2027届高三生物一轮复习练习第三单元 细胞的能量供应和利用（非选择题）

**基本信息** 聚焦细胞能量代谢，通过25道跨情境实验题整合光合作用与呼吸作用核心知识，提炼实验设计、图表分析等方法，强化物质与能量观及科学探究能力。 **综合设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |光合作用及影响因素|10道|跨膜层数计算、曲线变量分析|光反应-暗反应-环境因素调控的物质能量转化链| |呼吸作用及调节|8道|呼吸类型判断、代谢产物分析|有氧/无氧呼吸过程-酶活性-环境胁迫响应机制| |实验探究与设计|7道|对照实验设计、因变量检测|问题提出-方案设计-结果分析的科学思维路径|

2027届高三一轮复习 第三单元 细胞的能量供应和利用（非选择题） 1.（2026·安徽卷，16）为探究钾对番茄光合作用的影响，研究人员测定了番茄的缺钾处理植株(LK)和正常培养植株(CK)在光照—遮阴—光照(1 500－50－1 500 μmol·m－2·s－1)条件下的相关指标，结果见图1。 回答下列问题。 (1) 叶肉细胞间隙中的CO2扩散至CO2固定位点至少需要跨_______________层生物膜。 (2) 据图1分析，在遮阴条件下，CK与LK净光合速率曲线重合，限制净光合速率的最主要因素是_______________。在遮阴—光照转换初期，缺钾对番茄叶片气孔开闭的影响是_______________。 (3) 研究发现，叶片钾含量与编码碳酸酐酶（催化CO2与之间的可逆反应）和RuBP羧化酶（催化CO2固定）基因的相对表达量均呈正相关。据此解释缺钾影响番茄光合作用的机制：_______________。 (4) 在光照（0~2min）和黑暗（2~5min）条件下，叶绿体中3-磷酸甘油酸（PGA）和被还原的C3（TP）相对含量变化如图2。5~8min恢复光照，PGA相对含量的变化趋势是_______________，原因是_______________。 2.（2025·安徽卷）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT，模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。 回答下列问题。 (1) （2025·安徽卷）据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸      1      ，原因是      2      。 有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为      3      中储存的能量。 (2) （2025·安徽卷）科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积(图2a)；当加入F、G或H时，E也同样累积(图2b)。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：      4      。 (3) （2025·安徽卷）科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是      5      。 (4) （2025·安徽卷）光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是      6      ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是      7      。 3.（2026·云南卷，17）研究人员使用人工气候室探究温度对某品种水稻产量的影响，实验结果如下表。 温度/℃ 28 34 38 光照下CO2吸收速率/ (μmol·m－2·s－1) 22.52 23.41 24.15 黑暗下CO2释放速率/ (μmol·m－2·s－1) 3.26 4.56 5.59 回答下列问题： (1) 水稻叶绿体中吸收光能的色素分布在_______________上。光能被吸收后转化为_______________储存在NADPH和ATP中参与暗反应。暗反应将CO2转化为储存能量的_______________，部分CO2来自细胞呼吸。细胞中产生CO2的场所包括_______________。 (2) 在实验设置的三个温度下，水稻固定CO2速率最高的是_______________℃，理由是_______________。 (3) 某地持续高温（34~38℃）伴随干燥天气，此时，在大田生产中水稻的光合速率会降低，其原因是_______________。 4.（2026·贵州卷，17）有氧呼吸过程中NADH在NADH脱氢酶的作用下生成，经过一系列反应释放出大量能量。炎症因子IL-6可以影响细胞中ATP水平。现用IL-6、NR(只作为NAD＋的前体物，不考虑其他影响)处理心肌细胞，测定心肌细胞中的ATP水平，结果如图。回答下列问题： (1) 心肌细胞有氧呼吸分解葡萄糖的三个阶段中产生NADH的阶段依次是                  ，具体场所分别为                  。 (2) 据图分析，IL-6处理组ATP水平下降                  （选填“是”或“不是”）由NADH脱氢酶合成减少所引起，理由是                  。 (3) 经过进一步研究，推测IL-6还可能通过促进蛋白质PARP1的合成调控ATP水平，以心肌细胞为材料，设计实验验证上述推测，写出实验思路                  。 5.（2026·河北卷，19）M是植物线粒体膜上转运丙酮酸的蛋白。为探究M蛋白对植物镉耐受性的影响，科研人员利用拟南芥M基因缺失突变体进行了相关研究。回答下列问题： (1) 利用葡萄糖进行有氧呼吸时，丙酮酸是第_______________阶段的产物，ATP主要在第_______________阶段生成。 (2) 无镉胁迫时，M缺失突变体细胞质基质中丙酮酸的含量_______________野生型。受到镉胁迫时，拟南芥可通过主动运输将镉排出胞外以缓解毒害，推测此时野生型中有氧呼吸强度会_______________。 (3) 谷氨酸是植物合成谷胱甘肽的主要原料，在丙酮酸供应不足时也可用于维系有氧呼吸的正常运转，无镉胁迫时，M缺失突变体和野生型的根长无显著差异，而突变体谷胱甘肽含量显著低于野生型，推测造成此现象的原因是_______________。 (4) 拟南芥还可通过谷胱甘肽结合镉以减轻毒害。镉胁迫时，M缺失突变体中谷胱甘肽含量显著高于野生型，结合下图根长数据分析，相较于野生型，此时M缺失突变体根细胞中的ATP生成量_______________，其原因是_______________。 6.（2026·广东卷，17）Rubisco是植物光合作用暗反应阶段的关键酶。水稻中的Rubisco由核基因(S)编码的小亚基和叶绿体基因(L)编码的大亚基组成。通过对野生型水稻S基因进行编辑，获得了单基因突变体植株，以研究Rubisco对光合作用的影响。回答下列问题： (1) S基因在_______________中转录形成的mRNA在细胞质翻译成肽链后进入叶绿体，肽链在叶绿体基质中形成一定空间结构后与_______________组装构成完整Rubisco。 (2) 研究发现，突变体与野生型叶片中Rubisco的蛋白结构无明显差异且功能未发生改变，但突变体叶片中Rubisco总活性显著降低，可能的原因是_______________。 (3)水稻在大气CO2浓度条件下净光合速率与光照强度关系如图所示。已知突变体与野生型的呼吸速率基本一致，推测突变体的净光合速率变化曲线。与野生型相比，突变体的光饱和点 _______________（填“升高”“不变”或“降低”）；在达到光饱和点之前，突变体净光合速率的限制因素是_______________；在C区提高_______________时，野生型净光合速率的变化趋势为先升高后趋于稳定。 注：a点为光饱和点（光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度） (4) 野生型与突变体净光合速率的变化曲线会出现部分重合，重合部分一定会在_______________区出现，推测曲线重合的原因是_______________。 7.（2026·河南卷，17）质膜H+-ATP酶基因过表达型水稻（H-OE）的产量显著高于野生型水稻（WT）。为探究H-OE增产的机制，研究人员在光饱和点时测定两种水稻的相关指标，结果如下表所示。 材料 气孔导度(mol·m-2·s-1) 净光合速率(µmol·m-2·s-1) 吸收速率(µmol·g-1·h-1) WT 0.61 20.5 58.4 H-OE 1.25 27.5 75.3 注：气孔导度反映气孔开放的程度。 回答下列问题： (1) 光合作用强度是指_______________，直接关系到农作物产量。除CO2供应量和无机营养之外，影响光合作用强度的环境因素还有_______________（答出两点即可）。 (2) 与WT相比，H-OE的气孔导度提高约105%，净光合速率仅提高约34%，此时还制约CO2供应量的环境因素为_______________。质膜H+-ATP酶通过_______________（填运输方式）将H+泵至膜外，建立H+梯度，促进吸收。 (3) 从物质代谢和能量供应两个角度分析，吸收更多的氮元素在提高H-OE光合作用强度中的作用为_______________（每个角度各答出一点），无机碳被固定也能提高H-OE对氮元素的吸收速率，原因是_______________（每个角度各答出一点）。 8.（2026·山东卷，21）某细菌是严格厌氧的光合细菌，在光线充足的条件下主要通过光合作用为自身供能。其光合作用与呼吸作用过程如图所示，其中①~④表示反应过程。 (1) 与高等植物相比，该细菌特有的光反应产物有_______________和_______________。①和②属于光合作用的_______________阶段。 (2) ②与高等植物有氧呼吸第一阶段的反应过程相反，图中C3是_______________（填物质名称），②的进行除C3外还需要的原料有_______________和_______________。 (3) ①和③是合成C3的两个路径，在光线充足、乙酸含量高的环境中，该菌会优先通过③进行光合作用。从能量的角度推测，其原因是_______________。 9.（2026·黑吉辽蒙卷，21）研究人员以森林中某落叶阔叶树为对象，测定了树冠顶部和底部当年生总枝条的相关指标，结果如表所示。当年生总枝条是指在一个生长季节内(通常是春季萌芽到秋季落叶前)萌发、生长并木质化的枝条及其上的所有叶片。回答下列问题： 总枝条位置 相关指标 叶片最大光合速 率(CO2 μmol·m－2·s－1) 叶片呼吸速率(CO2 μmol·m－2·s－1) 相对碳成本(%) 比叶面积(m2·kg－1) 树冠顶部 11.9 1.8 15.6 9.8 树冠底部 9.5 1.1 15.2 13.5 注：相对碳成本＝(当年生总枝条的碳总量/叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量)×100%；比叶面积＝叶面积/叶干重。 (1) 实验中测定最大光合速率时，除使用饱和光照外，还应保证_______________和_______________等环境因子一致且适宜。与测定光合速率不同，测定叶片的呼吸速率必须在_______________环境条件下。 (2) 已知，光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。以一定强度的光照射该植物顶部叶片，此时顶部叶片的呼吸速率与光合速率相等，若用同强度的光照射底部叶片，此时底部叶片的净光合速率应__________(填“>0”“<0”或“＝0”)。 (3) 植株生长过程中，总枝条可向根等部位输出有机物，总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈_______________（填“正”或“负”）相关。底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部总枝条通过_______________和_______________，使其碳输出量实现最大化。此外，其叶片还可能通过哪些生理或结构变化来提高光能捕获效率？_______________（答出2点即可），这些变化的作用是_______________（从光反应的物质和能量转化角度作答）。 10.（2026·陕晋青宁卷，17）捕光复合体是叶绿体中捕获光能的关键结构，由光合色素和叶绿素结合蛋白(LHCP)组成，L蛋白与S蛋白等共同参与LHCP向类囊体膜的转运，L蛋白还参与叶绿素合成的调控，相关过程如图(a)。回答下列问题。 (1) 用纸层析法分离野生型(WT)和L基因缺失突变体(l)植株的叶绿体色素，滤纸条均出现4条色素带。l组自上而下第三条带对应的色素是__________；与WT相比，该条带的颜色深浅变化是__________。相较于WT植株，l植株叶绿体内中间物1含量__________，l植株叶片暗反应中C3的__________反应过程会受影响。 (2) 通过抗原—抗体杂交反应检测WT植株叶绿体基质和类囊体中L蛋白的量，结果如图(b)所示，结构2是__________。 (3)WT、l及s(S基因缺失突变体)植株的表型如图(c)所示，其中l对应的是__________(填“甲”“乙”或“丙”)，与WT相比，两突变体表型差异产生的原因是______________。 (4)为进一步验证L蛋白的功能，应在WT、l两种实验材料基础上，再补充两组不同的实验材料，分别为 _______________。 11.（2026·四川卷，16）农光互补能在同一片土地上兼顾太阳能光伏发电与农业生产，有利于推动资源综合利用。在某干旱农业区农光互补系统的光伏板下，光照强度最大值降低近75%，研究人员测定了该系统对某作物净光合速率的影响，结果如图1。回答下列问题。 (1) 光合作用与农作物的产量联系密切，_______________作为直接原料参与植物的光合作用。 (2) 11:00到15:00期间，与全日照相比，农光互补系统下该作物的净光合速率更高，原因是_______________。 (3) 农光互补系统下，该作物全天光合作用吸收CO2总量较全日照下_______________。 (4) 正常灌溉是全日照下的最适灌溉。推测在农光互补系统中，适当减量灌溉更适合该作物生长，从而提高产量。有人测量了不同处理下该作物的产量，正常灌溉组应为图2中的_______________组，请综合分析后，在图2方框内画出符合上述推测的实验结果_______________。 12.（2024·全国甲卷）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题： (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是____________________________________。 (2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是____________________________________。 (3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是______________________________________________________(答出一点即可)。 (4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在________________________最大时的温度。 13.（2024·贵州卷）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，水淹过程中其活性变化如图所示。 回答下列问题： (1) （2024·贵州卷）正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有                    ；参与有氧呼吸的酶是                    (填“甲”或“乙”)。 (2) （2024·贵州卷）在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是                    ；水淹第3 d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g－1·min－1，O2吸收量为0.2 μmol·g－1·min－1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的                    倍。 (3) （2024·贵州卷）若水淹3 d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是                    (答出2点即可)。 14.（2024·广东卷）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。 回答下列问题： (1) （2024·广东卷）湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于                    的有机物，最终衰退和消亡。 (2) （2024·广东卷）生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是                    ，其原因是                    。 (3) （2024·广东卷）为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3种草本沉水植物的理由是                                        ，三者配合能实现综合治理效果。 (4) （2024·广东卷）上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途径(浓缩CO2形成高浓度C4后，再分解成CO2传递给C5)使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。 实验设计方案 实验材料 对照组：                    ；实验组：黑藻 实验条件 控制光照强度为                    μmol·m－2·s－1；营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同 控制条件                    测量指标                    (5) （2024·广东卷）目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施：                    。 15.（2024·甘肃卷）类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2•s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2•s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题： (1) （2024·甘肃卷）提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是                    ，加入少许碳酸钙可以                    。 (2) （2024·甘肃卷）野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是                    。 (3) （2024·甘肃卷）正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为                    。 (4) （2024·甘肃卷）现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；②                    。 (5) （2024·甘肃卷）纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是                    。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在                    条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的                    。 ③预期结果：                    。 16.（2024·安徽卷）为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶（位于植株最顶端）净光合速率和叶绿素含量，结果见表。回答下列问题： 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1) （2024·安徽卷）旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖－1,5－二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3－磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3－磷酸甘油酸接受                    释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为                    。 (2) （2024·安徽卷）与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的                    、                    （填科学方法）。 (3) （2024·安徽卷）据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率                    。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。 结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①                    ； ②                    。 17.（2024·6月浙江卷）原产热带的观赏植物一品红，花小，顶部有像花瓣一样的红色叶片，下部叶片绿色。回答下列问题： (1) （2024·6月浙江卷）科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。 ①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。 ②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法是先将叶片浸入沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘－碘化钾溶液（或碘液），观察颜色变化。 ③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设：                     。 ④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。 分组处理 预期结果 绿叶＋光照 变蓝 绿叶＋黑暗 不变蓝 Ⅰ                    Ⅱ                    Ⅲ                    Ⅳ                    ⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是                    。热甲醇处理的目的是                    。 (2) （2024·6月浙江卷）对一品红研究发现，红叶和绿叶的叶绿素含量分别为0.02 g(Chl)·m－2和0.20 g(Chl)·m－2，红叶含有较多的水溶性花青素。在不同光强下测得的qNP值和电子传递速率(ETR)值分别如图甲、乙所示。qNP值反映叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力；ETR值反映光合膜上电子传递的速率，与光反应速率呈正相关。花青素与叶绿素的吸收光谱如图丙所示。 ①分析图甲可知，在光强500～2 000 μmol·m－2·s－1范围内，相对于绿叶，红叶的                    能力较弱。分析图乙可知，在光强800～2 000 μmol·m－2·s－1范围内，红叶并未出现类似绿叶的光合作用被                    现象。结合图丙可知，强光下，贮藏于红叶细胞                    内的花青素可通过                    方式达到保护叶绿体的作用。 ②现有实验证实，生长在高光强环境下的一品红，红叶叶面积大，颜色更红。综合上述研究结果可知，在强光环境下，红叶具有较高花青素含量和较大叶面积，其作用除了能进行光合作用外，还有保护                    的功能。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引                    ，完成传粉。 18.（2024·江西卷）当某品种菠萝蜜成熟到一定程度，会出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料，测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率，变化趋势如图。回答下列问题： (1) （2024·江西卷）菠萝蜜在贮藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的                    ，其释放的能量一部分用于生成                    ，另一部分以                    的形式散失。 (2) （2024·江西卷）据图可知，菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生成，这体现了乙烯产生的调节方式为                    。 (3) （2024·江西卷）据图推测，菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是                    。 为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备（如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度）、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程： ①                    ； ②分别制作匀浆，取等量匀浆液； ③                    ； ④分别在沸水浴中加热； ⑤                    。 (4) （2024·江西卷）综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升，其原因是                    。 19.（2024·河北卷）高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g－1) 类胡萝卜素含量/(mg·g－1) 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 (1) （2024·河北卷）如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中                    光可被位于叶绿体                    上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为                    和                    。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的                    较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2) （2024·河北卷）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。提取光合色素时，可利用                    作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是                    。 (3) （2024·河北卷）研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为                    （答出两点即可）。 20.（2024·山东卷）从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度/(μmolCO2·mol－1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度/(molH2O·m－2·s－1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1) （2024·山东卷）光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有                    。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄速度慢的原因是                    。 (2) （2024·山东卷）光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点                    (填“高”或“低”)，理由是                                        。 (3) （2024·山东卷）已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是                    。 21.（2024·吉林卷）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，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： (1) （2024·吉林卷）反应①是                    过程。 (2) （2024·吉林卷）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) （2024·吉林卷）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                    。 (4) （2024·吉林卷）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                    。 22.（2024·湖北卷）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。 回答下列问题： (1) （2024·湖北卷）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) （2024·湖北卷）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) （2024·湖北卷）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) （2024·湖北卷）根据实验结果判断：编码蛋白甲的基因是                    (填“ht1”或“rhc1”)。 23.（2025·黑龙江卷）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如图）和产量潜力。回答下列问题： (1) （2025·黑龙江卷）Rubisco在叶绿体的                    中催化                    与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是                    。 (2) （2025·黑龙江卷）据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于                    不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是                    。胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是                    。 (3) （2025·黑龙江卷）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路：                    。 24.（2025·湖南卷）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚(40 mg·L－1)的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题： (1) （2025·湖南卷）栅藻的光合放氧反应部位是                    （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚                    栅藻的光合放氧反应。 (2) （2025·湖南卷）细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是                    。 (3) （2025·湖南卷）若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20 mg·L－1，培养10 min后，推测该培养液pH会                    ，培养液中对硝基苯酚相对含量                    。 (4) （2025·湖南卷）细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是                    。 25.（2025·河南卷）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。 回答下列问题： (1) （2025·河南卷）光对植物生长发育的作用有                    和                    两个方面。 (2) （2025·河南卷）上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述                    组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有                    (答出2点即可)。 (3) （2025·河南卷）在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系)，④组的总光合速率                    (填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率，判断依据是                    。 26.（2025·广东卷）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线(图a)；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图b)，鉴定到突变体发生了PIL15基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1) （2025·广东卷）图a中，当胞间CO2浓度在 900～1 200 μmol·mol－1范围时，红光下光合速率的限制因子是                    ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是                    。 (2) （2025·广东卷）图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是                    。 (3) （2025·广东卷）归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为                    。通路2中吸收光的物质②为                    。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“(＋)”或“(－)”标注前后两者间的作用，(＋)表示正相关，(－)表示负相关。 (4) （2025·广东卷）根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式：                    。 27.（2025·江苏卷）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题： (1) （2025·江苏卷）细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破                    膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入                    溶液重新悬浮，并保存备用。 (2) （2025·江苏卷）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的                    中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg/mL，则类囊体的浓度为                    μg/mL。 (3) （2025·江苏卷）为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有                    。 (4) （2025·江苏卷）已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关。如图表示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度                    (填“变强”“不变”或“变弱”)，说明类囊体膜具有的功能有                    。 (5) （2025·江苏卷）在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似暗反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有                    。 28.（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。 (1) （2025·山东卷）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) （2025·山东卷）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，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、                    。离心收集绿藻并重新放入含H218O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) （2025·山东卷）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                    。 29.（2025·四川卷）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200 μmol·m－2·s－1，CO2浓度约为400 μmol·mol－1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见表。回答下列问题： 组别 光照强度/(μmol·m－2·s－1) CO2浓度/(μmol·mol－1) 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 气孔导度/(mol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1) 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关。 (1) （2025·四川卷）为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用                    提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择                    (填“蓝紫光”或“红光”)来测定叶绿素含量。 (2) （2025·四川卷）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的                    ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是                    。 (3) （2025·四川卷）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择                    ，依据是                                        。 30.（2025·云南卷）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的土壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。回答下列问题： 组别 苹果酸/(μmol·g－1) 酒精/(μmol·g－1) 压实组 0.271±0.005 6.114±0.013 疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040 (1) （2025·云南卷）本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为                    (填“有氧”或“无氧”)呼吸的中间产物。 (2) （2025·云南卷）相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是                    ，为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更                    (填“多”或“少”)，原因是                    ；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔                    ，光合作用                    阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。 (3) （2025·云南卷）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有                    (答出2点即可)。 31.（2025·陕西卷）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图a。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图b。回答下列问题： (1) （2025·陕西卷）R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的                    ，产物C3在光反应生成的                    参与下合成糖类等有机物。 (2) （2025·陕西卷）植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图a、b可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是                    。 (3) （2025·陕西卷）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率                    (填“增大”或“减小”)；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度                    (填“大”“小”或“无法判断”)。 (4) （2025·陕西卷）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果：                    。 答案及解析 1. (1) 3 (2) 光照强度；抑制气孔开放 (3) 缺钾一方面使碳酸酐酶减少，使CO2以HCO形式运输的量减少，也使叶绿体基质的HCO不易释放出CO2，另一方面使RuBP羧化酶减少，导致CO2固定的速率减慢，减弱暗反应，从而减弱光合作用  (4) 先下降后稳定；一开始，光反应提供的NADPH和ATP多，使PGA还原为TP，PGA相对含量下降。一段时间后，PGA的生成与还原达到平衡，PGA含量相对稳定 【解析】(1)叶肉细胞间隙的CO2扩散至CO2固定位点——叶绿体基质至少要跨过细胞膜(1层)、叶绿体(2层膜)，所以共需跨过3层生物膜。 (2)遮阴条件下，CK与LK净光合作用速率曲线重合，在遮阴—光照转换后，CK与LK净光合作用速率均增加，因此遮阴条件下限制因素主要是光照强度。据图可知，在20 min时，由遮阴向光照条件改变，CK组气孔导度明显大于LK组，说明缺钾抑制气孔开放。 2.(1) 增强　在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的吸收水分子的能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行　NADH 【解析】据题干信息和图1可知，低氧条件下，与野生型组相比，NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的吸收水分子的能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行第二阶段：丙酮酸和水反应生成二氧化碳(无机物)、NADH(储存大量能量)并释放出少量的能量(绝大部分以热能形式散失，少量用于合成ATP)，其中的化学能大部分被转化为NADH中储存的能量。 (2) 假设物质H能转化为A 【解析】丙二酸的加入会导致E积累：分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性。故提出：假设物质H能转化为A。 (3) 低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出 【解析】低氧条件下，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，则NtPIP基因过量表达株需要更多的光合产物输出；对于植株来说，进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞，而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞，因此低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型，由此才能满足低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强。 (4) NADP＋　H2O 【解析】光反应中水在光下分解为H＋、O2和e－，e－经传递最终与H＋和NADP＋结合生成NADPH，因此，光反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP＋。 3. (1) 类囊体薄膜；活跃的化学能；有机物（糖类）；细胞质基质和线粒体基质 (2) 38；水稻固定CO2的速率是总光合速率，总光合速率＝净光合速率(光照下CO2吸收速率)＋呼吸速率(黑暗下CO2释放速率)，计算得38 ℃时总光合速率为29.74  μmol·m－2·s－1，为三组中最大 (3) 高温干燥条件下，水稻为减少水分散失，气孔大量关闭，CO2吸收量减少，暗反应速率降低，导致光合速率下降 【解析】(2)固定CO2的速率代表总光合速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。表格中光照下CO2吸收速率是净光合速率，黑暗下CO2释放速率是呼吸速率，计算得：28 ℃总光合速率＝22.52＋3.26＝25.78(μmol·m－2·s－1)；34 ℃总光合速率＝23.41＋4.56＝27.97(μmol·m－2·s－1)；38 ℃总光合速率＝24.15＋5.59＝29.74(μmol·m－2·s－1)，因此38 ℃时固定CO2速率最高。 (3)高温干燥环境下，水稻蒸腾作用过强，为减少水分散失，叶片气孔会大量关闭，导致CO2吸收量减少，暗反应原料不足，速率下降，最终整体光合速率降低。 4. (1) 第一阶段、第二阶段；细胞质基质、线粒体基质 (2) 不是  NR为NAD＋的前体，IL-6单独处理心肌细胞ATP水平低于空白对照组；但IL-6＋NR处理组和NR处理组中ATP水平相当，说明两组的NADH脱氢酶合成基本一致，IL-6组处理后NAD＋的前体不足进而导致ATP水平下降，补充NR后ATP水平恢复 (3) 取生理状态相同的心肌细胞均分为甲、乙、丙三组，甲组空白处理，乙组加入适量的IL-6处理，丙组加等量的IL-6和PARP1抑制剂处理，相同且适宜的条件下培养一段时间后，测定并对比各组PARP1含量和ATP的水平 【解析】(1)有氧呼吸的第一阶段反应场所为细胞质基质，第二阶段反应场所为线粒体基质，前两个阶段均生成NADH；第三阶段反应场所为线粒体内膜，消耗NADH生成水。 (3)实验自变量为有无IL-6和PARP1抑制剂，实验设计需要遵守单一变量、对照、等量原则，因此设计空白对照组、单独IL-6组、IL-6和PARP1抑制剂组，通过测定PARP1含量和ATP水平，证明IL-6还可能通过促进蛋白质PARP1的合成调控ATP水平。 5. (1) 一；三 (2) 高于；增强 (3) M蛋白缺失导致丙酮酸无法转运进入线粒体，细胞需消耗更多谷氨酸作为有氧呼吸底物维持供能，用于合成谷胱甘肽的谷氨酸原料减少，因此突变体谷胱甘肽含量显著低于野生型 (4) 减少；M缺失突变体中丙酮酸不能进入线粒体参与有氧呼吸，同时更多的谷氨酸被用于合成谷胱甘肽结合镉解毒，有氧呼吸底物不足，根细胞有氧呼吸强度下降，ATP生成量减少 【解析】(1)利用葡萄糖进行有氧呼吸时，第一阶段在细胞质基质中将葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，生成少量ATP，因此丙酮酸是第一阶段的产物；第二阶段在线粒体基质中将丙酮酸彻底分解为CO2和[H]，生成少量ATP；第三阶段在线粒体内膜上[H]与O2结合生成水，生成大量ATP，因此ATP主要在第三阶段生成。 (2)M蛋白是转运丙酮酸进入线粒体的蛋白，M缺失突变体中丙酮酸无法进入线粒体，在细胞质基质中积累，因此M缺失突变体细胞质基质中丙酮酸的含量高于野生型；镉胁迫时，拟南芥通过主动运输将镉排出胞外，主动运输需要消耗能量，因此野生型中有氧呼吸强度会增强，以提供更多的能量。 (3)无镉胁迫时，M缺失突变体中丙酮酸无法进入线粒体，有氧呼吸的丙酮酸供应不足，此时谷氨酸更多用于维系有氧呼吸的正常运转，因此用于合成谷胱甘肽的谷氨酸减少，谷胱甘肽含量显著低于野生型。 (4)由柱形图可知，镉胁迫时M缺失突变体的根长小于野生型，说明镉胁迫对M缺失突变体的生长抑制作用更强。镉胁迫时，M缺失突变体中谷胱甘肽含量显著高于野生型，可能是因为其无法通过主动运输有效排出镉，而更多依赖谷胱甘肽结合镉以减轻毒害，M缺失突变体中的谷氨酸更多地转化为谷胱甘肽，用于维系有氧呼吸的谷氨酸减少，同时M缺失突变体中的丙酮酸无法进入线粒体，有氧呼吸受阻，根细胞中的ATP生成量减少，导致根生长受到限制。 6. (1) 细胞核；叶绿体基因(L)编码的大亚基 (2) S基因被编辑后，导致小亚基数目下降，突变体中Rubisco合成量减少 (3) 降低；光照强度；CO2浓度(二氧化碳浓度) (4) A；低光照强度下，光反应产物少，暗反应速率受光反应限制，Rubisco活性的差异无法显著体现 【解析】(1)根据题意，S基因是核基因，真核生物的核基因转录发生在细胞核中；Rubisco由核基因(S)编码的小亚基和叶绿体基因(L)编码的大亚基组成，S编码的小亚基进入叶绿体后，需要和叶绿体基因(L)编码的大亚基组装构成完整的Rubisco。 (2)突变体叶片中Rubisco的蛋白结构无明显差异且功能未发生改变，说明单个Rubisco的催化能力不变；突变是S基因被编辑，S基因负责编码小亚基，因此S基因突变后，小亚基合成量减少，能组装得到的完整Rubisco总数量减少(总浓度降低)，最终导致总催化活性显著下降。 (3)突变体Rubisco总活性更低，暗反应固定CO2的能力更弱，较低光照强度下，光反应产生的ATP和NADPH就能满足减弱的暗反应需求，光合速率就会达到饱和，因此和野生型相比，突变体的光饱和点降低；达到光饱和点之前，净光合速率随光照强度升高而升高，说明此时光照强度是净光合速率的主要限制因素；C区是光照强度超过野生型光饱和点的区域，此时光照已经不再是限制因素，大气CO2浓度条件下，暗反应的限制因素主要是CO2浓度，因此提高CO2浓度后，暗反应速率提升，净光合速率先升高，CO2饱和后趋于稳定。 (4)结合题意及题图信息可知，A区光照强度极低，此时限制光合作用的关键因素是光照强度，低光照强度下，光反应产物少，暗反应速率受光反应限制，Rubisco活性的差异无法显著体现，因此突变体和野生型净光合速率没有明显差异，曲线重合。 7. (1) 植物在单位时间内通过光合作用制造糖类(产生O2、固定CO2)的数量；光照强度、温度、水分 (2) 温度；主动运输 (3) 物质代谢：氮是叶绿素、光合作用相关酶的组成元素，吸收更多氮元素可合成更多叶绿素和光合酶，提升光合作用速率；能量供应：氮参与呼吸酶的合成，增强细胞呼吸，产生更多ATP，为光合作用提供充足能量；无机碳固定形成的有机物可为运输氮元素的载体蛋白的合成提供原料，增加载体数量；光合作用产物能促进细胞呼吸，产生更多ATP，为根系主动吸收氮元素提供能量 【解析】(2)该实验在光饱和点下进行，光照强度不再限制光合速率，H－OE植株气孔导度大幅提升，二氧化碳进入叶肉细胞的通道增多，但净光合速率提升幅度较小，此时温度影响光合作用相关酶的活性，成为限制二氧化碳利用的主要环境因素。质膜上的H＋－ATP酶将H＋运至细胞外侧，该过程逆浓度梯度进行，需要载体蛋白协助且消耗能量，运输方式为主动运输。 (3)氮元素是叶绿素、酶、ATP等多种光合作用相关物质的组成成分，充足的氮能提升光反应和暗反应效率；同时氮参与呼吸酶合成，增强细胞呼吸，为光合作用提供更多能量。光合作用固定无机碳生成有机物，一方面为载体蛋白的合成提供原料，增加转运氮元素的载体数量，另一方面促进细胞呼吸产生更多能量，保障根系通过主动运输吸收氮元素。 8. (1) S；NADH；暗反应 (2) 丙酮酸；ATP；NADH (3) ③充分利用了乙酸中的能量，提高了能量利用率，更有利于该菌生存 【解析】(1)高等植物光反应分解水产生O2和NADPH，分析题图可知该细菌光反应分解H2S，特有产物是S和NADH。①(CO2固定)和②(C3还原)属于暗反应阶段。 (2)②过程是C3还原为葡萄糖，根据题意“②与高等植物有氧呼吸第一阶段的反应过程相反”，可推知C3为丙酮酸，该过程除了需要C3外，还需要光反应提供的ATP和NADH作为能量和还原剂。 9. (1) CO2浓度；温度；黑暗 (2) >0 (3) 负；降低呼吸速率；增大比叶面积；增加叶绿素含量、增大叶片受光面积(或增加叶绿体类囊体薄膜面积，合理即可)；吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率 【解析】(2)题目中该光强下顶部叶片光合速率(总光合速率)＝呼吸速率，说明顶部叶片光合速率(总光合速率)为1.8，净光合速率为0，此光照强度即为顶部叶的光补偿点，底部叶片的呼吸速率仅为1.1，比叶面积更大，对弱光利用效率更高，光补偿点更低，故用相同强度的光照射底部叶片时，此时底部叶片的净光合速率>0。 (3)相对碳成本＝(当年生总枝条的碳总量/叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量)×100%，总枝条的碳保留比例越高，可输出的碳越少，因此总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈负相关。底部总枝条通过降低自身呼吸消耗和提高比叶面积(相同叶干重下获得更大光合面积)，在低光照下实现碳输出量最大化。弱光环境下，植物还可通过增大叶片叶绿素含量、增加叶片受光面积等吸收更多光能，促进水的光解和ATP合成，提升光反应速率。 10. (1) 叶绿素a；变浅；增多；还原 (2) 类囊体 (3) 丙；L蛋白兼具调控叶绿素合成与协助LHCP转运的双重功能，而S蛋白仅参与LHCP的转运 (4) 突变体中转入正常的L基因表达载体，让其重新表达L蛋白；向突变体中转入不含L基因的空表达载体 【解析】(1)纸层析色素带自上而下四条色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以第三条带对应的色素是叶绿素a。因为L基因缺失突变体缺乏L蛋白，而L蛋白参与叶绿素合成调控，所以l组叶绿素合成减少，该色素带颜色变浅。l植株叶绿素合成受阻，中间物1转化为中间物2减少，所以中间物1含量增加。叶绿素减少会使光反应产生的ATP和NADPH减少，进而影响暗反应中C3的还原过程。 (2)图(b)中，完整叶绿体的L蛋白含量最多，结构1次之，结构2不含，L蛋白分布于叶绿体基质，类囊体几乎无L蛋白，故结构2为类囊体。 (3)l突变体缺失L蛋白，叶绿素合成与LHCP转运均受抑制，失绿最严重，对应丙；L蛋白可调控叶绿素合成、协助LHCP转运，S蛋白仅参与LHCP转运，因此两种突变体表型不同。 (4)为进一步验证L蛋白的功能，自变量是L蛋白的有无，需要补充突变体中转入正常的L基因表达载体，让其重新表达L蛋白，另一组向突变体中转入不含L基因的空表达载体，排除载体本身对实验的干扰。 11. (1) CO2和H2O (2) 该时间段内温度较高、光照过强，植物为减少蒸腾作用失水会关闭部分气孔，导致二氧化碳吸收量减少，光合速率下降，农光互补系统下光照强度降低，蒸腾作用弱，气孔关闭程度小，二氧化碳吸收量较多，净光合速率更高 (3) 更大 (4) A； 【解析】(1)光合作用光反应原料为水，暗反应原料为二氧化碳。 (2)该区域气候干旱，11：00～15：00全日照条件下光照强、温度高，植物蒸腾作用过强，为减少水分散失，叶片气孔大量关闭，CO2吸收减少，暗反应受限，净光合速率降低；农光互补模式下光照强度大幅降低，既能满足光合作用对光照的需求，又避免了强光、高温引发的气孔关闭，植物气孔开放程度更高，CO2供应充足，同时蒸腾作用弱，水分散失少，缓解了光合午休现象，因此净光合速率更高。 (3)全天光合作用吸收CO2总量代表总光合速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。由图1可知，两组为同种作物且无关变量一致，呼吸速率无显著差异，结合白天大部分时段农光互补组净光合速率更高，可推出其全天光合作用吸收CO2总量更大。 (4)正常灌溉是全日照的最适条件，A组全日照产量更高，因此A组为正常灌溉组；农光互补下蒸腾作用弱，适当减量灌溉更适宜，产量更高，因此B组农光互补产量高于A组农光互补产量。画图时，B组的农光互补柱形高度应高于B组全日照柱形和A组农光互补柱形，且由(3)题可知，A组农光互补柱形高度应略高于A组全日照柱形，示意图见答案。 12. (1)不相等　温度a和c时的呼吸速率不相等　(2)在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但该植物的某些细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸消耗有机物，如根部细胞，导致该植物体的干重减少　(3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低　(4)光合速率和呼吸速率差值 【解析】(1)叶片的有机物积累速率＝光合速率－呼吸速率，即净光合速率。观察题图可知，该植物叶片在温度a和c时虽然光合速率相等，但呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速率不相等。(2)观察题图可知，在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植物有些细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸消耗有机物，如根部细胞，因此该植物体的干重会减少。(3)温度超过b时，气温过高，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应速率降低；同时过高的温度使酶的活性降低，CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。(4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合速率与呼吸速率差值最大时的温度，有利于有机物的积累。 13.(1) 将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多　乙 【解析】有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和水，释放能量，生成大量ATP的过程。观察题图可知，随着水淹天数的增加，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有关的酶。 (2) O2的含量　3 【解析】在水淹0～3 d阶段，随着水淹天数的增加，O2含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释放量为0.4 μmol·g－1·min－1，O2吸收量为0.2 μmol·g－1·min－1，有氧呼吸过程中，葡萄糖的消耗量、O2吸收量和CO2释放量的比例为1∶6∶6，所以有氧呼吸过程中葡萄糖消耗1/30 μmol·g－1·min－1；无氧呼吸过程中，葡萄糖的消耗量和CO2释放量的比例为1∶2，无氧呼吸产生0.2 μmol·g－1·min－1 CO2，消耗葡萄糖为1/10 μmol·g－1·min－1，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。 (3) 无氧呼吸积累的乙醇量较少，对细胞毒害较小；0～3 d细胞呼吸产生的能量维持了植物基本的生命活动；有氧呼吸酶活性并未完全丧失 14.(1) 呼吸作用消耗 【解析】根据题干信息可知，湖水富营养化时，原有沉水植物因光照不足，光合作用强度会减弱，此时光合作用合成的有机物少于细胞呼吸消耗的有机物，最终衰退和消亡。 (2) ③（苦草）、②（黑藻）、①（金鱼藻）　最大光合速率对应光照强度依次升高　 【解析】根据图a的结果分析可知，③（苦草）最大光合速率对应光照强度最低，适合生长在弱光条件，①（金鱼藻）最大光合速率对应光照强度最高，适合生长在光照较强的环境，而从湖底到水面光照强度依次增大，因此，从湖底到水面的草本沉水植物依次是③（苦草）、②（黑藻）、①（金鱼藻）。 (3) ①（金鱼藻）除藻率高，②（黑藻）除氮率高，③（苦草）除磷率高 【解析】根据图b的结果分析可知，3种草本沉水植物都能一定程度去除污水中的氮、磷和藻类，净化湖水，其中①（金鱼藻）除藻率高，②（黑藻）除氮率高，③（苦草）除磷率高，三者配合能实现综合治理效果。 (4) ①（金鱼藻）　500　CO2浓度较低且相同　O2释放量 【解析】从图a可以看出，相同光照强度下，黑藻的光合速率与金鱼藻较接近，苦草的光合速率相对较低，该实验目的是验证黑藻的碳浓缩优势，实验的自变量是实验材料的种类，由于相同条件下，黑藻的光合速率与金鱼藻较接近，因此选择金鱼藻为对照组；光照强度、培养时间、营养及环境条件为无关变量，实验过程中要保持相同且适宜，图a中光照强度为500 μmol·m－2·s－1时，黑藻和金鱼藻的光合速率相同，且相对较高，所以控制光照强度为500 μmol·m－2·s－1；根据题干信息，在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，因此控制条件为CO2浓度较低且相同；该实验的因变量是两种藻类的光合速率，可以用O2释放量作为测量指标，反映其大小。 (5) 湖边浅水区种植挺水植物；增加以沉水植物为食物的消费者，或者增加分解沉水植物凋落叶片的分解者，完善生态系统的营养结构 【解析】根据题意，目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，为解决这个问题，从生态学角度分析，可以在湖边浅水区种植挺水植物，或者在湖边种植高大的树木；此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本，为解决这个问题，可以增加以沉水植物为食物的消费者，或者增加分解沉水植物凋落叶片的分解者，完善生态系统的营养结构。 15.(1) 无水乙醇　防止研磨中色素被破坏 【解析】叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取。加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。 (2) 叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成 【解析】叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。 (3) 纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求 【解析】在正常光照下，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。 (4) ②与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零） 【解析】由图可知，与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零），说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。 (5) 脱落酸　①弱光　②气孔开度　③B组气孔开度小于A组，C、D两组气孔开度基本相同 【解析】纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷且若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量，推测X最可能是脱落酸，其能够促进气孔关闭，帮助植物应对干旱环境。本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处理能够提高野生型中脱落酸的含量，但不影响纯合突变体中脱落酸的含量，所以预期的结果是：B组气孔开度小于A组，C、D两组气孔开度基本相同。 16.(1) ATP和NADPH　核酮糖－1,5－二磷酸和糖类等 【解析】在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3－磷酸甘油酸(C3)分子，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量且被NADPH还原，随后在叶绿体基质中转化为核酮糖－1,5－二磷酸(C5)和糖类等。 (2) 减法原理　加法原理　 【解析】与水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。 (3) 增大　①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用　②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，可以及时将更多的光合产物（蔗糖）向外运出，从而促进旗叶的光合作用 【解析】题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，说明OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大的原因有：①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，可以及时将更多的光合产物（蔗糖）向外运出，从而促进旗叶的光合作用。 17.(1) ③红叶具有光合作用能力，红色叶片内可检测到淀粉　④Ⅰ红叶＋光照　Ⅱ变蓝　Ⅲ红叶＋黑暗　Ⅳ不变蓝　⑤增加细胞通透性，使花青素等水溶性色素渗出　充分溶解、去除叶绿素等脂溶性色素　 【解析】根据实验的问题，提出假设：红叶具有光合作用能力，红色叶片内可检测到淀粉。为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶＋光照、绿叶＋黑暗、红叶＋光照、红叶＋黑暗四个小组。假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶＋光照组中，溶液变蓝；红叶＋黑暗组中，溶液不变蓝。整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，将细胞杀死，增加细胞通透性，使花青素等水溶性色素渗出；再将叶片转移到热甲醇溶液中，充分溶解、去除细胞中的叶绿素等脂溶性色素，以免影响后续实验结果的观察。 (2) ①叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能　抑制　液泡　吸收光能　②自身和下部绿叶　媒介生物（蜜蜂、蝴蝶等） 【解析】分析图甲可知，自变量为光强和叶片颜色，因变量为qNP值，当光强为500～2 000 μmol·m－2·s－1范围内时，红叶的qNP值较小，即红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较弱。分析图乙可知，随着光强的增加，绿叶的ETR值明显增大，当光强超过800 μmol·m－2·s－1时，ETR值减小，即随着光强增加，绿叶光合速率先增大后减小，得出光强超过一定范围时，绿叶的光合作用反而被抑制，而根据图乙可知，在光强为500～2 000 μmol·m－2·s－1范围内时，红叶并未出现光合作用被抑制的情况。红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较低，结合图丙可知，贮藏于红叶细胞液泡中的花青素，可通过吸收多余光能（蓝光、绿光）的方式，保护自身和下部绿叶不受强光损伤。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引媒介生物（蜜蜂、蝴蝶等），为其完成传粉工作。 18.(1) 内膜 ATP 热能 (2) 正反馈调节 (3) 逐渐上升而后相对稳定 ①将采摘后分别放置1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成五组，编号为a、b、c、d、e ③在5支试管中分别添加等量的DNS试剂，混匀 ⑤在加热的过程中观察5组试管中颜色变化，并记录 【解析】图中显示，菠萝蜜在贮藏5天内呼吸速率先上升而后下降，同时乙烯的产生量也表现出先上升后下降的趋势，据此推测，该过程中可溶性糖的含量变化趋势是逐渐上升而后相对稳定。为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等，本实验检测葡萄糖含量的变化，利用的原理是颜色反应，颜色的深浅代表葡萄糖含量的多少，据此简要描述实验过程：①分组编号，将采摘后分别放置1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成5组，编号为a、b、c、d、e，实验中保证采摘后用于实验的菠萝蜜生长状态一致；②分别取等量的5组菠萝蜜制作匀浆，取等量(如1毫升)匀浆液分别置于5支干净的试管中；③在5支试管中分别添加等量的DNS试剂，混匀；④分别在沸水浴中加热；⑤在加热的过程中观察5组试管中颜色变化，并记录。分析实验结果得出相应的结论。 (4) 乙烯可促进果实中贮存的淀粉等多糖水解为葡萄糖，使葡萄糖含量升高，而葡萄糖是细胞呼吸的底物，因此果实的呼吸速率上升 【解析】综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升，这是因为乙烯具有催熟作用，可促进果实中贮存的淀粉等多糖水解为葡萄糖，使葡萄糖含量升高，而葡萄糖是细胞呼吸的底物，因此果实的呼吸速率上升。 19.(1) 蓝　类囊体薄膜　C5　糖类　紫外光 【解析】植物的光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光，因此题述三种光中蓝光可被高效吸收。光合作用暗反应阶段C3还原的产物包括糖类和C5。据柱形图分析可知，与白膜覆盖相比，蓝膜覆盖和绿膜覆盖透过的紫外光较少，可以更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2) 无水乙醇　叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 【解析】光合色素提取的原理是绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，所以可以用无水乙醇作为溶剂提取光合色素。根据色素的吸收光谱，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，两者都可以吸收蓝紫光，测定叶绿素的含量时，选择红光而不选择蓝紫光，可以避免类胡萝卜素对实验结果的影响。 (3) 覆盖蓝膜，紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用 【解析】高原环境紫外光强烈，覆盖蓝膜后，紫外光透过率降低，可降低紫外光对幼苗的伤害，此外，与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时幼苗叶绿素和类胡萝卜素的含量最高，可以提高植物对光能的利用率，促进植物的光合作用。 20.(1) ATP、NADPH　叶绿素合成多，叶绿素降解慢 (2) 高　开花14天后突变体气孔导度大于野生型，但胞间CO2浓度小于野生型，且突变体的呼吸代谢不受影响，因此突变体的光合作用更强，需要的光照强度更高 【解析】据表可知，开花14天后突变体的气孔导度大于野生型，但突变体的胞间CO2浓度低于野生型，且突变体的呼吸代谢不受影响，说明突变体光合作用更强，消耗的CO2更多，因此突变体达到光饱和点需要的光照强度更高。 (3) 叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，图中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型 【解析】据图可知，与野生型相比，突变体蔗糖转化酶活性更高，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，故突变体内蔗糖减少，且叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，因此突变体向外运输的蔗糖减少，导致籽粒淀粉含量低。 21.(1) CO2的固定 (2) 细胞质基质　线粒体基质 (3) 光呼吸　细胞呼吸　7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，净光合速率等于总光合速率与光呼吸、细胞呼吸速率之差，净光合速率出现差异的原因在于株系1和株系2光呼吸速率出现差异　不能　总光合速率是净光合速率与光呼吸速率、细胞呼吸速率之和，光呼吸速率、细胞呼吸速率未知，所以无法计算出株系1的总光合速率 【解析】由图1可知，在线粒体进行光呼吸的过程中，也会产生CO2，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、细胞呼吸。7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，净光合速率等于总光合速率与光呼吸、细胞呼吸速率之差，净光合速率出现差异的原因在于株系1和株系2光呼吸速率出现差异。 (4) 与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 22.(1) 失水　减小 【解析】保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔关闭后，CO2吸收减少，光合作用速率减小。 (2) 促进　 【解析】r组是rhc1基因功能缺失突变体，即缺少rhc1基因产物，wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图2，高浓度CO2时，wt组气孔开放度低于r组，说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。 (3) 干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内的水分，使植物能够在干旱环境中生存 【解析】脱落酸是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还能促进叶和果实的衰老和脱落。干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内的水分，使植物能够在干旱环境中生存。 (4) rhc1 【解析】分析图1可知，高浓度CO2时，蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。分析图2可知，高浓度CO2时，r组气孔开放度均高于wt组、h组和h/r组，说明高浓度CO2时，rhc1基因产物会抑制气孔开放(促进气孔关闭)。由此推测，rhc1基因编码的是蛋白甲。 23.(1) 基质　C5　ATP和NADPH中的化学能转化为(CH2O)中的化学能 【解析】Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是ATP和NADPH中的化学能转化为(CH2O)中的化学能。 (2) 光照强度　胞间CO2浓度　曲线①光照强度大，光反应速率更快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率更高　 【解析】①②曲线的自变量是有无补光（光照强度），②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因(Rubisco的含量)。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①（有补光）有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最主要的限制因素是胞间CO2浓度。胞间CO2浓度为300μmol·mol－1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度大，光反应速率更快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率更高。 (3) 用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率 【解析】研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。要验证此结论，实验思路是用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 24.(1) 叶绿体　抑制 【解析】栅藻是真核生物，进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a结果表明，对硝基苯酚可抑制栅藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，对光合放氧的抑制作用增强。 (2) 氧气 【解析】由题意可知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组对比，Ⅰ组有氧气，Ⅱ、Ⅲ组有细菌＋氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，Ⅰ组基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，故细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。 (3) 升高　基本不变 【解析】图b中，Ⅰ组为“栅藻＋光照”，对硝基苯酚含量为40 mg·L－1；分析图a可知，对硝基苯酚含量为20 mg·L－1时，栅藻光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高；结合图b可知，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，培养液中对硝基苯酚相对含量基本不变。 (4) 栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用 【解析】由Ⅲ组可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有氧环境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水体。 25.(1) 为光合作用提供能量　作为一种信号影响、调控植物生长、发育的全过程 【解析】光既是光合作用的能量来源，又作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 (2) ①②④　温度和二氧化碳浓度 【解析】通过②④比较可知实验光下盐胁迫对作物生长的影响，再通过①②④比较可判断实验光是否完全抵消盐胁迫对作物生长的影响。无关变量包含温度、二氧化碳浓度、光照时长等。 (3) 始终大于　④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合速率等于呼吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组 26.(1) 光质(光的颜色)　植物对蓝光利用率更高 【解析】限制因素的分析方法如图所示： 胞间CO2浓度处于900～1 200 μmol·mol－1时，红光条件下的净光合速率达到最大值并保持稳定，低于同等条件下的蓝光对应的净光合速率，即同等CO2浓度条件下，蓝光合成有机物的速率更快，推测光合色素对不同光质(不同颜色的光)的吸收利用效率不同，蓝光条件下的光反应速率更快，产生的ATP和NADPH更多，因而C3还原速率更快，有机物合成速率也更快。 (2) 突变体中PIL15基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路，使该通路无法发挥促进气孔关闭的作用 (3) 有机物中的化学能　光敏色素   【解析】由于突变体发生PIL15基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响PIL15基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图 b 中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对PIL15基因表达的影响是负相关，PIL15基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→(－)PIL15基因→(＋)脱落酸信号通路→(－)气孔开放程度。 (4) 光既可以为植物提供能量，又可以作为信号 【解析】(1)限制因素的分析方法如图所示： 胞间CO2浓度处于900～1 200 μmol·mol－1时，红光条件下的净光合速率达到最大值并保持稳定，低于同等条件下的蓝光对应的净光合速率，即同等CO2浓度条件下，蓝光合成有机物的速率更快，推测光合色素对不同光质（不同颜色的光）的吸收利用效率不同，蓝光条件下的光反应速率更快，产生的ATP和NADPH更多，因而C3还原速率更快，有机物合成速率也更快。综上分析，植物利用光的第一种途径是以光为能源，驱动光合作用的进行，把CO2和水合成有机物，将光能转变为化学能储存在有机物中；第二种途径是以光为信号，光敏色素接收并传递光信号影响细胞核中相关基因表达，从而调控植物的生命活动。 27.(1) 叶绿体　等渗　 【解析】类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。 (2) 乙醇(或丙酮)　600　 【解析】类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。由于叶绿素溶解在有机溶剂中，故吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的无水乙醇中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg/mL，则类囊体的浓度为600 μg/mL。 (3) ATP、NADPH 【解析】光反应产物有O2、NADPH和ATP。 (4) 变弱　使水分子分解产生H＋；转运H＋　 【解析】实验前需对类囊体进行多次洗涤，消除了类囊体悬液中的H＋，在适宜光照下，类囊体膜上的光合色素吸收光能以后，使水分子分解产生H＋，其中一部分H＋进入人工细胞质，人工细胞质中pH下降，已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关，荧光强度变弱，可说明类囊体膜具有转运H＋的功能。 (5) CO2、与暗反应相关的酶、C5 【解析】要进行暗反应，需要CO2、ATP、NADPH、Rubisco酶、C5。 28.(1) 磷脂双分子层　基粒 (2) H2O　丙酮酸、[H]　CO2、O2 【解析】据图分析，水在光下分解为O2和H＋，同时产生的电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，即生成NADPH所需的电子源自于水。3H2O被植物细胞吸收后参与光合作用，生成C63H12O6。在有氧呼吸的第一阶段，C63H12O6在细胞质基质中被分解成含有3H的丙酮酸，产生少量的[3H]，并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸与3H2O在线粒体基质中被彻底分解生成CO2和[3H]，释放少量的能量；在线粒体内膜上完成有氧呼吸的第三阶段，[3H]与O2结合生成H2O，并释放大量的能量。可见，用含3H2O的溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、丙酮酸和[H]。培养液中H218O被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产生18O2；在有氧呼吸的第二阶段，H218O与丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H]，即产生的带18O标记的气体有O2和CO2。 (3) 途径①以电能的方式耗散光能；途径②以热能的方式耗散光能 【解析】对于途径②，从图中可以看到，通过途径②将过剩的光能转化为热能散失，从而减轻光合系统损伤。对于途径①，图中显示途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子，进而减轻光合系统损伤。 29.(1) 无水乙醇　红光　 【解析】叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用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。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择红光来测定叶绿素含量。 (2) ATP(腺苷三磷酸/能量)和NADPH(还原性辅酶Ⅱ)　环境(外界/温室)提供(补充)的CO2更多　 【解析】与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的ATP(腺苷三磷酸/能量)和NADPH(还原性辅酶Ⅱ)，从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的CO2浓度是甲的2倍，与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是环境提供的CO2更多。 (3) 光照强度加倍　光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 【解析】根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲>乙的净光合速率，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍。 30.(1) 有氧　 【解析】有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。 (2) 压实组黄瓜根系中酒精含量明显高于疏松组　多　压实组无氧呼吸强，与有氧呼吸相比，无氧呼吸释放能量少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多　开度减小或关闭　暗反应　 【解析】相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。由于压实组无氧呼吸强，与有氧呼吸相比，无氧呼吸释放的能量较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔开度减小或关闭，二氧化碳吸收减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。 (3) 合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等 【解析】为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕，疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。 31.(1) 基质　ATP、NADPH 【解析】叶绿体中R酶催化CO2固定，发生在叶绿体基质中。产物C3在光反应生成的ATP和NADPH的作用下合成糖类等有机物，其中ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。 (2) 植株S保卫细胞中G酶表达量提高，更多的甘氨酸转化为丝氨酸和CO2，保卫细胞CO2增加有利于R酶催化CO2的固定；另外CO2转化为，保卫细胞中可溶性糖等溶质增加，保卫细胞的渗透压升高，促进细胞吸水，气孔开度增大，进入保卫细胞的CO2进一步增加，因此植株S保卫细胞CO2的固定速率更快，从而使得植株S叶片的净光合速率高于植株W 【解析】结合题图和题干信息分析，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸和CO2，保卫细胞CO2增加有利于R酶催化CO2的固定；另外CO2转化为，保卫细胞中可溶性糖等溶质增加，保卫细胞的渗透压升高，促进细胞吸水，气孔开度增大，进入保卫细胞的CO2进一步增加，所以植株S保卫细胞CO2的固定速率更快，从而使得植株S叶片的净光合速率高于植株W。 (3) 减小　小 【解析】叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点，保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，CO2竞争R酶的能力减弱，CO2固定速率减小，因此植株S的净光合速率减小。相较于植株W，植株S在相同条件下气孔开度相对较大，进入保卫细胞的CO2较多，有利于CO2的固定，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。 (4) 实验思路：以野生型植株W为参照，构建G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定植物T在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：相同光照强度下，植株T净光合速率小于植株W 【解析】为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型植株W为参照，还需要补充的一个实验组是构建G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株(假设为植株T)，实验思路是以野生型植株W为参照，构建G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定植株T在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是相同光照强度下，植株T净光合速率小于植株W。 第1页 共2页 ◎ 第2页 共2页 学科网（北京）股份有限公司 $