专题02 细胞的代谢（3大考点）（山东专用）2026年高考生物一模分类汇编

专题02细胞的代谢 ( 呼吸作用 考点1 ) 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 C C D AC BD BCD ACD ( 光合作用 考点 2 ) 题号 1 2 3 4 答案 A AB ABD BC 5.【答案】（1）①. ATP和NADPH ②. 上升 （2） ①. 加快 ②. 细胞质基质Pi浓度降低，TPT运输TP减慢，叶绿体中TP增多，有利于淀粉合成 （3）①. 喷施等量抑制剂Y ②. 蔗糖 ③. 甲组蔗糖合成速率正常，乙组无法合成蔗糖 ④. 乙组与甲组蔗糖合成速率无显著差异 6.【答案】（1）①. 红 ②. ATP和NADPH ③. C3的还原 （2）Pb的浓度（或土壤类型）、硅肥的种类 （3）①. 叶肉细胞对胞间CO2的利用 ②. 气孔导度升高使CO2进入胞间 （4）①. 低 ②. 不能 ③. 缺少无Pb处理的对照实验 7.【答案】（1）①. 提供能量，作为还原剂 ②. 抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠（答出任意两点即可） （2）气孔开度减小，CO2供应不足；活性氧积累，破坏类囊体结构 （3）①. 抑制 ②. 干旱胁迫初期，OE组气孔开度显著高于WT，CR组气孔开度显著低于WT ③. 抑制 （4）对气孔开度进行精细调控，减少水分散失的同时保证CO2的供应，实现保水与光合的平衡（脱落酸减少气孔开度，减少水分散失，乙烯避免气孔过度关闭，保证CO2的供应，维持一定的光合作用强度，其他合理答案也可）。（乙烯）避免植物为抵抗干旱合成过多花青素过度消耗能量和物质，影响生长发育（其他合理答案也可） 8.【答案】（1） ①. H+（或H+和电子） ②. C3还原 （2）oscyp38叶绿素含量显著下降，吸收的光能减少，光合作用较弱 （3）①. 能 ②. 强光下oscyp38中的PSⅡ光复合体的各组分蛋白的含量均低于野生型，正常光强下二者无明显差异 9.【答案】（1）红光和蓝紫 （2）T1从细胞膜转移至细胞内与T2结合，促进T2更多地进入液泡被降解，减少T2蛋白在叶绿体中的积累，进而保护叶绿体免受损伤 （3）①. ⑤ ②. ①④⑥ （4）①. 气孔导度下降，CO2吸收量减少；叶绿素含量减少 ②. 脱落酸 ③. 高温处理+施加适量X激素抑制剂（常温处理+施加适量X激素） 10.【答案】（1） ①. 类囊体薄膜 ②. NADP+ （2）白天光合作用产生的氧气迅速抑制氢化酶活性；黑夜没有光照，无法进行光反应为产氢提供必要条件 （3）PPy涂层中的Fe3+催化抗坏血酸与氧气反应，消耗氧气，避免氧气抑制氢化酶活性 （4） ①. 水在PSⅡ作用下分解产生电子，经电子传递链传递至氢化酶 ②. ③ （5）通过基因工程增强氢化酶的耐氧性或敲除与氧气生成相关的基因或提高光反应电子传递效率 11.【答案】（1）①. 无水乙醇 ②. 红 （2）气孔导度下降，CO2供应不足，暗反应速率降低 （3）适当施加氮肥能促进叶绿素的合成，使光反应速率增大；同时使气孔导度增大，CO2吸收增多，使暗反应速率增大 （4）①. 低于 ②. 干旱条件下N1组气孔导度高于N0组，而脱落酸能促进气孔关闭 12.【答案】（1） ①. ATP和NADPH ②. 与类胡萝卜素相比，低温胁迫导致叶绿素含量下降更明显，叶绿素与类胡萝卜素含量比值下降 （2）低温胁迫下RuBP羧化酶活性降低，暗反应减弱，消耗ATP和NADPH减少，光合色素吸收的光能相对过剩，NPQ增加 （3）色素含量降低，光反应减弱；RuBP羧化酶活性降低，暗反应减弱 （4）①. CK和C0R0 ②. 低温循环诱导的胁迫记忆能够缓解低温胁迫对植物光合作用的影响，且循环诱导2次缓解效果最好 ( 光合作用和呼吸作用综合分析 考点 3 ) 题号 1 2 3 答案 B AD ACD 4.【答案】（1）①. 为衣藻光合作用提供原料 ②. 氧气和H+ ③. 在暗反应过程中作为活泼的还原剂，并提供部分能量 （2）①. 降低CO2/O2的比值促进衣藻分泌更多的甘醇酸 ②. 光照强度提高导致衣藻光反应增强，使CO2/O2进一步下降，衣藻产生更多甘醇酸，为大肠杆菌提供更多碳源 （3）不仅可以持续消耗大气中的CO2，还能产出高价值产品，提高经济效益 5.【答案】（1）①. NADP+ ②. 作为还原剂和提供能量 （2）使冬小麦NPQ快速降低 （3）①. 类囊体腔运输到叶绿体基质 ②. K蛋白活性先增强，会使NPQ快速减弱，会减少光能耗散；K蛋白活性先增强，会使NPQ快速减弱，会减少光能耗散；光照过强时，会诱发植物的非光化学淬灭机制（NPQ），耗散过剩的光能，而K蛋白可以灵敏调整NPQ，实现能量利用最大化。 6.【答案】（1） ①. 无水乙醇 ②. 2 （2）①. 水的光解 ②. 协助扩散 ③. 减少 （3）类囊体腔与外界溶液形成质子梯度，H⁺通过ATP合成酶时驱动ATP合成 （4）①. PEP羧化酶 ②. 没有光照，不能通过光反应提供ATP和NADPH ③. 增强其固定CO2的能力 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 细胞的代谢 3大考点概览 考点1 呼吸作用 考点2 光合作用 考点3 光合作用和呼吸作用综合分析 ( 呼吸作用 考点1 ) 1.（2026·山东菏泽·一模）呼吸作用第一阶段产生的NADH需要不断被利用并再生出NAD+才能使呼吸作用持续进行。酶M和酶L均能催化NAD+的再生，但酶M仅存在于线粒体中，酶L仅存在于细胞质基质中。癌细胞在氧气充足的条件下，无氧呼吸也非常活跃。为研究该问题，科研人员用不同浓度的某种药物抑制癌细胞呼吸作用第一阶段，检测相关酶活性，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ） A. 酶M参与有氧呼吸的第三阶段，酶L参与无氧呼吸的第二阶段 B. 呼吸作用第一阶段速率相对值为100的组别为该实验的对照组 C. 呼吸作用第一阶段速率相对值较低时，癌细胞以无氧呼吸为主 D. 酶M活性达到最大值后，癌细胞无氧呼吸迅速增强促进NAD+再生 2.（2026·山东青岛·一模）为研究低氧胁迫对两个黄瓜品种根系细胞呼吸的影响，科研人员进行了相关实验，结果如下图所示。下列叙述正确的是（ ） A. 正常通气情况下，品种A和B的根系细胞产生的CO2都来自线粒体 B. 低氧胁迫下，品种B对氧气浓度的变化较为敏感 C. 低氧胁迫下，根细胞中丙酮酸分解为酒精的过程不产生 ATP D. 低氧胁迫不影响黄瓜的光合速率和产量 3.（2026·山东东营·一模）游泳比赛中，骨骼肌O2利用能力是决定比赛成绩的关键。若比赛过程中骨骼肌细胞呼吸底物为葡萄糖，下列说法正确的是（ ） A. 细胞内ATP的合成速率始终大于分解速率 B. 细胞产生的CO2量大于消耗的O2量 C. O2在细胞的线粒体基质中与NADH结合形成水 D. 产生相同能量时，利用O2能力更强的细胞消耗的葡萄糖更少 4.（2026·山东潍坊·一模）（不定项）人体细胞的线粒体外膜上存在孔蛋白，丙酮酸、水等小分子物质可自由通过。丙酮酸可在细胞质基质中转化为乳酸。下列说法错误的是（ ） A. 丙酮酸可与孔蛋白上的特定位点相结合 B. O2浓度较低时，丙酮酸运入线粒体的速度下降甚至停止 C. 丙酮酸转化为乳酸的过程释放少量能量用于ATP合成 D. 人体产生的乳酸可在肝脏细胞转化形成葡萄糖 5.（2026·山东聊城·一模）（不定项）有氧条件下，细胞质基质中部分NADH携带的氢，可借助α-磷酸甘油跨越线粒体外膜进入线粒体，在内膜上被FAD接受形成FADH2，最终发生氧化反应并释放能量。下列叙述错误的是（ ） A. 有氧气时细胞质基质中的NADH所携带的氢全部来自有机物 B. 有氧气时丙酮酸可继续氧化分解，在线粒体内膜上产生NADH C. FADH2所携带的氢最终交于氧气生成水，大部分能量以热能的形式散失 D. 缺少氧气时，NADH因无法被消耗而在细胞质基质中大量积累 6.（2026·山东临沂·一模）（不定项）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关（不考虑乳酸发酵），水淹过程中其活性变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，参与有氧呼吸的酶是甲 B. 在水淹0~3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是氧气的浓度 C. 根细胞进行无氧呼吸时，只在第一阶段释放能量，产生少量ATP D. 水淹第3d时，作物根的CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，则无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍 7.（2026·山东滨州·一模）(不定项)小麦幼根的线粒体存在交替呼吸途径，该途径由交替氧化酶（AOX）催化。通过实验研究低温胁迫下交替呼吸途径的影响因素，结果如下表。 处理组 幼根生长速率（相对值） H2O2含量（相对值） 丙二醛含量（相对值） 常温组（25℃） 100 100 100 常温+DMTU组 98 92 97 常温+SHAM组 97 105 101 低温组（4℃） 42 210 185 低温+DMTU组 78 105 108 低温+SHAM组 25 285 240 注：①DMTU是一种过氧化氢消除剂 ②SHAM是一种交替氧化酶专一性抑制剂 ③丙二醛含量可反映细胞膜氧化损伤程度，是氧化压力的重要检测指标 下列说法错误的是（ ） A. 低温胁迫下小麦幼根的氧化压力降低 B. 低温下H2O2积累是导致幼根生长受阻的原因 C. AOX在低温条件可使线粒体中的H2O2含量升高 D. 实验表明，常温时小麦幼根几乎不存在交替呼吸途径 ( 光合作用 考点2 )（2026·山东济宁·一模）绿色植物光合作1.用通过光合磷酸化合成ATP，该过程是在跨膜H⁺电化学势能的参与下，由跨膜的ATP合成酶催化完成。图1、图2为科研人员用银杏叶片进行实验的结果。下列叙述错误的是（ ） A. 推测上述ATP合成酶位于叶绿体内膜 B. 光合磷酸化产生的ATP在7～11月逐渐减少 C. ATP合成酶的跨膜部位呈疏水性，有利于和相应膜稳定结合 D. 叶绿体放氧活性11月低于7月的原因有叶绿素含量减少、气温降低等 2.（2026·山东青岛·一模）(不定项)为研究光照强度对植物光合作用强度的影响，将若干株玉米置于22℃的封闭温室内，水分和矿质元素等供应充足。人为控制光照强度由黑暗逐渐增强至较大强度，测量此过程中不同光照强度下玉米单位时间内气体的释放量，绘制曲线如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 光照强度低于d时，释放的气体来自玉米细胞呼吸产生的CO₂ B. c点单位时间内玉米光合作用产生O2的量为（n-m）μmol C. d点玉米叶肉细胞单位时间内光合作用生成O₂的量等于呼吸作用消耗O₂的量 D. 与d点相比，e点时玉米叶绿体基质中C₃含量增多 3.（2026·山东东营一模）(不定项)研究发现，在微重力环境中，植物叶肉细胞中类囊体薄膜松散、基粒堆叠程度降低、RuBP羧化酶（催化CO2的固定）活性下降。为探究微重力对光反应和暗反应的影响程度，我国空间站开展了相关实验。实验组除微重力环境外，其他条件与地面对照组相同。下列说法正确的是（ ） A. 类囊体薄膜松散会影响光合色素和酶的分布，降低光反应速率 B. RuBP羧化酶催化CO2生成C3的过程中需要C5参与 C. 若实验组叶肉细胞中ADP和NADP+含量均上升，则微重力对暗反应的影响程度大 D. 若实验组中C3/C5比值较对照组显著升高，可推测微重力对光反应的影响程度大 4.（2026·山东淄博·一模）(不定项)拟南芥光反应的非环式电子传递会同步生成ATP和NADPH，二者比例相对固定（约1.5:1），但暗反应对ATP和NADPH的需求比为2:1，其叶肉细胞中还存在NDH复合体介导的环式电子传递，仅产生ATP，在弱光下作用显著。将生理状态一致的拟南芥野生型（WT）与NDH复合体缺失突变体（ndh）置于适宜温度、弱光的密闭装置中培养，下列说法错误的是（ ） A. 培养初期突然提高光照强度，短时间内WT叶绿体中C5含量上升 B. 培养初期，若光合速率WT>ndh>0，说明弱光下环式电子传递起主导作用 C. 若两装置内CO2浓度均不再变化，装置内CO2浓度WT组>ndh组 D. 弱光下WT可通过环式电子传递，缓解光合作用过程中ATP/NADPH的供需失衡 5.（2026·山东潍坊·一模）光合作用过程中，C3还原会生成磷酸丙糖（TP）。TP可在叶绿体中合成淀粉，也可通过叶绿体膜上的磷酸丙糖转运器（TPT）运输到细胞质基质中合成蔗糖。 （1）暗反应中，C3还原时需消耗_________等光反应产物。降低环境中的CO2浓度，叶绿体基质中C5的含量短时间内会_________（填“上升”“下降”或“不变”）。 （2）TPT向叶绿体中运入一分子Pi的同时，向外运出一分子TP。已知Pi螯合剂会快速降低溶液中Pi含量，现向正常光合叶肉细胞的细胞质基质中加入Pi螯合剂，则叶绿体中淀粉的合成会显著_________（填“加快”或“减慢”），原因是_________。 （3）为进一步探究叶绿体产生的TP是否是合成蔗糖的必备原料，某兴趣小组利用TPT抑制剂Y设计了如下实验，请完善实验思路并分析结果： 实验思路：取生长状况一致的豌豆幼苗，均分为两组，编号为甲组和乙组；两组均置于适宜光照、适宜CO2浓度条件下培养；甲组喷施适量蒸馏水，乙组_________；继续培养相同时间后，检测并比较两组幼苗细胞质基质中_________的合成速率。 预期结果与结论： 若_________，则叶绿体产生的TP是合成蔗糖的必备原料； 若_________，则叶绿体产生的TP不是合成蔗糖的必备原料。 6.（2026·山东滨州·一模）重金属铅（Pb）胁迫会显著降低叶绿素含量，浓度过高时还会破坏叶绿体结构和功能，影响植物光合速率。硅（Si）可参与硅化细胞的形成来调控气孔导度，有助于增大气孔导度。为研究不同类型硅肥对不同浓度Pb胁迫下棉花光合作用的影响，实验中使用有机硅肥（50g/L的Si+50g/L的有机质）和无机硅肥（50g/L的Si+50g/L的K₂O）处理，结果如下表。 土壤类型 处理方式 叶绿素相对含量 净光合速率 /（μmol⋅m-2⋅s-1） 气孔导度 /（mol⋅ m-2⋅s-1） 胞间CO2浓度 /（μmol⋅mol-1） 土壤1 （低浓度Pb） CK （空白对照） 42.5 12.8 0.17 268.3 有机硅肥 49.2 14.3 0.26 260.5 无机硅肥 52.5 16.5 0.34 256.1 土壤2 （高浓度Pb） CK （空白对照） 31.2 8.5 0.11 242.6 有机硅肥 32.3 8.6 0.12 258.4 无机硅肥 31.9 8.7 0.16 260.2 （1）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。使用无水乙醇提取绿叶中的色素后，测定叶绿素含量时应选择____光。重金属Pb可使叶绿素含量降低，该变化会直接抑制光合作用的光反应阶段，导致____生成减少，进而使暗反应中____过程速率下降。 （2）该实验在设计时遵循了单一变量原则，本实验的自变量是____。 （3）气孔是CO2进入叶片的主要通道，气孔导度反映气孔开放程度。低浓度Pb胁迫下，细胞呼吸速率无明显变化，但硅肥处理使棉花气孔导度明显升高，而胞间CO2浓度下降，原因是____的增加速率大于____的增加速率。 （4）从影响净光合速率角度分析，在____（填“低”或“高”）浓度Pb胁迫条件下，使用无机硅肥比使用有机硅肥具有更好的效果。根据表中数据____（填“能”或“不能”）判断无机硅肥可以促进叶绿素的合成，理由是____。 7.（2026·山东淄博·一模）干旱胁迫初期，乙烯（ETH）可通过SIERF.D2基因与脱落酸（ABA）一起参与植物的抗逆性调节。为揭示两种激素之间的作用机制，研究人员以野生型番茄株系（WT）、SIERF．D2过表达株系（OE）和SIERF.D2敲除株系（CR）为材料开展实验，结果如下表。已知花青素能清除活性氧ROS，减轻ROS对类囊体的损伤，花青素的合成需要消耗植物自身能量及营养物质。 株系 处理方式 植株相对含水量（%） 气孔开度（μm） 花青素含量（μg/g） ROS含量（相对值） WT 正常 85 1.8 28 0.35 WT 干旱 52 0.9 45 0.72 OE 干旱 31 1.5 12 1.25 CR 干旱 68 0.5 78 0.48 （1）番茄叶肉细胞产生的NADPH在暗反应中的作用是_____。植物体中脱落酸的作用是______（答出2点即可）。 （2）干旱胁迫初期，番茄光合效率下降的直接原因除植株含水量降低外，还有______（答出2点即可）。 （3）结合表中数据，科研人员构建了干旱胁迫初期乙烯与脱落酸的互作机制（如图）。 ①处的作用为_______（填“促进”或“抑制”），依据是______，②处的作用为______（填“促进”或“抑制”）。 （4）结合干旱胁迫初期乙烯和脱落酸的作用机理，从植物生理平衡的角度，分析干旱胁迫初期两种激素产生上述效应的意义是______（答出2点即可）。 8.（2026·山东日照·一模）高光强为植物非生物胁迫因子之一，会降低植株的光合作用。为探究水稻叶绿体蛋白oscyp38对高光强的响应，研究人员构建了水稻突变体品系oscyp38，并检测了其与野生型水稻（WT）的叶绿素含量，结果如图1所示。同时，还研究了高光强对两种植株的光系统Ⅱ（PSⅡ）的影响，结果如图2所示。 （1）PSⅡ是由D1、D2、CP43、CP47和LHCⅡ等多种蛋白和光合色素组装成的复合体，色素吸收的光能可将水分子分解为氧气和________，后者参与形成的物质用于暗反应中的________过程。 （2）相同条件下，与野生型水稻相比，oscyp38突变体光合作用较弱，请据图1分析可能的原因是________。 （3）研究表明，高光强下，PSⅡ被破坏并快速修复和重组，使光合电子传递得以继续。有人认为，oscyp38蛋白可能参与PSⅡ的损伤修复而不是早期组装，图2所示结果________（填“能”或“不能”）支持该观点，理由是________。 9.（2026·山东菏泽·一模）水稻是重要的粮食作物，高温会引起水稻减产。科学家对抗高温能力弱的水稻W进行改良，获得了水稻S。如图显示了高温条件下水稻W和水稻S响应高温的部分机制。其中T1和T2为不同蛋白，T2在液泡中被降解。箭头的粗细代表物质的量。 （1）图中被降解的细胞器为叶绿体。叶绿体内部含有的叶绿素主要吸收________光。 （2）据图分析，水稻S感知高温信号保护叶绿体的机制是：在高温情况下，________。 （3）据图分析，水稻W改良为水稻S时，采取的措施是________（填序号），除此之外，若要进一步提高水稻S的抗高温能力，还可采取的措施是________（填序号）。 ①提高T1的量②提高T2的量③降低T1的量 ④降低T2的量⑤改变T1的结构⑥改变T2的结构 （4）科研人员以水稻品种N22为材料，设置常温组（CK）和高温处理组（HT），探究高温胁迫对水稻光合作用的影响，实验结果如下表所示。气孔导度表示气孔张开的程度。 组别 净光合速率Pn/（μmol·m-2·s-1） 气孔导度Gs/（mmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度Ci/（μmol·mol-1） 叶绿素含量（mg·g-1） CK 5.37 0.34 395.32 2.1 HT 1.78 0.12 362.78 0.35 据表分析，HT组水稻净光合速率显著下降的原因是________。HT组气孔导度变化明显，推测这种变化可能与植物激素X有关，X激素最可能是________。若在原实验基础上增设一个实验组验证此猜测，该实验组可设置为________。 10.（2026·山东东营·一模）小球藻产氢是一种清洁能源的生产途径，但光合作用生成的氧气会迅速抑制氢化酶活性，导致产氢仅持续数分钟。科研人员研发了一种仿生涂层技术，在小球藻细胞表面先后构建了PPy涂层（内含Fe3+和抗坏血酸，Fe3+催化抗坏血酸与氧气反应）和矿化外层，实现可持续产氢。下图为相关过程示意图，回答下列问题。 （1）PSⅡ是光合色素蛋白复合体，分布于__________上，光合作用中PSⅡ将水分解为H+和氧，H+在膜对侧与__________结合，形成的产物参与暗反应。 （2）自然状态下小球藻白天与黑夜产氢效率都较低，可能的原因分别是__________。 （3）PPy涂层是保证小球藻连续产氢的关键部分，从所含物质的角度分析，原理是__________。 （4）涂层中需要定期补充光敏剂（曙红Y）和电子供体T，以保证电子的连续供应。涂层小球藻细胞中，产氢所需的电子有两条供给路径：路径一为__________；路径二为曙红Y吸收光能后使电子供体T产生电子，经PPy涂层传输至氢化酶。为验证路径二的存在，可设置的实验组是：__________（填序号），若检测到仍能继续产氢，则证明路径二存在。 ①停止补充涂层中的电子供体T ②在涂层中添加耗氧剂抗坏血酸 ③在涂层小球藻细胞中添加PSII电子传递抑制剂 （5）目前该系统运行成本和操作复杂度较高。从改造藻类自身代谢途径的角度，提出一种提高产氢效率的思路：__________。 11.（2026·山东德州·一模为了研究干旱胁迫下氮肥供应对胡杨生长的影响，研究人员在正常供水(MW)和干旱条件(LM)下分别设置N0(0g⋅pot-1)、N1(3g⋅pot-1)和N2(6g⋅pot-1)三个氮肥水平进行实验，结果如下图所示。 （1）测定叶绿素相对含量时，应首先用___________(填试剂)提取光合色素，并将提取液置于___________光下测定吸光值来推算叶绿素的相对含量。 （2）干旱胁迫下胡杨净光合速率降低，据图分析，主要原因是___________。 （3）干旱条件下，适当施加氮肥可显著提高胡杨净光合速率，据图分析，原因是___________。 （4）为研究氮肥影响光合作用的机制，研究人员对干旱条件下胡杨叶片中的脱落酸含量进行测量。结合脱落酸的作用，据图推测N1组胡杨叶片的脱落酸含量___________(填“低于”“等于”或“高于)N0组，依据是___________。 12.（2026·山东临沂·一模）低温胁迫记忆是植株经前期适度的低温处理后，对再次受到低温胁迫表现出较强的耐冷性。为探明低温循环诱导的胁迫记忆对黄瓜光合作用的影响，研究人员进行了相关实验。设置未进行低温诱导（C0R0）、低温诱导1次（C1R1：昼/夜温度8℃/5℃处理24h→25℃/18℃恢复48h）、低温循环诱导2次（C2R2：低温和恢复条件同前）、低温循环诱导3次（C3R3：低温和恢复条件同前）四种不同处理，诱导结束后均置于昼夜温度8℃/5℃下，同时设置常温组（CK）始终处于昼夜温度25℃/18℃条件下，72h后取样测定光合作用相关指标，结果如下： 叶绿素 （mg·g-1FW） 类胡萝卜素 （mg·g-1FW） 光合速率 （μmol·m-2·s-1） 气孔导度 （mmol·m-2·s--1） 胞间CO2浓度 （μmol·mol-1） RuBP羧化酶活性 NPQ值 CK 2.7 0.52 16.0 160 220 0.38 0.25 C0R0 2.0 0.45 4.0 50 270 0.28 0.70 C1R1 2.3 0.45 5.2 57 272 0.29 0.68 C2R2 2.5 0.5 7.0 70 240 0.35 0.40 C3R3 2.4 0.4 5.6 52 271 0.3 0.48 注：RuBP羧化酶是暗反应阶段的关键酶。 （1）光被黄瓜叶片中的光合色素吸收用于光反应，将光能转化为______中活跃的化学能。结合表格中数据，分析低温胁迫下黄瓜叶片微黄的原因是______。 （2）NPQ是植物光合色素吸收的光能过多时，过剩的光能不能用于光合作用，而是以热能的形式释放的一种光保护机制。NPQ值越大，耗散的热能越多。结合表中数据，从光反应和暗反应的相互关系角度分析，低温胁迫导致NPQ值增加的原因可能是______。 （3）由表中数据可知，低温胁迫会导致光合速率下降的原因是______。 （4）该实验的对照组是______。分析该实验结果，可以初步得出的实验结论是：______。 ( 光合作用和呼吸作用综合分析 考点3 ) 1.（2026·山东滨州·一模）水生生活的某绿藻进化出了特殊的光合效率提升机制，其关键过程如图所示。下列说法错误的是（ ） A. 绿藻在富集HCO3-过程中需要消耗能量 B. 物质X为氧气，可在线粒体基质中参与有氧呼吸第三阶段 C. 适当增大光照强度可提高类囊体为暗反应提供CO2的速率 D. 光反应产生的H+既参与NADPH的合成，又为HCO3-跨膜转运提供动力 2.（2026·山东德州·一模）(不定项)线粒体内膜和类囊体膜均具有电子传递链，电子通过电子传递链传递给氧化剂的过程驱动H+跨膜运输建立膜两侧浓度差，H+顺浓度梯度运输进而驱动ATP合酶合成ATP，从而完成能量转化。细胞呼吸过程中丙酮酸需要依赖H+顺浓度运输才能进入线粒体。下列说法正确的是（ ） A. 水光解产生的电子经传递后可与NADP+和H+结合生成NADPH B. 在线粒体和叶绿体中，电子传递时释放的能量均转化为ATP中的化学能 C. 电子传递时驱动的H+跨膜运输属于协助扩散，不需要消耗能量 D. 氧气缺乏会使线粒体内膜上的电子传递受阻，从而抑制丙酮酸进入线粒体 3.（2026·山东菏泽·一模）(不定项)将向日葵叶片置于含已知浓度12CO2和14CO2的密闭透明小室中，并依次进行光照和黑暗处理，叶片对两种CO2的吸收无明显差异。测定小室中12CO2浓度和14C放射性强度，计算得到比活度（14C放射性强度/12CO2浓度），结果如图。下列说法错误的是（ ） A. 光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在14C5 B. 光照时，产生ATP的细胞器为叶绿体和线粒体 C. 6~8min内，叶片细胞固定12CO2的量接近于零 D. 转入黑暗后，比活度降低是由于14CO2被快速吸收 4.（2026·山东济宁·一模）随着全球碳排放问题日益严峻，生物碳转化技术因其绿色可持续性备受关注。科学家利用衣藻和大肠杆菌设计了一种共培养系统，该系统中，敲除衣藻甘醇酸脱氢酶基因，使衣藻光呼吸循环的中间产物甘醇酸大量积累并分泌到细胞外，工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品，已知一定范围内，光呼吸强度随CO2/O2比值的减小而增大。实验过程及结果如图。回答下列问题。 注：μE为光照强度单位：μmol·m⁻2·s⁻1. （1）Ⅰ阶段向培养液中通入3%CO2的作用是____。在光反应阶段，光能被光合色素捕获后，水分解成____的同时，被叶绿体夺去了电子，电子经传递，可用于NADP⁺与H⁺结合形成NADPH，NADPH的作用有____。 （2）Ⅰ阶段后改为向培养液中通入空气的目的是____，与Ⅱ、Ⅲ阶段相比，第Ⅳ阶段大肠杆菌干重大量增加的原因是____。 （3）设计该系统的意义是____。 5.（2026·山东聊城·一模）提高植物的光合作用效率是实现“碳中和”的有效途径之一。在高CO2浓度条件下，提高光反应效率成为研究突破点。光反应过程中，类囊体膜内外H+浓度（内高外低）梯度驱动ATP合成，但当光照过强时，会诱发植物的非光化学淬灭机制（NPQ），耗散过剩的光能，以保护叶绿体结构。欲探究类囊体膜上蛋白K对NPQ的影响，科研人员以冬小麦为实验材料进行了相关实验与检测。回答下列问题： （1）水在类囊体膜腔内分解，释放O2的同时产生的H+和电子被受体_______接收，形成的产物在暗反应中的作用是_______。 （2）科研人员构建了冬小麦K基因缺失突变体（甲）、K基因过表达突变体（乙）。检测从强光转为弱光过程中的NPQ的变化，结果如图1.结果表明：K蛋白的功能是在强光转为弱光时，_______。 （3）蛋白K可跨膜运输H+。科研人员改变野生型所处环境的光照强度，检测叶绿体基质pH和K蛋白活性的变化，结果如图2. ①据此推测，有活性的K蛋白跨膜转运H+的方向是______。 ②当光照强度由强转弱时，K蛋白活性先上升后迅速恢复正常。推测其积极意义可能是：______。 6.（2026·山东青岛·一模）如下图所示，PSI、PSⅡ、ATP合成酶等是植物叶绿体类囊体膜上与光合作用密切相关的一系列蛋白质复合体。回答下列问题： （1）实验室中常用________（试剂）提取绿色植物叶片中的色素，得到四条色素带，PSⅡ、PSI中特殊状态的叶绿素a应在距离滤液细线的第________条色素带中。 （2）类囊体腔中H⁺的来源有两个：一是________，二是电子传递过程中H⁺的转运。H⁺通过ATP合成酶时，其跨膜运输方式为________。若向类囊体膜外侧加入一种破坏质子梯度的试剂，ATP的生成量会________。 （3）在光反应中，ATP和NADPH的生成是偶联的。若将类囊体置于pH=4的溶液中，待类囊体腔的pH也达到4后，再将其转移到pH=8的溶液中，即使在黑暗条件下也能合成ATP，原因是________。 （4）与陆生植物不同，沉水植物对CO₂的利用效率具有局限性，这是因为CO₂在水体中的扩散速率仅仅是空气中的万分之一。为了适应表皮细胞水体的无机碳环境，进一步提高叶肉细胞夜间CO₂的利用效率，许多沉水植物进化出了特殊的光合代谢机制。下图为某种沉水植物的光合代谢模型。 ①据图可知，该沉水植物表皮细胞可吸收HCO3_，并在________的作用下将其首先固定为草酰乙酸。 ②产生的苹果酸可进入叶肉细胞直接被利用，也可在夜间存储在液泡中，白天分解。结合光合作用过程分析，夜间不能利用苹果酸合成有机物的原因是________。夜间存储苹果酸对于沉水植物的意义是________。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 细胞的代谢 3大考点概览 考点1 呼吸作用 考点2 光合作用 考点3 光合作用和呼吸作用综合分析 ( 呼吸作用 考点1 ) 1.（2026·山东菏泽·一模）呼吸作用第一阶段产生的NADH需要不断被利用并再生出NAD+才能使呼吸作用持续进行。酶M和酶L均能催化NAD+的再生，但酶M仅存在于线粒体中，酶L仅存在于细胞质基质中。癌细胞在氧气充足的条件下，无氧呼吸也非常活跃。为研究该问题，科研人员用不同浓度的某种药物抑制癌细胞呼吸作用第一阶段，检测相关酶活性，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ） A. 酶M参与有氧呼吸的第三阶段，酶L参与无氧呼吸的第二阶段 B. 呼吸作用第一阶段速率相对值为100的组别为该实验的对照组 C. 呼吸作用第一阶段速率相对值较低时，癌细胞以无氧呼吸为主 D. 酶M活性达到最大值后，癌细胞无氧呼吸迅速增强促进NAD+再生 【答案】C 【解析】A、根据题干信息，酶M存在于线粒体中。有氧呼吸的第三阶段（电子传递链）发生在线粒体内，该过程利用NADH并再生NAD⁺。因此，酶M参与有氧呼吸第三阶段是合理的。 酶L存在于细胞质基质中。无氧呼吸的第二阶段发生在此处，该过程利用NADH将丙酮酸还原为乳酸，并再生NAD⁺。因此，酶L参与无氧呼吸第二阶段是合理的，A正确； B、该实验通过药物抑制呼吸作用第一阶段。速率相对值为100，意味着该组没有使用药物进行抑制（即抑制率为0），是实验的基准状态，用于与其它受抑制的组进行比较。这符合对照组的定义，B正确； C、观察图表，在呼吸作用第一阶段速率相对值较低时，代表有氧呼吸的酶M活性显著高于代表无氧呼吸的酶L活性。 这表明在第一阶段速率较低时，细胞主要通过有氧呼吸途径（酶M）来再生NAD⁺，而不是无氧呼吸，C错误； D、从图中可以看出，当呼吸作用第一阶段速率相对值达到约60时，酶M的活性已达到饱和（最大值）。在此之后，随着第一阶段速率的继续增加，酶L的活性开始急剧上升。酶L活性的增强意味着无氧呼吸途径被激活，以应对因第一阶段速率加快而产生的更多NADH，从而促进NAD⁺的再生，D正确。 故选C。 2.（2026·山东青岛·一模）为研究低氧胁迫对两个黄瓜品种根系细胞呼吸的影响，科研人员进行了相关实验，结果如下图所示。下列叙述正确的是（ ） A. 正常通气情况下，品种A和B的根系细胞产生的CO2都来自线粒体 B. 低氧胁迫下，品种B对氧气浓度的变化较为敏感 C. 低氧胁迫下，根细胞中丙酮酸分解为酒精的过程不产生 ATP D. 低氧胁迫不影响黄瓜的光合速率和产量 【答案】C 【解析】A、据图可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞产生了酒精，说明其呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，则根系细胞产生二氧化碳来自线粒体和细胞质基质，A错误； B、与正常通气相比，低氧胁迫下，品种A产生的酒精含量更多，说明品种A对氧气浓度变化较为敏感，B错误； C、低氧胁迫下，根细胞中丙酮酸分解为酒精的过程是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生 ATP，C正确； D、长期处于低氧胁迫条件下，无氧呼吸产生的ATP减少，影响主动运输过程，植物吸收无机盐的能力下降，进而会影响植物的光合速率，导致产量降低，D错误。 故选C。 3.（2026·山东东营·一模）游泳比赛中，骨骼肌O2利用能力是决定比赛成绩的关键。若比赛过程中骨骼肌细胞呼吸底物为葡萄糖，下列说法正确的是（ ） A. 细胞内ATP的合成速率始终大于分解速率 B. 细胞产生的CO2量大于消耗的O2量 C. O2在细胞的线粒体基质中与NADH结合形成水 D. 产生相同能量时，利用O2能力更强的细胞消耗的葡萄糖更少 【答案】D 【解析】A、细胞内ATP的合成与分解处于动态平衡状态。比赛过程中，ATP水解供能的同时会通过呼吸作用快速合成，两者速率基本相等，A错误 B、以葡萄糖为底物进行有氧呼吸时，消耗1分子O₂产生1分子CO₂（反应式：），无氧呼吸既不消耗氧气，也不产生二氧化碳，故CO₂量等于O₂消耗量，B错误； C、O₂与NADH结合形成水的过程发生在线粒体内膜（电子传递链末端），C错误； D、有氧呼吸中，1分子葡萄糖彻底氧化可产生约30分子ATP；而无氧呼吸仅产生2分子ATP。O₂利用能力越强，代表有氧呼吸效率越高，产生相同能量时消耗的葡萄糖更少，D正确。 故选D 4.（2026·山东潍坊·一模）（不定项）人体细胞的线粒体外膜上存在孔蛋白，丙酮酸、水等小分子物质可自由通过。丙酮酸可在细胞质基质中转化为乳酸。下列说法错误的是（ ） A. 丙酮酸可与孔蛋白上的特定位点相结合 B. O2浓度较低时，丙酮酸运入线粒体的速度下降甚至停止 C. 丙酮酸转化为乳酸的过程释放少量能量用于ATP合成 D. 人体产生的乳酸可在肝脏细胞转化形成葡萄糖 【答案】AC 【解析】A、孔蛋白是线粒体外膜上的通道蛋白，允许小分子物质（如丙酮酸、水）自由通过，无需与特定位点结合，A错误； B、O₂浓度较低时，细胞进行无氧呼吸，丙酮酸主要在细胞质基质中转化为乳酸，故其运入线粒体的速度下降或停止，B正确； C、丙酮酸在细胞质基质中转化为乳酸是无氧呼吸的第二阶段，该反应不释放能量，也不合成ATP。无氧呼吸仅第一阶段糖酵解产生少量ATP，C错误； D、人体肌肉细胞无氧呼吸产生的乳酸，经血液运输至肝脏，通过糖异生作用可转化为葡萄糖，维持血糖稳定，D正确。 故选AC。 5.（2026·山东聊城·一模）（不定项）有氧条件下，细胞质基质中部分NADH携带的氢，可借助α-磷酸甘油跨越线粒体外膜进入线粒体，在内膜上被FAD接受形成FADH2，最终发生氧化反应并释放能量。下列叙述错误的是（ ） A. 有氧气时细胞质基质中的NADH所携带的氢全部来自有机物 B. 有氧气时丙酮酸可继续氧化分解，在线粒体内膜上产生NADH C. FADH2所携带的氢最终交于氧气生成水，大部分能量以热能的形式散失 D. 缺少氧气时，NADH因无法被消耗而在细胞质基质中大量积累 【答案】BD 【解析】A、有氧条件下细胞质基质中的NADH全部来自有氧呼吸第一阶段葡萄糖（属于有机物）的分解，其携带的氢全部来自有机物，A正确； B、丙酮酸的继续氧化分解属于有氧呼吸第二阶段，场所为线粒体基质，该阶段产生NADH；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，功能是消耗NADH生成水，不产生NADH，B错误； C、FADH₂和NADH都是电子传递链的供氢体，携带的氢最终与氧气结合生成水；有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，仅少部分储存到ATP中，C正确； D、缺少氧气时细胞可进行无氧呼吸，无氧呼吸第二阶段会消耗细胞质基质中的NADH，将其还原为NAD+以维持糖酵解持续进行，因此NADH不会在细胞质基质中大量积累，D错误。 故选BD。 6.（2026·山东临沂·一模）（不定项）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关（不考虑乳酸发酵），水淹过程中其活性变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，参与有氧呼吸的酶是甲 B. 在水淹0~3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是氧气的浓度 C. 根细胞进行无氧呼吸时，只在第一阶段释放能量，产生少量ATP D. 水淹第3d时，作物根的CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，则无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍 【答案】BCD 【解析】A、正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，若进行无氧呼吸会产生酒精对根细胞产生毒害；分析题图可知，随着水淹天数的增多，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有关的酶，A错误； B、在水淹0~3d阶段，随着水淹天数的增加，氧气含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，影响呼吸作用强度的主要环境因素是氧气的浓度，B正确； C、根细胞进行无氧呼吸时，只在第一阶段释放能量，产生少量ATP，葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精中，C正确； D、水淹第3d时，CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，有氧呼吸需要消耗氧气，葡萄糖的消耗量、氧气消耗量和CO2释放量为1：6：6，无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量比为1：2，有氧呼吸和无氧呼吸均产生0.2μmol·g-1·min-1 CO2，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍，D正确。 故选BCD。 7.（2026·山东滨州·一模）(不定项)小麦幼根的线粒体存在交替呼吸途径，该途径由交替氧化酶（AOX）催化。通过实验研究低温胁迫下交替呼吸途径的影响因素，结果如下表。 处理组 幼根生长速率（相对值） H2O2含量（相对值） 丙二醛含量（相对值） 常温组（25℃） 100 100 100 常温+DMTU组 98 92 97 常温+SHAM组 97 105 101 低温组（4℃） 42 210 185 低温+DMTU组 78 105 108 低温+SHAM组 25 285 240 注：①DMTU是一种过氧化氢消除剂 ②SHAM是一种交替氧化酶专一性抑制剂 ③丙二醛含量可反映细胞膜氧化损伤程度，是氧化压力的重要检测指标 下列说法错误的是（ ） A. 低温胁迫下小麦幼根的氧化压力降低 B. 低温下H2O2积累是导致幼根生长受阻的原因 C. AOX在低温条件可使线粒体中的H2O2含量升高 D. 实验表明，常温时小麦幼根几乎不存在交替呼吸途径 【答案】ACD 【解析】A、低温组丙二醛相对值为185，远高于常温组的100，说明低温胁迫下小麦幼根氧化压力升高，A错误； B、对比低温组和低温+DMTU组，消除H₂O₂后幼根生长速率从42上升到78，说明低温下H₂O₂积累是幼根生长受阻的原因，B正确； C、对比低温组和低温+SHAM组，抑制AOX后H₂O₂含量从210上升到285，说明AOX可降低线粒体中H₂O₂含量，C错误； D、题干明确说明小麦幼根的线粒体存在交替呼吸途径，常温下加入SHAM后各项指标变化小，仅说明该途径常温下活性极低，并非几乎不存在，且实验无法证明该途径不存在，D错误。 故选ACD。 ( 光合作用 考点2 )（2026·山东济宁·一模）绿色植物光合作1.用通过光合磷酸化合成ATP，该过程是在跨膜H⁺电化学势能的参与下，由跨膜的ATP合成酶催化完成。图1、图2为科研人员用银杏叶片进行实验的结果。下列叙述错误的是（ ） A. 推测上述ATP合成酶位于叶绿体内膜 B. 光合磷酸化产生的ATP在7～11月逐渐减少 C. ATP合成酶的跨膜部位呈疏水性，有利于和相应膜稳定结合 D. 叶绿体放氧活性11月低于7月的原因有叶绿素含量减少、气温降低等 【答案】A 【解析】A、绿色植物的光合磷酸化是光反应合成ATP的过程，光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，因此ATP合成酶位于类囊体薄膜，而非叶绿体内膜，A错误； B、由图1可知，7~11月银杏叶片光合磷酸化活性逐渐下降，因此光合磷酸化产生的ATP逐渐减少，B正确； C、生物膜的基本支架是磷脂双分子层，磷脂双分子层内部为疏水环境，因此ATP合成酶的跨膜部位呈疏水性，有利于和膜稳定结合，C正确； D、叶片衰老进入秋季后（11月相对7月），气温降低会降低酶活性，同时叶片叶绿素含量下降，光反应减弱，因此叶绿体放氧活性11月低于7月，D正确。 故选A。 2.（2026·山东青岛·一模）(不定项)为研究光照强度对植物光合作用强度的影响，将若干株玉米置于22℃的封闭温室内，水分和矿质元素等供应充足。人为控制光照强度由黑暗逐渐增强至较大强度，测量此过程中不同光照强度下玉米单位时间内气体的释放量，绘制曲线如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 光照强度低于d时，释放的气体来自玉米细胞呼吸产生的CO₂ B. c点单位时间内玉米光合作用产生O2的量为（n-m）μmol C. d点玉米叶肉细胞单位时间内光合作用生成O₂的量等于呼吸作用消耗O₂的量 D. 与d点相比，e点时玉米叶绿体基质中C₃含量增多 【答案】AB 【解析】A、光照强度低于在a和b之间时，植物只进行呼吸作用，b和d之间时，呼吸作用强度大于光合作用强度，释放的气体来自玉米细胞呼吸产生的CO₂，A正确； B、通过a到b之间可求出单位时间的呼吸释放二氧化碳量为n，c点时释放二氧化碳为m，说明呼吸-光合=m，即c点单位时间内玉米光合作用产生O2的量为（n-m）μmol，B正确； C、d点时整个植物的光合速率等于呼吸速率，但叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C错误； D、与d点相比，e点时光照强度增大，光反应增强，C3的还原过程增强，玉米叶绿体基质中C₃含量减少，D错误。 故选AB。 3.（2026·山东东营一模）(不定项)研究发现，在微重力环境中，植物叶肉细胞中类囊体薄膜松散、基粒堆叠程度降低、RuBP羧化酶（催化CO2的固定）活性下降。为探究微重力对光反应和暗反应的影响程度，我国空间站开展了相关实验。实验组除微重力环境外，其他条件与地面对照组相同。下列说法正确的是（ ） A. 类囊体薄膜松散会影响光合色素和酶的分布，降低光反应速率 B. RuBP羧化酶催化CO2生成C3的过程中需要C5参与 C. 若实验组叶肉细胞中ADP和NADP+含量均上升，则微重力对暗反应的影响程度大 D. 若实验组中C3/C5比值较对照组显著升高，可推测微重力对光反应的影响程度大 【答案】ABD 【解析】A、类囊体薄膜是光反应的场所，其上分布有光合色素和光反应相关酶。微重力导致类囊体薄膜松散，会影响光合色素和酶的有序分布，进而降低光反应速率，A正确； B、RuBP羧化酶催化的是暗反应中CO2的固定过程，该过程中CO2与C5结合生成2分子C3，因此需要C5参与，B正确； C、ADP是光反应合成ATP的原料，NADP+是光反应合成NADPH的原料。若实验组ADP和NADP+含量均上升，说明光反应产生的ATP和NADPH减少，即光反应速率降低，而非暗反应影响程度大，C错误； D、若实验组C3/C5比值显著升高，说明C3积累、C5减少。这是因为暗反应中C3的还原受阻，而CO₂的固定仍在进行，导致C3增多、C5减少，说明微重力对光反应的影响程度更大，D正确。 故选ABD。 4.（2026·山东淄博·一模）(不定项)拟南芥光反应的非环式电子传递会同步生成ATP和NADPH，二者比例相对固定（约1.5:1），但暗反应对ATP和NADPH的需求比为2:1，其叶肉细胞中还存在NDH复合体介导的环式电子传递，仅产生ATP，在弱光下作用显著。将生理状态一致的拟南芥野生型（WT）与NDH复合体缺失突变体（ndh）置于适宜温度、弱光的密闭装置中培养，下列说法错误的是（ ） A. 培养初期突然提高光照强度，短时间内WT叶绿体中C5含量上升 B. 培养初期，若光合速率WT>ndh>0，说明弱光下环式电子传递起主导作用 C. 若两装置内CO2浓度均不再变化，装置内CO2浓度WT组>ndh组 D. 弱光下WT可通过环式电子传递，缓解光合作用过程中ATP/NADPH的供需失衡 【答案】BC 【解析】A‌、培养初期突然提高光照强度，光反应增强，产生的ATP和NADPH增多，C3的还原加快，生成C5的速率加快，而短时间内CO2的固定速率不变，所以短时间内WT叶绿体中C5含量上升，A正确； B、培养初期，若光合速率WT＞ndh＞0，说明WT的光合速率大于ndh突变体，由于ndh突变体缺乏NDH复合体介导的环式电子传递，而WT存在该环式电子传递，所以说明弱光下环式电子传递能提高光合速率，但不能说明环式电子传递起主导作用，B错误； C、若两装置内CO2浓度均不再变化，说明此时光合速率等于呼吸速率。由于WT存在NDH复合体介导的环式电子传递，仅产生ATP，能为暗反应提供更多的ATP，可固定更多的CO2，所以装置内CO2浓度WT组＜ndh组，C错误； D、‌弱光下，暗反应对ATP和NADPH的需求比为2:1，而光反应生成ATP和NADPH的比例约为1.5:1，存在ATP供应不足的情况，WT可通过环式电子传递，仅产生ATP，缓解光合作用过程中ATP/NADPH的供需失衡，D正确。 5.（2026·山东潍坊·一模）光合作用过程中，C3还原会生成磷酸丙糖（TP）。TP可在叶绿体中合成淀粉，也可通过叶绿体膜上的磷酸丙糖转运器（TPT）运输到细胞质基质中合成蔗糖。 （1）暗反应中，C3还原时需消耗_________等光反应产物。降低环境中的CO2浓度，叶绿体基质中C5的含量短时间内会_________（填“上升”“下降”或“不变”）。 （2）TPT向叶绿体中运入一分子Pi的同时，向外运出一分子TP。已知Pi螯合剂会快速降低溶液中Pi含量，现向正常光合叶肉细胞的细胞质基质中加入Pi螯合剂，则叶绿体中淀粉的合成会显著_________（填“加快”或“减慢”），原因是_________。 （3）为进一步探究叶绿体产生的TP是否是合成蔗糖的必备原料，某兴趣小组利用TPT抑制剂Y设计了如下实验，请完善实验思路并分析结果： 实验思路：取生长状况一致的豌豆幼苗，均分为两组，编号为甲组和乙组；两组均置于适宜光照、适宜CO2浓度条件下培养；甲组喷施适量蒸馏水，乙组_________；继续培养相同时间后，检测并比较两组幼苗细胞质基质中_________的合成速率。 预期结果与结论： 若_________，则叶绿体产生的TP是合成蔗糖的必备原料； 若_________，则叶绿体产生的TP不是合成蔗糖的必备原料。 【答案】（1）①. ATP和NADPH ②. 上升 （2） ①. 加快 ②. 细胞质基质Pi浓度降低，TPT运输TP减慢，叶绿体中TP增多，有利于淀粉合成 （3）①. 喷施等量抑制剂Y ②. 蔗糖 ③. 甲组蔗糖合成速率正常，乙组无法合成蔗糖 ④. 乙组与甲组蔗糖合成速率无显著差异 【解析】 【小问1详解】 暗反应中，C₃的还原需要光反应提供的ATP（供能）和NADPH（供能和作为还原剂）；降低环境中CO₂浓度时，CO₂的固定（CO₂+C₅ →2C₃）速率骤降，C₅的消耗减少；而C₃的还原仍在进行，持续生成C₅，因此短时间内叶绿体基质中C₅含量上升。 【小问2详解】 因为TPT向叶绿体中运入一分子Pi的同时，向外运出一分子TP。Pi被螯合剂会快速降低细胞质基质中Pi含量，使其浓度降低，导致TPT向叶绿体内转运Pi的速率下降，TP向外运出叶绿体的速率也随之降低。叶绿体内TP积累，更多的TP用于合成淀粉，因此淀粉合成显著加快。故叶绿体中淀粉的合成会显著加快，原因是细胞质基质Pi浓度降低，TPT运输TP减慢，叶绿体中TP增多，有利于淀粉合成。 【小问3详解】 实验目的为探究叶绿体产生的TP是否是合成蔗糖的必备原料。叶绿体产生的TP，需要通过叶绿体膜上的TPT转运器运输到细胞质基质，才能用于合成蔗糖。TPT抑制剂Y可以阻断TP从叶绿体向细胞质的运输。对照组（甲组）：喷施蒸馏水，保证TPT正常工作，TP可以外运合成蔗糖。实验组（乙组）：喷施等量的TPT抑制剂Y溶液，阻断TP外运。检测并比较两组幼苗细胞质基质中蔗糖的合成速率。如果TP是合成蔗糖的必备原料：乙组TP外运被阻断，细胞质中缺乏合成蔗糖的原料，因此甲组蔗糖合成速率正常，乙组无法合成蔗糖。如果TP不是合成蔗糖的必备原料：即使TP外运被阻断，细胞质中仍有其他途径合成蔗糖，因此乙组与甲组蔗糖合成速率无显著差异。 6.（2026·山东滨州·一模）重金属铅（Pb）胁迫会显著降低叶绿素含量，浓度过高时还会破坏叶绿体结构和功能，影响植物光合速率。硅（Si）可参与硅化细胞的形成来调控气孔导度，有助于增大气孔导度。为研究不同类型硅肥对不同浓度Pb胁迫下棉花光合作用的影响，实验中使用有机硅肥（50g/L的Si+50g/L的有机质）和无机硅肥（50g/L的Si+50g/L的K₂O）处理，结果如下表。 土壤类型 处理方式 叶绿素相对含量 净光合速率 /（μmol⋅m-2⋅s-1） 气孔导度 /（mol⋅ m-2⋅s-1） 胞间CO2浓度 /（μmol⋅mol-1） 土壤1 （低浓度Pb） CK （空白对照） 42.5 12.8 0.17 268.3 有机硅肥 49.2 14.3 0.26 260.5 无机硅肥 52.5 16.5 0.34 256.1 土壤2 （高浓度Pb） CK （空白对照） 31.2 8.5 0.11 242.6 有机硅肥 32.3 8.6 0.12 258.4 无机硅肥 31.9 8.7 0.16 260.2 （1）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。使用无水乙醇提取绿叶中的色素后，测定叶绿素含量时应选择____光。重金属Pb可使叶绿素含量降低，该变化会直接抑制光合作用的光反应阶段，导致____生成减少，进而使暗反应中____过程速率下降。 （2）该实验在设计时遵循了单一变量原则，本实验的自变量是____。 （3）气孔是CO2进入叶片的主要通道，气孔导度反映气孔开放程度。低浓度Pb胁迫下，细胞呼吸速率无明显变化，但硅肥处理使棉花气孔导度明显升高，而胞间CO2浓度下降，原因是____的增加速率大于____的增加速率。 （4）从影响净光合速率角度分析，在____（填“低”或“高”）浓度Pb胁迫条件下，使用无机硅肥比使用有机硅肥具有更好的效果。根据表中数据____（填“能”或“不能”）判断无机硅肥可以促进叶绿素的合成，理由是____。 【答案】（1）①. 红 ②. ATP和NADPH ③. C3的还原 （2）Pb的浓度（或土壤类型）、硅肥的种类 （3）①. 叶肉细胞对胞间CO2的利用 ②. 气孔导度升高使CO2进入胞间 （4）①. 低 ②. 不能 ③. 缺少无Pb处理的对照实验 【解析】 【分析】光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段：在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。 【小问1详解】 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，测定叶绿素含量时应选择红光，避免类胡萝卜素的吸收干扰。光反应阶段生成 ATP 和 NADPH，叶绿素含量降低会直接抑制光反应，导致 ATP 和 NADPH生成减少，进而使暗反应中C3的还原过程速率下降。 【小问2详解】 根据题意可知本实验研究不同类型硅肥对不同浓度Pb胁迫下棉花光合作用的影响，本实验的自变量是Pb的浓度（或土壤类型）与硅肥的种类。 【小问3详解】 硅肥处理使气孔导度升高，CO₂进入胞间的速率加快，但叶肉细胞利用胞间 CO₂的速率（净光合速率）增加更快，因此胞间 CO₂浓度下降。 【小问4详解】 在低浓度 Pb 胁迫（土壤 1）下，无机硅肥组的净光合速率（16.5）高于有机硅肥组（14.3），效果更好；高浓度 Pb 胁迫下二者差异极小。根据表中数据无法确定无机硅肥是否能在无 Pb 条件下促进叶绿素合成，因为缺少无Pb处理的对照实验，这只能说明其能缓解 Pb 胁迫对叶绿素合成的抑制。 7.（2026·山东淄博·一模）干旱胁迫初期，乙烯（ETH）可通过SIERF.D2基因与脱落酸（ABA）一起参与植物的抗逆性调节。为揭示两种激素之间的作用机制，研究人员以野生型番茄株系（WT）、SIERF．D2过表达株系（OE）和SIERF.D2敲除株系（CR）为材料开展实验，结果如下表。已知花青素能清除活性氧ROS，减轻ROS对类囊体的损伤，花青素的合成需要消耗植物自身能量及营养物质。 株系 处理方式 植株相对含水量（%） 气孔开度（μm） 花青素含量（μg/g） ROS含量（相对值） WT 正常 85 1.8 28 0.35 WT 干旱 52 0.9 45 0.72 OE 干旱 31 1.5 12 1.25 CR 干旱 68 0.5 78 0.48 （1）番茄叶肉细胞产生的NADPH在暗反应中的作用是_____。植物体中脱落酸的作用是______（答出2点即可）。 （2）干旱胁迫初期，番茄光合效率下降的直接原因除植株含水量降低外，还有______（答出2点即可）。 （3）结合表中数据，科研人员构建了干旱胁迫初期乙烯与脱落酸的互作机制（如图）。 ①处的作用为_______（填“促进”或“抑制”），依据是______，②处的作用为______（填“促进”或“抑制”）。 （4）结合干旱胁迫初期乙烯和脱落酸的作用机理，从植物生理平衡的角度，分析干旱胁迫初期两种激素产生上述效应的意义是______（答出2点即可）。 【答案】（1）①. 提供能量，作为还原剂 ②. 抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠（答出任意两点即可） （2）气孔开度减小，CO2供应不足；活性氧积累，破坏类囊体结构 （3）①. 抑制 ②. 干旱胁迫初期，OE组气孔开度显著高于WT，CR组气孔开度显著低于WT ③. 抑制 （4）对气孔开度进行精细调控，减少水分散失的同时保证CO2的供应，实现保水与光合的平衡（脱落酸减少气孔开度，减少水分散失，乙烯避免气孔过度关闭，保证CO2的供应，维持一定的光合作用强度，其他合理答案也可）。（乙烯）避免植物为抵抗干旱合成过多花青素过度消耗能量和物质，影响生长发育（其他合理答案也可） 【解析】 【小问1详解】 在光合作用暗反应中，NADPH作为还原剂，参与C3​的还原，同时还能提供能量；脱落酸能抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落，还能促进气孔关闭，维持种子休眠等。 【小问2详解】 从表格数据及光合作用原理可知，干旱胁迫初期，气孔开度减小，会使CO2​吸收减少；同时活性氧ROS含量增加，对类囊体造成损伤，进而影响光合效率。 【小问3详解】 ①从表格数据看，干旱胁迫初期，OE组气孔开度显著高于WT，CR组气孔开度显著低于WT，说明SIERF.D2基因表达会抑制ABA信号通路诱导的气孔关闭。 ②已知花青素能清除活性氧ROS，减轻ROS对类囊体的损伤，而OE株系中ROS含量高，说明SIERF.D2基因表达抑制了花青素积累，进而使得ROS含量升高。 【小问4详解】 从植物生理平衡的角度，干旱胁迫初期两种激素对气孔开度进行精细调控，减少水分散失的同时保证CO2的供应，实现保水与光合的平衡（脱落酸减少气孔开度，减少水分散失，乙烯避免气孔过度关闭，保证CO2的供应，维持一定的光合作用强度）。（乙烯）避免植物为抵抗干旱合成过多花青素过度消耗能量和物质，影响生长发育。 8.（2026·山东日照·一模）高光强为植物非生物胁迫因子之一，会降低植株的光合作用。为探究水稻叶绿体蛋白oscyp38对高光强的响应，研究人员构建了水稻突变体品系oscyp38，并检测了其与野生型水稻（WT）的叶绿素含量，结果如图1所示。同时，还研究了高光强对两种植株的光系统Ⅱ（PSⅡ）的影响，结果如图2所示。 （1）PSⅡ是由D1、D2、CP43、CP47和LHCⅡ等多种蛋白和光合色素组装成的复合体，色素吸收的光能可将水分子分解为氧气和________，后者参与形成的物质用于暗反应中的________过程。 （2）相同条件下，与野生型水稻相比，oscyp38突变体光合作用较弱，请据图1分析可能的原因是________。 （3）研究表明，高光强下，PSⅡ被破坏并快速修复和重组，使光合电子传递得以继续。有人认为，oscyp38蛋白可能参与PSⅡ的损伤修复而不是早期组装，图2所示结果________（填“能”或“不能”）支持该观点，理由是________。 【答案】（1） ①. H+（或H+和电子） ②. C3还原 （2）oscyp38叶绿素含量显著下降，吸收的光能减少，光合作用较弱 （3）①. 能 ②. 强光下oscyp38中的PSⅡ光复合体的各组分蛋白的含量均低于野生型，正常光强下二者无明显差异 【解析】 【小问1详解】 光合色素吸收的光能可将水分子分解为氧气和H+或H+和电子，H+和NADP+生成NADPH，参与暗反应中C3的还原过程。 【小问2详解】 由图1可知，与野生型水稻相比，oscyp38突变株的叶绿素含量显著下降，吸收光能减少，光合速率下降，光合作用较弱。 【小问3详解】 由图2可知：GL（正常光强）下，oscyp38突变株的PSⅡ光复合体的各组分蛋白的含量均与野生型无明显差异，但在强光（HL）照射条件下，oscyp38突变株中PSⅡ光复合体的各组分蛋白的含量均低于野生型，故图2所示结果能支持oscyp38蛋白可能参与PSⅡ的损伤修复而不是早期组装。 9.（2026·山东菏泽·一模）水稻是重要的粮食作物，高温会引起水稻减产。科学家对抗高温能力弱的水稻W进行改良，获得了水稻S。如图显示了高温条件下水稻W和水稻S响应高温的部分机制。其中T1和T2为不同蛋白，T2在液泡中被降解。箭头的粗细代表物质的量。 （1）图中被降解的细胞器为叶绿体。叶绿体内部含有的叶绿素主要吸收________光。 （2）据图分析，水稻S感知高温信号保护叶绿体的机制是：在高温情况下，________。 （3）据图分析，水稻W改良为水稻S时，采取的措施是________（填序号），除此之外，若要进一步提高水稻S的抗高温能力，还可采取的措施是________（填序号）。 ①提高T1的量②提高T2的量③降低T1的量 ④降低T2的量⑤改变T1的结构⑥改变T2的结构 （4）科研人员以水稻品种N22为材料，设置常温组（CK）和高温处理组（HT），探究高温胁迫对水稻光合作用的影响，实验结果如下表所示。气孔导度表示气孔张开的程度。 组别 净光合速率Pn/（μmol·m-2·s-1） 气孔导度Gs/（mmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度Ci/（μmol·mol-1） 叶绿素含量（mg·g-1） CK 5.37 0.34 395.32 2.1 HT 1.78 0.12 362.78 0.35 据表分析，HT组水稻净光合速率显著下降的原因是________。HT组气孔导度变化明显，推测这种变化可能与植物激素X有关，X激素最可能是________。若在原实验基础上增设一个实验组验证此猜测，该实验组可设置为________。 【答案】（1）红光和蓝紫 （2）T1从细胞膜转移至细胞内与T2结合，促进T2更多地进入液泡被降解，减少T2蛋白在叶绿体中的积累，进而保护叶绿体免受损伤 （3）①. ⑤ ②. ①④⑥ （4）①. 气孔导度下降，CO2吸收量减少；叶绿素含量减少 ②. 脱落酸 ③. 高温处理+施加适量X激素抑制剂（常温处理+施加适量X激素） 【解析】 【小问1详解】 叶绿体中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光 【小问2详解】 由图可知，在高温情况下，T1从细胞膜转移至细胞内与T2结合，促进T2更多地进入液泡被降解，减少T2蛋白在叶绿体中的积累，进而保护叶绿体免受损伤。 【小问3详解】 由图可知，水稻 W 改良为水稻 S 时，膜上T1的结构改变，因此选择⑤；若要进一步提高水稻S的抗高温能力，根据（1）题分析可知，还可采取增加T1，减少或者改变T2结构等方法，因此选择①④⑥。 【小问4详解】 据表分析，HT组高温导致叶绿素含量大幅降低，光反应速率下降；同时气孔导度显著降低，CO₂供应不足，暗反应速率下降，最终净光合速率显著降低。在高温胁迫下，植物常通过合成脱落酸使气孔关闭，减少水分散失，同时降低 CO₂摄入，X激素最可能是脱落酸。若在原实验基础上增设一个实验组验证此猜测，该实验组可设置为“高温处理+施加适量X激素抑制剂”与HT形成对照或设置“常温处理+ 施加适量X激素”，与 CK 组对比。 10.（2026·山东东营·一模）小球藻产氢是一种清洁能源的生产途径，但光合作用生成的氧气会迅速抑制氢化酶活性，导致产氢仅持续数分钟。科研人员研发了一种仿生涂层技术，在小球藻细胞表面先后构建了PPy涂层（内含Fe3+和抗坏血酸，Fe3+催化抗坏血酸与氧气反应）和矿化外层，实现可持续产氢。下图为相关过程示意图，回答下列问题。 （1）PSⅡ是光合色素蛋白复合体，分布于__________上，光合作用中PSⅡ将水分解为H+和氧，H+在膜对侧与__________结合，形成的产物参与暗反应。 （2）自然状态下小球藻白天与黑夜产氢效率都较低，可能的原因分别是__________。 （3）PPy涂层是保证小球藻连续产氢的关键部分，从所含物质的角度分析，原理是__________。 （4）涂层中需要定期补充光敏剂（曙红Y）和电子供体T，以保证电子的连续供应。涂层小球藻细胞中，产氢所需的电子有两条供给路径：路径一为__________；路径二为曙红Y吸收光能后使电子供体T产生电子，经PPy涂层传输至氢化酶。为验证路径二的存在，可设置的实验组是：__________（填序号），若检测到仍能继续产氢，则证明路径二存在。 ①停止补充涂层中的电子供体T ②在涂层中添加耗氧剂抗坏血酸 ③在涂层小球藻细胞中添加PSII电子传递抑制剂 （5）目前该系统运行成本和操作复杂度较高。从改造藻类自身代谢途径的角度，提出一种提高产氢效率的思路：__________。 【答案】（1） ①. 类囊体薄膜 ②. NADP+ （2）白天光合作用产生的氧气迅速抑制氢化酶活性；黑夜没有光照，无法进行光反应为产氢提供必要条件 （3）PPy涂层中的Fe3+催化抗坏血酸与氧气反应，消耗氧气，避免氧气抑制氢化酶活性 （4） ①. 水在PSⅡ作用下分解产生电子，经电子传递链传递至氢化酶 ②. ③ （5）通过基因工程增强氢化酶的耐氧性或敲除与氧气生成相关的基因或提高光反应电子传递效率 【解析】 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段发生水光解产生NADPH和氧气，ADP和Pi结合形成ATP。暗反应阶段发生二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP和NADPH的作用下，还原成五碳化合物，同时ATP水解成ADP和Pi。 【小问1详解】 光合作用的光反应阶段发生在类囊体薄膜上，PSⅡ是光合色素蛋白复合体，分布于类囊体薄膜上；光反应中PSⅡ将水分解为H+和氧，H+在膜对侧与NADP+结合形成NADPH，NADPH参与暗反应。 【小问2详解】 白天小球藻进行光合作用产生氧气，氧气会迅速抑制氢化酶活性，所以产氢效率低；黑夜没有光照，无法进行光反应为产氢提供必要条件（如电子和H+等），所以产氢效率也低。 【小问3详解】 PPy涂层内含Fe3+和抗坏血酸，Fe3+催化抗坏血酸与氧气反应，从而消耗氧气，避免氧气抑制氢化酶活性，保证小球藻连续产氢。 【小问4详解】 据图可知，涂层小球藻细胞中产氢所需电子的路径一为水在PSⅡ作用下分解产生电子，经电子传递链传递至氢化酶。为验证路径二存在，可以通过抑制路径一看产氢情况来判断，所以可设置实验组：③在涂层小球藻细胞中添加PSⅡ电子传递抑制剂，若检测到仍能继续产氢，则证明路径二存在。 【小问5详解】 从改造藻类自身代谢途径的角度，可通过基因工程敲除或抑制与氧气生成相关的基因，减少氧气产生；或增强氢化酶的耐氧性，使其在有氧条件下仍能保持活性；也可提高光反应中电子传递效率，为产氢提供更多电子，从而提高产氢效率。 11.（2026·山东德州·一模为了研究干旱胁迫下氮肥供应对胡杨生长的影响，研究人员在正常供水(MW)和干旱条件(LM)下分别设置N0(0g⋅pot-1)、N1(3g⋅pot-1)和N2(6g⋅pot-1)三个氮肥水平进行实验，结果如下图所示。 （1）测定叶绿素相对含量时，应首先用___________(填试剂)提取光合色素，并将提取液置于___________光下测定吸光值来推算叶绿素的相对含量。 （2）干旱胁迫下胡杨净光合速率降低，据图分析，主要原因是___________。 （3）干旱条件下，适当施加氮肥可显著提高胡杨净光合速率，据图分析，原因是___________。 （4）为研究氮肥影响光合作用的机制，研究人员对干旱条件下胡杨叶片中的脱落酸含量进行测量。结合脱落酸的作用，据图推测N1组胡杨叶片的脱落酸含量___________(填“低于”“等于”或“高于)N0组，依据是___________。 【答案】（1）①. 无水乙醇 ②. 红 （2）气孔导度下降，CO2供应不足，暗反应速率降低 （3）适当施加氮肥能促进叶绿素的合成，使光反应速率增大；同时使气孔导度增大，CO2吸收增多，使暗反应速率增大 （4）①. 低于 ②. 干旱条件下N1组气孔导度高于N0组，而脱落酸能促进气孔关闭 【解析】 【分析】叶绿体中的色素包括叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）和类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）。 【小问1详解】 光合色素易溶于有机溶剂不溶于水，提取光合色素常用无水乙醇；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，因此测定叶绿素相对含量时，为了排除类胡萝卜素的干扰，需要在红光下测定提取液的吸光值。 【小问2详解】 对比题图数据，干旱条件下同氮肥水平下，胡杨叶绿素含量并未降低，但气孔导度明显低于正常供水组；气孔导度下降，CO2供应不足，暗反应速率降低。 【小问3详解】 据图可知，干旱条件下适当施氮肥后，胡杨叶绿素含量和气孔导度都高于不施氮肥组，所以净光合速率提高的原因是：适当施加氮肥能促进叶绿素的合成，使光反应速率增大；同时使气孔导度增大，CO2吸收增多，使暗反应速率增大。 【小问4详解】 题图中干旱条件下N1组气孔导度高于N0组，而脱落酸能促进气孔关闭，因此推测N1组脱落酸含量低于N0组。 12.（2026·山东临沂·一模）低温胁迫记忆是植株经前期适度的低温处理后，对再次受到低温胁迫表现出较强的耐冷性。为探明低温循环诱导的胁迫记忆对黄瓜光合作用的影响，研究人员进行了相关实验。设置未进行低温诱导（C0R0）、低温诱导1次（C1R1：昼/夜温度8℃/5℃处理24h→25℃/18℃恢复48h）、低温循环诱导2次（C2R2：低温和恢复条件同前）、低温循环诱导3次（C3R3：低温和恢复条件同前）四种不同处理，诱导结束后均置于昼夜温度8℃/5℃下，同时设置常温组（CK）始终处于昼夜温度25℃/18℃条件下，72h后取样测定光合作用相关指标，结果如下： 叶绿素 （mg·g-1FW） 类胡萝卜素 （mg·g-1FW） 光合速率 （μmol·m-2·s-1） 气孔导度 （mmol·m-2·s--1） 胞间CO2浓度 （μmol·mol-1） RuBP羧化酶活性 NPQ值 CK 2.7 0.52 16.0 160 220 0.38 0.25 C0R0 2.0 0.45 4.0 50 270 0.28 0.70 C1R1 2.3 0.45 5.2 57 272 0.29 0.68 C2R2 2.5 0.5 7.0 70 240 0.35 0.40 C3R3 2.4 0.4 5.6 52 271 0.3 0.48 注：RuBP羧化酶是暗反应阶段的关键酶。 （1）光被黄瓜叶片中的光合色素吸收用于光反应，将光能转化为______中活跃的化学能。结合表格中数据，分析低温胁迫下黄瓜叶片微黄的原因是______。 （2）NPQ是植物光合色素吸收的光能过多时，过剩的光能不能用于光合作用，而是以热能的形式释放的一种光保护机制。NPQ值越大，耗散的热能越多。结合表中数据，从光反应和暗反应的相互关系角度分析，低温胁迫导致NPQ值增加的原因可能是______。 （3）由表中数据可知，低温胁迫会导致光合速率下降的原因是______。 （4）该实验的对照组是______。分析该实验结果，可以初步得出的实验结论是：______。 【答案】（1） ①. ATP和NADPH ②. 与类胡萝卜素相比，低温胁迫导致叶绿素含量下降更明显，叶绿素与类胡萝卜素含量比值下降 （2）低温胁迫下RuBP羧化酶活性降低，暗反应减弱，消耗ATP和NADPH减少，光合色素吸收的光能相对过剩，NPQ增加 （3）色素含量降低，光反应减弱；RuBP羧化酶活性降低，暗反应减弱 （4）①. CK和C0R0 ②. 低温循环诱导的胁迫记忆能够缓解低温胁迫对植物光合作用的影响，且循环诱导2次缓解效果最好 【解析】 【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成．光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 【小问1详解】 光被黄瓜叶片中的光合色素吸收用于光反应，将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，而后通过暗反应过程实现活跃的化学能向稳定的化学能转化，储存在有机物中。表格数据显示，随着低温诱导次数的增加，与类胡萝卜素相比，低温胁迫导致叶绿素含量下降更明显，叶绿素与类胡萝卜素含量比值下降，且类胡萝卜素中胡萝卜素为橙黄色，叶黄素为黄色，因而低温胁迫下黄瓜叶片变黄。 【小问2详解】 NPQ是植物光合色素吸收的光能过多时，过剩的光能不能用于光合作用，而是以热能的形式释放的一种光保护机制。NPQ值越大，耗散的热能越多。结合表中数据可知，低温胁迫下RuBP羧化酶活性降低，暗反应减弱，消耗ATP和NADPH减少，光合色素吸收的光能相对过剩，因而NPQ增加，实现自我保护。 【小问3详解】 由表中数据可知，低温胁迫下色素含量降低，光反应减弱；RuBP羧化酶活性降低，暗反应减弱，因而会导致光合速率下降，进而影响了植物的生长。 【小问4详解】 本实验的目的是探究低温循环诱导的胁迫记忆对黄瓜光合作用的影响，自变量为是否进行低温诱导处理，因变量为影响光合作用速率的相关因素的变化，则该实验的对照组是CK和C0R0，前者为常温对照，后者为自然状态下的对照。根据实验相应的数据可以初步得出的实验结论是低温循环诱导的胁迫记忆能够缓解低温胁迫对植物光合作用的影响，且循环诱导2次缓解效果最好。 ( 光合作用和呼吸作用综合分析 考点3 ) 1.（2026·山东滨州·一模）水生生活的某绿藻进化出了特殊的光合效率提升机制，其关键过程如图所示。下列说法错误的是（ ） A. 绿藻在富集HCO3-过程中需要消耗能量 B. 物质X为氧气，可在线粒体基质中参与有氧呼吸第三阶段 C. 适当增大光照强度可提高类囊体为暗反应提供CO2的速率 D. 光反应产生的H+既参与NADPH的合成，又为HCO3-跨膜转运提供动力 【答案】B 【解析】A、由图可知， HCO3− 从细胞外转运到叶绿体基质的过程需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，消耗能量，A正确； B、水光解产生物质X，因此X是氧气；但氧气参与有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，不是线粒体基质，B错误； C、适当增大光照强度，光反应增强，产生更多的H+，可为HCO3− 跨膜转运提供更多动力，使更多HCO3− 分解生成 CO2，提高类囊体为暗反应提供CO2的速率，C正确； D、光反应产生的H+一方面可与NADP+结合合成NADPH，另一方面从图中可知，类囊体中光反应产生的H+形成的跨膜浓度梯度，可为HCO3− 跨类囊体膜转运提供动力，D正确。 故选B。 2.（2026·山东德州·一模）(不定项)线粒体内膜和类囊体膜均具有电子传递链，电子通过电子传递链传递给氧化剂的过程驱动H+跨膜运输建立膜两侧浓度差，H+顺浓度梯度运输进而驱动ATP合酶合成ATP，从而完成能量转化。细胞呼吸过程中丙酮酸需要依赖H+顺浓度运输才能进入线粒体。下列说法正确的是（ ） A. 水光解产生的电子经传递后可与NADP+和H+结合生成NADPH B. 在线粒体和叶绿体中，电子传递时释放的能量均转化为ATP中的化学能 C. 电子传递时驱动的H+跨膜运输属于协助扩散，不需要消耗能量 D. 氧气缺乏会使线粒体内膜上的电子传递受阻，从而抑制丙酮酸进入线粒体 【答案】AD 【解析】A、光反应阶段水光解产生电子和H⁺，电子经类囊体膜的电子传递链传递后，最终传递给NADP⁺，NADP⁺结合电子和H⁺生成NADPH，可用于暗反应过程，A正确； B、叶绿体中电子传递释放的能量一部分储存在NADPH中，线粒体中电子传递释放的能量也有一部分以热能形式散失，并非全部转化为ATP中的化学能，B错误； C、电子传递驱动H⁺跨膜的目的是建立膜两侧H⁺浓度差，该过程H⁺逆浓度梯度运输，属于主动运输，需要消耗电子传递释放的能量，C错误； D、线粒体内膜电子传递链的最终电子受体是氧气，氧气缺乏会导致电子传递受阻，无法将H⁺泵到内膜外侧建立H⁺浓度差；根据题干信息，丙酮酸进入线粒体依赖H⁺顺浓度运输，因此H⁺浓度差无法建立会抑制丙酮酸进入线粒体，D正确。 故选AD。 3.（2026·山东菏泽·一模）(不定项)将向日葵叶片置于含已知浓度12CO2和14CO2的密闭透明小室中，并依次进行光照和黑暗处理，叶片对两种CO2的吸收无明显差异。测定小室中12CO2浓度和14C放射性强度，计算得到比活度（14C放射性强度/12CO2浓度），结果如图。下列说法错误的是（ ） A. 光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在14C5 B. 光照时，产生ATP的细胞器为叶绿体和线粒体 C. 6~8min内，叶片细胞固定12CO2的量接近于零 D. 转入黑暗后，比活度降低是由于14CO2被快速吸收 【答案】ACD 【解析】A、光照情况下，向日葵进行光合作用，吸收的14CO2与C5反应形成三碳化合物，即光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在三碳化合物中，A错误； B、光照时，叶绿体通过光反应产生ATP，线粒体通过有氧呼吸产生ATP，B正确； C、6～8 min内，小室内12CO2浓度几乎不变，说明光合作用吸收12CO2和呼吸作用释放12CO2量相等，但是比活度下降，说明光合作用吸收的14CO2比呼吸释放的14CO2多，所以这个时期总光合速率大于总呼吸速率，叶片细胞固定12CO2的量不接近于零，C错误； D、转入黑暗后，比活度降低是由于12CO2被快速释放，D错误。 故选ACD。 4.（2026·山东济宁·一模）随着全球碳排放问题日益严峻，生物碳转化技术因其绿色可持续性备受关注。科学家利用衣藻和大肠杆菌设计了一种共培养系统，该系统中，敲除衣藻甘醇酸脱氢酶基因，使衣藻光呼吸循环的中间产物甘醇酸大量积累并分泌到细胞外，工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品，已知一定范围内，光呼吸强度随CO2/O2比值的减小而增大。实验过程及结果如图。回答下列问题。 注：μE为光照强度单位：μmol·m⁻2·s⁻1. （1）Ⅰ阶段向培养液中通入3%CO2的作用是____。在光反应阶段，光能被光合色素捕获后，水分解成____的同时，被叶绿体夺去了电子，电子经传递，可用于NADP⁺与H⁺结合形成NADPH，NADPH的作用有____。 （2）Ⅰ阶段后改为向培养液中通入空气的目的是____，与Ⅱ、Ⅲ阶段相比，第Ⅳ阶段大肠杆菌干重大量增加的原因是____。 （3）设计该系统的意义是____。 【答案】（1）①. 为衣藻光合作用提供原料 ②. 氧气和H+ ③. 在暗反应过程中作为活泼的还原剂，并提供部分能量 （2）①. 降低CO2/O2的比值促进衣藻分泌更多的甘醇酸 ②. 光照强度提高导致衣藻光反应增强，使CO2/O2进一步下降，衣藻产生更多甘醇酸，为大肠杆菌提供更多碳源 （3）不仅可以持续消耗大气中的CO2，还能产出高价值产品，提高经济效益 【解析】 【分析】光合作用是绿色植物通过叶绿体利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的过程，同时将光能转变为化学能储存在有机物中。工程化衣藻在光合作用时，会通过光呼吸竞争性消耗C5产生甘醇酸，而工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品，若将两者共培养，不仅可以消耗大气中的CO2，还能持续产出高价值产品。 【小问1详解】 二氧化碳是光合作用进行暗反应的原料，故第I阶段向培养液中通入3%CO2，目的是为衣藻光合作用提供原料。光反应阶段会发生水的光解，光能被光合色素捕获后，将水光解为O2和H⁺的同时，被叶绿体夺去了电子，电子经传递，可用于NADP⁺与H⁺结合形成NADPH。NADPH是还原型辅酶Ⅱ，在暗反应过程中作为活泼的还原剂，并提供部分能量。 【小问2详解】 结合题干信息可知，“光呼吸强度随CO2/O2比值的减小而增大”，故Ⅰ阶段后改为向培养液中通入空气的目的是降低CO2/O2的比值促进衣藻分泌更多的甘醇酸。分析题图可知，第Ⅳ阶段提高了光照强度，导致衣藻光反应增强，使CO2/O2进一步下降，衣藻产生更多甘醇酸，为大肠杆菌提供更多碳源，使大肠杆菌干重大量增加。 【小问3详解】 该系统中，衣藻通过光合作用固定 CO2，持续利用CO2，同时光呼吸产生的甘醇酸可以合成高价值生物产品，提高了经济效益。 5.（2026·山东聊城·一模）提高植物的光合作用效率是实现“碳中和”的有效途径之一。在高CO2浓度条件下，提高光反应效率成为研究突破点。光反应过程中，类囊体膜内外H+浓度（内高外低）梯度驱动ATP合成，但当光照过强时，会诱发植物的非光化学淬灭机制（NPQ），耗散过剩的光能，以保护叶绿体结构。欲探究类囊体膜上蛋白K对NPQ的影响，科研人员以冬小麦为实验材料进行了相关实验与检测。回答下列问题： （1）水在类囊体膜腔内分解，释放O2的同时产生的H+和电子被受体_______接收，形成的产物在暗反应中的作用是_______。 （2）科研人员构建了冬小麦K基因缺失突变体（甲）、K基因过表达突变体（乙）。检测从强光转为弱光过程中的NPQ的变化，结果如图1.结果表明：K蛋白的功能是在强光转为弱光时，_______。 （3）蛋白K可跨膜运输H+。科研人员改变野生型所处环境的光照强度，检测叶绿体基质pH和K蛋白活性的变化，结果如图2. ①据此推测，有活性的K蛋白跨膜转运H+的方向是______。 ②当光照强度由强转弱时，K蛋白活性先上升后迅速恢复正常。推测其积极意义可能是：______。 【答案】（1）①. NADP+ ②. 作为还原剂和提供能量 （2）使冬小麦NPQ快速降低 （3）①. 类囊体腔运输到叶绿体基质 ②. K蛋白活性先增强，会使NPQ快速减弱，会减少光能耗散；K蛋白活性先增强，会使NPQ快速减弱，会减少光能耗散；光照过强时，会诱发植物的非光化学淬灭机制（NPQ），耗散过剩的光能，而K蛋白可以灵敏调整NPQ，实现能量利用最大化。 【解析】 【分析】光合作用过程：（1）光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；（2）暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。 【小问1详解】 水在类囊体膜腔内分解，释放O2的同时产生的H+和电子，电子被受体NADP+接收，形成NADPH，NADPH在暗反应中的作用是作为还原剂和提供能量。 【小问2详解】 根据图2曲线变化可知K蛋白的功能是在强光转为弱光时，使冬小麦NPQ快速降低。 【小问3详解】 ①根据图2分析可知由强光转为弱光时，叶绿体基质pH值变化是下降，所以可推测活性的K蛋白跨膜转运H+的方向是由类囊体腔运输到叶绿体基质。 ②当光照强度由强转弱时，K蛋白活性先上升后迅速恢复正常。推测其积极意义可能是K蛋白活性先增强，会使NPQ快速减弱，会减少光能耗散；光照过强时，会诱发植物的非光化学淬灭机制（NPQ），耗散过剩的光能，而K蛋白可以灵敏调整NPQ，实现能量利用最大化。 6.（2026·山东青岛·一模）如下图所示，PSI、PSⅡ、ATP合成酶等是植物叶绿体类囊体膜上与光合作用密切相关的一系列蛋白质复合体。回答下列问题： （1）实验室中常用________（试剂）提取绿色植物叶片中的色素，得到四条色素带，PSⅡ、PSI中特殊状态的叶绿素a应在距离滤液细线的第________条色素带中。 （2）类囊体腔中H⁺的来源有两个：一是________，二是电子传递过程中H⁺的转运。H⁺通过ATP合成酶时，其跨膜运输方式为________。若向类囊体膜外侧加入一种破坏质子梯度的试剂，ATP的生成量会________。 （3）在光反应中，ATP和NADPH的生成是偶联的。若将类囊体置于pH=4的溶液中，待类囊体腔的pH也达到4后，再将其转移到pH=8的溶液中，即使在黑暗条件下也能合成ATP，原因是________。 （4）与陆生植物不同，沉水植物对CO₂的利用效率具有局限性，这是因为CO₂在水体中的扩散速率仅仅是空气中的万分之一。为了适应表皮细胞水体的无机碳环境，进一步提高叶肉细胞夜间CO₂的利用效率，许多沉水植物进化出了特殊的光合代谢机制。下图为某种沉水植物的光合代谢模型。 ①据图可知，该沉水植物表皮细胞可吸收HCO3_，并在________的作用下将其首先固定为草酰乙酸。 ②产生的苹果酸可进入叶肉细胞直接被利用，也可在夜间存储在液泡中，白天分解。结合光合作用过程分析，夜间不能利用苹果酸合成有机物的原因是________。夜间存储苹果酸对于沉水植物的意义是________。 【答案】（1） ①. 无水乙醇 ②. 2 （2）①. 水的光解 ②. 协助扩散 ③. 减少 （3）类囊体腔与外界溶液形成质子梯度，H⁺通过ATP合成酶时驱动ATP合成 （4）①. PEP羧化酶 ②. 没有光照，不能通过光反应提供ATP和NADPH ③. 增强其固定CO2的能力 【解析】 【分析】据图和题意可知：光系统涉及两个反应中心：光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSⅠ）。PSⅡ光解水，PSI还原NADP⁺。光系统Ⅱ的色素吸收光能以后，能产生高能电子，并将高能电子传送到电子传递体。光系统I吸收光能后，通过电子传递体传递的电子与H⁺、NADP⁺在类囊体薄膜上结合形成NADPH。 【小问1详解】 光合色素能够溶于有机溶剂无水乙醇中，实验室中常用无水乙醇提取绿色植物叶片中的色素。分离出的色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，叶绿素a应在距离滤液细线的第2条色素带中。 【小问2详解】 类囊体腔中H⁺的来源有两个：一是水的光解，二是电子传递过程中H⁺的转运。H⁺通过ATP合成酶时，其顺浓度梯度运输产生的势能用于ATP的合成，其跨膜运输方式为协助扩散。若向类囊体膜外侧加入一种破坏质子梯度的试剂，H⁺顺浓度梯度运输产生的势能减少，ATP的生成量会减少。 【小问3详解】 在光反应中，ATP和NADPH的生成是偶联的。若将类囊体置于pH=4的溶液中，待类囊体腔的pH也达到4后，再将其转移到pH=8的溶液中，即使在黑暗条件下也能合成ATP，原因是类囊体腔与外界溶液形成质子梯度，H⁺通过ATP合成酶时驱动ATP合成。 【小问4详解】 ①结合图示可知，该沉水植物表皮细胞可吸收HCO3-，在PEP羧化酶的作用下将其转变为草酰乙酸。 ②晚上没有光，不能通过光反应提供ATP和NADPH，不能利用苹果酸合成有机物；CO2在水体中的扩散速率仅仅是空气中的万分之一，夜间存储苹果酸有利于提高植物细胞固定CO2的能力，以用于白天的光合作用。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $