必修1 第五章 细胞的能量供应和利用(按章分类）-高中生物·2026年高考真题分类

**基本信息** 2026年高考生物真题按章分类汇编（必修1第五章），含19单选+4多选+11非选择题，聚焦细胞呼吸、光合作用、酶等核心考点，通过真题情境整合实验分析与综合应用，适配一轮复习知识巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|19题|线粒体功能、光合作用过程、酶活性影响等|结合甘肃、北京等多地域真题，以图表分析考查物质与能量观| |多选题|4题|PEPCK2催化反应、ATP生成机制等|通过生理过程图解，强化结构与功能观的综合应用| |非选择题|11题|SIF与光合关系、农光互补效应、镉胁迫实验等|融合科技前沿（如SIF技术）与生产实践（农光互补），突出探究实践与科学思维，匹配高考命题趋势|

【 高中生物 】 2026年高考真题-按章分类 必修1 分子与细胞 第五章 细胞的能量供应和利用 19个单选题 + 4个多选题 + 11个非选择题 ---- 教 师 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·甘肃)线粒体呼吸复合体I(简称复合体I)催化NADH氧化，产生质子梯度用于合成ATP。在植物中，复合体I承担了线粒体约40%的ATP生成，其功能异常可导致ATP产量减少。下图表示某植物野生型(WT)和复合体I功能缺失突变体(CMS)的离体线粒体在提供不同底物时的呼吸速率。下列叙述错误的是( ) A.植物中存在不依赖复合体I的NADH氧化途径 B.没有复合体I也不影响线粒体中丙酮酸的氧化 C.线粒体中甘氨酸的氧化大部分依赖于复合体I D.线粒体中等量NADH氧化，CMS放热较WT少 1.D CMS为复合体I功能缺失突变体，以NADH为底物时CMS仍具有较高的呼吸速率，说明植物中存在不依赖复合体I的NADH氧化途径，A正确。以丙酮酸为底物时，野生型WT和突变体CMS的呼吸速率差异很小，说明复合体I缺失不影响线粒体中丙酮酸的氧化，B正确。以甘氨酸为底物时，CMS的呼吸速率远低于WT，说明甘氨酸的氧化大部分依赖复合体I，C正确。复合体I可将NADH氧化释放的能量用于建立质子梯度合成ATP，CMS复合体I功能缺失，等量NADH氧化时，转化为ATP的能量减少，更多能量以热能形式散失，因此CMS放热较WT多，D错误。 2.(2026高考·北京)下表给出了植物光合作用反应过程的部分原料和产物。 反应过程 原料 产物 ① H2O O2 ② NADP+ NADPH ③ ADP ATP ④ CO2 (CH2O) 对上述反应过程的叙述，错误的是( ) A.①只有在光下才能进行 B.①②③在叶绿体基质中进行 C.④所需的还原剂为NADPH D.④消耗ATP和NADPH中的能量 2.B ①是水的光解，属于光反应过程，仅在有光条件下才能进行，A正确。①②③均属于光反应过程，发生场所为叶绿体类囊体薄膜，不是叶绿体基质，B错误。④为暗反应阶段，C₃还原过程所需的还原剂为NADPH，C正确。暗反应中C₃的还原过程需要消耗ATP和NADPH中的能量，将活跃化学能转化为有机物中稳定的化学能，D正确。 3.(2026高考·湖北)为探究某种酶的活性，某同学在最适温度25℃条件下，测得不同底物浓度下对应的反应速率，结果如下表。 试管编号 1 2 3 4 5 底物浓度(mol·L-1) 6.3×10-6 7.5×10-5 1.0×10-4 1.0×10-3 1.0×10-2 反应速率(nmol·L-1·min-1) 15 56 60 75 75 下列叙述错误的是( ) A.若将1号试管的原酶液稀释10倍，其反应速率会下降 B.若3号试管反应温度改为37℃，其反应速率会下降 C.若4号试管多加1倍酶量，其反应速率会升高 D.实验说明底物浓度过高不利于该酶促反应进行 3.D 1号试管底物浓度较低，酶液稀释后酶浓度降低，单位时间内可结合的底物分子数减少，反应速率会下降，A正确。实验是在最适温度下进行的，将温度改为37℃，偏离最适温度后酶活性降低，反应速率会下降，B正确。4号试管反应速率已达到最大值，说明此时底物充足，限制反应速率的因素是酶浓度，增加酶量后反应速率会升高，C正确。底物浓度从1.0×10-3mol·L-1升高到1.0×10-2mol·L-1时，反应速率保持不变，并未下降，不能说明底物浓度过高不利于该酶促反应进行，D错误。 4.(2026高考·贵州)科学家说：“每个细胞都是自然界的一个奇迹。”下列关于真核细胞叙述正确的是( ) A.细胞膜上的通道蛋白能逆浓度梯度进行物质运输 B.光合作用过程中卡尔文循环发生在叶绿体类囊体膜上 C.内质网通过囊泡将分泌蛋白转运到高尔基体 D.组成溶酶体膜的磷脂双分子层内部是亲水的 4.C 通道蛋白参与的跨膜运输方式为协助扩散，仅能顺浓度梯度运输物质，A错误。卡尔文循环是光合作用的暗反应过程，发生场所为叶绿体基质，B错误。分泌蛋白合成与转运路径中，内质网对核糖体合成的肽链进行初步加工后，会形成囊泡包裹分泌蛋白转运至高尔基体进行进一步加工，C正确。磷脂双分子层的内部是磷脂分子的疏水尾部，磷脂分子的亲水头部朝向膜的内外两侧，D错误。 5.(2026高考·湖南)关于过氧化氢酶的叙述，错误的是( ) A.过氧化氢酶可以降低H2O2分解反应所需的活化能 B.若用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，应设置不加酶的对照组 C.持续升高H2O2浓度不一定加快过氧化氢酶的酶促反应速率 D.过氧化氢酶活性随pH降低而降低，随pH升高而升高 5.D 酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，过氧化氢酶催化H2O2分解的本质就是降低该反应的活化能，A正确。H2O2本身不稳定，温度升高会加快其自发分解速率，因此探究温度对过氧化氢酶活性的影响时，需要设置不加酶的对照组，排除温度对底物自身分解的干扰，保证实验结果是酶活性差异导致的，B正确。酶促反应速率受底物浓度、酶浓度等因素共同影响，当酶的数量达到饱和后，继续升高H2O2浓度，酶促反应速率不再加快，因此持续升高H2O2浓度不一定能加快反应速率，C正确。过氧化氢酶的活性存在最适pH：在一定pH范围内，低于最适pH时，随pH升高酶活性升高；高于最适pH时，随pH升高酶活性降低；过酸、过碱都会使酶空间结构被破坏，永久失活，D错误。 6.(2026高考·江西)海洋是生命的摇篮。深海热泉周围存在一类具有细胞结构、能够独立生存的特殊微生物，它们既不属于真核生物，也不属于典型的原核生物。下列关于该类生物的推测，合理的是(　　) A.依赖叶绿体进行光合作用 B.无机盐离子通过自由扩散进出细胞 C.胞内酶的最适温度比常见生物体的高 D.具有细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核等结构 6.C 叶绿体是真核自养生物才具有的细胞器，该生物不属于真核生物，且深海热泉无光照，无法进行光合作用，因此不存在依赖叶绿体进行光合作用的情况，A错误。无机盐离子进出细胞的方式为协助扩散或主动运输，无法通过自由扩散跨膜运输，B错误。该生物生存于深海热泉的高温环境中，胞内酶需要适应高温环境才能正常发挥作用，因此其胞内酶的最适温度比常见生物体的高，C正确。成形的细胞核是真核生物特有的结构，该生物不属于真核生物，不具有细胞核，D错误。 7.(2026高考·广东)鲫鱼骨骼肌细胞缺氧时，葡萄糖在细胞质基质分解产生的丙酮酸在线粒体内转化为乙醛和CO2，乙醛进入细胞质基质转化为乙醇，最终经鳃排出。上述过程与人体细胞无氧呼吸相比，两者( ) A.第一阶段反应都相同 B.反应的场所都相同 C.最终产物都相同 D.催化反应的酶都相同 7.A 两种呼吸方式的第一阶段均为葡萄糖在细胞质基质中分解生成丙酮酸、[H]，同时释放少量能量，反应过程完全相同，A正确。人体细胞无氧呼吸的全过程都在细胞质基质中进行，而题干中鲫鱼的丙酮酸转化为乙醛和CO₂的过程发生在线粒体，二者反应场所不完全相同，B错误。鲫鱼该过程的最终产物是乙醇和CO₂，人体细胞无氧呼吸的最终产物是乳酸，二者最终产物不同，C错误。酶具有专一性，二者后续的反应过程不同，因此催化反应的酶存在差异，D错误。 8.(2026高考·广东)某种硝化细菌能将NH3氧化形成HNO2，并利用该过程释放的能量将无机物合成为有机物。该种细菌( ) A.具有核膜 B.为异养生物 C.可利用光能 D.可固定CO2 8.D 硝化细菌属于原核生物，原核生物没有以核膜为界限的细胞核，不具有核膜，A错误。该细菌能利用氧化NH3释放的能量将无机物合成为有机物，属于自养生物，不属于异养生物，B错误。该细菌合成有机物利用的是氧化NH3过程释放的化学能，无法利用光能，C错误。该细菌通过化能合成作用合成有机物，可利用CO2作为碳源，将其转化为有机物中的碳，D正确。 9.(2026高考·河北)酶与无机催化剂催化的两类反应中能量变化如图1和图2所示，下列分析错误的是( ) A.图1所示反应中酶与无机催化剂降低活化能的差值为e B.图1所示为放能反应，图2所示为吸能反应 C.与①反应相比，②反应所需的条件一般较温和 D.图2所示反应中酶促反应的活化能为f 9.D 图1中更高的曲线为无机催化剂催化的反应能量变化，更低的曲线为酶催化的反应能量变化，二者所需活化能的差值就是酶比无机催化剂多降低的活化能，对应数值为e，A正确。放能反应的产物能量低于反应物能量，吸能反应的产物能量高于反应物能量，因此图1为放能反应，图2为吸能反应，B正确。①是无机催化剂催化的反应，②是酶促反应，与无机催化剂相比，酶的作用条件一般更温和，需要适宜的温度和pH，C正确。活化能是反应物分子从常态转变为易发生反应的活跃状态所需的能量，即图2中反应物2的能量水平到曲线峰值的能量差，f是②曲线峰值到产物2的能量差，不属于酶促反应的活化能，D错误。 10.(2026高考·山东)果肉细胞中，液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡，转运蛋白TST可利用H+浓度梯度在运输H+的同时将蔗糖运入液泡储存，增加果实甜度。下列说法错误的是(　　) A.质子泵是一种载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶 B.质子泵在运输H+的过程中空间结构会发生变化 C.TST运输蔗糖的方向和其运输H+的方向相同 D.H+与蔗糖经TST跨膜运输时都需要与其结合 10.C 质子泵可以转运H+，属于载体蛋白，同时其运输H+时消耗ATP，可催化ATP水解，因此也是ATP水解酶，A正确。载体蛋白运输对应物质的过程中会发生空间结构的改变，质子泵作为载体蛋白，运输H+时空间结构会发生变化，B正确。质子泵消耗ATP将H+运入液泡，说明液泡内H+浓度高于细胞质基质，H+顺浓度梯度运输的方向是从液泡到细胞质基质；而TST将蔗糖运入液泡，因此二者运输方向相反，C错误。TST是协同转运的载体蛋白，运输H+和蔗糖时都需要与两种物质结合，通过构象改变完成运输过程，D正确。 11.(2026高考·山东)水稻根细胞中，无氧呼吸第二阶段通过以下两个反应完成。水稻根系细胞在水淹一段时间后，酶Ⅰ和酶Ⅱ的表达量明显增加，无氧呼吸增强。下列说法错误的是(　　) ①丙酮酸乙醛+CO2 ②乙醛+NADH+H+ 乙醇+NAD+ A.根细胞利用葡萄糖进行无氧呼吸释放CO2只发生在反应①中 B.反应①和②均发生在细胞质基质中 C.该时间段内，反应①和②产生的ATP增加 D.水稻根细胞中的葡萄糖经过无氧呼吸时，其中的能量大部分存留在乙醇中 11.C 水稻根细胞利用葡萄糖进行无氧呼吸时，第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸的过程不产生CO2，第二阶段仅反应①生成CO2，因此无氧呼吸释放的CO2只发生在反应①中，A正确。无氧呼吸的两个阶段全部发生在细胞质基质中，反应①②属于无氧呼吸第二阶段，场所均为细胞质基质，B正确。无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量、生成少量ATP，第二阶段的反应①和②均不产生ATP，因此不存在这两个反应产生的ATP增加的情况，C错误。水稻根细胞无氧呼吸只释放少量能量，葡萄糖中的大部分能量存留在无氧呼吸的终产物乙醇中，D正确。 12.(2026高考·河南)为探究酵母菌的呼吸作用，研究人员将注满酵母菌和葡萄糖混合液的小管倒置于大管中，并对大管的液面进行油封处理，装置如图所示，液面高度不再变化时终止实验。下列推断错误的是(　　) A.实验前期，葡萄糖可彻底氧化分解并产生CO2和H2O B.实验过程中，液面高度的变化速率和液体温度可发生改变 C.实验后期，管内液体与酸性重铬酸钾溶液可发生颜色反应 D.实验结束后，大管内的液面降低，小管内的液面升高 12.D 实验前期小管顶部存在空气，酵母菌可进行有氧呼吸，将葡萄糖彻底氧化分解产生CO2和H2O，A正确。实验过程中酵母菌呼吸速率随氧气含量、底物浓度变化而改变，产生CO2的速率改变，因此液面高度变化速率改变，且细胞呼吸会释放热量，可导致液体温度发生改变，B正确。实验后期氧气耗尽，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，酒精可与酸性重铬酸钾溶液发生颜色反应(橙色变为灰绿色)，C正确。有氧呼吸消耗O2的量和产生CO2的量相等，气体体积不变；无氧呼吸不消耗O2但产生CO2，小管内气体量增加、气压增大，会将小管内的液体压入大管，因此大管内液面升高，小管内液面降低，D错误。 13.(2026高考·陕晋青宁卷)剧烈运动过程中，骨骼肌细胞有氧呼吸供能占比随运动时间变化趋势如图。下列叙述错误的是(　　) A.60 s时，肌细胞的无氧呼吸产生乳酸 B.78.6 s时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量相等 C.肌细胞水解ATP生成的ADP可循环利用 D.运动后期，供氧增加促进了线粒体内反应物的彻底氧化 13.B 60s时有氧呼吸供能占比不足100%，说明骨骼肌细胞同时进行无氧呼吸，人体骨骼肌细胞无氧呼吸的产物为乳酸，A正确。78.6s时有氧呼吸供能占比为50%，即有氧呼吸与无氧呼吸释放的能量相等，由于消耗等量葡萄糖时有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸，因此此时无氧呼吸消耗的葡萄糖量远多于有氧呼吸，二者消耗葡萄糖量不相等，B错误。细胞中ATP水解生成ADP和Pi并释放能量，ADP和Pi又可在呼吸作用等放能反应中重新合成ATP，因此ADP可循环利用，C正确。运动后期有氧呼吸供能占比升高，说明供氧逐渐充足，氧气参与有氧呼吸第三阶段，可促进线粒体内反应物的彻底氧化分解，D正确。 14.(2026高考·云南)肉类在低温下可经过高盐腌制、晾挂、发酵(乳酸菌、酵母菌为主)后延长保存期。下列说法错误的是(　　) A.高盐腌制提高了细胞外渗透压使细胞脱水 B.其中微生物大多数属于耐盐或嗜盐微生物 C.发酵产生的乳酸可抑制杂菌生长强化防腐 D.乳酸菌、酵母菌发酵过程中均可产生CO2 14.D 高盐腌制时细胞外的盐溶液浓度远高于细胞内液浓度，细胞外渗透压更高，会导致细胞渗透失水，A正确。高盐环境会抑制绝大多数不耐盐微生物的生长，能在该环境中存活并参与发酵的微生物大多是耐盐或嗜盐微生物，B正确。发酵产生的乳酸会降低环境的pH，多数杂菌不适宜在酸性环境中生长，因此乳酸可抑制杂菌生长，强化防腐效果，C正确。乳酸菌是厌氧微生物，无氧呼吸的产物只有乳酸，不产生CO2，仅酵母菌发酵过程可产生CO2，D错误。 15.(2026高考·云南)猕猴桃鲜果储藏条件如下表： 果实含水量/% 温度/℃ O2体积分数/% 湿度/% 约85 1~3 2~4 90~95 下列说法错误的是(　　) A.高湿度可减少果实水分蒸发以利于果实保鲜 B.低温抑制酶活性来降低果实细胞的呼吸速率 C.O2含量低可抑制猕猴桃细胞有氧呼吸第三阶段 D.有氧呼吸消耗水的量大于产生量需要人工补水 15.D 高湿度环境和果实的湿度差小，可减少果实水分蒸发散失，避免果实因失水影响品质，有利于果实保鲜，A正确。细胞呼吸依赖呼吸酶的催化，低温可抑制呼吸酶的活性，从而降低果实细胞的呼吸速率，减少有机物的消耗，B正确。有氧呼吸第三阶段的反应是前两阶段产生的[H]和O2结合生成水，O2是该阶段的反应物，因此低O2含量可抑制猕猴桃细胞有氧呼吸第三阶段，C正确。有氧呼吸的总反应式为C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+大量能量，可知有氧呼吸过程需要消耗6分子水，产生12分子水，产生水的量大于消耗水的量，且储藏环境已设置适宜湿度，不需要人工补水，D错误。 16.(2026高考·安徽)下列有关真核生物细胞呼吸的叙述，错误的是(　　) A.无氧呼吸中ATP的生成只发生在第一阶段 B.无氧呼吸都会产生使溴麝香草酚蓝溶液变色的气体 C.有氧呼吸的中间产物NADH主要形成于线粒体基质 D.有氧呼吸第一阶段葡萄糖中的化学能大部分储存在产物丙酮酸中 16.B 真核生物无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段不产生ATP，A正确。真核生物无氧呼吸有两种类型，产乳酸的无氧呼吸无二氧化碳生成，而溴麝香草酚蓝溶液是二氧化碳的检测试剂，因此并非所有无氧呼吸都能产生使其变色的气体，B错误。有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，该过程生成大量NADH。有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，生成少量NADH。因此，NADH主要形成于线粒体基质，C正确。有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸和少量NADH，仅释放少量能量，大部分化学能仍储存在丙酮酸中，D正确。 17.(2026高考·浙江)细胞有氧呼吸第三阶段中，NADH中的和可与结合生成，并伴随ATP的合成，如图所示。当缺乏时，此过程中ATP的合成减少，其原因是(　　) A.合成ATP的酶催化能力降低 B.膜两侧浓度梯度增大 C.第三阶段中电子的传递受阻 D.释放的能量更多以热能形式散失 17.C 酶的催化能力不会因O2缺乏直接降低，A错误。O2缺乏时，H⁺出膜变的少，膜两侧H⁺浓度梯度是减小而非增大，B错误。O2缺乏时，消耗的电子减少，H⁺出膜变的少，膜两侧H⁺浓度梯度是减小，H⁺浓度差产生的电势能减少，ATP合成下降，第三阶段中电子的传递受阻，C正确。能量更多以热能形式散失不是O2缺乏时ATP合成减少的直接原因，D错误。 18.(2026高考·浙江)为探究不同环境因素对光合作用的影响，某同学选择金鱼藻、冰块、溶液、台灯、烧杯、氧传感器、米尺等材料和用具进行实验。下列叙述错误的是(　　) A.可探究的环境因素有光照强度、温度、浓度等 B.实验中可用单位时间的释放量表示光合速率 C.将室温下的实验装置移至冰水中，光合速率持续上升 D.可通过调节台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度 18.C 实验材料中台灯(调节光照强度)、冰块(调节温度)、NaHCO₃溶液(提供CO₂)，可探究光照强度、温度、CO₂浓度等环境因素，A正确。氧传感器直接检测O₂释放量，单位时间内O₂释放量可反映净光合速率，B正确。冰水使温度骤降，酶活性降低，光反应和暗反应速率均下降，光合速率不会持续上升(实际下降)，C错误。光照强度与光源距离呈反比，调节台灯与烧杯距离可改变光照强度，D正确。 19.(2026高考·江西)体重水平与人体健康状况密切相关，体重异常特别的超重和肥胖是导致心脑血管疾病、糖尿病和部分癌症等慢性病的重要危险因素。国家卫生健康委员会等16部门启动了“体重管理年”活动。从机体能量代谢的角度分析，下列叙述错误的是(　　) A.有氧运动可加速新陈代谢，促进脂肪进入线粒体分解 B.高脂饮食易破坏能量平衡，导致脂肪积累而发生肥胖 C.低脂饮食可减少能量摄入，有氧运动可促进能量消耗 D.有氧运动能够避免肌细胞进行无氧呼吸产生大量乳酸 19.A 脂肪需先分解为甘油和脂肪酸，脂肪酸进入线粒体氧化分解，而非直接以脂肪形式进入线粒体，A错误。高脂饮食提供过量能量，若摄入＞消耗，多余能量以脂肪形式储存，导致肥胖，B正确。低脂饮食减少能量摄入，有氧运动增加能量消耗，符合能量平衡原理，C正确。有氧运动中氧气充足，肌细胞主要进行有氧呼吸，避免无氧呼吸产生大量乳酸，D正确。 二、多选题 20.(2026高考·江西)锌是植物生长发育的必需元素，缺锌会影响色氨酸(合成IAA的原料)和叶绿素等细胞组分的合成。研究人员分别测定了某植物幼苗在正常供锌(对照)和缺锌条件下培养40天后的相关指标(如表)。下列关于缺锌组的分析，合理的是(　　) 组别 叶绿素含量(mg·g-1) 净光合速率(μmolCO2·m-2·s-1) 气孔导度(mmolCO2·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(μmol·mol-1) IAA含量(ng·g-1) 对照组 3.1 12.5 416.9 329.8 72.6 缺锌组 1.5 9.6 247.2 363.6 34.7 A.净光合速率下降的直接原因是气孔导度下降 B.叶绿素含量下降的直接原因是净光合速率下降 C.胞间CO2浓度升高的直接原因是光合作用减弱 D.IAA含量下降的直接原因是合成原料供应不足 20.CD 若净光合速率下降的直接原因是气孔导度下降，CO₂进入叶肉细胞的量减少，缺锌组胞间CO₂浓度应低于对照组，但表格中缺锌组胞间CO₂浓度高于对照组，说明净光合下降不是气孔导度下降导致，A错误。叶绿素是光合作用光反应阶段吸收、转化光能的必要物质，叶绿素含量下降是净光合速率下降的原因之一，B错误。缺锌组叶绿素含量降低，光反应受抑制，暗反应消耗的CO₂减少，进入胞间的CO₂无法被及时利用，因此胞间CO₂浓度升高，直接原因是光合作用减弱，C正确。由题意可知，缺锌会影响色氨酸(合成IAA的原料)的合成，因此IAA含量下降的直接原因是合成原料供应不足，D正确。 21.(2026高考·河北)小立碗藓的叶绿体和线粒体都有为细胞质基质提供ATP的潜力。为探究两者对细胞质基质ATP水平的影响，对①、②和③组小立碗藓进行黑暗预处理后，检测其细胞质基质ATP对光的响应变化，结果如图所示。下列分析正确的是( ) A.光合产物的缺乏和光反应受阻导致③在光照下ATP无显著变化 B.第一次光照时，①中ATP的增加与叶绿体、线粒体均有关 C.光照时，叶绿体中的部分ATP用于暗反应中CO2与C5的结合 D.小立碗藓中的线粒体有助于维持细胞质基质中ATP的稳定供应 21.BD ③用的是DCMU，抑制叶绿体ATP生成，③在光照下ATP无显著变化，应是光反应受阻导致，A错误。③阻断叶绿体ATP，细胞质基质ATP极低；②线粒体有氧呼吸受损，ATP峰值远低于①；说明光照下①野生型叶绿体光反应产生ATP，同时线粒体有氧呼吸持续供ATP，二者共同作用，B正确。CO2与C5的结合是暗反应CO2的固定，该过程不消耗ATP；叶绿体中的部分ATP用于暗反应中三碳酸的还原，C错误。对比①线粒体正常和②线粒体部分有氧呼吸受抑制；全程②的细胞质基质ATP含量都低于①，且黑暗阶段差距更明显，说明线粒体有氧呼吸为细胞质基质提供ATP，维持其ATP稳定供应，D正确。 22.(2026高考·山东)在充入了适量空气的恒温密闭发酵罐中，酵母菌以充足的葡萄糖为原料进行呼吸作用，随着时间的延长，呼吸作用中O2的消耗速率与CO2的产生速率比如图所示。下列说法正确的是(　　) A.从a到b时，有氧呼吸速率不变 B.从b到d时，无氧呼吸速率增大 C.c时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等 D.d时以后，无氧呼吸速率始终不变 22.BC 从a到b时，O2消耗速率与CO2产生速率的比值为1，仅能说明酵母菌只进行有氧呼吸，但无法判断有氧呼吸速率是否不变(如酵母菌繁殖时种群数量增加，有氧呼吸总速率会上升，只要仅进行有氧呼吸，比值就始终为1)，A错误。从b到d时，速率比逐渐减小至0，说明O2消耗逐渐减少至0，有氧呼吸逐渐减弱，总CO2产生中来自无氧呼吸的比例不断升高，因此无氧呼吸速率增大，B正确。c点时速率比为3/4，设O2消耗速率为3x，则有氧呼吸产生CO2速率为3x，总CO2产生速率为4x，可得无氧呼吸产生CO2速率为x。有氧呼吸每消耗1mol葡萄糖产生6molCO2，消耗葡萄糖速率为3x/6=x/2；无氧呼吸每消耗1mol葡萄糖产生2molCO2，消耗葡萄糖速率为x/2，二者相等，C正确。d时以后，虽然O2消耗为0，酵母菌只进行无氧呼吸，但随着酒精等代谢废物积累、培养液pH下降，酵母菌活性会被抑制，无氧呼吸速率会逐渐下降，并非始终不变，D错误。 23.(2026高考·黑吉辽蒙卷)玉米籽粒形成过程中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2(PEPCK2)催化的反应如下图。下列叙述正确的是(　　) A.过程①在线粒体基质中进行 B.PEPCK2不能为草酰乙酸转化为PEP提供能量 C.PEPCK2不能催化其他来源的草酰乙酸转化为PEP D.PEPCK2活性提高可促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 23.BD 过程①是PEP转化为丙酮酸，该过程发生在细胞质基质，A错误。PEPCK2是酶，酶的作用是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，该反应的能量由ATP水解提供，B正确。酶的专一性是针对底物的结构，而非底物的来源，只要底物是草酰乙酸，PEPCK2就可以催化其转化为PEP，C错误。PEPCK2活性提高可促进草酰乙酸的转化，促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累，D正确。 三、解答题 24.(2026高考·甘肃)植物光合作用的定量检测有助于准确评估生态系统的固碳效应。植物叶绿素吸收阳光后可释放出能量较低的光(日光诱导叶绿素荧光，SIF)，在一定条件下其强度与净光合作用速率(An)成正比，可用于估算生态系统生产力。研究者分析了两种植物SIF对光照强度(PAR)的响应，以及气温对An-SIF关系的影响(下图)。回答下列问题。 (1)叶绿体中SIF发生的具体部位是__________，发生在光合作用的__________阶段。 (2)若以气温25℃时植物A的数据建立An-SIF模型，则高温胁迫下植物A的An被__________(填“高”或“低”)估；当时，若将该模型用于植物，则An被__________(填“高”或“低”)估。 (3)据本研究结果，应用SIF估算生态系统生产力需考虑的影响因素有：__________、__________、__________。 (4)叶片胞间浓度是分析光合作用常用的参数。某同学拟以植物B为材料，探究温度(、和)对的影响。 ①除测定外，该同学还应测定和__________(记为)。 ②在PAR为的条件下，温度从提高到和，若无显著变化，则的可能变化趋势是__________，原因是__________。 24.【答案】(1)类囊体薄膜(基粒)；光反应 (2)高；低 (3) 照强度(PAR)；气温；植物种类 (4)气孔导度；先降低后升高；气孔导度(X)不变，CO₂供应稳定；结合图1和图3可知，PAR=700时植物B的SIF约为12，该条件下随温度升高至25℃和35℃时，An先增大后减小，可知CO₂消耗速率先加快后减慢 【解析】(1)根据题意可知植物叶绿素吸收阳光后可释放出能量较低的光(SIF)，叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，因此叶绿体中SIF发生的具体部位是类囊体薄膜。吸收光能后释放荧光的过程属于光合作用的光反应阶段。 (2)从植物A的An-SIF曲线可知：相同SIF下，35℃高温胁迫时的An低于25℃的An，即高温条件下An较低，所以若用25℃的模型通过SIF反推An，得到的数值会比实际高温下的真实An大，因此An被高估；从左侧SIF-PAR图可知PAR>500时，相同光照下植物B的SIF比植物A更高，若用植物A的25℃An-SIF模型，通过偏小的SIF反推得到的An会比植物B的真实An小，因此An被低估。 (3)结合题干中3个坐标图显示的实验变量可知：SIF受光照强度PAR影响、净光合作用速率(An)气温、植物种类(A和B)的影响，因此应用SIF估算生态系统生产力时需考虑的影响这三类因素。 (4)① 胞间CO₂浓度Ci同时受两个因素影响：气孔从外界向胞间输入CO₂的能力、叶肉细胞光合作用消耗CO₂的速率，因此除了测定净光合速率An，还需要测定气孔导度来分析Ci的变化原因。 ②气孔导度(X)不变，CO₂供应稳定；结合图1和图3可知，PAR=700时植物B的SIF约为12，该条件下随温度升高至25℃和35℃时，An先增大后减小，可知CO₂消耗速率先加快后减慢，因此Ci先下降后上升。 25.(2026高考·四川)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________。 25.【答案】(1)CO2和H2O (2)该时间段内温度较高，植物因蒸腾作用过强导致关闭气孔，二氧化碳吸收量减少，光合速率下降；农光互补系统下光伏板遮光导致光照强度降低，蒸腾作用减弱，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)光合作用光反应的原料是水，暗反应的原料是二氧化碳，因此CO2和H2O是光合作用的直接原料。 (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； 农光互补模式下因光伏板遮挡，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，同时蒸腾作用减弱，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)题干说明正常灌溉是全日照下的最适灌溉，A 组全日照的作物产量高于B 组全日照，因此A为正常灌溉组，B为减量灌溉组。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。按此推测，农光互补组，B组要高于A组。示意图如下： 26.(2026高考·河北)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__________________________________________________________________________________。 26.【答案】(1)一；三 (2)高于；增强 (3)M缺失突变体中丙酮酸进入线粒体受阻，细胞质基质中丙酮酸积累，抑制了谷氨酸向谷胱甘肽的合成途径(或谷氨酸更多用于维系有氧呼吸的正常运转，用于合成谷胱甘肽的谷氨酸减少) (4)减少；M缺失突变体通过谷胱甘肽结合镉消耗大量ATP，且丙酮酸进入线粒体受阻，有氧呼吸减弱，ATP生成减少，主动运输排出镉的ATP供应不足，根生长受抑制更明显 【解析】(1)利用葡萄糖进行有氧呼吸时，第一阶段的产物是丙酮酸(葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量)；有氧呼吸的第三阶段([H]与O2结合生成水)释放的能量最多，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正常进入线粒体，因此细胞质基质中丙酮酸的含量高于野生型；镉胁迫时，野生型需通过主动运输排出镉，主动运输需要消耗ATP，因此有氧呼吸强度会增强(以提供更多ATP)。 (3)M缺失突变体中，丙酮酸进入线粒体受阻，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(而非合成谷胱甘肽)，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；同时，有氧呼吸的能量供应能满足根生长的需求，因此突变体和野生型的根长无显著差异。 (4)相较于野生型，镉胁迫时M缺失突变体细胞中的ATP生成量减少(更低)；原因：M缺失突变体中丙酮酸进入线粒体受阻，有氧呼吸强度降低，ATP生成减少；同时，突变体需合成更多谷胱甘肽结合镉，消耗了大量谷氨酸，可用于维系有氧呼吸的谷氨酸减少，进一步降低有氧呼吸强度，ATP生成量不足，根生长受抑制更明显(根长更短)。 27.(2026高考·山东)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________________________________________________________。 27.【答案】(1)S；NADH；暗反应 (2)丙酮酸；ATP；NADH (3)路径③合成有机物消耗的光能更少，能节省光反应固定的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高。 【解析】(1)高等植物光反应以水为供氢体，产物是氧气、ATP、NADPH；该光合细菌以H2S为供氢体，分解产生S，还原剂是NADH而非NADPH，因此特有产物为S和NADH。①二氧化碳固定生成C3、②C3还原生成葡萄糖，均属于光合作用暗反应阶段发生的物质变化。 (2)高等植物有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸；②过程是合成葡萄糖，和该过程完全相反，因此图中三碳化合物是丙酮酸；暗反应还原过程需要光反应提供的能量载体ATP、还原剂NADH，所以②的进行除C3外还需要的原料有ATP、NADH。 (3)路径①需要直接固定，要消耗更多光反应产生的ATP、NADH；乙酸是有机物，通过路径③合成无需大量消耗光能，节省光反应产生的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高，因此乙酸充足时优先走③途径。 28.(2026高考·黑吉辽蒙卷)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。 相关指标 总枝条位置 叶片最大光合速率 (CO2μmol·m-2·s-1) 叶片呼吸速率 (CO2μmol·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)。 28.【答案】(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、增大叶面积(或增加叶绿体类囊体膜面积，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】(1)测定最大光合速率时，除光照强度外，需要保证其他影响光合作用的环境因子如CO2​浓度、温度等处于适宜且一致的状态；测定呼吸速率时，为排除光合作用吸收CO2​对结果的干扰，必须在黑暗条件下进行。 (2)根据题干定义，光合速率(总光合)=净光合速率+呼吸速率，题目中该光强下顶部叶片总光合=呼吸速率，说明顶部净光合为0，该光强为顶部(阳生叶)的光补偿点。底部叶片是阴生叶，光补偿点低于阳生叶，即该光强高于底部的光补偿点，因此底部叶片净光合速率大于0。 (3)相对碳成本是当年生枝条自身保留的碳量占总吸收碳量的比例，保留比例越高，可输出的碳越少，因此枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈负相关。底部光照较弱，结合表格数据可知：底部叶片通过降低呼吸速率减少自身有机物消耗、增大比叶面积(相同叶干重获得更大光合面积)捕获更多光能，在相对碳成本接近时实现碳输出量最大化。弱光环境下，植物还可通过增加叶绿素含量、扩大类囊体膜/叶面积等变化提高光能捕获效率；从光反应的物质能量转化角度看，这些变化能吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率。 29.(2026高考·河南)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)。 29.【答案】(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(或光合作用相关酶)的组成元素，更多氮可合成更多叶绿素/光合酶，提升光反应/暗反应速率；能量供应：氮参与呼吸酶合成，增强细胞呼吸，产生更多ATP为光合作用供能 无机碳固定生成的有机物可为氮素转运载体合成提供原料，增加载体数量；光合产物促进呼吸作用产生更多ATP，为根系主动吸收氮元素提供更多能量 【解析】(1)光合作用强度是指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。影响光合作用强度的环境因素除CO2供应量、无机营养外，常见的还有光照强度、温度、水分等。 (2)已知实验是在光饱和点测定的，光照强度已经不再是限制因素。H-OE气孔导度大幅提升(气孔开放程度大，外界CO2进入叶肉的通道更通畅)，但净光合速率提升幅度远小于气孔导度增幅，说明此时气孔对CO2供应的限制已大幅减弱，制约CO2供应量的主要环境因素是温度：温度会影响光合作用相关酶的活性，进而限制叶肉细胞对CO2的固定利用，相当于从反应端制约了CO2的消耗与利用效率。质膜H⁺-ATP酶将H⁺泵至膜外时，需要载体蛋白协助并消耗ATP 逆浓度梯度运输，该过程属于主动运输，以此建立的H⁺梯度可促进NH4⁺的吸收。 (3)从物质代谢角度看，氮元素是叶绿素、光合酶、ATP、NADPH等关键物质的组成成分，吸收更多氮元素可促进叶绿素和光合酶的合成，提升对光能的捕获与暗反应的催化效率；从能量供应角度看，氮参与呼吸酶等物质的合成，能增强细胞呼吸强度，为光合作用提供更多ATP，吸收更多的氮元素也能为光合作用提供更多的NADPH。无机碳被固定生成的有机物，可为氮素转运载体蛋白的合成提供碳骨架，增加载体数量，同时也能促进细胞呼吸，为根系主动吸收氮元素提供更多能量，从而提高H-OE 对氮元素的吸收速率。 30.(2026高考·云南)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________。 30.【答案】(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，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】(1)叶绿体中吸收光能的光合色素只分布在类囊体薄膜上；光反应将光能转化为活跃的化学能，储存在ATP和NADPH中；暗反应最终将CO2转化为储存能量的有机物(糖类)；水稻是真核植物，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质产生CO2，无氧呼吸在细胞质基质产生CO2，因此产CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质。 (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=22.52+3.26=25.78、34℃总光合=23.41+4.56=27.97、38℃总光合=24.15+5.59=29.74，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。 31.(2026高考·安徽)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()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______。 31.【答案】(1)3 (2)光照强度；抑制气孔开放 (3)缺钾导致碳酸酐酶的含量减少，抑制气孔开放，因此限制了叶片获取CO2的能力，导致吸收的CO2减少，RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少 (4)先减少后趋于稳定；光照增强，光反应增加，产生的NADPH和ATP增多，消耗的C3增加，导致PGA含量下降；暗反应强度随后增强，一定时间后PGA含量维持相对稳定 【解析】(1)叶肉细胞间隙的CO2扩散至CO2固定(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，此时限制因素主要是光照强度，从右图看出，在20min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，促进气孔关闭。 (3)叶片钾含量与碳酸酐酶和RuBP羧化酶基因表达呈正相关，缺钾导致碳酸酐酶的含量减少，直接导致植物叶片内碳酸氢盐(HCO₃⁻)与二氧化碳(CO₂)之间的相互转化速率减慢，由于CO₂是光合作用的关键原料，碳酸氢盐向CO₂的转化受阻，会限制CO₂的扩散能力，最终限制了植物的整体光合效率并抑制生长。抑制气孔开放，同时RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少，从而降低光合作用速率。 (4)5-8min恢复光照，由于光照增强，光反应增加，产生的NADPH和ATP增多，消耗的C3增加，即TP增加，所以PGA相对含量减少；暗反应强度随后增强，一定时间后PGA含量维持相对稳定。 32.(2026高考·浙江)水稻是我国的五大主要粮食作物之一。米饭中的淀粉在消化系统中水解为葡萄糖，经血液循环运输至组织细胞，既可作为细胞呼吸的底物，也可在某些组织器官中转化或储存。 回答下列问题： (1)研究人员发现，某稻田中有1株深绿色水稻突变体，其光合速率较其他的水稻高，可能的原因是突变体单位叶面积吸收的光能更________。该突变体光合速率变化如图1所示，6：00—9：00光合速率持续上升的主要原因是______________(答出2点即可)。空气湿度对该水稻光合速率的影响如图2所示，图中灰色区域内，与正常空气湿度相比，空气湿度较低时水稻光合速率也较低，原因是______________。 (2)米饭在口腔中被唾液淀粉酶初步分解。唾液淀粉酶由唾液腺腺泡细胞中的________合成，依次经________加工后，通过囊泡运输分泌至细胞外。唾液淀粉酶随食团进入胃部，由于胃液的________环境，导致其活性丧失。 (3)小肠上皮细胞可通过________的方式，逆浓度梯度吸收葡萄糖。葡萄糖经细胞呼吸能生成ATP，为肌肉运动提供能量。充足时，肌细胞产生ATP的场所有________。适度的有氧运动可消耗人体内储存的________，配合科学饮食，有助于实现有效的体重管理。 32.【答案】(1)多/大/高；光照变强，气孔开放程度变大，温度升高；气孔开放程度小，吸收少 (2)核糖体/附着型核糖体；(粗面)内质网、高尔基体；强酸性/过酸/酸性过强/较低pH (3)主动转运/主动运输；细胞质基质/细胞溶胶、线粒体；脂肪/油脂(中的能量) 【解析】(1)深绿色水稻突变体的叶绿素含量更高，因此单位面积吸收的光能更多，光合速率更高。6:00–9:00 光照强度逐渐增强，同时气孔开放程度增大(吸收更多 CO₂)、温度升高(光合酶活性增强)，共同推动光合速率持续上升。空气湿度较低时，水稻为减少蒸腾失水会关闭部分气孔，导致 CO₂吸收量减少，暗反应速率降低，从而光合速率下降。 (2)唾液淀粉酶是分泌蛋白，在附着于内质网的核糖体上合成。分泌蛋白需依次经粗面内质网进行初步加工、高尔基体进行进一步加工和包装，再通过囊泡运输分泌到细胞外。胃液为强酸性环境，唾液淀粉酶的最适pH接近中性，在强酸条件下其空间结构被破坏，酶活性丧失。 (3)小肠上皮细胞逆浓度梯度吸收葡萄糖，需要载体蛋白和能量，属于主动运输(主动转运)。氧气充足时，肌细胞进行有氧呼吸，在细胞质基质(细胞溶胶)和线粒体中产生ATP。适度有氧运动可动员体内储存的脂肪分解供能，配合科学饮食能有效消耗脂肪，实现体重管理。 四、实验题 33.(2026高考·贵州)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_______________。 33.【答案】(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组合成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细胞质基质，第二阶段反应场所线粒体基质，前两个阶段均生成NADH；第三阶段反应场所线粒体内膜，消耗NADH生成水。 (2)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组合成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。因此IL-6处理组ATP水平下降不是由NADH脱氢酶合成减少所引起。 (3)实验自变量为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。 34.(2026高考·陕晋青宁卷)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___________。 34.【答案】(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)叶绿体色素分离实验中，滤纸条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，自上而下第三条带(叶绿素a)颜色变浅。由于L蛋白参与叶绿素合成，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。叶绿素是光反应中吸收、转化光能的重要色素，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，结合图(a)中L蛋白存在于叶绿体基质，与S蛋白等共同参与LHCP向类囊体膜的转运，因此结构1是叶绿体基质，结构2是类囊体。 (3)l是L基因缺失突变体，L蛋白参与叶绿素合成调控，所以l植株叶绿素合成受影响更显著，表型为严重失绿，对应图(c)中的丙。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，所以与WT相比，两突变体表型差异产生的原因是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)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。 7 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 【 高中生物 】 2026年高考真题-按章分类 必修1 分子与细胞 第五章 细胞的能量供应和利用 19个单选题 + 4个多选题 + 11个非选择题 ---- 学 生 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·甘肃)线粒体呼吸复合体I(简称复合体I)催化NADH氧化，产生质子梯度用于合成ATP。在植物中，复合体I承担了线粒体约40%的ATP生成，其功能异常可导致ATP产量减少。下图表示某植物野生型(WT)和复合体I功能缺失突变体(CMS)的离体线粒体在提供不同底物时的呼吸速率。下列叙述错误的是( ) A.植物中存在不依赖复合体I的NADH氧化途径 B.没有复合体I也不影响线粒体中丙酮酸的氧化 C.线粒体中甘氨酸的氧化大部分依赖于复合体I D.线粒体中等量NADH氧化，CMS放热较WT少 2.(2026高考·北京)下表给出了植物光合作用反应过程的部分原料和产物。 反应过程 原料 产物 ① H2O O2 ② NADP+ NADPH ③ ADP ATP ④ CO2 (CH2O) 对上述反应过程的叙述，错误的是( ) A.①只有在光下才能进行 B.①②③在叶绿体基质中进行 C.④所需的还原剂为NADPH D.④消耗ATP和NADPH中的能量 3.(2026高考·湖北)为探究某种酶的活性，某同学在最适温度25℃条件下，测得不同底物浓度下对应的反应速率，结果如下表。 试管编号 1 2 3 4 5 底物浓度(mol·L-1) 6.3×10-6 7.5×10-5 1.0×10-4 1.0×10-3 1.0×10-2 反应速率(nmol·L-1·min-1) 15 56 60 75 75 下列叙述错误的是( ) A.若将1号试管的原酶液稀释10倍，其反应速率会下降 B.若3号试管反应温度改为37℃，其反应速率会下降 C.若4号试管多加1倍酶量，其反应速率会升高 D.实验说明底物浓度过高不利于该酶促反应进行 4.(2026高考·贵州)科学家说：“每个细胞都是自然界的一个奇迹。”下列关于真核细胞叙述正确的是( ) A.细胞膜上的通道蛋白能逆浓度梯度进行物质运输 B.光合作用过程中卡尔文循环发生在叶绿体类囊体膜上 C.内质网通过囊泡将分泌蛋白转运到高尔基体 D.组成溶酶体膜的磷脂双分子层内部是亲水的 5.(2026高考·湖南)关于过氧化氢酶的叙述，错误的是( ) A.过氧化氢酶可以降低H2O2分解反应所需的活化能 B.若用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，应设置不加酶的对照组 C.持续升高H2O2浓度不一定加快过氧化氢酶的酶促反应速率 D.过氧化氢酶活性随pH降低而降低，随pH升高而升高 6.(2026高考·江西)海洋是生命的摇篮。深海热泉周围存在一类具有细胞结构、能够独立生存的特殊微生物，它们既不属于真核生物，也不属于典型的原核生物。下列关于该类生物的推测，合理的是(　　) A.依赖叶绿体进行光合作用 B.无机盐离子通过自由扩散进出细胞 C.胞内酶的最适温度比常见生物体的高 D.具有细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核等结构 7.(2026高考·广东)鲫鱼骨骼肌细胞缺氧时，葡萄糖在细胞质基质分解产生的丙酮酸在线粒体内转化为乙醛和CO2，乙醛进入细胞质基质转化为乙醇，最终经鳃排出。上述过程与人体细胞无氧呼吸相比，两者( ) A.第一阶段反应都相同 B.反应的场所都相同 C.最终产物都相同 D.催化反应的酶都相同 8.(2026高考·广东)某种硝化细菌能将NH3氧化形成HNO2，并利用该过程释放的能量将无机物合成为有机物。该种细菌( ) A.具有核膜 B.为异养生物 C.可利用光能 D.可固定CO2 9.(2026高考·河北)酶与无机催化剂催化的两类反应中能量变化如图1和图2所示，下列分析错误的是( ) A.图1所示反应中酶与无机催化剂降低活化能的差值为e B.图1所示为放能反应，图2所示为吸能反应 C.与①反应相比，②反应所需的条件一般较温和 D.图2所示反应中酶促反应的活化能为f 10.(2026高考·山东)果肉细胞中，液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡，转运蛋白TST可利用H+浓度梯度在运输H+的同时将蔗糖运入液泡储存，增加果实甜度。下列说法错误的是(　　) A.质子泵是一种载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶 B.质子泵在运输H+的过程中空间结构会发生变化 C.TST运输蔗糖的方向和其运输H+的方向相同 D.H+与蔗糖经TST跨膜运输时都需要与其结合 11.(2026高考·山东)水稻根细胞中，无氧呼吸第二阶段通过以下两个反应完成。水稻根系细胞在水淹一段时间后，酶Ⅰ和酶Ⅱ的表达量明显增加，无氧呼吸增强。下列说法错误的是(　　) ①丙酮酸乙醛+CO2 ②乙醛+NADH+H+ 乙醇+NAD+ A.根细胞利用葡萄糖进行无氧呼吸释放CO2只发生在反应①中 B.反应①和②均发生在细胞质基质中 C.该时间段内，反应①和②产生的ATP增加 D.水稻根细胞中的葡萄糖经过无氧呼吸时，其中的能量大部分存留在乙醇中 12.(2026高考·河南)为探究酵母菌的呼吸作用，研究人员将注满酵母菌和葡萄糖混合液的小管倒置于大管中，并对大管的液面进行油封处理，装置如图所示，液面高度不再变化时终止实验。下列推断错误的是(　　) A.实验前期，葡萄糖可彻底氧化分解并产生CO2和H2O B.实验过程中，液面高度的变化速率和液体温度可发生改变 C.实验后期，管内液体与酸性重铬酸钾溶液可发生颜色反应 D.实验结束后，大管内的液面降低，小管内的液面升高 13.(2026高考·陕晋青宁卷)剧烈运动过程中，骨骼肌细胞有氧呼吸供能占比随运动时间变化趋势如图。下列叙述错误的是(　　) A.60 s时，肌细胞的无氧呼吸产生乳酸 B.78.6 s时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量相等 C.肌细胞水解ATP生成的ADP可循环利用 D.运动后期，供氧增加促进了线粒体内反应物的彻底氧化 14.(2026高考·云南)肉类在低温下可经过高盐腌制、晾挂、发酵(乳酸菌、酵母菌为主)后延长保存期。下列说法错误的是(　　) A.高盐腌制提高了细胞外渗透压使细胞脱水 B.其中微生物大多数属于耐盐或嗜盐微生物 C.发酵产生的乳酸可抑制杂菌生长强化防腐 D.乳酸菌、酵母菌发酵过程中均可产生CO2 15.(2026高考·云南)猕猴桃鲜果储藏条件如下表： 果实含水量/% 温度/℃ O2体积分数/% 湿度/% 约85 1~3 2~4 90~95 下列说法错误的是(　　) A.高湿度可减少果实水分蒸发以利于果实保鲜 B.低温抑制酶活性来降低果实细胞的呼吸速率 C.O2含量低可抑制猕猴桃细胞有氧呼吸第三阶段 D.有氧呼吸消耗水的量大于产生量需要人工补水 16.(2026高考·安徽)下列有关真核生物细胞呼吸的叙述，错误的是(　　) A.无氧呼吸中ATP的生成只发生在第一阶段 B.无氧呼吸都会产生使溴麝香草酚蓝溶液变色的气体 C.有氧呼吸的中间产物NADH主要形成于线粒体基质 D.有氧呼吸第一阶段葡萄糖中的化学能大部分储存在产物丙酮酸中 17.(2026高考·浙江)细胞有氧呼吸第三阶段中，NADH中的和可与结合生成，并伴随ATP的合成，如图所示。当缺乏时，此过程中ATP的合成减少，其原因是(　　) A.合成ATP的酶催化能力降低 B.膜两侧浓度梯度增大 C.第三阶段中电子的传递受阻 D.释放的能量更多以热能形式散失 18.(2026高考·浙江)为探究不同环境因素对光合作用的影响，某同学选择金鱼藻、冰块、溶液、台灯、烧杯、氧传感器、米尺等材料和用具进行实验。下列叙述错误的是(　　) A.可探究的环境因素有光照强度、温度、浓度等 B.实验中可用单位时间的释放量表示光合速率 C.将室温下的实验装置移至冰水中，光合速率持续上升 D.可通过调节台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度 19.(2026高考·江西)体重水平与人体健康状况密切相关，体重异常特别的超重和肥胖是导致心脑血管疾病、糖尿病和部分癌症等慢性病的重要危险因素。国家卫生健康委员会等16部门启动了“体重管理年”活动。从机体能量代谢的角度分析，下列叙述错误的是(　　) A.有氧运动可加速新陈代谢，促进脂肪进入线粒体分解 B.高脂饮食易破坏能量平衡，导致脂肪积累而发生肥胖 C.低脂饮食可减少能量摄入，有氧运动可促进能量消耗 D.有氧运动能够避免肌细胞进行无氧呼吸产生大量乳酸 20.(2026高考·江西)锌是植物生长发育的必需元素，缺锌会影响色氨酸(合成IAA的原料)和叶绿素等细胞组分的合成。研究人员分别测定了某植物幼苗在正常供锌(对照)和缺锌条件下培养40天后的相关指标(如表)。下列关于缺锌组的分析，合理的是(　　) 组别 叶绿素含量(mg·g-1) 净光合速率(μmolCO2·m-2·s-1) 气孔导度(mmolCO2·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(μmol·mol-1) IAA含量(ng·g-1) 对照组 3.1 12.5 416.9 329.8 72.6 缺锌组 1.5 9.6 247.2 363.6 34.7 A.净光合速率下降的直接原因是气孔导度下降 B.叶绿素含量下降的直接原因是净光合速率下降 C.胞间CO2浓度升高的直接原因是光合作用减弱 D.IAA含量下降的直接原因是合成原料供应不足 21.(2026高考·河北)小立碗藓的叶绿体和线粒体都有为细胞质基质提供ATP的潜力。为探究两者对细胞质基质ATP水平的影响，对①、②和③组小立碗藓进行黑暗预处理后，检测其细胞质基质ATP对光的响应变化，结果如图所示。下列分析正确的是( ) A.光合产物的缺乏和光反应受阻导致③在光照下ATP无显著变化 B.第一次光照时，①中ATP的增加与叶绿体、线粒体均有关 C.光照时，叶绿体中的部分ATP用于暗反应中CO2与C5的结合 D.小立碗藓中的线粒体有助于维持细胞质基质中ATP的稳定供应 22.(2026高考·山东)在充入了适量空气的恒温密闭发酵罐中，酵母菌以充足的葡萄糖为原料进行呼吸作用，随着时间的延长，呼吸作用中O2的消耗速率与CO2的产生速率比如图所示。下列说法正确的是(　　) A.从a到b时，有氧呼吸速率不变 B.从b到d时，无氧呼吸速率增大 C.c时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等 D.d时以后，无氧呼吸速率始终不变 二、多选题 23.(2026高考·黑吉辽蒙卷)玉米籽粒形成过程中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2(PEPCK2)催化的反应如下图。下列叙述正确的是(　　) A.过程①在线粒体基质中进行 B.PEPCK2不能为草酰乙酸转化为PEP提供能量 C.PEPCK2不能催化其他来源的草酰乙酸转化为PEP D.PEPCK2活性提高可促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 三、解答题 24.(2026高考·甘肃)植物光合作用的定量检测有助于准确评估生态系统的固碳效应。植物叶绿素吸收阳光后可释放出能量较低的光(日光诱导叶绿素荧光，SIF)，在一定条件下其强度与净光合作用速率(An)成正比，可用于估算生态系统生产力。研究者分析了两种植物SIF对光照强度(PAR)的响应，以及气温对An-SIF关系的影响(下图)。回答下列问题。 (1)叶绿体中SIF发生的具体部位是__________，发生在光合作用的__________阶段。 (2)若以气温25℃时植物A的数据建立An-SIF模型，则高温胁迫下植物A的An被__________(填“高”或“低”)估；当时，若将该模型用于植物，则An被__________(填“高”或“低”)估。 (3)据本研究结果，应用SIF估算生态系统生产力需考虑的影响因素有：__________、__________、__________。 (4)叶片胞间浓度是分析光合作用常用的参数。某同学拟以植物B为材料，探究温度(、和)对的影响。 ①除测定外，该同学还应测定和__________(记为)。 ②在PAR为的条件下，温度从提高到和，若无显著变化，则的可能变化趋势是__________，原因是__________。 25.(2026高考·四川)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________。 26.(2026高考·河北)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__________________________________________________________________________________。 27.(2026高考·山东)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________________________________________________________。 28.(2026高考·黑吉辽蒙卷)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。 相关指标 总枝条位置 叶片最大光合速率 (CO2μmol·m-2·s-1) 叶片呼吸速率 (CO2μmol·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)。 29.(2026高考·河南)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)。 30.(2026高考·云南)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________。 31.(2026高考·安徽)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()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______。 32.(2026高考·浙江)水稻是我国的五大主要粮食作物之一。米饭中的淀粉在消化系统中水解为葡萄糖，经血液循环运输至组织细胞，既可作为细胞呼吸的底物，也可在某些组织器官中转化或储存。 回答下列问题： (1)研究人员发现，某稻田中有1株深绿色水稻突变体，其光合速率较其他的水稻高，可能的原因是突变体单位叶面积吸收的光能更________。该突变体光合速率变化如图1所示，6：00—9：00光合速率持续上升的主要原因是______________(答出2点即可)。空气湿度对该水稻光合速率的影响如图2所示，图中灰色区域内，与正常空气湿度相比，空气湿度较低时水稻光合速率也较低，原因是______________。 (2)米饭在口腔中被唾液淀粉酶初步分解。唾液淀粉酶由唾液腺腺泡细胞中的________合成，依次经________加工后，通过囊泡运输分泌至细胞外。唾液淀粉酶随食团进入胃部，由于胃液的________环境，导致其活性丧失。 (3)小肠上皮细胞可通过________的方式，逆浓度梯度吸收葡萄糖。葡萄糖经细胞呼吸能生成ATP，为肌肉运动提供能量。充足时，肌细胞产生ATP的场所有________。适度的有氧运动可消耗人体内储存的________，配合科学饮食，有助于实现有效的体重管理。 四、实验题 33.(2026高考·贵州)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_______________。 34.(2026高考·陕晋青宁卷)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___________。 第五章 细胞的能量供应和利用 ---- 参考答案及解析 ---- 一、单选题 1.D CMS为复合体I功能缺失突变体，以NADH为底物时CMS仍具有较高的呼吸速率，说明植物中存在不依赖复合体I的NADH氧化途径，A正确。以丙酮酸为底物时，野生型WT和突变体CMS的呼吸速率差异很小，说明复合体I缺失不影响线粒体中丙酮酸的氧化，B正确。以甘氨酸为底物时，CMS的呼吸速率远低于WT，说明甘氨酸的氧化大部分依赖复合体I，C正确。复合体I可将NADH氧化释放的能量用于建立质子梯度合成ATP，CMS复合体I功能缺失，等量NADH氧化时，转化为ATP的能量减少，更多能量以热能形式散失，因此CMS放热较WT多，D错误。 2.B ①是水的光解，属于光反应过程，仅在有光条件下才能进行，A正确。①②③均属于光反应过程，发生场所为叶绿体类囊体薄膜，不是叶绿体基质，B错误。④为暗反应阶段，C₃还原过程所需的还原剂为NADPH，C正确。暗反应中C₃的还原过程需要消耗ATP和NADPH中的能量，将活跃化学能转化为有机物中稳定的化学能，D正确。 3.D 1号试管底物浓度较低，酶液稀释后酶浓度降低，单位时间内可结合的底物分子数减少，反应速率会下降，A正确。实验是在最适温度下进行的，将温度改为37℃，偏离最适温度后酶活性降低，反应速率会下降，B正确。4号试管反应速率已达到最大值，说明此时底物充足，限制反应速率的因素是酶浓度，增加酶量后反应速率会升高，C正确。底物浓度从1.0×10-3mol·L-1升高到1.0×10-2mol·L-1时，反应速率保持不变，并未下降，不能说明底物浓度过高不利于该酶促反应进行，D错误。 4.C 通道蛋白参与的跨膜运输方式为协助扩散，仅能顺浓度梯度运输物质，A错误。卡尔文循环是光合作用的暗反应过程，发生场所为叶绿体基质，B错误。分泌蛋白合成与转运路径中，内质网对核糖体合成的肽链进行初步加工后，会形成囊泡包裹分泌蛋白转运至高尔基体进行进一步加工，C正确。磷脂双分子层的内部是磷脂分子的疏水尾部，磷脂分子的亲水头部朝向膜的内外两侧，D错误。 5.D 酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，过氧化氢酶催化H2O2分解的本质就是降低该反应的活化能，A正确。H2O2本身不稳定，温度升高会加快其自发分解速率，因此探究温度对过氧化氢酶活性的影响时，需要设置不加酶的对照组，排除温度对底物自身分解的干扰，保证实验结果是酶活性差异导致的，B正确。酶促反应速率受底物浓度、酶浓度等因素共同影响，当酶的数量达到饱和后，继续升高H2O2浓度，酶促反应速率不再加快，因此持续升高H2O2浓度不一定能加快反应速率，C正确。过氧化氢酶的活性存在最适pH：在一定pH范围内，低于最适pH时，随pH升高酶活性升高；高于最适pH时，随pH升高酶活性降低；过酸、过碱都会使酶空间结构被破坏，永久失活，D错误。 6.C 叶绿体是真核自养生物才具有的细胞器，该生物不属于真核生物，且深海热泉无光照，无法进行光合作用，因此不存在依赖叶绿体进行光合作用的情况，A错误。无机盐离子进出细胞的方式为协助扩散或主动运输，无法通过自由扩散跨膜运输，B错误。该生物生存于深海热泉的高温环境中，胞内酶需要适应高温环境才能正常发挥作用，因此其胞内酶的最适温度比常见生物体的高，C正确。成形的细胞核是真核生物特有的结构，该生物不属于真核生物，不具有细胞核，D错误。 7.A 两种呼吸方式的第一阶段均为葡萄糖在细胞质基质中分解生成丙酮酸、[H]，同时释放少量能量，反应过程完全相同，A正确。人体细胞无氧呼吸的全过程都在细胞质基质中进行，而题干中鲫鱼的丙酮酸转化为乙醛和CO₂的过程发生在线粒体，二者反应场所不完全相同，B错误。鲫鱼该过程的最终产物是乙醇和CO₂，人体细胞无氧呼吸的最终产物是乳酸，二者最终产物不同，C错误。酶具有专一性，二者后续的反应过程不同，因此催化反应的酶存在差异，D错误。 8.D 硝化细菌属于原核生物，原核生物没有以核膜为界限的细胞核，不具有核膜，A错误。该细菌能利用氧化NH3释放的能量将无机物合成为有机物，属于自养生物，不属于异养生物，B错误。该细菌合成有机物利用的是氧化NH3过程释放的化学能，无法利用光能，C错误。该细菌通过化能合成作用合成有机物，可利用CO2作为碳源，将其转化为有机物中的碳，D正确。 9.D 图1中更高的曲线为无机催化剂催化的反应能量变化，更低的曲线为酶催化的反应能量变化，二者所需活化能的差值就是酶比无机催化剂多降低的活化能，对应数值为e，A正确。放能反应的产物能量低于反应物能量，吸能反应的产物能量高于反应物能量，因此图1为放能反应，图2为吸能反应，B正确。①是无机催化剂催化的反应，②是酶促反应，与无机催化剂相比，酶的作用条件一般更温和，需要适宜的温度和pH，C正确。活化能是反应物分子从常态转变为易发生反应的活跃状态所需的能量，即图2中反应物2的能量水平到曲线峰值的能量差，f是②曲线峰值到产物2的能量差，不属于酶促反应的活化能，D错误。 10.C 质子泵可以转运H+，属于载体蛋白，同时其运输H+时消耗ATP，可催化ATP水解，因此也是ATP水解酶，A正确。载体蛋白运输对应物质的过程中会发生空间结构的改变，质子泵作为载体蛋白，运输H+时空间结构会发生变化，B正确。质子泵消耗ATP将H+运入液泡，说明液泡内H+浓度高于细胞质基质，H+顺浓度梯度运输的方向是从液泡到细胞质基质；而TST将蔗糖运入液泡，因此二者运输方向相反，C错误。TST是协同转运的载体蛋白，运输H+和蔗糖时都需要与两种物质结合，通过构象改变完成运输过程，D正确。 11.C 水稻根细胞利用葡萄糖进行无氧呼吸时，第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸的过程不产生CO2，第二阶段仅反应①生成CO2，因此无氧呼吸释放的CO2只发生在反应①中，A正确。无氧呼吸的两个阶段全部发生在细胞质基质中，反应①②属于无氧呼吸第二阶段，场所均为细胞质基质，B正确。无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量、生成少量ATP，第二阶段的反应①和②均不产生ATP，因此不存在这两个反应产生的ATP增加的情况，C错误。水稻根细胞无氧呼吸只释放少量能量，葡萄糖中的大部分能量存留在无氧呼吸的终产物乙醇中，D正确。 12.D 实验前期小管顶部存在空气，酵母菌可进行有氧呼吸，将葡萄糖彻底氧化分解产生CO2和H2O，A正确。实验过程中酵母菌呼吸速率随氧气含量、底物浓度变化而改变，产生CO2的速率改变，因此液面高度变化速率改变，且细胞呼吸会释放热量，可导致液体温度发生改变，B正确。实验后期氧气耗尽，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，酒精可与酸性重铬酸钾溶液发生颜色反应(橙色变为灰绿色)，C正确。有氧呼吸消耗O2的量和产生CO2的量相等，气体体积不变；无氧呼吸不消耗O2但产生CO2，小管内气体量增加、气压增大，会将小管内的液体压入大管，因此大管内液面升高，小管内液面降低，D错误。 13.B 60s时有氧呼吸供能占比不足100%，说明骨骼肌细胞同时进行无氧呼吸，人体骨骼肌细胞无氧呼吸的产物为乳酸，A正确。78.6s时有氧呼吸供能占比为50%，即有氧呼吸与无氧呼吸释放的能量相等，由于消耗等量葡萄糖时有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸，因此此时无氧呼吸消耗的葡萄糖量远多于有氧呼吸，二者消耗葡萄糖量不相等，B错误。细胞中ATP水解生成ADP和Pi并释放能量，ADP和Pi又可在呼吸作用等放能反应中重新合成ATP，因此ADP可循环利用，C正确。运动后期有氧呼吸供能占比升高，说明供氧逐渐充足，氧气参与有氧呼吸第三阶段，可促进线粒体内反应物的彻底氧化分解，D正确。 14.D 高盐腌制时细胞外的盐溶液浓度远高于细胞内液浓度，细胞外渗透压更高，会导致细胞渗透失水，A正确。高盐环境会抑制绝大多数不耐盐微生物的生长，能在该环境中存活并参与发酵的微生物大多是耐盐或嗜盐微生物，B正确。发酵产生的乳酸会降低环境的pH，多数杂菌不适宜在酸性环境中生长，因此乳酸可抑制杂菌生长，强化防腐效果，C正确。乳酸菌是厌氧微生物，无氧呼吸的产物只有乳酸，不产生CO2，仅酵母菌发酵过程可产生CO2，D错误。 15.D 高湿度环境和果实的湿度差小，可减少果实水分蒸发散失，避免果实因失水影响品质，有利于果实保鲜，A正确。细胞呼吸依赖呼吸酶的催化，低温可抑制呼吸酶的活性，从而降低果实细胞的呼吸速率，减少有机物的消耗，B正确。有氧呼吸第三阶段的反应是前两阶段产生的[H]和O2结合生成水，O2是该阶段的反应物，因此低O2含量可抑制猕猴桃细胞有氧呼吸第三阶段，C正确。有氧呼吸的总反应式为C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+大量能量，可知有氧呼吸过程需要消耗6分子水，产生12分子水，产生水的量大于消耗水的量，且储藏环境已设置适宜湿度，不需要人工补水，D错误。 16.B 真核生物无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段不产生ATP，A正确。真核生物无氧呼吸有两种类型，产乳酸的无氧呼吸无二氧化碳生成，而溴麝香草酚蓝溶液是二氧化碳的检测试剂，因此并非所有无氧呼吸都能产生使其变色的气体，B错误。有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，该过程生成大量NADH。有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，生成少量NADH。因此，NADH主要形成于线粒体基质，C正确。有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸和少量NADH，仅释放少量能量，大部分化学能仍储存在丙酮酸中，D正确。 17.C 酶的催化能力不会因O2缺乏直接降低，A错误。O2缺乏时，H⁺出膜变的少，膜两侧H⁺浓度梯度是减小而非增大，B错误。O2缺乏时，消耗的电子减少，H⁺出膜变的少，膜两侧H⁺浓度梯度是减小，H⁺浓度差产生的电势能减少，ATP合成下降，第三阶段中电子的传递受阻，C正确。能量更多以热能形式散失不是O2缺乏时ATP合成减少的直接原因，D错误。 18.C 实验材料中台灯(调节光照强度)、冰块(调节温度)、NaHCO₃溶液(提供CO₂)，可探究光照强度、温度、CO₂浓度等环境因素，A正确。氧传感器直接检测O₂释放量，单位时间内O₂释放量可反映净光合速率，B正确。冰水使温度骤降，酶活性降低，光反应和暗反应速率均下降，光合速率不会持续上升(实际下降)，C错误。光照强度与光源距离呈反比，调节台灯与烧杯距离可改变光照强度，D正确。 19.A 脂肪需先分解为甘油和脂肪酸，脂肪酸进入线粒体氧化分解，而非直接以脂肪形式进入线粒体，A错误。高脂饮食提供过量能量，若摄入＞消耗，多余能量以脂肪形式储存，导致肥胖，B正确。低脂饮食减少能量摄入，有氧运动增加能量消耗，符合能量平衡原理，C正确。有氧运动中氧气充足，肌细胞主要进行有氧呼吸，避免无氧呼吸产生大量乳酸，D正确。 二、多选题 20.CD 若净光合速率下降的直接原因是气孔导度下降，CO₂进入叶肉细胞的量减少，缺锌组胞间CO₂浓度应低于对照组，但表格中缺锌组胞间CO₂浓度高于对照组，说明净光合下降不是气孔导度下降导致，A错误。叶绿素是光合作用光反应阶段吸收、转化光能的必要物质，叶绿素含量下降是净光合速率下降的原因之一，B错误。缺锌组叶绿素含量降低，光反应受抑制，暗反应消耗的CO₂减少，进入胞间的CO₂无法被及时利用，因此胞间CO₂浓度升高，直接原因是光合作用减弱，C正确。由题意可知，缺锌会影响色氨酸(合成IAA的原料)的合成，因此IAA含量下降的直接原因是合成原料供应不足，D正确。 21.BD ③用的是DCMU，抑制叶绿体ATP生成，③在光照下ATP无显著变化，应是光反应受阻导致，A错误。③阻断叶绿体ATP，细胞质基质ATP极低；②线粒体有氧呼吸受损，ATP峰值远低于①；说明光照下①野生型叶绿体光反应产生ATP，同时线粒体有氧呼吸持续供ATP，二者共同作用，B正确。CO2与C5的结合是暗反应CO2的固定，该过程不消耗ATP；叶绿体中的部分ATP用于暗反应中三碳酸的还原，C错误。对比①线粒体正常和②线粒体部分有氧呼吸受抑制；全程②的细胞质基质ATP含量都低于①，且黑暗阶段差距更明显，说明线粒体有氧呼吸为细胞质基质提供ATP，维持其ATP稳定供应，D正确。 22.BC 从a到b时，O2消耗速率与CO2产生速率的比值为1，仅能说明酵母菌只进行有氧呼吸，但无法判断有氧呼吸速率是否不变(如酵母菌繁殖时种群数量增加，有氧呼吸总速率会上升，只要仅进行有氧呼吸，比值就始终为1)，A错误。从b到d时，速率比逐渐减小至0，说明O2消耗逐渐减少至0，有氧呼吸逐渐减弱，总CO2产生中来自无氧呼吸的比例不断升高，因此无氧呼吸速率增大，B正确。c点时速率比为3/4，设O2消耗速率为3x，则有氧呼吸产生CO2速率为3x，总CO2产生速率为4x，可得无氧呼吸产生CO2速率为x。有氧呼吸每消耗1mol葡萄糖产生6molCO2，消耗葡萄糖速率为3x/6=x/2；无氧呼吸每消耗1mol葡萄糖产生2molCO2，消耗葡萄糖速率为x/2，二者相等，C正确。d时以后，虽然O2消耗为0，酵母菌只进行无氧呼吸，但随着酒精等代谢废物积累、培养液pH下降，酵母菌活性会被抑制，无氧呼吸速率会逐渐下降，并非始终不变，D错误。 23.BD 过程①是PEP转化为丙酮酸，该过程发生在细胞质基质，A错误。PEPCK2是酶，酶的作用是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，该反应的能量由ATP水解提供，B正确。酶的专一性是针对底物的结构，而非底物的来源，只要底物是草酰乙酸，PEPCK2就可以催化其转化为PEP，C错误。PEPCK2活性提高可促进草酰乙酸的转化，促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累，D正确。 三、解答题 24.【答案】(1)类囊体薄膜(基粒)；光反应 (2)高；低 (3) 照强度(PAR)；气温；植物种类 (4)气孔导度；先降低后升高；气孔导度(X)不变，CO₂供应稳定；结合图1和图3可知，PAR=700时植物B的SIF约为12，该条件下随温度升高至25℃和35℃时，An先增大后减小，可知CO₂消耗速率先加快后减慢 【解析】(1)根据题意可知植物叶绿素吸收阳光后可释放出能量较低的光(SIF)，叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，因此叶绿体中SIF发生的具体部位是类囊体薄膜。吸收光能后释放荧光的过程属于光合作用的光反应阶段。 (2)从植物A的An-SIF曲线可知：相同SIF下，35℃高温胁迫时的An低于25℃的An，即高温条件下An较低，所以若用25℃的模型通过SIF反推An，得到的数值会比实际高温下的真实An大，因此An被高估；从左侧SIF-PAR图可知PAR>500时，相同光照下植物B的SIF比植物A更高，若用植物A的25℃An-SIF模型，通过偏小的SIF反推得到的An会比植物B的真实An小，因此An被低估。 (3)结合题干中3个坐标图显示的实验变量可知：SIF受光照强度PAR影响、净光合作用速率(An)气温、植物种类(A和B)的影响，因此应用SIF估算生态系统生产力时需考虑的影响这三类因素。 (4)① 胞间CO₂浓度Ci同时受两个因素影响：气孔从外界向胞间输入CO₂的能力、叶肉细胞光合作用消耗CO₂的速率，因此除了测定净光合速率An，还需要测定气孔导度来分析Ci的变化原因。 ②气孔导度(X)不变，CO₂供应稳定；结合图1和图3可知，PAR=700时植物B的SIF约为12，该条件下随温度升高至25℃和35℃时，An先增大后减小，可知CO₂消耗速率先加快后减慢，因此Ci先下降后上升。 25.【答案】(1)CO2和H2O (2)该时间段内温度较高，植物因蒸腾作用过强导致关闭气孔，二氧化碳吸收量减少，光合速率下降；农光互补系统下光伏板遮光导致光照强度降低，蒸腾作用减弱，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)光合作用光反应的原料是水，暗反应的原料是二氧化碳，因此CO2和H2O是光合作用的直接原料。 (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； 农光互补模式下因光伏板遮挡，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，同时蒸腾作用减弱，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)题干说明正常灌溉是全日照下的最适灌溉，A 组全日照的作物产量高于B 组全日照，因此A为正常灌溉组，B为减量灌溉组。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。按此推测，农光互补组，B组要高于A组。示意图如下： 26.【答案】(1)一；三 (2)高于；增强 (3)M缺失突变体中丙酮酸进入线粒体受阻，细胞质基质中丙酮酸积累，抑制了谷氨酸向谷胱甘肽的合成途径(或谷氨酸更多用于维系有氧呼吸的正常运转，用于合成谷胱甘肽的谷氨酸减少) (4)减少；M缺失突变体通过谷胱甘肽结合镉消耗大量ATP，且丙酮酸进入线粒体受阻，有氧呼吸减弱，ATP生成减少，主动运输排出镉的ATP供应不足，根生长受抑制更明显 【解析】(1)利用葡萄糖进行有氧呼吸时，第一阶段的产物是丙酮酸(葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量)；有氧呼吸的第三阶段([H]与O2结合生成水)释放的能量最多，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正常进入线粒体，因此细胞质基质中丙酮酸的含量高于野生型；镉胁迫时，野生型需通过主动运输排出镉，主动运输需要消耗ATP，因此有氧呼吸强度会增强(以提供更多ATP)。 (3)M缺失突变体中，丙酮酸进入线粒体受阻，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(而非合成谷胱甘肽)，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；同时，有氧呼吸的能量供应能满足根生长的需求，因此突变体和野生型的根长无显著差异。 (4)相较于野生型，镉胁迫时M缺失突变体细胞中的ATP生成量减少(更低)；原因：M缺失突变体中丙酮酸进入线粒体受阻，有氧呼吸强度降低，ATP生成减少；同时，突变体需合成更多谷胱甘肽结合镉，消耗了大量谷氨酸，可用于维系有氧呼吸的谷氨酸减少，进一步降低有氧呼吸强度，ATP生成量不足，根生长受抑制更明显(根长更短)。 27.【答案】(1)S；NADH；暗反应 (2)丙酮酸；ATP；NADH (3)路径③合成有机物消耗的光能更少，能节省光反应固定的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高。 【解析】(1)高等植物光反应以水为供氢体，产物是氧气、ATP、NADPH；该光合细菌以H2S为供氢体，分解产生S，还原剂是NADH而非NADPH，因此特有产物为S和NADH。①二氧化碳固定生成C3、②C3还原生成葡萄糖，均属于光合作用暗反应阶段发生的物质变化。 (2)高等植物有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸；②过程是合成葡萄糖，和该过程完全相反，因此图中三碳化合物是丙酮酸；暗反应还原过程需要光反应提供的能量载体ATP、还原剂NADH，所以②的进行除C3外还需要的原料有ATP、NADH。 (3)路径①需要直接固定，要消耗更多光反应产生的ATP、NADH；乙酸是有机物，通过路径③合成无需大量消耗光能，节省光反应产生的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高，因此乙酸充足时优先走③途径。 28.【答案】(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、增大叶面积(或增加叶绿体类囊体膜面积，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】(1)测定最大光合速率时，除光照强度外，需要保证其他影响光合作用的环境因子如CO2​浓度、温度等处于适宜且一致的状态；测定呼吸速率时，为排除光合作用吸收CO2​对结果的干扰，必须在黑暗条件下进行。 (2)根据题干定义，光合速率(总光合)=净光合速率+呼吸速率，题目中该光强下顶部叶片总光合=呼吸速率，说明顶部净光合为0，该光强为顶部(阳生叶)的光补偿点。底部叶片是阴生叶，光补偿点低于阳生叶，即该光强高于底部的光补偿点，因此底部叶片净光合速率大于0。 (3)相对碳成本是当年生枝条自身保留的碳量占总吸收碳量的比例，保留比例越高，可输出的碳越少，因此枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈负相关。底部光照较弱，结合表格数据可知：底部叶片通过降低呼吸速率减少自身有机物消耗、增大比叶面积(相同叶干重获得更大光合面积)捕获更多光能，在相对碳成本接近时实现碳输出量最大化。弱光环境下，植物还可通过增加叶绿素含量、扩大类囊体膜/叶面积等变化提高光能捕获效率；从光反应的物质能量转化角度看，这些变化能吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率。 29.【答案】(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(或光合作用相关酶)的组成元素，更多氮可合成更多叶绿素/光合酶，提升光反应/暗反应速率；能量供应：氮参与呼吸酶合成，增强细胞呼吸，产生更多ATP为光合作用供能 无机碳固定生成的有机物可为氮素转运载体合成提供原料，增加载体数量；光合产物促进呼吸作用产生更多ATP，为根系主动吸收氮元素提供更多能量 【解析】(1)光合作用强度是指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。影响光合作用强度的环境因素除CO2供应量、无机营养外，常见的还有光照强度、温度、水分等。 (2)已知实验是在光饱和点测定的，光照强度已经不再是限制因素。H-OE气孔导度大幅提升(气孔开放程度大，外界CO2进入叶肉的通道更通畅)，但净光合速率提升幅度远小于气孔导度增幅，说明此时气孔对CO2供应的限制已大幅减弱，制约CO2供应量的主要环境因素是温度：温度会影响光合作用相关酶的活性，进而限制叶肉细胞对CO2的固定利用，相当于从反应端制约了CO2的消耗与利用效率。质膜H⁺-ATP酶将H⁺泵至膜外时，需要载体蛋白协助并消耗ATP 逆浓度梯度运输，该过程属于主动运输，以此建立的H⁺梯度可促进NH4⁺的吸收。 (3)从物质代谢角度看，氮元素是叶绿素、光合酶、ATP、NADPH等关键物质的组成成分，吸收更多氮元素可促进叶绿素和光合酶的合成，提升对光能的捕获与暗反应的催化效率；从能量供应角度看，氮参与呼吸酶等物质的合成，能增强细胞呼吸强度，为光合作用提供更多ATP，吸收更多的氮元素也能为光合作用提供更多的NADPH。无机碳被固定生成的有机物，可为氮素转运载体蛋白的合成提供碳骨架，增加载体数量，同时也能促进细胞呼吸，为根系主动吸收氮元素提供更多能量，从而提高H-OE 对氮元素的吸收速率。 30.【答案】(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，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】(1)叶绿体中吸收光能的光合色素只分布在类囊体薄膜上；光反应将光能转化为活跃的化学能，储存在ATP和NADPH中；暗反应最终将CO2转化为储存能量的有机物(糖类)；水稻是真核植物，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质产生CO2，无氧呼吸在细胞质基质产生CO2，因此产CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质。 (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=22.52+3.26=25.78、34℃总光合=23.41+4.56=27.97、38℃总光合=24.15+5.59=29.74，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。 31.【答案】(1)3 (2)光照强度；抑制气孔开放 (3)缺钾导致碳酸酐酶的含量减少，抑制气孔开放，因此限制了叶片获取CO2的能力，导致吸收的CO2减少，RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少 (4)先减少后趋于稳定；光照增强，光反应增加，产生的NADPH和ATP增多，消耗的C3增加，导致PGA含量下降；暗反应强度随后增强，一定时间后PGA含量维持相对稳定 【解析】(1)叶肉细胞间隙的CO2扩散至CO2固定(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，此时限制因素主要是光照强度，从右图看出，在20min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，促进气孔关闭。 (3)叶片钾含量与碳酸酐酶和RuBP羧化酶基因表达呈正相关，缺钾导致碳酸酐酶的含量减少，直接导致植物叶片内碳酸氢盐(HCO₃⁻)与二氧化碳(CO₂)之间的相互转化速率减慢，由于CO₂是光合作用的关键原料，碳酸氢盐向CO₂的转化受阻，会限制CO₂的扩散能力，最终限制了植物的整体光合效率并抑制生长。抑制气孔开放，同时RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少，从而降低光合作用速率。 (4)5-8min恢复光照，由于光照增强，光反应增加，产生的NADPH和ATP增多，消耗的C3增加，即TP增加，所以PGA相对含量减少；暗反应强度随后增强，一定时间后PGA含量维持相对稳定。 32.【答案】(1)多/大/高；光照变强，气孔开放程度变大，温度升高；气孔开放程度小，吸收少 (2)核糖体/附着型核糖体；(粗面)内质网、高尔基体；强酸性/过酸/酸性过强/较低pH (3)主动转运/主动运输；细胞质基质/细胞溶胶、线粒体；脂肪/油脂(中的能量) 【解析】(1)深绿色水稻突变体的叶绿素含量更高，因此单位面积吸收的光能更多，光合速率更高。6:00–9:00 光照强度逐渐增强，同时气孔开放程度增大(吸收更多 CO₂)、温度升高(光合酶活性增强)，共同推动光合速率持续上升。空气湿度较低时，水稻为减少蒸腾失水会关闭部分气孔，导致 CO₂吸收量减少，暗反应速率降低，从而光合速率下降。 (2)唾液淀粉酶是分泌蛋白，在附着于内质网的核糖体上合成。分泌蛋白需依次经粗面内质网进行初步加工、高尔基体进行进一步加工和包装，再通过囊泡运输分泌到细胞外。胃液为强酸性环境，唾液淀粉酶的最适pH接近中性，在强酸条件下其空间结构被破坏，酶活性丧失。 (3)小肠上皮细胞逆浓度梯度吸收葡萄糖，需要载体蛋白和能量，属于主动运输(主动转运)。氧气充足时，肌细胞进行有氧呼吸，在细胞质基质(细胞溶胶)和线粒体中产生ATP。适度有氧运动可动员体内储存的脂肪分解供能，配合科学饮食能有效消耗脂肪，实现体重管理。 四、实验题 33.【答案】(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组合成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细胞质基质，第二阶段反应场所线粒体基质，前两个阶段均生成NADH；第三阶段反应场所线粒体内膜，消耗NADH生成水。 (2)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组合成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。因此IL-6处理组ATP水平下降不是由NADH脱氢酶合成减少所引起。 (3)实验自变量为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。 34.【答案】(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)叶绿体色素分离实验中，滤纸条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，自上而下第三条带(叶绿素a)颜色变浅。由于L蛋白参与叶绿素合成，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。叶绿素是光反应中吸收、转化光能的重要色素，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，结合图(a)中L蛋白存在于叶绿体基质，与S蛋白等共同参与LHCP向类囊体膜的转运，因此结构1是叶绿体基质，结构2是类囊体。 (3)l是L基因缺失突变体，L蛋白参与叶绿素合成调控，所以l植株叶绿素合成受影响更显著，表型为严重失绿，对应图(c)中的丙。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，所以与WT相比，两突变体表型差异产生的原因是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)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。 7 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $