大题01 细胞代谢类（3大热点角度剖析）（山东专用）2026年高考生物终极冲刺讲练测

大题01细胞代谢类 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.重图表信息：以科研论文为情境，通过曲线图、柱状图或多维表格呈现实验结果，考察提取关键数据、图文信息的转换能力。 2.重因果推导：强调对实验设计原则的深度理解，运用控制变量思想，逆向推导分子层面的因果关系，完成“假设→验证→结论”的逻辑闭环。 3.重模块整合：不局限于单一的光合作用过程，而是将“细胞代谢”与“植物激素调节”、“分子细胞生物学”等模块进行深度融合，考查知识网络的构建和综合应用能力。 4.重规范表达：突出对归纳与概括、演绎与推理能力的考查，常设置开放性填空，要求使用规范、严谨的生物学语言进行逻辑清晰地长句表述。 热点·角度·拆解 热点角度01光合-呼吸基础过程与物质能量观 2025年山东卷21题考查生物膜的基本支架及叶绿体的结构基础；光合—呼吸过程中的物质转化（光反应中电子的来源、同位素示踪法的应用） 2024年山东卷21题光反应的产物、光饱和点的判断（光合作用的影响因素气孔导度、CO2浓度光合产物的运输与转化） 2023年山东卷21题影响光合作用的环境因素；光合作用中的能量流向；光反应与暗反应的协调性分析突变体的暗反应强度高于野生型原因 热点角度02光系统损伤与修复 2025年山东卷21题分析过剩光能的光保护机制（能量耗散途径） 2023年山东卷21题光保护机制（PSⅡ损伤与修复机制） 热点角度03真实科研情境与长句表达 2025年山东卷21题根据图示进行机理分析 2024年山东卷21题据图和题目信息分析细胞分裂素的生理功能；根据图表结合所学知识分析突变体籽粒淀粉含量低的原因 2023年山东卷21题实验设计中的变量识别；实验结果的可比性分析比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱；实验数据的逻辑推理； 热点角度01光合-呼吸基础过程与物质能量观 析典例·建模型 1.（2025·山东·高考真题）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。 (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所需的电子源自于_____。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H218O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_____。 (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_____。 【解题建模分析】 一、题型定位 情境来源 高光强胁迫下绿藻的光能过剩耗散机制（科研论文简化），聚焦“光保护”“光损伤修复”等前沿方向 核心知识 光合作用为内核，融合植物激素、分子遗传、同位素示踪等 设问结构 4—5个空，包含基础填空（教材原词）、过程填空（图表推理）、长句因果（多因素分析） 能力要求 ①识记 叶绿体膜结构、基粒、水的光解等基础概念 ②信息获取 从图中识别电子传递路径、途径①和②的流向 ③逻辑推理 同位素示踪路径（水→光合→呼吸→特定物质） ④迁移应用 将“电子传递旁路”“热耗散”等新信息转化为教材原理 二、通用解题模板 步骤 操作要点 第一步： 信息提取与定位 ①圈画关键词：如“叶绿体膜”“NADPH电子来源”“同位素示踪”“途径①②”“过剩光能”等。 ②明确设问类型：填空类（考查基础知识）；过程推理类（考查物质去向）；机制分析类（考查信息提取与迁移） ③识别结构图：重点关注： 1.电子传递路径：从哪个供体开始，经过哪些载体，最终到哪个受体 2.分支点：正常路径与过剩时的“旁路”在哪个位置分叉 3.物质变化：分支路径中电子与什么物质结合，生成什么 4.能量去向：图中是否标注“热”“光”“化学能”等能量形式 第二步： 逻辑建模与推理 ①结构-功能链模型：推理核心：结构特点→功能实现 适用情境：问“为什么某结构能实现某功能”“某结构的基本成分是什么”定位结构 具体操作： 1.写出教材中该结构的组成/特点 2.说明该结构如何与功能对应 示例： 问：叶绿体膜的基本支架是__，由类囊体组成的__扩展了受光面积 ①定位结构：生物膜→②教材知识：生物膜支架=磷脂双分子层→③类囊体堆叠=基粒→④功能：增大膜面积=扩展受光面积 ②物质-路径链模型：推理核心：起点物质→每一步转化→终点位置/物质 适用情境：问“某元素/物质从哪来、到哪去”“同位素会出现在哪些物质中” 推理链条： 1.确定起点（标记物从什么物质进入） 2.写出该物质参与的主要生理过程（光合/呼吸/其他） 3.沿过程逐环节写出物质转化（每一步写出“反应物→产物”） 4.锁定终点（题目问的是“出现在什么物质中”或“进入什么结构”） 示例：问：³H₂O培养后，以葡萄糖为原料有氧呼吸时，能进入线粒体基质的³H标记物质 ①起点：³H₂O参与光合作用→②光解：H₂O→e⁻、H⁺（³H⁺）→③暗反应：NADP³H→葡萄糖（³H）→④有氧呼吸：葡萄糖（³H）→丙酮酸（³H）→进入线粒体基质→丙酮酸（³H）进一步转化为NADH（³H）→⑤答案：丙酮酸、[H] ③条件-结果链模型：推理核心：给定条件→关键环节→产生结果 适用情境：问“某过程是如何实现的”“某结构/条件起什么作用” 推理链条： 1.明确要解释的现象（题目问的是什么“结果”） 2.找出图中的关键环节（箭头、标注、物质变化） 3.根据教材原理或者题目信息解释该环节如何导致结果，写出“过程+结果”的完整因果句 示例： 问：途径①②消耗过剩光能的机制 ①现象：消耗过剩光能→②图中途径①：电子与O₂结合→教材原理：电子传递受阻时与O₂生成活性氧，耗散能量→③图中途径②：标注“热”→教材原理：光能以热能形式散失→④答案：途径①电能耗散；途径②热能耗散 第三步： 规范表达与作答 ①定位教材原词 “支架”对应磷脂双分子层，“类囊体堆叠”对应基粒，直接填写不修饰 ②同位素全程追踪 从起点物质开始，沿代谢路径逐环节推导，不跳跃中间产物 ③图表信息转化 图中箭头分支对应两条途径，分别提炼“电能耗散”和“热能耗散”两种机制 ④因果链完整 机制类答案至少包含“直接原因→直接结果”两层，避免只写中间环节 三、规范作答 (1)磷脂双分子层基粒 (2)水的光解丙酮酸、[H]氧气（或O2）和二氧化碳（CO2） (3)途径①光能以电能耗散；途径②光能以热能耗散 研考点·通技法 一、光合作用的结构基础 ①结构 二、光合作用的过程 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解：2H2O4H＋＋O2； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋NADPH ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的还原： （注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。） 能量转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 三、呼吸作用结构基础以及有氧呼吸三阶段过程 1.场所：线粒体（主要）、细胞质基质。 2.过程 阶段 场所 物质变化 能量变化 第一阶段 细胞质基质 1葡萄糖（C6H12O6）→2丙酮酸（C3H4O3）＋4[H] 少量能量 第二阶段 线粒体基质 2丙酮酸（C3H4O3）＋6H2O→6CO2＋20[H] 少量能量 第三阶段 线粒体内膜 24[H]＋6O2→12H2O 大量能量 四、影响光作用的因素 破类题·提能力 1.（2024·山东济南·模拟预测）下图为杜鹃花叶肉细胞叶绿体部分结构及相关反应示意图，光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是叶绿体进行光吸收的功能单位。PSⅡ吸收光能的分配有三个去路：①PSⅡ光化学反应所利用的能量；②PSⅡ调节性热耗散等形式的能量耗散；③非调节性的能量耗散。研究发现，③部分的分配占比过大将对PSⅡ的结构产生破坏。 (1)杜鹃根尖伸长区细胞中能合成ATP的场所是___________；在类囊体薄膜上光能被转化为电能，后被转化为化学能储存在___________中；生产者除了利用光能还可以利用化学能，如硝化细菌能将土壤中的氨(NH3)氧化成___________，进而氧化成___________，释放出的化学能可以被硝化细菌用来将CO2、H2O合成糖类。 (2)据图可知，NADPH合成过程中所需电子的最初供体是___________，推动ATP合成所需能量的直接来源是___________。 (3)为探索某种杜鹃花叶片对光环境变化的适应及响应机制，研究人员将其长期遮阴培养后，置于全光照下继续培养一段时间。并进行相关检测，结果如下表所示： 条件 遮阴 全光照 PSⅡ光能转化效率(100%) 79.3 49.4 光合电子传递效率(μmol·m-2·s-1) 64.9 37.8 请结合表中数据，从光能分配角度分析，该品种杜鹃花对全光照的适应能力较弱的原因是______。 热点角度02光系统损伤与修复 析典例·建模型 1（2023·山东·高考真题）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。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PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。    (1)该实验的自变量为______。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_________（答出2个因素即可）。 (2)根据本实验，____（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是__________。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量__________（填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是_________ 【解题建模分析】 一、整体审题与信息提取 情境来源 以模式植物（拟南芥）为材料，引入基因突变体，结合光照胁迫、黑暗恢复等处理 核心知识 光反应、PSⅡ损伤与修复、NPQ（非光化学淬灭）、能量分配、暗反应依赖关系 设问结构 变量识别→图表分析→能量流向推理→因果关系判断→规范表述 能力要求 ①实验设计基本要素识别 ②图表信息提取与趋势分析 ③能量流向与代谢逻辑建模 ④科学表达与术语规范 2、 逐问解析与建模 步骤 操作要点 第一步： 信息提取与定位 ①明确核心主题：圈出题干中的关键生物学概念（如NPQ、PSⅡ、H蛋白、光修复等），标注其功能定位。 ②识别变量： 自变量：实验处理与材料差异（如“野生型vs突变体”“光照处理”） 因变量：图表中测量的指标（如NPQ值、氧气释放速率） 无关变量：CO₂浓度、温度、水分等，确保实验控制 ③解读图表： 横轴：处理条件（如黑暗→强光→恢复） 纵轴：测量指标NPQ强度/相对值 趋势：整体变化+组间差异 关键对比：突变体与野生型的差异点 第二步： 逻辑建模与推理 ①概念分治法——精准区分易混概念，避免逻辑陷阱 使用场景：题目涉及多个相似或陌生概念（如PSⅡ活性、NPQ、损伤、修复），要求判断因果关系或比较优劣。 操作步骤： 1.列出易混概念，明确各自定义 2.找出概念间关系（并列、包含、因果） 3.代入本题数据，判断能否直接推论 示例 （1）PSⅡ活性：PSⅡ复合体实际光合效率，由损伤与修复共同决定 PSⅡ活性=初始活性−损伤程度+修复程度 （2）NPQ：非光化学淬灭，耗散过剩光能，减少损伤 NPQ高→损伤程度小 （3）H蛋白功能：①修复损伤PSⅡ；②调节NPQ 修复能力仅野生型有 ②能量流向法——追踪光能分配，判断光合效率 使用场景：题目问“流向光合作用的能量多或少”，或比较不同材料的光能利用效率。 操作步骤： 1.写出能量守恒式：吸收光能=光合作用固碳+NPQ耗散+荧光耗散+其他 2.定位关键变量：NPQ高低→耗散比例大小 3.推断能量去向：NPQ高→耗散多→流向光合作用的能量少 示例： 题干信息：NPQ能将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤 图表数据：强光照射下，突变体NPQ值高于野生型 推理：突变体NPQ更高→耗散比例更大→剩余用于光合作用的能量更少 ③因果推断法——由“果”逆向推“因”，构建完整逻辑链 使用场景：题目给出一个实验结果（“突变体暗反应强度高于野生型”），要求推测原因。 操作步骤： 1.明确结果（果）：暗反应强度高 2.逆向推导：暗反应强度高→光反应产物（ATP/NADPH）充足→PSⅡ活性高 3.结合实验信息：突变体NPQ高→光损伤小→PSⅡ活性可能较高（虽无修复） 4.正向验证：用“因为……所以……”组织答案 示例 已知结果：突变体的暗反应强度高于野生型 逆向推导： 暗反应强度高→光反应产物（ATP、NADPH）供应充足→光反应强度高→PSⅡ活性高 第三步： 规范表达与作答 ①术语准确：使用教材术语（如“光反应”“暗反应”“PSⅡ”“NPQ”“能量耗散”） ②因果清晰：用“→”或“因此”体现逻辑链条 ③对比明确：突出“野生型vs突变体”“处理vs对照” ④结论严谨：若不能判断，必须说明理由；若推测原因，必须结合实验信息 三、规范作答 (1)光、H蛋白CO2浓度、温度 (2)不能突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复，野生型光PSⅡ系统损伤大但能修复 (3)少突变体NPQ高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多 研考点·通技法 一、电子传递链和光合磷酸化 1. 光系统 (1)成分：光合色素+蛋白质 (2)类型：光系统Ⅱ(PSⅡ)、光系统Ⅰ(PSⅠ) (3)作用：能将光能转化为电能；PSⅡ能进行水的光解,PSⅠ能介导NADPH的产生 2.ATP合酶 功能：利用H+顺浓度梯度运输释放的电化学势能合成ATP 3.电子传递链和光合磷酸化 （1）光系统Ⅱ中的色素分子捕获光能并传递给位于反应中心的少数处于特殊状态的叶绿素a，该色素分子在光能激发下失去高能电子。失去电子的色素分子从水分子中夺取电子，使水分解成H＋和O2。 （2）色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获，这些蛋白质利用电子携带的能量使H＋从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给了NADP＋，NADP＋获得电子后与H＋结合，生成NADPH （3）类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，类囊体膜上镶嵌有ATP合酶，类囊体腔中的H＋顺浓度梯度经ATP合酶返回叶绿体基质，推动了ATP的生成。 【总结】 ①电子的最初供体是水，最终受体是NADP＋，电子传递的最终产物是NADPH； ②光反应过程中的能量转化形式： 光能→电能→NADPH中活跃的化学能 光能→电能→H+电化学势能→ATP中活跃的化学能 3、 光保护机制分子层面的动态调控 光保护机制（Photoprotection）是植物在面临过剩光能（光强超过光合作用所能利用的能力）时，为避免光合器官（尤其是光系统II，PSII）发生光氧化损伤而进化出的一套精密的防御体系。 1.能量依赖的热耗散（qE，能量猝灭） ①质子积累：强光下，光合电子传递链饱和，类囊体腔内的质子（H+）因水光解和电子传递而迅速积累，导致跨膜pH梯度（∆pH）急剧增大。 ②紫黄质脱环氧化：低pH激活紫黄质脱环氧化酶（VDE）。该酶将紫黄质（Violaxanthin，具有两个环氧基）转化为花药黄质（Antheraxanthin），最终转化为玉米黄质（Zeaxanthin，无环氧基）。 ③构象改变：高pH梯度与结合的玉米黄质共同作用，诱导光系统II捕光复合体（LHCII）发生构象改变，使其进入“猝灭态”。 ④能量淬灭：被捕光天线捕获的过剩激发能不再传递至反应中心，而是以热能的形式无害地散发出去。 解除：当光强减弱，∆pH下降，玉米黄质环氧化酶（ZE）被激活，将玉米黄质环化回紫黄质，复合体恢复“捕光态”。 2.光系统II反应中心失活（D1蛋白周转与qI） 当光强过强，即使qE也无法完全保护时，会发生光抑制。 机制：PSII反应中心的D1蛋白是光损伤的主要靶点。当损伤速率超过修复速率时，PSII反应中心失活，成为一个“能量陷阱”或“热库”。 修复循环：受损的D1蛋白被特定的蛋白酶（如FtsH和Deg蛋白酶）快速降解，同时新的D1蛋白合成并插入复合体。这是一个耗能的修复过程。这种状态被称为光抑制猝灭（qI，光抑制猝灭）。 3.状态转换（qT，状态转换猝灭） 这是一种平衡光系统I（PSI）和光系统II（PSII）激发能分配的机制。 机制：当PSII过度激发（强光下通常PSII易过剩），通过LHCII蛋白激酶的磷酸化，使部分捕光天线LHCII从PSII解离，迁移并docking到PSI（状态2）。这减少了PSII的激发能负载，同时增强了PSI的电子传递能力（PSI是光保护的重要电子汇）。该过程由质体醌（PQ）库的氧化还原状态调控。 4.环式电子传递（CET） 围绕PSI的环式电子传递在光保护中至关重要。 机制：通常线性电子传递将电子从水传递到NADP+。当NADP+供应不足（碳同化慢）时，环式电子传递启动，电子从铁氧还蛋白（Fd）经质体醌（PQ）回流至细胞色素b_6f复合体。 作用：建立∆pH：只传递质子，不产生NADPH，高效建立跨膜质子梯度，触发上述的qE热耗散。 保护PSI：防止PSI因电子积累而发生过还原损伤。 破类题·提能力 1.（2026·山东烟台·一模）类囊体上的电子传递有线性电子传递链（用实线表示）和环式电子传递链（用虚线表示）两类，如图1所示。PSⅡ是一种光合色素-蛋白质复合体，PSⅡ光能吸收性的重要保护机制有叶黄素循环的热耗散机制和D1蛋白周转依赖的PSⅡ修复机制。 (1)PSⅡ中的色素可用____进行提取。据图1分析，光反应过程产生的电子（e-），经电子传递的最终电子受体是____。在光照强度较强时，环式电子传递增强，通过PSⅠ将电子传递回质体醌，这个过程使光反应产生的ATP/NADPH比值____（填“上升”或“下降”），起到光保护作用。 (2)分析图1可知，使类囊体腔侧的H+浓度高于叶绿体基质侧的生理过程有____。 (3)重金属镉（Cd）可破坏PSⅡ。为探究叶黄素循环和D1蛋白周转在PSⅡ光能吸收性保护机制中的作用，科研人员分别用叶黄素循环抑制剂（DTT）、D1蛋白周转抑制剂（SM）处理镉胁迫下的番茄叶片，结果如图2.分析曲线可知，镉胁迫条件下，叶黄素循环对PSⅡ光能吸收性的保护作用比D1蛋白周转____（填“强”或“弱”），判断依据是____。 热点角度03信息获取与数据归因分析 析典例·建模型 1（2024·山东·高考真题）从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度（μmolCO2mol-1） 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度（molH2Om-2s-1） 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有______。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是______。 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点______（填“高”或“低”），理由是______。 (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是______。 【解题建模分析】 一、题型定位： 维度 特征描述 情境来源 大学科研论文简化版，涉及光保护、激素调控、基因突变等前沿领域 核心知识 以光合作用为内核，融合植物激素、分子遗传、物质运输等模块 设问形式 4—5个空，包含填空与长句因果推理，分值1—3分不等 能力要求 ①图文信息获取（柱状图/折线图/表格） ②逻辑链条构建（原因→结果） ③专业术语规范表达 二、通用解题模板 步骤 操作要点 第一步： 信息提取与定位 ①圈画关键词：题干中所有“异常”“影响”“导致”“进而”等因果词，以及“突变体”“处理”“相比”等比较词 ②图表分区：柱状图看组别对比（横坐标），折线图看趋势变化，表格看行/列比较 示例：柱状图①组：突变体膜蛋白稳定性>野生型 ②③组：Lov处理↓，Lov+KT恢复→细胞分裂素可提高稳定性 ③设问拆解：将每个填空转化为“已知什么→要求什么”的问题链 示例：第（1）问第二空：“变黄慢”=叶绿素降解少→与膜蛋白稳定性有关→结合细胞分裂素作用→推测突变体激素水平异常方向 第二步： 逻辑建模与推理 ①因果链模型：“起点（自变量）→中间变量1→中间变量2→终点（因变量）”。 具体操作： 1.确定起点：题干中的“差异点”（如突变体、某种处理、某时间点） 2.确定终点：设问中的“结果”（如光饱和点高低、淀粉含量、变黄速度） 3.寻找桥梁：从图表或题干中找出连接起点与终点的关键中间变量，最直接的桥梁往往来自图表中的测量指标。 4.构建链条：将起点、桥梁、终点用箭头串联，确保每一步都有依据 示例：“突变体→细胞分裂素合成增加→膜蛋白稳定性↑→叶绿素降解慢→变黄慢” ②对比模型：对照组vs实验组→找出差异指标→差异指标的意义→得出结论 具体操作： 1.明确比较对象：野生型vs突变体/处理组vs对照组/不同时间点 2.找出差异指标：在图表中锁定比较对象的数值差异（柱高、折线高低、表格数值） 3.解读差异意义：该差异在生理上意味着什么（如气孔导度大→CO₂供应多） 4.形成结论：将差异与设问结论关联 示例：光饱和点分析：突变体气孔导度↑+胞间CO₂浓度↓+呼吸代谢不受影响→光合速率↑→光饱和点↑ ③图示模型：将文字描述转化为箭头流程图→在流程中定位填空位置→填写流程中的环节 具体操作： 1.画出流程图：将题干或教材中的过程用箭头串联 2.标注已知信息：在流程图中标出题干给出的信息 3.定位填空位置：确定填空对应的是流程中的哪个环节 4.填写环节名称：用教材术语填空 示例：蔗糖运输：叶片蔗糖→运输→籽粒→蔗糖转化酶→单糖→淀粉 第三步： 规范表达与作答 ①基础填空：直接写教材原词，不添加修饰 ②单空推理：关键词+方向性结论 ③长句因果 因为……（自变量变化）导致……（中间变量变化），所以……（结果） ④实验分析：处理/突变体→某指标变化→说明某功能/机理 思路点拨： 1.因果链完整：至少包含“直接原因→直接结果”两层，避免跳跃中间环节 2.图表语言转化：把“柱状图①组高”转化为“突变体膜蛋白稳定性高于野生型”。 3.术语规范：使用教材术语或题目信息中所给的专业术语，避免口语化。 三、规范作答 (1)ATP、NADPH突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成，且叶绿素降解少 (2)高突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下，突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高。在其他限制因素相同的情况下，突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高 (3)叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，表中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此更多的蔗糖被分解成单糖或运输到籽粒中的蔗糖减少 研考点·通技法 1、 光饱和点 2、 实验分析类解题步骤 （1）明确核心考查点：读题干，审题，明确实验目的，提取关键信息（如自变量设置、因变量检测方式、无关变量控制），建立起“实验目的——实验设计——实验结果”的分析思路 （2）理清思路，找出问题：按照对照实验原则，分析并确认自变量、因变量，解读实验现象与结果，结合题目信息与已有知识推导因果关系。 （3）规范化答题：组织语言时注意“对比逻辑”（如通过对比A和B可以得出……）与“链式逻辑”（如蔗糖转化酶活性高→多数蔗糖被分解成单糖→单糖运输效率低→光合产物运输速率慢→到达籽粒的光合产物减少→籽粒中淀粉合成减少），确保所得出的结论没有超过实验范围、因果关系成立，用逻辑顺畅、规范化的语言完成答题。 三、近几年植物生理学相关的前沿科技 1.人工光合作用：光催化剂-微生物杂合体 这项技术通过结合无机光催化剂与活细胞，构建能直接利用光能将CO₂和水转化为长链化学品的“半人工”光合系统。 核心突破：2026年3月，中国科学院深圳先进技术研究院的研究团队在《美国化学会志》(JACS)上发表成果，成功构建了一种光催化剂-人工微生物群落杂合体。该系统模拟了光合作用中光系统I和II的功能，利用太阳能将CO2和水直接合成了C4长链分子丁二酸（琥珀酸），这是高附加值化学品和生物塑料的前体。该体系突破了传统依赖“牺牲剂”的限制，并实现了碳链延长。 【衔接考点】光反应中水的光解、ATP与NADPH的功能、电子传递链、碳的固定（卡尔文循环）、物质与能量观。 2.C3植物光合改造：基因编辑提高水稻光合效率 这项技术旨在通过基因工程将高效的碳浓缩机制引入C3植物（如水稻），以抑制光呼吸带来的能量损耗。 核心突破：2025年10月，国际顶级期刊《ThePlantCell》发表了韩国科学家团队的研究，他们通过对水稻中的PSEUDO-ETIOLATIONINLIGHT(PEL)基因家族进行基因编辑，成功提高了光合效率。研究发现，PEL蛋白会抑制转录因子OsGLK1（促进叶绿体发育的关键蛋白）的功能。通过构建OsPEL1,2,3三基因敲除突变体，叶绿素含量提升高达80%，CO₂同化效率、生物量和籽粒重量均显著增加。 【衔接考点】C3与C4途径、光呼吸的机制与危害、基因工程、性状与基因的关系。 3.纳米酶与电子传递链调控 利用纳米材料作为“电子梭”或“人工酶”，增强或替代生物体内的电子传递蛋白，从而提升光合效率或产能。 核心突破：2025年，杭州师范大学刘俊秋教授团队在《AdvancedFunctionalMaterials》发表研究，构建了“光催化剂–蛋白笼–活细菌”三元人工光合系统，实现了光驱动下NADH（还原力）的高效选择性再生和CO2固定。另一项发表于《EnvironmentalResearch》的研究则利用纳米Fe3O4（四氧化三铁）喂养光合细菌，发现纳米颗粒嵌入细胞膜后可部分替代细胞色素C，作为“电子穿梭车”加速光合电子传递链效率，使氢气产量提升36%。 【衔接考点】光合色素、电子传递链、酶的作用与特性、生物氧化。 破类题·提能力 1.（2024·山东烟台·一模）为研究纳豆芽孢杆菌菌剂对芒萁耐热能力的影响，科研人员测定了正常温度(25℃),高温胁迫(35℃、45℃)条件下，不同肥料处理当年生芒萁的相关生理指标。结果如下图所示。 (1)实验结果表明芒萁具有一定的耐高温能力，判断依据是________。 (2)根据上述实验，________(填“能”或“不能”)说明高温条件下纳豆芽孢杆菌是通过分解有机肥增加CO₂浓度来提高芒萁净光合速率的，理由是________。 (3)高温胁迫可导致芒萁细胞内自由基增多，自由基可攻击和破坏________,进而破坏类囊体结构，造成电子传递最终产物______减少，进一步影响暗反应。自由基可被抗氧化酶清除，结合上述实验结果推测，施用纳豆芽孢杆菌菌剂可增强芒萁耐高温能力的原因可能是_________。 （建议用时：90分钟） 刷模拟 1．（2026·山东青岛·一模）农田等植物密集的生态系统中光照强度波动剧烈，植物通过长期进化形成了相应的光适应调节机制。KEA3是位于植物类囊体膜上—反向转运蛋白，参与调节类囊体膜两侧的梯度（ΔpH）。图1表示叶绿体光反应系统，图2为不同光照条件下ΔpH及KEA3蛋白活性的变化曲线。 (1)PSⅠ和PSⅡ均为光合色素和蛋白质的复合体结构，位于________（填细胞结构）上，其色素主要吸收________。据图1分析，PSⅡ吸收光能后，类囊体腔中的H＋浓度________（填“升高”或“降低”），并以________的方式运输到叶绿体基质中。 (2)光照过强时，水稻通过非光化学猝灭（NPQ）耗散多余光能，避免光损伤，其发挥作用的核心组分必须依赖高ΔpH才能启动。据图2分析，KEA3蛋白跨膜转运H＋的方向是________（填“类囊体腔→叶绿体基质”或“叶绿体基质→类囊体腔”）。弱光转强光时，KEA3蛋白活性先降低，其对于水稻应对高强度光照的意义是________。 (3)农学家发现KEA3基因缺失突变株在适宜光照下长势与野生型相似，但在人工控制的弱光强光交替条件下长势矮小。结合光适应调节机制分析，突变株在弱光强光交替条件下长势矮小的原因是________。 2（2026·山东济南·模拟预测）气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。下图所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题： (1)由图1可知，还原型辅酶Ⅱ可用于CO2固定产物的还原，其场所有___________(从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、___________(填写2种)等。 (2)研究证实气孔运动需要ATP，保卫细胞产生ATP的具体场所有___________。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为___________进入线粒体，经过反应产生的___________最终通过电子传递链氧化产生ATP。 (3)为研究不同光质对气孔开闭的影响，科研人员又构建了PIL15基因突变体，比较突变体与野生型植株蒸腾速率的差异，结果如图2。综上，推测红光促进气孔开放的机制可能有以下两种。 机制1：红光为保卫细胞光合作用提供___________，保卫细胞合成有机物，细胞液浓度增大，细胞吸水膨胀，气孔张开。 机制2：红光作为___________与___________结合，发生信号转导，___________(“促进”或“抑制”)PIL15基因的表达，进而抑制脱落酸信号，使得气孔导度增大。 3（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________。 4（2026·山东枣庄·一模）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，活性氧是一种自由基。请回答下列问题： (1)LHCⅡ上吸收光能的两类光合色素是________，暗反应中PGA转化成G3P的反应称为________。 (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，短时内VDE的活性________。 (4)阴生植物三七适宜生活在5%～10%全日照条件下。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。据图分析超过30%全日照条件下三七不能生存的原因是________。 5（2025·山东日照·三模）某些植物在强光下产生电子过多导致活性氧积累，而细胞内活性氧积累会加快细胞凋亡引发萎黄病。为研究植物对强光的适应性，科研人员进行了一系列探究。 (1)光合作用的光反应发生在______上，某些膜上蛋白与______形成的复合体可吸收、传递、转化光能。 (2)用不同浓度的MV（一种可产生活性氧的物质）对野生型和C37蛋白缺失突变体叶片进行处理，检测叶绿素含量，结果如图1。MV模拟的是______环境，从实验结果可以得出______。 (3)光系统I和II是完成光反应必需的，请据图2回答： ①光系统I（PSI）吸收光能产生的高势能电子部分用于合成______；PSII产生的电子和PSI产生的部分电子经Cb6/f复合体传递进入PSI，该过程释放的能量有利于积累H+，用于______的合成。 ②C37蛋白能够在强光下影响Cb6/f复合体的活性，作用机理如图3所示。 请从稳态与平衡的角度解释C37突变体在强光下易引发萎黄病的机制______。 6（2024·山东淄博·模拟预测）光照过强时还原能的积累会导致自由基的产生，损伤膜结构。光呼吸（图中虚线所示）可促进草酰乙酸-苹果酸的穿梭，输出叶绿体和线粒体中过剩的还原能实现光保护，其中过程③是光呼吸速率的限制因素，线粒体中的电子传递链对该过程有促进作用，相关机制如下图。请回答下列问题。 (1)图中过程①进行的场所是_____________，叶绿体和线粒体中电子传递链分别位于____________ (2)图中叶绿体所示过程需要NADPH参与的有____________、____________，过剩的NADPH通过草酰乙酸-苹果酸穿梭，在光呼吸的过程____________（填序号）消耗。 (3)线粒体中的电子传递链促进过程③的机理是____________。 (4)线粒体电子传递链有细胞色素途径（CP）和交替氧化途径（AP）。CP途径有ATP的合成；AP途径无ATP的合成，能量以热能的形式散失。为了进一步研究不同环境条件对两条途径的影响，科研人员利用正常植株和aoxla突变体（AP功能缺陷）进行了相关实验，结果如下图。 ①正常情况下，黑暗时电子传递链以_______________途径为主。 ②光照过强时，光保护主要依赖于______________途径，而不是另一途径，从物质和能量变化的角度分析其原因是_____________。 ③温度与光保护机制的关系是____________ 7（2024·山东聊城·一模）当光照过强、超过棉花叶片需要吸收的光能时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。有关光抑制的机制，一般认为：在强光下，一方面因NADP+不足使电子传递给O2形成O2-1；另一方面会导致还原态电子积累，形成3chl，3chl与O2反应生成1O2。O2-1和1O2都非常活泼，如不及时清除，会攻击叶绿素和PSII反应中心的D1蛋白，从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭3chl，也可以直接清除1O2。下图1是棉花的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，①、②、③为相关过程，PSI和PSII都是由蛋白质和光合色素组成的光系统复合物；图2、图3分别表示正常棉花和突变棉花绿叶中色素纸层析结果示意图（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同色素带）；图4是正常棉花的色素总吸收光谱、光合作用的作用光谱（指不同波长光照下植物的光合作用效率）和色素带Ⅱ的吸收光谱。回答下列问题： (1)图1中，类囊体膜上传递的电子的最初供体是___。过程②和③中消耗能量的过程是___，物质A的功能是___。 (2)图2、3中，色素带Ⅱ代表的色素名称是___。通过测量不同波长光照下的O2释放量绘制的曲线是图4所示的___光谱。总吸收光谱与色素带Ⅱ的吸收光谱曲线不吻合的原因是___。 (3)强光导致光抑制时，突变棉花植株比正常棉花植株光合速率下降更快的原因是___。 (4)已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白，提高其更新速度。强光下，若抑制Deg蛋白酶的活性，则光合速率会受到抑制，其原因可能是___，进而影响电子的传递，使光合速率下降。 8（2025·山东菏泽·一模）早春出现的“倒春寒”易导致植物发生光抑制现象，即植物对光能的吸收量超过利用量，过剩的光能抑制了光合作用。科研人员用低温弱光模拟这种环境胁迫来研究桃树光抑制发生的机制。回答下列问题： (1)图1中，高等植物叶肉细胞的叶绿体内含有吸收、传递、转化光能的两个光系统：光系统I（PSI）和光系统Ⅱ（PSⅡ），其中PSII是叶绿体类囊体薄膜上由蛋白质和_______组成的复合物，可将H2O分解，产生的H⁺通过ATP合酶顺浓度梯度进入叶绿体基质驱动ATP的合成，这表明ATP合酶具有_______的功能。 (2)桃树叶片在不同实验条件下处理，并每隔1h取样置于25℃和正常光照条件下测得相关生理指标如图2。 ①仅低温胁迫_______（填“会”或“不会”）破坏光系统。 ②低温前提下，弱光导致的光抑制现象可能是由于_______（填“PSI”、“PSII”或“PSI和PSII”）被破坏而导致的，判断依据是_______。 ③低温弱光胁迫的0~3h内，桃树叶片的qN升高的原因是_______；推测3~6h内，qN降低的原因是_______。 (3)农业上常通过补充蓝光来改善“倒春寒”引起的光抑制现象，请结合上述研究，推测相关机理为_______。 9（2024·山东·三模）植物光合产物产生器官被称作“源”，光合产物卸出和储存部位被称作“库”。图1为光合产物合成及向库运输过程示意图；图2为线粒体内膜进行系列代谢过程；图3为叶绿体中某种生物膜的部分结构及代谢过程的简化示意图。请回答下列问题： (1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用_________方法分离。光合色素吸收的光能转化为________（图1中A）中的化学能。 (2)图2中的过程发生在有氧呼吸第________阶段，H+由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输方式为________。 (3)淀粉和蔗糖均是光合产物，分别在叶肉细胞的_______、_______部位合成。光合作用旺盛时，很多植物合成的大量可溶性糖通常会合成为不溶于水的淀粉临时储存在叶绿体中，所以淀粉储藏在叶绿体内的意义是________。蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是_________。 (4)为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的蔗糖和淀粉含量以及CO2固定速率。结果如下图4、图5所示。 综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会_________光合作用，结合图1信息，给出作此判断的理由是___________。 10．（2024·山东聊城·三模）为探究光照强度对莲叶桐幼苗生理特性的影响，研究人员选取生长状态良好且长势一致的莲叶桐幼苗，用一、二、三层造荫网分别对莲叶桐幼苗进行遮荫处理（记为T1、T2、T3，网层数越多，遮荫效果越好），对照组不遮荫处理，其他条件一致。一段时间后，测定相关数据见下表（表中叶绿素SPAD值越大，表示叶绿素含量越高）。回答下列问题： 组别 测量指标 对照组 T1 T2 T3 单株总干重（g） 7.02 9.01 7.75 6.15 叶绿素（SPAD） 41.52 46.49 43.84 35.03 叶片可溶性糖（mg/g） 25.09 20.41 15.41 11.14 (1)经过遮荫处理后，T1、T2组叶绿素SPAD的值反而高于对照组，其生理意义是________。T1、T2的叶片可溶性糖含量比对照组低，但T1、T2单株总干重比对照组高，其原因是_________。 (2)在采用纸层析法定性比较T3组与对照组的叶绿素含量变化时，为了形成整齐的色素带，对干燥的定性滤纸条的处理方法是________。待观测比较的条带位于滤纸条（自上而下）的第_________条，观测的指标是__________。 (3)一氧化氮（NO）是一种气体信号分子，对植物的生命活动具有重要的调控作用。某研究小组为探究NO对植物光合作用强度的影响，进行了如下实验：设置两组实验，甲组喷施适量蒸馏水于叶片背面，乙组喷施等量一定浓度的SNP（硝普钠，作为NO的供体）溶液于叶片背面，一段时间后，测定叶片的NO含量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量和气孔导度，结果如图所示。相较于甲组，推测乙组叶片的光合作用强度较弱，其依据是__________。进一步研究发现，适宜浓度的SNP会提高植物应对干旱胁迫的能力，推测其原因是___________。    试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题01细胞代谢类 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.