4 大概念二 课时2 细胞呼吸和光合作用的基本过程-（教师用书）【金版新学案】2026年高考生物大二轮专题复习与测试（单选）

课时2　细胞呼吸和光合作用的基本过程 [自我校对]　①CO2＋H2O (CH2O)＋O2　②叶绿体类囊体的薄膜上　③叶绿体基质　④细胞质基质　⑤C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量　⑥细胞质基质　　 1．判断下列有关细胞呼吸叙述的正误 (1)(2025·江苏卷)人体细胞和酵母细胞无氧呼吸的产物都有CO2。(×) (2)(2022·河北卷)有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中。(×) (3)(2023·浙江6月选考)有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合。(√) (4)(2023·全国乙卷)每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多。(×) (5)(2023·湖北卷)癌细胞通过无氧呼吸在线粒体中产生大量乳酸。(×) (6)(2022·浙江6月选考)制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2。(×) (7)(2022·全国甲卷)线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与。(×) 2．判断下列有关光合作用叙述的正误 (1)(2024·江西卷)光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上。(√) (2)(2023·全国乙卷)氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素。(√) (3)(2023·湖北卷)高温下作物减产，叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(×) (4)(2021·山东卷)植物细胞产生的O2几乎全部来自光合作用。(√) 保分点一　细胞呼吸的原理 1．(2025·山东卷)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是(　　) A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料 B．有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料 C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失 答案：B 解析：有氧呼吸第一阶段是1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量；第二阶段是丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量，这两个阶段都不需要O2作为原料，A错误。有氧呼吸第二阶段的原料有丙酮酸和水，B正确。无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同；第二阶段是丙酮酸在酶的作用下分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸，第一阶段产生NADH，第二阶段不产生NADH，但会消耗NADH，C错误。无氧呼吸过程中，葡萄糖分子中的能量大部分存留在乳酸或酒精中，只有少量以热能形式散失或转化为ATP，D错误。 2．(2025·河北卷，改编)玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析错误的是(　　) A．线粒体中的[H]可来自细胞质基质 B．突变体中有氧呼吸的第二阶段增强 C．突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻 D．突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强 答案：B 解析：有氧呼吸第一阶段会产生[H]，场所是细胞质基质，A正确；据图可知，T基因缺失突变体中丙酮酸含量高于野生型，再结合题干中给出的T蛋白的功能可知，与野生型相比，突变体中有氧呼吸的第二阶段可能减弱，B错误；据题干“T蛋白缺失……内膜受损”推测，突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻，C正确；由题图可知，突变体中乳酸含量较野生型高，再结合B、C项分析推测，突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸增强，D正确。 ◎(2025·湖北宜昌二模)剧烈运动时，葡萄糖在骨骼肌细胞中存在如图所示的物质转化途径，其产生的乳酸会运输至肝脏，经糖异生作用再生成葡萄糖。下列相关叙述正确的是(　　) A．葡萄糖生成1，6-二磷酸果糖的场所为线粒体基质 B．剧烈运动时，人体细胞呼吸产生CO2的量大于O2消耗量 C．葡萄糖生成1，6-二磷酸果糖的反应为放能反应 D．糖异生作用可防止乳酸积累，从而维持内环境的稳态平衡 答案：D 解析：据图分析，葡萄糖先生成1，6-二磷酸果糖，再生成乳酸的过程为无氧呼吸，无氧呼吸发生的场所为细胞质基质，A错误；人体细胞剧烈运动时存在有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸消耗O2和产生CO2的量相等，无氧呼吸不消耗O2不产生CO2，因此剧烈运动时，人体细胞呼吸产生CO2的量等于O2消耗量，B错误；葡萄糖生成1，6-二磷酸果糖的过程消耗ATP，因此该反应为吸能反应，C错误；由题意可知，糖异生作用能将乳酸转化为葡萄糖，可以防止乳酸积累影响机体的酸碱平衡，从而维持内环境的稳态平衡，D正确。 1．细胞呼吸作用易错总结 (1)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)的简化表示方法。 (2)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，第二阶段丙酮酸转化成酒精或乳酸过程中不释放能量，不生成ATP。 (3)人体细胞无氧呼吸产生的是乳酸，所以人体细胞产生CO2的场所是线粒体基质，乳酸能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 (4)“无氧”环境不一定更有利于果蔬、种子储存，因为O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，此时细胞进行无氧呼吸，大量消耗有机物，不利于果蔬、种子储存。 2．拓展点——三羧酸循环 有氧呼吸的三羧酸循环(TCA循环，又称Krebs循环或柠檬酸循环)是线粒体基质中分解代谢的核心途径，将乙酰辅酶A彻底氧化为CO2，同时生成[H](NADH和FADH2)和少量ATP。其生物学意义是： (1)为呼吸链提供[H](NADH/FADH2)。 (2)连接糖、脂、氨基酸代谢的枢纽。 (3)为生物合成提供前体(如α-酮戊二酸用于合成谷氨酸)。 (4)整个过程需氧(因NADH需O2作为最终电子受体)，是真核生物有氧呼吸的核心环节。 保分点二　光合作用的过程 ◎(2025·山东卷)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。 注：表示电子的传递路径；Y、Z表示光合色素分子。 (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，能进入线粒体基质且被H标记的物质有H2O、________________。离心收集绿藻并重新放入含HO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________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 答案：(1)磷脂双分子层　基粒　(2)H2O的光解　丙酮酸、[H]　O2、CO2　(3)途径①：消耗过剩电子并消除H2O2，减轻H2O2对光合系统的氧化损伤。途径②：将过剩光能以热能形式散失 解析：(1)生物膜的基本支架是磷脂双分子层。基粒由类囊体堆叠形成，可增大膜面积以捕获更多光能。(2)由图示可知，NADPH所需的电子来源为光反应中H2O光解产生的电子。3H2O中3H的去向：3H2O参与光合作用生成葡萄糖(含3H标记)→葡萄糖(含3H标记)经有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸(含3H标记)和[H](含3H标记)→被3H标记的丙酮酸进入线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段生成CO2和[H](含3H标记)→有氧呼吸第三阶段[H](含3H标记)与O2结合生成3H2O。在含HO的培养液中，绿藻中带18O标记气体的产生：①HO光解产生18O2；②HO参与有氧呼吸第二阶段(丙酮酸与水反应)生成C18O2。(3)分析图示可知，绿藻通过途径①消耗过剩电子并消除H2O2，减轻H2O2对光合系统的氧化损伤。通过途径②将过剩光能以热能形式散失，进而减轻光合系统损伤。 1．(2025·四川达州三模)筛管是运输光合产物的通道，光合产物以蔗糖的形式从叶肉细胞经过一系列运输运至筛管—伴胞复合体(SE-CC)的细胞外空间，然后从细胞外空间进入SE-CC，SE-CC的细胞膜上有蔗糖—H＋共运输载体(SU载体)和H＋泵(具ATP水解酶活性，可将H＋运输到细胞外空间)，SU载体将H＋和蔗糖同向转运进SE-CC中，再逐步汇入主叶脉运输至植物体的其他部位。下列说法错误的是(　　) A．蔗糖是小分子且溶于水的非还原糖，适合长距离运输 B．SE-CC中的蔗糖浓度高于细胞外空间 C．SU功能缺陷会导致叶肉细胞光合速率降低 D．降低SE-CC中的pH可以提高蔗糖向SE-CC运输的速率 答案：D 解析：蔗糖是二糖，为小分子，易溶于水，是非还原糖，适合长距离运输，A正确；H＋泵具ATP水解酶活性，可将H＋运输到细胞外空间，说明细胞外H＋浓度高于细胞内，SU载体将H＋和蔗糖同向转运进SE-CC中，说明蔗糖进入SE-CC中是主动运输，细胞内蔗糖浓度高于细胞外空间，B正确；SU功能缺陷引起光合产物积累，会导致叶肉细胞光合速率降低，C正确；降低SE-CC中的pH，细胞内H＋浓度升高，细胞内外H＋浓度差减小，运输蔗糖的能力减弱，会降低蔗糖向SE-CC运输的速率，D错误。 2．(2025·湖南岳阳二模)研究发现植物(菠菜)光合作用的光反应阶段会出现CO2光还原，即存在光驱动下的CO2同化现象。类囊体膜作为光反应的重要场所，主要由四种蛋白复合体组成，分别是光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素Cytochromeb6f(Cytb6f)及ATP合成酶，部分反应过程如图。回答下列问题： (1)据题分析，四种蛋白复合体可被光单独激活的是_________(用字母简写表示)。 (2)光合作用过程中，CO2的固定主要是指CO2在特定酶的作用下，与__________结合的过程，该过程发生的场所是__________。 (3)CO2光还原的具体场所在__________。可采用________________追踪CO2中碳、氧元素的去向以验证其光还原的产物。某同学设计的实验方案是：提取菠菜细胞叶绿体的光系统Ⅱ(PSⅡ)均分两组，分别向其培养液中通入__________________，给予适宜光照，追踪CO2中碳、氧元素的去向。 (4)为验证光照和CO2都是CO2光还原需要的环境因素，请写出实验思路：____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 答案：(1)PSⅡ和PSⅠ　(2)C5(五碳化合物)　叶绿体基质　(3)光系统Ⅱ(PSⅡ)　同位素标记法(同位素示踪法)　13CO2(或14CO2)、C18O2　(4)实验思路：提取菠菜细胞叶绿体的光系统Ⅱ(PSⅡ)均分为甲、乙、丙、丁四组，甲组不通入CO2且不给予光照(或黑暗条件)；乙组通入CO2，不给予光照；丙组不通入CO2，给予适宜光照；丁组通入CO2且给予适宜光照，一段时间后，检测是否有CH3OH产生 解析：(1)观察图可知，光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)都直接接受了光的作用，被光激活，从而参与到后续的反应过程中，而细胞色素Cytochrome b6f(Cytb6f)及ATP合成酶并没有直接被光激活的相关显示，所以可被光单独激活的是PSⅡ和PSⅠ。(2)在光合作用的暗反应中，二氧化碳的固定是一个重要过程，其具体反应是二氧化碳在特定酶的作用下，与C5(五碳化合物)结合，形成C3(三碳化合物)。二氧化碳固定这一过程属于光合作用暗反应的一部分，暗反应发生的场所是叶绿体基质。(3)由题目信息“植物(菠菜)光合作用的光反应阶段会出现CO2光还原，存在光驱动下的CO2同化现象”以及图中信息可知，CO2光还原发生在光反应中，且与光系统Ⅱ(PSⅡ)相关，所以具体场所是光系统Ⅱ(PSⅡ)。在生物学研究中，要追踪物质中元素的去向，同位素标记法(同位素示踪法)是一种常用的技术手段。通过标记特定元素，然后检测其在反应过程中的转移和存在形式，从而确定物质的变化和去向。为了追踪CO2中碳、氧元素的去向，需要对二氧化碳中的碳或氧元素进行标记。可以用含有放射性或稳定性同位素的二氧化碳，如13CO2(或14CO2)标记碳元素，C18O2标记氧元素，然后观察这些标记元素在后续反应中的产物情况。(4)要验证光照和CO2都是CO2光还原需要的环境因素，需要设置不同的条件组合进行对照实验。提取菠菜细胞叶绿体的光系统Ⅱ(PSⅡ)分为四组，甲组不提供CO2也不给予光照作为空白对照；乙组通入CO2但不给予光照，探究只有CO2没有光照时的情况；丙组不通入CO2但给予适宜光照，探究只有光照没有CO2时的情况；丁组通入CO2且给予适宜光照，作为正常条件组，一段时间后，检测是否有CH3OH产生。因为CH3OH是CO2光还原的产物之一，通过检测它的有无来判断CO2光还原是否发生。 1．光合作用过程中的三大错误认知 一 光反应产生的能量只用于暗反应 光反应产生的能量主要用于暗反应 二 光合作用所有过程均需要酶的催化 光合色素吸收光能不需要酶，光能转变化学能的过程需要酶 三 光合产物都是淀粉 光合产物有葡萄糖、蔗糖、淀粉等 2．拓展点——光系统及电子传递链 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 (2)光反应时，通过光合色素将光能转化为电能，电子在电子传递体之间的传递导致ATP和NADPH的合成。 (3)光合作用ATP的合成依赖ATP合酶，通过光系统中电子传递链释放的能量在类囊体薄膜两侧建立质子梯度，质子顺电化学梯度流动时驱动ATP的合成。 3．拓展点——光合产物及运输 (1)磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 (2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 争分点　光呼吸、C4途径、CAM途径 ◎(2023·湖南卷，节选)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题： (1)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度________(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ____________________________________________________(答出三点即可)。 (2)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ _______________________________________________(答出三点即可)。 答案：(1)高于　高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　(2)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同 解析：(1)干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。(2)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 【思维路径】 第一步：明确题目给出的条件 第(1)问：①玉米维管束鞘细胞的叶绿体内进行卡尔文循环；②干旱、高光照强度环境；③玉米CO2的Km远低于水稻。 第(2)问：①水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升；②光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。 第二步：进行逻辑推理论证 第(1)问 第(2)问：由①水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升；②光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化，可排除光合作用强度无明显变化的原因不可能是CO2浓度和光照强度，那就需要从影响光合作用强度的内因去找原因。 第三步：组织语言规范表达 (1)高于(2分)　高光照强度环境下，玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更大；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸(3分，写出1条得1分) (2)酶的活性已经达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；水稻体内光合色素的量有限(3分，写出1条得1分) 【解题策略】　“因果搭桥法”解决长句表达类试题 1．光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco具有两面性(或双功能)。 (2)过程 (3)光呼吸与细胞呼吸的区别 反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 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。 2．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 (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。 1．(2025·山东青岛模拟)叶肉细胞中的O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸，C5的结合与反应方向取决于CO2和O2的相对浓度。水稻叶肉细胞中光呼吸和光合作用的关系如图所示，不考虑叶片呼吸作用的影响。回答下列问题。 (1)C3生成糖类的过程中NADPH的作用是____________________________，甘油酸转化为C3会消耗ATP，产生的ADP和Pi在叶绿体中被再利用的途径是______________________。 (2)光呼吸中C5与O2结合的反应场所是叶绿体的________；光呼吸过程________(填“提高”“降低”或“不改变”)水稻光合作用效率，若提高水稻产量，可通过适当升高CO2浓度达到增产目的，据图解释其原理是___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)研究人员利用基因工程构建了一条新的“光呼吸支路”，使光呼吸的中间产物乙醇酸直接在叶绿体内被催化并最终完全分解为CO2，并将这条支路定位在水稻叶绿体中，大大提高了水稻的产量。结合题干信息分析水稻产量提高的机制是_____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 答案：(1)作为还原剂和提供能量　参与光反应生成ATP　(2)基质　降低　CO2浓度升高促进C5与CO2反应，加快光合作用速率，同时抑制C5与O2反应，减弱光呼吸，从而增加有机物的生成，减少有机物的消耗　(3)减少原本释放于线粒体的CO2，将乙醇酸中的碳更多的留在叶绿体中，提高叶绿体中CO2浓度，抑制光呼吸，提高水稻的光合效率 解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，C3生成糖类的过程中NADPH可以作为还原剂和提供能量，在光合作用的光反应阶段，ADP和Pi参与生成ATP。(2)从图中可知，光呼吸和光合作用的暗反应都涉及C5的反应，而暗反应的场所是叶绿体基质，所以光呼吸中C5与O2结合的反应场所是叶绿体的基质。光呼吸过程中，C5与O2结合，消耗了C5，这使得用于光合作用暗反应中固定CO2的C5减少，进而降低了水稻光合作用效率。因为C5的结合与反应方向取决于CO2和O2的相对浓度，适当升高CO2浓度，会使CO2与O2的相对浓度升高，C5更多地与CO2结合进行光合作用的暗反应，减少了C5与O2结合进行光呼吸的量，从而促进光合作用，达到增产目的。(3)研究人员利用基因工程构建了一条新的“光呼吸支路”，使光呼吸的中间产物乙醇酸直接在叶绿体内被催化并最终完全分解为CO2，减少原本释放于线粒体的CO2，将乙醇酸中的碳更多的留在叶绿体中，提高叶绿体中CO2浓度，抑制光呼吸，提高水稻的光合效率。 2．(2025·黑龙江哈尔滨二模)仙人掌是典型的旱生植物，其在长期干旱条件下进化出的光合作用模式与C3、C4类植物光合作用存在明显区别；下图1为仙人掌光合作用CO2同化途径，图2为磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶活性昼夜转换机制，回答相关问题。 (1)白天仙人掌可将________________________过程产生的CO2运入叶绿体参与________循环完成光合作用过程。 (2)沙漠中的仙人掌通常在白天关闭气孔，夜间气孔开放，将吸收的CO2与________________结合被固定，并最终将苹果酸储存在液泡中而不是细胞质基质中，据图分析这种存储的生理学意义在于______________________________；与C4植物将CO2固定和暗反应(分别在叶肉细胞和维管束鞘细胞中进行)在空间上分开相比，仙人掌将CO2固定和暗反应选择__________________，因而更加适应干旱环境。 (3)夜晚仙人掌叶肉细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成，根据图1和图2分析其原因是__________________________________________________________ _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (4)某生物兴趣小组欲利用“密闭透明容器”验证仙人掌“夜间吸收CO2”的特性，请设计实验，简要写出实验思路和预期实验结果。 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 答案：(1)细胞呼吸和苹果酸分解　卡尔文　(2)PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)　维持细胞内pH稳定，避免酸中毒(或储存更多CO2以备白天使用，减少气孔开放，降低蒸腾作用)　在时间上分开(夜晚固定CO2，白天还原CO2)　(3)夜晚呼吸作用减弱，产生的CO2、ATP、NADH减少，可用于合成苹果酸的原料和能量减少，所以苹果酸生成量减少　(4)实验思路：将仙人掌置于密闭透明容器中，分别在白天和夜间测定容器内CO2浓度变化。预期实验结果：夜间容器内CO2浓度显著下降，白天二氧化碳浓度基本不变 解析：(1)在图1中，夜晚时，仙人掌进行细胞呼吸产生CO2，CO2被PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)固定形成苹果酸，苹果酸储存在液泡中；白天，苹果酸从液泡中释放出来，分解产生CO2，同时还有细胞呼吸产生CO2，CO2进入叶绿体参与卡尔文循环(暗反应)，完成光合作用过程。(2)沙漠中的仙人掌通常在白天关闭气孔，夜间气孔开放，将吸收的CO2与PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)结合被固定，并最终将苹果酸储存在液泡中而不是细胞质基质中。这种存储的生理学意义在于维持细胞内pH稳定，避免酸中毒(或储存更多CO2以备白天使用，减少气孔开放，降低蒸腾作用)。与C4植物将CO2固定和暗反应在空间上分开相比，仙人掌将CO2固定和暗反应选择在时间上分开(昼夜不同阶段)，因而更加适应干旱环境。CAM植物通过夜间固定CO2和白天释放CO2的时间分离机制，减少了白天气孔开放导致的水分蒸发，从而适应干旱环境。(3)夜晚仙人掌叶肉细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成，因为夜晚呼吸作用产生的CO2、ATP、NADH减少，可用于合成苹果酸的原料和能量减少，所以苹果酸生成量减少。(4)利用“密闭透明容器”验证仙人掌“夜间吸收CO2”，需将该仙人掌置于密闭透明容器中，分别在白天和夜间测定容器内CO2浓度变化。预期实验结果：夜间容器内CO2浓度显著下降，白天二氧化碳浓度基本不变。 学科网（北京）股份有限公司 $