大题01 细胞代谢类（5大热点角度剖析）（大题专练）（江苏专用）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/变式 【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“判断生理过程”转向光合作用、呼吸作用动态变化机制、物质能量转化链式推导，侧重反应阶段的关联分析。 2.重情境融合：结合农业生产、实验探究、环境因素叠加，强化实际应用考查。 3.重图表信息：以光合/呼吸速率变化曲线、装置图、实验结果表格、细胞器结构模式图为核心载体，考查信息提取与分析能力。 4.重综合关联：与酶的特性、ATP的合成与利用、物质跨膜运输、细胞生命活动的能量供应深度融合，突出知识的系统性。 5.重实验探究：江苏高考特色，侧重实验设计、结果分析、误差判断，考查科学探究与逻辑推理能力。 热点·角度·拆解 热点角度01 光合作用的过程及影响因素分析 2025江苏卷：构建含类囊体的人工细胞，探究光照对其的影响 2024江苏卷：分析叶绿体中光反应与暗反应的物质联系；探究光照强度对光合速率的影响及曲线分析 2023江苏卷：描述卡尔文循环的关键步骤；分析CO₂浓度骤变对光合中间产物的影响 热点角度02 细胞呼吸的类型及过程分析 2024江苏卷：判断酵母菌呼吸方式的实验设计与结果判断；分析有氧呼吸各阶段的场所与物质变化 2022江苏卷：分析人体细胞无氧呼吸的特点；解释缺氧环境下细胞的能量供应机制 热点角度03 光合与呼吸的综合计算及曲线分析 2024江苏模考卷：结合净光合速率曲线，计算总光合速率、呼吸速率；分析光暗交替对光合产物积累的影响 2023江苏卷：根据密闭装置中CO₂浓度变化，判断光合与呼吸的强弱关系；计算有机物积累量 热点角度04 酶的特性及相关实验探究 2024江苏南通一模：探究温度、pH对酶活性的影响实验设计；分析酶促反应速率曲线的拐点含义 2023江苏泰州二模：验证酶的专一性、高效性的实验思路；判断酶失活的原因及可逆性分析 2023江苏卷：结合酶的空间结构，解释抑制剂对酶活性的影响机制 热点角度05 细胞代谢的实验探究与设计 2024江苏卷：设计实验测定某植物的光合速率（真空渗水法/叶圆片上浮法）；分析实验变量的控制与误差排除 2023江苏卷：探究某激素对植物光合速率的影响；写出实验思路、预期结果与结论 热点角度01 光合作用的过程及影响因素分析 析典例·建模型 1. （2023·江苏·高考真题）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。图1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)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在______（从①~④中选填）；NADPH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，产生ATP的场所有______（从①~④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为______进入线粒体，经过TCA循环产生的______最终通过电子传递链氧化产生ATP。 (3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的_______，驱动细胞吸收K+等离子。 (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞______，促进气孔张开。 本题核心考查光合作用光反应/暗反应的场所与物质变化+气孔开闭的分子机制，题干关键信息：①场所标注（叶绿体/线粒体等）、②NADPH的产生与作用、③水势与细胞吸水的关系、④跨膜运输与气孔张开的关联。 答案：(1) ④ ①④ K+等无机离子、苹果酸（Mal）等有机酸 (2) ①②④ 丙酮酸 NADH (3)氢离子电化学势能 (4)吸水膨胀（或吸水或膨胀） 得分关键：场所填数字、术语准确（电化学势能、吸水膨胀）、溶质成分匹配题图。 研考点·通技法 阶段 场所 核心物质产生 核心物质作用 光反应 叶绿体类囊体薄膜 NADPH、ATP、O₂ NADPH：作为还原剂，参与C₃/OAA等还原；ATP：为暗反应提供能量 暗反应 叶绿体基质（主要）+ 细胞质基质（特殊） 糖类、C₅ C₅：继续参与CO₂固定；糖类：细胞储能/代谢 技法：光反应为暗反应提供还原剂（NADPH）+能量（ATP），暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP⁺，二者相互依存，中断其一则另一阶段迅速停止。 破类题·提能力 1.（2025·江苏·高考真题）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题： (1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破______膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入______溶液重新悬浮，并保存备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的______溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为______μg/mL。 (3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有______。 (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度______（填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有______。 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有______。 热点角度02 细胞呼吸的类型及过程分析 析典例·建模型 1．（2025·江苏南通·二模）钩虫贪铜菌是一种细菌，能通过不同的代谢途径合成储能物质PHA。在有机物充足的环境中，该菌株可通过有氧呼吸进行异养代谢，该过程中产生的中间产物乙酰辅酶A可作为原料合成PHA，也可进一步氧化分解，提供能量；在有机物缺乏的环境中，该菌株可通过氧化H₂获得能量进而通过卡尔文循环固定CO₂生成有机物。图1为其代谢过程示意图（膜结构为细胞膜，存在电子传递链、氢化酶等）。请回答： (1)图1中，若膜上氢化酶活性被抑制，则NADH的分解受到抑制，电子传递链被阻断，无法形成_____，导致ATP不能合成，CO₂固定的产物含量_____。 (2)该细菌在有机物充足时进行有氧呼吸，乙酰辅酶A的去向有______；在有机物缺乏时，其碳源为______，能量来源为______。 本题核心考查原核生物的有氧呼吸过程+细胞呼吸中间产物的去向，题干关键信息：①钩虫贪铜菌为细菌（原核生物），无线粒体，有氧呼吸在细胞膜上进行；②两种代谢环境（有机物充足/缺乏）的代谢途径差异。 答案：(1)H⁺浓度梯度（电化学势能）；降低 (2)合成PHA、进一步氧化分解供能；CO₂；H₂的氧化分解 得分关键：原核生物呼吸场所（细胞膜）、ATP合成的动力（H⁺梯度）、答案紧扣题干信息（不遗漏PHA合成）。 研考点·通技法 阶段 场所 （真核/原核） 核心物质变化 能量释放 第一阶段 细胞质基质/细胞质基质 葡萄糖→丙酮酸+[H]（NADH） 少量 第二阶段 线粒体基质/细胞质基质 丙酮酸+H₂O→CO₂+[H]（NADH） 少量 第三阶段 线粒体内膜/细胞膜 NADH+O₂→H₂O 大量（ATP主要来源） 技法：有氧呼吸的核心是NADH的氧化（第三阶段），该阶段释放的能量通过H⁺电化学势能驱动ATP合成，原核与真核的唯一差异是第三阶段的场所（无线粒体则在细胞膜）。 细胞呼吸的中间产物（如乙酰辅酶A、丙酮酸）并非仅用于氧化供能，还可作为合成其他有机物的原料，体现细胞代谢的整体性： 1.乙酰辅酶A：可合成脂肪、PHA（储能物质）、胆固醇等； 2.丙酮酸：可转化为乳酸（无氧呼吸）、酒精+CO₂（无氧呼吸）、丙氨酸等非必需氨基酸。 技法：分析中间产物去向时，先看题干信息（题干会明确特殊去向），再结合教材基础去向，避免漏答。 江苏高考常考原核生物（细菌、蓝细菌）的代谢，其核心特点为： 1.无线粒体，有氧呼吸在细胞膜上进行； 2.无叶绿体，光合（若有）在光合片层/细胞膜上进行； 3.细胞质基质是细胞呼吸第一阶段、暗反应、物质合成的主要场所。 破类题·提能力 1.（2025·江苏南京·二模）研究发现，莱茵衣藻在低氧条件下能产生氢气，过程如下图所示。PSII上光合色素吸收光能后，水光解释放的电子依次经过相关电子传递体后传给Fd，不同条件下，被还原的Fd将电子沿不同的途径进行利用：正常状态下用于NADPH合成；在O2浓度低、电子浓度较高时，电子传递给协助产生氢气的氢酶，进而合成H2。氢酶活性会受到氧气浓度的制约。请回答下列问题： (1)图中光合作用产生氢气的场所是_______。分离色素过程中，层析液中溶解度最大的光合色素主要吸收_______光。 (2)叶绿体合成ATP依赖于类囊体腔中高浓度的H+。据图分析，类囊体腔中H+的来源有_______，ATP合酶的作用有_______。H+合成H2的过程中电子的最初供体是________。 (3)在适宜光照、通气条件下，用完全培养液培养衣藻，据图分析此时几乎不会产生H2的主要原因是______，此时电子的主要受体是_______。 (4)为提高H2的产量，科研人员设计了藻菌共培养模式，实验结果如下表所示。 衣藻和根瘤菌共培养 衣藻单独培养 产氢量最大值（umol·mg-1Ch1） 272.0 16.0 氧气含量（mg·L-1） 2.2 5.1 氢酶活性（nmolH2·ug-1Ch1·h-1） 13.0 3.4 淀粉含量（ug·mL-1） 13.0 1.6 在培养过程中，检测培养液中莱茵衣藻的细胞密度时，可采用的方法是________。根瘤菌的共培养对莱茵衣藻产H2和有机物的积累具有________作用，原因可能有________。为提高实验的科学性可增设一组实验：________。 热点角度03 光合与呼吸的综合计算及曲线分析 析典例·建模型 1.（2024·江苏·高考真题）科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。下图是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题： (1)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是________（从“甲”“乙”中选填）；据图判断，总光合速率最高时对应的温度是（从“20℃”、“25℃”、“30℃”中选填），理由为________。 (2)若30℃时，蓝细菌的光合放氧速率为5 μmol·L⁻¹·h⁻¹，呼吸耗氧速率为3 μmol·L⁻¹·h⁻¹，则该温度下蓝细菌的总光合放氧速率为________μmol·L⁻¹·h⁻¹。 破类题·提能力 1.（2026·江苏无锡·一模）水稻体内部分物质代谢关系如图1所示，R酶是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化CO2固定和C5与O2反应形成C2等化合物，C2在过氧化物酶体和线粒体的协同下经一系列化学反应释放CO2。请回答下列问题： (1)光合作用过程中，类囊体薄膜直接参与的阶段是___________，在红光照射下，参与该过程的主要色素是___________。 (2)水稻体内进行光合作用的细胞中消耗O2的场所有___________。 (3)线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图1.为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶含量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图2.相同光照条件下，植株S叶片净光合速率高于植株W，原因是___________。 (4)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从18%升高到39%时，植株S的净光合速率___________(填“增大”或“减小”)，据图分析其原因是___________；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度___________(填“大”“小”)。 (5)干旱胁迫会导致水稻叶绿体中的基粒减少，影响水稻的正常生长。研究人员将长势一致的水稻植株若干株分为4组，进行相关实验，测定叶片净光合速率(Pn)，结果如图3.复水是指恢复正常灌水，使其土壤含水量达到对照组的水平。 ①请从光合作用的光反应和暗反应两个角度分析，干旱处理组水稻的Pn下降的主要原因是___________。 ②据图可知，相比于干旱处理第9天复水，第6天复水更有利于水稻恢复生长，依据是___________。 热点角度04 酶的特性及相关实验探究 析典例·建模型 1.（2026·江苏镇江·一模）1937年，英国植物学家希尔以繁缕和野芝麻的叶片为实验材料，探究光合作用的相关原理。图1为希尔反应的经典反应式，图2为希尔反应的现代分子生物学机制。请回答下列问题： (1)在分子水平上，类囊体膜上的光合色素吸收光能，通过电子传递链将电子最终传递给______。该过程中通过______途径形成类囊体膜两侧的H+浓度差驱动ATP的合成。ATP合酶由CF0单元和CF1单元组成，由(2)图2推测CF0单元多由______（选填“疏水性”或“亲水性”）氨基酸残基组成，该单元体现了蛋白质的______功能。 (3)叶绿体中本身含有氧化剂，希尔实验时仍需要额外添加铁盐的原因是______。希尔的实验说明光合作用过程中水的光解和糖的合成不是同一个反应，但不能证明光合过程中产生的氧气的氧元素全部来自水，原因是______。 本题核心考查酶的三大特性+酶的结构与功能相适应+酶促反应的条件，题干关键信息：①类囊体膜上的酶/蛋白复合体的作用、②ATP合酶的结构特点、③希尔反应的实验条件。 第三步：规范作答，术语准确且结合实验背景 答案：(1)NADP⁺；专一性 (2)疏水性；催化 (3)无CO₂，暗反应无法进行，叶绿体中原有氧化剂更新不足；光照 得分关键：酶的特性判断紧扣定义、氨基酸残基性质与膜环境匹配、实验条件结合光反应要求。 研考点·通技法 破类题·提能力 1.（2026·江苏徐州·一模）高温、强光环境下，植物的气孔开度减少甚至气孔关闭，同时光合系统产生的O2增多，此时CO2供应不足，植物会产生光呼吸；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图1所示。回答下列问题。 (1)图1中R酶在光合作用中参与________过程，其产物经过一系列反应形成（CH2O），后一过程所需能量来源于________（物质）。 (2)结合图1分析保卫细胞中消耗氧气的场所有________；光呼吸会使光合作用产生的有机物的量________（填“增加”或“减少”），原因是________。 (3)研究发现，在高温、强光环境下，植物保卫细胞中G酶相关基因的表达会增强，为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，通过基因工程构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S，相关实验结果如图2所示。植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图1、2可知，相同光照条件下植株S的净光合速率高于植株W的，其机制是植株S保卫细胞中G酶表达量提高，通过________，双重促进光合作用。 (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。 设置实验组 通过基因工程构建________的植株T和植株S各10株 设置对照组 长势相似的野生型植株10株 植株培养 在相同且适宜条件下培养 测定实验结果 在相同光照强度范围内，测定三组植物的________随光照强度的变化 实验结果预测 ________ 热点角度05 细胞代谢的实验探究与设计 析典例·建模型 1.（2026·江苏南通·一模）我国科研人员构建人工光合细胞（如图1），实现了CO2的固定。其中光合细胞器由菠菜类囊体的ATP合酶、光系统Ⅱ（PSⅡ）及蓝细菌的藻蓝蛋白（PC，吸收峰主要位于620nm处）整合到人工囊泡膜中制成。人工光合细胞质基质中添加了多种酶、C5和NADPH等物质，图中①、②、③表示过程。请回答下列问题。 我国科研人员构建人工光合细胞，为验证其暗反应过程①、②、③分别由酶1、酶2、酶3催化，科研人员在类似光合细胞质基质的反应体系中（原料充足）先添加酶1检测NADPH的含量，再适时添加酶2和酶3并检测NADPH的含量。实验结果：添加酶1后，NADPH含量迅速下降，随后保持不变；添加酶2和酶3后，NADPH含量再次下降。 请回答： (1)实验的自变量是______，因变量是______，无关变量是______（写出1种）。 (2)添加酶1后NADPH含量迅速下降的原因是______；随后保持不变的原因是______。 (3)预期适时添加酶2、酶3后NADPH含量的变化，并在答题纸相应位置绘制曲线________。 本题核心考查酶的催化作用验证实验+实验变量控制+实验结果记录，属于验证性实验（验证过程①②③分别由酶1、酶2、酶3催化），题干关键信息：①单一酶/混合酶的添加顺序、②NADPH的含量变化、③原料充足的反应体系。 1.自变量：酶的种类（酶1、酶1+酶2+酶3）/酶的添加阶段； 2.因变量：NADPH的含量； 3.无关变量：温度、pH、反应体系的体积、原料的浓度等（需保证相同且适宜）。 1.酶1添加后NADPH迅速下降：酶1催化过程①，过程①需要消耗NADPH，原料充足时催化反应快速进行，故NADPH含量迅速下降； 2.随后保持不变：过程①的产物积累，反馈抑制过程①的进行，且无酶2催化过程②，产物无法消耗，故酶1的催化作用停止，NADPH含量不变； 3.添加酶2和酶3后再次下降：酶2催化过程②、酶3催化过程③，消耗过程①的产物，解除反馈抑制，酶1继续催化过程①消耗NADPH，故含量再次下降。 答案：(1)酶的种类/酶的添加阶段；NADPH的含量；温度（或pH、反应体系体积等） (2)酶1催化过程①快速消耗NADPH；过程①的产物积累抑制过程①进行，无酶2无法消耗产物，NADPH不再消耗 (3) 得分关键：变量判断准确、结果分析紧扣“酶的催化+产物反馈抑制”。 研考点·通技法 实验设计题是江苏高考压轴题，需遵循**“实验目的→实验原理→实验材料→实验步骤→结果分析→实验结论”的标准化模板，其中实验步骤**为核心，需包含： 1.分组编号：将实验材料随机分为若干组，编号（如甲组、乙组；A组、B组）； 2.设置自变量：对不同组别施加不同的自变量处理，对照组施加空白/对照处理； 3.控制无关变量：将各组置于相同且适宜的条件下培养/反应一段时间； 4.检测因变量：采用适宜的方法检测各组的因变量，并记录数据。 技法：实验步骤书写时，使用**“取…均分为…组，编号为…”“向…组加入…，向…组加入…”“将各组置于…条件下培养…”“用…方法检测…，记录…”**的规范句式，保证逻辑清晰。 破类题·提能力 1.（2026·江苏·一模）我国科学家将新鲜菠菜叶绿体中的类囊体（TK）与某种化合物（主要成分是CdTe+）进行结合，构建Tk-CdTe杂化能量模块，如图1。将Tk-CdTe、相关酶、底物、缓冲液等封装成人工光合作用细胞，以获得定制化产物。请回答下列问题： (1)图1中步骤①为获取类囊体。首先将菠菜叶肉细胞破碎后，通过_____法获取叶绿体，再在4℃条件下用______（填“低渗”“等渗”或“高渗”）缓冲溶液处理叶绿体释放出类囊体。类囊体活性与叶绿素含量呈正相关，可用分光光度计测定类囊体对______光的吸光度来计算叶绿素含量。 (2)据图1分析，在适宜条件下Tk-CdTe杂化能量模块进行相关生化反应产生的还原型辅酶有______，Tk-CdTe中CdTe+的主要作用有_____。 (3)将相关物质封装在油包水微滴中形成如图2所示的人工光合作用细胞。从结构分析，人工光合作用细胞的膜由_____层磷脂分子构成。与菠菜叶肉细胞相比，在同等条件下该人工细胞能积累更多有机物的原因有______。 (4)科研人员将图2中的还原酶替换为NADH依赖型甲酸脱氢酶生产定制化产物——甲酸（不直接消耗ATP）来研究人工光合作用细胞的生产效率，设置了三个实验组，分别封装CdTe+、Tk和Tk-CdTe，其他物质相同，其中物质B是______。在适宜条件下光照1h后分别检测甲酸盐的生成量，结果如图3。实验结果说明______。 （建议用时：45分钟） 刷模拟 1．（2026·江苏·一模）高温胁迫会对黄瓜的生长发育产生不利影响，科研人员进行了相关研究。请回答下列问题： (1)图1为黄瓜部分生理过程的示意图，PSI和PSII是由________两类光合色素和蛋白质组成的复合物，吸收光后被激发放出电子（e⁻），最终从_______中夺取，电子经传递链最终与_______结合，上述过程中涉及的能量变化是_______。 (2)图1中Rubisco既可以催化_______，也可以催化C5与O2反应形成C2。高温胁迫会导致细胞内ATP和[H]过剩，活性氧爆发，氧化破坏膜结构，已知高温胁迫下黄瓜幼苗的光呼吸速率短时间内急剧增加是一种生存防御机制，据此推测光呼吸的意义是_______。 (3)科研人员对黄瓜幼苗进行了连续5天的高温胁迫，部分实验结果如图2所示。 注：Fv/Fm反映PSII最大光能转换效率；ΦPSII为光下实际光化学效率；qP值反映光合电子传递能力；NPQ值反映植物耗散过剩光能的能力。 据图2推测，高温胁迫会对黄瓜幼苗类囊体膜上的___________造成损伤，光合电子传递活性___________（填“增强”或“减弱”），耗散过剩光能的能力___________（填“增强”或“减弱”），NPQ散失的能量___________（填“能”或“不能”）转化为植物自身的生物量。 2．（2026·江苏·一模）谷子是我国北方的重要作物。为探究氮肥与干旱处理对谷子生理特性的影响，研究人员进行了相关实验，在苗期和孕穗期进行不同处理，结束后测定不同生长时期根系脱落酸（ABA）含量及开花期叶片净光合速率，结果如图1、2。请回答问题： 注：①各组处理方式为：CKNo：正常水+不施氮；CKN1：正常水+施氮；W1N1：苗期干旱+施氮；W1N0：苗期干旱+不施氮；W2N1：孕穗期干旱+施氮；W2N0：孕穗期干旱+不施氮。②谷子的生长依次经历苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期。 (1)光系统Ⅱ（PSⅡ）是类囊体膜中的一种光合作用单位，其功能是利用光能将水裂解，释放_________；干旱条件下气孔关闭，会阻碍_________（填物质）进入叶片，导致PSⅡ活性与_________循环间能量需求的不平衡，最终损伤光合结构。 (2)ABA是一种强烈响应逆境胁迫的激素。根据图1，植物在遭受水分胁迫时，ABA含量_________，从而促进根系生长，增大根系表面积和分布范围，以保证根系对_________的吸收来应对胁迫。 (3)氮是影响植物光合作用的重要因素。由图2可知，干旱处理对谷子的净光合作用的效应表现为_________，施氮后谷子净光合速率增强，综合图1、图2分析其原因，一方面是由于施氮可以增加光系统Ⅱ中_________（填物质名称）和相关蛋白质的含量，有利于光合产物的合成；另一方面是_________，加速了养分的运输，促进光合作用。 (4)PSⅡ对逆境胁迫敏感，是衡量逆境胁迫对光合器官伤害的有效指标。PHI（E₀）表示PSⅡ吸收的光能用于电子传递的效能，PHI（D0）代表吸收的光能用于热耗散的比率。推测水、氮胁迫下，PHI（E0）、PHI（D0）的变化分别为_________、_________。 3．（2026·江苏·一模）常春藤叶形美丽，四季常青，花淡黄白色或淡绿白色，具有一定的观赏和药用价值。研究发现，常春藤可吸收并同化家装过程中的污染气体甲醛（HCHO），其细胞内部物质代谢及甲醛清除机制如图1所示，其中FALDH为甲醛脱氢酶，可催化甲醛（HCHO）氧化成甲酸（HCOOH）。请回答下列问题： (1)常春藤花呈淡黄白色或淡绿白色，与花色有关的色素分布在______中。图1中①是卡尔文循环，该循环涉及的能量转化是______。据图1分析，常春藤细胞净化甲醛的场所有______。 (2)为研究甲醛对叶绿体形态及功能的影响，实验小组取成熟叶研磨，获得叶绿体悬液。向叶绿体悬液中加入适当铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），发现水在光照下可以释放出O2，该实验模拟了光合作用中的_______阶段的部分物质变化，______（填“能”或“不能”）说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水。 (3)科学家研究了密闭环境下常春藤植株正常光合作用和呼吸作用，测得在不同光照强度下环境中CO2浓度随时间变化曲线，如图2所示。据图2分析弱光照组叶肉细胞的光合速率______（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率，d时间内完全光照组植株实际光合速率为______ppm/s（用字母a-d表示）。 (4)为探究常春藤对不同浓度甲醛的耐受性，科研人员分别测定了可溶性糖含量的变化（见图3）、叶片气孔导度（气孔的开放程度）和甲醛脱氢酶（FALDH，甲醛代谢过程中的关键酶）活性的相对值（见图4）。 图3结果显示，经2mmol·L-1甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，据图1分析可能的原因是光合作用的原料______增多有关。结果显示常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性，通过以上研究，据图4推测甲醛胁迫下常春藤的抗逆机制是______。 4．（2026·江苏·一模）如图1是发生在番茄叶绿体内的光反应机制，其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ；图2表示番茄细胞合成番茄红素等代谢过程，番茄红素为脂溶性物质，积累在细胞内的脂滴中。请回答下列问题： (1)图1能完成水光解的结构是___（选填“光系统Ⅰ”或“光系统Ⅱ”）。电子（e-）由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，电子的最终受体是___。伴随着e-的传递，H+通过___方式从叶绿体基质转运至类囊体腔积累，形成一定的H+梯度，驱动ATP合成，最终实现光能转换为___。 (2)如图2所示，番茄细胞进行有氧呼吸时，第一阶段产生的物质X为___，物质X可跨膜转运至线粒体基质，在酶的催化下形成乙酰CoA，再参与柠檬酸循环，柠檬酸循环过程___（选填“需要”或“不需要”）氧气参与。科研人员利用转基因技术改造番茄植株，使有关酶过度表达从而提高番茄红素积累量。据图2分析，转基因植株细胞过度表达的酶发挥作用的位置应为___（选填“细胞质基质”或“线粒体基质”），功能应是将图中物质X更多地转化为___。 (3)PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体，D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白。研究发现亚高温强光（HH）条件下，过剩的光能会损伤D1蛋白，进而影响植物的光合作用。为研究亚高温强光（HH）对番茄光合作用的影响，研究人员对番茄进行不同条件处理，实验结果如图3所示。据图可知，HH条件下，过剩光能产生的原因不是气孔因素引起的，理由是___；而是由于___，使C3的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低而造成光能过剩，对植物造成危害。 (4)研究发现，D1蛋白周转（D1蛋白更新合成）和叶黄素循环（几种叶黄素在不同条件下的转化）是植物应对高温高光强条件的重要保护机制。研究人员利用番茄植株进行了四组处理：A组在适宜温度和光照强度下培养，B组用H2O处理，C组用叶黄素循环抑制剂（DTT）处理，D组用D1蛋白周转抑制剂（SM）处理，其中B、C、D三组均置于HH条件下培养，结果如图4所示。据图分析，在HH条件下，D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄植株的保护作用___（选填“强”或“弱”），理由是___。 5．（2026·江苏·二模）植物在逆境下能通过复杂的调控网络在“生长”和“抗逆”之间作出最优权衡。研究发现，脱落酸（ABA）通过激活蛋白质ABI5以协调光合作用与氮代谢之间的平衡，过程如图所示。请回答下列问题： (1)卡尔文循环发生在__________（具体场所）中，该循环中，Rubisco催化的底物是__________。叶绿体中的NH4+最初来源于__________，经GS/GOGAT循环完成无机氮到有机氮的转化。 (2)据图分析，当植物受到干旱或强光胁迫时，体内ABA含量__________，激活ABI5，后者与RNA聚合酶竞争基因RCA、RBCS中的__________，转录被抑制，进一步导致Rubisco的__________下降，卡尔文循环受阻。 (3)与此同时，ABA促进气孔__________，叶肉细胞中的CO2/ O2的浓度比例__________，植物体发生光呼吸，此过程会释放对细胞有害的NH4+。NH4+经GS/GOGAT循环回收，这一过程发生的意义有__________。 (4)综上说明，植物生长发育的过程中，光具有提供能量和__________两大作用。植物生长发育的调控，是由__________共同完成的。 6．（2026·江苏南通·二模）科研人员提取莱茵衣藻的类囊体并构建了人工光合细胞，其光合作用过程如图所示，请回答下列问题： (1)提取莱茵衣藻类囊体时，先破碎细胞，采用______法获取叶绿体，再将叶绿体置于______溶液中使其破碎，再用______法获得类囊体。提取莱茵衣藻类囊体前，应对其进行暗处理，其目的是______。 (2)构建人工叶绿体前需对提取的类囊体进行功能检测，其检测指标有______。 (3)人工光合细胞光反应过程中，提供电子的最初供体是______，电子沿着电子传递链传递过程中，泵入类囊体腔，为ATP的合成提供______。 (4)人造叶绿体光反应为CETCH循环直接提供______（物质），CETCH循环过程中固定的底物有______。 (5)构建CETCH循环的意义有______。 ①提高固碳效率以期未来取代卡尔文循环 ②根据需要，可实现对自然代谢的定向改造 ③将CETCH循环与下游代谢耦合，生产特定产物 ④为实现碳中和提供可行的生物技术方案 7．（2025·江苏徐州·二模）光是光合作用的必要条件，在光反应过程中光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递（如图所示）。物质X通过与质体醌（PQ）竞争PSⅡ上的结合位点而阻碍电子传递；除草剂二溴百里香醌是PQ的类似物，可接受来自PSⅡ反应中心的电子，且能够与细胞色素b6f特异性结合，阻止电子传递到细胞色素b6f。请分析回答下列问题∶ (1)光合作用光反应的场所是_______，光反应中产生ATP的直接能量来源是_______。 (2)ATP合成酶的作用是_______、_______，增加膜两侧的H⁺浓度差的生理过程有_______（答出2点即可）。 (3)物质X与PQ竞争PSⅡ上的结合位点，会使电子传递受阻，导致_______（填物质名称）生成量减少，进而影响暗反应中_______的还原。 (4)除草剂二溴百里香醌与细胞色素b6f特异性结合，阻止电子传递到细胞色素b6f，会影响质子梯度的形成，从而导致光反应中_______的合成受阻。 (5)在樱桃种植基地，果农常用不透光的黑塑料膜覆盖地面进行物理除草，从光合作用角度分析，其作用原理最合理的是_______。 A．黑塑料膜反射大量阳光，使杂草吸收的光能显著减少 B．黑塑料膜阻碍了CO2进入杂草叶片，使暗反应无法进行 C．黑塑料膜阻断了杂草的光反应阶段使其无法进行光合作用 D．黑塑料膜抑制了杂草细胞内与光合作用有关酶的活性 8．（2025·江苏苏州·二模）某实验小组欲研究水稻光合作用的相关生理过程，以水稻的低叶绿素含量突变体（YL）和野生型（WT）为实验材料，采用随机分组设置3种氮肥处理，即ON（全生育期不施氮肥）、MN（全生育期施纯氮120kg·hm-2）和HN（全生育期施纯氮240kg·hm-2），并测定饱和光照强度（1000μmol·m-2·s-1）下的气孔导度和胞间CO2浓度，结果如图1所示。请分析回答下列问题： (1)比较YL与WT的叶绿素含量差异时，常用_____________提取叶绿素。分析图示结果，可以推断在MN与HN处理下，YL的光合速率_____________WT的光合速率，原因是_____________。 (2)研究表明，叶绿素含量高并不是叶片光合速率大的必需条件。叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象，因此，适当_____________将有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗，最终提高叶片光合速率。Rubisco酶为固定CO2的酶，合成Rubisco酶也需要消耗大量的氮素，已知YL的Rubisco酶含量显著高于WT，结合题图分析，与WT相比，YL在氮素利用途径上的不同点是_____________， (3)Rubisco酶是一种双功能酶，在O2浓度高时也能催化O2和C5结合，引发光呼吸，使水稻的光合效率降低20%至50%，造成产量损失。研究发现，蓝细菌具有羧酶体，可降低其光呼吸，图2为蓝细菌的结构模式图及部分代谢过程示意图。 ①蓝细菌与水稻细胞相比，在结构上的最主要区别是前者_____________。蓝细菌的光合片层上存在捕获光能的色素是_____________，其暗反应的场所有_____________。图2物质F表示_____________，物质C的作用是_____________。②结合图2和所学知识分析，蓝细菌光呼吸较低的原因有____________。 a．蓝细菌有线粒体，通过有氧呼吸消耗O2、产生CO2，胞内O2/CO2较低 b．羧酶体的外壳会阻止O2进入、CO2逃逸，保持羧酶体内高CO2浓度环境 c．蓝细菌有碳泵等多个无机碳运输途径，能使细胞中的CO2浓度保持在较高水平 9．（2025·江苏扬州·二模）当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。光抑制主要发生在光系统PSII上，电子积累过多时产生的活性氧 ROS（自由基）会破坏PSII，使光合速率下降。铁氰化钾可有效解除植物的光抑制现象。菠菜植株光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图1所示。高温胁迫也会导致ROS积累，引起光抑制现象，如图2所示。根据所学知识回答下列问题：    (1)分析图1，适宜环境下，光反应H2O裂解释放的电子(e－)经过一系列传递，最终被______接受，该过程产生的ATP和NADPH 用于卡尔文循环中的______。 (2)强光会造成叶绿体内电子积累过多，若NADP＋不足，电子会传递给O2生成ROS。若某物质X会阻断 NADP＋和电子的结合，则物质X处理植物后光抑制可能会______（填“增强”或“减弱”）。强光条件下，图示中e－的转移途径为e－→NADP＋→______（氧化剂），从而缓解光抑制。从细胞外收集亚铁氰化钾，为未来清洁能源的开发提供了思路，从能量转换角度分析其原因是______。 (3)ROS 破坏光系统，使植物光合速率下降，机制可能是______。 (4)高温胁迫也会引发ROS积累。分析图2，ROS过量合成后引起光抑制的机制是______（答出2点）。 (5)当植物处于高温环境中，会通过代谢调节过程，使叶绿素含量降低，引起叶片衰老。该过程的积极意义是______。 10．（2025·江苏·二模）类囊体膜上电子传递包括线性电子传递和环式电子传递，电子经PSII、PQ、b6f、PSI等复合体传递，最终产生NADPH的过程称为线性电子传递。若电子经PSI传递回PQ则会形成环式电子传递，如下图所示。请据图回答： (1)类囊体膜的主要成分有____________，类囊体膜选择透过性的分子基础有______（疏水性）和膜转运蛋白（专一性）。 (2)卡尔文循环发生在上图______（X、Y）侧，光照下Y侧H+浓度升高的原因有______、______。 (3)当植物NADP+缺乏时将启动环式电子传递，该状态下叶绿体中______（“能”、“不能”）合成ATP。 (4)低温胁迫会导致植物光合速率下降，引起光能过剩，环式电子传递被激活。有人研究低温胁迫72h对两种苜蓿线性电子传递和环式电子传递的影响，结果如下图：ETR（I）和ETR（II）分别表示PSI和PSⅡ线性电子传递的能力，CEF表示环式电子传递的循环电子流，依据ETR（I）和ETR（Ⅱ）可估算出CEF的通量。 结果表明，与室温下相比，低温胁迫______（“促进”、“抑制”）两种苜蓿PSI和PSH的光合电子流：同时还显著______（“促进”、“抑制”）两种苜蓿的CEF，对______（①“甘农5号”、②“新牧4号”）影响程度相对更大。 (5)百草枯（除草剂）会争夺水光解后的e-，经一系列反应生成各种活性氧，大量活性氧攻击生物膜使细胞死亡。阴天喷洒百草枯除草的效果较差，推测其原因是______。 11．（2025·江苏南京·二模）光照强度是影响光合速率的重要环境因素。当光照过强时，植物吸收的光能会超过光合作用所能利用的量，致使电子积累过多而产生活性氧，活性氧会使光系统变性失活，最终引起光能转化效率降低，这种现象被称为光抑制。植物为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，主要包括依赖于叶黄素循环的热耗散机制（NPQ）和D1蛋白周转依赖的PSⅡ损伤修复机制。叶黄素循环是指依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化。光系统PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体，D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白，铁氰化钾是能接收电子的人工电子梭，可有效解除植物的光抑制现象。据图回答下列问题： (1)据图1分析，光系统PSⅡ分布在叶绿体的______上，电子的最初供体是______，加入铁氰化钾后光抑制解除的机制是强光下生成_______运输到细胞质基质，细胞膜上的_______使其分解，同时把电子泵出细胞膜与铁氰化钾结合，从而消耗过多的电子，有效解除光抑制现象。在光合作用和解除光抑制过程中NADP+产生的场所分别是______和_______。 (2)图2为夏季白天对番茄光合作用相关指标的测量结果（Pn表示净光合速率，Fv/Fm表示光合色素对光能的转化效率），则在叶片内叶黄素总量基本保持不变的前提下，12~14时，叶黄素种类发生了______（填“V→A→Z”或“Z→A→V”）的转化，该转化有利于防止光损伤。16时以后，光照减弱，（A+Z）与（V十A十Z）的比值_______（填“增大”或“减小”），光损伤减弱，损伤的光系统得以部分修复，Fv/Fm_______（填“升高”或“降低”） (3)研究发现过剩的光能会损伤D1蛋白进而影响植物的光合作用。研究人员对番茄进行亚高温强光（HH）处理，实验结果如图3所示。据图分析，HH条件下，光合速率降低的原因不是气孔因素引起的，理由是_______，试推测其可能的原因是______。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 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/变式 【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“判断生理过程”转向光合作用、呼吸作用动态变化机制、物质能量转化链式推导，侧重反应阶段的关联分析。 2.重情境融合：结合农业生产、实验探究、环境因素叠加，强化实际应用考查。 3.重图表信息：以光合/呼吸速率变化曲线、装置图、实验结果表格、细胞器结构模式图为核心载体，考查信息提取与分析能力。 4.重综合关联：与酶的特性、ATP的合成与利用、物质跨膜运输、细胞生命活动的能量供应深度融合，突出知识的系统性。 5.重实验探究：江苏高考特色，侧重实验设计、结果分析、误差判断，考查科学探究与逻辑推理能力。 热点·角度·拆解 热点角度01 光合作用的过程及影响因素分析 2025江苏卷：构建含类囊体的人工细胞，探究光照对其的影响 2024江苏卷：分析叶绿体中光反应与暗反应的物质联系；探究光照强度对光合速率的影响及曲线分析 2023江苏卷：描述卡尔文循环的关键步骤；分析CO₂浓度骤变对光合中间产物的影响 热点角度02 细胞呼吸的类型及过程分析 2024江苏卷：判断酵母菌呼吸方式的实验设计与结果判断；分析有氧呼吸各阶段的场所与物质变化 2022江苏卷：分析人体细胞无氧呼吸的特点；解释缺氧环境下细胞的能量供应机制 热点角度03 光合与呼吸的综合计算及曲线分析 2024江苏模考卷：结合净光合速率曲线，计算总光合速率、呼吸速率；分析光暗交替对光合产物积累的影响 2023江苏卷：根据密闭装置中CO₂浓度变化，判断光合与呼吸的强弱关系；计算有机物积累量 热点角度04 酶的特性及相关实验探究 2024江苏南通一模：探究温度、pH对酶活性的影响实验设计；分析酶促反应速率曲线的拐点含义 2023江苏泰州二模：验证酶的专一性、高效性的实验思路；判断酶失活的原因及可逆性分析 2023江苏卷：结合酶的空间结构，解释抑制剂对酶活性的影响机制 热点角度05 细胞代谢的实验探究与设计 2024江苏卷：设计实验测定某植物的光合速率（真空渗水法/叶圆片上浮法）；分析实验变量的控制与误差排除 2023江苏卷：探究某激素对植物光合速率的影响；写出实验思路、预期结果与结论 热点角度01 光合作用的过程及影响因素分析 析典例·建模型 1. （2023·江苏·高考真题）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。图1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)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在______（从①~④中选填）；NADPH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，产生ATP的场所有______（从①~④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为______进入线粒体，经过TCA循环产生的______最终通过电子传递链氧化产生ATP。 (3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的_______，驱动细胞吸收K+等离子。 (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞______，促进气孔张开。 【解题建模】 第一步，思路模板：定位考点，拆解题干信息 本题核心考查光合作用光反应/暗反应的场所与物质变化+气孔开闭的分子机制，题干关键信息：①场所标注（叶绿体/线粒体等）、②NADPH的产生与作用、③水势与细胞吸水的关系、④跨膜运输与气孔张开的关联。 第二步：结合教材知识，逐一突破问题 第三步：规范作答，抓关键词得分 答案：(1) ④ ①④ K+等无机离子、苹果酸（Mal）等有机酸 (2) ①②④ 丙酮酸 NADH (3)氢离子电化学势能 (4)吸水膨胀（或吸水或膨胀） 得分关键：场所填数字、术语准确（电化学势能、吸水膨胀）、溶质成分匹配题图。 研考点·通技法 阶段 场所 核心物质产生 核心物质作用 光反应 叶绿体类囊体薄膜 NADPH、ATP、O₂ NADPH：作为还原剂，参与C₃/OAA等还原；ATP：为暗反应提供能量 暗反应 叶绿体基质（主要）+ 细胞质基质（特殊） 糖类、C₅ C₅：继续参与CO₂固定；糖类：细胞储能/代谢 技法：光反应为暗反应提供还原剂（NADPH）+能量（ATP），暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP⁺，二者相互依存，中断其一则另一阶段迅速停止。 破类题·提能力 1.（2025·江苏·高考真题）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题： (1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破______膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入______溶液重新悬浮，并保存备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的______溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为______μg/mL。 (3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有______。 (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度______（填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有______。 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有______。 【答案】(1) 叶绿体 等渗 (2) 有机溶剂 600 (3)ATP、NADPH (4) 变弱 使水分子分解产生H+；转运H+ (5)各种酶和原料CO2、C5 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场所是叶绿体基质中。 【详解】（1）类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。 （2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。由于叶绿素溶解在有机溶剂，故吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的有机溶剂溶液中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，1ml=1000μL，则类囊体的浓度为600μg/mL。 （3）光反应产物有O2、NADPH和ATP。 （4）已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，类囊体膜上分布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体膜上裂解水分子，产生氧气、质子（H⁺）和电子，其中氧气释放到胞外，质子被运出类囊体腔，pH降低，荧光强度变弱。 （5）要进行暗反应，需要各种酶和原料CO2、C5。 热点角度02 细胞呼吸的类型及过程分析 析典例·建模型 1．（2025·江苏南通·二模）钩虫贪铜菌是一种细菌，能通过不同的代谢途径合成储能物质PHA。在有机物充足的环境中，该菌株可通过有氧呼吸进行异养代谢，该过程中产生的中间产物乙酰辅酶A可作为原料合成PHA，也可进一步氧化分解，提供能量；在有机物缺乏的环境中，该菌株可通过氧化H₂获得能量进而通过卡尔文循环固定CO₂生成有机物。图1为其代谢过程示意图（膜结构为细胞膜，存在电子传递链、氢化酶等）。请回答： (1)图1中，若膜上氢化酶活性被抑制，则NADH的分解受到抑制，电子传递链被阻断，无法形成_____，导致ATP不能合成，CO₂固定的产物含量_____。 (2)该细菌在有机物充足时进行有氧呼吸，乙酰辅酶A的去向有______；在有机物缺乏时，其碳源为______，能量来源为______。 【解题建模】 第一步：定位考点，明确生物类型 本题核心考查原核生物的有氧呼吸过程+细胞呼吸中间产物的去向，题干关键信息：①钩虫贪铜菌为细菌（原核生物），无线粒体，有氧呼吸在细胞膜上进行；②两种代谢环境（有机物充足/缺乏）的代谢途径差异。 第二步：结合细胞呼吸知识，拆解代谢过程 第三步：规范作答，抓术语与题干信息 答案：(1)H⁺浓度梯度（电化学势能）；降低 (2)合成PHA、进一步氧化分解供能；CO₂；H₂的氧化分解 得分关键：原核生物呼吸场所（细胞膜）、ATP合成的动力（H⁺梯度）、答案紧扣题干信息（不遗漏PHA合成）。 研考点·通技法 核心考点1：有氧呼吸的三个阶段（原核/真核通用） 阶段 场所 （真核/原核） 核心物质变化 能量释放 第一阶段 细胞质基质/细胞质基质 葡萄糖→丙酮酸+[H]（NADH） 少量 第二阶段 线粒体基质/细胞质基质 丙酮酸+H₂O→CO₂+[H]（NADH） 少量 第三阶段 线粒体内膜/细胞膜 NADH+O₂→H₂O 大量（ATP主要来源） 技法：有氧呼吸的核心是NADH的氧化（第三阶段），该阶段释放的能量通过H⁺电化学势能驱动ATP合成，原核与真核的唯一差异是第三阶段的场所（无线粒体则在细胞膜）。 核心考点2：细胞呼吸中间产物的多元去向 细胞呼吸的中间产物（如乙酰辅酶A、丙酮酸）并非仅用于氧化供能，还可作为合成其他有机物的原料，体现细胞代谢的整体性： 1.乙酰辅酶A：可合成脂肪、PHA（储能物质）、胆固醇等； 2.丙酮酸：可转化为乳酸（无氧呼吸）、酒精+CO₂（无氧呼吸）、丙氨酸等非必需氨基酸。 技法：分析中间产物去向时，先看题干信息（题干会明确特殊去向），再结合教材基础去向，避免漏答。 核心技法：原核生物代谢的核心特点 江苏高考常考原核生物（细菌、蓝细菌）的代谢，其核心特点为： 1.无线粒体，有氧呼吸在细胞膜上进行； 2.无叶绿体，光合（若有）在光合片层/细胞膜上进行； 3.细胞质基质是细胞呼吸第一阶段、暗反应、物质合成的主要场所。 破类题·提能力 1.（2025·江苏南京·二模）研究发现，莱茵衣藻在低氧条件下能产生氢气，过程如下图所示。PSII上光合色素吸收光能后，水光解释放的电子依次经过相关电子传递体后传给Fd，不同条件下，被还原的Fd将电子沿不同的途径进行利用：正常状态下用于NADPH合成；在O2浓度低、电子浓度较高时，电子传递给协助产生氢气的氢酶，进而合成H2。氢酶活性会受到氧气浓度的制约。请回答下列问题： (1)图中光合作用产生氢气的场所是_______。分离色素过程中，层析液中溶解度最大的光合色素主要吸收_______光。 (2)叶绿体合成ATP依赖于类囊体腔中高浓度的H+。据图分析，类囊体腔中H+的来源有_______，ATP合酶的作用有_______。H+合成H2的过程中电子的最初供体是________。 (3)在适宜光照、通气条件下，用完全培养液培养衣藻，据图分析此时几乎不会产生H2的主要原因是______，此时电子的主要受体是_______。 (4)为提高H2的产量，科研人员设计了藻菌共培养模式，实验结果如下表所示。 衣藻和根瘤菌共培养 衣藻单独培养 产氢量最大值（umol·mg-1Ch1） 272.0 16.0 氧气含量（mg·L-1） 2.2 5.1 氢酶活性（nmolH2·ug-1Ch1·h-1） 13.0 3.4 淀粉含量（ug·mL-1） 13.0 1.6 在培养过程中，检测培养液中莱茵衣藻的细胞密度时，可采用的方法是________。根瘤菌的共培养对莱茵衣藻产H2和有机物的积累具有________作用，原因可能有________。为提高实验的科学性可增设一组实验：________。 【答案】(1) 叶绿体基质 蓝紫 (2) 水的光解产生H+、PQ运输H+ 运输H+和催化ATP合成 水 (3) 氢酶活性会受到氧气的抑制 NADP+ (4) 抽样检测 促进 根瘤菌通过呼吸作用降低氧气含量，进而提高氢酶活性;根瘤菌固氮作用提供氮源 根瘤菌单独培养 【详解】（1）根据图示，在氢酶的协助下产生氢气，图中光合作用产生氢气的场所是叶绿体基质，分离色素的过程中，层析液中溶解度最大的光合色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。 （2）据图分析，类囊体腔中H+的来源有水的光解产生H+、PQ运输H+；ATP合酶的作用有给主动运输功供能，运输H+和催化ATP合成；根据图示，水的光解产生H+，经过一系列的反应，最后生成了氢气，因此H+合成H2的过程中电子的最初供体是水。 （3）根据题意， 在O2浓度低、电子浓度较高时，电子传递给协助产生氢气的氢酶，进而合成H2，氢酶活性会受到氧气浓度的制约。适宜光照、通气条件下，氧气充足，氢酶的活性受到氧气的抑制，因此不会产生氢气；根据图示，此时电子的主要受体是NADP+，合成的是NADPH。 （4）莱茵衣藻细胞较小，可以采用抽样检测的方法检测其细胞密度，根瘤菌的共培养促进莱茵衣藻产氢气和有机物，根瘤菌通过呼吸作用降低氧气的含量，使氢酶活性提高；此外，根瘤菌的固氮作用提供氮源。仅观察表格中的两组实验缺乏对照，若想提高实验的科学性可增设一组实验，即根瘤菌单独培养观察实验结果。 热点角度03 光合与呼吸的综合计算及曲线分析 析典例·建模型 1.（2024·江苏·高考真题）科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。下图是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题： (1)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是________（从“甲”“乙”中选填）；据图判断，总光合速率最高时对应的温度是（从“20℃”、“25℃”、“30℃”中选填），理由为________。 (2)若30℃时，蓝细菌的光合放氧速率为5 μmol·L⁻¹·h⁻¹，呼吸耗氧速率为3 μmol·L⁻¹·h⁻¹，则该温度下蓝细菌的总光合放氧速率为________μmol·L⁻¹·h⁻¹。 【解题建模】 破类题·提能力 1.（2026·江苏无锡·一模）水稻体内部分物质代谢关系如图1所示，R酶是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化CO2固定和C5与O2反应形成C2等化合物，C2在过氧化物酶体和线粒体的协同下经一系列化学反应释放CO2。请回答下列问题： (1)光合作用过程中，类囊体薄膜直接参与的阶段是___________，在红光照射下，参与该过程的主要色素是___________。 (2)水稻体内进行光合作用的细胞中消耗O2的场所有___________。 (3)线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图1.为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶含量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图2.相同光照条件下，植株S叶片净光合速率高于植株W，原因是___________。 (4)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从18%升高到39%时，植株S的净光合速率___________(填“增大”或“减小”)，据图分析其原因是___________；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度___________(填“大”“小”)。 (5)干旱胁迫会导致水稻叶绿体中的基粒减少，影响水稻的正常生长。研究人员将长势一致的水稻植株若干株分为4组，进行相关实验，测定叶片净光合速率(Pn)，结果如图3.复水是指恢复正常灌水，使其土壤含水量达到对照组的水平。 ①请从光合作用的光反应和暗反应两个角度分析，干旱处理组水稻的Pn下降的主要原因是___________。 ②据图可知，相比于干旱处理第9天复水，第6天复水更有利于水稻恢复生长，依据是___________。 【答案】(1) 光反应阶段 叶绿素（叶绿素a和叶绿素b） (2)叶绿体（叶绿体基质）、线粒体（线粒体内膜） (3)与植株W相比，植株S气孔开度增大，吸收CO2增多；G酶含量高，催化甘氨酸分解生成CO2增多，进入叶绿体用于光合作用的CO2较多 (4) 减小 O2浓度升高，利于C5与O2结合，消耗了C5导致用于光合作用暗反应CO2固定的C5减少 小 (5) 干旱胁迫会导致水稻叶绿体中的基粒减少，与光反应有关的色素和酶量减少，因而光反应产生的ATP和NADPH减少，进而导致暗反应速率下降 第6天复水与第9天复水相比，净光合速率快速上升，且有高于对照组的时段 【详解】（1）光合作用的过程根据是否需要光能，分为光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段在类囊体的薄膜上进行；绿叶中的色素有4种，可归为两大类，叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素又包括叶绿素a和叶绿素b,类胡萝卜素又包括胡萝卜素和叶黄素两类，其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，故在红光照射下，参与该过程的主要色素是叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）。 （2）由图1分析可知，O2与CO2竞争结合R酶的同一位点，R酶参与光合作用暗反应过程，场所为叶绿体基质，在此处R酶可催化C5与O2反应生成C2等化合物；同时植株可进行有氧呼吸过程消耗O2，场所为线粒体内膜。 （3）根据题意可知，线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸和CO2，相同光照条件下，与植物W相比，植株S保卫细胞中G酶含量较高，催化甘氨酸分解生成的CO2较多，CO2可直接进入叶绿体用于CO2的固定；气孔开度增大，从而吸收更多的CO2，故相同光照条件下，植株S叶片的净光合速率高于植株W。 （4）分析题意可知，O2浓度升高，在与CO2竞争R酶时占优势，导致R酶催化固定CO2的量减少，因此植株S的净光合速率会减小；相较于植株W，植株S保卫细胞中G酶含量高，G酶催化甘氨酸生成丝氨酸和CO2的量更多，气孔开度较大，吸收CO2多，因而植株S的净光合速率变化幅度小。 （5）①结合图示可知，图中Pn的观测指标是单位时间、单位叶面积吸收的二氧化碳量。干旱胁迫会导致水稻叶绿体中的基粒减少，因而与光反应有关的色素和酶量减少，光反应产生的ATP和NADPH减少，进而导致暗反应速率下降，因而表现为净光合速率下降，此外干旱胁迫可能会导致与暗反应有关酶合成量减少，进而影响了暗反应导致净光合速率下降。 ②实验结果显示，第6天复水与第9天复水相比，净光合速率快速上升，且有高于对照组的时段，而第9天复水效果较差，净光合速率没有明显上升，因而推测，第6天复水更有利于水稻恢复生长。 热点角度04 酶的特性及相关实验探究 析典例·建模型 1.（2026·江苏镇江·一模）1937年，英国植物学家希尔以繁缕和野芝麻的叶片为实验材料，探究光合作用的相关原理。图1为希尔反应的经典反应式，图2为希尔反应的现代分子生物学机制。请回答下列问题： (1)在分子水平上，类囊体膜上的光合色素吸收光能，通过电子传递链将电子最终传递给______。该过程中通过______途径形成类囊体膜两侧的H+浓度差驱动ATP的合成。ATP合酶由CF0单元和CF1单元组成，由(2)图2推测CF0单元多由______（选填“疏水性”或“亲水性”）氨基酸残基组成，该单元体现了蛋白质的______功能。 (3)叶绿体中本身含有氧化剂，希尔实验时仍需要额外添加铁盐的原因是______。希尔的实验说明光合作用过程中水的光解和糖的合成不是同一个反应，但不能证明光合过程中产生的氧气的氧元素全部来自水，原因是______。 【解题建模】 第一步：定位考点，明确酶的特性考查方向 本题核心考查酶的三大特性+酶的结构与功能相适应+酶促反应的条件，题干关键信息：①类囊体膜上的酶/蛋白复合体的作用、②ATP合酶的结构特点、③希尔反应的实验条件。 第二步：结合酶的特性，逐一分析问题 第三步：规范作答，术语准确且结合实验背景 答案：(1)NADP⁺；专一性 (2)疏水性；催化 (3)无CO₂，暗反应无法进行，叶绿体中原有氧化剂更新不足；光照 得分关键：酶的特性判断紧扣定义、氨基酸残基性质与膜环境匹配、实验条件结合光反应要求。 研考点·通技法 破类题·提能力 1.（2026·江苏徐州·一模）高温、强光环境下，植物的气孔开度减少甚至气孔关闭，同时光合系统产生的O2增多，此时CO2供应不足，植物会产生光呼吸；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图1所示。回答下列问题。 (1)图1中R酶在光合作用中参与________过程，其产物经过一系列反应形成（CH2O），后一过程所需能量来源于________（物质）。 (2)结合图1分析保卫细胞中消耗氧气的场所有________；光呼吸会使光合作用产生的有机物的量________（填“增加”或“减少”），原因是________。 (3)研究发现，在高温、强光环境下，植物保卫细胞中G酶相关基因的表达会增强，为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，通过基因工程构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S，相关实验结果如图2所示。植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图1、2可知，相同光照条件下植株S的净光合速率高于植株W的，其机制是植株S保卫细胞中G酶表达量提高，通过________，双重促进光合作用。 (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。 设置实验组 通过基因工程构建________的植株T和植株S各10株 设置对照组 长势相似的野生型植株10株 植株培养 在相同且适宜条件下培养 测定实验结果 在相同光照强度范围内，测定三组植物的________随光照强度的变化 实验结果预测 ________ 【答案】(1) CO2的固定   ATP和NADPH (2) 叶绿体、线粒体 减少 光呼吸导致光合作用暗反应中C5与CO2结合形成C3的过程减弱，C3含量下降，进而导致C3还原产生的有机物的量减少。 (3)促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放CO2用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖；可溶性糖等溶质的增多提高了保卫细胞的细胞液浓度，保卫细胞吸水，气孔开度增大，CO2吸收加快，暗反应速率加快。 (4) G酶表达量仅在保卫细胞中减少 净光合速率 植株T净光合速率小于野生型植株，植株S净光合速率大于野生型植株 【详解】（1）根据图像信息可知，R酶在光合作用中催化CO2与C5结合生成C3即CO2的固定过程。C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，一部分C3转化为糖类等有机物。 （2）根据图像信息可知，在叶绿体中R酶还参与光呼吸，催化O2与C5结合生成C3和C2，消耗氧气；有氧呼吸的第三阶段[H]和氧气结合生成水，会消耗氧气，场所在线粒体内膜。光呼吸O2与C5结合生成C3和C2，就会导致光合作用暗反应中C5与CO2结合形成C3的过程减弱，C3含量下降，进而导致C3还原产生的有机物的量减少。 （3）基因工程构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S，那么植株S保卫细胞的线粒体中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放CO2用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖；可溶性糖等溶质的增多提高了保卫细胞的细胞液浓度，保卫细胞吸水，气孔开度增大，CO2吸收加快，暗反应速率加快，双重促进光合作用。 （4）为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型植株为参照，通过基因工程构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S，还需要补充的一个实验组是构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T，实验思路是以野生型植株为对照组，构建了仅在保卫细胞中过表达G酶的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速率小于野生型植株，植株S净光合速率大于野生型植株。 热点角度05 细胞代谢的实验探究与设计 析典例·建模型 1.（2026·江苏南通·一模）我国科研人员构建人工光合细胞（如图1），实现了CO2的固定。其中光合细胞器由菠菜类囊体的ATP合酶、光系统Ⅱ（PSⅡ）及蓝细菌的藻蓝蛋白（PC，吸收峰主要位于620nm处）整合到人工囊泡膜中制成。人工光合细胞质基质中添加了多种酶、C5和NADPH等物质，图中①、②、③表示过程。请回答下列问题。 我国科研人员构建人工光合细胞，为验证其暗反应过程①、②、③分别由酶1、酶2、酶3催化，科研人员在类似光合细胞质基质的反应体系中（原料充足）先添加酶1检测NADPH的含量，再适时添加酶2和酶3并检测NADPH的含量。实验结果：添加酶1后，NADPH含量迅速下降，随后保持不变；添加酶2和酶3后，NADPH含量再次下降。 请回答： (1)实验的自变量是______，因变量是______，无关变量是______（写出1种）。 (2)添加酶1后NADPH含量迅速下降的原因是______；随后保持不变的原因是______。 (3)预期适时添加酶2、酶3后NADPH含量的变化，并在答题纸相应位置绘制曲线________。 解题建模 第一步：定位考点，明确实验类型 本题核心考查酶的催化作用验证实验+实验变量控制+实验结果记录，属于验证性实验（验证过程①②③分别由酶1、酶2、酶3催化），题干关键信息：①单一酶/混合酶的添加顺序、②NADPH的含量变化、③原料充足的反应体系。 第二步：确定实验变量，遵循单一变量原则 1.自变量：酶的种类（酶1、酶1+酶2+酶3）/酶的添加阶段； 2.因变量：NADPH的含量； 3.无关变量：温度、pH、反应体系的体积、原料的浓度等（需保证相同且适宜）。 第三步：结合酶的催化作用，分析实验结果 1.酶1添加后NADPH迅速下降：酶1催化过程①，过程①需要消耗NADPH，原料充足时催化反应快速进行，故NADPH含量迅速下降； 2.随后保持不变：过程①的产物积累，反馈抑制过程①的进行，且无酶2催化过程②，产物无法消耗，故酶1的催化作用停止，NADPH含量不变； 3.添加酶2和酶3后再次下降：酶2催化过程②、酶3催化过程③，消耗过程①的产物，解除反馈抑制，酶1继续催化过程①消耗NADPH，故含量再次下降。 第四步：规范作答，实验逻辑完整 答案：(1)酶的种类/酶的添加阶段；NADPH的含量；温度（或pH、反应体系体积等） (2)酶1催化过程①快速消耗NADPH；过程①的产物积累抑制过程①进行，无酶2无法消耗产物，NADPH不再消耗 (3) 得分关键：变量判断准确、结果分析紧扣“酶的催化+产物反馈抑制”。 研考点·通技法 核心技法：江苏高考细胞代谢实验设计的标准化模板 实验设计题是江苏高考压轴题，需遵循**“实验目的→实验原理→实验材料→实验步骤→结果分析→实验结论”的标准化模板，其中实验步骤**为核心，需包含： 1.分组编号：将实验材料随机分为若干组，编号（如甲组、乙组；A组、B组）； 2.设置自变量：对不同组别施加不同的自变量处理，对照组施加空白/对照处理； 3.控制无关变量：将各组置于相同且适宜的条件下培养/反应一段时间； 4.检测因变量：采用适宜的方法检测各组的因变量，并记录数据。 技法：实验步骤书写时，使用**“取…均分为…组，编号为…”“向…组加入…，向…组加入…”“将各组置于…条件下培养…”“用…方法检测…，记录…”**的规范句式，保证逻辑清晰。 破类题·提能力 1.（2026·江苏·一模）我国科学家将新鲜菠菜叶绿体中的类囊体（TK）与某种化合物（主要成分是CdTe+）进行结合，构建Tk-CdTe杂化能量模块，如图1。将Tk-CdTe、相关酶、底物、缓冲液等封装成人工光合作用细胞，以获得定制化产物。请回答下列问题： (1)图1中步骤①为获取类囊体。首先将菠菜叶肉细胞破碎后，通过_____法获取叶绿体，再在4℃条件下用______（填“低渗”“等渗”或“高渗”）缓冲溶液处理叶绿体释放出类囊体。类囊体活性与叶绿素含量呈正相关，可用分光光度计测定类囊体对______光的吸光度来计算叶绿素含量。 (2)据图1分析，在适宜条件下Tk-CdTe杂化能量模块进行相关生化反应产生的还原型辅酶有______，Tk-CdTe中CdTe+的主要作用有_____。 (3)将相关物质封装在油包水微滴中形成如图2所示的人工光合作用细胞。从结构分析，人工光合作用细胞的膜由_____层磷脂分子构成。与菠菜叶肉细胞相比，在同等条件下该人工细胞能积累更多有机物的原因有______。 (4)科研人员将图2中的还原酶替换为NADH依赖型甲酸脱氢酶生产定制化产物——甲酸（不直接消耗ATP）来研究人工光合作用细胞的生产效率，设置了三个实验组，分别封装CdTe+、Tk和Tk-CdTe，其他物质相同，其中物质B是______。在适宜条件下光照1h后分别检测甲酸盐的生成量，结果如图3。实验结果说明______。 【答案】(1) 差速离心 低渗 红 (2) NADPH和NADH 吸收光能，为光反应传递电子 (3) 1/一 人工细胞无呼吸作用，不会消耗生成的有机物，且Tk−CdTe对光能利用率更高，合成更多有机物 (4) NAD+ Tk−CdTe杂化模块产甲酸的效率显著高于单独的CdTe+和Tk，二者结合具有协同增效作用 【详解】（1）分离获取不同细胞器的常用方法是差速离心法；低渗溶液中，叶绿体渗透吸水涨破，可释放出类囊体，因此选择低渗缓冲液处理；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素也吸收蓝紫光，因此可通过测定对红光的吸光度计算叶绿素含量。 （2）从图1可直接看出，该过程将NADP+还原为NADPH、NAD+还原为NADH，因此产生的还原型辅酶为NADPH和NADH；根据图示电子流向，CdTe+可以吸收光能，并释放电子传递给类囊体光系统，为光反应提供电子。 （3）该人工细胞是油包水结构：内侧是水、外侧是油，磷脂分子亲水头部朝向内侧水，疏水尾部朝向外侧油，因此膜仅由1层磷脂分子构成；和天然叶肉细胞相比，人工细胞没有线粒体等结构，不能进行细胞呼吸消耗有机物，同时杂化模块对光能利用率更高，因此能积累更多有机物。 （4）实验中还原酶替换为NADH依赖型甲酸脱氢酶，反应需要NADH作为还原剂，图2中物质B是NAD+；从图3结果可知，Tk-CdTe组甲酸盐产量远高于单独CdTe⁺组和单独Tk组，说明二者结合形成的杂化模块产甲酸效率远高于单独组分，存在协同效应。 （建议用时：45分钟） 刷模拟 1．（2026·江苏·一模）高温胁迫会对黄瓜的生长发育产生不利影响，科研人员进行了相关研究。请回答下列问题： (1)图1为黄瓜部分生理过程的示意图，PSI和PSII是由________两类光合色素和蛋白质组成的复合物，吸收光后被激发放出电子（e⁻），最终从_______中夺取，电子经传递链最终与_______结合，上述过程中涉及的能量变化是_______。 (2)图1中Rubisco既可以催化_______，也可以催化C5与O2反应形成C2。高温胁迫会导致细胞内ATP和[H]过剩，活性氧爆发，氧化破坏膜结构，已知高温胁迫下黄瓜幼苗的光呼吸速率短时间内急剧增加是一种生存防御机制，据此推测光呼吸的意义是_______。 (3)科研人员对黄瓜幼苗进行了连续5天的高温胁迫，部分实验结果如图2所示。 注：Fv/Fm反映PSII最大光能转换效率；ΦPSII为光下实际光化学效率；qP值反映光合电子传递能力；NPQ值反映植物耗散过剩光能的能力。 据图2推测，高温胁迫会对黄瓜幼苗类囊体膜上的___________造成损伤，光合电子传递活性___________（填“增强”或“减弱”），耗散过剩光能的能力___________（填“增强”或“减弱”），NPQ散失的能量___________（填“能”或“不能”）转化为植物自身的生物量。 【答案】(1) 叶绿素、类胡萝卜素 H2O NADP+ 光能→（电能）→（ATP和NADPH中的）化学能 (2) C5和CO2反应形成C3 消耗过剩的ATP和[H]；减少活性氧 (3) PSII 减弱 增强 不能 【详解】（1）PSI和PSII是由叶绿素和类胡萝卜素两类光合色素和蛋白质组成的复合物，水在光下分解为氧气和H+，同时释放出电子(e-)，所以电子最终从H2O中夺取，电子经传递链最终与NADP+结合形成NADPH，在这个过程中，光能被吸收并转化，涉及的能量变化是光能→（电能）→（ATP和NADPH中的）化学能。 （2）由图1可知，Rubisco既可以催化C5和CO2反应形成C3，也可以催化C5与O2反应形成C2。高温胁迫下细胞内ATP和[H]过剩，活性氧爆发，氧化破坏膜结构，而光呼吸速率短时间内急剧增加是生存防御机制，推测其意义是消耗过剩的ATP和[H]，减少活性氧的产生，保护膜结构。 （3）据图2，高温处理组的Fv/Fm、ΦPSII、qP值均低于对照组，NPQ值高于对照组，Fv/Fm反映PSII最大光能转换效率，ΦPSII为光下实际光化学效率，qP值反映光合电子传递能力，所以高温胁迫会对黄瓜幼苗类囊体膜上的PSII造成损伤，光合电子传递活性减弱，NPQ值反映植物耗散过剩光能的能力，高温处理组NPQ值高，说明耗散过剩光能的能力增强，NPQ散失的能量以热能等形式散失，不能转化为植物自身的生物量。 2．（2026·江苏·一模）谷子是我国北方的重要作物。为探究氮肥与干旱处理对谷子生理特性的影响，研究人员进行了相关实验，在苗期和孕穗期进行不同处理，结束后测定不同生长时期根系脱落酸（ABA）含量及开花期叶片净光合速率，结果如图1、2。请回答问题： 注：①各组处理方式为：CKNo：正常水+不施氮；CKN1：正常水+施氮；W1N1：苗期干旱+施氮；W1N0：苗期干旱+不施氮；W2N1：孕穗期干旱+施氮；W2N0：孕穗期干旱+不施氮。②谷子的生长依次经历苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期。 (1)光系统Ⅱ（PSⅡ）是类囊体膜中的一种光合作用单位，其功能是利用光能将水裂解，释放_________；干旱条件下气孔关闭，会阻碍_________（填物质）进入叶片，导致PSⅡ活性与_________循环间能量需求的不平衡，最终损伤光合结构。 (2)ABA是一种强烈响应逆境胁迫的激素。根据图1，植物在遭受水分胁迫时，ABA含量_________，从而促进根系生长，增大根系表面积和分布范围，以保证根系对_________的吸收来应对胁迫。 (3)氮是影响植物光合作用的重要因素。由图2可知，干旱处理对谷子的净光合作用的效应表现为_________，施氮后谷子净光合速率增强，综合图1、图2分析其原因，一方面是由于施氮可以增加光系统Ⅱ中_________（填物质名称）和相关蛋白质的含量，有利于光合产物的合成；另一方面是_________，加速了养分的运输，促进光合作用。 (4)PSⅡ对逆境胁迫敏感，是衡量逆境胁迫对光合器官伤害的有效指标。PHI（E₀）表示PSⅡ吸收的光能用于电子传递的效能，PHI（D0）代表吸收的光能用于热耗散的比率。推测水、氮胁迫下，PHI（E0）、PHI（D0）的变化分别为_________、_________。 【答案】(1) O2和电子 CO2 卡尔文 (2) 增加 水分和养分/水分和无机盐/水分和矿质元素 (3) 苗期干旱处理提高净光合速率、孕穗期干旱处理降低净光合速率 叶绿素 氮肥能降低ABA含量，叶片气孔开度增大，蒸腾作用增强 (4) 下降 升高 【详解】（1）在光反应中，光合色素吸收光能，水裂解释放O2和电子。电子传递、ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反应。气孔是气体分子进出叶片的通道，卡尔文循环消耗光反应产生的ATP和NADPH，干旱条件下气孔关闭，会阻碍CO2进入叶片，导致PSⅡ活性与卡尔文循环间能量需求的不平衡，最终损伤光合结构。 （2）据图1可知，与正常浇水组相比，植物在遭受水分胁迫时，ABA含量增加，从而促进根系生长，增大根系表面积和分布范围，以保证根系对水分和养分（无机盐、矿质元素）的吸收来应对胁迫。 （3）据图2可知，与CKNo组比，W1N0组净光合速率大，与CKNo组比，W2N0组的净光合作用速率更小，说明苗期干旱处理提高净光合速率、孕穗期干旱处理降低净光合速率。蛋白质和叶绿素含N元素，氮肥被叶肉细胞吸收后可用于合成叶绿素和蛋白质。因此，施氮肥一方面可增加光系统Ⅱ中叶绿素和蛋白质的含量，有利于光合产物的合成。据图2可知，与不施氮肥组比，施氮肥可降低ABA的含量，ABA具有抑制气孔张开的作用。因此，施氮肥另一方面可降低ABA含量，叶片气孔开度增大，蒸腾作用增强，加速了养分的运输，促进光合作用。 （4）光系统Ⅱ (PSⅡ) 在逆境胁迫条件下，如干旱和氮限制，会导致PSⅡ的功能受损，其吸收的光能用于电子传递的能力（PHI（E₀））降低，同时为了保护光合器官，植物会增加热耗散（PHI（D₀）升高），以便减轻光损伤。图中施氮和正常水处理组的谷子净光合速率较高表明，氮素供应可以提高PSⅡ的效率，从而缓解缺水、缺氮给谷子带来的伤害。 3．（2026·江苏·一模）常春藤叶形美丽，四季常青，花淡黄白色或淡绿白色，具有一定的观赏和药用价值。研究发现，常春藤可吸收并同化家装过程中的污染气体甲醛（HCHO），其细胞内部物质代谢及甲醛清除机制如图1所示，其中FALDH为甲醛脱氢酶，可催化甲醛（HCHO）氧化成甲酸（HCOOH）。请回答下列问题： (1)常春藤花呈淡黄白色或淡绿白色，与花色有关的色素分布在______中。图1中①是卡尔文循环，该循环涉及的能量转化是______。据图1分析，常春藤细胞净化甲醛的场所有______。 (2)为研究甲醛对叶绿体形态及功能的影响，实验小组取成熟叶研磨，获得叶绿体悬液。向叶绿体悬液中加入适当铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），发现水在光照下可以释放出O2，该实验模拟了光合作用中的_______阶段的部分物质变化，______（填“能”或“不能”）说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水。 (3)科学家研究了密闭环境下常春藤植株正常光合作用和呼吸作用，测得在不同光照强度下环境中CO2浓度随时间变化曲线，如图2所示。据图2分析弱光照组叶肉细胞的光合速率______（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率，d时间内完全光照组植株实际光合速率为______ppm/s（用字母a-d表示）。 (4)为探究常春藤对不同浓度甲醛的耐受性，科研人员分别测定了可溶性糖含量的变化（见图3）、叶片气孔导度（气孔的开放程度）和甲醛脱氢酶（FALDH，甲醛代谢过程中的关键酶）活性的相对值（见图4）。 图3结果显示，经2mmol·L-1甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，据图1分析可能的原因是光合作用的原料______增多有关。结果显示常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性，通过以上研究，据图4推测甲醛胁迫下常春藤的抗逆机制是______。 【答案】(1) 液泡 ATP和NADPH中（活跃）的化学能转化为有机物中（稳定）的化学能 细胞质基质、叶绿体基质 (2) 光反应 不能 (3) 大于 （a-c）/d (4) CO2 降低气孔导度，减少甲醛的吸收；提高FALDH的活性，增强对甲醛的代谢能力 【详解】（1）与花色有关的色素（如花青素）主要分布在植物细胞的液泡（细胞液）中。卡尔文循环（暗反应）包括二氧化碳的固定和C3还原过程，该过程中能量变化是光反应产生的ATP、NADPH中的活跃化学能，转化为有机物（如糖类）中的稳定化学能。据图 1可知，甲醛（HCHO）先在细胞质基质中被 FALDH 催化为甲酸（HCOOH），后续甲酸参与叶绿体基质中的卡尔文循环，故净化甲醛的场所是细胞质基质、叶绿体基质。 （2）实验中 “水在光照下释放 O₂”，模拟的是光合作用光反应阶段（光反应中H₂O光解产生O₂），该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到元素的转移，虽然有氧气产生，但不确定氧气中的氧元素具体来源，不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水。 （3）根据图2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时间内呼吸作用释放二氧化碳量为（a-b），净光合作用吸收的二氧化碳量为b-c，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率（总光合作用速率）=呼吸作用速率+净光合作用速率=（a-b）/d+（b-c）/d=（a-c）/dppm/s。 （4）二氧化碳是暗反应的原料，图3结果显示，经2mmol·L-1甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，据图1分析可能的原因是光合作用的原料二氧化碳增多有关；气孔是气体等进出细胞的通道，常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性的机制是降低气孔导度，减少甲醛的吸收；提高FALDH（甲醛代谢过程中的关键酶）的活性，增强对甲醛的代谢能力。 4．（2026·江苏·一模）如图1是发生在番茄叶绿体内的光反应机制，其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ；图2表示番茄细胞合成番茄红素等代谢过程，番茄红素为脂溶性物质，积累在细胞内的脂滴中。请回答下列问题： (1)图1能完成水光解的结构是___（选填“光系统Ⅰ”或“光系统Ⅱ”）。电子（e-）由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，电子的最终受体是___。伴随着e-的传递，H+通过___方式从叶绿体基质转运至类囊体腔积累，形成一定的H+梯度，驱动ATP合成，最终实现光能转换为___。 (2)如图2所示，番茄细胞进行有氧呼吸时，第一阶段产生的物质X为___，物质X可跨膜转运至线粒体基质，在酶的催化下形成乙酰CoA，再参与柠檬酸循环，柠檬酸循环过程___（选填“需要”或“不需要”）氧气参与。科研人员利用转基因技术改造番茄植株，使有关酶过度表达从而提高番茄红素积累量。据图2分析，转基因植株细胞过度表达的酶发挥作用的位置应为___（选填“细胞质基质”或“线粒体基质”），功能应是将图中物质X更多地转化为___。 (3)PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体，D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白。研究发现亚高温强光（HH）条件下，过剩的光能会损伤D1蛋白，进而影响植物的光合作用。为研究亚高温强光（HH）对番茄光合作用的影响，研究人员对番茄进行不同条件处理，实验结果如图3所示。据图可知，HH条件下，过剩光能产生的原因不是气孔因素引起的，理由是___；而是由于___，使C3的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低而造成光能过剩，对植物造成危害。 (4)研究发现，D1蛋白周转（D1蛋白更新合成）和叶黄素循环（几种叶黄素在不同条件下的转化）是植物应对高温高光强条件的重要保护机制。研究人员利用番茄植株进行了四组处理：A组在适宜温度和光照强度下培养，B组用H2O处理，C组用叶黄素循环抑制剂（DTT）处理，D组用D1蛋白周转抑制剂（SM）处理，其中B、C、D三组均置于HH条件下培养，结果如图4所示。据图分析，在HH条件下，D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄植株的保护作用___（选填“强”或“弱”），理由是___。 【答案】(1) 光系统Ⅱ NADP+ 主动运输 NADPH和ATP中活跃的化学能 (2) 丙酮酸 不需要 细胞质基质 番茄红素 (3) 气孔开度降低，但胞间CO2浓度却升高 RuBP羧化酶活性下降 (4) 强 与对照组相比，C组和D组番茄光合效率下降，且D组下降得更多 【详解】（1）从图中可以看出，光系统Ⅱ可以将水光解，光合作用过程中，接受电子的是NADP+，伴随着e-的传递，H+通过主动运输方式从叶绿体基质转运至类囊体腔积累，光反应过程中接受的能量转化为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。 （2）有氧呼吸第一阶段的产物X是丙酮酸，丙酮酸可进入线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段；柠檬酸循环是将丙酮酸分解为乙酰辅酶A，而氧气参与有氧呼吸第三阶段和[H]生成水，所以柠檬酸循环不需要氧气参与；若想使番茄红素积累，需要提高合成番茄红素酶的量，该酶在细胞质基质发挥作用，将物质X更多的转化成番茄红素和甘油三酯。 （3）为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，实验的自变量是温度和光照强度，表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升，说明过剩光能产生的原因不是气孔因素引起的。从图3中可以看出，Rubp羧化酶的活性降低，该酶可以催化CO2固定，所以C3的合成速率下降。 （4）据图可知，与对照比，SM和DTT处理下番茄光合效率下降，且SM处理组下降得更多，因此在HH条件下，D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄植株的保护作用更强。 5．（2026·江苏·二模）植物在逆境下能通过复杂的调控网络在“生长”和“抗逆”之间作出最优权衡。研究发现，脱落酸（ABA）通过激活蛋白质ABI5以协调光合作用与氮代谢之间的平衡，过程如图所示。请回答下列问题： (1)卡尔文循环发生在__________（具体场所）中，该循环中，Rubisco催化的底物是__________。叶绿体中的NH4+最初来源于__________，经GS/GOGAT循环完成无机氮到有机氮的转化。 (2)据图分析，当植物受到干旱或强光胁迫时，体内ABA含量__________，激活ABI5，后者与RNA聚合酶竞争基因RCA、RBCS中的__________，转录被抑制，进一步导致Rubisco的__________下降，卡尔文循环受阻。 (3)与此同时，ABA促进气孔__________，叶肉细胞中的CO2/ O2的浓度比例__________，植物体发生光呼吸，此过程会释放对细胞有害的NH4+。NH4+经GS/GOGAT循环回收，这一过程发生的意义有__________。 (4)综上说明，植物生长发育的过程中，光具有提供能量和__________两大作用。植物生长发育的调控，是由__________共同完成的。 【答案】(1) 叶绿体基质 C5、CO2 植物根部吸收的含N无机盐 (2) 上升 启动子 表达量与活性 (3) 关闭 下降 消除对细胞有害的NH4+，同时产生有机氮供植物生长利用 (4) 作为信号因子 基因表达调控、植物激素调节、外部环境影响 【详解】（1）卡尔文循环是光合作用暗反应的过程，发生在叶绿体基质中。在暗反应中Rubisco催化CO2与 C5（RuBP）的固定反应，即Rubisco催化的底物是C5、CO2。叶绿体中的NH4+最初来源于植物根部吸收的含N无机盐，经GS/GOGAT循环完成无机氮到有机氮的转化。 （2）当植物受到干旱或强光胁迫时，属于逆境情况，体内ABA含量上升，以此激活ABI5。RBCS编码Rubisco中的结构蛋白，RCA编码的蛋白质能激活Rubisco，ABI5与RNA聚合酶竞争基因RCA、RBCS中的启动子，使得转录被抑制，进而导致Rubisco的表达量和活性下降，卡尔文循环受阻。 （3）ABA促进气孔关闭，会使叶肉细胞中的CO2/O2的浓度比例下降，从而植物体发生光呼吸。光呼吸释放对细胞有害的NH4+，经GS/GOGAT循环回收，这一过程的意义是消除对细胞有害的NH4+，同时产生有机氮供植物生长利用。 （4）综上说明，植物生长发育的过程中，光不仅提供能量，还作为信号调控基因表达和生长发育，植物生长发育的调控是由基因表达调控、植物激素调节和外部环境影响共同作用的结果。 6．（2026·江苏南通·二模）科研人员提取莱茵衣藻的类囊体并构建了人工光合细胞，其光合作用过程如图所示，请回答下列问题： (1)提取莱茵衣藻类囊体时，先破碎细胞，采用______法获取叶绿体，再将叶绿体置于______溶液中使其破碎，再用______法获得类囊体。提取莱茵衣藻类囊体前，应对其进行暗处理，其目的是______。 (2)构建人工叶绿体前需对提取的类囊体进行功能检测，其检测指标有______。 (3)人工光合细胞光反应过程中，提供电子的最初供体是______，电子沿着电子传递链传递过程中，泵入类囊体腔，为ATP的合成提供______。 (4)人造叶绿体光反应为CETCH循环直接提供______（物质），CETCH循环过程中固定的底物有______。 (5)构建CETCH循环的意义有______。 ①提高固碳效率以期未来取代卡尔文循环 ②根据需要，可实现对自然代谢的定向改造 ③将CETCH循环与下游代谢耦合，生产特定产物 ④为实现碳中和提供可行的生物技术方案 【答案】(1) 差速离心 低渗/蒸馏水 密度梯度离心 消耗淀粉，防止离心时淀粉粒对类囊体造成损伤 (2)产电子（氧气）能力、产质子（H+）能力，产ATP能力 (3) 水 电化学势能（H+化学势能） (4) ATP C3、C4 (5)②③④ 【详解】（1）分离细胞器常用的方法是差速离心法，所以提取莱茵衣藻类囊体时，先破碎细胞，采用差速离心法获取叶绿体，再将叶绿体置于蒸馏水或低渗溶液中，使叶绿体吸水，破碎，再用密度梯度离心法获得类囊体。类囊体是进行光合作用光反应的场所，提取莱茵衣藻类囊体前，应对其进行暗处理，其目的是消耗淀粉，防止离心时淀粉粒对类囊体造成损伤。 （2）类囊体是光合作用光反应的场所，光反应的产物是O2、ATP、NADPH，所以对类囊体进行功能检测，可通过检测产电子（氧气）能力、产质子（H+）能力，产ATP能力进行。 （3）据图可知，人工光合细胞光反应过程中，提供电子的最初供体来自水，电子沿着电子传递链传递过程中，H+泵入类囊体腔，从而建立电化学势能（H+化学势能），进而为ATP的合成提供动力。 （4）据图可知，人造叶绿体光反应可以为CETCH循环直接提供ATP，CETCH循环过程中，CO2分别与C3、C4结合被固定，因此，固定CO2的底物是C3和C4。 （5）人工构建CETCH循环，可提高固碳效率、定向改造自然代谢、耦合下游代谢生产特定产物，也为实现碳中和提供了新的生物技术方案，但不会取代卡尔文循环，②③④正确。 7．（2025·江苏徐州·二模）光是光合作用的必要条件，在光反应过程中光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递（如图所示）。物质X通过与质体醌（PQ）竞争PSⅡ上的结合位点而阻碍电子传递；除草剂二溴百里香醌是PQ的类似物，可接受来自PSⅡ反应中心的电子，且能够与细胞色素b6f特异性结合，阻止电子传递到细胞色素b6f。请分析回答下列问题∶ (1)光合作用光反应的场所是_______，光反应中产生ATP的直接能量来源是_______。 (2)ATP合成酶的作用是_______、_______，增加膜两侧的H⁺浓度差的生理过程有_______（答出2点即可）。 (3)物质X与PQ竞争PSⅡ上的结合位点，会使电子传递受阻，导致_______（填物质名称）生成量减少，进而影响暗反应中_______的还原。 (4)除草剂二溴百里香醌与细胞色素b6f特异性结合，阻止电子传递到细胞色素b6f，会影响质子梯度的形成，从而导致光反应中_______的合成受阻。 (5)在樱桃种植基地，果农常用不透光的黑塑料膜覆盖地面进行物理除草，从光合作用角度分析，其作用原理最合理的是_______。 A．黑塑料膜反射大量阳光，使杂草吸收的光能显著减少 B．黑塑料膜阻碍了CO2进入杂草叶片，使暗反应无法进行 C．黑塑料膜阻断了杂草的光反应阶段使其无法进行光合作用 D．黑塑料膜抑制了杂草细胞内与光合作用有关酶的活性 【答案】(1) 类囊体薄膜 H+的电化学梯度 (2) 催化ATP的合成 协助H+跨膜运输 水的光解产生H+、PQ将H+从叶绿体基质侧运输到类囊体腔侧、合成NADPH消耗叶绿体基质侧的H+ (3) ATP和NADPH C3 (4)ATP (5)C 【详解】（1）光反应的场所是类囊体薄膜。在光反应过程中，水在光下分解产生O2、e-和H+，e-在电子传递链中传递，同时伴随着H+从叶绿体基质向类囊体薄膜内转运，从而形成了类囊体薄膜内外的H+电化学梯度。H+顺浓度梯度通过ATP合成酶时，促使ADP和Pi合成ATP，因此，H+电化学梯度是产生ATP的直接能量来源。 （2）由题图可知，ATP合成酶的作用是催化ATP的合成，并协助H+跨膜运输。水的光解产生的H+使类囊体腔侧的H+浓度增加，另外，PQ可将H+从叶绿体基质侧运输到类囊体腔侧，合成NADPH也需要消耗叶绿体基质侧的H+，它们都可增加膜两侧的H+浓度差。 （3）已知物质X通过与PQ竞争PSⅡ上的结合位点而阻碍电子传递，电子传递受阻会使光反应中ATP和NADPH生成量减少，而暗反应中C3的还原需要ATP和NADPH，因此会影响C3的还原。 （4）由题图可知，电子传递到细胞色素b6f有助于质子梯度的形成，质子梯度驱动ATP的合成。除草剂二溴百里香醌阻止电子传递到细胞色素b6f，影响质子梯度的形成，进而使ATP的合成受阻。 （5）黑塑料膜主要是通过不透光的特性来减少杂草对光能的吸收，而不是通过反射，A错误；黑塑料膜覆盖地面的主要是光照，对CO2进入杂草叶片的阻碍作用不明显，B错误；因为黑塑料膜不透光，杂草无法接收光照而不能进行光反应，所以无法为暗反应提供ATP和NADPH，最终使杂草无法进行光合作用，生长受到抑制，达到除草目的，C正确；黑塑料膜覆盖地面虽然可能在一定程度上改变地面温度而影响与光合作用有关酶的活性，但这不是抑制杂草光合作用的主要原因，D错误。故选C。 8．（2025·江苏苏州·二模）某实验小组欲研究水稻光合作用的相关生理过程，以水稻的低叶绿素含量突变体（YL）和野生型（WT）为实验材料，采用随机分组设置3种氮肥处理，即ON（全生育期不施氮肥）、MN（全生育期施纯氮120kg·hm-2）和HN（全生育期施纯氮240kg·hm-2），并测定饱和光照强度（1000μmol·m-2·s-1）下的气孔导度和胞间CO2浓度，结果如图1所示。请分析回答下列问题： (1)比较YL与WT的叶绿素含量差异时，常用_____________提取叶绿素。分析图示结果，可以推断在MN与HN处理下，YL的光合速率_____________WT的光合速率，原因是_____________。 (2)研究表明，叶绿素含量高并不是叶片光合速率大的必需条件。叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象，因此，适当_____________将有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗，最终提高叶片光合速率。Rubisco酶为固定CO2的酶，合成Rubisco酶也需要消耗大量的氮素，已知YL的Rubisco酶含量显著高于WT，结合题图分析，与WT相比，YL在氮素利用途径上的不同点是_____________， (3)Rubisco酶是一种双功能酶，在O2浓度高时也能催化O2和C5结合，引发光呼吸，使水稻的光合效率降低20%至50%，造成产量损失。研究发现，蓝细菌具有羧酶体，可降低其光呼吸，图2为蓝细菌的结构模式图及部分代谢过程示意图。 ①蓝细菌与水稻细胞相比，在结构上的最主要区别是前者_____________。蓝细菌的光合片层上存在捕获光能的色素是_____________，其暗反应的场所有_____________。图2物质F表示_____________，物质C的作用是_____________。②结合图2和所学知识分析，蓝细菌光呼吸较低的原因有____________。 a．蓝细菌有线粒体，通过有氧呼吸消耗O2、产生CO2，胞内O2/CO2较低 b．羧酶体的外壳会阻止O2进入、CO2逃逸，保持羧酶体内高CO2浓度环境 c．蓝细菌有碳泵等多个无机碳运输途径，能使细胞中的CO2浓度保持在较高水平 【答案】(1) 无水乙醇 高于 YL的气孔导度大于WT，但YL与WT的胞间CO2浓度基本相同，YL的光合作用消耗了更多的CO2 (2) 降低叶片中的叶绿素含量 YL更倾向于将氮素用于Rubisco酶的合成，而不是叶绿素的合成 (3) 无成形的细胞核（或无核膜） 叶绿素和藻蓝素 细胞质基质和羧酶体 ATP 作为还原剂并提供能量 b、c 【详解】（1）叶绿素的提取用无水乙醇；CO2是暗反应的原料，在MN与HN处理下，YL与WT相比，YL的气孔导度大于WT，但YL与WT的胞间CO2浓度基本相同，YL的光合作用消耗了更多的CO2从而在一定程度上降低了胞间CO2浓度，使其与WT的胞间CO2浓度差异不大，因此YL的光合速率高于WT的。 （2）叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象，适当降低叶片中的叶绿素含量，有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗，最终提高叶片光合速率。合成Rubisco酶需要消耗大量的氮素，结合题图分析，与WT的氮素利用途径相比，YL更倾向于将氮素用于Rubisco酶的合成，而不是叶绿素的合成。 （3）蓝细菌为原核生物，与水稻细胞相比，在结构上的最主要区别是无成形的细胞核（或无核膜）；蓝细菌的光合片层上存在捕获光能的色素是叶绿素和藻蓝素；由图2可以看出其暗反应的场所有细胞质基质和羧酶体；图2物质F表示ATP；物质C是NADPH，其作用是为三碳酸的还原提供能量和还原剂。 a、蓝细菌无线粒体，a错误； b、此外，羧酶体的外壳也会阻止O2进入、CO2逃逸，保持羧酶体内高CO2浓度环境。这些都使得 CO2与O2竞争结合C5的过程中占优势，使蓝细菌光呼吸较低，b正确； c、蓝细菌有碳泵等多个无机碳运输途径，能使细胞中的CO2浓度保持在较高水平，c正确。 故选bc。 9．（2025·江苏扬州·二模）当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。光抑制主要发生在光系统PSII上，电子积累过多时产生的活性氧 ROS（自由基）会破坏PSII，使光合速率下降。铁氰化钾可有效解除植物的光抑制现象。菠菜植株光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图1所示。高温胁迫也会导致ROS积累，引起光抑制现象，如图2所示。根据所学知识回答下列问题：    (1)分析图1，适宜环境下，光反应H2O裂解释放的电子(e－)经过一系列传递，最终被______接受，该过程产生的ATP和NADPH 用于卡尔文循环中的______。 (2)强光会造成叶绿体内电子积累过多，若NADP＋不足，电子会传递给O2生成ROS。若某物质X会阻断 NADP＋和电子的结合，则物质X处理植物后光抑制可能会______（填“增强”或“减弱”）。强光条件下，图示中e－的转移途径为e－→NADP＋→______（氧化剂），从而缓解光抑制。从细胞外收集亚铁氰化钾，为未来清洁能源的开发提供了思路，从能量转换角度分析其原因是______。 (3)ROS 破坏光系统，使植物光合速率下降，机制可能是______。 (4)高温胁迫也会引发ROS积累。分析图2，ROS过量合成后引起光抑制的机制是______（答出2点）。 (5)当植物处于高温环境中，会通过代谢调节过程，使叶绿素含量降低，引起叶片衰老。该过程的积极意义是______。 【答案】(1) NADP+ C3的还原 (2) 增强 铁氰化钾 铁氰化钾被还原为亚铁氰化钾的过程吸收了外溢电子的能量 ,将部分太阳能转化为化学能 (3)活性氧(ROS)攻击磷脂、蛋白质等生物大分 ,造成类囊体破坏、光合作用相关酶活性下降 (4)ROS过量合成抑制D1蛋白从头合成，使得光系统PSⅡ失活 :过量ROS也可以直接使光系统PSⅡ失活 (5)减少叶绿素捕获的光能 ,降低植物受到的光损伤 【详解】（1）由图示可知，光反应H2O裂解释放的电子e-经过一系列传递，最终被NADP+接受，该过程产生的ATP和NADPH 用于卡尔文循环中的C3的还原，因此若图1中转运 NADP+的转运蛋白活性降低，形成NADPH的速率变慢，对 C3还原过程的影响可能是抑制C3还原过程。 （2）若某物质X会阻断NADP+和电子的结合，则电子会进一步传递给O2生成ROS，因此物质X处理植物后光抑制可 能会增强；根据图示，强光条件下植物缓解光抑制的过程 中可能发生了e-转移，e-和NADP+结合→NADPH→转运蛋 白→NADPH氧化酶→NADP+和e-→铁氰化钾，即图示中e- 的转移途径为e-→NADP+→铁氰化钾，铁氰化钾被还原为亚铁氰化钾的过程吸收了外溢电子的能量，将部分太阳能 转化为化学能，从而解除了光抑制。 （3）ROS破坏光系统，使 植物光合速率下降，机制可能是活性氧（ROS）攻击磷脂、蛋白质等生物大分子，造成类囊体破坏、光合作用相关酶活性下降。 （4）分析图2，ROS过量合成后引起光抑制的机制可能有 ROS过量合成抑制D1蛋白从头合成，使得光系统PSⅡ失 活，引起光抑制；过量ROS也可以直接使光系统PSⅡ失 活；根据题意，叶黄素循环转化抑制剂和D1蛋白更新抑制剂处理菠菜，叶黄素循环转化抑制剂可能抑制胡萝卜素的 形成，植株的光合效率均下降，说明胡萝卜素作为抗氧化剂，清除ROS可能是植物应对高温、强光的重要保护机制。 （5）当植物处于高温环境中，会通过代谢调节过程，使叶绿素含量降低，引起叶片衰老。该过程的积极意义是减少叶绿素捕获的光能 ,降低植物受到的光损伤。 10．（2025·江苏·二模）类囊体膜上电子传递包括线性电子传递和环式电子传递，电子经PSII、PQ、b6f、PSI等复合体传递，最终产生NADPH的过程称为线性电子传递。若电子经PSI传递回PQ则会形成环式电子传递，如下图所示。请据图回答： (1)类囊体膜的主要成分有____________，类囊体膜选择透过性的分子基础有______（疏水性）和膜转运蛋白（专一性）。 (2)卡尔文循环发生在上图______（X、Y）侧，光照下Y侧H+浓度升高的原因有______、______。 (3)当植物NADP+缺乏时将启动环式电子传递，该状态下叶绿体中______（“能”、“不能”）合成ATP。 (4)低温胁迫会导致植物光合速率下降，引起光能过剩，环式电子传递被激活。有人研究低温胁迫72h对两种苜蓿线性电子传递和环式电子传递的影响，结果如下图：ETR（I）和ETR（II）分别表示PSI和PSⅡ线性电子传递的能力，CEF表示环式电子传递的循环电子流，依据ETR（I）和ETR（Ⅱ）可估算出CEF的通量。 结果表明，与室温下相比，低温胁迫______（“促进”、“抑制”）两种苜蓿PSI和PSH的光合电子流：同时还显著______（“促进”、“抑制”）两种苜蓿的CEF，对______（①“甘农5号”、②“新牧4号”）影响程度相对更大。 (5)百草枯（除草剂）会争夺水光解后的e-，经一系列反应生成各种活性氧，大量活性氧攻击生物膜使细胞死亡。阴天喷洒百草枯除草的效果较差，推测其原因是______。 【答案】(1) 脂质（磷脂）和蛋白质 磷脂双分子层 (2) X 水的光解产生H+ PQ蛋白对H+的运输 (3)能 (4) 抑制 促进 ① (5)阴天光照弱，光反应受阻，水光解产生的电子少，不利于百草枯发挥作用 【详解】（1）类囊体膜属于生物膜系统，主要成分有脂质（磷脂）和蛋白质，类囊体膜具有选择透过性的分子基础是磷脂双分子层（疏水性）具有流动性、膜转运蛋白具有特异性（专一性）。 （2）甲是NADPH，乙是ATP，它们在X侧生成，参与暗反应阶段，所以X侧是叶绿体基质侧，Y侧为类囊体腔侧，故卡尔文循环发生在上图中X侧。光照下Y侧的H+浓度升高的原因是：①Y侧光合色素吸收光能将水分解成氧和H+；②据图可知，H+经ATP合成酶由Y侧运输至X侧时合成ATP，所以是顺浓度梯度的运输，则H+经PQ由X侧运输至Y侧为逆浓度梯度的运输，导致，Y侧的H+浓度升高。 （3）据图，当PSⅡ环式电子传递被激活时，也会产生H+，进而推动H+顺浓度梯度运输到X侧，促进ATP的形成，即环式电子传递中ATP能形成。 （4）依据题图可知，与室温下相比，低温胁迫下，两种苜蓿的ETR（I）和ETR（II）均下降；而CEF升高，由此可知，与室温下相比，低温胁迫抑制两种苜蓿PSI和PSⅡ的光合电子流；同时还显著促进两种苜蓿的CEF，对①“甘农5号”PSI和PSⅡ的光合电子流影响程度相对更大。 （5）依据题干信息可知，百草枯发挥作用的机理是争夺水光解后的电子，经过一系列反应生成各种活性氧，大量活性氧攻击生物膜导致细胞死亡，而水的光解产生电子的过程需要光照条件，故阴天光照强度减弱光反应受阻，不利于百草枯发挥作用。 11．（2025·江苏南京·二模）光照强度是影响光合速率的重要环境因素。当光照过强时，植物吸收的光能会超过光合作用所能利用的量，致使电子积累过多而产生活性氧，活性氧会使光系统变性失活，最终引起光能转化效率降低，这种现象被称为光抑制。植物为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，主要包括依赖于叶黄素循环的热耗散机制（NPQ）和D1蛋白周转依赖的PSⅡ损伤修复机制。叶黄素循环是指依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化。光系统PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体，D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白，铁氰化钾是能接收电子的人工电子梭，可有效解除植物的光抑制现象。据图回答下列问题： (1)据图1分析，光系统PSⅡ分布在叶绿体的______上，电子的最初供体是______，加入铁氰化钾后光抑制解除的机制是强光下生成_______运输到细胞质基质，细胞膜上的_______使其分解，同时把电子泵出细胞膜与铁氰化钾结合，从而消耗过多的电子，有效解除光抑制现象。在光合作用和解除光抑制过程中NADP+产生的场所分别是______和_______。 (2)图2为夏季白天对番茄光合作用相关指标的测量结果（Pn表示净光合速率，Fv/Fm表示光合色素对光能的转化效率），则在叶片内叶黄素总量基本保持不变的前提下，12~14时，叶黄素种类发生了______（填“V→A→Z”或“Z→A→V”）的转化，该转化有利于防止光损伤。16时以后，光照减弱，（A+Z）与（V十A十Z）的比值_______（填“增大”或“减小”），光损伤减弱，损伤的光系统得以部分修复，Fv/Fm_______（填“升高”或“降低”） (3)研究发现过剩的光能会损伤D1蛋白进而影响植物的光合作用。研究人员对番茄进行亚高温强光（HH）处理，实验结果如图3所示。据图分析，HH条件下，光合速率降低的原因不是气孔因素引起的，理由是_______，试推测其可能的原因是______。 【答案】(1) 类囊体膜 水（H2O） NADPH NADPH氧化酶 叶绿体基质 细胞质基质 (2) V→A→Z 减小 升高 (3) 气孔导度（Gs）降低，但胞间二氧化碳浓度升高 由于RuBP羧化酶活性下降，使C3的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低而造成光能过剩，D1蛋白受损，光反应减弱，光合速率降低 【详解】（1） 分析题意可知，光系统PSⅡ是光合作用中的重要色素蛋白复合体，主要分布在叶绿体的类囊体膜上；在光合作用中，水分子是电子的最终供体，通过光解水产生电子、质子和氧气；在光合作用中，产生NADP＋的场所是叶绿体基质，NADPH作为还原剂参与叶绿体基质中三碳酸的还原，同时产生NADP＋；由题意可知，铁氰化钾是一种人工电子受体，强光下生成NADPH运输到细胞质基质，细胞膜上的 NADPH氧化酶使NADPH分解为NADP＋，同时把电子泵出细胞膜与铁氰化钾结合， 生成的NADP＋通过叶绿体膜运输到叶绿体内，去消耗过多的电子，从而有效解除光抑 制现象。 （2）在强光条件下，叶黄素V转化为叶黄素A，再转化为叶黄素Z，以耗散多余能量，防止光损伤，即在叶片内叶黄素总量基本保持不变的前提下，12~14时，叶黄素种类发生了V→A→Z的转化；Fv/Fm比值表示光合色素对光能的转化效率，16时以后光照强度减弱，(A+Z)与(V十A十Z)的比值减小，光损伤减弱，损伤的光系统得以部分修复，Fv/Fm升高。 （3） 结合图示可知，HH组的气孔导度降低，但胞间二氧化碳浓度较高，说明光合速率降低的原因不是气孔因素；在亚高温强光条件下，由于RuBP羧化酶活性下降，使C3 的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低而造成光能过剩，D1 蛋白受损，光反应减弱，光合速率降低。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $