5与O2(加氧)的反应，其催化方向取决于CO2/O2的比值 ①CO2/O2的比值增大，羧化反应增强； ②CO2/O2的比值减小，加氧反应增强。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)光呼吸的影响 ①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。 ②有利影响——减少光抑制 在高光强、高温、干旱环境下，植物气孔关闭，CO2不能进入叶肉细胞，会导致光抑制。此时，植物的光呼吸释放CO2，消耗多余的ATP和NADPH，减少活性氧的产生，对光合器官起保护作用。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 2．光抑制与光保护 光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合功能降低，这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PSⅡ系统。光抑制的发生及光保护的三道防线如下图所示： 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．(2025·江苏南通二模)RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当CO2浓度高时，Rubisco催化C5与CO2反应；当O2浓度高时，Rubisco催化C5与O2经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO2和C3，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(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A．A表示NADPH，B表示NADP＋，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(C4植物)通常比小麦(C3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 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D　[由题图可知，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；夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔关闭，CO2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O2浓度较高，O2和五碳化合物结合概率增加，因此植物光呼吸的强度较通常会有所增大，B正确；Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱，因为玉米能利用较低浓度的CO2，C正确；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。] 2．(2025·河北昌黎模拟)细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对光反应阶段的PSⅡ复合体的损伤。现以某植物的野生型和M基因缺失突变体(M蛋白可修复损伤的PSⅡ和调节NPQ)为材料进行了相关实验，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A．该实验的不同组别中，CO2浓度、温度、水分等条件应保证相同且适宜 B．与野生型相比，强光照射下的突变体的NPQ强度较高、PSⅡ活性较强 C．与突变体相比，强光照射下的野生型中流向光合作用的能量相对较高 D．过强的光照损伤光反应阶段的PSⅡ复合体后会导致光合作用强度减弱 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 B　[实验自变量为有无强光照射和植物类型，无关变量包括CO2浓度、温度、水分等影响光合作用强度的主要环境因素，无关变量应遵循相同且适宜的原则，A正确；强光照射下突变体的NPQ强度相对值比野生型的NPQ强度相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤，但是野生型含有M蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，B错误；强光照射下突变体中NPQ强度相对值较高，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少，C正确；过强的光照损伤光反应阶段的PSⅡ复合体后，为暗反应提供的NADPH和ATP将减少，会导致光合作用强度减弱，D正确。] 1．(2025·江苏卷改编)研究小组开展了Cl－胁迫下，添加脱落酸(ABA)对植物根系应激反应的实验，机理如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) 热点7　逆境胁迫类型、机理与实践应用 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A．Cl－通过自由扩散进入植物细胞 B．转运蛋白甲、乙的结构和功能相同 C．ABA进入细胞核促进相关基因的表达 D．细胞质膜发挥了物质运输、信息交流的功能 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D　[由图可知，Cl－借助转运蛋白甲顺浓度梯度进入植物细胞，属于协助扩散，A错误；转运蛋白甲(载体蛋白)是协助Cl－顺浓度梯度进入植物细胞，转运蛋白乙(通道蛋白)协助Cl－排出植物细胞，两者的结构和功能不同，B错误；由图可知，ABA与细胞质膜上的受体结合，没有进入细胞，通过信号转导促进细胞核相关基因的表达，C错误；细胞质膜实现了跨膜运输Cl－及接受ABA的信息分子，发挥了物质运输、信息交流的功能，D正确。] 2．(2024·浙江1月卷节选)长江流域的油菜生产易受渍害。渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高，导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。回答下列问题： (1)以不同渍害能力的油菜品种为材料，经不同时长的渍害处理，测定相关生理指标并进行相关性分析，结果见下表。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业   光合速率 蒸腾速率 气孔导度 胞间CO2浓度 叶绿素含量 光合速率 1         蒸腾速率 0.95 1       气孔导度 0.99 0.94 1     胞间CO2 浓度 －0.99 －0.98 －0.99 1   叶绿素 含量 0.86 0.90 0.90 －0.93 1 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 注：表中数值为相关系数(r)，代表两个指标之间相关的密切程度。|r|越接近1时，相关越密切，越接近0时，相关越不密切。 据表分析，与叶绿素含量呈负相关的指标是________________。已知渍害条件下光合速率显著下降，则蒸腾速率呈________趋势。综合分析表内各指标的相关性，光合速率下降主要由__________________(填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”)导致的，理由是_____________________________________________。 胞间CO2浓度 下降 非气孔限制因素 胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相关 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)植物通过形成一系列适应机制响应渍害。受渍害时，植物体内________(激素)大量积累，诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力；渍害发生后，有些植物根系细胞通过__________________，将自身某些薄壁组织转化为腔隙，形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 脱落酸 程序性死亡(凋亡) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 [解析]　(1)由表可知，叶绿素含量与胞间CO2浓度的相关系数为负值，说明二者呈负相关。光合速率与蒸腾速率的相关系数为0.95，为正相关，所以光合速率显著下降，则蒸腾速率呈下降趋势。由于胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相关，即虽然气孔导度下降，但胞间CO2浓度上升，说明光合速率下降主要由非气孔限制因素导致的。(2)脱落酸具有诱导气孔关闭的功能，在受渍害时，其诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力。渍害发生后，有些植物根系细胞通过凋亡(程序性死亡)，从而形成腔隙，进一步形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 创新解读 随着高考对生物学与生产实践联系的重视，植物逆境胁迫作为重要考点，出现频率逐渐增多。逆境胁迫常与植物的激素调节、光合作用、物质运输等知识相结合，如考查逆境胁迫下脱落酸等激素的变化及其对光合作用的影响，或是与基因表达调控相联系，考查植物在分子水平上对逆境的响应机制，对考生的综合知识运用能力要求越来越高。还可结合实验情境，如通过研究遮阴对花生光合作用的影响等实验，考查逆境胁迫对植物生长指标的影响、作用机理等。 高考试题中可能会逐渐渗透“分子机制＋农业应用”的综合考查，如抗逆育种(基因工程)、外源激素喷施的生产实践等。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．胁迫(逆境)对光合作用的影响 (1)胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分(干旱和淹涝)、温度(高温和低温)、盐碱、环境污染等理化逆境，生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)非生物胁迫的主要类型 类型 影响原理 主要表现 光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 类型 影响原理 主要表现 CO2 CO2是光合作用的反应物，低于CO2补偿点的CO2浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 类型 影响原理 主要表现 温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏；引起气孔关闭，影响CO2的吸收 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 类型 影响原理 主要表现 水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害 无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2+)；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 2．脱落酸与植物逆境胁迫 (1)干旱胁迫 气孔关闭：脱落酸促进保卫细胞 K＋外流，降低细胞渗透压，使气孔关闭，减少水分蒸腾。 渗透调节：诱导脯氨酸、甜菜碱等物质合成，维持细胞渗透压。 生长抑制：抑制根尖伸长区细胞生长，减少水分消耗。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 (2)低温胁迫 基因表达调控：诱导抗冻蛋白(COR)和冷响应基因表达。 膜稳定性维持：调节磷脂代谢，减少膜脂过氧化，增强细胞抗冻能力。 (3)盐胁迫 离子平衡调节：诱导液泡膜 Na＋/H＋转运蛋白(NHX1)表达，将 Na＋区隔化至液泡，降低细胞质盐浓度。 根系发育调控：抑制主根生长，促进侧根和根毛形成，扩大吸水面积。 抗氧化防御：增强 SOD、POD 等抗氧化酶活性，清除盐胁迫产生的活性氧(ROS)。 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 1．(2025·甘肃白银阶段练习)脱落酸(ABA)是植物应对非生物胁迫的关键激素。干旱条件下，ABA迅速积累以激活抗逆反应。研究人员发现转运蛋白ABCG25在转运ABA时存在三种不同构象：朝向细胞内的空白构象、朝向细胞内的ABA结合构象、朝向细胞外的ATP/Mg2+结合构象。下列叙述错误的是(　　) A．脱落酸能促进种子休眠，抑制细胞分裂 B．转运蛋白ABCG25在转运ABA时可能需要消耗能量 C．土壤缺乏Mg2+可能会影响植物抗逆反应的发生 D．脱落酸在植物体内主要的合成部位是茎尖和根冠 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 D　[脱落酸是一种植物激素，其能促进种子休眠，抑制细胞分裂，A正确；根据题意，转运蛋白ABCG25在转运ABA时存在三种不同的构象，有与ATP结合构象，因此可推测转运蛋白ABCG25在转运ABA时可能需要消耗能量，B正确；转运蛋白ABCG25具有与Mg2+的结合位点，因此土壤缺乏Mg2+可能会影响ABA的转运，从而影响植物抗逆反应的发生，C正确；脱落酸在植物体内主要的合成部位是根冠和萎蔫的叶片，D错误。] 2．(2025·辽宁大连模拟)近年来全球气候变化日益加剧，多重联合胁迫对作物生长发育及产量的不利影响日益严重。研究者设计了如图所示实验，研究环境胁迫对苗期玉米净光合速率的影响。下列叙述正确的是(　　) 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 A．25天最适条件培养目的是控制自变量 B．双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响小 C．双重胁迫有助于冷害对玉米造成伤害的恢复 D．胁迫期双重胁迫光合作用合成的有机物最少 √ 核心整合 课后限时作业 热点拓展 热点拓展作业 C　[25天最适条件培养目的是使各组玉米在被胁迫前的长势相同，排除无关变量的影响，A错误；由乙图可知，在胁迫期，双重胁迫与单一胁迫相比较，净光合速率下降幅度更大，故双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响大，B错误；由乙图的恢复期看，双重胁迫比单一冷害的净光合速率高，故可推测双重胁迫有助于提高冷害本身对玉米造成伤害的恢复程度，C正确；在胁迫期，双重胁迫的净光合速率最低，但是由于各个胁迫条件下的呼吸速率未知，故无法判断是哪个条件下合成的有机物(总光合速率)最少，D错误。] $