重图表信息：以科研论文为情境，通过曲线图、柱状图或多维表格呈现实验结果，考察提取关键数据、图文信息的转换能力。 2.重因果推导：强调对实验设计原则的深度理解，运用控制变量思想，逆向推导分子层面的因果关系，完成“假设→验证→结论”的逻辑闭环。 3.重模块整合：不局限于单一的光合作用过程，而是将“细胞代谢”与“植物激素调节”、“分子细胞生物学”等模块进行深度融合，考查知识网络的构建和综合应用能力。 4.重规范表达：突出对归纳与概括、演绎与推理能力的考查，常设置开放性填空，要求使用规范、严谨的生物学语言进行逻辑清晰地长句表述。 热点·角度·拆解 热点角度01光合-呼吸基础过程与物质能量观 2025年山东卷21题考查生物膜的基本支架及叶绿体的结构基础；光合—呼吸过程中的物质转化（光反应中电子的来源、同位素示踪法的应用） 2024年山东卷21题光反应的产物、光饱和点的判断（光合作用的影响因素气孔导度、CO2浓度光合产物的运输与转化） 2023年山东卷21题影响光合作用的环境因素；光合作用中的能量流向；光反应与暗反应的协调性分析突变体的暗反应强度高于野生型原因 热点角度02光系统损伤与修复 2025年山东卷21题分析过剩光能的光保护机制（能量耗散途径） 2023年山东卷21题光保护机制（PSⅡ损伤与修复机制） 热点角度03真实科研情境与长句表达 2025年山东卷21题根据图示进行机理分析 2024年山东卷21题据图和题目信息分析细胞分裂素的生理功能；根据图表结合所学知识分析突变体籽粒淀粉含量低的原因 2023年山东卷21题实验设计中的变量识别；实验结果的可比性分析比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱；实验数据的逻辑推理； 热点角度01光合-呼吸基础过程与物质能量观 析典例·建模型 1.（2025·山东·高考真题）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。 (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所需的电子源自于_____。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H218O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_____。 (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_____。 【解题建模分析】 一、题型定位 情境来源 高光强胁迫下绿藻的光能过剩耗散机制（科研论文简化），聚焦“光保护”“光损伤修复”等前沿方向 核心知识 光合作用为内核，融合植物激素、分子遗传、同位素示踪等 设问结构 4—5个空，包含基础填空（教材原词）、过程填空（图表推理）、长句因果（多因素分析） 能力要求 ①识记 叶绿体膜结构、基粒、水的光解等基础概念 ②信息获取 从图中识别电子传递路径、途径①和②的流向 ③逻辑推理 同位素示踪路径（水→光合→呼吸→特定物质） ④迁移应用 将“电子传递旁路”“热耗散”等新信息转化为教材原理 二、通用解题模板 步骤 操作要点 第一步： 信息提取与定位 ①圈画关键词：如“叶绿体膜”“NADPH电子来源”“同位素示踪”“途径①②”“过剩光能”等。 ②明确设问类型：填空类（考查基础知识）；过程推理类（考查物质去向）；机制分析类（考查信息提取与迁移） ③识别结构图：重点关注： 1.电子传递路径：从哪个供体开始，经过哪些载体，最终到哪个受体 2.分支点：正常路径与过剩时的“旁路”在哪个位置分叉 3.物质变化：分支路径中电子与什么物质结合，生成什么 4.能量去向：图中是否标注“热”“光”“化学能”等能量形式 第二步： 逻辑建模与推理 ①结构-功能链模型：推理核心：结构特点→功能实现 适用情境：问“为什么某结构能实现某功能”“某结构的基本成分是什么”定位结构 具体操作： 1.写出教材中该结构的组成/特点 2.说明该结构如何与功能对应 示例： 问：叶绿体膜的基本支架是__，由类囊体组成的__扩展了受光面积 ①定位结构：生物膜→②教材知识：生物膜支架=磷脂双分子层→③类囊体堆叠=基粒→④功能：增大膜面积=扩展受光面积 ②物质-路径链模型：推理核心：起点物质→每一步转化→终点位置/物质 适用情境：问“某元素/物质从哪来、到哪去”“同位素会出现在哪些物质中” 推理链条： 1.确定起点（标记物从什么物质进入） 2.写出该物质参与的主要生理过程（光合/呼吸/其他） 3.沿过程逐环节写出物质转化（每一步写出“反应物→产物”） 4.锁定终点（题目问的是“出现在什么物质中”或“进入什么结构”） 示例：问：³H₂O培养后，以葡萄糖为原料有氧呼吸时，能进入线粒体基质的³H标记物质 ①起点：³H₂O参与光合作用→②光解：H₂O→e⁻、H⁺（³H⁺）→③暗反应：NADP³H→葡萄糖（³H）→④有氧呼吸：葡萄糖（³H）→丙酮酸（³H）→进入线粒体基质→丙酮酸（³H）进一步转化为NADH（³H）→⑤答案：丙酮酸、[H] ③条件-结果链模型：推理核心：给定条件→关键环节→产生结果 适用情境：问“某过程是如何实现的”“某结构/条件起什么作用” 推理链条： 1.明确要解释的现象（题目问的是什么“结果”） 2.找出图中的关键环节（箭头、标注、物质变化） 3.根据教材原理或者题目信息解释该环节如何导致结果，写出“过程+结果”的完整因果句 示例： 问：途径①②消耗过剩光能的机制 ①现象：消耗过剩光能→②图中途径①：电子与O₂结合→教材原理：电子传递受阻时与O₂生成活性氧，耗散能量→③图中途径②：标注“热”→教材原理：光能以热能形式散失→④答案：途径①电能耗散；途径②热能耗散 第三步： 规范表达与作答 ①定位教材原词 “支架”对应磷脂双分子层，“类囊体堆叠”对应基粒，直接填写不修饰 ②同位素全程追踪 从起点物质开始，沿代谢路径逐环节推导，不跳跃中间产物 ③图表信息转化 图中箭头分支对应两条途径，分别提炼“电能耗散”和“热能耗散”两种机制 ④因果链完整 机制类答案至少包含“直接原因→直接结果”两层，避免只写中间环节 三、规范作答 (1)磷脂双分子层基粒 (2)水的光解丙酮酸、[H]氧气（或O2）和二氧化碳（CO2） (3)途径①光能以电能耗散；途径②光能以热能耗散 研考点·通技法 一、光合作用的结构基础 ①结构 二、光合作用的过程 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解：2H2O4H＋＋O2； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋NADPH ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的还原： （注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。） 能量转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 三、呼吸作用结构基础以及有氧呼吸三阶段过程 1.场所：线粒体（主要）、细胞质基质。 2.过程 阶段 场所 物质变化 能量变化 第一阶段 细胞质基质 1葡萄糖（C6H12O6）→2丙酮酸（C3H4O3）＋4[H] 少量能量 第二阶段 线粒体基质 2丙酮酸（C3H4O3）＋6H2O→6CO2＋20[H] 少量能量 第三阶段 线粒体内膜 24[H]＋6O2→12H2O 大量能量 四、影响光作用的因素 破类题·提能力 1.（2024·山东济南·模拟预测）下图为杜鹃花叶肉细胞叶绿体部分结构及相关反应示意图，光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是叶绿体进行光吸收的功能单位。PSⅡ吸收光能的分配有三个去路：①PSⅡ光化学反应所利用的能量；②PSⅡ调节性热耗散等形式的能量耗散；③非调节性的能量耗散。研究发现，③部分的分配占比过大将对PSⅡ的结构产生破坏。 (1)杜鹃根尖伸长区细胞中能合成ATP的场所是___________；在类囊体薄膜上光能被转化为电能，后被转化为化学能储存在___________中；生产者除了利用光能还可以利用化学能，如硝化细菌能将土壤中的氨(NH3)氧化成___________，进而氧化成___________，释放出的化学能可以被硝化细菌用来将CO2、H2O合成糖类。 (2)据图可知，NADPH合成过程中所需电子的最初供体是___________，推动ATP合成所需能量的直接来源是___________。 (3)为探索某种杜鹃花叶片对光环境变化的适应及响应机制，研究人员将其长期遮阴培养后，置于全光照下继续培养一段时间。并进行相关检测，结果如下表所示： 条件 遮阴 全光照 PSⅡ光能转化效率(100%) 79.3 49.4 光合电子传递效率(μmol·m-2·s-1) 64.9 37.8 请结合表中数据，从光能分配角度分析，该品种杜鹃花对全光照的适应能力较弱的原因是______。 【答案】(1)细胞质基质、线粒体ATP、NADPHHNO2(亚硝酸)HNO3(硝酸) (2)H2O膜两侧的H+浓度差 (3)全光照下，PSⅡ吸收的光能分配到③部分的占比过大，对PSⅡ结构造成破坏，导致PSⅡ光能转化效率和光合电子传递效率降低 【难度】0.65 【知识点】ATP的功能及利用、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、化能合成作用 【分析】据图可知，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为氧气和H+,同时产生的电子经传递，可用于NADP+和H+结合形成NADPH。另一方面，在ATP酶的作用下，H+浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成ATP。 【详解】（1）根尖伸长区没有叶绿体，合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体。据图可知，PSI与PSII属于光反应过程，发生在叶绿体的类囊体薄膜上，光反应先将光能被转化为电能，再转化为活跃化学能储存在ATP、NADPH中，用于暗反应中的C3还原过程。硝化细菌为自养型生物，可以将氨氧化成亚硝酸，进而氧化成硝酸，并利用无机氧化所释放的能量制造有机物。 （2）由图分析可知，PSII中的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为氧气和H+，同时产生的电子经传递，可用于NADP+和H+结合形成NADPH，故NADPH合成过程中所需电子的最初供体是水。另一方面，在ATP酶的作用下，H+浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成ATP，故ATP合成所需能量的直接来源是膜两侧的H+浓度差。 （3）由题干可知，非调节性的能量耗散的分配占比过大将对PSⅡ的结构产生破坏。结合表中数据，全光照下，该品种杜鹃花PSII吸收的光能分配到非调节性的能量耗散的占比过大，对PSII结构造成破坏，导致PSⅡ光能转化效率和光合电子传递效率降低，使该品种杜鹃花对全光照的适应能力较弱。 热点角度02光系统损伤与修复 析典例·建模型 1（2023·山东·高考真题）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。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PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。    (1)该实验的自变量为______。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_________（答出2个因素即可）。 (2)根据本实验，____（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是__________。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量__________（填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是_________ 【解题建模分析】 一、整体审题与信息提取 情境来源 以模式植物（拟南芥）为材料，引入基因突变体，结合光照胁迫、黑暗恢复等处理 核心知识 光反应、PSⅡ损伤与修复、NPQ（非光化学淬灭）、能量分配、暗反应依赖关系 设问结构 变量识别→图表分析→能量流向推理→因果关系判断→规范表述 能力要求 ①实验设计基本要素识别 ②图表信息提取与趋势分析 ③能量流向与代谢逻辑建模 ④科学表达与术语规范 2、 逐问解析与建模 步骤 操作要点 第一步： 信息提取与定位 ①明确核心主题：圈出题干中的关键生物学概念（如NPQ、PSⅡ、H蛋白、光修复等），标注其功能定位。 ②识别变量： 自变量：实验处理与材料差异（如“野生型vs突变体”“光照处理”） 因变量：图表中测量的指标（如NPQ值、氧气释放速率） 无关变量：CO₂浓度、温度、水分等，确保实验控制 ③解读图表： 横轴：处理条件（如黑暗→强光→恢复） 纵轴：测量指标NPQ强度/相对值 趋势：整体变化+组间差异 关键对比：突变体与野生型的差异点 第二步： 逻辑建模与推理 ①概念分治法——精准区分易混概念，避免逻辑陷阱 使用场景：题目涉及多个相似或陌生概念（如PSⅡ活性、NPQ、损伤、修复），要求判断因果关系或比较优劣。 操作步骤： 1.列出易混概念，明确各自定义 2.找出概念间关系（并列、包含、因果） 3.代入本题数据，判断能否直接推论 示例 （1）PSⅡ活性：PSⅡ复合体实际光合效率，由损伤与修复共同决定 PSⅡ活性=初始活性−损伤程度+修复程度 （2）NPQ：非光化学淬灭，耗散过剩光能，减少损伤 NPQ高→损伤程度小 （3）H蛋白功能：①修复损伤PSⅡ；②调节NPQ 修复能力仅野生型有 ②能量流向法——追踪光能分配，判断光合效率 使用场景：题目问“流向光合作用的能量多或少”，或比较不同材料的光能利用效率。 操作步骤： 1.写出能量守恒式：吸收光能=光合作用固碳+NPQ耗散+荧光耗散+其他 2.定位关键变量：NPQ高低→耗散比例大小 3.推断能量去向：NPQ高→耗散多→流向光合作用的能量少 示例： 题干信息：NPQ能将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤 图表数据：强光照射下，突变体NPQ值高于野生型 推理：突变体NPQ更高→耗散比例更大→剩余用于光合作用的能量更少 ③因果推断法——由“果”逆向推“因”，构建完整逻辑链 使用场景：题目给出一个实验结果（“突变体暗反应强度高于野生型”），要求推测原因。 操作步骤： 1.明确结果（果）：暗反应强度高 2.逆向推导：暗反应强度高→光反应产物（ATP/NADPH）充足→PSⅡ活性高 3.结合实验信息：突变体NPQ高→光损伤小→PSⅡ活性可能较高（虽无修复） 4.正向验证：用“因为……所以……”组织答案 示例 已知结果：突变体的暗反应强度高于野生型 逆向推导： 暗反应强度高→光反应产物（ATP、NADPH）供应充足→光反应强度高→PSⅡ活性高 第三步： 规范表达与作答 ①术语准确：使用教材术语（如“光反应”“暗反应”“PSⅡ”“NPQ”“能量耗散”） ②因果清晰：用“→”或“因此”体现逻辑链条 ③对比明确：突出“野生型vs突变体”“处理vs对照” ④结论严谨：若不能判断，必须说明理由；若推测原因，必须结合实验信息 三、规范作答 (1)光、H蛋白CO2浓度、温度 (2)不能突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复，野生型光PSⅡ系统损伤大但能修复 (3)少突变体NPQ高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多 研考点·通技法 一、电子传递链和光合磷酸化 1. 光系统 (1)成分：光合色素+蛋白质 (2)类型：光系统Ⅱ(PSⅡ)、光系统Ⅰ(PSⅠ) (3)作用：能将光能转化为电能；PSⅡ能进行水的光解,PSⅠ能介导NADPH的产生 2.ATP合酶 功能：利用H+顺浓度梯度运输释放的电化学势能合成ATP 3.电子传递链和光合磷酸化 （1）光系统Ⅱ中的色素分子捕获光能并传递给位于反应中心的少数处于特殊状态的叶绿素a，该色素分子在光能激发下失去高能电子。失去电子的色素分子从水分子中夺取电子，使水分解成H＋和O2。 （2）色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获，这些蛋白质利用电子携带的能量使H＋从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给了NADP＋，NADP＋获得电子后与H＋结合，生成NADPH （3）类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，类囊体膜上镶嵌有ATP合酶，类囊体腔中的H＋顺浓度梯度经ATP合酶返回叶绿体基质，推动了ATP的生成。 【总结】 ①电子的最初供体是水，最终受体是NADP＋，电子传递的最终产物是NADPH； ②光反应过程中的能量转化形式： 光能→电能→NADPH中活跃的化学能 光能→电能→H+电化学势能→ATP中活跃的化学能 3、 光保护机制分子层面的动态调控 光保护机制（Photoprotection）是植物在面临过剩光能（光强超过光合作用所能利用的能力）时，为避免光合器官（尤其是光系统II，PSII）发生光氧化损伤而进化出的一套精密的防御体系。 1.能量依赖的热耗散（qE，能量猝灭） ①质子积累：强光下，光合电子传递链饱和，类囊体腔内的质子（H+）因水光解和电子传递而迅速积累，导致跨膜pH梯度（∆pH）急剧增大。 ②紫黄质脱环氧化：低pH激活紫黄质脱环氧化酶（VDE）。该酶将紫黄质（Violaxanthin，具有两个环氧基）转化为花药黄质（Antheraxanthin），最终转化为玉米黄质（Zeaxanthin，无环氧基）。 ③构象改变：高pH梯度与结合的玉米黄质共同作用，诱导光系统II捕光复合体（LHCII）发生构象改变，使其进入“猝灭态”。 ④能量淬灭：被捕光天线捕获的过剩激发能不再传递至反应中心，而是以热能的形式无害地散发出去。 解除：当光强减弱，∆pH下降，玉米黄质环氧化酶（ZE）被激活，将玉米黄质环化回紫黄质，复合体恢复“捕光态”。 2.光系统II反应中心失活（D1蛋白周转与qI） 当光强过强，即使qE也无法完全保护时，会发生光抑制。 机制：PSII反应中心的D1蛋白是光损伤的主要靶点。当损伤速率超过修复速率时，PSII反应中心失活，成为一个“能量陷阱”或“热库”。 修复循环：受损的D1蛋白被特定的蛋白酶（如FtsH和Deg蛋白酶）快速降解，同时新的D1蛋白合成并插入复合体。这是一个耗能的修复过程。这种状态被称为光抑制猝灭（qI，光抑制猝灭）。 3.状态转换（qT，状态转换猝灭） 这是一种平衡光系统I（PSI）和光系统II（PSII）激发能分配的机制。 机制：当PSII过度激发（强光下通常PSII易过剩），通过LHCII蛋白激酶的磷酸化，使部分捕光天线LHCII从PSII解离，迁移并docking到PSI（状态2）。这减少了PSII的激发能负载，同时增强了PSI的电子传递能力（PSI是光保护的重要电子汇）。该过程由质体醌（PQ）库的氧化还原状态调控。 4.环式电子传递（CET） 围绕PSI的环式电子传递在光保护中至关重要。 机制：通常线性电子传递将电子从水传递到NADP+。当NADP+供应不足（碳同化慢）时，环式电子传递启动，电子从铁氧还蛋白（Fd）经质体醌（PQ）回流至细胞色素b_6f复合体。 作用：建立∆pH：只传递质子，不产生NADPH，高效建立跨膜质子梯度，触发上述的qE热耗散。 保护PSI：防止PSI因电子积累而发生过还原损伤。 破类题·提能力 1.（2026·山东烟台·一模）类囊体上的电子传递有线性电子传递链（用实线表示）和环式电子传递链（用虚线表示）两类，如图1所示。PSⅡ是一种光合色素-蛋白质复合体，PSⅡ光能吸收性的重要保护机制有叶黄素循环的热耗散机制和D1蛋白周转依赖的PSⅡ修复机制。 (1)PSⅡ中的色素可用____进行提取。据图1分析，光反应过程产生的电子（e-），经电子传递的最终电子受体是____。在光照强度较强时，环式电子传递增强，通过PSⅠ将电子传递回质体醌，这个过程使光反应产生的ATP/NADPH比值____（填“上升”或“下降”），起到光保护作用。 (2)分析图1可知，使类囊体腔侧的H+浓度高于叶绿体基质侧的生理过程有____。 (3)重金属镉（Cd）可破坏PSⅡ。为探究叶黄素循环和D1蛋白周转在PSⅡ光能吸收性保护机制中的作用，科研人员分别用叶黄素循环抑制剂（DTT）、D1蛋白周转抑制剂（SM）处理镉胁迫下的番茄叶片，结果如图2.分析曲线可知，镉胁迫条件下，叶黄素循环对PSⅡ光能吸收性的保护作用比D1蛋白周转____（填“强”或“弱”），判断依据是____。 【答案】(1)无水乙醇上升 (2)水的光解产生H+、质体醌对H+的运输、合成NADPH消耗H+ (3)强镉胁迫下，DTT处理后番茄叶片的PSⅡ光能吸收性下降幅度大于SM处理后 【难度】0.64 【知识点】绿叶中色素的提取和分离实验、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【分析】色素具有吸收传递、转化光能的作用。光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，前者在类囊体薄膜上进行，后者在叶绿体基质中。 【详解】（1）PSⅡ中的色素可用无水乙醇进行提取。光反应过程中，电子的最终受体是NADP⁺（辅酶Ⅱ），使其接收电子合成NADPH。在光照强度较强时，环式电子传递增强，通过PSⅠ将电子传递回质体醌，使光反应产生的ATP增加，这个过程不产生NADPH，故ATP/NADPH比值上升，起到光保护作用。 （2）图1中，水的光解产生H+、质体醌对H+的运输、合成NADPH消耗H+，这些过程导致类囊体腔的H⁺浓度高于叶绿体基质。 （3）探究叶黄素循环和D1蛋白周转在PSⅡ光能吸收性保护机制中的作用，自变量是是否有叶黄素循环和D1蛋白周转，因变量是PSⅡ光能吸收性的保护作用。分析图2可知，镉胁迫下，DTT处理后番茄叶片的PSⅡ光能吸收性下降幅度大于SM处理后，故镉胁迫条件下，叶黄素循环对PSⅡ光能吸收性的保护作用比D1蛋白周转强。 热点角度03信息获取与数据归因分析 析典例·建模型 1（2024·山东·高考真题）从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度（μmolCO2mol-1） 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度（molH2Om-2s-1） 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有______。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是______。 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点______（填“高”或“低”），理由是______。 (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是______。 【解题建模分析】 一、题型定位： 维度 特征描述 情境来源 大学科研论文简化版，涉及光保护、激素调控、基因突变等前沿领域 核心知识 以光合作用为内核，融合植物激素、分子遗传、物质运输等模块 设问形式 4—5个空，包含填空与长句因果推理，分值1—3分不等 能力要求 ①图文信息获取（柱状图/折线图/表格） ②逻辑链条构建（原因→结果） ③专业术语规范表达 二、通用解题模板 步骤 操作要点 第一步： 信息提取与定位 ①圈画关键词：题干中所有“异常”“影响”“导致”“进而”等因果词，以及“突变体”“处理”“相比”等比较词 ②图表分区：柱状图看组别对比（横坐标），折线图看趋势变化，表格看行/列比较 示例：柱状图①组：突变体膜蛋白稳定性>野生型 ②③组：Lov处理↓，Lov+KT恢复→细胞分裂素可提高稳定性 ③设问拆解：将每个填空转化为“已知什么→要求什么”的问题链 示例：第（1）问第二空：“变黄慢”=叶绿素降解少→与膜蛋白稳定性有关→结合细胞分裂素作用→推测突变体激素水平异常方向 第二步： 逻辑建模与推理 ①因果链模型：“起点（自变量）→中间变量1→中间变量2→终点（因变量）”。 具体操作： 1.确定起点：题干中的“差异点”（如突变体、某种处理、某时间点） 2.确定终点：设问中的“结果”（如光饱和点高低、淀粉含量、变黄速度） 3.寻找桥梁：从图表或题干中找出连接起点与终点的关键中间变量，最直接的桥梁往往来自图表中的测量指标。 4.构建链条：将起点、桥梁、终点用箭头串联，确保每一步都有依据 示例：“突变体→细胞分裂素合成增加→膜蛋白稳定性↑→叶绿素降解慢→变黄慢” ②对比模型：对照组vs实验组→找出差异指标→差异指标的意义→得出结论 具体操作： 1.明确比较对象：野生型vs突变体/处理组vs对照组/不同时间点 2.找出差异指标：在图表中锁定比较对象的数值差异（柱高、折线高低、表格数值） 3.解读差异意义：该差异在生理上意味着什么（如气孔导度大→CO₂供应多） 4.形成结论：将差异与设问结论关联 示例：光饱和点分析：突变体气孔导度↑+胞间CO₂浓度↓+呼吸代谢不受影响→光合速率↑→光饱和点↑ ③图示模型：将文字描述转化为箭头流程图→在流程中定位填空位置→填写流程中的环节 具体操作： 1.画出流程图：将题干或教材中的过程用箭头串联 2.标注已知信息：在流程图中标出题干给出的信息 3.定位填空位置：确定填空对应的是流程中的哪个环节 4.填写环节名称：用教材术语填空 示例：蔗糖运输：叶片蔗糖→运输→籽粒→蔗糖转化酶→单糖→淀粉 第三步： 规范表达与作答 ①基础填空：直接写教材原词，不添加修饰 ②单空推理：关键词+方向性结论 ③长句因果 因为……（自变量变化）导致……（中间变量变化），所以……（结果） ④实验分析：处理/突变体→某指标变化→说明某功能/机理 思路点拨： 1.因果链完整：至少包含“直接原因→直接结果”两层，避免跳跃中间环节 2.图表语言转化：把“柱状图①组高”转化为“突变体膜蛋白稳定性高于野生型”。 3.术语规范：使用教材术语或题目信息中所给的专业术语，避免口语化。 三、规范作答 (1)ATP、NADPH突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成，且叶绿素降解少 (2)高突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下，突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高。在其他限制因素相同的情况下，突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高 (3)叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，表中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此更多的蔗糖被分解成单糖或运输到籽粒中的蔗糖减少 研考点·通技法 1、 光饱和点 2、 实验分析类解题步骤 （1）明确核心考查点：读题干，审题，明确实验目的，提取关键信息（如自变量设置、因变量检测方式、无关变量控制），建立起“实验目的——实验设计——实验结果”的分析思路 （2）理清思路，找出问题：按照对照实验原则，分析并确认自变量、因变量，解读实验现象与结果，结合题目信息与已有知识推导因果关系。 （3）规范化答题：组织语言时注意“对比逻辑”（如通过对比A和B可以得出……）与“链式逻辑”（如蔗糖转化酶活性高→多数蔗糖被分解成单糖→单糖运输效率低→光合产物运输速率慢→到达籽粒的光合产物减少→籽粒中淀粉合成减少），确保所得出的结论没有超过实验范围、因果关系成立，用逻辑顺畅、规范化的语言完成答题。 三、近几年植物生理学相关的前沿科技 1.人工光合作用：光催化剂-微生物杂合体 这项技术通过结合无机光催化剂与活细胞，构建能直接利用光能将CO₂和水转化为长链化学品的“半人工”光合系统。 核心突破：2026年3月，中国科学院深圳先进技术研究院的研究团队在《美国化学会志》(JACS)上发表成果，成功构建了一种光催化剂-人工微生物群落杂合体。该系统模拟了光合作用中光系统I和II的功能，利用太阳能将CO2和水直接合成了C4长链分子丁二酸（琥珀酸），这是高附加值化学品和生物塑料的前体。该体系突破了传统依赖“牺牲剂”的限制，并实现了碳链延长。 【衔接考点】光反应中水的光解、ATP与NADPH的功能、电子传递链、碳的固定（卡尔文循环）、物质与能量观。 2.C3植物光合改造：基因编辑提高水稻光合效率 这项技术旨在通过基因工程将高效的碳浓缩机制引入C3植物（如水稻），以抑制光呼吸带来的能量损耗。 核心突破：2025年10月，国际顶级期刊《ThePlantCell》发表了韩国科学家团队的研究，他们通过对水稻中的PSEUDO-ETIOLATIONINLIGHT(PEL)基因家族进行基因编辑，成功提高了光合效率。研究发现，PEL蛋白会抑制转录因子OsGLK1（促进叶绿体发育的关键蛋白）的功能。通过构建OsPEL1,2,3三基因敲除突变体，叶绿素含量提升高达80%，CO₂同化效率、生物量和籽粒重量均显著增加。 【衔接考点】C3与C4途径、光呼吸的机制与危害、基因工程、性状与基因的关系。 3.纳米酶与电子传递链调控 利用纳米材料作为“电子梭”或“人工酶”，增强或替代生物体内的电子传递蛋白，从而提升光合效率或产能。 核心突破：2025年，杭州师范大学刘俊秋教授团队在《AdvancedFunctionalMaterials》发表研究，构建了“光催化剂–蛋白笼–活细菌”三元人工光合系统，实现了光驱动下NADH（还原力）的高效选择性再生和CO2固定。另一项发表于《EnvironmentalResearch》的研究则利用纳米Fe3O4（四氧化三铁）喂养光合细菌，发现纳米颗粒嵌入细胞膜后可部分替代细胞色素C，作为“电子穿梭车”加速光合电子传递链效率，使氢气产量提升36%。 【衔接考点】光合色素、电子传递链、酶的作用与特性、生物氧化。 破类题·提能力 1.（2024·山东烟台·一模）为研究纳豆芽孢杆菌菌剂对芒萁耐热能力的影响，科研人员测定了正常温度(25℃),高温胁迫(35℃、45℃)条件下，不同肥料处理当年生芒萁的相关生理指标。结果如下图所示。 (1)实验结果表明芒萁具有一定的耐高温能力，判断依据是________。 (2)根据上述实验，________(填“能”或“不能”)说明高温条件下纳豆芽孢杆菌是通过分解有机肥增加CO₂浓度来提高芒萁净光合速率的，理由是________。 (3)高温胁迫可导致芒萁细胞内自由基增多，自由基可攻击和破坏________,进而破坏类囊体结构，造成电子传递最终产物______减少，进一步影响暗反应。自由基可被抗氧化酶清除，结合上述实验结果推测，施用纳豆芽孢杆菌菌剂可增强芒萁耐高温能力的原因可能是_________。 【答案】(1)与25℃相比，35℃下芒萁的净光合速率几乎未变 (2)不能高温胁迫下，未施用纳豆芽孢杆菌的组别胞间CO₂浓度也很高，CO₂不是限制光合作用的因素 (3)磷脂分子NADPH高温胁迫下，纳豆芽孢杆菌可提高抗氧化酶的活性，清除自由基，保护类囊体薄膜结构，提高叶绿素含量，从而提高净光合速率 【难度】0.65 【知识点】细胞的衰老、影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、光合色素的种类、含量及功能 【分析】光合作用：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。 【详解】（1）据图可知，与25℃相比，35℃下芒萁的净光合速率几乎未变，但45℃下，净光合速率有所下降，推测芒萁具有一定的耐高温能力。 （2）高温胁迫下，未施用纳豆芽孢杆菌的组别胞间CO2浓度也很高，说明CO2不是限制光合作用的因素，因此不能说明高温条件下纳豆芽孢杆菌是通过分解有机肥增加CO2浓度来提高芒萁净光合速率的。 （3）类囊体是膜结构，基本骨架是磷脂双分子层，高温胁迫可导致芒萁细胞内自由基增多，自由基可攻击和破坏磷脂分子，进而破坏类囊体结构。光合作用中电子传递的最终受体是NADPH。高温胁迫下，纳豆芽孢杆菌可提高抗氧化酶的活性，清除自由基，保护类囊体薄膜结构，提高叶绿素含量，从而提高净光合速率，因此施用纳豆芽孢杆菌菌剂可增强芒萁耐高温能力。 （建议用时：90分钟） 刷模拟 1．（2026·山东青岛·一模）农田等植物密集的生态系统中光照强度波动剧烈，植物通过长期进化形成了相应的光适应调节机制。KEA3是位于植物类囊体膜上—反向转运蛋白，参与调节类囊体膜两侧的梯度（ΔpH）。图1表示叶绿体光反应系统，图2为不同光照条件下ΔpH及KEA3蛋白活性的变化曲线。 (1)PSⅠ和PSⅡ均为光合色素和蛋白质的复合体结构，位于________（填细胞结构）上，其色素主要吸收________。据图1分析，PSⅡ吸收光能后，类囊体腔中的H＋浓度________（填“升高”或“降低”），并以________的方式运输到叶绿体基质中。 (2)光照过强时，水稻通过非光化学猝灭（NPQ）耗散多余光能，避免光损伤，其发挥作用的核心组分必须依赖高ΔpH才能启动。据图2分析，KEA3蛋白跨膜转运H＋的方向是________（填“类囊体腔→叶绿体基质”或“叶绿体基质→类囊体腔”）。弱光转强光时，KEA3蛋白活性先降低，其对于水稻应对高强度光照的意义是________。 (3)农学家发现KEA3基因缺失突变株在适宜光照下长势与野生型相似，但在人工控制的弱光强光交替条件下长势矮小。结合光适应调节机制分析，突变株在弱光强光交替条件下长势矮小的原因是________。 【答案】(1)类囊体膜蓝紫光、红光升高协助扩散 (2)类囊体腔→叶绿体基质减少H+向基质运输，建立高△pH，迅速启动NPQ避免光损伤 (3)KEA3蛋白缺失，强光时NPQ启动过快，弱光时△pH回落缓慢，NPQ持续时间长，耗散较多能量，光合速率降低 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、环境条件骤变时光合作用过程中各种物质含量变化规律 【详解】（1）叶绿体的光反应阶段发生在类囊体膜上，PSⅠ和PSⅡ是光反应的核心结构，均由光合色素和蛋白质组成，因此二者定位于类囊体膜上。叶绿体中的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素，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，因此光合色素整体主要吸收蓝紫光和红光。据图1分析，PSⅡ吸收光能后，会驱动水的光解，水在类囊体腔中分解产生H+和O2；同时，电子传递过程也会将叶绿体基质中的H+转运至类囊体腔中。两种途径共同导致类囊体腔中的H+浓度升高，形成类囊体膜两侧的H+浓度梯度。类囊体腔中H⁺浓度高于叶绿体基质，H⁺顺浓度梯度从类囊体腔运输到叶绿体基质，且该过程需要ATP合成酶协助，不消耗ATP，符合协助扩散的特点（顺浓度梯度、需载体、不耗能）。 （2）由题干可知，KEA3是类囊体膜上的反向转运蛋白，参与调节膜两侧的ΔpH（H+浓度梯度）；结合图2，强光下ΔpH升高（类囊体腔H+浓度更高），KEA3蛋白活性也升高。光照过强时，KEA3蛋白活性增强，其作用是转运H+以调节过高的ΔpH，因此会将类囊体腔中多余的H+转运至叶绿体基质，即转运方向为类囊体腔→叶绿体基质。题干明确“非光化学猝灭（NPQ）耗散多余光能、避免光损伤，核心组分依赖高ΔpH才能启动”。弱光转强光时，环境中光能突然增多，水稻需要快速启动NPQ以避免光损伤；此时KEA3蛋白活性先降低，会减少H+从类囊体腔向叶绿体基质的运输，使类囊体腔快速积累H+，迅速建立高ΔpH，从而快速启动NPQ，及时耗散多余光能，防止强光对光合结构造成损伤。 （3）作为H⁺反向转运蛋白，调节类囊体膜两侧的ΔpH，实现强光下适度启动NPQ（耗散多余光能），弱光下快速升高ΔpH、关闭NPQ（保证光合正常进行）。KEA3基因缺失，无功能性KEA3蛋白，无法正常调节ΔpH。弱光→强光交替的影响强光阶段：无KEA3蛋白运输，ΔpH快速升高且浓度过高，导致NPQ启动过快、过强，过度耗散光能，使光反应产生的ATP、NADPH减少，光合速率降低；弱光阶段：无KEA3蛋白转运H+，类囊体腔中高浓度H+无法快速排出，ΔpH回落缓慢，导致NPQ不能及时关闭，持续耗散有限的光能，光反应效率持续偏低，暗反应缺乏足够的ATP和NADPH供能，光合速率显著下降。弱光-强光交替下，突变株光合速率持续低于野生型，有机物积累不足，因此表现为长势矮小。 2（2026·山东济南·模拟预测）气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。下图所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题： (1)由图1可知，还原型辅酶Ⅱ可用于CO2固定产物的还原，其场所有___________(从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、___________(填写2种)等。 (2)研究证实气孔运动需要ATP，保卫细胞产生ATP的具体场所有___________。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为___________进入线粒体，经过反应产生的___________最终通过电子传递链氧化产生ATP。 (3)为研究不同光质对气孔开闭的影响，科研人员又构建了PIL15基因突变体，比较突变体与野生型植株蒸腾速率的差异，结果如图2。综上，推测红光促进气孔开放的机制可能有以下两种。 机制1：红光为保卫细胞光合作用提供___________，保卫细胞合成有机物，细胞液浓度增大，细胞吸水膨胀，气孔张开。 机制2：红光作为___________与___________结合，发生信号转导，___________(“促进”或“抑制”)PIL15基因的表达，进而抑制脱落酸信号，使得气孔导度增大。 【答案】(1)④苹果酸、K⁺ (2)细胞质基质、线粒体、叶绿体丙酮酸NADH (3)能量信号分子（信息分子）受体抑制 【知识点】参与调节植物生命活动的其他环境因素、有氧呼吸过程、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、细胞的吸水和失水 【分析】题图分析，图中①表示细胞质基质，②表示线粒体，③表示液泡，④为叶绿体。 【详解】（1）还原型辅酶Ⅱ（NADPH）是光反应的产物，仅在叶绿体（④）中参与暗反应，完成CO₂固定产物（C₃）的还原，因此场所有且只有④。 气孔的开闭与保卫细胞的吸水/失水相关，细胞液浓度决定吸水能力：液泡中苹果酸（Mal）是图中明确标注的溶质，此外K⁺也是气孔开闭的经典调控离子，这些溶质能提升液泡渗透压，驱动细胞吸水，调控气孔开闭。 （2）保卫细胞为植物活细胞，能进行有氧呼吸和光合作用（有叶绿体）：有氧呼吸的细胞质基质（①）、线粒体（②）产生ATP，光合作用光反应阶段的叶绿体（④）类囊体薄膜也产生ATP，因此保卫细胞产生ATP的具体场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。植物细胞中，糖类分解的核心途径为细胞呼吸第一阶段：在细胞质基质中，糖先分解为磷酸丙糖，最终生成丙酮酸，丙酮酸是唯一能进入线粒体参与有氧呼吸第二、三阶段的物质，因此PEP转化为丙酮酸进入线粒体。线粒体中，有氧呼吸第二阶段产生NADH，有氧呼吸第一阶段也产生少量NADH，这些NADH最终通过电子传递链与O₂结合氧化，释放的能量用于ATP合成，因此该空为NADH。 （3）机制1：红光下植物反应与白天相似，保卫细胞的叶绿体进行光合作用，红光为光合作用提供能量（光能），光反应阶段产生ATP和NADPH，为暗反应合成有机物（如蔗糖）供能，使保卫细胞液泡浓度增大，细胞吸水膨胀，气孔张开。因此填能量（或ATP、NADPH）。 机制2：红光作为信号分子（信息分子），需与细胞表面的特异性受体结合才能完成信号转导，进而调控基因表达和细胞生理活动；结合图2：红光下突变体（PIL15基因突变）的蒸腾速率显著高于野生型，而蒸腾速率与气孔导度正相关（气孔张开度越大，蒸腾速率越高），说明PIL15基因表达的产物会抑制气孔开放。因此红光的信号转导过程会抑制PIL15基因的表达，解除其对气孔开放的抑制（同时抑制脱落酸的闭孔信号），最终使气孔导度增大。 3（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)无水乙醇2 (2)水的光解协助扩散减少 (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)PEP羧化酶没有光照，不能通过光反应提供ATP和NADPH增强其固定CO2的能力 【知识点】绿叶中色素的提取和分离实验、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【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。 【详解】（1）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。 （2）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。 （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。 4（2026·山东枣庄·一模）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，活性氧是一种自由基。请回答下列问题： (1)LHCⅡ上吸收光能的两类光合色素是________，暗反应中PGA转化成G3P的反应称为________。 (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，短时内VDE的活性________。 (4)阴生植物三七适宜生活在5%～10%全日照条件下。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。据图分析超过30%全日照条件下三七不能生存的原因是________。 【答案】(1)类胡萝卜素、叶绿素C3的还原 (2)水光解产生H+、电子传递链将H+运进类囊体ATPPsbS和VDE (3)降低 (4)NPQ能力没有明显提升；电子传递速率过快，活性氧积累 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、环境条件骤变时光合作用过程中各种物质含量变化规律 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段：（1）光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。（2）暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 【详解】（1）LHCⅡ上吸收光能的两类光合色素是类胡萝卜素、叶绿素，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。 （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）结合实验结果和题干信息，超过30%全日照时，三七的NPQ能力没有明显提升，无法有效耗散过剩光能；同时，电子传递速率过快，根据题干“电子传递过快等导致活性氧产生”，会造成活性氧大量积累，损伤细胞结构，最终导致三七无法生存。 5（2025·山东日照·三模）某些植物在强光下产生电子过多导致活性氧积累，而细胞内活性氧积累会加快细胞凋亡引发萎黄病。为研究植物对强光的适应性，科研人员进行了一系列探究。 (1)光合作用的光反应发生在______上，某些膜上蛋白与______形成的复合体可吸收、传递、转化光能。 (2)用不同浓度的MV（一种可产生活性氧的物质）对野生型和C37蛋白缺失突变体叶片进行处理，检测叶绿素含量，结果如图1。MV模拟的是______环境，从实验结果可以得出______。 (3)光系统I和II是完成光反应必需的，请据图2回答： ①光系统I（PSI）吸收光能产生的高势能电子部分用于合成______；PSII产生的电子和PSI产生的部分电子经Cb6/f复合体传递进入PSI，该过程释放的能量有利于积累H+，用于______的合成。 ②C37蛋白能够在强光下影响Cb6/f复合体的活性，作用机理如图3所示。 请从稳态与平衡的角度解释C37突变体在强光下易引发萎黄病的机制______。 【答案】(1)类囊体薄膜光合色素 (2)强光MV会导致植物光合色素含量降低，浓度越高，作用越明显，且C37蛋白缺失突变体下降更明显 (3)NADPHATP强光下，PSⅠ和PSII产生的电子增多，C37蛋白缺失导致Cb6/f复合体活性降低，减少了从Cb6/f复合体到PSⅠ的电子传递，导致电子积累在Cb6/f复合体的上游，活性氧增加，促进叶绿素分解，从而引发细胞凋亡导致萎黄病 【知识点】影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【分析】光合作用：绿色植物在光照的条件下，通过体内的叶绿体可以将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物。在光合作用的过程中，绿色植物会产生如碳水化合物或糖类等有机物，同时释放出氧气。 【详解】（1）光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，膜上蛋白与光合色素形成的复合体，能够吸收、传递、转化光能。 （2）强光下，光反应中的电子积累导致活性氧增加，MV是一种可产生活性氧的物质，因此MV模拟强光环境；由图可知，左边为野生型，右边为C37缺失突变体，在不同浓度的MV下，C37突变体的叶绿素含量均低于野生型，由此推测，MV会导致植物光合色素含量降低，浓度越高，作用越明显，且C37蛋白缺失突变体下降更明显。 （3）①光系统Ⅰ（PSⅠ）吸收光能产生的高势能电子与H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）；PSⅡ产生的电子和PSⅠ产生的部分电子经过Cb6/f复合体传递进入PSⅠ，该过程释放的能量用于ATP的合成。 ②由图2可知，在强光下，PSⅠ和PSII产生的电子增多，C37蛋白缺失导致Cb6/f复合体活性降低，减少了从Cb6/f复合体到PSⅠ的电子传递，导致电子积累在Cb6/f复合体的上游，活性氧增加，促进叶绿素分解，从而引发细胞凋亡导致萎黄病，因此C37突变体在强光下易引发萎黄病。 6（2024·山东淄博·模拟预测）光照过强时还原能的积累会导致自由基的产生，损伤膜结构。光呼吸（图中虚线所示）可促进草酰乙酸-苹果酸的穿梭，输出叶绿体和线粒体中过剩的还原能实现光保护，其中过程③是光呼吸速率的限制因素，线粒体中的电子传递链对该过程有促进作用，相关机制如下图。请回答下列问题。 (1)图中过程①进行的场所是_____________，叶绿体和线粒体中电子传递链分别位于____________ (2)图中叶绿体所示过程需要NADPH参与的有____________、____________，过剩的NADPH通过草酰乙酸-苹果酸穿梭，在光呼吸的过程____________（填序号）消耗。 (3)线粒体中的电子传递链促进过程③的机理是____________。 (4)线粒体电子传递链有细胞色素途径（CP）和交替氧化途径（AP）。CP途径有ATP的合成；AP途径无ATP的合成，能量以热能的形式散失。为了进一步研究不同环境条件对两条途径的影响，科研人员利用正常植株和aoxla突变体（AP功能缺陷）进行了相关实验，结果如下图。 ①正常情况下，黑暗时电子传递链以_______________途径为主。 ②光照过强时，光保护主要依赖于______________途径，而不是另一途径，从物质和能量变化的角度分析其原因是_____________。 ③温度与光保护机制的关系是____________ 【答案】(1)叶绿体基质叶绿体的类囊体薄膜  线粒体内膜 (2)C3的还原（卡尔文循环）草酰乙酸转变为苹果酸④ (3)电子传递过程中促进NADH向NAD+转化，为过程③提供NAD+等，促进过程③的进行； (4)CPAPAP途径能量以热能的形式散失，而CP途径受细胞内ADP和Pi等的限制温度较高时光保护机制加强，低温时光保护机制丧失（或下降） 【知识点】影响光合作用的因素 【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[H]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。 【详解】（1）过程①是光合作用的光反应阶段，这一阶段主要发生在叶绿体的类囊体薄膜。在这个阶段，光能被叶绿体中的叶绿素吸收，从而激发电子，电子经过一系列的电子传递体，最终与NADP+结合生成NADPH。 同时，水分解产生氧气、质子和高能电子。叶绿体和线粒体中电子传递链分别位于叶绿体的类囊体薄膜和线粒体的内膜。 （2）叶绿体中C3的还原（卡尔文循环）、草酰乙酸转变为苹果酸需要NADPH的参与。过剩的NADPH通过草酰乙酸-苹果酸穿梭，在光呼吸的过程④消耗。光呼吸是植物在光照条件下，通过消耗NADPH和ATP来维持光合作用的平衡。在这个过程中，过剩的NADPH和ATP被转化为有机酸，从而避免过多的还原能导致自由基的产生，损伤膜结构。 （3）线粒体中的电子传递链促进过程③的机理是通过电子传递链产生的ATP和NADH可以提供能量和还原力，促进过程③的进行。 （4）①正常情况下，黑暗时电子传递链主要通过CP途径(柠檬酸循环)进行； ②光照过强时，光保护主要依赖于AP途径(苹果酸途径)，而不是CP途径。原因是AP途径无ATP的合成，能量以热能的形式散失，这样可以避免过剩的还原能导致自由基的产生，损伤膜结构。 ③温度与光保护机制的关系是，温度越高，光保护机制越活跃。这是因为高温可以加速生物体内的化学反应速率，从而使光保护机制更加迅速地消耗过剩的还原能，保护细胞免受损伤。 7（2024·山东聊城·一模）当光照过强、超过棉花叶片需要吸收的光能时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。有关光抑制的机制，一般认为：在强光下，一方面因NADP+不足使电子传递给O2形成O2-1；另一方面会导致还原态电子积累，形成3chl，3chl与O2反应生成1O2。O2-1和1O2都非常活泼，如不及时清除，会攻击叶绿素和PSII反应中心的D1蛋白，从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭3chl，也可以直接清除1O2。下图1是棉花的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，①、②、③为相关过程，PSI和PSII都是由蛋白质和光合色素组成的光系统复合物；图2、图3分别表示正常棉花和突变棉花绿叶中色素纸层析结果示意图（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同色素带）；图4是正常棉花的色素总吸收光谱、光合作用的作用光谱（指不同波长光照下植物的光合作用效率）和色素带Ⅱ的吸收光谱。回答下列问题： (1)图1中，类囊体膜上传递的电子的最初供体是___。过程②和③中消耗能量的过程是___，物质A的功能是___。 (2)图2、3中，色素带Ⅱ代表的色素名称是___。通过测量不同波长光照下的O2释放量绘制的曲线是图4所示的___光谱。总吸收光谱与色素带Ⅱ的吸收光谱曲线不吻合的原因是___。 (3)强光导致光抑制时，突变棉花植株比正常棉花植株光合速率下降更快的原因是___。 (4)已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白，提高其更新速度。强光下，若抑制Deg蛋白酶的活性，则光合速率会受到抑制，其原因可能是___，进而影响电子的传递，使光合速率下降。 【答案】(1)H2O/水③作为还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，储存部分能量供暗反应阶段利用 (2)叶绿素a作用绿叶中除了叶绿素a，还含有其他色素，也能吸收光能 (3)该突变体棉花植株缺乏类胡萝卜素，无法淬灭3chl并清除1O2而使叶绿体受损、缺乏类胡萝卜素导致吸收的蓝紫光减少，影响光合作用 (4)Deg蛋白酶的活性被抑制后，受损的D1蛋白降解速率下降使受损的D1蛋白积累，新合成的D1蛋白无法替换受损的蛋白 【知识点】基因突变、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、光合色素的种类、含量及功能、酶的本质 【分析】根据题图分析可知：图1中①为光反应过程，②为CO2的固定过程，③为C3的还原过程，A为NADPH，B为ATP，PSII中的光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H+，同时产生的电子传递给PSⅠ，可用于NADP+和H+结合形成NADPH，同时在ATP酶的作用下，氢离子顺浓度梯度转运提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成ATP；图2中Ⅰ为叶绿素b，Ⅱ为叶绿素a，Ⅲ为叶黄素，Ⅳ胡萝卜素。 【详解】（1）由图可知，类囊体膜上传递的电子的最初供体是H2O。②为CO2的固定过程，不需要消耗能量，③为C3的还原过程，光合作用的暗反应阶段为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，所以③过程需要消耗能量。物质A为NADPH，其作用是作为还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，储存部分能量供暗反应阶段利用。 （2）色素带Ⅱ为叶绿素a，作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率，可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制；色素带Ⅱ为叶绿素a，总吸收光谱与叶绿素a吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中除了叶绿素a，还含有其他色素，也能吸收光能。 （3）由于类胡萝卜素可快速淬灭3chl，也可以直接清除1O2，故缺乏类胡萝卜素的突变体因无法淬灭3chl并清除1O2而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素会导致光反应吸收的蓝紫光减少，所以光合速率下降。 （4）已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白，提高其更新速度，有利于PSⅡ正常发挥作用，强光下，若抑制Deg蛋白酶的活性，受损D1蛋白降解速率下降，会使受损的D1蛋白积累，新合成的D1蛋白无法替换受损的D1蛋白，进而影响电子的传递，使光合速率下降。 8（2025·山东菏泽·一模）早春出现的“倒春寒”易导致植物发生光抑制现象，即植物对光能的吸收量超过利用量，过剩的光能抑制了光合作用。科研人员用低温弱光模拟这种环境胁迫来研究桃树光抑制发生的机制。回答下列问题： (1)图1中，高等植物叶肉细胞的叶绿体内含有吸收、传递、转化光能的两个光系统：光系统I（PSI）和光系统Ⅱ（PSⅡ），其中PSII是叶绿体类囊体薄膜上由蛋白质和_______组成的复合物，可将H2O分解，产生的H⁺通过ATP合酶顺浓度梯度进入叶绿体基质驱动ATP的合成，这表明ATP合酶具有_______的功能。 (2)桃树叶片在不同实验条件下处理，并每隔1h取样置于25℃和正常光照条件下测得相关生理指标如图2。 ①仅低温胁迫_______（填“会”或“不会”）破坏光系统。 ②低温前提下，弱光导致的光抑制现象可能是由于_______（填“PSI”、“PSII”或“PSI和PSII”）被破坏而导致的，判断依据是_______。 ③低温弱光胁迫的0~3h内，桃树叶片的qN升高的原因是_______；推测3~6h内，qN降低的原因是_______。 (3)农业上常通过补充蓝光来改善“倒春寒”引起的光抑制现象，请结合上述研究，推测相关机理为_______。 【答案】(1)光合色素运输H⁺和催化ATP合成 (2)不会PSⅡ随低温弱光胁迫时间的延长，PSⅠ的活性几乎不变，PSⅡ的活性逐渐降低由于PSⅡ活性降低，利用光能能力降低，过剩光能增加，转化成的热能相应增加由于PSⅡ受损严重，将过剩光能转化成热能的量减少 (3)蓝光能提高PSⅡ活性（或答“蓝光能提高PSⅡ以热能形式消耗光能”） 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、蛋白质的功能 【分析】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PQ，传递到PQ上的高能电子就好像接力赛跑中的接力棒一样，依次传递给细胞色素b6f和PC。光系统I吸收光能后，通过PC传递的电子与H+、NADP+在类囊体薄膜上结合形成NADPH。水光解产生H+，使类囊体腔内H+浓度升高，H+顺浓度梯度运输到类囊体腔外，而H+在类囊体薄膜上与NADP+结合形成NADPH使类囊体腔外中H+浓度降低，同时还可以通过PQ运回到类囊体腔内，这样就保持了类囊体薄膜两侧的H+浓度差。ATP合成酶利用类囊体薄膜两侧的H+浓度差，类囊体膜上的ATP合成酶合成了ATP。 【详解】（1）在叶绿体类囊体薄膜上存在光系统，PSII作为叶绿体类囊体薄膜上由蛋白质和光合色素组成的复合物，光合色素能够吸收、传递和转化光能。已知H⁺通过ATP合酶顺浓度梯度进入叶绿体基质驱动ATP的合成，说明ATP合酶既能作为离子通道让H⁺通过，又能催化ATP的合成，所以表明ATP合酶具有运输H⁺和催化ATP合成的功能。 （2）①分析图2可知，根据低温+黑暗的处理，与对照组相比，随低温胁迫时间的延长，PSⅠ和PSⅡ的活性几乎不变，说明仅低温胁迫不会破坏光系统。 ②分析图2中低温+弱光的处理，与对照组相比，随低温弱光胁迫时间的延长，PSⅠ的活性几乎不变，PSⅡ的活性逐渐降低，因此低温前提下，弱光导致的光抑制现象可能是由于PSⅡ被破坏而导致的。 ③分析图2的第三个柱状图可知，低温弱光胁迫的0～3h内，PSⅡ以热能形式消耗光能明显提高，因此推测桃树叶片会通过提高PSⅡ以热能形式消耗光能来降低过剩光能对光系统的伤害，但随时间延长，光系统受损严重导致光抑制加重。 （3）农业上常通过补充蓝光来改善“倒春寒”引起的光抑制现象，结合上述研究可知，随低温弱光胁迫时间的延长，PSⅠ的活性几乎不变，PSⅡ的活性逐渐降低，且桃树叶片会通过提高PSⅡ以热能形式消耗光能来降低过剩光能对光系统的伤害，因此推测蓝光能提高PSⅡ活性，或者蓝光能提高PSⅡ以热能形式消耗光能。 9（2024·山东·三模）植物光合产物产生器官被称作“源”，光合产物卸出和储存部位被称作“库”。图1为光合产物合成及向库运输过程示意图；图2为线粒体内膜进行系列代谢过程；图3为叶绿体中某种生物膜的部分结构及代谢过程的简化示意图。请回答下列问题： (1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用_________方法分离。光合色素吸收的光能转化为________（图1中A）中的化学能。 (2)图2中的过程发生在有氧呼吸第________阶段，H+由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输方式为________。 (3)淀粉和蔗糖均是光合产物，分别在叶肉细胞的_______、_______部位合成。光合作用旺盛时，很多植物合成的大量可溶性糖通常会合成为不溶于水的淀粉临时储存在叶绿体中，所以淀粉储藏在叶绿体内的意义是________。蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是_________。 (4)为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的蔗糖和淀粉含量以及CO2固定速率。结果如下图4、图5所示。 综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会_________光合作用，结合图1信息，给出作此判断的理由是___________。 【答案】(1)纸层析法NADPH（或[H]）和ATP (2)三协助扩散 (3)叶绿体基质细胞质基质保持叶绿体正常形态，防止吸水涨破非还原糖较稳定 (4)抑制去棉铃相当于去掉了光合产物的“库”，导致蔗糖和淀粉因输出减少而积累，导致丙糖磷酸积累，抑制碳反应，导致光合速率下降 【知识点】有氧呼吸过程、影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【分析】光合作用分为光反应和暗反应。光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。经过光合作用，将无机物转变成糖类等有机物。通过图1可知，暗反应的产物丙糖磷酸有两条去路，在叶绿体中转化为淀粉，在细胞质基质中转化成蔗糖。这样可以减少丙糖磷酸在叶绿体中的积累，以调节渗透压；以及以非还原糖的形式将有机物运输至植物体其他部位。图4、5两幅图横坐标都是去除棉铃的百分率，纵坐标观察的指标不同。综合分析联系两幅图，随去除果实百分率增加，叶肉细胞干重增加；二氧化碳固定速率下降，二氧化碳固定速率代表光合作用的速率。 【详解】（1）高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用纸层析法分离色素。光反应阶段，光合色素吸收的光能转化为NADPH（或[H]）和ATP中的化学能。 （2）从图2中可知，H+的运输是顺浓度梯度运输且需要转运蛋白协助，故该过程属于协助扩散。运输方向是膜间隙向线粒体基质运输，并且在运输过程中合成了ATP，即有氧呼吸前两阶段所产生的H+，在线粒体内膜上与氧气结合形成水，并释放大量能量，属于有氧呼吸的第三阶段。 （3）从图1中可知，暗反应中初产物丙糖磷酸，一部分丙糖磷酸继续在叶绿体基质中最终形成淀粉；另一部分丙糖磷酸从叶绿体运输至细胞质基质，在细胞质基质中合成蔗糖。光合作用旺盛时，很多植物合成的大量可溶性糖通常会合成为不溶于水的淀粉临时储存在叶绿体中，可以保持叶绿体正常形态，防止吸水涨破。蔗糖是二糖，以蔗糖形式运输，其溶液中溶质分子个数相对较小，渗透压稳定，且蔗糖是非还原糖，性质较稳定。 （4）从图4可知，随着去除棉铃百分比的增加，叶肉细胞中的蔗糖和淀粉等有机物均增加；图5可知，随着去除棉铃百分比的增加，叶肉细胞中二氧化碳固定速率降低。去棉铃相当于去掉了光合产物的“库”，导致蔗糖和淀粉因输出减少而积累，导致丙糖磷酸积累，抑制碳反应，导致光合速率下降。 10．（2024·山东聊城·三模）为探究光照强度对莲叶桐幼苗生理特性的影响，研究人员选取生长状态良好且长势一致的莲叶桐幼苗，用一、二、三层造荫网分别对莲叶桐幼苗进行遮荫处理（记为T1、T2、T3，网层数越多，遮荫效果越好），对照组不遮荫处理，其他条件一致。一段时间后，测定相关数据见下表（表中叶绿素SPAD值越大，表示叶绿素含量越高）。回答下列问题： 组别 测量指标 对照组 T1 T2 T3 单株总干重（g） 7.02 9.01 7.75 6.15 叶绿素（SPAD） 41.52 46.49 43.84 35.03 叶片可溶性糖（mg/g） 25.09 20.41 15.41 11.14 (1)经过遮荫处理后，T1、T2组叶绿素SPAD的值反而高于对照组，其生理意义是________。T1、T2的叶片可溶性糖含量比对照组低，但T1、T2单株总干重比对照组高，其原因是_________。 (2)在采用纸层析法定性比较T3组与对照组的叶绿素含量变化时，为了形成整齐的色素带，对干燥的定性滤纸条的处理方法是________。待观测比较的条带位于滤纸条（自上而下）的第_________条，观测的指标是__________。 (3)一氧化氮（NO）是一种气体信号分子，对植物的生命活动具有重要的调控作用。某研究小组为探究NO对植物光合作用强度的影响，进行了如下实验：设置两组实验，甲组喷施适量蒸馏水于叶片背面，乙组喷施等量一定浓度的SNP（硝普钠，作为NO的供体）溶液于叶片背面，一段时间后，测定叶片的NO含量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量和气孔导度，结果如图所示。相较于甲组，推测乙组叶片的光合作用强度较弱，其依据是__________。进一步研究发现，适宜浓度的SNP会提高植物应对干旱胁迫的能力，推测其原因是___________。    【答案】(1)在遮荫的条件下，光照强度由强到弱，植物通过增加叶绿素的含量可增强对光能的吸收和利用，从而保障一定的光合作用效率在适当遮荫条件下，叶片合成的有机物运输到根或茎秆储存的速率增加，有利于叶肉细胞光合作用的进行，加之叶绿素含量的增加，植物的净光合作用速率增大 (2)在干燥的定性滤纸条一端剪去两角，并在这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线三、四色素带的宽度 (3)乙组叶片中光合色素含量低，抑制光反应阶段，气孔导度低，二氧化碳吸收少，抑制暗反应阶段适宜浓度的SNP会通过降低气孔导度而降低蒸腾作用，另外，适宜浓度的SNP还可能通过提高植物的渗透压，增强植物应对干旱胁迫能力 【知识点】影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、绿叶中色素的提取和分离实验、光合色素的种类、含量及功能 【分析】光合作用的过程，根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。 【详解】（1）在遮荫的条件下，光照强度由强到弱，植物通过增加叶绿素的含量可增强对光能的吸收和利用，从而保障一定的光合作用效率，所以经过遮荫处理后，T1、T2组叶绿素SPAD的值反而高于对照组。在适当遮荫条件下，叶片合成的有机物运输到根或茎秆储存的速率增加，有利于叶肉细胞光合作用的进行，加之叶绿素含量的增加，植物的净光合作用速率增大，所以T1、T2的叶片可溶性糖含量比对照组低，但T1、T2单株总干重比对照组高。 （2）在干燥的定性滤纸条一端剪去两角，并在这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线，可形成整齐的色素带。滤纸条（自上而下）的第三、四条分别代表叶绿素a和叶绿素b，所以要观察滤纸的第三、四个条带，色素带的宽度代表了色素的含量，所以通过观察色素带的宽度可判断色素含量的多少。 （3）根据图示结果可知，与甲组相比，乙组叶片中光合色素含量低，抑制光反应，气孔导度变小，可以减少水分的蒸发，响应干旱胁迫，但是会抑制二氧化碳的吸收，影响暗反应过程，从而直接影响光合速率。进一步研究发现，适宜浓度的SNP会提高植物应对干旱胁迫的能力，推测其原因是适宜浓度的SNP会通过降低气孔导度而降低蒸腾作用，或者适宜浓度的SNP有效提高植物的渗透调节能力，增强了植物的抗逆性。 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $