猜押02 细胞的代谢（2大高频点猜押）（抢分专练）（山东专用）2026年高考生物终极冲刺讲练测

猜押02 细胞的代谢 题型 考情分析 命题趋势 考向预测 细胞呼吸 2025年山东卷第4题： 有氧呼吸过程、无氧呼吸过程 2024年山东卷第16题： 有氧呼吸过程、影响细胞呼吸的因素、无氧呼吸过程 2023年山东卷第4题： 主动运输、无氧呼吸过程 2023年山东卷第17题： 有氧呼吸过程、细胞呼吸原理在生产和生活中的应用、无氧呼吸过程 命题频率极高，每年必考，题型以选择题为主，偶尔结合非选择题（实验探究）综合考查；侧重考查细胞呼吸的过程、场所、物质与能量变化，常结合生活实际（如酿酒、果蔬保鲜）、实验数据（如CO₂释放量、O₂吸收量）、科研情境（如细胞呼吸抑制剂、肿瘤细胞瓦堡效应），难度中等，注重基础辨析与逻辑推理。 1. 细胞呼吸的过程辨析（有氧呼吸三阶段、无氧呼吸两阶段的物质/能量变化、场所）； 2. 影响细胞呼吸的因素（温度、O₂浓度、CO₂浓度）及曲线分析，结合山东农业特色（如小麦、玉米的呼吸作用调控）； 3. 细胞呼吸的实验探究（装置设计、变量控制、结果分析）； 4. 细胞呼吸与能量代谢、物质运输的综合应用。 光合作用 2025年山东卷第13题： 绿叶中色素的提取和分离实验 2025年山东卷第16题： 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 2025年山东卷第21题： 叶绿体的结构与功能、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、有氧呼吸过程 2024年山东卷第21题： 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、其他植物激素的产生、分布和功能 2023年山东卷第21题： 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、验证性实验与探究性实验 命题频率极高，每年必考，选择题、非选择题均有涉及，非选择题常以实验探究、曲线分析形式考查；侧重考查光反应与暗反应的物质、能量联系，光合色素的相关实验，影响光合作用的因素（光照、CO₂、温度等），常结合山东大棚种植、高光效作物培育等本地情境，难度中等偏上，注重综合应用能力。 1. 光合色素的提取与分离实验（试剂、步骤、异常现象分析）；2. 光反应与暗反应的物质循环、能量流动，及环境因素（光照、CO₂）对二者的影响；3. 光合作用与细胞呼吸的综合计算（净光合速率、总光合速率、呼吸速率）；4. 高光效作物、大棚种植的光合调控措施（补光、增施CO₂等）的原理分析。 酶与ATP 1. 酶的特性实验探究（专一性、高效性、影响因素），结合山东工业酶研发情境； 2. 酶的活性曲线、ATP与ADP的相互转化辨析； 3. 酶与ATP在细胞代谢（呼吸、光合）中的作用关联； 4. 酶的应用（食品加工、医药领域）及原理分析。 猜押点1 酶与ATP （2026·山东济宁·一模）1.绿色植物光合作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 （2026·山东济宁·一模）2.当肝星状细胞（HSC）被激活为肌成纤维细胞时，其对能量的需求急剧增加，此时，细胞中糖酵解（细胞呼吸第一阶段）的关键酶——丙酮酸激酶（PK）可进入细胞核，增强糖酵解相关基因的表达。下列说法正确的是（ ） A. PK在细胞质中合成，只能运送到细胞核中起作用 B. PK通过核孔进入细胞核，不需消耗能量 C. 活化的HSC通过PK影响糖酵解的过程为负反馈调节 D. 糖酵解过程中所释放的能量大部分以热能散失 1.酶的本质、作用和酶的特性 项目 内容 本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 合成场所 核糖体或细胞核等 作用场所 细胞内外及生物体外均可产生酶 来源 一般情况下，活细胞都能产生酶（除哺乳动物成熟红细胞等部分细胞外，其他活细胞都能） 功能 具有生物催化作用（唯一功能） 酶的特性及相关探究实验 2．影响酶促反应速率的因素及其机理 影响因素类别 具体因素 对酶空间结构的作用 对酶活性的影响 核心作用机制 关键特点 不可逆 / 结构破坏性因素 高温、过酸、过碱 破坏、改变 降低 / 失活 直接破坏酶的空间结构，使酶永久失活 不可逆，无法通过恢复条件恢复活性 非竞争性抑制剂 改变 降低 不与底物竞争活性部位，结合酶后改变其结构，阻碍催化 增加底物浓度无法缓解抑制效应 可逆 / 结构非破坏性因素 低温 不破坏，仅降低分子运动 暂时降低 抑制酶分子活性，不破坏空间结构 升温后可恢复活性 竞争性抑制剂 不改变 降低 与底物竞争酶的活性部位，阻碍酶 - 底物结合 增加底物浓度可缓解抑制效应 酶活性调节因素 激活剂 不改变 提高 结合酶后增强其催化活性 提升酶促反应效率 反应速率影响因素（不影响酶活性） 底物浓度 不改变 无影响 影响酶与底物的接触机会 底物浓度足够高时，反应速率达饱和 酶的浓度 不改变 无影响 影响酶与底物的接触机会 酶浓度越高，反应速率越快（底物充足时） 3．NTP、dNTP和ddNTP之间的关系 4．ATP的来源与去路 代谢阶段 发生场所 核心生物类群 能量转化过程 关键产物 能量去向 光反应 叶绿体类囊体薄膜 绿色植物 光能 → ATP、NADPH 中的活跃化学能 ATP、NADPH、O₂ 主要用于暗反应中 C₃的还原 暗反应 叶绿体基质 绿色植物 ATP、NADPH 中的活跃化学能 → 有机物中的稳定化学能 糖类等有机物 为细胞呼吸提供原料 细胞呼吸 真核生物：细胞质基质、线粒体原核生物：细胞质、细胞膜 植物、细菌、真菌、动物（所有活细胞） 有机物中的稳定化学能 → 热能（散失）+ ATP 中的活跃化学能 ATP、CO₂/H₂O（有氧）/ 乳酸 / 酒精（无氧） 热能散失；ATP 中的化学能用于各项生命活动 猜押点2 细胞呼吸的过程（含电子传递机制）、影响因素及应用 （2026·山东济南市·一模）1. 下列关于酵母菌以葡萄糖为底物进行细胞呼吸的叙述，正确的是（　　） A. 能产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体内膜 B. 无氧呼吸过程中无NADPH的生成 C. 可用溴麝香草酚蓝溶液检测是否产生酒精 D. 有氧呼吸和无氧呼吸释放出的能量大部分储存在ATP中 （2026·山东烟台市·一模）2. 当肝星状细胞（HSC）被激活为肌成纤维细胞时，其对能量的需求急剧增加，此时，细胞中糖酵解（细胞呼吸第一阶段）的关键酶——丙酮酸激酶（PK）可进入细胞核，增强糖酵解相关基因的表达。下列说法正确的是（ ） A. PK在细胞质中合成，只能运送到细胞核中起作用 B. PK通过核孔进入细胞核，不需消耗能量 C. 活化的HSC通过PK影响糖酵解的过程为负反馈调节 D. 糖酵解过程中所释放的能量大部分以热能散失 （2026·山东东营市·一模）3.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 呼吸类型 阶段 场所 反应式 有氧呼吸 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 线粒体基质 第三阶段 线粒体内膜 无氧呼吸 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 → 丙酮酸、[H]和少量能量 第二阶段 酒精发酵:丙酮酸 → 乙醇+CO2 乳酸发酵：丙酮酸 → 乳酸 其他 物质变化方面 能量变化方面 ①有氧呼吸的三个阶段均能释放能量，生成ATP，其中第三阶段释放的能量最多。 ②无氧呼吸仅在第一阶段生成少量ATP。 1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较 2.细胞呼吸的影响因素 因素 原理 曲线 应用 温度 主要影响酶活性 ①零上低温储藏水果、蔬菜，减少有机物消耗； ②温室栽培中增大昼夜温差，增加有机物积累 O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用 ①稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止烂根、死亡； ②作物栽培中进行中耕松土； ③无氧发酵过程需要严格控制无氧环境等 CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行 对蔬菜、水果进行保鲜时，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗 水 水作为有氧呼吸的原料，自由水含量较高时细胞呼吸旺盛 ①粮食储藏要求干燥，减少有机物消耗； ②干种子萌发前进行浸泡处理 3.呼吸电子传递链 NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子(e－)，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终传递给O2，O2和H＋结合生成了H2O。而线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成。 猜押点2 光合作用的过程（含电子传递机制）、影响因素及应用和特殊途径拓展 （2026·山东东营市·一模）1.(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 （2026·山东潍坊市·一模）2.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。 1.绿叶中色素的提取和分离 项目 内容 实验原理 ①提取原理：有机溶剂(如无水乙醇)能溶解色素 ②分离原理:各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 实验步骤 取材→提取绿叶中的色素→制备滤纸条→画滤液细线→分离色素(纸层析法) 注：①二氧化硅:研磨充分；碳酸钙:保护叶绿素；无水乙醇:溶解色素 ②滤纸预先干燥处理，一端剪去两角，使扩散均匀 ③滤纸条插入层析液中，层析液不能触及滤液细线防止色素溶于层析液中 实验结果 2.光合作用的过程 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 与光的关系 必须在光下进行 不直接依赖光 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： H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量转化 光能→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→ 有机物中的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋ 3. 光合作用原理的拓展 （1）如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则： ①少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为氧和H＋；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给NADP＋(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在NADPH和ATP中。 ②据图分析,使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋。 ③由图可知，图中ATP合成酶的作用有运输H＋和催化ATP的合成。合成ATP依赖于类囊体膜两侧的H＋浓度差形成的电化学势能。 （2）如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。 ①其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器对这两类物质的转运比例为1∶1。 ②将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为外界磷酸浓度低，不利于磷酸丙糖的输出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受阻，从而影响CO2的固定。 ③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非还原糖较稳定。 4．影响光合作用的因素 项目 内容 单因子对光合速率的影响 多因子对光合速率的影响 光合作用的日变化曲线 光补偿点、光饱和点的移动 细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移 5.光合电子传递链 (1)类囊体膜上的色素分子能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子。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，O2扩散进入大气。 (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。 小结　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质子浓度(电化学)梯度的建立 a．PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋；b.质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔；c.另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。 6.其他光合扩展 （1）C4植物的CO2浓缩机制 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。 ③C4植物无“光合午休”现象的原因：PEP羧化酶与CO2的亲和力高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合作用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响。 ④在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好，从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因：C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2。 2. 景天科植物的CO2固定——CAM途径 景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，储存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环，作用机制如图所示： ①如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ③该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在能有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。 小结　①比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 相同点：都对CO2进行了两次固定。 不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。 ②比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 （3）气孔的开闭与对光合作用的影响 ①气孔开闭运动的关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。当液泡内溶质增多，细胞渗透压上升，吸收邻近细胞的水分而膨胀，这时较薄的外壁易于伸长，细胞向外弯曲，气孔就张开。反之，气孔关闭。 ②影响气孔开闭的因素 光：在一般情况下，白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分损失。 CO2：低浓度时促进气孔开放，高浓度时不管在光照或黑暗条件下都能促进气孔关闭。 含水量：干旱或蒸腾过强失水多，导致气孔关闭。 植物激素：细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。 温度：气孔开度一般随温度的上升而增大，可以通过加强蒸腾作用降低植物体温，是植物抗热的保护机制。在30～50 ℃时，气孔开度最大。 ③气孔导度对光合作用的影响 通常认为在自然环境条件下光合作用降低的原因包括两个方面，一方面是由于环境因素使气孔导度降低，CO2吸收减少，导致光合速率下降，称为气孔限制；另一方面是由于环境因素影响色素含量、酶的活性等而直接抑制光合作用，称为非气孔限制。 （4）光抑制与光保护 光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合功能下降，这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PS Ⅱ系统。光抑制的发生及光保护的三道防线如图所示： （5）化学渗透假说 (1)1961年，米切尔提出了化学渗透假说：①线粒体(叶绿体)的电子传递链将H＋由线粒体基质(叶绿体基质)泵入线粒体内、外膜间基质(类囊体基质)；②线粒体内膜(类囊体膜)的磷脂双分子层不允许H＋回流，膜内外产生H＋浓度梯度；③H＋顺浓度梯度通过ATP合酶回流释放能量合成ATP。 (2)1963年，贾格道夫在黑暗条件下把离体的叶绿体类囊体置于pH＝4的酸性溶液中平衡，让类囊体腔的pH下降至4。平衡后将类囊体转移到含有ADP和Pi的A组pH＝8和B组pH＝4的缓冲溶液中，一段时间后A组有ATP产生。贾格道夫实验表明：类囊体膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。 （6）光呼吸 ①发生条件：干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 Rubisco具有两面性(或双功能)。 ②过程 ③发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 ④不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 ⑤有利影响 光呼吸是进行光合作用的细胞在高光照及高O2低CO2的条件下，为提高抗逆性而形成的一条代谢途径。 在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。 二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 ⑦光呼吸与细胞呼吸的区别 ①反应条件不同：光呼吸的强度大致和光照强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 ②产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。 （2026·山东青岛·一模）1.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 （2026·山东聊城·一模）2.（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 （2026·山东临沂·一模）3.（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 （2026·山东菏泽·一模）4.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 （2026·山东济宁·一模）5.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 （2026·山东青岛·一模）6.(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 （2026·山东东营一模）7.(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 （2026·山东滨州·一模）8.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 （2026·山东德州·一模）9.(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 （2026·山东菏泽·一模）10.(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 （2026·山东滨州·一模）11.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____。 （2026·山东淄博·一模）12.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）。 （2026·山东济宁·一模）13.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____。 （2026·山东聊城·一模）14.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：______。 （2026·山东青岛·一模）15.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________。 （2026·山东菏泽·一模）16.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________。 （2026·山东东营·一模）17.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：__________。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 猜押02 细胞的代谢 题型 考情分析 命题趋势 考向预测 细胞呼吸 2025年山东卷第4题： 有氧呼吸过程、无氧呼吸过程 2024年山东卷第16题： 有氧呼吸过程、影响细胞呼吸的因素、无氧呼吸过程 2023年山东卷第4题： 主动运输、无氧呼吸过程 2023年山东卷第17题： 有氧呼吸过程、细胞呼吸原理在生产和生活中的应用、无氧呼吸过程 命题频率极高，每年必考，题型以选择题为主，偶尔结合非选择题（实验探究）综合考查；侧重考查细胞呼吸的过程、场所、物质与能量变化，常结合生活实际（如酿酒、果蔬保鲜）、实验数据（如CO₂释放量、O₂吸收量）、科研情境（如细胞呼吸抑制剂、肿瘤细胞瓦堡效应），难度中等，注重基础辨析与逻辑推理。 1. 细胞呼吸的过程辨析（有氧呼吸三阶段、无氧呼吸两阶段的物质/能量变化、场所）； 2. 影响细胞呼吸的因素（温度、O₂浓度、CO₂浓度）及曲线分析，结合山东农业特色（如小麦、玉米的呼吸作用调控）； 3. 细胞呼吸的实验探究（装置设计、变量控制、结果分析）； 4. 细胞呼吸与能量代谢、物质运输的综合应用。 光合作用 2025年山东卷第13题： 绿叶中色素的提取和分离实验 2025年山东卷第16题： 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 2025年山东卷第21题： 叶绿体的结构与功能、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、有氧呼吸过程 2024年山东卷第21题： 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、其他植物激素的产生、分布和功能 2023年山东卷第21题： 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、验证性实验与探究性实验 命题频率极高，每年必考，选择题、非选择题均有涉及，非选择题常以实验探究、曲线分析形式考查；侧重考查光反应与暗反应的物质、能量联系，光合色素的相关实验，影响光合作用的因素（光照、CO₂、温度等），常结合山东大棚种植、高光效作物培育等本地情境，难度中等偏上，注重综合应用能力。 1. 光合色素的提取与分离实验（试剂、步骤、异常现象分析）；2. 光反应与暗反应的物质循环、能量流动，及环境因素（光照、CO₂）对二者的影响；3. 光合作用与细胞呼吸的综合计算（净光合速率、总光合速率、呼吸速率）；4. 高光效作物、大棚种植的光合调控措施（补光、增施CO₂等）的原理分析。 酶与ATP 1. 酶的特性实验探究（专一性、高效性、影响因素），结合山东工业酶研发情境； 2. 酶的活性曲线、ATP与ADP的相互转化辨析； 3. 酶与ATP在细胞代谢（呼吸、光合）中的作用关联； 4. 酶的应用（食品加工、医药领域）及原理分析。 猜押点1 酶与ATP （2026·山东济宁·一模）1.绿色植物光合作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】 【详解】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。 （2026·山东济宁·一模）2.当肝星状细胞（HSC）被激活为肌成纤维细胞时，其对能量的需求急剧增加，此时，细胞中糖酵解（细胞呼吸第一阶段）的关键酶——丙酮酸激酶（PK）可进入细胞核，增强糖酵解相关基因的表达。下列说法正确的是（ ） A. PK在细胞质中合成，只能运送到细胞核中起作用 B. PK通过核孔进入细胞核，不需消耗能量 C. 活化的HSC通过PK影响糖酵解的过程为负反馈调节 D. 糖酵解过程中所释放的能量大部分以热能散失 【答案】D 【解析】 【详解】A、PK是糖酵解关键酶，在细胞质核糖体合成，主要在细胞质基质催化糖酵解反应；题干中特殊情况下可入核调控基因表达，并非只能在核中起作用，A错误； B、PK（大分子蛋白质）通过核孔进入细胞核需依赖核孔复合体的主动运输，消耗能量（ATP），B错误； C、活化的HSC通过PK增强糖酵解基因表达，使糖酵解加强以满足能量需求，属于正反馈调节（产物促进过程），而非负反馈（产物抑制过程），C错误； D、糖酵解为细胞呼吸第一阶段，释放少量能量，释放的能量大部分以热能散失，少部分合成ATP，D正确。 1.酶的本质、作用和酶的特性 项目 内容 本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 合成场所 核糖体或细胞核等 作用场所 细胞内外及生物体外均可产生酶 来源 一般情况下，活细胞都能产生酶（除哺乳动物成熟红细胞等部分细胞外，其他活细胞都能） 功能 具有生物催化作用（唯一功能） 酶的特性及相关探究实验 2．影响酶促反应速率的因素及其机理 影响因素类别 具体因素 对酶空间结构的作用 对酶活性的影响 核心作用机制 关键特点 不可逆 / 结构破坏性因素 高温、过酸、过碱 破坏、改变 降低 / 失活 直接破坏酶的空间结构，使酶永久失活 不可逆，无法通过恢复条件恢复活性 非竞争性抑制剂 改变 降低 不与底物竞争活性部位，结合酶后改变其结构，阻碍催化 增加底物浓度无法缓解抑制效应 可逆 / 结构非破坏性因素 低温 不破坏，仅降低分子运动 暂时降低 抑制酶分子活性，不破坏空间结构 升温后可恢复活性 竞争性抑制剂 不改变 降低 与底物竞争酶的活性部位，阻碍酶 - 底物结合 增加底物浓度可缓解抑制效应 酶活性调节因素 激活剂 不改变 提高 结合酶后增强其催化活性 提升酶促反应效率 反应速率影响因素（不影响酶活性） 底物浓度 不改变 无影响 影响酶与底物的接触机会 底物浓度足够高时，反应速率达饱和 酶的浓度 不改变 无影响 影响酶与底物的接触机会 酶浓度越高，反应速率越快（底物充足时） 3．NTP、dNTP和ddNTP之间的关系 4．ATP的来源与去路 代谢阶段 发生场所 核心生物类群 能量转化过程 关键产物 能量去向 光反应 叶绿体类囊体薄膜 绿色植物 光能 → ATP、NADPH 中的活跃化学能 ATP、NADPH、O₂ 主要用于暗反应中 C₃的还原 暗反应 叶绿体基质 绿色植物 ATP、NADPH 中的活跃化学能 → 有机物中的稳定化学能 糖类等有机物 为细胞呼吸提供原料 细胞呼吸 真核生物：细胞质基质、线粒体原核生物：细胞质、细胞膜 植物、细菌、真菌、动物（所有活细胞） 有机物中的稳定化学能 → 热能（散失）+ ATP 中的活跃化学能 ATP、CO₂/H₂O（有氧）/ 乳酸 / 酒精（无氧） 热能散失；ATP 中的化学能用于各项生命活动 猜押点2 细胞呼吸的过程（含电子传递机制）、影响因素及应用 （2026·山东济南市·一模）1. 下列关于酵母菌以葡萄糖为底物进行细胞呼吸的叙述，正确的是（　　） A. 能产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体内膜 B. 无氧呼吸过程中无NADPH的生成 C. 可用溴麝香草酚蓝溶液检测是否产生酒精 D. 有氧呼吸和无氧呼吸释放出的能量大部分储存在ATP中 【答案】B 【解析】A、酵母菌有氧呼吸产生CO₂的场所是线粒体基质（丙酮酸彻底氧化分解阶段），无氧呼吸产生CO₂的场所是细胞质基质（丙酮酸脱羧阶段）。线粒体内膜是电子传递链的场所，不直接产生CO₂，A错误； B、酵母菌无氧呼吸第一阶段生成NADH（还原型辅酶Ⅰ），第二阶段消耗NADH还原丙酮酸生成乙醇，全程不涉及NADPH（还原型辅酶Ⅱ）的生成。NADPH主要参与光合作用等还原反应，B正确； C、溴麝香草酚蓝溶液用于检测CO₂（颜色由蓝变绿再变黄），检测酒精需使用酸性重铬酸钾溶液（颜色由橙色变为灰绿色），C错误； D、细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存于ATP中。有氧呼吸能量利用率约为40%，无氧呼吸更低，D错误。 （2026·山东烟台市·一模）2. 当肝星状细胞（HSC）被激活为肌成纤维细胞时，其对能量的需求急剧增加，此时，细胞中糖酵解（细胞呼吸第一阶段）的关键酶——丙酮酸激酶（PK）可进入细胞核，增强糖酵解相关基因的表达。下列说法正确的是（ ） A. PK在细胞质中合成，只能运送到细胞核中起作用 B. PK通过核孔进入细胞核，不需消耗能量 C. 活化的HSC通过PK影响糖酵解的过程为负反馈调节 D. 糖酵解过程中所释放的能量大部分以热能散失 【答案】D 【解析】A、PK是糖酵解关键酶，在细胞质核糖体合成，主要在细胞质基质催化糖酵解反应；题干中特殊情况下可入核调控基因表达，并非只能在核中起作用，A错误； B、PK（大分子蛋白质）通过核孔进入细胞核需依赖核孔复合体的主动运输，消耗能量（ATP），B错误； C、活化的HSC通过PK增强糖酵解基因表达，使糖酵解加强以满足能量需求，属于正反馈调节（产物促进过程），而非负反馈（产物抑制过程），C错误； D、糖酵解为细胞呼吸第一阶段，释放少量能量，释放的能量大部分以热能散失，少部分合成ATP，D正确。 （2026·山东东营市·一模）3.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。 1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较 呼吸类型 阶段 场所 反应式 有氧呼吸 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 线粒体基质 第三阶段 线粒体内膜 无氧呼吸 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 → 丙酮酸、[H]和少量能量 第二阶段 酒精发酵:丙酮酸 → 乙醇+CO2 乳酸发酵：丙酮酸 → 乳酸 其他 物质变化方面 能量变化方面 ①有氧呼吸的三个阶段均能释放能量，生成ATP，其中第三阶段释放的能量最多。 ②无氧呼吸仅在第一阶段生成少量ATP。 2.细胞呼吸的影响因素 因素 原理 曲线 应用 温度 主要影响酶活性 ①零上低温储藏水果、蔬菜，减少有机物消耗； ②温室栽培中增大昼夜温差，增加有机物积累 O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用 ①稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止烂根、死亡； ②作物栽培中进行中耕松土； ③无氧发酵过程需要严格控制无氧环境等 CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行 对蔬菜、水果进行保鲜时，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗 水 水作为有氧呼吸的原料，自由水含量较高时细胞呼吸旺盛 ①粮食储藏要求干燥，减少有机物消耗； ②干种子萌发前进行浸泡处理 3.呼吸电子传递链 NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子(e－)，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终传递给O2，O2和H＋结合生成了H2O。而线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成。 猜押点2 光合作用的过程（含电子传递机制）、影响因素及应用和特殊途径拓展 （2026·山东东营市·一模）1.(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。 （2026·山东潍坊市·一模）2.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。 1.绿叶中色素的提取和分离 项目 内容 实验原理 ①提取原理：有机溶剂(如无水乙醇)能溶解色素 ②分离原理:各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 实验步骤 取材→提取绿叶中的色素→制备滤纸条→画滤液细线→分离色素(纸层析法) 注：①二氧化硅:研磨充分；碳酸钙:保护叶绿素；无水乙醇:溶解色素 ②滤纸预先干燥处理，一端剪去两角，使扩散均匀 ③滤纸条插入层析液中，层析液不能触及滤液细线防止色素溶于层析液中 实验结果 2.光合作用的过程 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 与光的关系 必须在光下进行 不直接依赖光 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： H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量转化 光能→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→ 有机物中的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋ 3. 光合作用原理的拓展 （1）如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则： ①少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为氧和H＋；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给NADP＋(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在NADPH和ATP中。 ②据图分析,使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋。 ③由图可知，图中ATP合成酶的作用有运输H＋和催化ATP的合成。合成ATP依赖于类囊体膜两侧的H＋浓度差形成的电化学势能。 （2）如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。 ①其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器对这两类物质的转运比例为1∶1。 ②将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为外界磷酸浓度低，不利于磷酸丙糖的输出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受阻，从而影响CO2的固定。 ③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非还原糖较稳定。 4．影响光合作用的因素 项目 内容 单因子对光合速率的影响 多因子对光合速率的影响 光合作用的日变化曲线 光补偿点、光饱和点的移动 细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移 5.光合电子传递链 (1)类囊体膜上的色素分子能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子。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，O2扩散进入大气。 (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。 小结　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质子浓度(电化学)梯度的建立 a．PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋；b.质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔；c.另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。 6.其他光合扩展 （1）C4植物的CO2浓缩机制 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。 ③C4植物无“光合午休”现象的原因：PEP羧化酶与CO2的亲和力高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合作用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响。 ④在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好，从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因：C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2。 （2）景天科植物的CO2固定——CAM途径 景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，储存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环，作用机制如图所示： ①如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ③该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在能有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。 小结　①比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 相同点：都对CO2进行了两次固定。 不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。 ②比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 （3）气孔的开闭与对光合作用的影响 ①气孔开闭运动的关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。当液泡内溶质增多，细胞渗透压上升，吸收邻近细胞的水分而膨胀，这时较薄的外壁易于伸长，细胞向外弯曲，气孔就张开。反之，气孔关闭。 ②影响气孔开闭的因素 光：在一般情况下，白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分损失。 CO2：低浓度时促进气孔开放，高浓度时不管在光照或黑暗条件下都能促进气孔关闭。 含水量：干旱或蒸腾过强失水多，导致气孔关闭。 植物激素：细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。 温度：气孔开度一般随温度的上升而增大，可以通过加强蒸腾作用降低植物体温，是植物抗热的保护机制。在30～50 ℃时，气孔开度最大。 ③气孔导度对光合作用的影响 通常认为在自然环境条件下光合作用降低的原因包括两个方面，一方面是由于环境因素使气孔导度降低，CO2吸收减少，导致光合速率下降，称为气孔限制；另一方面是由于环境因素影响色素含量、酶的活性等而直接抑制光合作用，称为非气孔限制。 （4）光抑制与光保护 光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合功能下降，这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PS Ⅱ系统。光抑制的发生及光保护的三道防线如图所示： （5）化学渗透假说 (1)1961年，米切尔提出了化学渗透假说：①线粒体(叶绿体)的电子传递链将H＋由线粒体基质(叶绿体基质)泵入线粒体内、外膜间基质(类囊体基质)；②线粒体内膜(类囊体膜)的磷脂双分子层不允许H＋回流，膜内外产生H＋浓度梯度；③H＋顺浓度梯度通过ATP合酶回流释放能量合成ATP。 (2)1963年，贾格道夫在黑暗条件下把离体的叶绿体类囊体置于pH＝4的酸性溶液中平衡，让类囊体腔的pH下降至4。平衡后将类囊体转移到含有ADP和Pi的A组pH＝8和B组pH＝4的缓冲溶液中，一段时间后A组有ATP产生。贾格道夫实验表明：类囊体膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。 （6）光呼吸 ①发生条件：干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 Rubisco具有两面性(或双功能)。 ②过程 ③发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 ④不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 ⑤有利影响 光呼吸是进行光合作用的细胞在高光照及高O2低CO2的条件下，为提高抗逆性而形成的一条代谢途径。 在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。 二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 ⑦光呼吸与细胞呼吸的区别 ①反应条件不同：光呼吸的强度大致和光照强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 ②产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。 （2026·山东青岛·一模）1.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。 （2026·山东聊城·一模）2.（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。 （2026·山东临沂·一模）3.（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。 （2026·山东菏泽·一模）4.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。 （2026·山东济宁·一模）5.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。 （2026·山东青岛·一模）6.(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。 （2026·山东东营一模）7.(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。 （2026·山东滨州·一模）8.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。 （2026·山东德州·一模）9.(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。 （2026·山东菏泽·一模）10.(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。 （2026·山东滨州·一模）11.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。 （2026·山东淄博·一模）12.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。 （2026·山东济宁·一模）13.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。 （2026·山东聊城·一模）14.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。 （2026·山东青岛·一模）15.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。 （2026·山东菏泽·一模）16.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。 （2026·山东东营·一模）17.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。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $