专题2 专题强化训练5 细胞呼吸和光合作用的原理(二)-【备考最优解】2026版高考二轮专题复习·生物学（教用word）

专题强化训练5　细胞呼吸和光合作用的原理(二) 1．(2025·东北三省高三质检)某些植物细胞线粒体内膜上存在图中甲、乙两种呼吸链电子传递途径。途径甲是细胞中呼吸链电子传递的主要途径，主要由复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ以及传递电子的载体泛醌(CoQ)和细胞色素c(Cytc)组成。这些组分协同工作，实现了电子的传递和质子的泵送，并驱动复合体Ⅴ工作。途径乙是植物细胞在氰化物存在条件下进行的电子传递途径。在该途径中，电子经复合体Ⅰ或复合体Ⅱ传给CoQ后，不经复合体Ⅲ和复合体Ⅳ，通过交替氧化酶(AOX)交给氧。途径甲所必需的复合体Ⅳ含有的铁离子易与氰化物结合而导致其活性被强烈抑制，途径乙中的AOX则不存在此现象。回答下列问题： (1)图示生理过程所需的NADH来自________________________(填场所)，其作用是________________________________________________。 (2)在途径甲中，同时具有转运H＋和传递电子功能的复合体有____________，且转运H＋的方式为__________；复合体Ⅴ的功能有__________。 (3)与途径甲相比，等量的同种呼吸底物经途径乙时释放的热能________，原因是_______________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________。 (4)已知在低温环境胁迫下，植物会产生过氧化氢等过量的活性氧(ROS)进而抑制植物生长、促进细胞凋亡。而研究发现，途径乙能降低植物细胞中ROS的产生。 ①植物适应低温环境的机制可能是_________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________。 ②现提供小麦幼根、SHAM(AOX的专一性抑制剂)等相关材料，在低温环境胁迫下，验证途径乙通过降低体内ROS的含量对植物的生长发育产生了重要影响。实验思路：____________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________。 解析：(1)线粒体内膜上消耗的NADH由有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生，场所分别为细胞质基质、线粒体基质。在电子传递链的起点(复合体Ⅰ)，NADH被氧化为NAD＋，这个过程中释放电子(e－)和H＋，这些电子在传递链中逐级传递。NADH本身失去电子，是还原剂；它提供的电子蕴含的能量，是驱动后续质子泵工作的动力。因此，其作用是作为还原剂，提供H＋、释放电子供能。(2)观察题图中途径甲可知，同时有转运H＋和传递电子功能的复合体有Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ，转运H＋的方式是主动运输。复合体Ⅴ利用膜间隙与基质间的H＋浓度梯度势能，驱动ADP与Pi结合生成ATP，同时允许H＋顺浓度梯度回流，所以复合体Ⅴ的功能有催化、运输。(3)比较途径甲和途径乙，途径乙中电子经交替氧化酶(AOX)交给氧，不经过复合体Ⅲ和复合体Ⅳ，少了这两个部位的电子传递过程，用于合成ATP的能量少，释放的热能多。(4)①据题中信息推测，植物适应低温环境的机制为低温环境胁迫使植物细胞中氰化物含量增加，复合体Ⅳ与氰化物结合导致其活性被强烈抑制，而AOX不受氰化物的影响，导致途径乙过程增强，细胞释放更多的热能抵抗低温，同时降低了细胞中ROS的含量，缓解了ROS对植物的伤害。②为验证在低温环境胁迫下，途径乙通过降低体内ROS的含量对植物的生长发育产生了重要影响，可将小麦幼根均分为两组，分别进行低温、低温＋SHAM(抑制AOX活性，阻断途径乙)处理，一段时间后，检测细胞中ROS含量(直接反映途径乙的抗氧化作用)、生长速率(评估低温胁迫对整体生长的影响)、细胞凋亡率(反映ROS引发的细胞损伤)。 答案：(1)细胞质基质、线粒体基质　作为还原剂，提供H＋、释放电子供能　(2)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ　主动运输　催化、运输　(3)多　在途径乙中，电子传递给CoQ后，通过AOX交给O2，不经过复合体Ⅲ和复合体Ⅳ，用于合成ATP的能量少，释放的热能多　(4)①低温环境胁迫使植物细胞中氰化物含量增加，复合体Ⅳ与氰化物结合导致其活性被强烈抑制，而AOX不受氰化物的影响，导致途径乙过程增强，细胞释放更多的热能抵抗低温，同时降低了细胞中ROS的含量，缓解了ROS对植物的伤害　②将小麦幼根均分为两组，分别进行低温、低温＋SHAM处理，一段时间后，检测细胞中ROS的含量、幼根的生长速率和细胞凋亡率 2．(2025·安徽选择考)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT，模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸________，原因是_____________________________________ _______________________________________________________。 有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为________中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积(图2a)；当加入F、G或H时，E也同样累积(图2b)。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：______________________________。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是____________________________________________________ _______________________________________________________。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质(最终电子受体)是____________，而最终提供电子的物质(最终电子供体)是________________。 解析：(1)分析题图1可知，正常供氧(AT)条件下，野生型(WT)和NtPIP基因过量表达株(OE)根细胞氧浓度相同，且呼吸速率基本相同，说明NtPIP基因过量表达对植物在正常供氧(AT)条件下的呼吸速率基本没有影响；而在低氧(HT)条件下，NtPIP基因过量表达株(OE)根细胞的氧浓度明显高于野生型(WT)，且呼吸速率也明显高于野生型(WT)，说明低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会促进植物根细胞吸收氧气并提高有氧呼吸速率。有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水彻底分解为CO2和[H](或NADH)并释放少量能量的过程，故丙酮酸中的化学能大部分被转化为[H](或NADH)中储存的能量。(2)根据题意和题图2可知，丙二酸能阻遏E转化为F，故在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C会导致E增多并累积；而加入F、G或H时，E同样也累积，说明H与A之间可能存在通路，如H可以转化为A，再由A经一系列转化形成E，进而导致E累积。(3)低氧条件下，NtPIP基因过量表达株根细胞呼吸速率显著大于野生型，一方面提高了细胞间的CO2浓度，提高了暗反应速率；另一方面，产生的能量多，有利于根细胞吸收N、Mg等用于合成叶绿素，从而提高植物的光反应速率。(4)光合作用过程中，光合色素吸收了光能后将水分解为氧和H＋，同时产生电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋反应生成NADPH。故最终电子供体是H2O，最终电子受体是NADP＋。 答案：(1)增强　与野生型相比，低氧条件下NtPIP基因过量表达株根细胞的氧浓度高，呼吸速率高　[H](或NADH)　(2)H可以转化成A，形成循环的通路(答案合理即可)　(3)NtPIP基因过量表达株细胞间的CO2浓度高，提高了暗反应速率；产生的能量多，有利于根细胞吸收N、Mg等用于合成叶绿素，提高植物的光反应速率　(4)NADP＋　H2O 3．(2025·江苏新高考基地高三质检)天然橡胶是重要的工业原料和战略物资。处于产胶期的橡胶树，叶片通过光合作用产生蔗糖，运输到韧皮部的乳管细胞，经过一系列反应后生成胶乳，相关代谢过程如图1、2。胶乳是乳管细胞的细胞质成分，可通过切割树皮乳管的方式(割胶)来收集，进行加工后就是天然橡胶。回答下列问题。 (1)图1中光合色素位于结构A______________，C3接受________________释放的能量并最终形成部分糖类物质。某些光合产物主要以________________的形式运到结构B________________中，转化成蔗糖。 (2)高频率割胶会引起橡胶树Pi的大量流失，进而抑制光合作用，从而影响胶乳再生。据图1分析，可能的原因有_______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________(从橡胶树缺磷的角度分析)。 (3)据图2分析，水分主要依靠细胞膜上的________________进入用于割胶的乳管细胞。高等植物细胞膜上具有转运H＋的ATP酶，能利用水解ATP释放的能量将H＋转运到细胞膜外，据此推测H＋—蔗糖转运体将蔗糖以________________方式运进细胞。 (4)研究表明，一定量的乙烯利能使橡胶树的产胶和排胶量显著增加。结合图2分析，可能的原因是当乙烯利进入橡胶树体内，会立即分解产生大量的乙烯，并诱导产生内源乙烯，激活了乳管细胞内乙烯信号转导途径，一方面通过________________________________，提高胶乳产量；另一方面通过_____________________________________，增加橡胶树的排胶量。 (5)生产实践中，常将乙烯利刺激与割胶技术结合来提高天然橡胶的产量。施用乙烯利的时候除了考虑使用浓度，还需要考虑_______________________________________________________ _______________________________________________________。 解析：(1)图1中光合色素位于结构A叶绿体的类囊体薄膜上，C3接受光反应所产生的ATP和NADPH释放的能量最终形成部分糖类物质。据题图1可知，某些光合产物主要以磷酸丙糖的形式运到结构B(细胞质基质)中，转化成蔗糖。(2)据图1可知，Pi由结构B(细胞质基质)向叶绿体的运输与磷酸丙糖由叶绿体向细胞质基质的运输属于协同转运，当缺Pi时，会影响磷酸丙糖转运出叶绿体，同时还影响ATP和NADPH等物质的合成，进而抑制光合作用，影响胶乳再生。(3)据图2可知，水分主要依靠细胞膜上的水通道蛋白进入乳管细胞。高等植物细胞膜上具有转运H＋的ATP酶，能利用水解ATP释放的能量将H＋转运到细胞膜外，说明细胞内的H＋浓度低于细胞外，据此推测H＋—蔗糖转运体将蔗糖以主动运输的方式运进细胞，其能量来源于H＋顺浓度梯度所产生的电化学势能。(4)据图2可知，一定量的乙烯利之所以能使橡胶树的产胶和排胶量显著增加，是因为当乙烯利进入橡胶树体内，会立即分解产生大量的乙烯，并诱导产生内源乙烯，激活了乳管细胞内乙烯信号转导途径，一方面增加水通道蛋白的表达量，促使水分大量进入乳管细胞，降低胶乳的黏稠度，进而增加橡胶树的排胶量；另一方面可以通过增加H＋—蔗糖转运体的表达量，增强乳管细胞对蔗糖的吸收，通过一系列转化，提高乳胶的产量。(5)乙烯利作为一种植物生长调节剂，除了考虑使用浓度，还需要考虑施用时间、施用部位以及施用时橡胶树的生理状态和气候条件等。 答案：(1)类囊体薄膜　ATP和NADPH　磷酸丙糖　细胞质基质　(2)缺磷会影响磷酸丙糖转运出叶绿体；缺磷会影响ATP和NADPH等物质的合成　(3)水通道蛋白　主动运输　(4)增加H＋—蔗糖转运体的表达量，增强乳管细胞对蔗糖的吸收　增加水通道蛋白的表达量，促使水分大量进入乳管细胞，降低胶乳的黏稠度　(5)施用时间、施用部位以及施用时橡胶树的生理状态和气候条件等 4．(2025·湖南高三二模)玉米是我国重要的粮食作物之一，其产量受诸多因素影响。为研究秸秆还田和氮肥配施对玉米光合特性及产量的影响，研究者分别以连续玉米秸秆还田(SR)和秸秆不还田(NSR)为主因素，氮肥用量为辅因素，进行分区试验。并于玉米灌浆期测定各光合指标(如图1)，玉米成熟后按区收获，测定玉米产量(如图2)。回答下列问题： (1)捕光复合物主要由叶绿素、类胡萝卜素和蛋白质组成，推测其功能是_______________________________________________________。 (2)氮肥用量会影响吲哚乙酸的生物合成，据图1判断，吲哚乙酸由光合作用暗反应阶段的产物转化而来，该阶段主要的物质变化包括________(填序号)。 ①ADP＋Pi→ATP ②NAD＋＋H＋＋2e－→NADH ③ATP→ADP＋Pi ④NADPH→NADP＋＋H＋＋2e－ ⑤H2O→O2＋ H＋＋e－ ⑥CO2＋五碳化合物→三碳化合物→糖类和五碳化合物 (3)据图可知叶绿素含量受氮肥用量影响显著，呈____________(填“正相关”或“负相关”)。 (4)由以上分析可知玉米农业生产上提高产量的最佳措施为SR＋N2，该措施使玉米产量达到最大的原因是__________________________ _______________________________________________________ __________________________________________________(答出2点)。 (5)为研究脱落酸对种子萌发的影响，某生物小组利用以下实验材料进行实验，通过测量种子的活力指数和种子内α-淀粉酶的活性分析该激素对种子萌发的影响。 实验材料：品种、生理状态、大小等相同的饱满玉米种子、蒸馏水、人工合成的脱落酸、脱落酸合成抑制剂，烧杯、量筒等。请根据所给实验材料，简述实验思路(注：具体测量操作不作要求)。_______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________。 解析：(1)捕光复合物主要由叶绿素、类胡萝卜素和蛋白质组成，其功能主要有吸收、转化、利用光能。(2)暗反应过程主要变化是利用ATP和NADPH中的化学能将CO2合成有机物，所以物质变化主要是ATP和NADPH的分解，以及碳的转化，故选③④⑥。(3)叶绿素分子中含氮，据题图可知，叶绿素含量与氮肥用量影响呈正相关。(4)根据题图分析，在秸秆还田(SR)的同时配施N2可使该区玉米具有合适的叶绿素浓度，能迅速利用CO2，使胞间CO2浓度较低，具有较高的净光合速率。(5)根据题意，设计该实验的目的是研究脱落酸对种子萌发的影响，因此自变量是脱落酸，检测指标是种子的活力指数和种子内α-淀粉酶的活性。实验思路：①选取品种、生理状态、大小等均相同的饱满玉米种子若干，随机均分为甲、乙、丙3组；②甲组用适量蒸馏水浸泡处理，乙组用脱落酸合成抑制剂浸泡处理，丙组用人工合成的脱落酸浸泡处理，在相同且适宜条件下处理；③一段时间后测定种子的活力指数和α-淀粉酶的活性。 答案：(1)吸收、转化、利用光能　(2)③④⑥　(3)正相关　(4)叶绿素浓度适宜；能迅速利用CO2，使胞间CO2浓度较低，具有较高的净光合速率　(5)选取品种、生理状态、大小等均相同的饱满玉米种子若干，随机均分为甲、乙、丙3组；甲组用适量蒸馏水浸泡处理，乙组用脱落酸合成抑制剂浸泡处理，丙组用人工合成的脱落酸浸泡处理，在相同且适宜条件下处理；一段时间后测定种子的活力指数和α-淀粉酶的活性 学科网（北京）股份有限公司 $