专题02 细胞的能量供应和利用（4大考点）（山东专用）2026年高考生物二模分类汇编

**基本信息** 聚焦细胞能量代谢核心考点，精选2026年山东各地二模试题，融合酶与ATP、细胞呼吸、光合作用及综合应用四大模块，通过科技前沿情境与实验探究设计，实现基础巩固与能力提升的有机统一。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|13题|酶作用机理、细胞呼吸类型、光合作用过程|结合“瓦堡效应”“萘醌呼吸”等科研情境，考查物质与能量观| |多选题|16题|呼吸代谢途径、光反应调控、光合与呼吸综合|以表格数据（如耐涝品种代谢产物）、图解（电子传递链）分析科学思维| |解答题|15题|人工固碳技术、光抑制机制、跨学科实践|设计“仿生合成系统”“纳米材料FLG作用”等探究题，体现探究实践与态度责任素养|

专题02 细胞的能量供应和利用 4大考点概览 考点01 酶与ATP 考点02 细胞呼吸的原理和应用 考点03 光合作用与能量转化 考点04 细胞呼吸与光合作用的综合 酶与ATP 考点1 一、单选题 1．（2026·山东聊城·二模）图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同胰脂肪酶溶液在不同条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的实验结果。下列叙述错误的是（    ） A．图1中竞争性抑制剂与底物竞争酶的结合部位，从而影响酶促反应速率 B．图2中奥利司他、山茶叶提取物分别为非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂 C．底物浓度相对值大于10时，改变pH不能提高含有山茶叶提取物的酶促反应速率 D．非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温对酶活性影响的机理相同 【答案】B 【详解】A、据图可知，竞争性抑制剂和底物能够争夺酶的同一活性部位，说明竞争性抑制剂与底物可能具有类似结构，从而影响酶促反应速率，A正确； B、奥利司他最终反应速率和对照组相同，所以奥利司他是竞争性抑制剂，山茶叶提取物最终反应速率低于对照组，所以山茶叶提取物是非竞争性抑制剂，B错误； C、底物浓度相对值大于10时，改变pH不能提高含有山茶叶提取物的酶促反应速率，因为此时酶空间结构的改变不可恢复，C正确； D、非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温对酶活性影响的机理相同，都是改变酶的空间结构，且该抑制作用不可逆，D正确。 细胞呼吸的原理和应用 考点2 一、单选题 1．（2026·山东青岛·二模）已知电子能与O2结合形成活性氧（ROS）。当哺乳动物线粒体有氧呼吸功能受限，电子传递异常时，ROS大量积累会造成线粒体损伤。研究发现，线粒体存在一种“泄压”机制，通过乳酸脱氢酶将丙酮酸转化为乳酸并排出，以调节基质内能量与活性氧的水平，具体过程如图所示。下列说法错误的是（    ） A．ROS含量正常时，丙酮酸在线粒体基质中经三羧酸循环产生CO2和NADH B．ROS含量正常时，NADH释放的电子沿线粒体内膜传递，最终被O2接受 C．ROS大量积累时，乳酸既能在细胞质基质中产生又能在线粒体基质中产生 D．线粒体通过“泄压”减少ROS的产生，同时提高NADH的合成效率 【答案】D 【详解】A、结合图示分析，ROS含量正常时，有氧呼吸正常进行，丙酮酸在线粒体基质中经三羧酸循环产生CO2和NADH，A正确； B、ROS含量正常时，NADH释放的电子沿线粒体内膜传递，最终被O2接受生成水，B正确； C、ROS大量积累时，乳酸可以在线粒体基质中合成然后运输出去，乳酸也可以在细胞质基质中合成，C正确； D、丙酮酸通过有氧呼吸第二阶段产生大量的NADH，线粒体通过“泄压”减少ROS的产生，同时丙酮酸被还原为乳酸，降低NADH的合成效率，D错误。 2．（2026·山东滨州·二模）先向A、B瓶中加入等量不含碳源的培养液，再将等量的丧失繁殖能力的酵母菌分别加入A、B瓶中，其他处理如表。横管中部放入有色液滴（横管部分足够长），当液滴不再移动时停止实验。下列说法正确的是（　　） A（mmol） B（mmol） 氧气 60 0 氮气 0 60 葡萄糖 10 10 注：无氧呼吸分解葡萄糖的速度更快 A．液滴先向左移动再向右移动 B．可在B中添加重铬酸钾实时检测酒精 C．A侧呼吸作用产生的[H]中能量全部转化为ATP中的能量和热能 D．将实验中的酵母菌替换为乳酸菌可得到相似的实验结果 【答案】A 【详解】A、实验开始时A瓶中氧气充足酵母菌进行有氧呼吸，消耗氧气的同时产生等量的二氧化碳，此时瓶内气压不变，B瓶中没有氧气存在，酵母菌进行无氧呼吸，不消耗氧气但产生二氧化碳，此时瓶内气压升高，因此液滴向左移动；无氧呼吸分解葡萄糖的速度更快，B瓶中的葡萄糖先被耗尽，呼吸作用停止，瓶内气压不再发生变化，而A瓶中葡萄糖并没有耗尽，氧气不充足时，酵母菌也会进行无氧呼吸，此时瓶内气压升高，液滴向右移动。故实验过程中液滴先向左移动再向右移动，A正确； B、实验中B瓶是密闭体系，无法在B中“实时”检测，否则会破坏实验装置的气密性，且重铬酸钾检测酒精需要酸性条件（如加入浓硫酸），加酸会杀死酵母菌，影响实验结果，而在B中添加酸性重铬酸钾时，葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，一般实验中需要耗尽溶液中的葡萄糖后才能检测酒精，B错误； C、实验过程中，A侧进行无氧呼吸时，产生的[H]中能量一部分存在于酒精中，C错误； D、乳酸菌是厌氧菌，只能在无氧条件下进行无氧呼吸，且不产生二氧化碳（乳酸菌无氧呼吸产生乳酸），因此液滴不会移动，与酵母菌的实验结果不同，D错误。 3．（2026·山东临沂·二模）Crabtree效应具体表现为当酿酒酵母胞外葡萄糖浓度大于0.15g/L时，即使氧气供应充足，酿酒酵母依然会优先进行乙醇发酵积累乙醇。在细胞呼吸过程中，丙酮酸脱羧酶（PDC）可催化丙酮酸脱羧，进而生成乙醇；丙酮酸脱氢酶（PDH）则可催化丙酮酸生成二氧化碳和[H]。下列叙述错误的是（　　） A．酵母菌PDC和PDH起催化作用的场所分别是细胞质基质和线粒体基质 B．PDC催化乙醇生成需要消耗NADH，而PDH催化二氧化碳生成会产生NADH C．酵母菌中PDC和PDH催化反应过程中均可释放能量用于合成ATP D．酿酒酵母通过Crabtree效应快速消耗葡萄糖并积累乙醇使其具有竞争优势 【答案】C 【详解】A、乙醇发酵（无氧呼吸）的场所是细胞质基质，所以催化乙醇发酵中丙酮酸脱羧的PDC作用场所是细胞质基质；丙酮酸脱氢酶（PDH）催化丙酮酸生成二氧化碳和[H]，该过程属于有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，A正确； B、PDC催化的乙醇生成过程为无氧呼吸第二阶段，需要消耗NADH将乙醛还原为乙醇，PDH催化的有氧呼吸第二阶段会产生NADH，B正确； C、PDC催化的无氧呼吸第二阶段没有能量释放，不能合成ATP，仅PDH催化的有氧呼吸第二阶段可释放少量能量合成少量ATP，C错误； D、Crabtree效应下酿酒酵母可快速消耗葡萄糖获取能量，积累的乙醇可抑制其他微生物生长，使其在生存竞争中具备优势，D正确。 4．（2026·山东菏泽·二模）下列有关呼吸作用的叙述，正确的是（    ） A．NADH的消耗过程均伴随着ATP的合成 B．若在呼吸作用的终产物中有水，则一定进行了有氧呼吸 C．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的能量少量储存在ATP，大量以热能形式散失 D．线粒体是进行有氧呼吸作用的主要场所，没有线粒体结构的细胞不能进行有氧呼吸作用 【答案】B 【详解】A、NADH可在无氧呼吸第二阶段被消耗，用于还原丙酮酸生成酒精和CO₂或乳酸，该阶段无ATP合成，因此NADH的消耗过程不一定伴随ATP的合成，A错误； B、无氧呼吸的终产物为酒精和CO₂或乳酸，均不产生水，只有有氧呼吸第三阶段会生成水，因此若呼吸作用终产物中有水，则一定进行了有氧呼吸，B正确； C、无氧呼吸过程中葡萄糖氧化分解不彻底，大部分能量储存在不彻底的氧化产物（酒精或乳酸）中，仅少量能量释放，释放的能量中少部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失，C错误； D、线粒体是有氧呼吸的主要场所，但部分原核生物（如蓝细菌、硝化细菌）无线粒体，却含有与有氧呼吸相关的酶，也可进行有氧呼吸，D错误。 5．（2026·山东东营·二模）关于真核细胞以葡萄糖为原料进行细胞呼吸的过程，下列说法正确的是（　　） A．有氧呼吸的第一阶段和第二阶段均在细胞质基质中进行 B．无氧呼吸产生乳酸的过程中，丙酮酸在线粒体基质中被[H]还原 C．有氧呼吸过程中水和丙酮酸反应生成CO2和[H]不需要O2直接参与 D．无氧呼吸过程中的[H]来源于葡萄糖和水的分解 【答案】C 【详解】A、有氧呼吸第一阶段的场所为细胞质基质，第二阶段的场所为线粒体基质，二者并非都在细胞质基质中进行，A错误； B、无氧呼吸全过程都在细胞质基质中进行，丙酮酸不会进入线粒体，其被[H]还原生成乳酸的过程发生在细胞质基质，B错误； C、有氧呼吸第二阶段发生水和丙酮酸的反应，生成CO₂和[H]，该阶段不需要O₂直接参与，O₂仅在有氧呼吸第三阶段与[H]结合生成水，C正确； D、无氧呼吸过程中没有水的参与，其产生的[H]仅来源于葡萄糖的分解，D错误。 6．（2026·山东济南·二模）将等质量刚采摘的马铃薯块茎和苹果果实分别放入充满氮气的密闭容器内，编号甲、乙。一段时间后发现，甲容器内压强不变，乙容器内压强增大。下列说法正确的是（    ） A．两种材料产生CO2的场所均为线粒体基质和细胞质基质 B．在上述条件下，两种材料均具备产生NADH和消耗NADH的能力 C．若两种材料呼吸速率相同，则苹果果实细胞pH下降更快 D．两容器压强出现差异的根本原因是马铃薯块茎和苹果果实合成的酶不同 【答案】B 【详解】A、马铃薯块茎无氧呼吸的场所是细胞质基质，不产生 CO₂；苹果果实无氧呼吸产生 CO₂的场所是细胞质基质。两者都不涉及线粒体基质，A错误； B、两种材料的无氧呼吸第一阶段都会产生 NADH，后续阶段都会消耗 NADH（马铃薯用 NADH 还原丙酮酸为乳酸，苹果用 NADH 还原丙酮酸为酒精），B正确； C、马铃薯无氧呼吸产生乳酸，苹果无氧呼吸产生酒精和 CO₂，乳酸的酸性更强，所以马铃薯细胞 pH 下降更快，C错误； D、两容器压强差异的直接原因是无氧呼吸产物不同，根本原因是表达酶的基因不同，D错误。 7．（2026·山东淄博·二模）Leigh 综合征患者由于线粒体 NADH 脱氢酶（复合物I）活性降低，细胞内丙酮酸进入线粒体的速率显著下降，线粒体代谢紊乱严重损伤神经细胞。下列说法错误的是（    ） A．在细胞呼吸过程中，NADH 在细胞质基质中产生，在线粒体中被消耗 B．复合物I缺陷会导致线粒体中NADH的氧化受阻，NADH/NAD+比值升高 C．丙酮酸被还原成乳酸的过程中伴随着 NAD+ 的生成 D．由于复合物I缺陷， 患者的体细胞会通过增强乳酸发酵来提高能量供应 【答案】A 【详解】A、细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸：有氧呼吸第一阶段在细胞质基质产生NADH，第二阶段在线粒体基质也可产生NADH，NADH并非仅在细胞质基质产生；且无氧呼吸过程中NADH在细胞质基质中被消耗用于还原丙酮酸，并非都在线粒体中消耗，A错误； B、复合物I为NADH脱氢酶，功能是催化NADH氧化生成NAD+，复合物I缺陷会导致线粒体中NADH氧化受阻，NADH积累、NAD+含量减少，因此NADH/NAD⁺比值升高，B正确； C、丙酮酸还原为乳酸属于无氧呼吸第二阶段，该过程中NADH脱去氢被氧化为NAD⁺，伴随NAD⁺的生成，C正确； D、复合物I缺陷会使有氧呼吸过程受阻，丙酮酸进入线粒体的速率下降，体细胞会通过增强无氧呼吸（乳酸发酵）产生更多ATP，补偿能量供应不足，D正确。 二、多选题 8．（2026·山东菏泽·二模）有氧呼吸过程中，[H]中的H+需要经过一系列的传递才能与O2结合，进而生成水，该传递过程在自然界中存在下图中的途径1和途径2两种方式，不同生物所含途径可能不同。已知氰化物能够抑制“物质6→物质7”过程。下列说法错误的是（    ） A．途径1发生在线粒体基质，途径2发生在线粒体内膜 B．若用18O标记氧气，可以在细胞产生的二氧化碳中检测到18O C．小鼠氰化物中毒，细胞呼吸被抑制而死亡，说明小鼠细胞中存在途径1和途径2 D．等量的[H]经途径2产生的ATP比途径1少 【答案】AC 【详解】A、图示过程都属于有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜，A错误； B、用18O标记氧气，通过有氧呼吸第三阶段产生含18O的水，含18O的水参与有氧呼吸第二阶段生成含18O的二氧化碳，B正确； C、小鼠氰化物中毒，细胞呼吸被抑制而死亡，由于氰化物能够抑制“物质6→物质7”过程，说明小鼠细胞中只存在途径1，C错误； D、据图分析可以看出途径2只有“物质1→物质2”过程产生ATP，产生的ATP的量比途径1少，D正确。 9．（2026·山东淄博·二模）涝渍胁迫下，植物根细胞可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。研究人员以耐涝水稻品种和敏感水稻品种为材料，在无氧条件下培养，检测相关代谢产物和酶活性， 结果如下表所示。下列说法错误的是（    ） 指标 耐涝品种 敏感品种 乳酸含量 2h 后达峰值（8 倍），之后下降 持续升高（24h 达 15 倍） 乙醇含量 4h 后开始上升，24h 达 12 倍 8h 后开始上升，24h 达 6 倍 LDH 活性 2h 升高 4 倍，后下降 持续升高 PDC 活性 4h 后显著升高 8h 后轻度升高 注：LDH 是乳酸发酵的关键酶，PDC 是乙醇发酵的关键酶。 A．无氧条件下，每分子葡萄糖产生酒精时生成的 ATP 比产生乳酸时多 B．耐涝品种比敏感品种更早激活 PDC， 将代谢途径转向乙醇生成，缓解乳酸积累 C．若用外源乳酸处理耐涝品种根细胞，可抑制 PDC 活性，阻碍代谢途径转换 D．耐涝品种呼吸代谢途径转变利于细胞质 pH 维持相对稳定 【答案】AC 【详解】A、无氧呼吸产生酒精和产生乳酸的过程中，只有第一阶段会生成ATP，两个过程的第一阶段完全相同，因此每分子葡萄糖经两种无氧呼吸产生的ATP量相等，A错误； B、PDC是乙醇发酵的关键酶，根据表格结果：耐涝品种PDC在4h后就显著升高，敏感品种PDC在8h后才轻度升高，说明耐涝品种更早激活PDC，更早将代谢途径转向乙醇生成，缓解了乳酸积累，B正确； C、从表格规律可推知：耐涝品种乳酸先升高到峰值，随后LDH活性下降、PDC活性升高，说明乳酸积累会诱导PDC活性升高，促进代谢途径从乳酸发酵转向乙醇发酵。因此用外源乳酸处理耐涝品种根细胞，会促进PDC活性，加速代谢途径转换，C错误； D、乳酸过度积累会降低细胞质pH，耐涝品种通过代谢转换减少乳酸积累，避免pH过度下降，有利于维持细胞质pH的相对稳定，D正确； 10．（2026·山东枣庄·模拟预测）下图是动物细胞中与葡萄糖有关的代谢途径，相比正常细胞，癌细胞中磷酸戊糖途径（PPP）会加强，在提供能量的同时最大化生成NADPH和5—磷酸核糖，利于癌细胞增殖。以下有关说法错误的是（　　） A．PPP途径与有氧呼吸第一阶段会共用一部分中间物质 B．葡萄糖经有氧呼吸第一阶段会产生ATP和NADPH C．PPP途径产生的5—磷酸核糖可以用于合成DNA D．图中三羧酸循环发生的场所是线粒体基质 【答案】BC 【详解】A、从图中能看到，PPP途径和有氧呼吸第一阶段共用葡萄糖-6-磷酸、果糖-6-磷酸、3-磷酸甘油醛这些中间物质，A正确； B、葡萄糖经有氧呼吸第一阶段（葡萄糖到丙酮酸的过程），会产生ATP和NADH，B错误； C、5 - 磷酸核糖是合成RNA的原料（组成核糖核苷酸），而 DNA 的合成原料是脱氧核糖核苷酸，C错误； D、三羧酸循环是有氧呼吸第二阶段的反应，真核细胞中这个过程发生在线粒体基质，D正确。 11．（2026·山东聊城·二模）可立氏循环是指剧烈运动中，当肌肉细胞有氧呼吸NADH的产生速率超过其消耗速率时，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下转变为乳酸，同时使NAD+再生，生成的乳酸通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖。下列叙述错误的是（    ） A．可立氏循环相当于无氧呼吸的第二阶段 B．发生可立氏循环时，肌细胞消耗O2的速率小于释放CO2的速率 C．丙酮酸在细胞质基质内生成乳酸的过程中产生NAD+和少量ATP D．可立氏循环不能直接为肌肉细胞提供ATP以满足剧烈运动时的能量需求 【答案】ABC 【详解】A、可立氏循环的起点（乳酸生成）与无氧呼吸第二阶段（丙酮酸转化为乳酸）密切相关，但可立氏循环还包括乳酸在肝脏中的转化和葡萄糖的再生过程，超出了无氧呼吸第二阶段的范畴，A错误； B、可立氏循环中，肌细胞同时进行有氧呼吸（消耗O2、产生CO2，且O2消耗速率=CO2产生速率）和乳酸型无氧呼吸（不消耗O2、不产生CO2），因此肌细胞消耗O2的速率等于释放CO2的速率，B错误； C、丙酮酸在细胞质基质生成乳酸的过程，是乳酸型无氧呼吸的第二阶段，该过程仅再生NAD+，不产生ATP，ATP仅在无氧呼吸第一阶段 “糖酵解” 中产生，C错误； D、可立氏循环的核心是丙酮酸转乳酸以再生NAD+（维持糖酵解持续进行），后续乳酸通过糖异生转变为葡萄糖（消耗能量），因此不能直接为肌肉细胞提供ATP，D正确。 12．（2026·山东潍坊·二模）萘醌呼吸是某些兼性厌氧细菌的无氧呼吸方式，过程如图，其中两种萘醌的转化过程中无ATP的形成。下列说法错误的是（    ） A．相同质量的葡萄糖经过萘醌呼吸产生的ATP比乳酸发酵多 B．相较于酒精发酵，萘醌呼吸保存更多丙酮酸用于物质合成 C．无氧条件下，若氧化型萘醌被耗尽，葡萄糖的分解会变慢 D．有氧条件下，细菌中积累的丙酮酸会进入线粒体彻底氧化分解 【答案】AD 【详解】A、相同质量的葡萄糖经过萘醌呼吸或乳酸发酵产生的ATP相同（仅葡萄糖→丙酮酸阶段产ATP），A错误； B、酒精发酵：丙酮酸被直接还原为酒精和 CO₂，无法再利用；萘醌呼吸：丙酮酸未被还原，仅作为糖酵解产物，可继续参与后续代谢或物质合成，B正确； C、若氧化型萘醌耗尽，NADH 无法被氧化为 NAD⁺，葡萄糖→丙酮酸阶段会因缺乏 NAD⁺而受阻，葡萄糖分解变慢，C正确； D、细菌是原核生物，没有线粒体，有氧呼吸的场所是细胞质基质和细胞膜，D错误。 13．（2026·山东德州·二模）临床发现，某些癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列叙述正确的是（　　） A．“瓦堡效应”下，细胞呼吸的中间产物可转化为非糖物质 B．“瓦堡效应”下，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失 C．消耗等量的葡萄糖，“瓦堡效应”下产生的NADH比有氧呼吸少 D．某些细胞癌变后葡萄糖转运蛋白数量增加，葡萄糖摄取效率提高 【答案】ACD 【详解】A、细胞呼吸（包括无氧呼吸）的中间产物（如丙酮酸），可以通过转氨基等过程转化为氨基酸、脂质等非糖物质，A正确； B、癌细胞主要进行无氧呼吸，无氧呼吸中，葡萄糖中的能量大部分储存在终产物乳酸中，并非以热能形式散失，B错误； C、无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比有氧呼吸少，C正确； D、癌细胞主要依赖无氧呼吸供能，而无氧呼吸产生的ATP效率极低，因此癌细胞需要大量摄取葡萄糖来满足能量需求；癌细胞会通过增加细胞膜上的葡萄糖转运蛋白数量，来提高葡萄糖的摄取效率，D正确。 14．（2026·山东济宁·二模）为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员用紧实土壤和疏松土壤种植黄瓜，测得黄瓜根系中苹果酸和酒精含量如表所示，细胞呼吸过程中苹果酸在线粒体基质中产生。下列叙述错误的是（    ） 组别 苹果酸/（μmol·g-1） 酒精/（μmol·g-1） 紧实土壤组 0.271±0.005 6.114±0.013 疏松土壤组 0.467±0.004 2.233±0.040 A．苹果酸是黄瓜细胞有氧呼吸第三阶段的产物 B．紧实土壤组黄瓜根细胞只在细胞质基质中消耗NADH C．产生等量ATP紧实土壤组黄瓜根细胞消耗有机物总量更多 D．在大型机械作业后的农田中，可通过及时中耕松土提高农作物产量 【答案】AB 【详解】A、有氧呼吸分为三个阶段，第三阶段的场所是线粒体内膜，产物只有水和大量ATP；题干明确说明苹果酸在线粒体基质中产生，而线粒体基质是有氧呼吸第二阶段的场所，A错误； B、紧实土壤组黄瓜根细胞的酒精含量显著更高，说明无氧呼吸强度大，但仍有苹果酸生成，证明细胞同时进行有氧呼吸：无氧呼吸第二阶段在细胞质基质消耗NADH，用于还原丙酮酸生成酒精；有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜消耗NADH，与O₂结合生成水，B错误； C、ATP主要来自有氧呼吸，无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量、生成少量ATP，大部分能量储存在酒精中未被释放。紧实土壤组无氧呼吸占比更高，因此要产生等量的ATP，需要消耗更多的有机物，C正确； D、大型机械作业会压实土壤，导致土壤透气性下降，根系无氧呼吸增强，酒精积累易造成烂根，同时有氧呼吸供能不足会影响根系对矿质元素的吸收。及时中耕松土可提高土壤透气性，促进根系有氧呼吸，减少无氧呼吸的伤害，从而提高农作物产量，D正确。 15．（2026·山东泰安·二模）金鱼能够在冰封的池塘中度过4~5个月的漫长冬季，因为金鱼的骨骼肌在缺氧时具有将乳酸转化为酒精的能力，从而减少乳酸对细胞的毒性，延长缺氧耐受时间。其细胞呼吸过程如图所示。下列说法错误的是（　　） A．葡萄糖经过程①最终产生乳酸和少量的[H] B．②过程不需要氧的参与，③过程产物有酒精和CO2 C．过程②③都发生在细胞质基质，均能产生ATP D．过程①和②③产物不同的根本原因是细胞中的遗传物质不同 【答案】ACD 【详解】A、过程①是乳酸发酵，第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸和少量 [H]，第二阶段丙酮酸和[H]反应生成乳酸，最终[H]被消耗，产物只有乳酸，无[H]积累，A错误； B、②过程是糖酵解（葡萄糖→丙酮酸），无氧呼吸的第一阶段，不需要氧气参与；③过程是酒精发酵的第二阶段，丙酮酸分解为酒精和CO₂，B正确； C、过程②③都发生在细胞质基质，均能产生ATP，②（糖酵解）在细胞质基质发生，产生少量 ATP；③（丙酮酸→酒精+CO2）发生在细胞质基质，不产生 ATP（无氧呼吸只有第一阶段产 ATP），C错误； D、其他组织细胞和肌细胞都来自同一个受精卵，遗传物质完全相同，产物不同是基因的选择性表达（酶的种类不同）导致的，D错误。 光合作用与能量转化 考点3 一、多选题 1．（2026·山东青岛·二模）为推动大棚农业绿色高效发展，科研人员以辣椒为实验材料，探究冬季温室中光照强度和CO2浓度对其光合生理特性的影响。叶绿素含量可通过其对特定波长光的吸收值来衡量，实验设置及结果如图所示。下列说法错误的是（    ） A．与红光相比，选用蓝紫光测定叶绿素含量更为精确 B．适当提高光照强度和CO2浓度，有利于叶绿素的合成 C．丙组净光合速率最大，原因是气孔导度增大、胞间CO2充足 D．协同调控光照强度与CO2浓度，可实现大棚蔬菜高产稳产 【答案】AC 【详解】A、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光、几乎不吸收红光。若用蓝紫光测定叶绿素含量，类胡萝卜素也会吸收蓝紫光，对测定结果造成干扰；红光仅被叶绿素大量吸收，几乎不受其他光合色素干扰，因此红光测定叶绿素含量比蓝紫光更精确，A错误； B、从图中叶绿素含量的变化可知：正常CO2浓度下，提高光照强度叶绿素含量升高；正常光照下，提高CO2浓度叶绿素含量也升高；同时提高光照和CO2时叶绿素含量达到最高，说明适当提高光照强度和CO2浓度，有利于叶绿素的合成，B正确； C、丙组净光合速率最大是多种因素共同作用的结果：除了气孔导度增大、胞间CO2充足外，丙组的叶绿素含量最高，可吸收更多光能提升光反应强度，同时丙组本身光照强度更高，这些都是净光合速率大的原因，C错误； D、实验结果显示，同时提高光照强度和CO2浓度的丙组，净光合速率远高于其他组，说明协同调控光照强度与CO2浓度，可以提高作物净光合产量，实现大棚蔬菜高产稳产，D正确。 2．（2026·山东滨州·二模）探究苹果幼苗在低温条件下喷洒AMF4（一种植物激素的类似物）对其光合作用的影响，实验数据如表所示。下列说法错误的是（　　） 组别 不同处理 净光合速率 μmol·m-2·s-1 胞间CO2浓度 μmol·L-1 气孔导度 μmol·m-2·s-1 叶绿素相对含量 温度 AMF4处理 1组 低温 叶面喷洒适宜浓度AMF4 10.28 251 0.43 25.57 2组 低温 等量清水 7.06 249 0.35 20.29 3组 常温 等量清水 12.62 329 0.62 29.11 A．三组的光合作用速率大小为：3组>1组>2组 B．AMF4可以提高低温条件下苹果幼苗的气孔导度 C．2组与3组胞间CO2浓度不同的原因为气孔导度不同 D．低温条件下AMF4通过促进叶绿素合成来促进光合作用 【答案】CD 【详解】A、表格数据可知净光合速率大小为：3组>1组>2组，相比低温组，3组常温组呼吸速率较快，1组和2组均为低温组，呼吸速率基本相同，因此三组的光合作用速率大小为：3组>1组>2组，A正确； B、1组和2组对比，1组的气孔导度大于2组，说明AMF4可以提高低温条件下苹果幼苗的气孔导度，B正确； C、2组的净光合速率远小于3组，光合作用消耗的二氧化碳少，3组的气孔导度大于2组，2组与3组胞间CO2浓度不同的原因为气孔导度不同和净光合速率不同，C错误； D、1组和2组对比，1组的气孔导度和叶绿素相对含量都大于2组，说明低温条件下AMF4通过促进叶绿素合成以及提高气孔导度来促进光合作用，D错误。 3．（2026·山东临沂·二模）科研人员利用衣藻和大肠杆菌设计了一种共培养系统。工程化衣藻进行光合作用时，会通过光呼吸竞争性消耗C5（当环境中CO2/O2比值较低时，O2会代替CO2与C5结合），产生甘醇酸；工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品，实验过程及结果如图。下列叙述正确的是（　　） （注：μE为光照强度单位μmol⋅m-2⋅s-1） A．上述光呼吸竞争性消耗C5的过程发生在衣藻的线粒体基质 B．第Ⅰ阶段通入3%CO2目的是抑制光呼吸同时为光合作用提供原料 C．第Ⅱ阶段大肠杆菌干重下降，主要因为其与衣藻竞争营养物质时处于劣势 D．第Ⅳ阶段衣藻因光照增强合成有机物增多，同时光呼吸增强，为大肠杆菌提供更多碳源 【答案】BD 【详解】A、光呼吸中O2​与C5结合的过程，和光合作用暗反应中CO2与C5结合的场所一致，都发生在叶绿体基质，A错误； B、根据题干信息，CO2/O2比值较低时才会发生光呼吸。通入3%CO2后，环境CO2浓度升高，CO2/O2​比值升高，可以抑制光呼吸；同时CO2是光合作用暗反应的原料，B正确； C、工程大肠杆菌依靠衣藻光呼吸产生的甘醇酸作为碳源，第Ⅱ阶段刚通入空气（CO2​浓度低），光呼吸产生的甘醇酸含量还很低，大肠杆菌因碳源不足干重下降，并非在和衣藻竞争营养时处于劣势，C错误； D、第Ⅳ阶段光照强度增强，衣藻光合作用增强，合成有机物增多，衣藻干重上升；同时光照增强使衣藻光反应产氧增多，胞内O2​浓度升高，CO2/O2比值降低，光呼吸增强，产生更多甘醇酸，为大肠杆菌提供更多碳源，因此大肠杆菌干重也同步上升，与图中结果一致，D正确。 4．（2026·山东东营·二模）R酶是CO2固定过程中的关键酶，对低温胁迫敏感，Y蛋白能与R酶基因的启动子结合并增强其转录。如图为野生型、Y基因过表达及敲除植株，4℃低温处理12小时后在最适光照强度下测定的净光合速率。下列说法正确的是（　　） A．低温下三种植株的CO2补偿点为100μ mol·mol-1 B．由图可知Y蛋白可在一定程度上缓解低温胁迫对植物造成的伤害 C．对三种植株R酶含量进行检测可用于验证Y蛋白对R酶基因转录的增强作用 D．CO2浓度大于300μ mol·mol-1时，Y蛋白是限制光合速率增加的因素之一 【答案】BCD 【详解】A、CO₂补偿点的定义是净光合速率为0时对应的CO₂浓度，由图可知，100μmol·mol⁻¹时三种植株净光合速率都大于0，说明CO₂补偿点低于100μmol·mol⁻¹，A错误； B、由图可知，相同CO₂浓度下，净光合速率：Y基因过表达植株>野生型>Y基因敲除植株；Y蛋白可增强R酶的表达，更高的R酶含量可以提高低温下暗反应速率，维持更高净光合速率，说明Y蛋白可缓解低温对植物造成的伤害，B正确； C、Y蛋白增强R酶基因的转录，转录产物mRNA翻译得到R酶，因此Y蛋白作用越强，R酶含量越高；检测三种植株的R酶含量，若出现Y过表达植株>野生型>Y敲除植株的结果，即可验证Y蛋白对R酶基因转录的增强作用，C正确； D、胞内CO₂浓度充足（大于300μmol·mol⁻¹时），相同CO₂浓度下，净光合速率随Y蛋白含量升高而升高，说明Y蛋白含量不足会限制光合速率，因此Y蛋白是该条件下限制光合速率增加的因素之一，D正确。 二、解答题 5．（2026·山东青岛·二模）人工固碳技术是解决温室效应与资源短缺的重要途径。某研究团队构建了一种模块化的光驱动仿生合成系统，并整合到沼泽红假单胞菌Rp（一种光合细菌）内部，实现了CO2的高效固定，以及具有较高经济价值的番茄红素的大量合成，其工作机制如图所示。 (1)番茄红素是一种重要的类胡萝卜素，其在层析液中的溶解度________（填“大于”或“小于”）叶绿素。该菌CO2固定过程发生在________（填场所）中，培养该菌时需向培养液中持续通入3%的CO2，其目的是________。 (2)研究发现，在该系统驱动下Rp固定CO2的速率显著提升。据图分析，该系统可以提高Rp内________（填物质名称）的含量促进暗反应的进行。质子梯度模块上发生的能量转化为________，若该模块停止工作一段时间后，Rp中番茄红素的产量将________（填“增加”或“减少”）。 (3)TCA和MEP分别指细胞中的分解供能和物质合成的两条代谢途径。当细胞中能量充足时，该系统有利于番茄红素的大量合成，结合本题信息分析，原因是________。 【答案】(1) 大于 细胞质基质 提供光合作用原料 (2) NADPH、ATP 光能转化为电化学势能进而转化为化学能 减少 (3)能量充足时TCA途径减弱，丙酮酸更多的流向MEP途径 【详解】（1）纸层析法分离色素的原理是：色素在层析液中溶解度越大，扩散速度越快。类胡萝卜素（包括番茄红素）的扩散速度快于叶绿素，因此溶解度大于叶绿素。沼泽红假单胞菌是原核生物，无叶绿体，其固定CO2的暗反应发生在细胞质基质中。持续通入CO2的目的是为暗反应提供充足原料，促进番茄红素合成。 （2）据图可知，该人工系统在光驱动下生成更多的NADPH和ATP，二者为暗反应提供还原剂和能量，可促进暗反应进行。质子梯度模块依靠光能驱动ATP合成，能量转化过程是光能转化为电化学势能进而转化为ATP中活跃的化学能。若该模块停止工作，ATP合成受阻，暗反应速率下降，丙酮酸生成减少，因此番茄红素产量减少。 （3）题干说明TCA是分解供能途径、MEP是合成番茄红素的途径；当细胞能量充足时，不需要丙酮酸大量经TCA分解供能，更多丙酮酸会流入MEP途径用于合成番茄红素，因此番茄红素可以大量合成。 6．（2026·山东滨州·二模）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，则过剩的光能会导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。铁氰化钾作为电子受体，能缓解光抑制。叶肉细胞中O2与CO2可竞争性结合C3，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。下图为强光下叶肉细胞部分代谢过程。 (1)图中PSI上完成的能量转换为：光能转换为_____；PSII上完成的物质转换为：水分解为_____。 (2)据图分析，除有氧呼吸外，消耗O2的途径还有_____（答出两点）。NADPH通过叶绿体外膜的运输方式为_____。 (3)据图分析，植物缓解光抑制的途径：一是铁氰化钾途径，在该途径中NADPH氧化酶的作用有_____（答出两种作用）；二是光呼吸途径产生CO2，加速暗反应对_____的消耗，最终缓解光抑制。 (4)在强光下，下列因素能减轻光抑制的有_____。 A．低温 B．干旱 C．通风 D．灌溉 【答案】(1) 电能 O2、H+（和e-） (2) 光呼吸（与C5结合生成乙醇酸）、生成活性氧 自由扩散 (3) 催化NADPH的分解、将电子传递给铁氰化钾 NADPH（ATP） (4)CD 【详解】（1）PSI是光系统Ⅰ，在光反应中，它可以将接收的光能转换为电能，后续电能会进一步转化为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。 PSII是光系统Ⅱ，它可以催化水的光解，水分解后会生成O₂、H⁺（和e⁻），其中氧气释放到细胞外，氢离子和电子参与后续的电子传递过程。 （2）从图中可以看到，除了有氧呼吸消耗O₂外，O₂可以和C₅结合进行光呼吸（与C₅结合生成乙醇酸），另外在PSII的过程中，光能还会促使生成活性氧，这个过程也会消耗O₂。 NADPH是小分子物质，它通过叶绿体外膜是顺浓度梯度进行的，不需要载体和能量，运输方式为自由扩散。 （3）从图里的铁氰化钾途径能看到，NADPH氧化酶可以催化NADPH的分解，同时还能将电子传递给铁氰化钾，这样就能消耗掉过剩的光能，避免光抑制。 光呼吸途径产生CO₂，CO₂可以进入卡尔文循环，加速暗反应，从而消耗掉光反应产生的过剩的NADPH（ATP），减少过剩光能对光合系统的损伤，缓解光抑制。 （4）A、低温会降低光合作用相关酶的活性，会让光合作用强度下降，过剩的光能更多，会加重光抑制，A不符合； B、干旱会导致气孔关闭，CO₂吸收减少，暗反应减弱，光反应产生的ATP和NADPH无法被及时消耗，过剩光能增多，会加重光抑制，B不符合； C、通风可以增加环境中的CO₂浓度，促进暗反应的进行，能消耗更多光反应产生的ATP和NADPH，减少过剩光能，减轻光抑制，C符合； D、灌溉可以缓解植物的缺水状态，保证气孔正常开放，利于CO₂吸收，促进暗反应，消耗过剩的光能产物，减轻光抑制，D符合。 7．（2026·山东临沂·二模）我国科研人员构建人工光合细胞，实现了光控固碳。其中光合细胞器由菠菜叶肉细胞类囊体的ATP合酶、PSⅡ（色素-蛋白复合体）及蓝细菌的藻蓝素蛋白复合物（吸收峰主要位于620nm处）整合到人工囊泡膜中制成。人工光合细胞的细胞质中添加了过程①~③有关的酶、α-氧戊二酸等，通过一系列反应最终合成乙酰辅酶A和草酰乙酸，这些产物是脂肪、蛋白质等物质代谢过程重要的中间产物，为构建具有复杂代谢网络的自供能人造细胞奠定了基础，具体机制如图。 (1)提取菠菜类囊体时，先将细胞匀浆以1000rpm离心后取________（填“上清液”或“沉淀”），再以________（填“800”或“5000”）rpm离心收集沉淀获取叶绿体，利用________（填“低渗”“高渗”或“等渗”）溶液处理后再离心，收集沉淀获得类囊体。 (2)构建光合细胞器前需对提取的类囊体进行功能检测，具体检测指标有__________（至少答出两点），研究表明人工光合细胞光反应速率远大于菠菜叶肉细胞，原因是___________。 (3)过程①~③分别由酶A、酶B、酶C中的一种酶催化，为探究它们之间的对应关系，科研人员在三组类似光合细胞质基质的反应体系中（原料充足）分别加入酶A、酶B、酶C，发现只有加入酶B后NADPH的含量先迅速下降后不变，该组NADPH含量先迅速下降后不变的原因是_________。 【答案】(1) 上清液 5000 低渗 (2) O2释放速率，ATP生成速率，NADPH生成速率，类囊体膜上电子传递效率等 人工光合细胞含有藻蓝素蛋白复合物，拓宽了吸收光谱的范围 (3)酶B催化过程①，NADPH含量迅速下降，异柠檬酸积累抑制了反应进行，直至NADPH消耗降为零 【详解】（1）取叶绿体时，差速离心的原理是不同大小的细胞器沉降速度不同：1000rpm离心时，细胞核、细胞壁碎片等大颗粒会沉淀，叶绿体留在上清液中，故取上清液， 再以5000rpm（更高转速）离心，叶绿体沉淀，类囊体是叶绿体的膜结构，需要用低渗溶液使叶绿体吸水，破碎，再离心，收集沉淀获得类囊体。 （2）类囊体是进行光反应阶段的场所，构建光合细胞器前需对提取的类囊体进行功能检测，具体检测指标有O2释放速率，ATP生成速率，NADPH生成速率，类囊体膜上电子传递效率等。人工光合细胞含有藻蓝素蛋白复合物，拓宽了吸收光谱的范围，故人工光合细胞光反应速率远大于菠菜叶肉细胞。 （3）加入酶A后，酶A催化过程①，该过程消耗NADPH，所以NADPH的含量迅速下降。由于没有酶B过程②无法进行，导致过程①产物积累，从而抑制过程①的进行不再消耗NADPH，所以NADPH含量几乎不变； 加入酶B后，酶B催化过程①，NADPH含量迅速下降，异柠檬酸积累抑制了反应进行，直至NADPH消耗降为零。故加入酶B后NADPH的含量先迅速下降后不变；加入酶C后过程③得以进行，消耗物质2，进而使过程①和过程②继续进行，继续消耗NADPH，使NADPH含量进一步下降。 8．（2026·山东菏泽·二模）光照过强会造成植物光合结构不可逆损伤，引发光抑制，导致光合作用效率降低。科研人员以拟南芥为材料，探究强光下幼叶的光保护机制。 (1)光合作用过程中，暗反应为光反应提供的原料有__________。叶绿体类囊体薄膜上分布着由蛋白质和光合色素组成的光反应单位——光系统Ⅱ（PSⅡ）。在测定光合色素中叶绿素含量时，将收集的色素滤液置于__________（填“蓝紫光”或“红光”）下，测定色素溶液的吸光值，选择该光的理由是__________。 (2)CLH基因编码降解叶绿素的C酶。强光处理野生型（WT）与CLH基因缺失突变体（clh）幼叶，统计存活率。据表推断，C酶在强光下可__________幼叶存活率。 0 24 48 72 96 WT幼叶 100 100 85 48 0 clh幼叶 100 88 60 22 0 (3)研究发现：PSⅡ的核心蛋白D1极易受到强光损伤，是光抑制的主要靶点。当D1受损后，首先被特异性降解，然后新合成的D1替代受损D1，从而恢复PSⅡ的活性。 ①测定强光处理前后WT和clh突变体幼叶中D1的含量，发现相比野生型，clh突变体幼叶的D1含量明显升高。这一结果不能充分说明C酶参与了D1的降解，请说明理由__________。 ②FH酶是直接降解D1的酶，fh突变体中该酶活性降低。后续实验证明，强光处理时，幼叶中的C酶的作用被激活，C酶通过特异性降解结合在受损D1上的叶绿素，促进FH酶对受损D1的降解，进而加速PSⅡ的修复。若对以下各植株进行强光处理，并以幼叶白化面积反映PSⅡ的损伤程度，请将以下各植株幼叶白化面积由小到大依次排序__________（填选项字母）。 A．野生型B．fh突变体C．超表达CLH的fh突变体    D．fh和clh双突变体 【答案】(1) ADP、Pi和NADP+ 红光 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，选择红光可以排除类胡萝卜素对叶绿素含量测定的干扰 (2)提高 (3) 无法排除C酶抑制D1合成的可能 A、C、B、D 【详解】（1）光反应产生的ATP、NADPH用于暗反应C3的还原，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在测定光合色素中叶绿素含量时，将收集的色素滤液置于红光下，可以排除类胡萝卜素对叶绿素含量测定的干扰。 （2）分析表格数据可知在相同时间内，CLH基因缺失突变体（clh）的幼叶存活率低于对照组，说明C酶可以提高幼叶存活率。 （3） ①相比野生型，clh突变体幼叶的D1含量明显升高，说明C酶与D1的含量有关，可能促进D1酶降解，也可能抑制D1酶的合成，故这一结果不能充分说明C酶参与了D1蛋白的降解。 ②fh突变体缺乏FH酶，不能降解D1，不能充分修复PSII，强光处理时，C酶通过降解结合在D1上的叶绿素，促进FH酶对D1的降解，加速PSII的修复循环。野生型、fh突变体、超表达CLH的fh突变体、fh和clh双突变体四种植株中，突变体的C酶、FH正常表达，修复能力最强，白化面积最小；超表达CLH的fh突变体的C酶含量最高，但缺乏FH酶，对D1的降解不足，再其次为fh突变体，能合成与野生型植株等量的C酶，但缺乏FH酶，不能降解D1，最后为fh和clh双突变体，缺乏C酶和FH酶，对PSII系统的修复能力最弱，白化面积最大，故白化面积由小到大依次排序为A、C、B、D。 9．（2026·山东东营·二模）聚球藻PCC 7942(蓝细菌)是研究葡萄糖工业化生产的重要材料，下图为聚球藻细胞内与葡萄糖相关的部分代谢过程。回答下列问题。 (1)图中PSII为光合色素和蛋白质的复合体，其含有的光合色素有___________，水光解产生的e最终受体是___________。 (2)为监测PCC 7942中葡萄糖的积累量，用含的培养基培养PCC 7942，一段时间后其光合产物葡萄糖中含有的原因是___________。 (3)据图分析，酶①在聚球藻葡萄糖代谢中的作用是___________。适宜条件下，酶①、酶②基因敲除的某藻株与野生型相比，短时间内其胞内葡萄糖积累量显著增加(期间葡萄糖外泌量基本不变)，推测原因是___________。 (4)胞内葡萄糖积累增多，可能对PCC 7942产生的不利影响有___________(答出一条即可)。为减轻该不利影响PCC 7942可通过增加细胞膜上___________的数量以增加葡萄糖外泌量。利用此过程可构建生产葡萄糖的细胞工厂。 【答案】(1) 叶绿素、藻蓝素 NADP+ (2)参与光反应产生了含的NADPH，进一步用于暗反应合成含的葡萄糖 (3) 催化葡萄糖生成葡萄糖-6-磷酸 光合作用产生的葡萄糖量基本不变，酶①催化生成葡萄糖-6-磷酸所消耗的葡萄糖量远大于酶②催化蔗糖生成葡萄糖的量，因此敲除后突变体细胞内葡萄糖积累增多) (4) 葡萄糖作为光合作用的产物大量积累会抑制光合作用(葡萄糖大量积累会增大细胞内渗透压干扰细胞代谢；其他合理答案即可) DMT(葡萄糖转运蛋白) 【详解】（1）聚球藻是蓝细菌（原核生物），无叶绿体，其光合色素为叶绿素和藻蓝素；水光解产生的电子经光系统传递，最终与NADP+、H+结合生成NADPH，因此电子的最终受体是NADP+。 （2）培养基中的3H2O被聚球藻吸收后，在光反应阶段发生水光解，产生含3H的H+和电子，最终参与生成NADPH；NADPH在卡尔文循环中还原C3化合物，将3H转移到光合产物(CH2O)中，最终合成的葡萄糖中就会带有3H。 （3）从代谢路径可知，酶①是葡萄糖参与呼吸作用的关键酶，可催化葡萄糖生成葡萄糖-6-磷酸，酶②催化蔗糖生成葡萄糖，敲除两个基因后，光合作用产生的葡萄糖量基本不变，酶①催化生成葡萄糖-6-磷酸所消耗的葡萄糖量远大于酶②催化蔗糖生成葡萄糖的量，因此敲除后突变体细胞内葡萄糖积累增多。 （4）葡萄糖作为光合作用的产物大量积累会抑制光合作用。图中DMT是细胞膜上负责将葡萄糖转运出细胞的载体蛋白，增加其数量可提升葡萄糖的外泌量，缓解胞内葡萄糖积累的不利影响。 10．（2026·山东日照·二模）纳米材料—石墨烯（FLG）具有优异的导电性能。我国科学家对FLG提升水稻光合作用光反应的机制进行了研究，结果如图所示。 (1)图中PSⅡ位于叶绿体的______，其含有的光合色素主要吸收______，用于光反应。强光下，光合色素吸收的光能过量，超过光合电子传递链的承载能力，进而在PSⅡ内诱导活性氧（ROS）大量产生，最终造成其结构损伤与功能失活。 (2)若给水稻提供3H2O，一段时间后，以其光合作用产物（CH2O）为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质含3H标记的物质有______。 (3)综上，FLG提升水稻光反应的机制主要有两条途径：①提高光合电子传递效率，促进合成更多的NADPH，同时______，以驱动合成更多的ATP；②______。 【答案】(1) 类囊体薄膜 红光和蓝紫光 (2)水、丙酮酸、NADH (3) 提高（类囊体）膜两侧的H+浓度差 清除ROS减少对PSⅡ结构损伤 【详解】（1）光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，PSⅡ是参与光反应的光系统，位于类囊体薄膜上；叶绿体中光合色素主要吸收红光和蓝紫光用于光反应。 （2）给水稻提供3H2O，一段时间后，会生成带3H标记的(CH2O)，带3H标记的(CH2O)作为有氧呼吸原料，有氧呼吸第一阶段在细胞质基质将其分解，生成带3H标记的丙酮酸和NADH，二者均可进入线粒体基质，同时3H2O会进入线粒体参与有氧呼吸第二阶段，因此进入线粒体基质的带标记物质是水，丙酮酸和NADH。 （3）ATP的合成依赖类囊体膜两侧的H+浓度差提供的动力，FLG加快电子传递的同时，促进H+运输到类囊体腔积累，提高（类囊体）膜两侧的H+浓度差，驱动ATP合成。根据题图左下角和题干信息可知，FLG可以清除ROS，减少ROS诱导产生的PSⅡ结构损伤和功能失活，维持PSⅡ正常结构功能，提升光反应效率。 11．（2026·山东德州·二模）碳点（CDs）是以谷胱甘肽和甲酰胺为原料得到的纳米材料，可被植物体吸收、转运，并能调控光合作用关键物质含量及酶的活性，广泛应用于植物抗逆、环境治理等领域。紫外光照射下，CDs碳核结构发射蓝光，表面官能团发射红光。为研究CDs对小白菜光合速率的影响，研究人员在不同光照强度下，用不同浓度的CDs处理小白菜，检测结果如表。回答下列问题。 CDs浓度/（mg·L-1） 弱光（5000lx） 强光（40000lx） 叶绿素含量/（mg/g·FW） SOD活性/[U（105cells）-1] 0 0.61 24.87 20 0.91 28.65 40 0.94 32.43 80 1.18 31.08 注：SOD能使强氧化型活性氧转化为H2O2和O2 (1)CDs发射出的光与植物细胞中______（填具体色素名称）的吸收光谱适配，光被色素吸收后，主要用途为驱动水的分解和______的合成。 (2)弱光下，施用的CDs被吸收转运至叶肉细胞，可通过_____增强小白菜光反应速率，短时间内小白菜叶绿体内的C5含量会______（选填“升高”或“降低”）。强光下，CDs增强小白菜抗氧化能力的原因是______。 (3)与进行环境治理的铜、银等传统金属纳米材料相比，CDs更具优势，推测原因可能是______。 【答案】(1) 叶绿素/叶绿素a和叶绿素b ATP和NADPH (2) 增加叶绿素含量，将紫外光转变为可用于光合作用的蓝光和红光 升高 CDs可以提高小白菜SOD活性，使活性氧转化为H2O2和O2 (3)CDs可降解，对环境污染小，对作物、人体毒性小 【详解】（1）叶绿体中的色素包括叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素，其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光。由题可知，CDs碳核结构发射蓝光，表面官能团发射红光，所以CDs发射出的光与植物细胞中叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱适配，光被色素吸收后，在光反应阶段，主要用途为驱动水的分解以及ATP和NADPH的合成。 （2）由表格数据可知，弱光下，随着CDs浓度的升高，小白菜叶绿素含量逐渐增加，因为叶绿素能吸收、传递和转化光能，所以施用的CDs被吸收转运至叶肉细胞，可通过增加叶绿素含量，将紫外光转变为可用于光合作用的蓝光和红光增强小白菜光反应速率。光反应增强，产生的ATP和NADPH增多，会促进暗反应中C3的还原，短时间内C5的生成量增加，而CO2的固定速率暂时不变，所以小白菜叶绿体内的C5含量会升高。由表格数据可知，强光下，随着CDs浓度的升高，小白菜SOD活性先升高后降低，而SOD能使强氧化型活性氧转化为H2O2和O2，所以强光下，CDs增强小白菜抗氧化能力的原因是CDs可以提高小白菜SOD活性，使活性氧转化为H2O2和O2。 （3）与进行环境治理的铜、银等传统金属纳米材料相比，CDs更具优势，推测原因可能是CDs可降解，对环境污染小，对作物、人体毒性小。 12．（2026·山东济宁·二模）水稻在长期进化过程中，形成了适应自然环境中不同光照强度，实现高效光合作用的机制，水稻类囊体膜上存在的磷脂合成酶（M蛋白）在此过程中发挥重要作用。回答下列问题。 (1)水稻利用类囊体膜上的光系统Ⅱ复合物（PSⅡ）捕获光能并启动水的分解，PSⅡ主要由________和蛋白质共同组成，水分解的产物是________，H+释放到类囊体腔内，维持腔内高H+浓度。 (2)弱光下，M蛋白通过________，增加类囊体膜面积，同时叶绿素含量增加，光反应速率提高，单位时间内为暗反应提供更多________，进而提高水稻在弱光下的光合速率。 (3)强光下，叶绿体内NADP+含量不足，导致电子积累。NADP+含量不足的原因可能是________。过剩电子传递给O2形成超氧阴离子（），破坏磷脂，进而破坏PSⅡ。研究发现，强光下，M基因敲除植株类囊体腔内pH显著高于野生型，造成光保护机制无法正常启动。推测pH高的原因是：缺乏M蛋白一方面产生的H+减少，另一方面________。 【答案】(1) 光合色素 氧和H+ (2) 催化磷脂合成 ATP和NADPH (3) 强光下，光反应对NADP+的消耗大于暗反应提供的NADP+ 类囊体膜结构破坏，腔内H+大量外流 【详解】（1）光系统Ⅱ（PSⅡ）是光反应的核心复合物，主要由光合色素（负责捕获光能）和蛋白质共同组成；水的光解（水的分解）的反应式为，产物为氧气和H⁺。 （2）M蛋白是磷脂合成酶，而类囊体膜的主要成分是磷脂和蛋白质，弱光下，M蛋白通过催化磷脂合成，增加类囊体膜的面积；光反应的产物中，ATP和NADPH会运输到叶绿体基质，为暗反应中C3的还原过程提供能量和还原剂。 （3）NADP⁺的来源是暗反应中NADPH的氧化再生，强光下，光反应对NADP+的消耗大于暗反应提供的NADP+，NADP+再生不足，导致叶绿体中NADP+含量不足；类囊体腔内pH高，说明腔内H⁺浓度低。H⁺的来源是水的光解，同时H⁺会通过电子传递链转运到腔内，也可通过膜上的ATP合酶流出到基质。缺乏M蛋白（磷脂合成酶）会导致类囊体膜结构破坏，腔内H+大量外流，最终导致腔内H⁺减少、pH升高。 13．（2026·山东聊城·二模）为探究土壤盐渍化对作物光合作用的影响，研究人员用一系列不同浓度的NaCl溶液处理玉米幼苗，测得玉米幼苗中无机盐和可溶性糖的相对浓度变化如图1所示；用150mmol·L－1NaCl溶液处理玉米幼苗30天，并分别在第5、10、15、20、25、30天时，测得玉米幼苗胞间CO2相对浓度及光合色素相对含量变化如图2所示。回答下列问题。 (1)由图1可知，随着NaCl浓度的升高，玉米幼苗细胞中无机盐和可溶性糖的含量均增加，推测可能的原因是________。由图2可知，第15天后玉米幼苗胞间CO2浓度不断增大，推测可能的原因是_______。 (2)玉米幼苗中，光合色素位于______上。某实验小组用纸层析法分离玉米幼苗中的光合色素，结果如图3所示。若色素③④的条带宽度变窄，则可能的原因是______（从实验试剂角度分析）。 (3)若玉米种植地块氮肥贫瘠，从生态学角度提出合理的解决措施________。研究发现，高盐胁迫会诱导植物激素如ABA的含量增加，来抵抗高盐胁迫，据此提出一条农业生产上应对土壤盐渍化的措施________。 【答案】(1) 无机盐和可溶性糖含量的增加使细胞内液泡（细胞液）的渗透压增大，有利于细胞吸水，保证了高盐浓度条件下水分的正常供应 随着盐（NaCl）处理时间的延长，光合色素含量下降，光反应速率下降，从而导致暗反应速率下降，消耗的CO2减少 (2) 类囊体薄膜 提取光合色素时未添加CaCO3，导致叶绿素被破坏 (3) 在该地块种植豆科植物，利用其根部根瘤菌的固氮作用增加土壤中无机氮的含量（或施用固氮菌微生物肥料，利用这些微生物的固氮作用增加土壤中氮肥的含量） 外施一定浓度的ABA 【详解】（1）由图1可知，随着NaCl浓度的升高，玉米幼苗细胞中无机盐和可溶性糖的含量均增加，推测可能的原因是无机盐和可溶性糖含量的增加使细胞内液泡（细胞液）的渗透压增大，有利于细胞吸水，保证了高盐浓度条件下水分的正常供应。由图2可知，第 15 天后玉米幼苗胞间CO2浓度不断增大，推测可能的原因是随着盐（NaCl）处理时间的延长，光合色素含量下降，光反应速率下降，从而导致暗反应速率下降，消耗的CO2减少。 （2）玉米幼苗中，光合色素位于类囊体薄膜上。扩散速度最快且呈橙黄色的是色素①胡萝卜素；若色素③叶绿素a、④叶绿素b的条带宽度变窄，则可能的原因是提取光合色素时未添加CaCO3，导致叶绿素被破坏。 （3）若玉米种植地块氮肥贫瘠，从生态学角度提出合理的解决措施在该地块种植豆科植物，利用其根部根瘤菌的固氮作用增加土壤中无机氮的含量（或施用固氮菌微生物肥料，利用这些微生物的固氮作用增加土壤中氮肥的含量）。研究发现，高盐胁迫会诱导植物激素如ABA的含量增加，来抵抗高盐胁迫，因此应对土壤盐渍化的措施为外施一定浓度的ABA。 14．（2026·山东潍坊·二模）脱落酸(ABA)可通过影响光反应相关过程调节光合作用。下图为拟南芥叶绿体类囊体薄膜上电子传递链示意图，虚线代表电子传递途径，PSⅠ和PSⅡ是光合色素与蛋白质构成的复合物。 (1)ABA有“逆境激素”之称，其在拟南芥中的主要合成部位是___________。ABA合成缺陷的拟南芥突变体在干旱条件下比野生型更易萎蔫，请从ABA功能的角度解释原因___________。 (2)PSI和PSII反应中心含有叶绿素a，该色素主要吸收的光的颜色是___________。当植物缺镁时，PSⅠ和PSⅡ的形成受阻，其直接原因是___________。 (3)据图分析，若某种药物引起类囊体膜两侧的H+浓度差减小，则短时间内叶绿体中可能发生的变化有___________。 A．ATP合成速率下降 B．（CH2O)合成速率下降 C．含量升高 D．含量升高 (4)研究发现，DCPIP可替代NADP+接受电子，被还原后由蓝色变为无色；某电子供体X可不经过PSⅡ直接向电子传递链提供电子。为探究ABA作用位点是PSⅡ还是PSⅠ，研究人员进行了如下实验： 甲组：向叶绿体悬浮液中加入适量的DCPIP； 乙组：向ABA处理后的叶绿体悬浮液中加入等量DCPIP； 丙组：向ABA处理后的叶绿体悬浮液中加入等量DCPIP、适量电子供体X。 在相同且适宜的光照下培养，检测并比较三组悬浮液褪色所需时间。 已知ABA处理会抑制光反应，则乙组悬浮液褪色时间显著___________(填“长于”“短于”或“等于”)甲组。若丙组褪色时间显著短于乙组，则ABA影响光反应的位点主要位于___________。 【答案】(1) 根冠、萎蔫的叶片 突变体无法合成ABA、气孔不能正常关闭，蒸腾失水过快 (2) 红色和蓝紫色 缺镁导致叶绿素a合成减少 (3)ABC (4) 长于 PSⅡ 【详解】（1）ABA主要在根冠、萎蔫的叶片等部位合成。ABA的功能包括促进气孔关闭以减少水分蒸腾。在干旱条件下，野生型植物能合成ABA，使气孔关闭，减少水分散失；而ABA合成缺陷突变体无法有效关闭气孔，导致水分大量散失，更容易萎蔫。 （2）叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。 镁是叶绿素分子的核心元素，缺镁会导致叶绿素合成受阻，由于PSI和PSII是光合色素与蛋白质构成的复合物，叶绿素a是其关键组分，因此缺镁会直接影响这两个复合物的形成。 （3）A、根据图示，H+浓度差驱动ATP合成酶合成ATP，若H+浓度差减小，ATP合成减少， A正确； BCD、 ATP减少导致暗反应中C3还原受阻，导致（CH2O)合成速率下降，而CO2固定仍在进行，故C3含量增加 ，C5含量减少 ， (CH2O)减少 ，D错误，BC正确。 （4）甲组为正常光反应，电子传递快，DCPIP还原快，褪色快；乙组经ABA处理，光反应受抑制，电子传递减慢，褪色变慢 ，乙组褪色时间“长于”甲组； 丙组加入电子供体X，绕过PSII直接供电子，如果ABA作用于PSII，则丙组因绕过PSII而恢复电子传递，褪色加快（短于乙组）；如果ABA作用于PSI，则即使绕过PSII，PSI仍被抑制，丙组与乙组褪色时间应相近。 细胞呼吸与光合作用的综合 考点4 一、多选题 1．（2026·山东日照·二模）科研人员测定了油菜野生型（WT）与NtPIP基因过量表达株（OE）在低氧（HT，模拟涝渍）条件下的生理指标，发现OE株的根细胞有氧呼吸速率显著高于WT株，且叶片净光合速率也更高。下列相关分析正确的是（    ） A．HT条件下，WT株根细胞中ATP的产生场所是细胞质基质 B．HT条件下，NADH会在WT株根细胞的细胞质基质中积累 C．NtPIP基因过表达可促进矿质元素的吸收和运输，从而提高叶片净光合速率 D．上述实验表明，诱导WT株细胞NtPIP基因过量表达可以提高其抗涝渍胁迫 【答案】CD 【详解】A、HT条件下，OE株有氧呼吸"显著高于"WT株，说明WT株仍存在一定强度的有氧呼吸，因此WT株根细胞产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，并非只有细胞质基质，A错误； B、HT条件下，WT株根细胞有氧呼吸速率较低，能量的补充可通过无氧呼吸实现，该过程中不会导致NADH在细胞质基质中积累，B错误； C、题意显示， NtPIP 基因过量表达使根细胞有氧呼吸增强、叶片净光合速率提高，据此推测，NtPIP基因过表达可促进矿质元素的吸收和运输，从而提高叶片净光合速率，C正确； D、上述实验表明，诱导WT株细胞NtPIP基因过量表达可以提高呼吸速率，提高光合速率，进而提高其抗涝渍胁迫，D正确。 二、解答题 2．（2026·山东淄博·二模）当光照过强时，会破坏植物光反应中心，导致光能转化效率降低，这种现象称为光抑制。 C3 植物可通过光呼吸耗散光合系统中过剩光能，缓解光抑制。研究人员以拟南芥野生型（CoI）与 CaM4 基因缺失突变体（cam4）为材料，在强光下探究盐胁迫对植物光合生理的影响，实验结果如下表所示。 植株类型 处理 叶绿素相对含量 净光合速率 /μmol·m-2·s-1 气孔导度 /mmol·m-2·s-1 胞间 CO2 浓度 /μmol·mol-1 Fv/Fm 暗呼吸速率 /μmol·m^z·s-1 光呼吸速率 /μmol·m-2·s-1 CoI 对照 48.5 10.0 185 280 0.826 2.1 1.6 CoI 盐胁迫 40.1 6.3 118 305 0.765 2.9 2.4 cam4 对照 48.2 9.8 182 282 0.824 2.2 1.5 cam4 盐胁迫 31.8 2.7 75 322 0.688 3.5 1.2 注：暗呼吸指植物在有光、无光条件下均能进行的有氧呼吸。 (1)除 C、H、O 之外，叶绿素分子中含有的主要元素还有_____（写出 2 种即可）。 光呼吸消耗有机物，但不产生 ATP 和 NADPH，推测光呼吸释放的能量主要去向是_____。 (2)据表分析，盐胁迫处理条件下导致 CoI 净光合速率降低的因素属于_____（填 “气孔”或“非气孔”）限制因素，此时净光合速率下降的主要原因是_____。 (3)Fv/Fm 反映光抑制强度，数值越低光抑制越强。盐胁迫条件下，与 CoI 相比，cam4 叶绿素含量下降幅度更大，除盐胁迫直接造成的损伤外，还可能是由于_____。 (4)盐胁迫会造成植物细胞内 Na+ 过量积累，植物可通过 SOS 信号通路将 Na+ 排出以抵御盐胁迫。该通路涉及 SOS3/SCaBP8/CaM4 复合体、SOS1、SOS2 等多种蛋白。为探究该通路机理， 以 CoI 和不同类型的基因缺失突变体为材料， 开展的实验及相关指标检测结果如图所示。盐胁迫信号会促使胞质中 Ca2+ 浓度升高，  Ca2+  优先结合的蛋白是_____，之后会使_____，最终使 SOS1 磷酸化，将细胞内 Na+ 排出。 注：NaCl为盐胁迫处理；突变体1基因SOS3和SCABP8缺失； 突变体2基因CaM4、SOS3和SCABP8缺失。 【答案】(1) N、Mg 以热能的形式散失 (2) 非气孔 盐胁迫下叶绿素含量降低，吸收光能减少，光反应速率降低，同时Fv/Fm降低，光抑制增强，导致光能转化效率降低，进而使净光合速率下降 (3)cam4突变体光呼吸速率降低，无法及时耗散过剩光能，光抑制加剧，进一步导致叶绿素受损 (4) SOS3 SOS2激活 【分析】光合作用在植物细胞的叶绿体中进行，叶绿体类囊体的薄膜上有捕获光能的色素，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中还有许多进行光合作用所必需的酶。光合作用的过程分为光反应和碳（暗）反应两个阶段。光反应阶段发生在类囊体薄膜上，将光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能；暗反应阶段发生在叶绿体基质中，将ATP和NADPH中的化学能转化为储存在糖类等有机物中的化学能。 【详解】（1）叶绿素的组成元素除C、H、O外，还含有N和Mg，因此这两种元素是叶绿素的主要组成元素。根据题干信息，光呼吸消耗有机物，但不产生ATP和NADPH储存能量，因此光呼吸过程中有机物分解释放的能量主要以热能的形式散失。 （2）分析表格可知，盐胁迫处理后，CoI的气孔导度降低，但胞间CO₂浓度反而升高，说明净光合速率降低不是由气孔因素导致CO₂供应不足引起，因此属于非气孔限制因素。从表格数据可知，盐胁迫后CoI的叶绿素相对含量降低，同时Fv/Fm降低，光抑制增强，因此吸收和转化光能的效率下降，光反应速率降低，进而导致暗反应速率降低，净光合速率下降。 （3）由表格可知，盐胁迫下，与CoI相比，cam4突变体的光呼吸速率明显降低，结合题干信息，光呼吸可以耗散光合系统中过剩的光能，缓解光抑制，因此cam4突变体光呼吸速率降低，无法耗散过剩光能，光抑制强度更大，进一步加剧了叶绿素的损伤，因此叶绿素含量下降幅度更大。 （4）根据题意，盐胁迫后磷酸化SOS2蛋白条带明显增强，说明正常情况下盐胁迫可促进SOS2蛋白的磷酸化。突变体1盐胁迫后磷酸化SOS2蛋白条带较弱，而突变体2几乎检测不到磷酸化SOS2蛋白，说明SOS3/SCaBP8/CaM4 复合体（核心为SOS3）是Ca2+信号传递的关键。盐胁迫信号促使胞质中Ca2+浓度升高，结合SOS通路的成分可知，Ca2+作为胞内信号，Ca2+优先与SOS3结合，同时SOS2被激活，活化的SOS2通过使SOS1载体蛋白磷酸化，以激活SOS1将Na⁺排出胞外。 3．（2026·山东枣庄·模拟预测）骨关节炎是衰老退行性疾病，主要是由于软骨细胞内合成代谢（利用细胞内的ATP和NADPH将小分子物质合成生命所需的氨基酸、核苷酸和脂肪酸等）不足所致。我国科学家从菠菜叶肉细胞提取纳米级类囊体（NTU），用小鼠软骨细胞的细胞膜包裹NTU形成CM—NTU。将CM—NTU注射到病变部位，缓解小鼠的骨关节炎，模式图如下。 (1)类囊体上含有的光合色素可通过________法进行分离。若选择的菠菜叶片发黄，滤纸条上颜色变浅的色素带有________条。 (2)若将NTU直接注射到小鼠体内，NTU在进入细胞前会因_______被消灭，因此NTU需包裹小鼠软骨细胞的细胞膜。 (3)对含有NTU的小鼠软骨细胞进行照光处理，细胞内能产生ATP的场所有_______，照光治疗能缓解小鼠骨关节炎的原因是_______。 (4)有同学认为，只要软骨细胞内NTU数目足够多，软骨细胞可以像植物叶肉细胞一样，无需从细胞外获取葡萄糖，该同学的观点_______（填“合理”或“不合理”），判断的依据是_______。 【答案】(1) 纸层析 2（两） (2)免疫排斥（免疫系统的防御功能） (3) 细胞质基质、线粒体、叶绿体 在光照下，NTU合成了ATP和NADPH，补充损伤细胞内的ATP和NADPH含量，改善细胞合成代谢 (4) 不合理 NTU本身不能进行光合作用的暗反应，不能合成葡萄糖等有机物 【详解】（1）分离光合色素常用纸层析法。菠菜叶片发黄是因为叶绿素含量减少，滤纸条上从上到下第三条叶绿素a和第四条叶绿素b两条色素带颜色变浅，因此共两条。 （2）NTU属于外源异物，直接注射进入小鼠体内后，会被小鼠的免疫系统识别为抗原，引发免疫反应（免疫系统的防御功能）被消灭，用小鼠自身软骨细胞的细胞膜包裹后，可以避免被免疫系统识别清除，降低免疫排斥。 （3）小鼠软骨细胞本身可以进行细胞呼吸，在细胞质基质和线粒体中产生ATP，引入的NTU是类囊体结构，光照下类囊体的光反应阶段也可以产生ATP，因此能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。结合题干信息可知，骨关节炎的病因是软骨细胞内合成代谢不足，类囊体可通过光照产生ATP和NADPH，弥补软骨细胞合成代谢的不足，满足合成氨基酸、核苷酸等物质对ATP和NADPH的需求，因此可以缓解小鼠的骨关节炎。 （4）该同学的观点不合理。由于软骨细胞含有NTU仅能通过光合作用合成ATP和NADPH，但其不含叶绿体基质，不能进行暗反应合成葡萄糖，因此仍需从细胞外获取葡萄糖。 4．（2026·山东泰安·二模）磷是拟南芥正常生长发育必需的元素，施加磷肥能促进其光合作用的进行。拟南芥从营养生长到生殖生长的转变过程中，其叶片颜色和光合特性会发生变化。与野生型拟南芥相比，某突变体拟南芥在这一转变过程中叶片变黄速度明显加快，且种子中淀粉含量较低。研究发现，该突变体中油菜素内酯（BR）信号传导异常，影响了叶绿素合成相关酶的活性以及Rubisco（光合作用过程中固定CO2的关键酶）的含量。叶绿素合成相关酶活性和Rubisco含量检测结果如图所示。 (1)磷通过转运蛋白进入根细胞时需消耗能量，该运输方式属于______，与该运输方式有关的细胞器主要有______（答出两种）；根细胞吸收磷可用于合成______（答出两种）。 (2)突变体拟南芥的油菜素内酯信号传导异常，原因可能是______（答出两种）。 (3)结合油菜素内酯的作用，据图分析，与野生型拟南芥相比，突变体拟南芥在营养生长转变为生殖生长的过程中，叶片变黄速度加快的原因是______。 (4)已知叶片光合作用产生的蔗糖会运输到种子并转化为淀粉储存起来。分析以上信息，突变体种子中淀粉含量较低的原因是______。 【答案】(1) 主动运输 线粒体、核糖体 核酸（DNA/RNA）、ATP、磷脂、NADPH (2)油菜素内酯结构异常、油菜素内酯受体结构异常 (3)突变体拟南芥中油菜素内酯信号传导异常，叶绿素合成相关酶活性降低，抑制了叶绿素的合成，加速了叶片变黄 (4)突变体拟南芥的叶绿素含量较低，光反应较弱；Rubisco含量较低，CO2固定量减少，光合作用产生的蔗糖减少，运输到种子并转化为淀粉的量也随之降低 【详解】（1）磷进入根细胞消耗能量且需要转运蛋白，该运输方式属于 主动运输。  与主动运输有关的细胞器：线粒体（提供能量）、核糖体（合成载体蛋白）（答出两种即可）。 根细胞吸收的磷可用于合成：核酸（DNA/RNA）、ATP、磷脂、NADPH（答出两种即可，如 ATP 和磷脂）。 （2）信号传导异常的原因可能是：受体结构改变无法识别BR或者油菜素内酯结构异常导致无法被受体识别。 （3）据图分析，突变体拟南芥在营养生长转变为生殖生长的过程中叶片变黄速度加快的原因是：突变体拟南芥中叶绿素合成相关酶的活性低于野生型，叶绿素合成减少，叶片衰老（变黄）速度加快。 （4）突变体中 Rubisco 含量低于野生型，暗反应固定 CO₂的效率降低，光合作用产生的蔗糖减少，运输到种子并转化为淀粉的量也随之降低；同时叶片变黄速度快，叶绿素含量较低，光反应较弱，最终运输到种子的蔗糖减少，转化形成的淀粉含量较低。 5．（2026·山东济南·二模）C4植物在气孔部分关闭时，仍能利用细胞间隙中低浓度的CO2维持光合作用。其机制是：先利用PPDK酶催化丙酮酸生成PEP，再利用PEPC酶催化CO2与PEP反应生成OAA，OAA进一步反应后进入叶绿体基质生成丙酮酸并释放CO2，CO2在RuBP羧化酶的作用下与RuBP反应被固定。水稻作为C3植物，无此机制。科研人员将PPDK酶基因和PEPC酶基因导入原种水稻细胞得到了转双基因水稻，并测量在不同光照强度和不同温度下的净光合速率（以CO2吸收速率表示），结果如下图所示： (1)根据C4植物光合作用机制推测，PEPC酶与RuBP羧化酶相比，PEPC酶对CO2的亲和力__________。在C4植物中，PEPC酶的作用场所是__________。 (2)据图1分析，光照强度为1000Lux时，转双基因水稻的光合速率为__________μmol·m-2·s-1。从光反应与暗反应的影响因素角度解释，在0-400Lux光照强度区间内，两曲线重合的原因是__________。 (3)据图2分析，转双基因水稻净光合速率最大值高于两条曲线中其他各点对应的数值的原因是__________（答出两点即可）。已知O2与CO2竞争性结合RuBP羧化酶，夏季午后常出现高温强光天气，此时转双基因水稻相对于原种水稻可能具有的增产优势是__________。 【答案】(1) 更高 （叶肉细胞）的细胞质基质 (2) 30 此时光照较弱，光反应受到限制，CO2不是暗反应的限制因素，故C4途径的CO2浓缩机制无法发挥作用，因此两曲线重合。（或在弱光条件下，光反应产生的ATP和NADPH不足，成为光合作用的限制因素，此时暗反应速率主要受光反应产物供应限制，C4途径的CO2浓缩机制无法发挥作用，因此两曲线重合）。 (3) 酶活性达到最适水平（或此温度是酶活性的最适温度），转双基因水稻固定CO2的能力更强 C4途径的优势得以充分发挥PEPC酶能在气孔关闭、胞间CO2浓度降低时继续固定CO2；抑制光呼吸，减少高温下的光合产物浪费 【详解】（1）根据题干信息，C4植物可以利用PEPC酶催化CO2与PEP反应生成OAA，让植物在较低CO2维持光合作用，所以推测EPC酶与RuBP羧化酶相比，PEPC酶对CO2的亲和力更高。PPDK酶催化丙酮酸生成PEP，而PEPC酶催化CO2与PEP反应生成OAA，由于丙酮酸存在于细胞质基质，所以PEPC酶的作用场所是（叶肉细胞）的细胞质基质。 （2）据图1分析，光照强度为1000Lux时，转双基因水稻的净光合作用速率为25，呼吸作用速率为5，所以转双基因水稻的光合速率为25+5=30μmol·m-2·s-1。光反应可以为暗反应提供NADPH和ATP，在0-400Lux光照强度区间内，此时光照较弱，光反应受到限制，CO2不是暗反应的限制因素，故C4途径的CO2浓缩机制无法发挥作用，因此两曲线重合。（或在弱光条件下，光反应产生的ATP和NADPH不足，成为光合作用的限制因素，此时暗反应速率主要受光反应产物供应限制，C4途径的CO2浓缩机制无法发挥作用，因此两曲线重合）。 （3）据图2分析，转双基因水稻净光合速率最大值高于两条曲线中其他各点对应的数值的原因，该温度是酶的最适温度，酶活性达到最适水平，且转双基因水稻转入了PPDK酶基因和PEPC酶基因，固定CO2的能力更强。原种水稻在夏季午后气孔关闭，吸收CO2减少，此时光反应强烈，产生O2增多，已知O2与CO2竞争性结合RuBP羧化酶，而转双基因水稻的C4途径的优势得以充分发挥PEPC酶的作用能在气孔关闭、胞间CO2浓度降低时继续固定CO2；抑制光呼吸，减少高温下的光合产物浪费。 学科网（北京）股份有限公司第 1 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 细胞的能量供应和利用 酶与ATP 考点1 题号 1 答案 B 细胞呼吸的原理和应用 考点2 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A C B C B A AC AC BC 题号 11 12 13 14 15 答案 ABC AD ACD AB ACD 光合作用与能量转化 考点3 题号 1 2 3 4 答案 AC CD BD BCD 5.【答案】(1) 大于 细胞质基质 提供光合作用原料 (2) NADPH、ATP 光能转化为电化学势能进而转化为化学能 减少 (3)能量充足时TCA途径减弱，丙酮酸更多的流向MEP途径 6.【答案】(1) 电能 O2、H+（和e-） (2) 光呼吸（与C5结合生成乙醇酸）、生成活性氧 自由扩散 (3) 催化NADPH的分解、将电子传递给铁氰化钾 NADPH（ATP） (4)CD 7.【答案】(1) 上清液 5000 低渗 (2) O2释放速率，ATP生成速率，NADPH生成速率，类囊体膜上电子传递效率等 人工光合细胞含有藻蓝素蛋白复合物，拓宽了吸收光谱的范围 (3)酶B催化过程①，NADPH含量迅速下降，异柠檬酸积累抑制了反应进行，直至NADPH消耗降为零 8.【答案】(1) ADP、Pi和NADP+ 红光 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，选择红光可以排除类胡萝卜素对叶绿素含量测定的干扰 (2)提高 (3) 无法排除C酶抑制D1合成的可能 A、C、B、D 9.【答案】(1) 叶绿素、藻蓝素 NADP+ (2)参与光反应产生了含的NADPH，进一步用于暗反应合成含的葡萄糖 (3) 催化葡萄糖生成葡萄糖-6-磷酸 光合作用产生的葡萄糖量基本不变，酶①催化生成葡萄糖-6-磷酸所消耗的葡萄糖量远大于酶②催化蔗糖生成葡萄糖的量，因此敲除后突变体细胞内葡萄糖积累增多) (4) 葡萄糖作为光合作用的产物大量积累会抑制光合作用(葡萄糖大量积累会增大细胞内渗透压干扰细胞代谢；其他合理答案即可) DMT(葡萄糖转运蛋白) 10.【答案】(1) 类囊体薄膜 红光和蓝紫光 (2)水、丙酮酸、NADH (3) 提高（类囊体）膜两侧的H+浓度差 清除ROS减少对PSⅡ结构损伤 11.【答案】(1) 叶绿素/叶绿素a和叶绿素b ATP和NADPH (2) 增加叶绿素含量，将紫外光转变为可用于光合作用的蓝光和红光 升高 CDs可以提高小白菜SOD活性，使活性氧转化为H2O2和O2 (3)CDs可降解，对环境污染小，对作物、人体毒性小 12.【答案】(1) 光合色素 氧和H+ (2) 催化磷脂合成 ATP和NADPH (3) 强光下，光反应对NADP+的消耗大于暗反应提供的NADP+ 类囊体膜结构破坏，腔内H+大量外流 13.【答案】(1) 无机盐和可溶性糖含量的增加使细胞内液泡（细胞液）的渗透压增大，有利于细胞吸水，保证了高盐浓度条件下水分的正常供应 随着盐（NaCl）处理时间的延长，光合色素含量下降，光反应速率下降，从而导致暗反应速率下降，消耗的CO2减少 (2) 类囊体薄膜 提取光合色素时未添加CaCO3，导致叶绿素被破坏 (3) 在该地块种植豆科植物，利用其根部根瘤菌的固氮作用增加土壤中无机氮的含量（或施用固氮菌微生物肥料，利用这些微生物的固氮作用增加土壤中氮肥的含量） 外施一定浓度的ABA 14.【答案】(1) 根冠、萎蔫的叶片 突变体无法合成ABA、气孔不能正常关闭，蒸腾失水过快 (2) 红色和蓝紫色 缺镁导致叶绿素a合成减少 (3)ABC (4) 长于 PSⅡ 细胞呼吸与光合作用的综合 考点4 题号 1 答案 CD 2.【答案】(1) N、Mg 以热能的形式散失 (2) 非气孔 盐胁迫下叶绿素含量降低，吸收光能减少，光反应速率降低，同时Fv/Fm降低，光抑制增强，导致光能转化效率降低，进而使净光合速率下降 (3)cam4突变体光呼吸速率降低，无法及时耗散过剩光能，光抑制加剧，进一步导致叶绿素受损 (4) SOS3 SOS2激活 3.【答案】(1) 纸层析 2（两） (2)免疫排斥（免疫系统的防御功能） (3) 细胞质基质、线粒体、叶绿体 在光照下，NTU合成了ATP和NADPH，补充损伤细胞内的ATP和NADPH含量，改善细胞合成代谢 (4) 不合理 NTU本身不能进行光合作用的暗反应，不能合成葡萄糖等有机物 4.【答案】(1) 主动运输 线粒体、核糖体 核酸（DNA/RNA）、ATP、磷脂、NADPH (2)油菜素内酯结构异常、油菜素内酯受体结构异常 (3)突变体拟南芥中油菜素内酯信号传导异常，叶绿素合成相关酶活性降低，抑制了叶绿素的合成，加速了叶片变黄 (4)突变体拟南芥的叶绿素含量较低，光反应较弱；Rubisco含量较低，CO2固定量减少，光合作用产生的蔗糖减少，运输到种子并转化为淀粉的量也随之降低 5.【答案】(1) 更高 （叶肉细胞）的细胞质基质 (2) 30 此时光照较弱，光反应受到限制，CO2不是暗反应的限制因素，故C4途径的CO2浓缩机制无法发挥作用，因此两曲线重合。（或在弱光条件下，光反应产生的ATP和NADPH不足，成为光合作用的限制因素，此时暗反应速率主要受光反应产物供应限制，C4途径的CO2浓缩机制无法发挥作用，因此两曲线重合）。 (3) 酶活性达到最适水平（或此温度是酶活性的最适温度），转双基因水稻固定CO2的能力更强 C4途径的优势得以充分发挥PEPC酶能在气孔关闭、胞间CO2浓度降低时继续固定CO2；抑制光呼吸，减少高温下的光合产物浪费 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 细胞的能量供应和利用 4大考点概览 考点01 酶与ATP 考点02 细胞呼吸的原理和应用 考点03 光合作用与能量转化 考点04 细胞呼吸与光合作用的综合 酶与ATP 考点1 一、单选题 1．（2026·山东聊城·二模）图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同胰脂肪酶溶液在不同条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的实验结果。下列叙述错误的是（    ） A．图1中竞争性抑制剂与底物竞争酶的结合部位，从而影响酶促反应速率 B．图2中奥利司他、山茶叶提取物分别为非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂 C．底物浓度相对值大于10时，改变pH不能提高含有山茶叶提取物的酶促反应速率 D．非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与高温对酶活性影响的机理相同 细胞呼吸的原理和应用 考点2 一、单选题 1．（2026·山东青岛·二模）已知电子能与O2结合形成活性氧（ROS）。当哺乳动物线粒体有氧呼吸功能受限，电子传递异常时，ROS大量积累会造成线粒体损伤。研究发现，线粒体存在一种“泄压”机制，通过乳酸脱氢酶将丙酮酸转化为乳酸并排出，以调节基质内能量与活性氧的水平，具体过程如图所示。下列说法错误的是（    ） A．ROS含量正常时，丙酮酸在线粒体基质中经三羧酸循环产生CO2和NADH B．ROS含量正常时，NADH释放的电子沿线粒体内膜传递，最终被O2接受 C．ROS大量积累时，乳酸既能在细胞质基质中产生又能在线粒体基质中产生 D．线粒体通过“泄压”减少ROS的产生，同时提高NADH的合成效率 2．（2026·山东滨州·二模）先向A、B瓶中加入等量不含碳源的培养液，再将等量的丧失繁殖能力的酵母菌分别加入A、B瓶中，其他处理如表。横管中部放入有色液滴（横管部分足够长），当液滴不再移动时停止实验。下列说法正确的是（　　） A（mmol） B（mmol） 氧气 60 0 氮气 0 60 葡萄糖 10 10 注：无氧呼吸分解葡萄糖的速度更快 A．液滴先向左移动再向右移动 B．可在B中添加重铬酸钾实时检测酒精 C．A侧呼吸作用产生的[H]中能量全部转化为ATP中的能量和热能 D．将实验中的酵母菌替换为乳酸菌可得到相似的实验结果 3．（2026·山东临沂·二模）Crabtree效应具体表现为当酿酒酵母胞外葡萄糖浓度大于0.15g/L时，即使氧气供应充足，酿酒酵母依然会优先进行乙醇发酵积累乙醇。在细胞呼吸过程中，丙酮酸脱羧酶（PDC）可催化丙酮酸脱羧，进而生成乙醇；丙酮酸脱氢酶（PDH）则可催化丙酮酸生成二氧化碳和[H]。下列叙述错误的是（　　） A．酵母菌PDC和PDH起催化作用的场所分别是细胞质基质和线粒体基质 B．PDC催化乙醇生成需要消耗NADH，而PDH催化二氧化碳生成会产生NADH C．酵母菌中PDC和PDH催化反应过程中均可释放能量用于合成ATP D．酿酒酵母通过Crabtree效应快速消耗葡萄糖并积累乙醇使其具有竞争优势 4．（2026·山东菏泽·二模）下列有关呼吸作用的叙述，正确的是（    ） A．NADH的消耗过程均伴随着ATP的合成 B．若在呼吸作用的终产物中有水，则一定进行了有氧呼吸 C．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的能量少量储存在ATP，大量以热能形式散失 D．线粒体是进行有氧呼吸作用的主要场所，没有线粒体结构的细胞不能进行有氧呼吸作用 5．（2026·山东东营·二模）关于真核细胞以葡萄糖为原料进行细胞呼吸的过程，下列说法正确的是（　　） A．有氧呼吸的第一阶段和第二阶段均在细胞质基质中进行 B．无氧呼吸产生乳酸的过程中，丙酮酸在线粒体基质中被[H]还原 C．有氧呼吸过程中水和丙酮酸反应生成CO2和[H]不需要O2直接参与 D．无氧呼吸过程中的[H]来源于葡萄糖和水的分解 6．（2026·山东济南·二模）将等质量刚采摘的马铃薯块茎和苹果果实分别放入充满氮气的密闭容器内，编号甲、乙。一段时间后发现，甲容器内压强不变，乙容器内压强增大。下列说法正确的是（    ） A．两种材料产生CO2的场所均为线粒体基质和细胞质基质 B．在上述条件下，两种材料均具备产生NADH和消耗NADH的能力 C．若两种材料呼吸速率相同，则苹果果实细胞pH下降更快 D．两容器压强出现差异的根本原因是马铃薯块茎和苹果果实合成的酶不同 7．（2026·山东淄博·二模）Leigh 综合征患者由于线粒体 NADH 脱氢酶（复合物I）活性降低，细胞内丙酮酸进入线粒体的速率显著下降，线粒体代谢紊乱严重损伤神经细胞。下列说法错误的是（    ） A．在细胞呼吸过程中，NADH 在细胞质基质中产生，在线粒体中被消耗 B．复合物I缺陷会导致线粒体中NADH的氧化受阻，NADH/NAD+比值升高 C．丙酮酸被还原成乳酸的过程中伴随着 NAD+ 的生成 D．由于复合物I缺陷， 患者的体细胞会通过增强乳酸发酵来提高能量供应 二、多选题 8．（2026·山东菏泽·二模）有氧呼吸过程中，[H]中的H+需要经过一系列的传递才能与O2结合，进而生成水，该传递过程在自然界中存在下图中的途径1和途径2两种方式，不同生物所含途径可能不同。已知氰化物能够抑制“物质6→物质7”过程。下列说法错误的是（    ） A．途径1发生在线粒体基质，途径2发生在线粒体内膜 B．若用18O标记氧气，可以在细胞产生的二氧化碳中检测到18O C．小鼠氰化物中毒，细胞呼吸被抑制而死亡，说明小鼠细胞中存在途径1和途径2 D．等量的[H]经途径2产生的ATP比途径1少 9．（2026·山东淄博·二模）涝渍胁迫下，植物根细胞可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。研究人员以耐涝水稻品种和敏感水稻品种为材料，在无氧条件下培养，检测相关代谢产物和酶活性， 结果如下表所示。下列说法错误的是（    ） 指标 耐涝品种 敏感品种 乳酸含量 2h 后达峰值（8 倍），之后下降 持续升高（24h 达 15 倍） 乙醇含量 4h 后开始上升，24h 达 12 倍 8h 后开始上升，24h 达 6 倍 LDH 活性 2h 升高 4 倍，后下降 持续升高 PDC 活性 4h 后显著升高 8h 后轻度升高 注：LDH 是乳酸发酵的关键酶，PDC 是乙醇发酵的关键酶。 A．无氧条件下，每分子葡萄糖产生酒精时生成的 ATP 比产生乳酸时多 B．耐涝品种比敏感品种更早激活 PDC， 将代谢途径转向乙醇生成，缓解乳酸积累 C．若用外源乳酸处理耐涝品种根细胞，可抑制 PDC 活性，阻碍代谢途径转换 D．耐涝品种呼吸代谢途径转变利于细胞质 pH 维持相对稳定 10．（2026·山东枣庄·模拟预测）下图是动物细胞中与葡萄糖有关的代谢途径，相比正常细胞，癌细胞中磷酸戊糖途径（PPP）会加强，在提供能量的同时最大化生成NADPH和5—磷酸核糖，利于癌细胞增殖。以下有关说法错误的是（　　） A．PPP途径与有氧呼吸第一阶段会共用一部分中间物质 B．葡萄糖经有氧呼吸第一阶段会产生ATP和NADPH C．PPP途径产生的5—磷酸核糖可以用于合成DNA D．图中三羧酸循环发生的场所是线粒体基质 11．（2026·山东聊城·二模）可立氏循环是指剧烈运动中，当肌肉细胞有氧呼吸NADH的产生速率超过其消耗速率时，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下转变为乳酸，同时使NAD+再生，生成的乳酸通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖。下列叙述错误的是（    ） A．可立氏循环相当于无氧呼吸的第二阶段 B．发生可立氏循环时，肌细胞消耗O2的速率小于释放CO2的速率 C．丙酮酸在细胞质基质内生成乳酸的过程中产生NAD+和少量ATP D．可立氏循环不能直接为肌肉细胞提供ATP以满足剧烈运动时的能量需求 12．（2026·山东潍坊·二模）萘醌呼吸是某些兼性厌氧细菌的无氧呼吸方式，过程如图，其中两种萘醌的转化过程中无ATP的形成。下列说法错误的是（    ） A．相同质量的葡萄糖经过萘醌呼吸产生的ATP比乳酸发酵多 B．相较于酒精发酵，萘醌呼吸保存更多丙酮酸用于物质合成 C．无氧条件下，若氧化型萘醌被耗尽，葡萄糖的分解会变慢 D．有氧条件下，细菌中积累的丙酮酸会进入线粒体彻底氧化分解 13．（2026·山东德州·二模）临床发现，某些癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列叙述正确的是（　　） A．“瓦堡效应”下，细胞呼吸的中间产物可转化为非糖物质 B．“瓦堡效应”下，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失 C．消耗等量的葡萄糖，“瓦堡效应”下产生的NADH比有氧呼吸少 D．某些细胞癌变后葡萄糖转运蛋白数量增加，葡萄糖摄取效率提高 14．（2026·山东济宁·二模）为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员用紧实土壤和疏松土壤种植黄瓜，测得黄瓜根系中苹果酸和酒精含量如表所示，细胞呼吸过程中苹果酸在线粒体基质中产生。下列叙述错误的是（    ） 组别 苹果酸/（μmol·g-1） 酒精/（μmol·g-1） 紧实土壤组 0.271±0.005 6.114±0.013 疏松土壤组 0.467±0.004 2.233±0.040 A．苹果酸是黄瓜细胞有氧呼吸第三阶段的产物 B．紧实土壤组黄瓜根细胞只在细胞质基质中消耗NADH C．产生等量ATP紧实土壤组黄瓜根细胞消耗有机物总量更多 D．在大型机械作业后的农田中，可通过及时中耕松土提高农作物产量 15．（2026·山东泰安·二模）金鱼能够在冰封的池塘中度过4~5个月的漫长冬季，因为金鱼的骨骼肌在缺氧时具有将乳酸转化为酒精的能力，从而减少乳酸对细胞的毒性，延长缺氧耐受时间。其细胞呼吸过程如图所示。下列说法错误的是（　　） A．葡萄糖经过程①最终产生乳酸和少量的[H] B．②过程不需要氧的参与，③过程产物有酒精和CO2 C．过程②③都发生在细胞质基质，均能产生ATP D．过程①和②③产物不同的根本原因是细胞中的遗传物质不同 光合作用与能量转化 考点3 一、多选题 1．（2026·山东青岛·二模）为推动大棚农业绿色高效发展，科研人员以辣椒为实验材料，探究冬季温室中光照强度和CO2浓度对其光合生理特性的影响。叶绿素含量可通过其对特定波长光的吸收值来衡量，实验设置及结果如图所示。下列说法错误的是（    ） A．与红光相比，选用蓝紫光测定叶绿素含量更为精确 B．适当提高光照强度和CO2浓度，有利于叶绿素的合成 C．丙组净光合速率最大，原因是气孔导度增大、胞间CO2充足 D．协同调控光照强度与CO2浓度，可实现大棚蔬菜高产稳产 2．（2026·山东滨州·二模）探究苹果幼苗在低温条件下喷洒AMF4（一种植物激素的类似物）对其光合作用的影响，实验数据如表所示。下列说法错误的是（　　） 组别 不同处理 净光合速率 μmol·m-2·s-1 胞间CO2浓度 μmol·L-1 气孔导度 μmol·m-2·s-1 叶绿素相对含量 温度 AMF4处理 1组 低温 叶面喷洒适宜浓度AMF4 10.28 251 0.43 25.57 2组 低温 等量清水 7.06 249 0.35 20.29 3组 常温 等量清水 12.62 329 0.62 29.11 A．三组的光合作用速率大小为：3组>1组>2组 B．AMF4可以提高低温条件下苹果幼苗的气孔导度 C．2组与3组胞间CO2浓度不同的原因为气孔导度不同 D．低温条件下AMF4通过促进叶绿素合成来促进光合作用 3．（2026·山东临沂·二模）科研人员利用衣藻和大肠杆菌设计了一种共培养系统。工程化衣藻进行光合作用时，会通过光呼吸竞争性消耗C5（当环境中CO2/O2比值较低时，O2会代替CO2与C5结合），产生甘醇酸；工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品，实验过程及结果如图。下列叙述正确的是（　　） （注：μE为光照强度单位μmol⋅m-2⋅s-1） A．上述光呼吸竞争性消耗C5的过程发生在衣藻的线粒体基质 B．第Ⅰ阶段通入3%CO2目的是抑制光呼吸同时为光合作用提供原料 C．第Ⅱ阶段大肠杆菌干重下降，主要因为其与衣藻竞争营养物质时处于劣势 D．第Ⅳ阶段衣藻因光照增强合成有机物增多，同时光呼吸增强，为大肠杆菌提供更多碳源 4．（2026·山东东营·二模）R酶是CO2固定过程中的关键酶，对低温胁迫敏感，Y蛋白能与R酶基因的启动子结合并增强其转录。如图为野生型、Y基因过表达及敲除植株，4℃低温处理12小时后在最适光照强度下测定的净光合速率。下列说法正确的是（　　） A．低温下三种植株的CO2补偿点为100μ mol·mol-1 B．由图可知Y蛋白可在一定程度上缓解低温胁迫对植物造成的伤害 C．对三种植株R酶含量进行检测可用于验证Y蛋白对R酶基因转录的增强作用 D．CO2浓度大于300μ mol·mol-1时，Y蛋白是限制光合速率增加的因素之一 二、解答题 5．（2026·山东青岛·二模）人工固碳技术是解决温室效应与资源短缺的重要途径。某研究团队构建了一种模块化的光驱动仿生合成系统，并整合到沼泽红假单胞菌Rp（一种光合细菌）内部，实现了CO2的高效固定，以及具有较高经济价值的番茄红素的大量合成，其工作机制如图所示。 (1)番茄红素是一种重要的类胡萝卜素，其在层析液中的溶解度________（填“大于”或“小于”）叶绿素。该菌CO2固定过程发生在________（填场所）中，培养该菌时需向培养液中持续通入3%的CO2，其目的是________。 (2)研究发现，在该系统驱动下Rp固定CO2的速率显著提升。据图分析，该系统可以提高Rp内________（填物质名称）的含量促进暗反应的进行。质子梯度模块上发生的能量转化为________，若该模块停止工作一段时间后，Rp中番茄红素的产量将________（填“增加”或“减少”）。 (3)TCA和MEP分别指细胞中的分解供能和物质合成的两条代谢途径。当细胞中能量充足时，该系统有利于番茄红素的大量合成，结合本题信息分析，原因是________。 6．（2026·山东滨州·二模）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，则过剩的光能会导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。铁氰化钾作为电子受体，能缓解光抑制。叶肉细胞中O2与CO2可竞争性结合C3，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。下图为强光下叶肉细胞部分代谢过程。 (1)图中PSI上完成的能量转换为：光能转换为_____；PSII上完成的物质转换为：水分解为_____。 (2)据图分析，除有氧呼吸外，消耗O2的途径还有_____（答出两点）。NADPH通过叶绿体外膜的运输方式为_____。 (3)据图分析，植物缓解光抑制的途径：一是铁氰化钾途径，在该途径中NADPH氧化酶的作用有_____（答出两种作用）；二是光呼吸途径产生CO2，加速暗反应对_____的消耗，最终缓解光抑制。 (4)在强光下，下列因素能减轻光抑制的有_____。 A．低温 B．干旱 C．通风 D．灌溉 7．（2026·山东临沂·二模）我国科研人员构建人工光合细胞，实现了光控固碳。其中光合细胞器由菠菜叶肉细胞类囊体的ATP合酶、PSⅡ（色素-蛋白复合体）及蓝细菌的藻蓝素蛋白复合物（吸收峰主要位于620nm处）整合到人工囊泡膜中制成。人工光合细胞的细胞质中添加了过程①~③有关的酶、α-氧戊二酸等，通过一系列反应最终合成乙酰辅酶A和草酰乙酸，这些产物是脂肪、蛋白质等物质代谢过程重要的中间产物，为构建具有复杂代谢网络的自供能人造细胞奠定了基础，具体机制如图。 (1)提取菠菜类囊体时，先将细胞匀浆以1000rpm离心后取________（填“上清液”或“沉淀”），再以________（填“800”或“5000”）rpm离心收集沉淀获取叶绿体，利用________（填“低渗”“高渗”或“等渗”）溶液处理后再离心，收集沉淀获得类囊体。 (2)构建光合细胞器前需对提取的类囊体进行功能检测，具体检测指标有__________（至少答出两点），研究表明人工光合细胞光反应速率远大于菠菜叶肉细胞，原因是___________。 (3)过程①~③分别由酶A、酶B、酶C中的一种酶催化，为探究它们之间的对应关系，科研人员在三组类似光合细胞质基质的反应体系中（原料充足）分别加入酶A、酶B、酶C，发现只有加入酶B后NADPH的含量先迅速下降后不变，该组NADPH含量先迅速下降后不变的原因是_________。 8．（2026·山东菏泽·二模）光照过强会造成植物光合结构不可逆损伤，引发光抑制，导致光合作用效率降低。科研人员以拟南芥为材料，探究强光下幼叶的光保护机制。 (1)光合作用过程中，暗反应为光反应提供的原料有__________。叶绿体类囊体薄膜上分布着由蛋白质和光合色素组成的光反应单位——光系统Ⅱ（PSⅡ）。在测定光合色素中叶绿素含量时，将收集的色素滤液置于__________（填“蓝紫光”或“红光”）下，测定色素溶液的吸光值，选择该光的理由是__________。 (2)CLH基因编码降解叶绿素的C酶。强光处理野生型（WT）与CLH基因缺失突变体（clh）幼叶，统计存活率。据表推断，C酶在强光下可__________幼叶存活率。 0 24 48 72 96 WT幼叶 100 100 85 48 0 clh幼叶 100 88 60 22 0 (3)研究发现：PSⅡ的核心蛋白D1极易受到强光损伤，是光抑制的主要靶点。当D1受损后，首先被特异性降解，然后新合成的D1替代受损D1，从而恢复PSⅡ的活性。 ①测定强光处理前后WT和clh突变体幼叶中D1的含量，发现相比野生型，clh突变体幼叶的D1含量明显升高。这一结果不能充分说明C酶参与了D1的降解，请说明理由__________。 ②FH酶是直接降解D1的酶，fh突变体中该酶活性降低。后续实验证明，强光处理时，幼叶中的C酶的作用被激活，C酶通过特异性降解结合在受损D1上的叶绿素，促进FH酶对受损D1的降解，进而加速PSⅡ的修复。若对以下各植株进行强光处理，并以幼叶白化面积反映PSⅡ的损伤程度，请将以下各植株幼叶白化面积由小到大依次排序__________（填选项字母）。 A．野生型B．fh突变体C．超表达CLH的fh突变体    D．fh和clh双突变体 9．（2026·山东东营·二模）聚球藻PCC 7942(蓝细菌)是研究葡萄糖工业化生产的重要材料，下图为聚球藻细胞内与葡萄糖相关的部分代谢过程。回答下列问题。 (1)图中PSII为光合色素和蛋白质的复合体，其含有的光合色素有___________，水光解产生的e最终受体是___________。 (2)为监测PCC 7942中葡萄糖的积累量，用含的培养基培养PCC 7942，一段时间后其光合产物葡萄糖中含有的原因是___________。 (3)据图分析，酶①在聚球藻葡萄糖代谢中的作用是___________。适宜条件下，酶①、酶②基因敲除的某藻株与野生型相比，短时间内其胞内葡萄糖积累量显著增加(期间葡萄糖外泌量基本不变)，推测原因是___________。 (4)胞内葡萄糖积累增多，可能对PCC 7942产生的不利影响有___________(答出一条即可)。为减轻该不利影响PCC 7942可通过增加细胞膜上___________的数量以增加葡萄糖外泌量。利用此过程可构建生产葡萄糖的细胞工厂。 10．（2026·山东日照·二模）纳米材料—石墨烯（FLG）具有优异的导电性能。我国科学家对FLG提升水稻光合作用光反应的机制进行了研究，结果如图所示。 (1)图中PSⅡ位于叶绿体的______，其含有的光合色素主要吸收______，用于光反应。强光下，光合色素吸收的光能过量，超过光合电子传递链的承载能力，进而在PSⅡ内诱导活性氧（ROS）大量产生，最终造成其结构损伤与功能失活。 (2)若给水稻提供3H2O，一段时间后，以其光合作用产物（CH2O）为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质含3H标记的物质有______。 (3)综上，FLG提升水稻光反应的机制主要有两条途径：①提高光合电子传递效率，促进合成更多的NADPH，同时______，以驱动合成更多的ATP；②______。 11．（2026·山东德州·二模）碳点（CDs）是以谷胱甘肽和甲酰胺为原料得到的纳米材料，可被植物体吸收、转运，并能调控光合作用关键物质含量及酶的活性，广泛应用于植物抗逆、环境治理等领域。紫外光照射下，CDs碳核结构发射蓝光，表面官能团发射红光。为研究CDs对小白菜光合速率的影响，研究人员在不同光照强度下，用不同浓度的CDs处理小白菜，检测结果如表。回答下列问题。 CDs浓度/（mg·L-1） 弱光（5000lx） 强光（40000lx） 叶绿素含量/（mg/g·FW） SOD活性/[U（105cells）-1] 0 0.61 24.87 20 0.91 28.65 40 0.94 32.43 80 1.18 31.08 注：SOD能使强氧化型活性氧转化为H2O2和O2 (1)CDs发射出的光与植物细胞中______（填具体色素名称）的吸收光谱适配，光被色素吸收后，主要用途为驱动水的分解和______的合成。 (2)弱光下，施用的CDs被吸收转运至叶肉细胞，可通过_____增强小白菜光反应速率，短时间内小白菜叶绿体内的C5含量会______（选填“升高”或“降低”）。强光下，CDs增强小白菜抗氧化能力的原因是______。 (3)与进行环境治理的铜、银等传统金属纳米材料相比，CDs更具优势，推测原因可能是______。 12．（2026·山东济宁·二模）水稻在长期进化过程中，形成了适应自然环境中不同光照强度，实现高效光合作用的机制，水稻类囊体膜上存在的磷脂合成酶（M蛋白）在此过程中发挥重要作用。回答下列问题。 (1)水稻利用类囊体膜上的光系统Ⅱ复合物（PSⅡ）捕获光能并启动水的分解，PSⅡ主要由________和蛋白质共同组成，水分解的产物是________，H+释放到类囊体腔内，维持腔内高H+浓度。 (2)弱光下，M蛋白通过________，增加类囊体膜面积，同时叶绿素含量增加，光反应速率提高，单位时间内为暗反应提供更多________，进而提高水稻在弱光下的光合速率。 (3)强光下，叶绿体内NADP+含量不足，导致电子积累。NADP+含量不足的原因可能是________。过剩电子传递给O2形成超氧阴离子（），破坏磷脂，进而破坏PSⅡ。研究发现，强光下，M基因敲除植株类囊体腔内pH显著高于野生型，造成光保护机制无法正常启动。推测pH高的原因是：缺乏M蛋白一方面产生的H+减少，另一方面________。 13．（2026·山东聊城·二模）为探究土壤盐渍化对作物光合作用的影响，研究人员用一系列不同浓度的NaCl溶液处理玉米幼苗，测得玉米幼苗中无机盐和可溶性糖的相对浓度变化如图1所示；用150mmol·L－1NaCl溶液处理玉米幼苗30天，并分别在第5、10、15、20、25、30天时，测得玉米幼苗胞间CO2相对浓度及光合色素相对含量变化如图2所示。回答下列问题。 (1)由图1可知，随着NaCl浓度的升高，玉米幼苗细胞中无机盐和可溶性糖的含量均增加，推测可能的原因是________。由图2可知，第15天后玉米幼苗胞间CO2浓度不断增大，推测可能的原因是_______。 (2)玉米幼苗中，光合色素位于______上。某实验小组用纸层析法分离玉米幼苗中的光合色素，结果如图3所示。若色素③④的条带宽度变窄，则可能的原因是______（从实验试剂角度分析）。 (3)若玉米种植地块氮肥贫瘠，从生态学角度提出合理的解决措施________。研究发现，高盐胁迫会诱导植物激素如ABA的含量增加，来抵抗高盐胁迫，据此提出一条农业生产上应对土壤盐渍化的措施________。 14．（2026·山东潍坊·二模）脱落酸(ABA)可通过影响光反应相关过程调节光合作用。下图为拟南芥叶绿体类囊体薄膜上电子传递链示意图，虚线代表电子传递途径，PSⅠ和PSⅡ是光合色素与蛋白质构成的复合物。 (1)ABA有“逆境激素”之称，其在拟南芥中的主要合成部位是___________。ABA合成缺陷的拟南芥突变体在干旱条件下比野生型更易萎蔫，请从ABA功能的角度解释原因___________。 (2)PSI和PSII反应中心含有叶绿素a，该色素主要吸收的光的颜色是___________。当植物缺镁时，PSⅠ和PSⅡ的形成受阻，其直接原因是___________。 (3)据图分析，若某种药物引起类囊体膜两侧的H+浓度差减小，则短时间内叶绿体中可能发生的变化有___________。 A．ATP合成速率下降 B．（CH2O)合成速率下降 C．含量升高 D．含量升高 (4)研究发现，DCPIP可替代NADP+接受电子，被还原后由蓝色变为无色；某电子供体X可不经过PSⅡ直接向电子传递链提供电子。为探究ABA作用位点是PSⅡ还是PSⅠ，研究人员进行了如下实验： 甲组：向叶绿体悬浮液中加入适量的DCPIP； 乙组：向ABA处理后的叶绿体悬浮液中加入等量DCPIP； 丙组：向ABA处理后的叶绿体悬浮液中加入等量DCPIP、适量电子供体X。 在相同且适宜的光照下培养，检测并比较三组悬浮液褪色所需时间。 已知ABA处理会抑制光反应，则乙组悬浮液褪色时间显著___________(填“长于”“短于”或“等于”)甲组。若丙组褪色时间显著短于乙组，则ABA影响光反应的位点主要位于___________。 细胞呼吸与光合作用的综合 考点4 一、多选题 1．（2026·山东日照·二模）科研人员测定了油菜野生型（WT）与NtPIP基因过量表达株（OE）在低氧（HT，模拟涝渍）条件下的生理指标，发现OE株的根细胞有氧呼吸速率显著高于WT株，且叶片净光合速率也更高。下列相关分析正确的是（    ） A．HT条件下，WT株根细胞中ATP的产生场所是细胞质基质 B．HT条件下，NADH会在WT株根细胞的细胞质基质中积累 C．NtPIP基因过表达可促进矿质元素的吸收和运输，从而提高叶片净光合速率 D．上述实验表明，诱导WT株细胞NtPIP基因过量表达可以提高其抗涝渍胁迫 二、解答题 2．（2026·山东淄博·二模）当光照过强时，会破坏植物光反应中心，导致光能转化效率降低，这种现象称为光抑制。 C3 植物可通过光呼吸耗散光合系统中过剩光能，缓解光抑制。研究人员以拟南芥野生型（CoI）与 CaM4 基因缺失突变体（cam4）为材料，在强光下探究盐胁迫对植物光合生理的影响，实验结果如下表所示。 植株类型 处理 叶绿素相对含量 净光合速率 /μmol·m-2·s-1 气孔导度 /mmol·m-2·s-1 胞间 CO2 浓度 /μmol·mol-1 Fv/Fm 暗呼吸速率 /μmol·m^z·s-1 光呼吸速率 /μmol·m-2·s-1 CoI 对照 48.5 10.0 185 280 0.826 2.1 1.6 CoI 盐胁迫 40.1 6.3 118 305 0.765 2.9 2.4 cam4 对照 48.2 9.8 182 282 0.824 2.2 1.5 cam4 盐胁迫 31.8 2.7 75 322 0.688 3.5 1.2 注：暗呼吸指植物在有光、无光条件下均能进行的有氧呼吸。 (1)除 C、H、O 之外，叶绿素分子中含有的主要元素还有_____（写出 2 种即可）。 光呼吸消耗有机物，但不产生 ATP 和 NADPH，推测光呼吸释放的能量主要去向是_____。 (2)据表分析，盐胁迫处理条件下导致 CoI 净光合速率降低的因素属于_____（填 “气孔”或“非气孔”）限制因素，此时净光合速率下降的主要原因是_____。 (3)Fv/Fm 反映光抑制强度，数值越低光抑制越强。盐胁迫条件下，与 CoI 相比，cam4 叶绿素含量下降幅度更大，除盐胁迫直接造成的损伤外，还可能是由于_____。 (4)盐胁迫会造成植物细胞内 Na+ 过量积累，植物可通过 SOS 信号通路将 Na+ 排出以抵御盐胁迫。该通路涉及 SOS3/SCaBP8/CaM4 复合体、SOS1、SOS2 等多种蛋白。为探究该通路机理， 以 CoI 和不同类型的基因缺失突变体为材料， 开展的实验及相关指标检测结果如图所示。盐胁迫信号会促使胞质中 Ca2+ 浓度升高，  Ca2+  优先结合的蛋白是_____，之后会使_____，最终使 SOS1 磷酸化，将细胞内 Na+ 排出。 注：NaCl为盐胁迫处理；突变体1基因SOS3和SCABP8缺失； 突变体2基因CaM4、SOS3和SCABP8缺失。 3．（2026·山东枣庄·模拟预测）骨关节炎是衰老退行性疾病，主要是由于软骨细胞内合成代谢（利用细胞内的ATP和NADPH将小分子物质合成生命所需的氨基酸、核苷酸和脂肪酸等）不足所致。我国科学家从菠菜叶肉细胞提取纳米级类囊体（NTU），用小鼠软骨细胞的细胞膜包裹NTU形成CM—NTU。将CM—NTU注射到病变部位，缓解小鼠的骨关节炎，模式图如下。 (1)类囊体上含有的光合色素可通过________法进行分离。若选择的菠菜叶片发黄，滤纸条上颜色变浅的色素带有________条。 (2)若将NTU直接注射到小鼠体内，NTU在进入细胞前会因_______被消灭，因此NTU需包裹小鼠软骨细胞的细胞膜。 (3)对含有NTU的小鼠软骨细胞进行照光处理，细胞内能产生ATP的场所有_______，照光治疗能缓解小鼠骨关节炎的原因是_______。 (4)有同学认为，只要软骨细胞内NTU数目足够多，软骨细胞可以像植物叶肉细胞一样，无需从细胞外获取葡萄糖，该同学的观点_______（填“合理”或“不合理”），判断的依据是_______。 4．（2026·山东泰安·二模）磷是拟南芥正常生长发育必需的元素，施加磷肥能促进其光合作用的进行。拟南芥从营养生长到生殖生长的转变过程中，其叶片颜色和光合特性会发生变化。与野生型拟南芥相比，某突变体拟南芥在这一转变过程中叶片变黄速度明显加快，且种子中淀粉含量较低。研究发现，该突变体中油菜素内酯（BR）信号传导异常，影响了叶绿素合成相关酶的活性以及Rubisco（光合作用过程中固定CO2的关键酶）的含量。叶绿素合成相关酶活性和Rubisco含量检测结果如图所示。 (1)磷通过转运蛋白进入根细胞时需消耗能量，该运输方式属于______，与该运输方式有关的细胞器主要有______（答出两种）；根细胞吸收磷可用于合成______（答出两种）。 (2)突变体拟南芥的油菜素内酯信号传导异常，原因可能是______（答出两种）。 (3)结合油菜素内酯的作用，据图分析，与野生型拟南芥相比，突变体拟南芥在营养生长转变为生殖生长的过程中，叶片变黄速度加快的原因是______。 (4)已知叶片光合作用产生的蔗糖会运输到种子并转化为淀粉储存起来。分析以上信息，突变体种子中淀粉含量较低的原因是______。 5．（2026·山东济南·二模）C4植物在气孔部分关闭时，仍能利用细胞间隙中低浓度的CO2维持光合作用。其机制是：先利用PPDK酶催化丙酮酸生成PEP，再利用PEPC酶催化CO2与PEP反应生成OAA，OAA进一步反应后进入叶绿体基质生成丙酮酸并释放CO2，CO2在RuBP羧化酶的作用下与RuBP反应被固定。水稻作为C3植物，无此机制。科研人员将PPDK酶基因和PEPC酶基因导入原种水稻细胞得到了转双基因水稻，并测量在不同光照强度和不同温度下的净光合速率（以CO2吸收速率表示），结果如下图所示： (1)根据C4植物光合作用机制推测，PEPC酶与RuBP羧化酶相比，PEPC酶对CO2的亲和力__________。在C4植物中，PEPC酶的作用场所是__________。 (2)据图1分析，光照强度为1000Lux时，转双基因水稻的光合速率为__________μmol·m-2·s-1。从光反应与暗反应的影响因素角度解释，在0-400Lux光照强度区间内，两曲线重合的原因是__________。 (3)据图2分析，转双基因水稻净光合速率最大值高于两条曲线中其他各点对应的数值的原因是__________（答出两点即可）。已知O2与CO2竞争性结合RuBP羧化酶，夏季午后常出现高温强光天气，此时转双基因水稻相对于原种水稻可能具有的增产优势是__________。 学科网（北京）股份有限公司第 1 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 $