大题01 细胞呼吸与光合作用（3大热点角度剖析）（天津专用）2026年高考生物终极冲刺讲练测

大题01 细胞呼吸与光合作用 内容导航 【命题解码·定方向】命题趋势+3年高考真题热点角度拆解 【解题建模·通技法】析典例，建模型，技法贯通破类题 【实战刷题·冲高分】精选高考大题+名校模拟题，强化实战能力，得高分 命题·趋势·定位 1.重过程推演：从单一考查反应方程式、场所、产物，转向生理过程的动态演变、内在逻辑链（如光反应与暗反应的物质能量联系、有氧呼吸三阶段与ATP生成、影响因素的即时与延迟效应）​ 的考查。 2．重尺度差异：从细胞、细胞器（叶绿体、线粒体）的微观层面，扩展到个体、群体、生态系统等宏观层面的综合考查（如植物光合作用日变化、季节变化对生态系统能量流动的影响）。 3．重图表信息：以坐标曲线图（光合/呼吸速率随光照、CO₂浓度、温度等变化）、过程示意图、结构模式图、实验数据表为核心载体，要求从图表中提取、分析、整合信息。 4．重综合关联：与酶、细胞结构、物质跨膜运输、生态系统的能量流动与物质循环、农业实践（如温室大棚、合理密植）、环境保护（碳汇、碳中和）、实验设计与分析等知识深度融合，突出知识的应用性、科学探究与人地协调观。 热点·角度·拆解 热点角度01：光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 2025届天津南开区一模（模拟题型）：通过比较野生型与某种突变体植物在温度胁迫下的光合参数差异，探究其光合机构（如PSII）的受损机理与抗逆性差异。吸速率最大的时间点，并解释曲线变化原因。 2024年天津高考真题（示例题型）：提供植物在特定条件下（如不同光质、CO₂浓度）的光合速率变化曲线，要求分析限制因素、比较光反应与暗反应的速率，并阐述其内在联系。 2023年天津高考真题（示例题型）：以某种作物叶片为材料，分析遮光处理后，其光合产物输出、叶片中蔗糖和淀粉含量变化的动态关系，并从源-库理论解释原因。 热点角度02：光合与呼吸原理在实践中的应用 2025年天津备考热点：阐述“稻田养鱼”生态模式中，鱼的活动如何通过影响水体溶氧、养分等，进而影响水稻根系呼吸和光合作用的。 2024年天津河西区二模：从光合作用和细胞呼吸的角度，分析“智能植物工厂”中采用LED灯提供特定比例红蓝光、并精确控制营养液成分以提高蔬菜产量和品质的原理。 2023年天津和平区一模：解释长时间剧烈运动后，人体肌肉酸痛感逐渐消失的生理机制（涉及骨骼肌无氧呼吸与肝细胞的代谢转换）。 热点角度03：逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 2025年天津二模题（热点方向）：以“全球气候变化背景下的作物高温耐受性”为情境，探讨通过基因工程提高RuBisCO酶（暗反应关键酶）热稳定性的潜在意义。 2024年天津部分区联考（模拟题型）：研究盐胁迫对某滨海植物光合特性的影响，通过提供气孔导度、胞间CO₂浓度、叶绿素荧光参数等数据，要求学生判断光合速率下降的主要原因是气孔限制还是非气孔限制。 2023年天津模拟（相关题型）：在生态题中，分析干旱导致某草原生产者固定太阳能减少，如何通过食物链影响各级消费者种群数量的。 热点角度01光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 析典例·建模型 1． （2024·天津·高考真题）蓝细菌所处水生环境随时会发生光线强弱变化。蓝细菌通过调控图1中关键酶XPK的活性以适应这种变化。 (1)图1所示循环过程为蓝细菌光合作用的暗反应，反应场所为______。 (2)光暗循环条件下，将蓝细菌的野生型和xpk基因敲除株（Δxpk）分别用含NaH14CO3的培养基培养，测定其碳固定率和胞内ATP浓度，结果如图2。 在第10-11分钟，野生型菌XPK被激活，将暗反应的中间产物6-磷酸果糖等转化为其它物质，导致暗反应快速终止。推测ATP是XPK的______（激活剂/抑制剂）。在同一时期，Δxpk会继续进行暗反应，此时消耗的ATP和NADPH来源于______。 在第11-13分钟，Δxpk碳固定率继续升高，胞内______过程来源的ATP被用于______而消耗，导致Δxpk的生长速率比野生型更慢。 (3)蓝细菌在高密度培养时，由于互相遮挡，菌体环境也会出现光线强弱变化。为验证该条件下，蓝细菌是否采用上述机制进行调节，可分别使用野生型和Δxpk、选用如下______条件组合进行实验，定时测定14C固定率和胞内ATP浓度。 ①高浓度蓝细菌②低浓度蓝细菌③持续光照④光暗循环⑤培养基中加入NaH14CO3  ⑥培养基中加入14C6H12O6 【解题建模】 第一步：信息提取与审题 1．明确核心过程：题干核心是蓝细菌光合作用的暗反应（卡尔文循环）及其调控机制。 2．识别关键变量与条件： ①关键酶：XPK。 ②环境条件：光线强弱变化（光暗循环、高密度培养下的互相遮挡）。 ③实验材料：野生型（WT）与xpk基因敲除株（Δxpk）。 ④观测指标：碳固定率（¹⁴C固定率）、胞内ATP浓度。 3．解读图表信息 (图2)： ①横轴：时间（分钟），体现了光暗循环的过程（如0-10min光照，10min后转入黑暗）。 ②纵轴：两个指标的变化趋势。需对比分析野生型与突变株在光照期和转入黑暗后，碳固定率与ATP浓度的动态关联。 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 本题的解题模型可建基于“环境信号→代谢调节→生理输出”​ 的逻辑链，并需进行对比实验分析。 解题步骤 解题思路 1. 定位与填空 (第1问) 直接考查基础知识。蓝细菌为原核生物，无叶绿体，其光合作用（包括暗反应）场所是细胞质。 2. 机制推理 (第2问) 此问是核心，需紧密关联图2数据进行分析： ①XPK的调节物判断：野生型在黑暗初期（10-11min），ATP浓度迅速下降，同时暗反应快速终止。可推知，ATP浓度的下降（作为信号）激活了XPK，XPK的激活导致暗反应终止。因此，ATP是XPK的激活剂。 •②Δxpk的能量来源：黑暗期，光反应停止。Δxpk因缺少XPK，暗反应仍在继续，消耗ATP和NADPH。此时，这些物质只能来源于呼吸作用（包括糖酵解、三羧酸循环及磷酸戊糖途径等）。 ③Δxpk生长慢的原因：黑暗期（11-13min），Δxpk碳固定率仍在升高，但ATP浓度持续降低。这表明其为维持暗反应，大量消耗了由呼吸作用产生的ATP，导致用于其他生命活动（如生长、增殖）的能量不足，因此生长更慢。 3. 实验设计验证 (第3问) 本题考查变量控制与实验目的对应。 ① 实验目的：验证“高密度培养（互相遮挡）下”是否采用“光暗循环下”的同一调节机制。 ②自变量：菌株类型（野生型/Δxpk）、培养密度（高/低）、光照模式（持续/光暗循环）。 ③因变量观测：¹⁴C固定率、胞内ATP浓度。 ④条件组合选择：要模拟“互相遮挡”这一自然形成的光强波动，应选用高浓度菌体（①）​ 在持续光照（③）​ 下培养。在此条件下，定时取样，通过添加NaH¹⁴CO₃（⑤）​ 来追踪碳固定。加入¹⁴C₆H₁₂O₆是追踪异养代谢，与验证光合碳固定调节机制的目的不符。 第三步：规范作答 (1)细胞质基质（或细胞质） (2)抑制剂 第10分钟之前的光反应 细胞呼吸（或呼吸作用） 暗反应（或碳固定，或C3还原，或碳反应） (3)①③⑤ 研考点·通技法 一、光合作用的过程 2、 影响光作用的因素 1．光照强度:影响光反应阶段ATP、NADPH的产生 2．CO2浓度:影响暗反应阶段C3的生成 3．温度:通过影响酶的活性来影响光合作用 破类题·提能力 1．（2025·天津宁河·二模）某地区阴生植物三七适宜生活在5%～10%全日照条件下。非光化学淬灭（NPQ）是通过耗散过剩光能实现光保护的第一道防线，主要过程如下：类囊体腔酸化能活化PsbS和VDE，一方面促进LHCII聚集，阻断能量的传递；另一方面VDE催化Vx转化为Zx，促进热量的散失，从而缓解活性氧（由电子传递过快等导致）的产生。请回答下列问题：    (1)暗反应中PGA转化成G3P的反应称为_________，场所是_________。 (2)强光下，类囊体腔H+增多的原因有_________，H+增多一方面加快________（物质）的合成，另一方面活化_________促进NPQ。 (3)强光下，若环境中CO2浓度突然增大，短时间内VDE的活性________。 (4)光照过强（超过30%全日照）或过弱条件下三七均无法生存，为研究其原因，科学家进行了如下实验：取生长在光强分别为29.8%、7.5%和0.2%全日照条件下的三七植株，先暗处理2min，然后在高光照条件下检测NPQ和电子传递速率，结果如下图。    ①光照过弱三七不能生存的原因是_________。 ②超过30%全日照条件下三七不能生存的原因是________。 【答案】(1) C3的还原 叶绿体基质 (2) 水光解产生H+、电子传递链将H+运进类囊体 ATP PsbS 和VDE (3)降低 (4) 光照过弱，有机物的合成较少 NPQ能力没有明显提升；电子传递速率过快，活性氧积累 【详解】（1）暗反应中PGA（3-磷酸甘油酸）还原为G3P（磷酸丙糖）的过程发生在叶绿体基质，称作C3的还原。 （2）强光时水光解产生H+、电子传递链将H+运进类囊体，使类囊体腔内H⁺浓度升高，不仅驱动ATP合成ATP，同时腔内酸化激活PsbS和VDE，促使过剩光能以热能形式散失（NPQ）。 （3）CO2浓度上升会加快暗反应对NADPH等还原力的消耗，减少类囊体腔的过度酸化，使VDE活性降低。 （4） ①光照过弱时，有机物的合成较少，三七不能生存； ②超过30%全日照条件下NPQ能力没有明显提升；电子传递速率过快，活性氧积累，三七不能存活。 热点角度02 光合/呼吸速率的测定与实验探究 析典例·建模型 1．（2024·天津·二模）气孔有利于二氧化碳流入植物叶片进行光合作用，但同时也是蒸腾作用丧失水分的门户。科研人员通过基因工程在拟南芥气孔的保卫细胞中表达了一种K+载体蛋白（BLINK1），如下图1所示。该载体蛋白能调控气孔快速开启与关闭，而野生拟南芥无BLINK1，气孔开闭较慢。下图2表示拟南芥在一天中连续光照和间隔光照（强光和弱光交替光照）下的实验结果。回答下列问题： (1)植物叶片进行光合作用消耗CO2的场所是_____________。据图1分析，转基因拟南芥保卫细胞吸收K+的方式为____________。 (2)为确定拟南芥叶片光合产物的去向，可采用____________法。由图2可知，间隔光照条件下，转基因植株每升水可产生植物茎的干重大于野生植株，其原因可能是在间隔光照下，BLINK1株强光时气孔能快速打开以____________，使光合速率加快，弱光时气孔能快速关闭以____________，而野生株气孔开闭较慢。 (3)下图为两种拟南芥在同一试验田中氧气释放速率变化图。当光照强度为m时，植株A的光合速率____________植株B光合速率；当光照强度为n时，植株A的光合放氧速率更快，推测植株A的R酶（R酶是催化五碳化合物和CO2生成三碳化合物反应的酶）的活性比植株B的____________。 【解题建模】 第一步：信息提取与审题 1．明确核心主题：本题研究基因工程改造（表达BLINK1蛋白）对气孔开闭的调控，及其对光合作用、水分利用效率的影响。 2．识别关键变量与信息： ①遗传材料：转基因拟南芥（含BLINK1，气孔开闭快）vs 野生型拟南芥（无BLINK1，气孔开闭慢）。 ②环境条件：连续光照 vs 间隔光照（强光和弱光交替）。 ③观测指标： 图1：BLINK1蛋白在保卫细胞中调控K⁺快速跨膜运输的模型。 图2：在不同光照模式下，两种拟南芥的水分利用效率（每升水产生的植物茎干重）。 补充图（题干中描述）：两种拟南芥（推测为A: 转基因，B: 野生型）的光合放氧速率随光照强度的变化曲线。 3．解读图文信息： ①图1：BLINK1作为K⁺载体蛋白，在光照等信号下调控K⁺快速进出保卫细胞，从而驱动气孔快速开闭。 ②图2：在间隔光照下，转基因植株的水分利用效率显著高于野生型。 ③补充图：需比较在光照强度m和n时，植株A与植株B的光合放氧速率（表观光合速率）的相对大小。 第二步：思路拆解与建模 本题的解题模型基于 “基因型差异 → 生理功能差异 → 表型与适应性差异”的逻辑链，并需结合气孔行为对光合与蒸腾的协同调控进行分析 解题步骤 具体分析思路 1. 基础过程与方式判断 (第1问) 考查光合作用基础知识与物质跨膜运输方式。 ①CO2消耗场所：光合作用暗反应固定CO2，发生在叶绿体基质。 ②K+吸收方式：据图1，BLINK1是K⁺的载体蛋白。K⁺通过BLINK1顺浓度梯度进入细胞，不直接消耗ATP，但该梯度的建立依赖于H⁺泵（消耗ATP）产生的电化学势能。因此，K⁺的吸收属于主动运输（间接消耗能量，或更具体地，属于次级主动运输中的同向运输）。在高考答题中，通常可填“主动运输”。 2. 实验技术与机理分析 (第2问) 考查研究方法和BLINK1蛋白如何提高水分利用效率。 ①光合产物去向追踪：常用放射性同位素标记法，如用¹⁴CO₂饲喂叶片，追踪¹⁴C在糖类、淀粉等中的分布。 ②原因分析（图2）：在间隔光照下，光照强度不断变化。转基因株的气孔能快速响应： - 强光时快速打开：利于CO₂快速进入，提高光合速率，积累更多有机物。 ③弱光时快速关闭：减少水分的散失（蒸腾作用）。 这一“快开快关”的特性，使其在获得相近光合产物的同时，减少了水分消耗，从而显著提高了水分利用效率（每升水产生的干重更大）。而野生株气孔响应慢，在强光初期不能及时打开充分吸收CO₂，在弱光时不能及时关闭导致水分浪费。 3. 曲线分析与比较 (第3问) 考查对光合作用-光照强度曲线的分析与推理。 ①光照强度为m时：从曲线可知，此时植株A和植株B的光合放氧速率相等。光合放氧速率代表表观光合速率（净光合速率）。因此，植株A的光合速率等于植株B的光合速率。 ② 光照强度为n时：植株A的光合放氧速率大于植株B。题目问其原因，并提示从R酶活性角度分析。R酶（Rubisco）是暗反应中固定CO2的关键酶。在较高光照强度下，光反应通常能提供充足的ATP和NADPH，此时暗反应的速率可能成为限制因素。植株A在强光下光合速率更高，很可能是因为其R酶活性更高，能更高效地催化CO2的固定，从而更充分利用光反应产物。 第三步，尝试作答 【答案】(1) 叶绿体基质 主动运输 (2) 14CO2的同位素示踪 快速吸收CO2 减少水分蒸发 (3) 大于 高 研考点·通技法 一、理清光合作用与细胞呼吸的过程 1．图解光合作用与细胞呼吸的过程联系 2．细胞呼吸和光合作用的经典图像分析 (1)分析光合作用、细胞呼吸中“三率”的关系 ①计算公式 光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量 光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳吸收量+呼吸作用二氧化碳释放量 光合作用实际葡萄糖生产量=光合作用葡萄糖净生产量+呼吸作用葡萄糖消耗量 ②分析环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系 光补偿点的移动 呼吸速率增加,其他条件不变时,光补偿点应右移,反之左移。呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光补偿点应右移,反之左移。 光饱和点的移动 相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时,光饱和点C应右移(D点右上移),反之左移(D点左下移)。 破类题·提能力 1．（2024·天津和平·三模）某研究小组选择健壮的、处于生长期的某种绿色植物进行了系列探究实验：    (1)分别选择该绿色植物不同比例的叶片进行完全遮光处理，在适宜光照下检测未遮光处理叶片的光合速率和淀粉含量，实验结果说明未遮光叶片的光合速率与其淀粉含量的关系是呈负相关。试分析随着遮光叶片比例上升，未遮光叶片淀粉含量下降的原因是______。据此推测，摘除花、果实等非光合作用器官，叶片中光合产物含量______，可以______（填“促进”或“抑制”）光合作用的进行。 (2)该研究小组又利用该绿色植物进行了如下实验，图甲表示实验装置，图乙表示实验结果。    ①该实验的目的是探究______。如果适当增加图甲中灯与广口瓶之间的距离，短时间内叶绿体中ADP的含量______（填“增加”或“减少”）。当光照强度为80W时，净光合作用速率______（填“大于”或“小于”）0。 ②如果将装置中的CO2缓冲溶液改成清水并对装置进行遮光处理后，观察到红色液滴向左移动，最可能的原因是_____。 A．有无氧呼吸存在 B．呼吸底物中有脂肪 C．有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率 D．植物呼吸使玻璃罩内温度升高 【答案】(1) 未遮光叶片中的淀粉输出量增加 上升 抑制 (2) 光照强度对光合作用强度（或净光合速率）的影响 增加 大于 B 【详解】（1）据图分析，随着遮光叶片比率上升，照光叶片光合速率增加，淀粉含量减少，呈现负相关。遮光叶片进行呼吸作用消耗有机物，需要有机物淀粉的输入，故未遮光的照光叶片中淀粉含量因转运至遮光叶片而减少。摘除花、果实等非光合作用器官，叶片中光合产物含量上升，可以抑制光合作用的进行，叶片中光合速率下降； （2）①图甲装置可通过更换灯泡功率或改变试管与光源之间的距离改变光照强度，以探究光照强度与净光合速率的关系。如果适当增加图甲中灯与广口瓶之间的距离，光照强度减弱，短时间内光反应减弱，则叶绿体中ADP的含量增加。当光照强度为80W时，净光合作用速率大于0。 ②在测量植株的呼吸速率时，将装置中的CO2缓冲溶液溶液改为清水，清水不能吸收气体也不能释放气体： A、有无氧呼吸存在时，有氧呼吸吸收的气体量和释放的气体量相等，而无氧呼吸释放二氧化碳，应该导致液滴右移，A错误； B、如果呼吸底物中有脂肪，由于脂肪的碳氢比例高，氧化分解时消耗的氧气多于释放的二氧化碳，导致装置中气体总量减少，液滴左移，B正确； C、有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率，应该导致液滴右移，C错误； D、植株呼吸使玻璃罩内温度升高，应该导致液滴右移，D错误。 故选B。 热点角度03 逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 析典例·建模型 1．（2025·天津武清·二模）海水稻具有抗涝、抗盐碱等能力，比普通水稻具有更强的生存竞争能力。近年来，育种专家致力于“海水稻”的研发。研究人员对盐胁迫下植物的抗盐机理及其对植物生长的影响进行了研究。分别测得不同浓度NaCl培养液条件下培养水稻后测得的根尖细胞和高盐胁迫条件下（NaCl浓度200mmol/L）其叶肉细胞的相关数据。结果分别如图1、图2所示。回答下列有关问题： (1)大多数植物在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性地闭合，称为“气孔振荡”。“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，通过“气孔振荡”既能避免过强的_______导致水分过度蒸发，又能保证________的供应，有利于光合作用的进行。 (2)为了探究高盐胁迫条件对叶绿体形态及功能的影响，实验小组获得叶绿体并制成悬液。需往悬液中加入适当的“电子受体”并给予光照后发现水在光下被分解放出O2同时释放出电子和H+，接受电子和H+的“电子受体”最可能是________，同时在配制叶绿体悬液时，往往要加入与叶绿体基质浓度相当的蔗糖溶液，目的是________。 (3)若以NaCl溶液浓度150mmol/L为界分为低盐和高盐胁迫，据图1可知，随着NaCl溶液浓度的升高，该海水稻根尖细胞适应低盐和高盐胁迫的调节机制不同：前者和后者通过分别提高______的相对浓度，进而提升耐盐能力。 (4)据图2分析，该海水稻叶肉细胞的胞间CO2浓度先降后升的原因：第15天之前色素含量下降不大，很可能是因为气孔导度（指气孔张开的程度）________（填“升高”或“降低”），叶绿体从细胞间吸收的CO2增多，使胞间CO2浓度降低：第15天之后胞间CO2浓度逐渐上升，从色素含量变化对暗反应影响的角度分析，其原因很可能是_______。导致暗反应减弱，胞间CO2浓度升高。 【解题建模分析】 第一步：信息提取与审题 1．明确核心主题：本题研究盐胁迫对“海水稻”的抗盐机理及其生长的影响。核心生理过程涉及光合作用、水分代谢、离子调节。 2．识别关键变量与数据： ①胁迫因素：不同浓度NaCl（盐胁迫）。 ②研究对象：海水稻的根尖细胞（图1）和叶肉细胞（图2）。 ③观测指标：图1：根尖细胞中Na⁺、K⁺浓度及其比值（Na⁺/K⁺）随NaCl浓度的变化。 图2：高盐胁迫下（200 mmol/L NaCl），叶肉细胞的叶绿素含量、胞间CO₂浓度、气孔导度随时间（天数）的变化。 3．解读图表信息： ①图1：需分析在低盐（<150 mmol/L）和高盐（>150 mmol/L）胁迫下，Na⁺、K⁺浓度及Na⁺/K⁺比值的变化趋势差异。 ②图2：需将三条曲线的变化（叶绿素下降、气孔导度下降、胞间CO₂先降后升）进行关联分析，推断光合作用受限制的原因（气孔限制与非气孔限制）。 第二步：思路拆解与建模 本题的解题模型基于 “胁迫信号 → 生理响应 → 适应性调节”​ 的逻辑链，并需进行分阶段、分部位（根 vs 叶）​ 的对比分析。 解题步骤 具体分析思路 1. 生理现象分析 (第1问) 考查植物对干旱胁迫的适应性。“气孔振荡”是一种平衡策略。 ①避免过度：气孔关闭可减少蒸腾作用，避免水分过度散失。 ②保证供应：气孔周期性开放，可保证CO₂的供应，以维持光合作用的进行。 2. 实验原理推理 (第2问) 考查叶绿体离体实验的原理和条件控制。 ①电子受体判断：在光下，水光解产生电子(e⁻)、H⁺和O₂。在类囊体膜上，NADP⁺是最终接受电子和H⁺的物质，被还原为NADPH。 ②蔗糖溶液作用：配制叶绿体悬液时，加入与基质等渗的蔗糖溶液，目的是维持叶绿体的渗透压，从而保持叶绿体结构和功能的完整性（防止吸水涨破或失水皱缩）。 3. 离子调节机制分析 (第3问，依据图1) 考查根细胞应对不同强度盐胁迫的离子调节策略。分析图1趋势： ①低盐胁迫（<150 mmol/L）：随着NaCl浓度升高，根细胞K⁺浓度显著上升，而Na⁺浓度上升平缓，Na⁺/K⁺比值下降。这表明主要通过主动吸收并积累K⁺来维持较高的K⁺/Na⁺比，提升耐盐性。 ②高盐胁迫（>150 mmol/L）：随着NaCl浓度升高，根细胞Na⁺浓度急剧上升，K⁺浓度开始下降，Na⁺/K⁺比值大幅上升。此时，细胞可能通过将Na⁺区域化隔离（如转入液泡）等方式来耐受高浓度的Na⁺，从而适应高盐环境。 4. 光合限制因素分析 (第4问，依据图2) 考查高盐胁迫下光合速率下降的原因（气孔限制与非气孔限制）。分析图2三条曲线的动态关系： ①第15天之前：叶绿素含量下降不大，但气孔导度明显降低。气孔关闭导致CO₂进入受阻，叶肉细胞从胞间吸收CO₂进行光合作用，使得胞间CO₂浓度降低。此时光合下降主要受气孔限制。 ② 第15天之后：叶绿素含量显著下降，气孔导度降至很低。此时，尽管气孔导度低限制了CO₂进入，但光合能力的下降主要不是因为CO₂供应不足，而是因为叶绿素减少导致光反应减弱，为暗反应提供的ATP和NADPH不足，使得暗反应对CO₂的固定能力（需求）下降，导致胞间CO₂消耗减少，因而胞间CO₂浓度回升。此时光合下降主要受非气孔限制（即叶肉细胞自身光合能力受损）。 第三步：规范作答 【答案】(1) 蒸腾作用 CO2 (2) NADP+/氧化型辅酶Ⅱ 形成等渗溶液，维持叶绿体正常的形态与功能 (3)无机盐、可溶性糖 (4) 降低 色素含量降低，光反应产生的NADPH和ATP不足 研考点·通技法 破类题·提能力 1．（2025·天津武清·一模）照光时、叶肉细胞中的O2与CO2竞争性与Rubisco（羧化/加氧）酶结合，当二氧化碳浓度高时，Rubisco羧化酶催化C5与二氧化碳发生反应形成C3，进而完成卡尔文循环（光合作用暗反应）：当氧气浓度高时、Rubisco加载酶可催化C5与氧气发生反应生成乙醇酸，乙醇酸再经过一系列化学反应并消耗ATP和NADH，最终生成CO2的过程称为光呼吸，部分过程如图所示。光呼吸是绿色植物在光照和高O2低CO2情况下，与光合作用同时发生的一个损耗能量的副反应。科研人员获得了水稻叶绿体中酶X缺陷型的突变植株，给予低CO2浓度下检测植株部分代谢产物的含量，结果如表所示，回答下列问题： 条件 0.03%CO2 0.03%CO2 指标 乙醇酸含量/（μg·g-1叶重） 乙醛酸含量/（μg·g-1叶重） 突变植株 825.54 0.95 野生植株 1.54 1.78 (1)光呼吸时，C5和O2结合的反应发生在_________中，根据材料推测，O2/CO2值_________（填“高”或“低”）时利于光呼吸而不利于光合作用。从能量代谢分析，光呼吸与有氧呼吸最大的区别是_________。 (2)结合表中的实验结果分析，在光呼吸的过程中酶X的功能是_________。 (3)正常进行光合作用的水稻，若突然停止光照叶片短时间内会出现快速释放CO2的现象（CO2猝发），导致这一现象产生的原因是：光照停止（光反应为暗反应提供的_______减少，暗反应速率减慢，消耗的C5减少，C5与_________的结合增加，导致光呼吸强度_________（填增强/减弱）。 (4)研究人员通过转基因技术向水稻导入酶Y基因，已知酶Y能催化叶绿体中的乙醇酸分解生成CO2，并同时利用RNA牙犹技术抑制了水稻叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达。上述途径可明显提高该水稻的净光合速率，分析原因可能是_________。 A．提高了叶绿体中乙醇酸的利用率 B．减少了叶绿体中碳的损失 C．直接加速了C3再生C5 D．提高了Rubisco加氧酶的活性 E．抑制光呼吸强度 【答案】(1) 叶绿体基质 高 光呼吸消耗ATP/能量，有氧呼吸产生ATP/能量 (2)催化乙醇酸生成乙醛酸 (3) ATP、NADPH O2 增强 (4)ABE 【详解】（1）光呼吸时，C5与O2结合的反应发生在叶绿体基质中。由题干“光呼吸是绿色植物在光照和高O2低CO2情况下，与光合作用同时发生的一个原耗能的副反应”可知，O2/CO2比值高时利于光呼吸而不利于光合作用。从能量代谢分析，有氧呼吸是释放能量的过程，而光呼吸是消耗能量的过程，这是光呼吸与有氧呼吸最大的区别。 （2）对比酶X缺陷型的突变植株（突变植株）和野生型植株在不同CO2浓度下乙醇酸含量：在0.03%CO2浓度下，突变植株乙醇酸含量825.54/（μg·g-1叶重）远高于野生型植株（1.54/（μg·g-1叶重）；在0.03%CO2浓度下，突变植株乙醛酸含量0.95/（μg·g-1叶重）低于野生型植株1.71/（μg·g-1叶重）。由此可推测，在光呼吸的过程中酶X的功能是催化乙醇酸转变为乙醛酸。 （3）正常进行光合作用的水稻，若突然停止光照，光反应为暗反应提供的ATP和[H]（NADPH）减少，暗反应速率减慢，消耗的C5减少，C5与O2结合的机会增加，导致光呼吸增强。 （4） 导入酶Y基因，酶Y能催化叶绿体中的乙醇酸分解生成CO2，提高了叶绿体中乙醇酸的利用率，使乙醇酸可以重新参与光合作用相关过程，减少了叶绿体中碳的损失，增加了光合作用的原料；同时抑制水稻叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，减少了乙醇酸运出叶绿体，也就减少了在叶绿体外进行的一些不利于光合的反应如光呼吸，所以可明显提高水稻的净光合速率，故选ABE。 （建议用时：45分钟） 刷模拟 1．（2025·天津河西·三模）如图1表示银杏叶肉细胞内部分代谢过程，甲～丁表示物质，①~⑤表示过程。某科研小组研究了不同温度条件下CO2浓度对银杏净光合速率的影响，得到如图2所示曲线，已知除自变量外，其他条件相同且适宜。请回答下列问题：    (1)图1中的乙是________。①~⑤过程中，发生在生物膜上的有__________。 (2)据图2可知，当CO2浓度低于400μmol·mol-1时，15℃条件下的银杏净光合速率高于28℃下的，其原因可能是__________。 (3)科研小组测定了银杏叶片在28℃时，不同氧气浓度下的净光合速率（以CO2的吸收速率为指标），部分数据如表所示。 氧气浓度 2% 20% CO2的吸收速率（mg·cm-2·h-1） 23 9 探究氧气浓度对光合作用是否产生影响，在表中数据的基础上，可在_______条件下测定相应氧气浓度下银杏叶片的呼吸速率。假设在温度为28℃的情况下，氧气浓度为2%时，银杏叶片呼吸速率为Xmg·cm-2·h-1，氧气浓度为20%时，银杏叶片呼吸速率为Ymg·cm-2·h-1，如果23+X=9+Y，说明_______。 【答案】(1) 丙酮酸 ①、⑤ (2)CO2浓度较低，限制了银杏植株的光合作用，而28℃条件下银杏的呼吸作用较强，消耗的有机物较多 (3) 黑暗 氧气浓度为2%时的总光合速率和氧气浓度为20%时的相等 【详解】（1）在有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解产生丙酮酸和[H]，即物质乙为丙酮酸； 据图可知，①是光合作用的光反应阶段，②是有氧呼吸的第二阶段，③是光合作用的暗反应阶段，④是有氧呼吸的第一阶段，⑤是有氧呼吸的第三阶段，①~⑤过程中，发生在生物膜上的有①（叶绿体类囊体薄膜上）、⑤（线粒体内膜上）。 （2）二氧化碳是暗反应的原料，而净光合速率=总光合速率-呼吸速率，据图2可知，当CO2浓度低于400μmol·mol-1时，15℃条件下的银杏净光合速率高于28℃下的，其原因可能是CO2浓度较低，限制了银杏植株的光合作用，而28℃条件下银杏的呼吸作用较强，消耗的有机物较多。 （3）黑暗中植物只能进行呼吸作用，该过程消耗氧气，释放二氧化碳，故探究氧气浓度对光合作用是否产生影响，在表中数据的基础上，可在黑暗条件下测定相应氧气浓度下银杏叶片的呼吸速率；假设在温度为28℃的情况下，氧气浓度为2%时，银杏叶片呼吸速率为Xmg·cm-2·h-1，氧气浓度为20%时，银杏叶片呼吸速率为Ymg·cm-2·h-1，据表分析，23+X=9+Y表示氧浓度为2%时和氧浓度为20%时真正的光合作用速率相等。 2．（2025·天津·二模）玉米—大豆和玉米—花生的套种均为禾本科和豆科套作模式，该模式能在保障玉米产量的前提下提高豆科作物的产量。但高位作物玉米对太阳光的遮挡与截获导致的荫蔽会直接影响豆科作物的形态建成及最终产量。研究人员采用室内盆栽试验，以大豆和花生为研究对象，设置正常光处理、弱光处理、荫蔽处理（通过弱光+远红光模拟）3种光环境，研究大豆和花生植株对荫蔽的响应。结果如表所示。 作物 处理 株高 叶绿素含量/ 叶面积/ 总生物量 净光合速率/ 单株产量 大豆 正常光 33.26 4.38 360.95 1.59 19.31 2.64 弱光 66.18 3.34 297.72 0.90 7.76 0.50 荫蔽 42.72 3.88 324.85 0.97 12.47 0.56 花生 正常光 12.10 7.69 285.18 2.09 23.65 10.32 弱光 14.90 7.53 190.36 1.47 15.82 3.74 荫蔽 8.00 6.03 184.25 1.15 18.94 1.89 (1)大豆和花生同为豆科作物，玉米和豆科作物套种，在垂直方向上具有明显的______现象，该套种模式显著提高了______。玉米可以通过释放磷酸盐和微量元素供给大豆，而大豆可通过根部的根瘤菌为玉米提供含氮化合物，从该角度看，玉米和大豆的种间关系是______。 (2)总生物量是植物在单位面积上所形成的有机物的总量，与正常光组相比，弱光组大豆和花生的总生物量均有所降低，结合表格数据分析，其原因是______。弱光组大豆和花生的株高均增加，该过程主要与______（写出两种激素）的调节作用有关，植株高度增加有利于叶片______，提高光合效率。 (3)荫蔽环境不仅降低了光照强度，还改变了红光/远红光的值，红光和远红光可通过______影响豆科作物的形态建成。 (4)大豆和花生对荫蔽的响应存在差异，在实际生产过程中，相比玉米—大豆套种模式，玉米—花生套种模式下，两种作物之间需要更______（填“宽”或“窄”）的行间距以保证花生的产量，理由是______。 【答案】(1) 分层 群落利用阳光等资源的能力 原始合作/互惠 (2) 弱光组大豆和花生的叶绿素含量和叶面积均降低，植株吸收光能减少，光合作用减弱，合成有机物的量减少 生长素、赤霉素、细胞分裂素 捕获更多的光能 (3)光敏色素 (4) 宽 与弱光组相比，荫蔽组大豆的叶绿素含量、叶面积、总生物量、单株产量均呈增加趋势，而花生的上述指标变化与大豆呈现出相反的趋势 【详解】（1）玉米和豆科作物套种是利用玉米和豆科作物在高度上的差异，在垂直方向上占据不同的空间，具有明显的分层现象，能够充分利用阳光等资源。两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活，这种种间关系是原始合作。 （2）生长素和赤霉素可促进细胞伸长，生长素、赤霉素和细胞分裂素都能促进细胞分裂，这都与大豆植株高度增加有关。弱光组大豆和花生的叶绿素含量和叶面积均比正常光组低，导致植株吸收光能减少，光合作用减弱，合成有机物的量减少，总生物量降低；弱光组大豆和花生植株高度高于正常组，有利于叶片捕获更多光能，提高光合效率。 （3）植物体内感受红光和远红光的受体是光敏色素，光敏色素在受到光照射后结构会发生变化，从而影响豆科作物的形态建成。 （4）与弱光组相比，荫蔽组大豆的叶绿素含量、叶面积、总生物量、单株产量均呈增加趋势，而花生的上述指标变化与大豆呈现出相反的趋势，因此，为保证花生的产量，玉米与花生套种时两种作物之间需要更宽的行间距。 3．（2025·天津·一模）研究表明：相对于动物，植物的细胞呼吸还包括另一条由交替氧化酶（AOX）主导的途径，该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境，具体过程如图所示，其中iATP为细胞内ATP，eATP为细胞外ATP。    (1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其它细胞器分离，常采用的方法是________。 (2)目前尚未发现在植物细胞的表面或细胞膜上存在ATP合成酶，据图推测eATP可能主要来源于________（填场所）产生的iATP。 (3)强光下，植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径，将过多的NADPH转移出叶绿体，并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以________的形式散失，从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。同时，eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降，进一步避免光抑制现象产生，因此强光照射下植物可避免光抑制，该调节过程为________（填“正反馈”或“负反馈”）。 (4)光饱和点是指当光照强度上升到某一数值之后，光合作用速率不再继续随着光照强度增强而升高时的光照强度，科研人员测定了不同脱水率对海藻浒苔光合作用速率的影响，实验结果如图2所示。据图2结果分析，在一定范围内，随海藻浒苔脱水率增大，其光饱和点将会________（填“升高”“降低”或“不变”）。    【答案】(1)差速离心法 (2)线粒体 (3) 热能 负反馈 (4)降低 【详解】（1）由于不同的细胞器的重量不同，因此分离细胞器常采用的方法是差速离心法。 （2）据图可知，eATP来源于iATP，而细胞内的ATP主要由细胞有氧呼吸的第三阶段产生，该阶段发生的场所是线粒体。 （3）由图中可知，强光环境下，植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径，将过多的NADPH转移出叶绿体，并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以热能的形式散失从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤；eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降，进一步避免光抑制现象产生，因此强光照射下植物可避免光抑制，该调节过程为负反馈。 （4）光饱和点为达到最大光合速率时的最小光照强度，故据图2结果可知，在一定范围内，随海藻浒苔脱水率增大，其光饱和点（即图中的转折点）将会降低。 4．（2025·天津河东·一模）2021年9月24日国际知名期刊《Science》发表了中国科学家人工合成淀粉的科技论文，在实验条件下，科学家们精心设计了11步化学聚糖主反应，相比植物光合作用60多步生化反应而言大大提高了淀粉合成效率。植物光合作用过程（A）和人工合成淀粉过程（B）如下图所示。请回答下列问题。    (1)在叶肉细胞中，过程A发生的场所是______。当光照突然减弱时，短时间内b的含量将______。若某植物早上8点到达光补偿点时，其光合作用所需的来源于______。叶肉细胞内类似于B中有机中间体的过程______（填“需要”或“不需要”）光反应提供ATP和NADPH。 (2)在与光合作用固定的量相等的情况下，人工合成淀粉过程积累淀粉的量______（填“大于”、“小于”或“等于”）植物积累淀粉的量，因为______。 (3)人工合成淀粉的过程中，能量形式的转变为______。 (4)图示的①过程相当于植物光合作用的______阶段，②过程相当于植物光合作用的______过程。 (5)中间体如果能在细胞质基质中首先被分解，其释放的能量去处有______。 (6)若该技术未来能够大面积推广应用，你认为可解决当前人类面临的哪些生态环境问题？（至少写出两点）______。 【答案】(1) 叶绿体 减少 植物自身呼吸作用产生的二氧化碳 不需要 (2) 大于 在人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类），因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，人工合成淀粉过程中积累的淀粉量更多 (3)光能→电能→化学能 (4) 光反应 CO₂的固定 (5)合成ATP， 以热能形式散失 (6)能节约大量的耕地和淡水资源；减少因农药、化肥的使用带来的环境污染；缓解温室效应等 【详解】（1）过程A为光合作用，在叶肉细胞中，过程A发生的场所是叶绿体。当光照突然减弱时，光反应减慢，产生的ATP和NADPH减少，则C3还原速率变慢，因而产生的C5，即b减少，同时二氧化碳的固定速率基本不变，因而短时间内b的含量将减少。若某植物早上8点到达光补偿点时，此时光合速率等于呼吸速率，则其光合作用所需的 CO2 来源于呼吸作用产生的二氧化碳，即该植物与外界没有发生气体交换。叶肉细胞内类似于B中 CO2→ 有机 C1→C3 中间体的过程“不需要光反应提供ATP和NADPH，该过程相当于二氧化碳的固定过程。 （2）在与光合作用固定的 CO2 量相等的情况下，人工合成淀粉过程积累淀粉的量“大于”植物积累淀粉的量，因为在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，光合作用、人工合成淀粉两种途径合成糖类相等，而人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类），因此人工合成淀粉过程中积累的淀粉量更多。 （3）结合图示可知，人工合成淀粉的过程中，能量形式的转变为光能转变为电能，而后转变为有机物中的化学能。 （4）图示的①过程相当于植物光合作用的光反应阶段，②过程相当于植物光合作用的二氧化碳的固定过程，该过程不消耗能量。 （5）中间体 C6 如果能在细胞质基质中首先被分解，其释放的能量去处有一部分转移到ATP中，大部分以热能形式散失。 （6）若该技术未来能够大面积推广应用，且生产的淀粉与植物制造的淀粉基本无差异，则该技术可解决当前人类面临的问题有能节约大量的耕地和淡水资源；减少因农药、化肥的使用带来的环境污染；缓解温室效应等。 5．（2025·天津南开·二模）聚球藻属于蓝细菌，其羧化体可限制气体的扩散。甘油葡萄糖苷（GG）属于抗渗透压物质，能增强细胞的抗盐胁迫能力，藻体引入GG生物合成途径（①②）后，藻体抗盐胁迫能力明显增强。据图回答下列问题：    注：G6P是葡萄糖-6-磷酸，G1P是葡萄糖-1-磷酸，ADP-GLC是ADP-葡萄糖；“⊥”表示抑制酶的合成。 (1)聚球藻光合作用光反应的场所是____，其上的光合色素包括藻蓝素和____，前者主要吸收黄橙光，后者主要吸收____。 (2)光合色素接受光能后，将从水中获得电子，电子经过光合电子传递链的传递，最终被受体____接收。图示光合片层膜上含有ATP合成酶，推测其以____的方式运输H+，并利用H+浓度差合成ATP。在酵母菌细胞中，ATP合成酶还可分布于线粒体____（填“内”或“外”）膜上。 (3)图中CO2以____（填物质）的形式运输到羧化体后，不断汇聚并使CO2浓度明显升高，促进____的进行，有利于光合产物的合成。 (4)藻体引入GG生物合成途径后，促进____酶的合成或提高，该酶的活性均有利于增加GG含量。还可降低控制酶1、酶2和酶3合成基因的表达量，以增强其抗盐胁迫能力，据图分析，降低三种酶合成量的途径是____。 【答案】(1) 光合片层膜 叶绿素 红光和蓝紫光 (2) NADP+（或氧化型辅酶Ⅱ） 协助扩散/被动运输 内 (3) HCO3- 暗反应（CO2的固定） (4) 甘油—3—磷酸脱氢 SRNA与目标mRNA（碱基互补配对）结合后被降解，无法翻译 【详解】（1）由图可知：聚球藻光合作用光反应的场所是光合片层膜。聚球藻属于蓝细菌，而蓝细菌的细胞内有藻蓝素和叶绿素，由此可推知：聚球藻光合片层膜上的光合色素包括藻蓝素和叶绿素。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 （2）光合色素受光能激发释放电子后，将从水中获得电子，电子经过光合电子传递链的传递，最终被受体NADP+接收。图示光合片层膜上含有ATP合成酶，在ATP合成酶的协助下，H+顺浓度梯度跨膜运输，其运输H+的方式是协助扩散（或被动运输），并利用H+浓度差合成ATP。有氧呼吸的三个阶段依次是在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上进行的，每一阶段释放的能量都有一部分用于合成ATP，因此在酵母菌细胞中，ATP合成酶还可分布于线粒体内膜上。 （3）CO2是暗反应的原料。图中CO2以HCO3-的形式运输到羧化体后，不断汇聚并使CO2浓度明显升高，促进暗反应（CO2的固定）的进行，有利于光合产物的合成。 （4）藻体引入GG生物合成途径后，促进甘油—3—磷酸脱氢酶的合成或提高，该酶的活性均有利于增加GG含量，原因是甘油—3—磷酸脱氢酶可催化更多的DHAP（磷酸二羟丙酮）形成G3P（甘油醛—3—磷酸），从而转化形成更多的GG。还可降低控制酶1、酶2和酶3合成基因的表达量，以增强其抗盐胁迫能力。据图分析，降低三种酶合成量的途径是SRNA与目标mRNA碱基互补配对结合后被降解，目标mRNA无法与核糖体结合并翻译合成目标酶。 6．（2025·天津河东·二模）植物通过将某种化学物质释放到环境中对其他植物造成影响，该过程为植物化感作用。可利用水生植物对藻类的化感抑制作用治理水华。水生植物化感抑藻的机制之一是抑制藻类的光合作用，下图为光反应过程示意图，回答下列问题： (1)光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统Ⅰ，这时一部分丢失的能量便转化为_____中的能量。光系统Ⅱ中丢失的电子由_____中的电子补充；光系统Ⅰ中也有高能电子，其作用是形成_______。 (2)图示反应发生的场所是____。化感物质能阻断电子传递过程，电子不能正常传递给NADP+，从而降低影响了光合作用的效率。叶绿体中的光合色素的作用是_______。 (3)为进一步探究化感物质是否通过降低藻类细胞的叶绿素含量而降低光合作用水平。科学家利用蛋白核小球藻(水华常见种，为单细胞绿藻)、肉桂酸(水生植物产生的一种化感物质)设计以下实验： ①取蛋白核小球藻均分为两组，A组藻类置于完全培养液中培养，作为对照组，B组藻类_______，作为实验组。 ②相同且适宜的环境下培养相同时间，分别提取两组藻类的光合色素，提取色素时需加入_____等。 ③测定两组提取液在_______光下的吸光值，计算、比较两组藻类的叶绿素含量。 (4)通过水生植物的化感作用抑制藻类生长属于_______防治。除通过化感作用对藻类起到抑制作用，水生植物还可以通过_______等途径抑制藻类的生长。 【答案】(1) ATP H2O NADPH (2) 类囊体膜 吸收、传递、转化光能 (3) 置于等量的含适量肉桂酸的完全培养液中培养 无水乙醇、CaCO3、SiO2 红 (4) 生物 竞争无机盐和阳光 【详解】（1）光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统Ⅰ，这时一部分丢失的能量便转化为ATP中的能量。光系统Ⅱ中丢失的电子由H2O中的电子补充；光系统Ⅰ中也有高能电子，其作用是形成NADPH。 （2）据图可知，光合作用中，受光激发推动的高能电子经过一系列的电子传递体，从H2O传递给NADP+，电子传递体存在的场所是类囊体薄膜。化感物质阻断电子传递过程，电子不能正常传递给NADP+，影响了光合作用的效率。叶绿体中的光合色素的作用是吸收、传递、转化光能。 （3）①实验目的是探究化感物质是否降低了藻类细胞的叶绿素含量，自变量为是否用化感物质处理，肉桂酸是水生植物产生的一种化感物质。设计实验遵循对照原则，A组藻类置于完全培养液中培养，作为对照组，B实验组应在等量的含适量肉桂酸的完全培养液中培养。 ②色素提取时需加入无水乙醇、CaCO3、SiO2。 ③因为要根据吸光值，计算、比较两组藻类的叶绿素含量，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此测定两组提取液在红光下的吸光值，即可知道叶绿素含量的差别。 （4）通过水生植物的化感作用抑制藻类生长属于应用化学信息实现的生物防治。除通过化感作用对藻类起到抑制作用，水生植物还可以通过与藻类竞争无机盐和阳光，影响藻类的生长。 7．（2025·天津河北·一模）室内栽培吸毒草能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下吸毒草植株正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的浓度变化，结果如图1所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究吸毒草处理甲醛的途径。科学家发现外源甲醛可以作为碳源参与吸毒草的光合作用，具体过程如图2所示（其中为甲醛，和是中间产物）。回答下列问题： (1)黑暗组吸毒草的叶肉细胞内能产生的场所是___________。弱光照组叶肉细胞的光合速率___________（填“大于”“小于”或“等于”）它的呼吸速率，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率是___________。 (2)图2中产生的场所是___________，为追踪循环②中甲醛的碳同化路径，可采用的特殊处理方法是___________。推测细胞同化甲醛（）的场所应是___________。 (3)甲醛在被吸毒草利用的同时，也会对其生长产生一定的影响，为此科学家设计了甲醛胁迫下吸毒草生长情况的实验。甲醛脱氢酶（）是②过程中的关键酶，图3表示不同甲醛浓度下，该酶的活性相对值，图4是不同甲醛浓度下气孔导度（气孔的开放程度）的相对值。 根据实验结果推测甲醛胁迫下，吸毒草的抗逆途径为___________（答出两点即可）。 【答案】(1) 细胞质基质和线粒体 大于 （a-c）/d (2) 类囊体薄膜/基粒 （放射性）同位素标记法 叶绿体基质 (3)吸毒草通过降低气孔的开放程度，减少甲醛的吸收；同时提高FALDH酶的活性，增强对甲醛的代谢能力。 【详解】（1）黑暗组吸毒草的叶肉细胞只能进行细胞呼吸，所以能产生 ATP 的场所是细胞质基质和线粒体。根据图1可知，弱光组光合作用速率等于呼吸作用速率，由于植株存在不能进行光合作用的细胞，所以弱光照组叶肉细胞的光合速率大于它的呼吸速率，d时间内呼吸作用速率为a，净光合作用速率为c，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率是（a-c）/d。 （2）光反应阶段能产生NADPH，图2中产生 NADPH 的场所是类囊体薄膜（或基粒），同位素标记法可以示踪物质变化规律和运行轨迹，为追踪循环②中甲醛的碳同化路径，可采用的特殊处理方法是同位素标记法，由图可知，同化甲醛（ HCHO ）的场所应是叶绿体基质。　 （3）2个单位的甲醛浓度甲醛脱氢酶（ FALDH ）的相对活性最高，但气孔导度最低，根据实验结果推测甲醛胁迫下，吸毒草的抗逆途径为吸毒草通过降低气孔的开放程度，减少甲醛的吸收；同时提高FALDH酶的活性，增强对甲醛的代谢能力。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题01 细胞呼吸与光合作用 内容导航 【命题解码·定方向】命题趋势+3年高考真题热点角度拆解 【解题建模·通技法】析典例，建模型，技法贯通破类题 【实战刷题·冲高分】精选高考大题+名校模拟题，强化实战能力，得高分 命题·趋势·定位 1.重过程推演：从单一考查反应方程式、场所、产物，转向生理过程的动态演变、内在逻辑链（如光反应与暗反应的物质能量联系、有氧呼吸三阶段与ATP生成、影响因素的即时与延迟效应）​ 的考查。 2．重尺度差异：从细胞、细胞器（叶绿体、线粒体）的微观层面，扩展到个体、群体、生态系统等宏观层面的综合考查（如植物光合作用日变化、季节变化对生态系统能量流动的影响）。 3．重图表信息：以坐标曲线图（光合/呼吸速率随光照、CO₂浓度、温度等变化）、过程示意图、结构模式图、实验数据表为核心载体，要求从图表中提取、分析、整合信息。 4．重综合关联：与酶、细胞结构、物质跨膜运输、生态系统的能量流动与物质循环、农业实践（如温室大棚、合理密植）、环境保护（碳汇、碳中和）、实验设计与分析等知识深度融合，突出知识的应用性、科学探究与人地协调观。 热点·角度·拆解 热点角度01：光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 2025届天津南开区一模（模拟题型）：通过比较野生型与某种突变体植物在温度胁迫下的光合参数差异，探究其光合机构（如PSII）的受损机理与抗逆性差异。吸速率最大的时间点，并解释曲线变化原因。 2024年天津高考真题（示例题型）：提供植物在特定条件下（如不同光质、CO₂浓度）的光合速率变化曲线，要求分析限制因素、比较光反应与暗反应的速率，并阐述其内在联系。 2023年天津高考真题（示例题型）：以某种作物叶片为材料，分析遮光处理后，其光合产物输出、叶片中蔗糖和淀粉含量变化的动态关系，并从源-库理论解释原因。 热点角度02：光合与呼吸原理在实践中的应用 2025年天津备考热点：阐述“稻田养鱼”生态模式中，鱼的活动如何通过影响水体溶氧、养分等，进而影响水稻根系呼吸和光合作用的。 2024年天津河西区二模：从光合作用和细胞呼吸的角度，分析“智能植物工厂”中采用LED灯提供特定比例红蓝光、并精确控制营养液成分以提高蔬菜产量和品质的原理。 2023年天津和平区一模：解释长时间剧烈运动后，人体肌肉酸痛感逐渐消失的生理机制（涉及骨骼肌无氧呼吸与肝细胞的代谢转换）。 热点角度03：逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 2025年天津二模题（热点方向）：以“全球气候变化背景下的作物高温耐受性”为情境，探讨通过基因工程提高RuBisCO酶（暗反应关键酶）热稳定性的潜在意义。 2024年天津部分区联考（模拟题型）：研究盐胁迫对某滨海植物光合特性的影响，通过提供气孔导度、胞间CO₂浓度、叶绿素荧光参数等数据，要求学生判断光合速率下降的主要原因是气孔限制还是非气孔限制。 2023年天津模拟（相关题型）：在生态题中，分析干旱导致某草原生产者固定太阳能减少，如何通过食物链影响各级消费者种群数量的。 热点角度01光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 析典例·建模型 1． （2024·天津·高考真题）蓝细菌所处水生环境随时会发生光线强弱变化。蓝细菌通过调控图1中关键酶XPK的活性以适应这种变化。 (1)图1所示循环过程为蓝细菌光合作用的暗反应，反应场所为______。 (2)光暗循环条件下，将蓝细菌的野生型和xpk基因敲除株（Δxpk）分别用含NaH14CO3的培养基培养，测定其碳固定率和胞内ATP浓度，结果如图2。 在第10-11分钟，野生型菌XPK被激活，将暗反应的中间产物6-磷酸果糖等转化为其它物质，导致暗反应快速终止。推测ATP是XPK的______（激活剂/抑制剂）。在同一时期，Δxpk会继续进行暗反应，此时消耗的ATP和NADPH来源于______。 在第11-13分钟，Δxpk碳固定率继续升高，胞内______过程来源的ATP被用于______而消耗，导致Δxpk的生长速率比野生型更慢。 (3)蓝细菌在高密度培养时，由于互相遮挡，菌体环境也会出现光线强弱变化。为验证该条件下，蓝细菌是否采用上述机制进行调节，可分别使用野生型和Δxpk、选用如下______条件组合进行实验，定时测定14C固定率和胞内ATP浓度。 ①高浓度蓝细菌②低浓度蓝细菌③持续光照④光暗循环⑤培养基中加入NaH14CO3  ⑥培养基中加入14C6H12O6 【解题建模】 第一步：信息提取与审题 1．明确核心过程：题干核心是蓝细菌光合作用的暗反应（卡尔文循环）及其调控机制。 2．识别关键变量与条件： ①关键酶：XPK。 ②环境条件：光线强弱变化（光暗循环、高密度培养下的互相遮挡）。 ③实验材料：野生型（WT）与xpk基因敲除株（Δxpk）。 ④观测指标：碳固定率（¹⁴C固定率）、胞内ATP浓度。 3．解读图表信息 (图2)： ①横轴：时间（分钟），体现了光暗循环的过程（如0-10min光照，10min后转入黑暗）。 ②纵轴：两个指标的变化趋势。需对比分析野生型与突变株在光照期和转入黑暗后，碳固定率与ATP浓度的动态关联。 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 本题的解题模型可建基于“环境信号→代谢调节→生理输出”​ 的逻辑链，并需进行对比实验分析。 解题步骤 解题思路 1. 定位与填空 (第1问) 直接考查基础知识。蓝细菌为原核生物，无叶绿体，其光合作用（包括暗反应）场所是细胞质。 2. 机制推理 (第2问) 此问是核心，需紧密关联图2数据进行分析： ①XPK的调节物判断：野生型在黑暗初期（10-11min），ATP浓度迅速下降，同时暗反应快速终止。可推知，ATP浓度的下降（作为信号）激活了XPK，XPK的激活导致暗反应终止。因此，ATP是XPK的激活剂。 •②Δxpk的能量来源：黑暗期，光反应停止。Δxpk因缺少XPK，暗反应仍在继续，消耗ATP和NADPH。此时，这些物质只能来源于呼吸作用（包括糖酵解、三羧酸循环及磷酸戊糖途径等）。 ③Δxpk生长慢的原因：黑暗期（11-13min），Δxpk碳固定率仍在升高，但ATP浓度持续降低。这表明其为维持暗反应，大量消耗了由呼吸作用产生的ATP，导致用于其他生命活动（如生长、增殖）的能量不足，因此生长更慢。 3. 实验设计验证 (第3问) 本题考查变量控制与实验目的对应。 ① 实验目的：验证“高密度培养（互相遮挡）下”是否采用“光暗循环下”的同一调节机制。 ②自变量：菌株类型（野生型/Δxpk）、培养密度（高/低）、光照模式（持续/光暗循环）。 ③因变量观测：¹⁴C固定率、胞内ATP浓度。 ④条件组合选择：要模拟“互相遮挡”这一自然形成的光强波动，应选用高浓度菌体（①）​ 在持续光照（③）​ 下培养。在此条件下，定时取样，通过添加NaH¹⁴CO₃（⑤）​ 来追踪碳固定。加入¹⁴C₆H₁₂O₆是追踪异养代谢，与验证光合碳固定调节机制的目的不符。 第三步：规范作答 (1)细胞质基质（或细胞质） (2)抑制剂 第10分钟之前的光反应 细胞呼吸（或呼吸作用） 暗反应（或碳固定，或C3还原，或碳反应） (3)①③⑤ 研考点·通技法 一、光合作用的过程 2、 影响光作用的因素 1．光照强度:影响光反应阶段ATP、NADPH的产生 2．CO2浓度:影响暗反应阶段C3的生成 3．温度:通过影响酶的活性来影响光合作用 破类题·提能力 1．（2025·天津宁河·二模）某地区阴生植物三七适宜生活在5%～10%全日照条件下。非光化学淬灭（NPQ）是通过耗散过剩光能实现光保护的第一道防线，主要过程如下：类囊体腔酸化能活化PsbS和VDE，一方面促进LHCII聚集，阻断能量的传递；另一方面VDE催化Vx转化为Zx，促进热量的散失，从而缓解活性氧（由电子传递过快等导致）的产生。请回答下列问题：    (1)暗反应中PGA转化成G3P的反应称为_________，场所是_________。 (2)强光下，类囊体腔H+增多的原因有_________，H+增多一方面加快________（物质）的合成，另一方面活化_________促进NPQ。 (3)强光下，若环境中CO2浓度突然增大，短时间内VDE的活性________。 (4)光照过强（超过30%全日照）或过弱条件下三七均无法生存，为研究其原因，科学家进行了如下实验：取生长在光强分别为29.8%、7.5%和0.2%全日照条件下的三七植株，先暗处理2min，然后在高光照条件下检测NPQ和电子传递速率，结果如下图。    ①光照过弱三七不能生存的原因是_________。 ②超过30%全日照条件下三七不能生存的原因是________。 热点角度02 光合/呼吸速率的测定与实验探究 析典例·建模型 1．（2024·天津·二模）气孔有利于二氧化碳流入植物叶片进行光合作用，但同时也是蒸腾作用丧失水分的门户。科研人员通过基因工程在拟南芥气孔的保卫细胞中表达了一种K+载体蛋白（BLINK1），如下图1所示。该载体蛋白能调控气孔快速开启与关闭，而野生拟南芥无BLINK1，气孔开闭较慢。下图2表示拟南芥在一天中连续光照和间隔光照（强光和弱光交替光照）下的实验结果。回答下列问题： (1)植物叶片进行光合作用消耗CO2的场所是_____________。据图1分析，转基因拟南芥保卫细胞吸收K+的方式为____________。 (2)为确定拟南芥叶片光合产物的去向，可采用____________法。由图2可知，间隔光照条件下，转基因植株每升水可产生植物茎的干重大于野生植株，其原因可能是在间隔光照下，BLINK1株强光时气孔能快速打开以____________，使光合速率加快，弱光时气孔能快速关闭以____________，而野生株气孔开闭较慢。 (3)下图为两种拟南芥在同一试验田中氧气释放速率变化图。当光照强度为m时，植株A的光合速率____________植株B光合速率；当光照强度为n时，植株A的光合放氧速率更快，推测植株A的R酶（R酶是催化五碳化合物和CO2生成三碳化合物反应的酶）的活性比植株B的____________。 【解题建模】 第一步：信息提取与审题 1．明确核心主题：本题研究基因工程改造（表达BLINK1蛋白）对气孔开闭的调控，及其对光合作用、水分利用效率的影响。 2．识别关键变量与信息： ①遗传材料：转基因拟南芥（含BLINK1，气孔开闭快）vs 野生型拟南芥（无BLINK1，气孔开闭慢）。 ②环境条件：连续光照 vs 间隔光照（强光和弱光交替）。 ③观测指标： 图1：BLINK1蛋白在保卫细胞中调控K⁺快速跨膜运输的模型。 图2：在不同光照模式下，两种拟南芥的水分利用效率（每升水产生的植物茎干重）。 补充图（题干中描述）：两种拟南芥（推测为A: 转基因，B: 野生型）的光合放氧速率随光照强度的变化曲线。 3．解读图文信息： ①图1：BLINK1作为K⁺载体蛋白，在光照等信号下调控K⁺快速进出保卫细胞，从而驱动气孔快速开闭。 ②图2：在间隔光照下，转基因植株的水分利用效率显著高于野生型。 ③补充图：需比较在光照强度m和n时，植株A与植株B的光合放氧速率（表观光合速率）的相对大小。 第二步：思路拆解与建模 本题的解题模型基于 “基因型差异 → 生理功能差异 → 表型与适应性差异”的逻辑链，并需结合气孔行为对光合与蒸腾的协同调控进行分析 解题步骤 具体分析思路 1. 基础过程与方式判断 (第1问) 考查光合作用基础知识与物质跨膜运输方式。 ①CO2消耗场所：光合作用暗反应固定CO2，发生在叶绿体基质。 ②K+吸收方式：据图1，BLINK1是K⁺的载体蛋白。K⁺通过BLINK1顺浓度梯度进入细胞，不直接消耗ATP，但该梯度的建立依赖于H⁺泵（消耗ATP）产生的电化学势能。因此，K⁺的吸收属于主动运输（间接消耗能量，或更具体地，属于次级主动运输中的同向运输）。在高考答题中，通常可填“主动运输”。 2. 实验技术与机理分析 (第2问) 考查研究方法和BLINK1蛋白如何提高水分利用效率。 ①光合产物去向追踪：常用放射性同位素标记法，如用¹⁴CO₂饲喂叶片，追踪¹⁴C在糖类、淀粉等中的分布。 ②原因分析（图2）：在间隔光照下，光照强度不断变化。转基因株的气孔能快速响应： - 强光时快速打开：利于CO₂快速进入，提高光合速率，积累更多有机物。 ③弱光时快速关闭：减少水分的散失（蒸腾作用）。 这一“快开快关”的特性，使其在获得相近光合产物的同时，减少了水分消耗，从而显著提高了水分利用效率（每升水产生的干重更大）。而野生株气孔响应慢，在强光初期不能及时打开充分吸收CO₂，在弱光时不能及时关闭导致水分浪费。 3. 曲线分析与比较 (第3问) 考查对光合作用-光照强度曲线的分析与推理。 ①光照强度为m时：从曲线可知，此时植株A和植株B的光合放氧速率相等。光合放氧速率代表表观光合速率（净光合速率）。因此，植株A的光合速率等于植株B的光合速率。 ② 光照强度为n时：植株A的光合放氧速率大于植株B。题目问其原因，并提示从R酶活性角度分析。R酶（Rubisco）是暗反应中固定CO2的关键酶。在较高光照强度下，光反应通常能提供充足的ATP和NADPH，此时暗反应的速率可能成为限制因素。植株A在强光下光合速率更高，很可能是因为其R酶活性更高，能更高效地催化CO2的固定，从而更充分利用光反应产物。 第三步，尝试作答 【答案】(1) 叶绿体基质 主动运输 (2) 14CO2的同位素示踪 快速吸收CO2 减少水分蒸发 (3) 大于 高 研考点·通技法 一、理清光合作用与细胞呼吸的过程 1．图解光合作用与细胞呼吸的过程联系 2．细胞呼吸和光合作用的经典图像分析 (1)分析光合作用、细胞呼吸中“三率”的关系 ①计算公式 光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量 光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳吸收量+呼吸作用二氧化碳释放量 光合作用实际葡萄糖生产量=光合作用葡萄糖净生产量+呼吸作用葡萄糖消耗量 ②分析环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系 光补偿点的移动 呼吸速率增加,其他条件不变时,光补偿点应右移,反之左移。呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光补偿点应右移,反之左移。 光饱和点的移动 相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时,光饱和点C应右移(D点右上移),反之左移(D点左下移)。 破类题·提能力 1．（2024·天津和平·三模）某研究小组选择健壮的、处于生长期的某种绿色植物进行了系列探究实验：    (1)分别选择该绿色植物不同比例的叶片进行完全遮光处理，在适宜光照下检测未遮光处理叶片的光合速率和淀粉含量，实验结果说明未遮光叶片的光合速率与其淀粉含量的关系是呈负相关。试分析随着遮光叶片比例上升，未遮光叶片淀粉含量下降的原因是______。据此推测，摘除花、果实等非光合作用器官，叶片中光合产物含量______，可以______（填“促进”或“抑制”）光合作用的进行。 (2)该研究小组又利用该绿色植物进行了如下实验，图甲表示实验装置，图乙表示实验结果。    ①该实验的目的是探究______。如果适当增加图甲中灯与广口瓶之间的距离，短时间内叶绿体中ADP的含量______（填“增加”或“减少”）。当光照强度为80W时，净光合作用速率______（填“大于”或“小于”）0。 ②如果将装置中的CO2缓冲溶液改成清水并对装置进行遮光处理后，观察到红色液滴向左移动，最可能的原因是_____。 A．有无氧呼吸存在 B．呼吸底物中有脂肪 C．有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率 D．植物呼吸使玻璃罩内温度升高 热点角度03 逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 析典例·建模型 1．（2025·天津武清·二模）海水稻具有抗涝、抗盐碱等能力，比普通水稻具有更强的生存竞争能力。近年来，育种专家致力于“海水稻”的研发。研究人员对盐胁迫下植物的抗盐机理及其对植物生长的影响进行了研究。分别测得不同浓度NaCl培养液条件下培养水稻后测得的根尖细胞和高盐胁迫条件下（NaCl浓度200mmol/L）其叶肉细胞的相关数据。结果分别如图1、图2所示。回答下列有关问题： (1)大多数植物在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性地闭合，称为“气孔振荡”。“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，通过“气孔振荡”既能避免过强的_______导致水分过度蒸发，又能保证________的供应，有利于光合作用的进行。 (2)为了探究高盐胁迫条件对叶绿体形态及功能的影响，实验小组获得叶绿体并制成悬液。需往悬液中加入适当的“电子受体”并给予光照后发现水在光下被分解放出O2同时释放出电子和H+，接受电子和H+的“电子受体”最可能是________，同时在配制叶绿体悬液时，往往要加入与叶绿体基质浓度相当的蔗糖溶液，目的是________。 (3)若以NaCl溶液浓度150mmol/L为界分为低盐和高盐胁迫，据图1可知，随着NaCl溶液浓度的升高，该海水稻根尖细胞适应低盐和高盐胁迫的调节机制不同：前者和后者通过分别提高______的相对浓度，进而提升耐盐能力。 (4)据图2分析，该海水稻叶肉细胞的胞间CO2浓度先降后升的原因：第15天之前色素含量下降不大，很可能是因为气孔导度（指气孔张开的程度）________（填“升高”或“降低”），叶绿体从细胞间吸收的CO2增多，使胞间CO2浓度降低：第15天之后胞间CO2浓度逐渐上升，从色素含量变化对暗反应影响的角度分析，其原因很可能是_______。导致暗反应减弱，胞间CO2浓度升高。 【解题建模分析】 第一步：信息提取与审题 1．明确核心主题：本题研究盐胁迫对“海水稻”的抗盐机理及其生长的影响。核心生理过程涉及光合作用、水分代谢、离子调节。 2．识别关键变量与数据： ①胁迫因素：不同浓度NaCl（盐胁迫）。 ②研究对象：海水稻的根尖细胞（图1）和叶肉细胞（图2）。 ③观测指标：图1：根尖细胞中Na⁺、K⁺浓度及其比值（Na⁺/K⁺）随NaCl浓度的变化。 图2：高盐胁迫下（200 mmol/L NaCl），叶肉细胞的叶绿素含量、胞间CO₂浓度、气孔导度随时间（天数）的变化。 3．解读图表信息： ①图1：需分析在低盐（<150 mmol/L）和高盐（>150 mmol/L）胁迫下，Na⁺、K⁺浓度及Na⁺/K⁺比值的变化趋势差异。 ②图2：需将三条曲线的变化（叶绿素下降、气孔导度下降、胞间CO₂先降后升）进行关联分析，推断光合作用受限制的原因（气孔限制与非气孔限制）。 第二步：思路拆解与建模 本题的解题模型基于 “胁迫信号 → 生理响应 → 适应性调节”​ 的逻辑链，并需进行分阶段、分部位（根 vs 叶）​ 的对比分析。 解题步骤 具体分析思路 1. 生理现象分析 (第1问) 考查植物对干旱胁迫的适应性。“气孔振荡”是一种平衡策略。 ①避免过度：气孔关闭可减少蒸腾作用，避免水分过度散失。 ②保证供应：气孔周期性开放，可保证CO₂的供应，以维持光合作用的进行。 2. 实验原理推理 (第2问) 考查叶绿体离体实验的原理和条件控制。 ①电子受体判断：在光下，水光解产生电子(e⁻)、H⁺和O₂。在类囊体膜上，NADP⁺是最终接受电子和H⁺的物质，被还原为NADPH。 ②蔗糖溶液作用：配制叶绿体悬液时，加入与基质等渗的蔗糖溶液，目的是维持叶绿体的渗透压，从而保持叶绿体结构和功能的完整性（防止吸水涨破或失水皱缩）。 3. 离子调节机制分析 (第3问，依据图1) 考查根细胞应对不同强度盐胁迫的离子调节策略。分析图1趋势： ①低盐胁迫（<150 mmol/L）：随着NaCl浓度升高，根细胞K⁺浓度显著上升，而Na⁺浓度上升平缓，Na⁺/K⁺比值下降。这表明主要通过主动吸收并积累K⁺来维持较高的K⁺/Na⁺比，提升耐盐性。 ②高盐胁迫（>150 mmol/L）：随着NaCl浓度升高，根细胞Na⁺浓度急剧上升，K⁺浓度开始下降，Na⁺/K⁺比值大幅上升。此时，细胞可能通过将Na⁺区域化隔离（如转入液泡）等方式来耐受高浓度的Na⁺，从而适应高盐环境。 4. 光合限制因素分析 (第4问，依据图2) 考查高盐胁迫下光合速率下降的原因（气孔限制与非气孔限制）。分析图2三条曲线的动态关系： ①第15天之前：叶绿素含量下降不大，但气孔导度明显降低。气孔关闭导致CO₂进入受阻，叶肉细胞从胞间吸收CO₂进行光合作用，使得胞间CO₂浓度降低。此时光合下降主要受气孔限制。 ② 第15天之后：叶绿素含量显著下降，气孔导度降至很低。此时，尽管气孔导度低限制了CO₂进入，但光合能力的下降主要不是因为CO₂供应不足，而是因为叶绿素减少导致光反应减弱，为暗反应提供的ATP和NADPH不足，使得暗反应对CO₂的固定能力（需求）下降，导致胞间CO₂消耗减少，因而胞间CO₂浓度回升。此时光合下降主要受非气孔限制（即叶肉细胞自身光合能力受损）。 第三步：规范作答 【答案】(1) 蒸腾作用 CO2 (2) NADP+/氧化型辅酶Ⅱ 形成等渗溶液，维持叶绿体正常的形态与功能 (3)无机盐、可溶性糖 (4) 降低 色素含量降低，光反应产生的NADPH和ATP不足 研考点·通技法 破类题·提能力 1．（2025·天津武清·一模）照光时、叶肉细胞中的O2与CO2竞争性与Rubisco（羧化/加氧）酶结合，当二氧化碳浓度高时，Rubisco羧化酶催化C5与二氧化碳发生反应形成C3，进而完成卡尔文循环（光合作用暗反应）：当氧气浓度高时、Rubisco加载酶可催化C5与氧气发生反应生成乙醇酸，乙醇酸再经过一系列化学反应并消耗ATP和NADH，最终生成CO2的过程称为光呼吸，部分过程如图所示。光呼吸是绿色植物在光照和高O2低CO2情况下，与光合作用同时发生的一个损耗能量的副反应。科研人员获得了水稻叶绿体中酶X缺陷型的突变植株，给予低CO2浓度下检测植株部分代谢产物的含量，结果如表所示，回答下列问题： 条件 0.03%CO2 0.03%CO2 指标 乙醇酸含量/（μg·g-1叶重） 乙醛酸含量/（μg·g-1叶重） 突变植株 825.54 0.95 野生植株 1.54 1.78 (1)光呼吸时，C5和O2结合的反应发生在_________中，根据材料推测，O2/CO2值_________（填“高”或“低”）时利于光呼吸而不利于光合作用。从能量代谢分析，光呼吸与有氧呼吸最大的区别是_________。 (2)结合表中的实验结果分析，在光呼吸的过程中酶X的功能是_________。 (3)正常进行光合作用的水稻，若突然停止光照叶片短时间内会出现快速释放CO2的现象（CO2猝发），导致这一现象产生的原因是：光照停止（光反应为暗反应提供的_______减少，暗反应速率减慢，消耗的C5减少，C5与_________的结合增加，导致光呼吸强度_________（填增强/减弱）。 (4)研究人员通过转基因技术向水稻导入酶Y基因，已知酶Y能催化叶绿体中的乙醇酸分解生成CO2，并同时利用RNA牙犹技术抑制了水稻叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达。上述途径可明显提高该水稻的净光合速率，分析原因可能是_________。 A．提高了叶绿体中乙醇酸的利用率 B．减少了叶绿体中碳的损失 C．直接加速了C3再生C5 D．提高了Rubisco加氧酶的活性 E．抑制光呼吸强度 （建议用时：45分钟） 刷模拟 1．（2025·天津河西·三模）如图1表示银杏叶肉细胞内部分代谢过程，甲～丁表示物质，①~⑤表示过程。某科研小组研究了不同温度条件下CO2浓度对银杏净光合速率的影响，得到如图2所示曲线，已知除自变量外，其他条件相同且适宜。请回答下列问题：    (1)图1中的乙是________。①~⑤过程中，发生在生物膜上的有__________。 (2)据图2可知，当CO2浓度低于400μmol·mol-1时，15℃条件下的银杏净光合速率高于28℃下的，其原因可能是__________。 (3)科研小组测定了银杏叶片在28℃时，不同氧气浓度下的净光合速率（以CO2的吸收速率为指标），部分数据如表所示。 氧气浓度 2% 20% CO2的吸收速率（mg·cm-2·h-1） 23 9 探究氧气浓度对光合作用是否产生影响，在表中数据的基础上，可在_______条件下测定相应氧气浓度下银杏叶片的呼吸速率。假设在温度为28℃的情况下，氧气浓度为2%时，银杏叶片呼吸速率为Xmg·cm-2·h-1，氧气浓度为20%时，银杏叶片呼吸速率为Ymg·cm-2·h-1，如果23+X=9+Y，说明_______。 2．（2025·天津·二模）玉米—大豆和玉米—花生的套种均为禾本科和豆科套作模式，该模式能在保障玉米产量的前提下提高豆科作物的产量。但高位作物玉米对太阳光的遮挡与截获导致的荫蔽会直接影响豆科作物的形态建成及最终产量。研究人员采用室内盆栽试验，以大豆和花生为研究对象，设置正常光处理、弱光处理、荫蔽处理（通过弱光+远红光模拟）3种光环境，研究大豆和花生植株对荫蔽的响应。结果如表所示。 作物 处理 株高 叶绿素含量/ 叶面积/ 总生物量 净光合速率/ 单株产量 大豆 正常光 33.26 4.38 360.95 1.59 19.31 2.64 弱光 66.18 3.34 297.72 0.90 7.76 0.50 荫蔽 42.72 3.88 324.85 0.97 12.47 0.56 花生 正常光 12.10 7.69 285.18 2.09 23.65 10.32 弱光 14.90 7.53 190.36 1.47 15.82 3.74 荫蔽 8.00 6.03 184.25 1.15 18.94 1.89 (1)大豆和花生同为豆科作物，玉米和豆科作物套种，在垂直方向上具有明显的______现象，该套种模式显著提高了______。玉米可以通过释放磷酸盐和微量元素供给大豆，而大豆可通过根部的根瘤菌为玉米提供含氮化合物，从该角度看，玉米和大豆的种间关系是______。 (2)总生物量是植物在单位面积上所形成的有机物的总量，与正常光组相比，弱光组大豆和花生的总生物量均有所降低，结合表格数据分析，其原因是______。弱光组大豆和花生的株高均增加，该过程主要与______（写出两种激素）的调节作用有关，植株高度增加有利于叶片______，提高光合效率。 (3)荫蔽环境不仅降低了光照强度，还改变了红光/远红光的值，红光和远红光可通过______影响豆科作物的形态建成。 (4)大豆和花生对荫蔽的响应存在差异，在实际生产过程中，相比玉米—大豆套种模式，玉米—花生套种模式下，两种作物之间需要更______（填“宽”或“窄”）的行间距以保证花生的产量，理由是______。 3．（2025·天津·一模）研究表明：相对于动物，植物的细胞呼吸还包括另一条由交替氧化酶（AOX）主导的途径，该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境，具体过程如图所示，其中iATP为细胞内ATP，eATP为细胞外ATP。    (1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其它细胞器分离，常采用的方法是________。 (2)目前尚未发现在植物细胞的表面或细胞膜上存在ATP合成酶，据图推测eATP可能主要来源于________（填场所）产生的iATP。 (3)强光下，植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径，将过多的NADPH转移出叶绿体，并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以________的形式散失，从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。同时，eATP通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降，进一步避免光抑制现象产生，因此强光照射下植物可避免光抑制，该调节过程为________（填“正反馈”或“负反馈”）。 (4)光饱和点是指当光照强度上升到某一数值之后，光合作用速率不再继续随着光照强度增强而升高时的光照强度，科研人员测定了不同脱水率对海藻浒苔光合作用速率的影响，实验结果如图2所示。据图2结果分析，在一定范围内，随海藻浒苔脱水率增大，其光饱和点将会________（填“升高”“降低”或“不变”）。    4．（2025·天津河东·一模）2021年9月24日国际知名期刊《Science》发表了中国科学家人工合成淀粉的科技论文，在实验条件下，科学家们精心设计了11步化学聚糖主反应，相比植物光合作用60多步生化反应而言大大提高了淀粉合成效率。植物光合作用过程（A）和人工合成淀粉过程（B）如下图所示。请回答下列问题。    (1)在叶肉细胞中，过程A发生的场所是______。当光照突然减弱时，短时间内b的含量将______。若某植物早上8点到达光补偿点时，其光合作用所需的来源于______。叶肉细胞内类似于B中有机中间体的过程______（填“需要”或“不需要”）光反应提供ATP和NADPH。 (2)在与光合作用固定的量相等的情况下，人工合成淀粉过程积累淀粉的量______（填“大于”、“小于”或“等于”）植物积累淀粉的量，因为______。 (3)人工合成淀粉的过程中，能量形式的转变为______。 (4)图示的①过程相当于植物光合作用的______阶段，②过程相当于植物光合作用的______过程。 (5)中间体如果能在细胞质基质中首先被分解，其释放的能量去处有______。 (6)若该技术未来能够大面积推广应用，你认为可解决当前人类面临的哪些生态环境问题？（至少写出两点）______。 5．（2025·天津南开·二模）聚球藻属于蓝细菌，其羧化体可限制气体的扩散。甘油葡萄糖苷（GG）属于抗渗透压物质，能增强细胞的抗盐胁迫能力，藻体引入GG生物合成途径（①②）后，藻体抗盐胁迫能力明显增强。据图回答下列问题：    注：G6P是葡萄糖-6-磷酸，G1P是葡萄糖-1-磷酸，ADP-GLC是ADP-葡萄糖；“⊥”表示抑制酶的合成。 (1)聚球藻光合作用光反应的场所是____，其上的光合色素包括藻蓝素和____，前者主要吸收黄橙光，后者主要吸收____。 (2)光合色素接受光能后，将从水中获得电子，电子经过光合电子传递链的传递，最终被受体____接收。图示光合片层膜上含有ATP合成酶，推测其以____的方式运输H+，并利用H+浓度差合成ATP。在酵母菌细胞中，ATP合成酶还可分布于线粒体____（填“内”或“外”）膜上。 (3)图中CO2以____（填物质）的形式运输到羧化体后，不断汇聚并使CO2浓度明显升高，促进____的进行，有利于光合产物的合成。 (4)藻体引入GG生物合成途径后，促进____酶的合成或提高，该酶的活性均有利于增加GG含量。还可降低控制酶1、酶2和酶3合成基因的表达量，以增强其抗盐胁迫能力，据图分析，降低三种酶合成量的途径是____。 6．（2025·天津河东·二模）植物通过将某种化学物质释放到环境中对其他植物造成影响，该过程为植物化感作用。可利用水生植物对藻类的化感抑制作用治理水华。水生植物化感抑藻的机制之一是抑制藻类的光合作用，下图为光反应过程示意图，回答下列问题： (1)光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统Ⅰ，这时一部分丢失的能量便转化为_____中的能量。光系统Ⅱ中丢失的电子由_____中的电子补充；光系统Ⅰ中也有高能电子，其作用是形成_______。 (2)图示反应发生的场所是____。化感物质能阻断电子传递过程，电子不能正常传递给NADP+，从而降低影响了光合作用的效率。叶绿体中的光合色素的作用是_______。 (3)为进一步探究化感物质是否通过降低藻类细胞的叶绿素含量而降低光合作用水平。科学家利用蛋白核小球藻(水华常见种，为单细胞绿藻)、肉桂酸(水生植物产生的一种化感物质)设计以下实验： ①取蛋白核小球藻均分为两组，A组藻类置于完全培养液中培养，作为对照组，B组藻类_______，作为实验组。 ②相同且适宜的环境下培养相同时间，分别提取两组藻类的光合色素，提取色素时需加入_____等。 ③测定两组提取液在_______光下的吸光值，计算、比较两组藻类的叶绿素含量。 (4)通过水生植物的化感作用抑制藻类生长属于_______防治。除通过化感作用对藻类起到抑制作用，水生植物还可以通过_______等途径抑制藻类的生长。 7．（2025·天津河北·一模）室内栽培吸毒草能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下吸毒草植株正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的浓度变化，结果如图1所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究吸毒草处理甲醛的途径。科学家发现外源甲醛可以作为碳源参与吸毒草的光合作用，具体过程如图2所示（其中为甲醛，和是中间产物）。回答下列问题： (1)黑暗组吸毒草的叶肉细胞内能产生的场所是___________。弱光照组叶肉细胞的光合速率___________（填“大于”“小于”或“等于”）它的呼吸速率，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率是___________。 (2)图2中产生的场所是___________，为追踪循环②中甲醛的碳同化路径，可采用的特殊处理方法是___________。推测细胞同化甲醛（）的场所应是___________。 (3)甲醛在被吸毒草利用的同时，也会对其生长产生一定的影响，为此科学家设计了甲醛胁迫下吸毒草生长情况的实验。甲醛脱氢酶（）是②过程中的关键酶，图3表示不同甲醛浓度下，该酶的活性相对值，图4是不同甲醛浓度下气孔导度（气孔的开放程度）的相对值。 根据实验结果推测甲醛胁迫下，吸毒草的抗逆途径为___________（答出两点即可）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $