5.第五章 细胞的能量供应和利用（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考生物大一轮复习学案

该高中生物学高考复习课件聚焦酶、ATP、细胞呼吸、光合作用等核心考点，依据高考评价体系梳理物质与能量观、结构与功能观等生命观念，通过近五年真题分析明确光合作用与细胞呼吸综合（占30%）、实验设计（占25%）等高频考点，归纳曲线分析、实验探究等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题溯源+微专题突破+素养导向”策略，如结合2025年黑吉辽蒙真题解析酶的本质，通过“叶圆片上浮法”实验设计培养科学思维与探究实践能力。特设易错点警示（如光反应产物NADPH与细胞呼吸NADH辨析）和答题模板，助力学生掌握实验变量控制等技巧，教师可据此精准定位学情，实现高效复习。

目 录 CONTENTS 第1节 降低化学反应活化能的酶 第2节 细胞的能量“货币”ATP 第3节 细胞呼吸的方式 呼吸电子传递和氧化磷酸化 第4节 细胞呼吸的影响因素及应用 第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理 第6节 光合作用的影响因素及应用 第7节 光合作用与细胞呼吸综合 光系统、光合电子传递与光抑制、光呼吸 CO2浓缩机制 影响气孔开闭的多种因素 微专题 微专题 微专题 微专题 返回目录 第1节　降低化学反应活化能的酶 返回目录 2 知识清单 一、酶的概念、本质及作用 概念 活细胞产生的具有催化作用的有机物 化学本质 绝大多数是蛋白质,少数是RNA 酶的 作用 验证 实验 分组 等量H2O2溶液 不处理 90 ℃水浴加热 2滴FeCl3溶液 2滴新鲜肝脏研磨液 (含过氧化氢酶) 现 象 气泡 基本无气泡 气泡较少 气泡较多 气泡很多 卫生香 卫生香不复燃 卫生香不复燃 卫生香复燃但不明显 卫生香复燃明显 结论 (1)水浴加热、FeCl3、过氧化氢酶均能加快H2O2分解的速率 (2)与无机催化剂FeCl3相比,过氧化氢酶的催化效率要高得多 返回目录 作用机理—— 降低化学反应 的活化能   返回目录 二、酶的特性 特性 图像 分析 高效性 (同无机催化剂相比,酶降低活化能的 作用更显著)   (1)酶只能改变化学反应的速率,但不 改变最终生成物的量 (2)a、b曲线相比较可以说明酶具有 高效性 专一性 (一种酶只能催化一种或一类化学反 应)   A表示酶,B表示底物,C、D表示生成 物 (1)有些酶只作用于一种底物,如麦芽 糖酶,其只能催化麦芽糖分解 (2)有些酶可作用于一类结构相近的 底物,可催化一类物质分解 返回目录 特性 图像 分析 作用条件较温和        (1)在最适温度和pH条件下,酶的活性 最高 (2)高温、强酸、强碱等条件会使酶 的空间结构遭到破坏而永久失活;低 温条件下酶的活性很低,但空间结构 稳定 易混易错　酶应该在低温条件下保存,而不是在最适温度下保存。 返回目录 三、酶促反应速率的影响因素及探究实验 1.影响酶促反应速率的因素 pH 温度 底物浓度 酶浓度 图 示         说 明 (1)不同pH下酶的最适温度一般不变,不同温 度下酶的最适pH一般不变 (2)温度与pH通过影响酶活性(或酶的空间结 构)影响酶促反应速率 在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率随底物浓度的增加而加快,当达到一定底物浓度(P点对应的底物浓度)后,受酶量的限制,反应速率不再增加 在其他条件适宜、底 物充足的情况下,酶 促反应速率与酶浓度 成正比 底物浓度和酶浓度不改变酶的活性,而是通过影响酶与底物的接触来影响酶促反应速率的 返回目录 知识拓展　影响酶促反应速率的其他因素 (1)激活剂:能提高酶活性的物质,如Cl-是唾液淀粉酶的激活剂,Mg2+是Taq DNA聚合酶 的激活剂。 (2)酶的竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂 返回目录 ①竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率,可通过增加底物浓 度来降低其对酶活性的抑制。 ②非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位发生不可逆性结合,从而使酶的活性部位功能 丧失,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似(均可使酶的空间结构改变;一般随底物 浓度增加,非竞争性抑制剂的抑制作用不可消除)。 返回目录 2.探究温度和pH对酶活性的影响 探究温度对酶活性的影响 探究pH对酶活性的影响 实验变 量分析 自变量:温度(t) 因变量:淀粉酶活性 自变量:pH 因变量:过氧化氢酶活性 过程及 检测     注意 (1)淀粉溶液和淀粉酶溶液必须在对应温度下分别保温一段时间后再混匀,不可先混合再在相应温度下保存 (2)本实验不宜选用斐林试剂作为检测试剂(使用斐林试剂需水浴加热),不宜选用H2O2(加热条件下会分解)作为实验材料 (1)本实验可先将不同pH的缓冲液与过氧化氢酶混合,再加入H2O2 (2)本实验不宜选用淀粉(酸性条件下易分解)作为实验材料 返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2025黑吉辽蒙,1)耐高温的DNA聚合酶的基本单位是脱氧核苷酸。 (         ) ✕ 解析　DNA聚合酶的化学本质是蛋白质,其基本单位是氨基酸。 2.(2025浙江6月选考,6)酶促反应前后,酶会发生不可逆的结构变化。 (         ) ✕ 解析　酶与底物结合是可逆的,反应完成后酶会恢复原状。 3.(2025安徽,4)蔗糖溶液与淀粉酶混合后温水浴,加入斐林试剂可反应生成砖红色沉 淀。 (         ) ✕ 解析　酶具有专一性,蔗糖无法被淀粉酶水解产生还原糖,无法与斐林试剂反应。 返回目录 4.(2024河北,2)胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存。 (         ) ✕ 解析　胃蛋白酶的最适pH为1.5,其应在酸性、低温条件下保存。 5.(2024江苏,3)探究温度对酶活性的影响时,先将酶与底物混合,然后在不同温度下水浴 处理。(         ) ✕ 解析　探究温度对酶活性的影响时,应先将酶和底物分别在一定温度下水浴处理,然后 再混合。 6.(2023河北,1)淀粉酶在0 ℃时,空间结构会被破坏。 (         ) ✕ 解析　酶在0 ℃时,其空间结构没有被破坏,但活性被抑制。 返回目录 ··········从真题到教材·········· 7.酶是活细胞产生的具有_________作用的有机物,其中绝大多数酶是_________,少部 分是_________,酶通过降低____________________起作用。(必修1 P78、P81) 　化学反应的活化能     　RNA     　蛋白质     　催化     8.与无机催化剂相比,酶具有_________性;一种酶只能催化一种或一类化学反应,体现 _______性;酶的作用条件较温和,在最适宜的____________条件下有最高的活性(必修1 P81—82、P84)(2023辽宁,19)(2023广东,1)。在______℃左右时,酶的活性很低,但酶的 ____________稳定,在_________温度下酶的活性会升高,因此,酶制剂适宜在低温下保存 (必修1 P84)(2025黑吉辽蒙,1)(2024河北,2)。 　适宜     　空间结构     　0     　温度和pH     专一     　高效     9.有些酶需要特殊物质作用才能具有活性,如真核细胞和细菌的DNA聚合酶需要______ 激活。(选必3 P77) 　Mg2+     返回目录 考法　实验设计与分析 考法清单 1.实验变量和基本原则 返回目录 2.实验的类型:验证性实验和探究性实验 验证性实验 探究性实验 实验目的 验证已知的原理或结论 探究未知的规律或结论 假设 无 可提出多种假设 预期结果 唯一的预期结果 不同的假设条件会有不同的预期结 果 实验结果 与预期结果相同 与预期结果之一相同 实验结论 即验证的原理或结论 分析结果得出结论 返回目录 易混易错    (1)假设和实验结论的关系:假设是你认为的问题的可能答案,不一定对;实 验结论是问题的确定答案。 (2)预期结果和实验结果的关系:预期结果是根据假设预期出现的现象或预期得到的结 果;实验结果是做实验得到的真实结果(实际的实验现象)。 (3)假设和预期结果的关系:假设成立的情况下通过逻辑推理得出的具体可观察的实验 现象或数据就是预期结果。 返回目录 3.实验题解题的基本思路 明确实验目的和变量→分析实验原理→结合实验的设计步骤→分析实验结果→得出 实验结论。 (1)明确实验目的和变量 ①明确实验目的主要明确的是探究性实验还是验证性实验,如验证……,探究自变量对 因变量的影响,探究自变量与因变量的关系,探究自变量的作用等。明确自变量、因变 量和无关变量。 ②确认方法:题目信息直接给出;结合实验步骤、现象等推断。 返回目录 (2)分析实验原理 实验原理是实验操作过程中或实验分析中所依据的科学理论。 实验原理的来源 ①教材中的结论性知识;②题干中提供的新信息 实验原理的作用 ①可作为自变量处理的依据;②可作为因变量检测的依 据;③可作为预期实验结果推理的依据 返回目录 (3)设计实验步骤 返回目录 (4)记录分析实验结果和总结得出实验结论 实验结果和实验结论的关系:实验结果即实验过程中观察到的实验现象或收集到的数 据,是证据;实验结论则是通过对实验结果的分析得出的定性表述,结论要与实验目的相 对应。实验结论是总结性语言,不能只对实验现象进行简单描述。 返回目录 4.实验设计方案的检查和评价 (1)看对照:首先看有无对照实验。如果有对照,再看对照设计是否合理,如实验变量设 置是否遵循了单一变量原则,是否排除了干扰因素。 (2)看步骤:步骤的顺序是否合理;步骤是否完整;具体操作有无违反生物学基本原理。 (3)看器材:生物学材料选择是否得当;实验器材选择是否合理;药剂的选择、使用、用 量是否准确。 (4)看条件:是否需要搅拌、加热等实验所需的操作;光照等条件是否合理。 (5)看结果:实验结果的检测方法是否得当。 返回目录 典例    (2024浙江1月选考,17,2分)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨 酸生成桂皮酸,进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液,测定PAL的活性,测 定过程如表。 步骤 处理 试管1 试管2 ① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL ② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL ③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL ④ 试管1加0.2 mL H2O。2支试管置30 ℃水浴1小时 ⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL — ⑥ 试管2加0.2 mL H2O。测定2支试管中的产物量 返回目录 下列叙述错误的是 (         ) A.低温提取以避免PAL失活　　　 B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗 C.④加H2O补齐反应体系体积　　　 D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应 B 解析　试管2中步骤②加了HCl,使PAL失活作为对照组,此组苯丙氨酸不会被消耗,且步 骤⑤加入HCl溶液可终止酶促反应,B错误,D正确。步骤④加H2O可补齐反应体系体积, 以保证无关变量相同且适宜,C正确。 返回目录 变式　(同考法不同考查方向·实验结果分析)(2023辽宁,19改编,3分)基质金属蛋白 酶MMP2和MMP9是癌细胞转移的关键酶。MMP2和MMP9可以降解明胶,明胶可被某 染液染成蓝色,因此可以利用含有明胶的凝 胶电泳检测这两种酶在不同条件下的活 性。据图分析,下列叙述错误的是    (         ) A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性　　　 B.10 ℃保温降低了MMP2和MMP9活性 C.缓冲液用于维持MMP2和MMP9活性　　　 D.MMP2和MMP9降解明胶具有专一性 A 返回目录 解析　由题意,MMP2和MMP9可降解明胶,明胶可被某染液染成蓝色,故图中白色区域 越大,代表MMP2和MMP9的活性越强:   MMP2和MMP9都属于酶,酶具有专一性,D正确。 返回目录 解题关键　解题关键为根据选项描述找到自变量和无关变量,如A项为“SDS可以提高 MMP2和MMP9活性”,说明此为对“探究SDS对MMP2和MMP9活性的影响”的实验 结论推测,自变量为是否含SDS,无关变量(保温的温度、是否含有缓冲液)应相同,故选 择图中前两列的结果对实验结论进行推测。 返回目录 第2节　细胞的能量“货币”ATP 返回目录 27 知识清单 组成元素 C、H、O、N、P 名称 腺苷三磷酸 结构及 特点   主要功能 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 ATP与ADP 的转化   返回目录 ATP的利用 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的,如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP。如图ATP为主动运输供能示意图:   返回目录 知识归纳    (1)ATP与RNA的关系   (2)将ATP中的腺嘌呤替换为鸟嘌呤即为GTP,CTP、UTP同理;也可将ATP中的核糖替 换成脱氧核糖,即为dATP,dGTP、dCTP、dTTP同理,可统称为dNTP,在PCR过程中, dNTP既可提供能量,也可作为合成DNA的原料。 (3)辨析各物质中“A”的含义 返回目录 知识拓展　磷酸肌酸是在肌肉等器官中的一种高能磷酸化合物。磷酸肌酸能在肌酸 激酶的催化下,将其磷酸基团转移给ADP生成ATP,该过程称为ATP—磷酸肌酸供能系 统。 返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2025重庆,3)核糖是ATP的组成成分,补充核糖有助于马拉松运动员合成ATP。(         ) √ 解析　ATP由腺苷(腺嘌呤+核糖)和三个磷酸基团组成,补充核糖可为ATP的合成提供 原料。 2.(2025河北,1)ATP是一种能为生命活动供能的化合物,肌肉的收缩过程不消耗ATP。  (         ) ✕ 解析　肌肉收缩需要消耗ATP。 3.(2024全国甲,2)ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量。 (         ) √ 返回目录 ··········从真题到教材·········· 4.ATP是驱动细胞生命活动的_________能源物质。ATP是____________的英文缩写, 结构简式是______________,其中A表示_______,P代表____________。当ATP在酶的 作用下水解时,脱离下来的________________挟能量与其他分子结合,从而使后者发生 变化。(必修1 P86)(2024全国甲,2) 　末端磷酸基团     　磷酸基团     　腺苷     　A—P~P~P     　腺苷三磷酸     　直接     5.ATP水解释放的_____________可使蛋白质等分子磷酸化,使其___________发生改 变,活性也被改变,因而可以参与特定的化学反应。(必修1 P88)(2024甘肃,2)(2024安徽, 4) 　空间结构     　磷酸基团     返回目录 考法　磷酸化和去磷酸化 考法清单 图示 相关解读   (1)磷酸化和去磷酸化能为细胞提供一种“开关”机制, 使各种靶蛋白处于活化或失活的状态。如当细胞受到 信号刺激时,蛋白激酶会催化ATP将蛋白质磷酸化,进而 改变其空间构象和功能。随后,蛋白磷酸酶会催化磷酸 基团的去除,使蛋白质恢复原始构象。这一系列的过程 不仅体现了蛋白质结构与功能的紧密联系,也展现了细 胞在应对外界刺激时的复杂而精细的调控能力 (2)蛋白质的可逆磷酸化作用参与许多生化反应的调节, 如物质运输、细胞分裂、光合作用、基因表达等过程 返回目录 典例    (2021湖南,5,2分)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基 酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是  (         ) A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋 白质结构与功能相适应的观点 B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不 影响细胞信号传递 C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递 D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响 B 返回目录 解析　通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构,进而参与细胞信号的传 递,体现出蛋白质结构与功能相适应的观点,A正确;如果这些蛋白质特定磷酸化位点的 氨基酸缺失,将会使该位点无法磷酸化,进而影响细胞信号的传递,B错误;ATP为蛋白质 磷酸化提供了磷酸基团和能量,从而参与细胞信号传递,C正确;蛋白质磷酸化和去磷酸 化反应需要蛋白激酶和蛋白磷酸酶的参与,而温度会影响酶的活性,进而影响蛋白质磷 酸化和去磷酸化反应,D正确。 返回目录 变式　(同考法不同考查方向·磷酸化与物质运输)(2023湖南,8,2分)盐碱胁迫下植物 应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上 PIP2s蛋白磷酸化水平,影响H2O2的跨膜转运,如图所示。下列叙述错误的是 (         ) 返回目录 A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的 B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制,促进H2O2外排,从而减轻其对细胞的毒害 C.敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力 D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径 答案 B 返回目录 解析　根据题图分析可知,当禾本科农作物AT1蛋白与Gβ结合时,可抑制PIP2s蛋白磷 酸化,从而降低H2O2的外排能力,使细胞死亡;当禾本科农作物AT1蛋白缺陷而无法与Gβ 结合时,其对PIP2s蛋白磷酸化的抑制作用降低(细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平提高), 使H2O2的外排能力提高,从而减轻H2O2对禾本科农作物细胞的毒害作用,A正确,B错 误。敲除AT1基因或降低其表达,可解除AT1蛋白对细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化的抑制 作用,H2O2外排增加,进而提高禾本科农作物的抗氧化胁迫能力和成活率,C正确。可以 将特殊物种中逆境胁迫相关基因转移至农作物细胞内,以改良其抗逆性,D正确。 返回目录 第3节　细胞呼吸的方式 返回目录 40 知识清单 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式(对比实验) 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 实验 原理   实验 装置     返回目录 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 实验 现象 (1)澄清石灰水浑浊程度高,且变化速度快 (2)若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液,结果由蓝→绿→黄,且变黄时间短、速度快 (3)向酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾溶液,无变化 (1)澄清石灰水浑浊程度低,且变化速度慢 (2)若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液,结果由蓝→绿→黄,且变黄时间长、速度慢 (3)向酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾溶液,变灰绿色 易混易错    (1)本实验不能只用澄清石灰水是否变浑浊和溴麝香草酚蓝溶液是否变黄 作为检测指标,应以其浑浊程度或变黄速度等作为检测指标,因为酵母菌有氧呼吸和无 氧呼吸均产生CO2。(2)由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此应将 酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 返回目录 二、细胞呼吸 实质 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成CO2或其他产物,同时释放能量,并生成ATP 过程   返回目录 方式 有氧呼吸 无氧呼吸 比 较 化学反应式 C6H12O6+6H2O+6O2  12H2O+6CO2+能量 (1)酒精发酵,如酵母菌等:C6H12O6  2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 (2)乳酸发酵,如乳酸菌等:C6H12O6  2C3H6O3(乳酸)+少量能量 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 能量变化 大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中 大部分存留在不彻底氧化产物(酒精或乳酸)中,少部分释放,释放的能量大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中 ATP产生阶段 有氧呼吸三个阶段均产生ATP 仅在第一阶段产生ATP 返回目录 易混易错    (1)哺乳动物成熟红细胞无线粒体,只进行无氧呼吸。需氧型原核生物虽无 线粒体,但细胞含与有氧呼吸有关的酶,故可进行有氧呼吸。 (2)葡萄糖不能进入线粒体,需在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸在O2存在时可进入 线粒体被分解。 (3)产酒精与产乳酸的无氧呼吸仅在第一阶段产生ATP,且在第二阶段均消耗[H]。 返回目录 三、细胞呼吸方式的判断(多以葡萄糖为底物,不考虑光合作用) 返回目录 四、细胞呼吸是细胞代谢的枢纽 在细胞呼吸过程中产生的中间产物,可转化为甘油、氨基酸等非糖物质,非糖物质代谢 形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同,这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白 质、糖类和脂质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 返回目录 知识拓展　以葡萄糖为底物的细胞呼吸的相关计算 1.技巧 (1)明确相关物质间的比例关系 ①有氧呼吸:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6。 ②无氧呼吸:C6H12O6∶CO2∶C2H5OH=1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3=1∶2。 (2)需要明确的几个等量关系 ①CO2释放总量=有氧呼吸释放的CO2量+无氧呼吸释放的CO2量。 ②O2吸收量=有氧呼吸释放的CO2量。 ③酒精产生量=无氧呼吸释放的CO2量。 返回目录 2.实例分析 (1)消耗等量的葡萄糖(设为a)时,有氧呼吸消耗的O2∶有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸产 生的CO2=3∶4,具体分析如下: 有氧呼吸消耗O2(6a)∶有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸产生的CO2(6a+2a)=3∶4。 (2)CO2释放量为2b,O2吸收量为b,无氧呼吸强度是有氧呼吸的3倍(不考虑乳酸发酵),具 体分析如下: 无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的倍数=(b/2)÷(b/6)=3。 返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2025江苏,2)人体细胞和酵母细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同。 (         ) ✕ 解析　葡萄糖分解成丙酮酸(细胞呼吸第一阶段)的场所都是细胞质基质。 2.(2025山东,4)以葡萄糖为原料进行无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形 式散失。(         ) ✕ 解析　无氧呼吸中,葡萄糖中的能量大部分未释放,而是储存在乳酸或酒精等产物中。 返回目录 3.(2024安徽,1)真核细胞中[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和 内膜上。(         ) ✕ 解析    [H]与氧结合生成水的过程发生在真核细胞的线粒体内膜上。 4.(2023浙江1月选考,16)不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等。  (         ) ✕ 解析　消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多。 返回目录 5.(2022全国甲,4)有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP。 (         ) √ 6.(2022江苏,8)蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP。 (         ) ✕ 解析　蓝细菌存在与有氧呼吸相关的酶,可以进行有氧呼吸。 7.(2021福建,9)葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量。 (         ) ✕ 解析　葡萄糖无法进入线粒体分解。 返回目录 ··········从真题到教材·········· 8.有氧呼吸:第一个阶段是,1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,产生少量的[H],并释 放出少量的能量,[H]主要是指________________________;第二个阶段是,丙酮酸和 __________彻底分解成_______________和[H],并释放出少量的能量;第三个阶段是, _______经过一系列的化学反应,与氧结合形成水,同时释放出大量的能量。经有氧呼吸 1 mol葡萄糖大约能使32 mol ADP转化为ATP。(必修1 P92—93)(2025河南,4)(2024江西, 5)(2023广东,7)(2022全国甲,4) [H]     　二氧化碳(CO2)     水(H2O)     　还原型辅酶Ⅰ(NADH)     返回目录 9.无氧呼吸:第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是,丙酮酸在 酶(与催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下,分解成_________和二氧化碳,或者转化成 _________。ATP只在第______阶段产生,1 mol葡萄糖大约产生2 mol ATP。(必修1 P94) (2025江苏,2)(2025山东,4) 　一     　乳酸     　酒精     返回目录 微专题　呼吸电子传递和氧化磷酸化 返回目录 55 探索命题规律 　　细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应,一些高考试题的情境会在 课本细胞呼吸的基础上进行适度地拓展。针对此类问题需结合所学知识和新情境中 的已知信息进行审题、解题。(2022山东,16)(2021重庆,21) 返回目录 典例    (2026届黑龙江哈三中期初)有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行(如图甲),叠 氮化物可抑制电子传递给氧;DNP使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的 离体线粒体放在缓冲液中进行实验,在不同的时间加入丙酮酸、ADP+Pi、叠氮化物或 DNP,测定消耗的O2量和合成的ATP量,结果如图乙。①②表示生理过程。下列说法错 误的是 (         ) 返回目录 A.还原剂NADH是一种电子供体 B.①②生理过程均发生在线粒体内膜上 C.由图可以推测出,物质X是DNP D.DNP能使细胞呼吸释放的能量中以热能形式散失的比例增加 答案 B 返回目录 解析　由图甲知,NADH产生的电子(e-)通过电子传递链最终与氧气结合生成水,故 NADH是电子供体,A正确;图乙中,由O2消耗量及加入的物质可推知,过程①为发生于线 粒体基质的有氧呼吸第二阶段,过程②为发生于线粒体内膜的有氧呼吸第三阶段,B错 误;加入物质X后,O2消耗量增加,但ATP的合成量未增加,推测X是DNP,加入DNP后,H+ 进入线粒体基质时不经过ATP合酶,使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减 少,以热能形式散失的比例增加,C、D正确。 返回目录 突破指南　呼吸电子传递和氧化磷酸化 　　在有氧呼吸第三阶段,[H](如NADH)在酶的催化下释放电子和H+,电子转移至嵌在 线粒体内膜上的电子传递链中。当电子沿着电子传递链依次传送时,其释放的能量用 于驱动H+跨膜转运——从线粒体基质转运到膜间隙,从而产生H+浓度梯度。膜间隙的 H+沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道顺浓度梯度流回线粒体基质,推动了ATP的 合成。ATP合成过程中的磷酸化以电子传递为基础,两者偶联发生。呼吸电子传递和 氧化磷酸化过程如图所示: 返回目录 返回目录 第4节　细胞呼吸的影响因素及应用 返回目录 62 知识清单 项目 O2浓度 温度 水 CO2浓度 机理 O2是有氧呼吸所必需 的,且O2对无氧呼吸 有抑制作用 主要通过影响酶的活 性影响细胞呼吸速率 在一定范围内,自由 水含量越高,细胞呼 吸速率越快 作为细胞呼吸的产 物,浓度过高会抑制 细胞呼吸 曲线         返回目录 应用 (1)储藏:果蔬应置于低温、低氧、湿度适中的环境中,种子应置于低温、低氧、干燥的环 境下 (2)农业 ①大棚夜间降低温度,可降低植物细胞呼吸速率,利于有机物积累 ②中耕松土利于根部细胞进行有氧呼吸,为植物吸收无机盐提供能量 ③及时排涝可避免根部细胞缺氧,否则洪涝会导致细胞进行无氧呼吸,产生酒精或乳酸(少 数植物)毒害细胞 (3)工业及食品:制备发酵产品(如利用乳酸菌制作泡菜和酸奶等;利用酵母菌制作果酒等) (4)人体健康 ①有氧运动可避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸,乳酸的大量积累会使肌 肉酸胀乏力 ②用透气的创可贴或纱布包扎伤口可抑制厌氧菌(如破伤风芽孢杆菌)的繁殖 返回目录 知识归纳　氧气浓度对细胞呼吸速率影响的曲线分析(只考虑有氧呼吸和产酒精的无 氧呼吸) 返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2025湖北,7)农业生产中,种子储藏需要干燥的环境。 (         ) √ 2.(2025北京,1)无氧运动比有氧运动更有利于控制体重。 (         ) ✕ 解析　中低强度长时间的有氧运动可以消耗更多的脂肪;高强度短时间的无氧运动可 以消耗更多的糖原,运动的强度、时间的长短等会影响有机物的消耗,所以不能简单地 说无氧运动比有氧运动更有利于控制体重。 返回目录 3.(2024甘肃,3)兰花会因浇水过多而死亡,浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了 无氧呼吸。 (         ) √ 4.(2023湖南,5)低温保存食品可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利。  (         ) ✕ 解析　温度过低会使蔬菜、水果等鲜活食品的细胞死亡,从而使其变质。 5.(2021湖北,10)密封(4 ℃冷藏)条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜。  (         ) √ 解析　密封(4 ℃冷藏)条件下,细胞呼吸导致O2减少,CO2增多,进而使有氧呼吸被抑制, 有机物消耗减少,利于保鲜。 返回目录 6.(2021湖南,12)农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命 显著延长。(         ) ✕ 解析　贮藏种子的条件是低氧而不是无氧,无氧条件下种子无氧呼吸旺盛,产物酒精 (或乳酸)的积累容易使种子腐烂,贮藏寿命缩短。 返回目录 第5节　捕获光能的色素和光合 作用的原理 返回目录 69 知识清单 一、捕获光能的色素 1.绿叶中色素的提取和分离 提取 分离   光合色素能够溶解于有机溶剂(如无水乙醇) 纸层析法:不同光合色素在层析液中溶解度不同,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   (1)无水乙醇:溶解色素 (2)二氧化硅:使研磨更充分 (3)碳酸钙:防止研磨中叶绿素被破坏 注意: (1)滤液细线要直、细、匀(画完待干燥后重复一到两次) (2)滤液细线不能接触层析液,防止色素溶于层析液中 返回目录 实 验 结 果 (1)色素带的条数与色素种类有关,四条色素带说明有四种色素 (2)色素带的宽窄与色素含量有关,色素带越宽说明此种色素含量越多 (3)色素带扩散速度与溶解度有关,扩散速度越快(相同时间扩散距离越远) 说明溶解度越高 返回目录 2.光合色素的分布及功能 (1)光合色素位于类囊体薄膜上,具有吸收、传递和转化光能的功能。 (2)不同色素吸收光谱(如图)不同,其中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。 返回目录 易混易错    (1)叶绿体中的色素(即光合色素)≠液泡中的色素(如水溶性的花青素)≠光 敏色素,光敏色素是一种接收光信号的分子,调节植物的生长发育。 (2)叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg,类胡萝卜素的组成元素仅有C、H、O,故 土壤中缺少Mg可以使植株叶片黄化。 (3)光是影响叶绿素形成的主要因素,如一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素,叶子 会发黄。 返回目录 二、捕获光能的结构——叶绿体 1.叶绿体的结构 返回目录 2.恩格尔曼实验证据 返回目录 三、光合作用的原理 1.光合作用的探究历程 科学家 实验过程或现象 实验结论 希尔 离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气 离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生氧气(这个反应称为希尔反应) 鲁宾和卡门  O+CO2 植物 O2 H2O+C18O2 植物 O2 光合作用释放的O2中的氧元素来自水 阿尔农 在光照下,叶绿体可合成ATP,且该过程总是与水的光解相伴随 水的光解与ATP合成相关联 卡尔文 用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,追踪检测放射性:14CO2→14C3→(14CH2O) 光合产物中的碳来自CO2 返回目录 2.光合作用的过程 光反应 暗反应 场所 类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 光、光合色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP+等 酶、CO2、ATP、NADPH、C5等 过程     返回目录 光反应 暗反应 物质 变化 (1)水的光解:2H2O  O2+4H++4e- (2)ATP的合成:ADP+Pi+能量 ATP (3)NADPH的合成:NADP++H++2e-  NADPH(还原型辅酶Ⅱ) (1)CO2的固定:CO2+C5 2C3 (2)C3的还原:2C3  (CH2O)+C5 注:C3是指3-磷酸甘油酸,C5是指核酮糖-1,5二磷酸(RuBP);C3还原消耗的能量不仅来自ATP,还来自NADPH 能量 变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 化学 反应式 CO2+H2O  (CH2O)+O2 返回目录 光反应 暗反应 联系 (1)光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi (2)暗反应不直接依赖光,若光反应停止,因NADPH和ATP还没有消耗完,暗反应可继续进行一段时间 环境改 变时, 短时间 内各物 质含量 变化的 分析 (1)   (2)   注意:分析物质含量变化时从来源和去路两个方面考虑,先考虑环境因素直 接影响的物质,再考虑此物质含量变化对其他物质含量的影响 返回目录 小表达　将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放。如果在该适宜 溶液中将叶绿体的双层膜破裂后再照光,_______(填“有”或“没有”)氧气释放,原 因是______________________________________________。 答案:有　类囊体膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体的双层膜破裂后,类囊体膜上仍能 发生H2O的光解 返回目录 【链接高考】1.[2023重庆,19(2)②]水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和________,两 者可以相互转化,后者是光合产物的主要运输形式,在开花结实期主要运往籽粒。 2.[2023湖南,17(1)]玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是3-磷酸甘油醛,该产物 跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成_______(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后, 再通过_______长距离运输到其他组织器官。 【溯源教材】必修1 P104“相关信息” ·········· 教考衔接 光合作用的产物 ·········· 返回目录 　　光合作用的产物主要是蔗糖、淀粉等糖类,蔗糖在细胞质基质中合成,淀粉在叶绿 体基质中合成,蔗糖最终可经过韧皮部(筛管)由叶片(源)运往其他器官(库)。由于蔗糖 具有较高的水溶性和运输速率且性质稳定,因此蔗糖是糖类物质在植物体内运输的主 要形式。 【答案】1.蔗糖　2.蔗糖　筛管(韧皮部或韧皮部筛管) 返回目录 3.光合作用和化能合成作用的比较 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 光能 无机物氧化分解释放的化 学能 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2025山东,13)“绿叶中色素的提取和分离”实验中,无水乙醇可用加入适量无水碳 酸钠的95%乙醇替代。 (         ) √ 2.(2024广东,3)用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,研磨时用水补充损失的提 取液。(         ) ✕ 解析　提取色素可用无水乙醇,加水补充提取液会导致乙醇浓度降低,不利于色素的提取。 3.(2024贵州,3)测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段。 (         ) ✕ 解析　叶绿素和类胡萝卜素均能吸收蓝紫光。 返回目录 4.(2023江苏,12)用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏。  (         ) ✕ 解析　碳酸钙可防止叶绿素被破坏。 5.(2023湖北,11)高温使作物中的叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少。(        ) ✕ 解析　光反应中产生的是NADPH,NADH在细胞呼吸中产生。 6.(2021广东,12)在高等植物卡尔文循环中,催化CO2固定形成C3的酶存在于细胞质基质 中。(         ) ✕ 解析　催化CO2固定形成C3的过程属于暗反应阶段,暗反应发生在叶绿体基质中。 返回目录 ··········从真题到教材·········· 7.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中,故常用____________提取绿叶中的色素。不 同的色素在层析液中的___________不同,溶解度______的随层析液在滤纸上扩散得快, 反之则慢。(必修1 P98)(2025四川,16)(2024河北,19) 　高     　溶解度     　无水乙醇     8.光反应:叶绿体中光合色素吸收的光能,一方面将水分解,产生O2、_______和电子(e-), 电子传递的最终来源物质是_______,最终受体是__________,最终产物是__________; 另一方面在酶的催化作用下,提供能量促使________________________。(必修1 P103) (2025山东,21)(2023湖北,8) 　ADP与Pi反应形成ATP     　NADPH     　NADP+     　水     　H+     返回目录 9.暗反应 (1)CO2的固定:CO2在Rubisco的作用下,与_____________________________结合形成两 个____________________。(必修1 P104)(2024黑吉辽,21)(2023重庆,19) (2)C3的还原:C3接受__________________释放的能量,并且被__________还原生成3-磷 酸甘油醛,随后经过一系列的反应转化为糖类。(必修1 P104)(2025陕晋青宁,17)(2024 安徽,16) (3)C5的再生:一些3-磷酸甘油醛经过一系列变化,又形成C5,这些C5可以参与___________。 (必修1 P104)(2021广东,12) 　CO2的固定 　NADPH     　ATP和NADPH     　C3(3-磷酸甘油酸)     　C5[核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)]     返回目录 第6节　光合作用的影响因素及应用 返回目录 88 知识清单 原理分析 应用 内部因素 遗传特性(色素含量、酶的数量及活性等)、叶面积指数、叶龄等,如:阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低 单 因 子 外 部 因 素 光 光 照 强 度 光照强度通过影响光反应中ATP和NADPH的产生来影响暗反应,最终影响光合速率 温室生产中,适当增加光照强度,以提高光合速率,使作物增产   光 质 光质影响光合作用强度,光合色素主要吸收红光和蓝紫光,几乎不吸收绿光 温室大棚可根据需要选择适合的光、玻璃或塑料薄膜 返回目录 原理分析 应用 单 因 子 外 部 因 素 CO2 浓度   农田“正其行、通其风”及温室大棚增施有机肥等均可增大CO2浓度,提高光合速率 温 度   温室大棚内增加昼夜温差,有助于植物有机物的积累 矿质 元素 (1)N、Mg等是合成叶绿素所必需的矿质元素 (2)P参与ATP的形成 根据作物的需肥规律适时、适量施肥,提高农作物产量 水分 (1)水是光合作用的原料 (2)缺水时,气孔导度减小,CO2吸收量减小 根据作物的需水规律合理灌溉 返回目录 原理分析 应用 多因子 外部因素   (1)A点前:限制因子主要为光照强度 (2)B点后:光照强度不再是限制因子,光合速率还受温度、CO2浓度等的影响 温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度(也可同时适当增加CO2浓度)可提高光合速率;当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率 返回目录 知识归纳　叶圆片上浮法探究光照强度或CO2浓度对光合速率的影响 小表达　大棚生产中,为什么一定程度上多施有机肥能够提高作物的产量?_______ ____________________________。 答案:有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成了CO2和无机盐,CO2是光合作用的原 料,无机盐有利于植物生长 返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2024新课标,2)干旱缺水时进入叶肉细胞的CO2会减少。 (         ) √ 解析　干旱缺水→植物气孔开度减小→CO2吸收量减少。 2.(2022海南,3)探究适宜温度下CO2对光合作用的影响时,叶圆片上浮所需时长主要取 决于叶圆片光合作用释放氧气的速率。 (         ) √ 3.(2021湖南,7)合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度。 (         ) √ 4.(2021辽宁,2)合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。 (         ) √ 返回目录 ··········从真题到教材·········· 5.光对植物生长发育的作用有______________________和_________________________ 两个方面(必修1 P105、选必1 P106)(2025河南,17)。除光照外,影响光合作用强度的 主要环境因素有____________________(答出2点即可)(必修1 P105)(2023山东,21)。 　温度、CO2浓度、水     　作为信号调节植物生命活动 　为光合作用提供能量     返回目录 考法　光合作用的影响因素分析 考法清单   思路 第一步:写出该因素所涉及的光合作用过程 第二步:分析反应物、生成物、反应条件 第三步:根据反应物变化或反应条件变化推导结果变化或结合结果反推反应物、生成物、反应条件的变化 实例 CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯作为实验材料,分别进行不同实验处理,甲组提供大气CO2浓度,乙组提供CO2浓度倍增环境。整个生长过程保证充足的水分供应,选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如图所示,回答下列问题: (1)CO2浓度增加,作物光合作用速率发生的变化是　　    ;出现这种变化的原因是　　　　　　　　　　    　　　　　　　　　　　　　　    　　　　　    。 (2)在CO2浓度倍增时,光合作用速率并未倍增,此时限制光合作用速率增加的因 素可能是　　　　　　　    　　　　　　　　　　    。 返回目录   分析   答案 (1)增大　CO2参与光合作用的暗反应,在光照充足的情况下,CO2浓度增加,其单位时间内与C5结合生成的C3也会增加,C3反应形成的糖类增加,故光合速率增大    (2)NADPH和ATP的供应限制,与固定CO2有关的酶的活性不够高或酶的数量不足,C5的再生不足,有机物在叶绿体中积累较多等 返回目录   思路 第一步:列出光合作用的影响因素(内部因素:遗传特性、叶面积指数、气孔开度等;外部因素:光照强度、CO2浓度、温度、水分等) 第二步:分析条件改变对光合作用因素的影响 答题要点:条件改变→光合作用因素改变→光合速率改变 实例 将生长在水分正常的土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中细胞液浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增多,叶片气孔开度减小,则与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会　　        ,出现这种变化的主要原因是　    　　　　　　　　　　　　    　　　　　　     分析 第一步:列出光合作用的影响因素 第二步:干旱处理使叶片气孔开度减小→供应给叶片进行光合作用的CO2减少→光合速率降低 答案 降低　气孔开度减小使供应给叶片进行光合作用所需的CO2减少 返回目录 典例    (2023湖南,17节选)(3)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)。 合产物输出速率有限     　光反应生成的ATP、NADPH有限;暗反应的酶活性有限;光 解析    (3)在光饱和条件下,水稻叶绿体的光反应强度不再增加,产生的ATP和NADPH 不再增多,限制了C3的还原;水稻叶绿体内与暗反应有关的酶的活性有限;光合作用产生 的有机物输出速率有限,在叶绿体中积累较多,抑制了反应的进行。 返回目录 变式　(同考法不同考查方向·干旱对光合作用的影响)我国西北地区干旱少雨,生长 于此的植物形成了适应干旱环境的对策,为探究植物适应干旱的机理,某科研小组分别 对植物甲、乙进行干旱处理,对照组正常浇水,测定两种植物叶片的光合生理指标,结果 如表所示。回答下列问题。 净光合速率(μmol CO2·m-2·s-1) 气孔导度(mol H2O·m-2·s-1) 叶绿素含量(mg· g-1) 处理 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙 正常浇水 19.34 9.36 0.45 0.42 5.56 3.25 干旱5天 10.26 7.38 0.42 0.29 2.36 3.08 干旱10天 3.23 6.25 0.38 0.11 1.22 2.91 返回目录 注:气孔导度是度量植物气孔开度的指标,气孔导度越大,气孔开度越大 (1)植物光合作用中光反应阶段的终产物有氧气、_________、__________。 (2)根据表中数据判断,随干旱天数的增加,植物乙净光合速率的下降主要与___________ ______有关,植物甲净光合速率下降的主要原因是__________________。 (3)若给对照组植物提供 O和CO2,合成的(CH2O)中_______(填“能”或“不能”)检 测到18O,原因是______________________________________________________________ ________________。 (4)干旱环境下,一些植物叶片叶面积减小、气孔下陷,其适应环境的意义是__________ ______。 应形成(CH218O)          H218O能参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2,C18O2可参与光合作用暗反 　能     　叶绿素含量下降     下降     　气孔导度 　NADPH     　ATP     散失     　减少水分 返回目录 解析    (1)光反应阶段的反应为水的光解和ATP、NADPH的合成,终产物有O2、ATP和 NADPH。(2)表中,随着干旱天数的增加,植物乙中叶绿素的含量下降不明显,气孔导度 明显降低,故其净光合速率下降主要与气孔导度下降有关。而植物甲气孔导度下降不 明显,但叶绿素的含量下降明显,故植物甲净光合速率下降的主要原因是叶绿素含量降 低。(3)给植物提供H218O,H218O可参与有氧呼吸产生C18O2,C18O2通过暗反应可形成(CH218 O)。(4)叶片上的气孔是植物蒸腾作用的“门户”,植物叶片叶面积减小、气孔下陷,可 减少水分散失。 返回目录 第7节　光合作用与细胞呼吸综合 返回目录 102 知识清单 光合 作用 和细 胞呼 吸的 联系 物质 转变   能量 转化   返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2025河北,4)在绿色植物中,类囊体膜上消耗H2O,而线粒体基质中生成H2O。 (         ) ✕ 解析　类嚢体膜上发生水的光解,消耗H2O;线粒体基质中发生有氧呼吸第二阶段,消耗 丙酮酸和H2O,线粒体内膜上生成H2O。 2.(2024贵州,1)幼苗中的水可参与形成NADPH,也可参与形成NADH。 (         ) √ 返回目录 3.(2022江苏,8)光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化。 (         ) ✕ 解析　光照下,叶肉细胞光合作用和呼吸作用均产生ATP,而细胞呼吸产生的ATP直接 来源于有机物中的化学能。 4.(2019海南,12)绿色植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的。 (         ) ✕ 解析　绿色植物进行细胞呼吸时,ATP的合成也可以在细胞质基质和线粒体基质中进 行。 返回目录 考法　光合速率和呼吸速率综合分析 考法清单 植物 “三率” 分析   “补偿点”和“饱和点”移动问题:分析时可利用“光合条件若变好,补偿饱和两边跑;光合条件若变差,补偿饱和中间靠”来判断,如:光合作用最适温度25 ℃,细胞呼吸最适温度30 ℃,若温度由30 ℃降至25 ℃(符合“光合条件变好”的情况),图中A、B、C三点分别向上(细胞呼吸速率减慢)、左(光合作用变强,若要光合作用等于呼吸作用,光照需变弱)、右(光合作用变强,可固定更多光能)移动 返回目录 一昼夜 代谢曲线 自然环境中:   图1 密闭容器中:   图2 由图1中de段及图2中FG段可见,在夏季午时左右,光照强、温度高,叶片部分 气孔关闭,CO2吸收速率降低,导致光合速率降低(即光合午休) 返回目录 易混易错　总、净光合作用的判定 (1)文字依据 解读 关键词 净光合作用 总光合作用和呼吸作用的差值,一般 是叶绿体和线粒体共同作用的结果 植物(叶片)对CO2的吸收量、植物有 机物积累量、叶片干重增加量 总光合作用(也称为真正光合作用、 实际光合作用) 净光合作用和呼吸作用之和,完成总 光合作用的主体是叶绿体 植物(叶片)对CO2的固定量、植物有 机物制造(合成、生成)量指的是总光 合作用[因为固定、制造(合成、生 成)有机物的主体是叶绿体] 返回目录 (2)图解依据 曲线图 模式图 当光照强度为0时,若CO2吸收量为负值,则该曲线表示净 光合速率; 若CO2吸收量为0,则该曲线表示总光合速率   净光合速率表示为①或④;总光合速率表示为(①+②)或 (③+④);呼吸速率表示为②或③ 返回目录 典例    (2025全国,2,6分)在一定温度下,生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是 (         ) A.光照强度为a时,该植物的干重不会增加 B.光照强度从a逐渐增加到b时,该植物生长 速率逐渐增大 C.光照强度小于b时,提高大田CO2浓度,CO2 固定速率会增大 D.光照强度为b时,适当降低光反应速率,CO2 固定速率会降低 C 返回目录 解析　光照强度为a时,该植物光合速率=呼吸速率,净光合速率为0,没有有机物的积累, 该植物的干重不会增加,A正确;光照强度从a(光补偿点)逐渐增加到b(光饱和点)时,植物 的光合速率逐渐增大,而呼吸速率保持不变,即单位时间内积累的有机物逐渐增多,该植 物生长速率会逐渐增大,B正确;光照强度为b时,光反应形成的ATP和NADPH刚好满足 暗反应的需要,CO2的固定速率达到最大,此时适当降低光反应速率,ATP和NADPH会减 少,会影响C3的还原,使C5的再生速率下降,则CO2的固定速率会降低,D正确;当光照强度 小于b时,植物光合作用的限制因子是光照强度,即光反应提供的ATP和NADPH不能满 足暗反应的需要(即CO2充足),这时提高大田CO2浓度,CO2固定速率不会增大,C错误。 返回目录 变式　(同考法复杂情境·温度和光照强度对植物CO2吸收速率的影响分析)(2023北 京,3,2分)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解 错误的是 (         ) A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高 而下降的原因是呼吸速率上升 B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升 高与光合酶活性增强相关 C.在图中两个CP点处,植物均不能进行 光合作用 D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 C 返回目录 解析　在低光强下,随叶温在一定范围内升高,光合作用消耗的CO2量增加,但从外界吸 收的CO2量减少,所以应该是呼吸速率上升,产生的CO2增多,A正确;从题图可以看出,在 高光强下,M点对应的温度是该植物光合酶的最适温度,所以M点左侧CO2吸收速率升 高与光合酶活性增强有关,B正确;CP点表示CO2吸收速率为0,代表光合速率和呼吸速率 相等,而不是植物不进行光合作用,C错误;CO2吸收速率代表净光合速率,即光合速率与 呼吸速率的差值,M点净光合速率最高,光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。 返回目录 微专题　光系统、光合电子传递与 光抑制、光呼吸 返回目录 114 探索命题规律 　　近年来对光合作用的考查已经不再局限于教材上光合作用的过程,部分试题会从 分子角度入手,主要涉及光系统、光合作用的暗反应过程、光呼吸、光抑制等。(2025陕晋青宁,17)(2025山东,21)(2024黑吉辽,21)(2023湖北,8)(2023湖南,17)(2022山东,21)(2022江苏,20)(2021重庆,6) 返回目录 一、光系统和光合电子传递 典例1    (2021重庆,6,2分)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图 分析,下列叙述错误的是 (         ) A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用, 最少要穿过4层膜 B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形 成NADPH C.产生的ATP可用于暗反应及其他消 耗能量的反应 D.电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节 A 返回目录 解析　水光解时,在类囊体腔中产生O2,若该O2被有氧呼吸利用,至少需穿过1层类囊体 膜、叶绿体的内膜和外膜、线粒体的外膜和内膜,共5层膜,A错误。据图可以看出, NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH;产生的ATP可用于暗反应、色素合成及 核酸代谢等消耗能量的反应,B、C正确。图中水光解后形成的电子(e-)经过一些传递 体的传递,同时形成类囊体腔内外的H+浓度差,再利用H+顺浓度梯度的跨膜运输产生的 能量来驱动ATP的合成,且电子(e-)与H+、NADP+结合形成NADPH,从而将光能转化为 NADPH和ATP中活跃的化学能,D正确。 返回目录 突破指南     1.光系统:叶绿体进行能量转化需要依靠光系统,光系统主要是由光合色素和蛋白质结合 形成的大型复合物,包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ),光系统能将光能转化为电能。 返回目录 2.光合电子传递和光合磷酸化:光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递,促 使NADPH的形成,同时建立了H+浓度梯度。光合磷酸化即H+顺浓度梯度驱动ATP合酶 的运转,将ADP磷酸化为ATP的过程,该过程与有氧呼吸第三阶段类似,如图所示。 返回目录 二、光抑制 典例2    (2022山东,21,8分)强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩 的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光 抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制 光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实 验结果如图所示。        返回目录 (1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液 在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是___________。 (2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气 的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 ________________________________、_________________________________________ __________(答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是__________________ ________________________________。 (3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制_________(填“增强”或“减弱”);乙 组与丙组相比,说明BR可能通过_____________________________发挥作用。 　促进光反应关键蛋白的合成     　减弱     继续增加,使水的光解速率继续增加     　光能的吸收速率 序可颠倒)     　CO2的浓度有限(或其他合理答案,两空答案顺 NADPH、ATP等的浓度不再增加     　蓝紫色     返回目录 解析    (1)光合色素随层析液在滤纸上扩散速度最快的是胡萝卜素,主要吸收蓝紫光(蓝 紫色)。(2)限制苹果幼苗光合作用暗反应速率的因素有多种,如CO2的浓度、NADPH 和ATP的浓度、C5量等;强光照射后短时间内,光反应增强,O2产生速率增加。(3)据图分 析,与甲组相比,乙组加入BR后光合作用强度较高,说明BR可减弱光抑制;与乙组(BR处 理)相比,丙组(BR和试剂L)光合作用强度较低,由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合 成,推测BR可能通过促进(增强或提高)光反应关键蛋白的合成发挥作用。 返回目录 突破指南　光抑制 当光照强度超过叶绿体所能利用的最大光能时,过量光能会引起叶肉细胞内NADP+不 足(光合色素过量吸收光能产生的电子会超过NADP+的可利用量),此时过量的电子导 致光有毒物质(如活性氧)的产生。这些光有毒物质会攻击PSⅡ中的D1蛋白、膜结 构、核酸等物质,损坏光合结构,使光合速率下降。 返回目录 三、光呼吸 典例3    (2024黑吉辽,21,12分)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2的值 低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过 一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。   光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 返回目录 (1)反应①是___________________________________过程。 (2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是_______________ 和________________________________________。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因 株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外 界环境外,还可来自_____________________和____________________________(填生 理过程)。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是__________________ __________________________________________________________。据图3中的数据 _________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是________________ __________________________________________________________________________ _____________________________________。 光合速率+光呼吸速率+细胞呼吸速率,无法获得株系1准确的光呼吸、细胞呼吸产生 　总光合速率=净 　不能     呼吸增强、转基因株系1和2降低了光呼吸,净光合速率比WT更高     　随着光照增强,光 　光呼吸(前两空顺序可颠倒)     　细胞呼吸(呼吸作用)     　线粒体基质(线粒体)(前两空顺序可颠倒)     　细胞质基质     　CO2的固定(CO2同化、碳的固定)     CO2的速率,不能计算株系1的总光合速率     返回目录 (4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是 _______________________________________________。 株系1比株系2和WT的净光合速率高,有机物积累更多     返回目录 解析    (1)据图1可知,反应①表示C5将CO2固定生成C3的过程。(2)真核生物消耗葡萄糖 的有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,第二阶段发生在线粒体基质中,这两个阶段都 能生成NADH。(3)呼吸作用(有氧呼吸第二阶段和产酒精的无氧呼吸)能产生CO2,由过 程②③可知,光呼吸也能产生CO2。转基因株系1和2都含有改变光呼吸的相关基因,又 由图2知,7—10时,光照强度逐渐增加,三种植株的净光合速率逐渐增加,但二者比野生 型植株净光合速率高,推测出现该变化与光呼吸有关,转基因株系1和2光呼吸速率降 低。以CO2量的变化为指标时,总光合速率=净光合速率+光呼吸速率+细胞呼吸速率, 图3数据仅提供了净光合速率,光呼吸和呼吸作用的速率未知,所以无法求出株系1的总 光合速率。 返回目录 (4) 返回目录 突破指南　光呼吸 生理 过程 光呼吸与植物体内的酶——Rubisco有关,当叶肉细胞中CO2浓度高时,该酶可催化C5固定CO2,进而合成有机物;当CO2浓度低时,该酶可催化C5与O2反应,产生C3、磷酸乙醇酸,磷酸乙醇酸经一系列反应产生CO2 生理 意义 (1)光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2、低CO2的条件下,提高抗逆性而形成的一条代谢途径(2)在干旱和高辐射等的环境中,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,消耗多余能量,对光合器官起保护作用,避免产生光抑制 返回目录 微专题　CO2浓缩机制 返回目录 130 探索命题规律 　　CO2浓缩作为光合作用过程中的一个重要环节,涉及光合作用速率、植物对环境 的适应性等核心概念,是生物学命题的焦点之一。光合作用的命题越来越注重情境化,即通过创设真实或模拟的生物学情境来考查学生对知识的理解和应用能力。CO2浓缩机制可能会结合具体的植物生理实验、生态系统中的碳循环等情境来设计题目。考生应在充分掌握光合作用基本原理的基础上,提高自己的信息提取、问题分析和综合应用能力。(2023湖南,17)(2022全国甲,29)(2021辽宁,22)(2021天津,15)(2021全国乙,29) 返回目录 典例    (2021辽宁,22,13分)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O 2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol-1,是限制 植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco) 是一种催化 CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓 缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答 下列问题: (1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成_________________,进而被 还原生成糖类,此过程发生在_______________中。 (2)海水中的无机碳主要以CO2和HC 两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢, 有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HC 浓度最高的场所是___________ 　叶绿体     　叶绿体基质     　C3(三碳化合物)     返回目录 (填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有 _____________________________。 图1 图2 　呼吸作用和光合作用(光反应)     返回目录 (3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮 酸羧化酶(PEPC)可将HC 转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻 的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。 ①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力_________(填 “高于”或 “低于”或“等于”) Rubisco。 ②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是_________________。图中由Pyr转 变为PEP的过程属于_____________(填“吸能反应”或“放能反应”)。 ③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使 用_______________技术。 　同位素标记     　吸能反应     　NADPH和ATP     　高于     返回目录 (4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作用的效率,以下研究 思路合理的有_________(多选)。 A.改造植物的HC 转运蛋白基因,增强HC 的运输能力 B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成 C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力 D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物 　ACD     返回目录 解析    (1)CO2的固定是在特定酶的作用下,CO2与C5结合生成C3的过程,CO2的固定属于 暗反应阶段,发生在叶绿体基质中。(2)由图1可知,HC 的运输均需消耗ATP,属于逆浓 度梯度的主动运输,故叶绿体中HC 的浓度最高。图1过程所需的ATP可由细胞呼吸 和光反应提供。(3)①在该CO2浓缩机制中,与PEPC结合的无机碳浓度较低,说明PEPC 与无机碳的亲和力高于Rubisco。②光合作用光反应可生成ATP和NADPH。图2中Pyr 转变为PEP的过程消耗ATP,属于吸能反应。③常用同位素标记法研究元素的转移途 径。(4)若抑制OAA的合成,会使进入维管束鞘细胞叶绿体中的Mal减少,Rubisco附近的 CO2浓度降低,CO2的固定减少,不能提高光合作用的效率,B不合理。 返回目录 突破指南     　　CO2浓度是限制光合作用的关键因素。因为Rubisco对CO2的亲和力较低,CO2浓度 过低时,其催化CO2固定的过程会受限制,并使光呼吸增强。所以,各类光合生物演化出 不同的机制来提高胞内CO2浓度,从而促进光合作用,降低光呼吸。 途径 主要内容 意义 蓝细菌或藻 类的HC  泵途径(以蓝 细菌为例)   蓝细菌或藻类可通过主动运输HC  (CO2 含量较低时)维持光合作用高效 进行,在水体中占据优势 返回目录 途径 主要内容 意义 C4途径 CO2首先在叶肉细胞内被固定在四碳化合物(草酰乙酸,这也是“C4”名字的由来)中,草酰乙酸转化为苹果酸,然后被运输到维管束鞘细胞中脱羧,放出的CO2在Rubisco催化下再与C5反应生成C3 (1)PEP羧化酶对CO2的亲和力极高, 提高了C4植物固定CO2的能力 (2)PEP羧化酶起到“CO2泵”的作 用,把CO2“压”进维管束鞘细胞中, 使Rubisco羧化部位的CO2浓度比C3 植物的高很多,从而减少光呼吸,因而 C4植物在强光下具有比C3植物更高 的光合速率 (3)维管束鞘细胞中的光合产物可就 近运入维管束,从而避免了光合产物 累积对光合作用可能产生的抑制作 用 返回目录 途径 主要内容 意义 CAM途径     (1)耐干旱的植物如景天、仙人掌等, 其光合碳同化过程与C4植物类似,区 别是两次CO2固定在同一细胞内进 行,只是时间错开,夜间气孔开放,吸 收CO2,经一系列反应形成苹果酸,储 存在液泡中;白天气孔关闭,苹果酸转 移到细胞质基质中脱羧,放出CO2,参 与卡尔文循环 (2)白天(高温),植物气孔关闭,避免水 分散失,有利于植物在干旱环境中生 存 返回目录 微专题　影响气孔开闭的多种因素 返回目录 140 探索命题规律 　　高考对影响气孔开闭因素的考查非常灵活,且考查重在理解和应用。常见的考查 方式有:①与实验探究题结合,通常以柱形图、折线图、表格数据的形式呈现,要求学生能够分析实验、得出结论;②与光合作用、呼吸作用结合,气孔是气体交换的“门户”,其开闭直接影响CO2的吸收和O2的释放,从而影响光合速率和呼吸速率;③与植物激素调节结合,特别是脱落酸(ABA),ABA调节气孔关闭是植物应对干旱逆境的重要机制,这是高考的热点之一。(2025广东,18)(2025浙江1月选考,22)(2024甘肃,17) (2024湖北,21)(2024福建,11)(2024浙江1月选考,20)(2023全国乙,29)(2023江苏, 19)(2022湖南,13)(2022浙江1月选考,27) 返回目录 典例1　(温度)(2022湖南,13改编,4分)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合 作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能 是(         ) A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的O2量减少 B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量 C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低 D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降 D 返回目录 解析　夏季中午叶片蒸腾作用强,植物体为防止失水过多,部分气孔关闭,影响了CO2的 进入,抑制了暗反应,导致光反应产物积累,通过反馈抑制使叶片转化光能的能力下降, 光合作用强度减弱,A错误,D正确;温度影响酶的活性,12时左右该植物光合作用强度不 会小于呼吸作用强度,B错误;与光合作用有关的色素位于叶绿体类囊体薄膜上,C错误。 返回目录 典例2　(干旱+CO2浓度+脱落酸)(2024湖北,21,14分)气孔是指植物叶表皮组织上两 个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小,控制CO2进入和水分的散失,影响光 合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料,研究并发现了相关环境因素调控 气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种,但对应关 系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突 变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r)进行了相关实验,结果如图2所示。 返回目录 图1　      图2 返回目录 回答下列问题: (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致保卫细胞_________(填“吸水”或“失 水”),引起气孔关闭,进而使植物光合作用速率_________(填“增大”“不变”或“减 小”)。 (2)图2中的wt组和r组对比,说明高浓度CO2时rhc1基因产物________(填“促进”或 “抑制”)气孔关闭。 (3)由图1可知,短暂干旱环境中,植物体内脱落酸含量上升,这对植物的积极意义是 ____________________________________________________________________。 (4)根据实验结果判断:编码蛋白甲的基因是________(填“ht1”或“rhc1”)。 　减小     　失水         rhc1     脱落酸含量上升会导致气孔关闭,蒸腾作用散失水分减少,有利于适应干旱环境     　促进     返回目录 核心信息识别与解读    题干首先交代气孔的结构特点并说明气孔通过影响水和CO2的 进出分别影响蒸腾作用(含水量)和光合作用。其次以文字和箭头组成的流程类示意图 形式说明气孔关闭的原理(调节机制,图1)。图1中指出,干旱条件和高浓度CO2条件均可 通过影响蛋白丙,最终使气孔关闭,且在高浓度CO2条件下,先影响蛋白甲后影响蛋白 乙。最后交代ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种,但对应关系未知。以野 生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因 功能缺失突变体(h/r)为材料进行实验探究,以气孔开放度为参考指标给出实验结果(图 2),暗示需结合图1和图2得出ht1基因、rhc1基因对应编码的蛋白。 返回目录 解析    (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,会使细胞液浓度降低,保卫细胞失水引起 气孔关闭。气孔关闭后,CO2吸收减少,植物光合作用速率减小。(2)图1指出高浓度CO2 条件可促进气孔关闭;图2结果说明,在高CO2浓度环境下,与wt组相比,r组(rhc1基因功能 缺失)气孔开放程度更高,说明rhc1基因产物促进气孔关闭,rhc1基因缺失后,对气孔关闭 的促进作用也随之缺失。(3)图1中,干旱时脱落酸含量上升,通过蛋白丙将保卫细胞液 泡中的溶质转运到胞外,促进气孔关闭,这样可以减少蒸腾作用,使散失的水分减少,有 利于植物适应干旱环境。(4)图2中,高浓度CO2时,①与h/r组相比,r组(含ht1基因产物)气 孔开放度高于h/r组,可推测ht1基因产物抑制蛋白丙对保卫细胞液泡溶质向胞外的转 运,从而抑制气孔关闭;②wt组(含ht1基因产物和rhc1基因产物)部分气孔关闭,这说明 返回目录 rhc1基因产物可抑制ht1基因产物的作用,rhc1与ht1基因的作用关系如图所示。   故图1中的蛋白甲为rhc1基因产物。 返回目录 典例3　(光质)(2022浙江1月选考,27节选)不同光质及其组合会影响植物代谢过 程。以某高等绿色植物为实验材料,研究不同光质对植物光合作用的影响,实验结果如 图1,其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下, 用不同单色光处理(30 s/次),实验结果如图2,图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处 理,“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。 返回目录 回答下列问题: (1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素,常用_________方法分离。光合色素吸收 的光能转化为ATP和NADPH中的化学能,可用于碳反应中________________________ 的还原。 (2)据图1分析,相对于红光,蓝光照射下胞间CO2浓度低,其原因是____________________ ____________。气孔主要由保卫细胞构成,保卫细胞吸收水分,气孔开放,反之关闭。由 图2可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用可被______光逆 转。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多, 也可以促进K+、Cl-的吸收等,最终导致保卫细胞________________,细胞吸水,气孔开放。 　溶质浓度升高     　蓝     二氧化碳多     　光合速率大,消耗的 　3-磷酸甘油酸(三碳酸)     　层析     返回目录 解析    (1)光合色素的分离常采用(纸)层析的方法。光反应产生的ATP和NADPH中的 化学能可用于碳反应中3-磷酸甘油酸(三碳酸)的还原。(2)据题图1分析,相对于红光,蓝 光照射下胞间CO2浓度低,但气孔导度和光合速率较大,说明蓝光照射下光合速率较大, CO2消耗较多,导致胞间CO2浓度低。据题图2分析,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具 有阻止作用,而在此基础上进一步施加蓝光可实现逆转。蓝光可使保卫细胞光合产物 增多,也可使离子吸收增加,这些都会增大保卫细胞内的溶质浓度,从而使细胞渗透吸 水,气孔开放。 返回目录 突破指南     因素 对气孔开闭的影响 主要机制/内容 外 部 因 素 光 光照 可促进气孔张开 在供水充足的条件下,光照是调节气孔运动的主要环境信。保卫细胞中的叶绿体在光下生成的光合产物——蔗糖积累在液泡中,使保卫细胞细胞液渗透压升高,细胞吸水膨胀,气孔张开 光质 蓝光可促进气孔张开 蓝光使保卫细胞光合产物增多,且蓝光激活保卫细胞膜上的蓝光受体,刺激H+-ATPase(质子泵)将H+泵出细胞,形成膜电 位,驱动K+、Cl-进入细胞,使细胞液内溶质增加,渗透压升高,细胞吸水,气孔张开 返回目录 因素 对气孔开闭的影响 主要机制/内容 外 部 因 素 CO2浓度 CO2浓度不同,气孔的开闭情况不同 低浓度CO2促进气孔张开,高浓度CO2促进气孔关闭 水分胁迫 (干旱) 促进气孔关闭 干旱使保卫细胞失水,气孔关闭以减少水分散失。同时干旱诱导根系合成ABA,ABA被运输至叶片保卫细胞,促使保卫细胞离子(K+、Cl-等)外流,渗透压下降,细胞失水,气孔关闭 温度 在适宜温度范围内,气孔开度一般随温度的上升而增大,高温使气孔开度变小 高温条件下蒸腾作用过强,植物可通过降低气孔开度或关闭气孔来防止过度失水 返回目录 因素 对气孔开闭的影响 主要机制/内容 内 部 因 素 植物激素 脱落酸(ABA)、茉莉酸等促进气孔关闭;细胞分裂素促进气孔张开 (1)脱落酸:当植物遇到干旱、盐碱等逆境时,ABA合成增加,ABA可使细胞膜上Ca2+通道打开,Ca2+进入细胞质基质,也可触发液泡释放Ca2+,Ca2+浓度增加可改变质膜上K+通道蛋白活性,使细胞内K+浓度减少;ABA还可以活化Cl-通道蛋白,Cl-外流。由于K+和Cl-的外流,保卫细胞渗透压下降,细胞失水,气孔关闭 (2)茉莉酸:在植物受到机械损伤或病虫害时,会诱导气孔关闭作为防御机制 (3)细胞分裂素:与ABA相抗衡 K+浓度 在调节气孔开闭中起重要作用,缺钾可使植物的气孔开度下降 K+通过调节细胞膜电位、质子泵活性、细胞渗透压及与脱落酸信号通路的互作等多种机制来影响气孔的开闭 气孔的开闭是一个复杂的生理过程,受多种内外因素的共同调控。这些因素相互作用,确保植物能够在不同的环 境条件下有效地进行气体交换和水分管理 返回目录 提示:通常情况下,气孔在光照下开放,以便进行光合作用,在黑暗中关闭以减少水分流 失。但某些干旱或高温环境中的植物(如景天科植物)在夜间气孔开放以储存CO2,白天 气孔关闭以减少水分散失,这种现象称为CAM途径。 返回目录 $