資源簡介

命題點3　影響光合作用和細胞呼吸的因素
1．影響細胞呼吸因素相關的曲線
2．關注光合作用3類影響因素曲線中的“關鍵點”
(1)光照強度
(2)CO2濃度
①圖乙中A點時植物光合速率與細胞呼吸速率相等，此時的CO2濃度為CO2補償點，而圖甲中D點的CO2濃度是植物進行光合作用時所需的最小CO2濃度，從D點才開始啟動光合作用。
②B點和P點的限制因素：外因有溫度和光照強度等，內因有酶的數量和活性、C5的含量、色素含量等。
(3)多因子影響
圖1、2、3中的曲線分析：P點時，限制光合速率的主要因素應為橫坐標所表示的因子，隨著該因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當達到Q點時，橫坐標所表示的因子不再是限制光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法。
3．聚焦自然環境及密閉容器中植物一晝夜氣體變化曲線
(1)自然環境中一晝夜植物光合作用變化曲線
①a點：凌晨低溫，細胞呼吸減弱，CO2釋放量減少。
②開始進行光合作用的點：b點；結束光合作用的點：m點。
③光合速率與呼吸速率相等的點：c、h點；有機物積累量最大的點：h點。
④de段下降的原因是午間溫度過高，部分氣孔關閉，CO2吸收量減少；fh段下降的原因是光照強度減弱。
(2)密閉容器中一晝夜CO2和O2含量的變化曲線
①光合速率等于呼吸速率的點：C、E點。
②若圖1中N點低于虛線，該植物一晝夜表現為生長，其原因是N點低于M點，說明一晝夜密閉容器中CO2濃度減少，即總光合量大于總呼吸量(凈光合量大于0)，植物能生長。
③若圖2中N′點低于虛線，該植物一晝夜不能生長，其原因是N′點低于M′點，說明一晝夜密閉容器中O2濃度減少，即總光合量小于總呼吸量(凈光合量小于0)，植物不能生長。
1．(2018·江蘇，18)下圖為某一植物在不同實驗條件下測得的凈光合速率，下列假設條件中能使圖中結果成立的是(　　)
A．橫坐標是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度
B．橫坐標是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度
C．橫坐標是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度
D．橫坐標是光照強度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度
2．(2023·北京，3)在兩種光照強度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯誤的是(　　)
A．在低光強下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光強下，M點左側CO2吸收速率升高與光合酶活性增強相關
C．在圖中兩個CP點處，植物均不能進行光合作用
D．圖中M點處光合速率與呼吸速率的差值最大
3．(2023·全國乙，29)植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛細胞構成。保衛細胞吸水體積膨大時氣孔打開，反之關閉，保衛細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。已知藍光可作為一種信號促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。有研究發現，用飽和紅光(只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度)照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60%左右。回答下列問題：
(1)氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、______________________(答出2點即可)等生理過程。
(2)紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是______________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)某研究小組發現在飽和紅光的基礎上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大，因此他們認為氣孔開度進一步增大的原因是藍光促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。請推測該研究小組得出這一結論的依據是__________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下氣孔________(填“能”或“不能”)維持一定的開度。
思維延伸——判斷與填充
(1)某同學將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養，發現容器內CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩定。關于這一實驗現象的解釋是初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率(2022·全國乙，2)(　　)
(2)(2019·全國Ⅰ，29節選)干旱處理后該植物的光合速率會降低，出現這種變化的主要原因是________________________________________。有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，請以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設計實驗來驗證這一結論，要求簡要寫出實驗思路和預期結果。
(3)(2021·河北，19節選)補充水分可以促進玉米根系對氮的__________，提高植株氮供應水平。
題組一　植物對光的響應
1．(2023·徐州市高三第一次調研)圖1和圖2是不同處理條件下春小麥開花期葉片光響應曲線，下表是對照組和實驗組在不同溫度下小麥開花期葉片光響應特征參數。請回答下列問題：
處理 最大凈光合 速率(μmol·m－2·s－1) 光補償點 (μmol·m－2·s－1) 光飽和點 (μmol·m－2·s－1) 呼吸速率 (μmol·m－2·s－1)
A－25 ℃ 28.630 21.472 718.988 1.190
A－26 ℃ 29.765 26.794 852.417 1.280
A－27 ℃ 28.479 27.655 866.796 1.217
B－25 ℃ 21.573 26.667 519.309 1.531
B－26 ℃ 17.205 33.980 508.510 1.319
B－27 ℃ 17.974 38.249 580.545 1.380
(1)小麥葉綠體吸收光的結構是____________，其上產生的______________參與暗反應。當制造的有機物量大于呼吸作用的消耗時，凈光合作用速率________(填“大于零”“小于零”或“等于零”)。
(2)圖1和圖2有關實驗的自變量有__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)在一定光合有效輻射范圍內，不同處理條件下春小麥凈光合速率隨光合有效輻射的增大而__________。由表可知，水分不足條件下，溫度為________時，有利于小麥生長。
(4)光飽和點與光補償點是表征葉片對強光和弱光利用能力大小的重要參數。由表可知，水分供給不足使春小麥利用弱光和強光的能力均________，較高的溫度使春小麥利用強光的能力________。
(5)B－27 ℃條件下春小麥凈光合速率明顯小于B－25 ℃條件下的可能原因是_____________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
2．(2022·山東，21)強光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導致植物光合作用強度下降，出現光抑制現象。為探索油菜素內酯(BR)對光抑制的影響機制，將長勢相同的蘋果幼苗進行分組和處理，如表所示，其中試劑L可抑制光反應關鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強光照射，實驗結果如圖所示。
(1)光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細胞中的色素時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是____________。
(2)強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，但氧氣的產生速率繼續增加。蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加，可能的原因有__________________
____________、__________________________________________________________________
(答出2種原因即可)；氧氣的產生速率繼續增加的原因是_______________________________。
(3)據圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制________(填“增強”或“減弱”)；乙組與丙組相比，說明BR可能通過____________________________發揮作用。
題組二　氣孔因素和非氣孔因素
3．(多選)(2022·湖南，13)在夏季晴朗無云的白天，10時左右某植物光合作用強度達到峰值，12時左右光合作用強度明顯減弱。光合作用強度減弱的原因可能是(　　)
A．葉片蒸騰作用強，失水過多使氣孔部分關閉，進入體內的CO2量減少
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影響，呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量
C．葉綠體內膜上的部分光合色素被光破壞，吸收和傳遞光能的效率降低
D．光反應產物積累，產生反饋抑制，葉片轉化光能的能力下降
4．科研工作者以長勢良好的2年生夾竹桃為研究對象，探究干旱對其光合特性的影響，如圖表示夾竹桃葉片實驗結果(氣孔導度是指氣孔張開的程度，胞間CO2濃度是指葉肉細胞間的CO2濃度)?；卮鹣铝杏嘘P問題：
(1)在干旱處理組中，葉片的光合速率小于其__________速率，導致凈光合速率為負值；形成3－磷酸甘油酸的場所是________________。
(2)植物激素在植物光合作用對缺水的響應中發揮重要作用，其中__________(填激素名稱)在氣孔導度下降過程中起主要作用。植物生長發育的調控，是由__________調控、激素調節和__________因素調節共同完成的。
(3)導致光合速率下降的原因可能來自兩個方面：一是由于干旱使氣孔導度降低，限制了CO2的供應，即發生了氣孔限制；二是由于干旱使葉肉細胞中的________活性降低，即發生了非氣孔限制。根據以上實驗結果可知夾竹桃在干旱條件下主要發生了________限制，理由是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
題組三　礦質元素(可再利用元素)對植物生長的影響
5．(2023·江蘇姜堰中學高三聯考)鉀的含量是影響我國長江流域冬油菜產量的重要因素，K＋、Mg2＋等離子可在植物體內轉移。缺鉀脅迫使油菜葉片的光合功能衰退，籽粒產量降低?？蒲腥藛T比較田間條件下蕾苔期油菜不同葉片(無柄葉為幼葉，長柄葉為成熟葉)對缺鉀脅迫的反應，測定了相關的代謝指標，結果如表所示?；卮鹣铝袉栴}：
葉片 處理 凈光合速率/ (CO2μmol· m－2·s－1) 胞間CO2濃度 /(CO2μmol· mol－1) 氣孔導度/ (H2O mol· m－2·s－1) 葉綠素含 量/(mg·g－1) 葉片鉀含量/%
無柄葉 缺鉀 22.1 240 0.24 1.89 1.79
鉀正常 22.4 241 0.29 2.01 1.88
短柄葉 缺鉀 27.3 277 0.45 1.87 2.23
鉀正常 27.1 276 0.46 1.94 2.45
長柄葉 缺鉀 22.0 269 0.41 1.29 2.01
鉀正常 25.3 273 0.43 1.95 3.84
(1)葉片氣孔開放與保衛細胞積累K＋密切相關。在ATP驅動下，保衛細胞細胞膜上的鉀－氫離子交換泵會______________(填“順濃度梯度”或“逆濃度梯度”)將K＋轉運進入細胞。在液泡內積累高濃度的K＋可提高______________________，從而有利于保衛細胞吸水，使氣孔導度增大。
(2)圖中PSⅠ和PSⅡ分別是光系統Ⅰ和光系統Ⅱ，光系統位于______________上，水光解生成氧氣需要的光能是通過______(填“PSⅠ”或“PSⅡ”)被吸收利用的。在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是_______________________________________________________。
(3)油菜進行光合作用時，若氣孔導度增大，則短時間內葉綠體中C3的含量將____________，原因是__________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)在以上實驗油菜的三類葉片中，缺鉀脅迫主要抑制__________葉的光合功能，影響機制主要是___________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)缺鉀條件下，短柄葉和無柄葉的光合功能__________，從鉀的角度分析，最可能的原因是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
命題點3　真題研究
1．D　[隨著CO2濃度的增大，凈光合速率先增大后趨于穩定，但由于凈光合速率最大時對應著一個溫度，即最適溫度，低于或高于此溫度，凈光合速率都將下降，隨著溫度升高，凈光合速率不應先升高后趨于穩定，所以無法確定在CO2濃度足夠大時，較高溫度下的凈光合速率高于較低溫度，A、B不符合題意；由于光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在相應光波長時，植物的凈光合速率存在峰值，不應呈現先升高后趨于穩定的狀態，且光波長一定時，較高溫度下的凈光合速率不一定較高，C不符合題意；隨著光照強度的增加，凈光合速率先增大后趨于穩定，在光照強度足夠時，較高的CO2濃度下凈光合速率較大，D符合題意。]
2．C　[CO2吸收速率代表凈光合速率，在低光強下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要從外界吸收的CO2減少，A正確；在高光強下，M點左側CO2吸收速率升高，主要原因是隨著溫度的升高，光合酶的活性增強，B正確；CP點處代表呼吸速率等于光合速率，植物可以進行光合作用，C錯誤；圖中M點處CO2吸收速率最大，即凈光合速率最大，光合速率與呼吸速率的差值最大，D正確。]
3．(1)光合作用和呼吸作用　(2)葉綠體中的葉綠素對紅光有較高的吸收峰值，紅光照射下保衛細胞進行光合作用制造有機物，使保衛細胞的滲透壓升高，細胞吸水膨大，氣孔開放　(3)藍光作為信號能促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋，使保衛細胞的滲透壓升高，細胞吸水膨大，氣孔開度進一步增大　(4)不能
解析　(1)氣孔是植物體與外界進行氣體交換的通道，光合作用、呼吸作用與蒸騰作用中氧氣、二氧化碳和水蒸氣都是經過氣孔進出植物葉肉細胞的，故氣孔開閉影響植物的光合作用、呼吸作用和蒸騰作用等生理過程。(2)葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。紅光照射下保衛細胞進行光合作用制造的有機物，使細胞的滲透壓升高，促進保衛細胞吸水，細胞體積膨大，氣孔開放。(3)由題意得知，藍光可作為一種信號促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋，細胞的滲透壓升高，保衛細胞吸水能力增強，體積膨大，氣孔開度進一步增大。(4)光反應可為暗反應的進行提供ATP和NADPH，某種除草劑能阻斷光合作用的光反應，暗反應因缺少ATP和NADPH而不能進行，導致光合速率下降、合成的有機物減少，進而導致保衛細胞滲透壓下降、吸水能力下降、氣孔開度減小，故在使用除草劑的條件下，給予光照不能使氣孔維持一定的開度。
思維延伸
(1)√　(2)氣孔開度減小使供應給光合作用的CO2減少　實驗思路：取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經干旱處理后，再測定氣孔開度。預期結果是干旱處理前后氣孔開度不變。
將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預期結果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變。
(3)主動吸收
題組集訓
1．(1)類囊體薄膜　NADPH和ATP　大于零　(2)光合有效輻射(或光照強度)、田間持水量(或是否干旱)、溫度　(3)增大　25 ℃　(4)減弱　增強　(5)較高的溫度(27 ℃)下葉片蒸騰作用過強，氣孔開放程度明顯下降，CO2供應不足，凈光合速率下降
2．(1)藍紫光　(2)NADPH、ATP等的濃度不再增加　CO2濃度有限　光能的吸收速率繼續增加，使水的光解速率繼續增加　(3)減弱　促進光反應中關鍵蛋白的合成
解析　(1)蘋果幼苗葉肉細胞中的色素有葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素，其中胡蘿卜素在層析液中溶解度最大，故色素分離時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素是胡蘿卜素，主要吸收藍紫光。(3)據圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光合作用強度較高，說明加入BR后光抑制減弱；乙組用BR處理，丙組用BR和試劑L處理，與乙組相比，丙組光合作用強度較低，由于試劑L可抑制光反應關鍵蛋白的合成，說明BR可能是通過促進光反應關鍵蛋白的合成發揮作用的。
3．AD　[夏季中午氣溫過高，導致光合酶活性降低，呼吸酶不受影響(呼吸酶最適溫度高于光合酶)，光合作用強度減弱，但此時光合作用強度仍然大于呼吸作用強度，即呼吸釋放的CO2量小于光合固定的CO2量，B錯誤；光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，而非葉綠體內膜上，C錯誤。]
4．(1)細胞呼吸　葉綠體基質　(2)脫落酸　基因表達　環境　(3)酶　非氣孔　干旱組的氣孔導度明顯下降，但同時表現為胞間CO2濃度卻高于對照組
5．(1)逆濃度梯度　細胞的滲透壓(或細胞液濃度或細胞液的滲透壓)　(2)類囊體薄膜　PSⅡ　葉綠素(或葉綠素a和葉綠素b)　(3)增多　氣孔導度增大使進入細胞的CO2增多，C5固定CO2加快，生成的C3增多　(4)長柄　缺鉀引起葉綠素含量明顯減少，降低了光反應速率
(5)基本不變　成熟葉中的鉀向幼葉中轉移，以維持幼葉中的鉀含量正常命題點2　CO2固定方式的比較及光呼吸
1．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比較
(1)比較C4植物、CAM植物固定CO2的方式
相同點：都對CO2進行了兩次固定。
不同點：C4植物兩次固定CO2是空間上錯開；CAM植物兩次固定CO2是時間上錯開。
(2)比較C3 、C4、CAM途徑
C3途徑是碳同化的基本途徑， C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機物。
2．光呼吸
(1)發生原因：Rubisco是一種雙功能酶，當CO2/O2的值高時，可催化C5固定CO2合成有機物；當CO2/O2的值低時，可催化C5結合O2發生氧化分解，消耗有機物，此過程稱為光呼吸。
(2)一定條件下光呼吸使光合效率下降25%～30%，抑制光呼吸的措施：適當降低環境中O2濃度或提高CO2濃度。
(3)光呼吸對植物有重要的正面意義，在干旱天氣和過強光照下，因為溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關閉，CO2供應減少。其生理作用體現在：
①光呼吸是高耗能反應，可以消耗光反應階段生成的多余的NADPH和ATP。
②光呼吸的產物有CO2，可以彌補CO2不足，維系暗反應，暗反應也可以消耗掉NADPH和ATP。
③正常光照下體內產生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸對細胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。
(4)光呼吸與細胞呼吸的比較
項目 光呼吸 細胞呼吸(有氧呼吸)
底物 C2化合物 糖類等有機物
發生部位 過氧化物酶體、線粒體、葉綠體 細胞質基質、線粒體
反應條件 光照 光或暗都可以
能量 消耗能量 產生能量
共同點 消耗O2、釋放CO2
1．(2021·全國乙，29)生活在干旱地區的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用?；卮鹣铝袉栴}：
(1)白天葉肉細胞產生ATP的場所有__________________________，光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和____________釋放的CO2。
(2)氣孔白天關閉、晚上打開是這類植物適應干旱環境的一種方式，這種方式既能防止____________________________________________，又能保證____________正常進行。
(3)若以pH作為檢測指標，請設計實驗來驗證植物甲在干旱環境中存在這種特殊的CO2固定方式(簡要寫出實驗思路和預期結果)。
2．(2022·江蘇，20)圖Ⅰ所示為光合作用過程中部分物質的代謝關系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關鍵酶之一，CO2和O2競爭與其結合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產生乙醇酸(C2)，C2在過氧化物酶體和線粒體協同下，完成光呼吸碳氧化循環。請據圖回答下列問題：
(1)圖Ⅰ中，類囊體薄膜直接參與的代謝途徑有__________(從①～⑦中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是________________。
(2)在C2循環途徑中，乙醇酸進入過氧化物酶體被繼續氧化，同時生成的__________在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。
(3)將葉片置于一個密閉小室內，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測定小室內CO2濃度的變化，獲得曲線a、b(圖Ⅱ)。
①曲線a,0～t1時段(沒有光照，只進行細胞呼吸)釋放的CO2源于細胞呼吸；t1～t2時段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于__________。
②曲線b，當時間到達t2點后，室內CO2濃度不再改變，其原因是__________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科學家在煙草葉綠體中組裝表達了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，從而降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現了遺傳多樣性的________價值。
思維延伸——填充
(1)(2022·全國甲，29節選)干旱會導致氣孔開度減小，研究發現在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補償點的角度分析，可能的原因是_____________
_______________________________________________________________________________。
(2)(2021·天津，15節選)藍細菌具有CO2濃縮機制，如圖所示。
注：羧化體具有蛋白質外殼，可限制氣體擴散。
據圖分析，CO2依次以____________和__________方式通過細胞膜和光合片層膜。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進____________提高光合效率。
(3)(經典高考題)某研究小組測得在適宜條件下某植物葉片遮光前吸收 CO2的速率和遮光(完全黑暗)后釋放 CO2的速率。吸收或釋放 CO2的速率隨時間變化趨勢的示意圖如圖(吸收或釋放 CO2的速率是指單位面積葉片在單位時間內吸收或釋放 CO2的量)，回答下列問題：
在光照條件下，圖形 A＋B＋C 的面積表示該植物在一定時間內單位面積葉片光合作用________________，其中圖形 B 的面積表示________________________，從圖形 C 可推測該植物存在另一個________的途徑。
題組一　C3 、C4、CAM途徑辨析
1．(2023·江蘇省新高考基地學校高三重點熱點測試)玉米是一種生活在高溫、高光強環境的農作物，存在于其葉肉細胞中的PEP羧化酶(PEPC)具有高CO2親和力，可在低濃度CO2條件下高效固定CO2。玉米的光合作用需要葉肉細胞和維管束鞘細胞共同完成，如圖1為兩類細胞在葉片中的位置示意圖，圖2為相關物質轉化示意圖。請回答下列問題：
(1)圖1中的維管束鞘的外側緊密連接一層環狀的葉肉細胞，組成了花環型結構。該特殊結構的意義在于葉肉細胞中________________對CO2具有很強的親和力，可以把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來，進而維持______________細胞內的葉綠體中高CO2狀態。科學家把這種獨特作用，形象地比喻成“二氧化碳泵”。
(2)在玉米的葉肉細胞內的蘋果酸通過______(填結構P的名稱)進入維管束鞘細胞釋放出丙酮酸和CO2。葉肉細胞和維管束鞘細胞間具有大量結構P的意義是________________。經濃縮后釋放的CO2在Rubisco的催化下經過程①被固定成________，在____________________(填場所)中進一步被還原生成磷酸丙糖。
(3)綜上分析，玉米光合作用需要葉肉細胞和維管束鞘細胞共同完成，固定CO2的受體有____________________________。
(4)熱休克蛋白(HSPs)是植物對逆境脅迫短期適應的必需組分，對減輕逆境脅迫引起的傷害起著重要的作用。為研究小熱休克蛋白(sHSPs)降低干旱脅迫對玉米生長的影響機制，科研人員采用如表中的實驗步驟和操作過程開展研究，請完成表格：
實驗目的 簡要操作過程
材料處理及分組編號 供試玉米種子在28 ℃培養箱中發芽1天后，選取①__________的種子置于相同營養液中培養。待幼苗第二片葉子完全展開，隨機均分成甲、乙兩組
自變量處理 甲組植株根系置于PEG溶液中，在40%的空氣相對濕度中培養，模擬②____________條件；乙組植株根系置于等量蒸餾水中，在75%的空氣相對濕度中培養
控制無關變量 將甲、乙兩組置于溫度、光照等條件適宜且相同的環境中培養8 h，之后剪取兩組葉片放在液氮中儲存
指標檢測及結果分析 對葉片研磨、離心后，取總RNA，以sHSPs和β－action基因③_________為依據設計引物，進行RT－PCR擴增，其中β－action(一種蛋白質骨架)為內參。擴增產物用1%的④_____________電泳檢測，EB(溴化乙錠)染色照相
2.有些植物光合作用時CO2被固定的最初產物是C3，這些植物稱為C3植物；而有些生活在熱帶干旱地區的植物，其在夜間氣孔開放時，CO2被轉化成蘋果酸儲存在液泡中，在白天氣孔關閉時，液泡中的蘋果酸會釋放出CO2，進而在葉綠體中完成卡爾文循環，這些植物稱為CAM植物。請回答下列問題：
(1)在C3植物的葉綠體中，CO2被__________固定成C3，C3再接受________________的能量被還原成糖類。
(2)如圖是CAM植物在進行光合作用時固定CO2的方式，據圖判斷，蘋果酸進入液泡和細胞質基質的物質運輸方式分別為__________________。CAM植物在白天光合作用所需CO2的來源有蘋果酸脫羧和________；在夜間氣孔開放時，CAM植物可以合成[H]，原因是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
注：PEP為磷酸烯醇式丙酮酸。
(3)植物甲是一種兼性CAM植物，當其在干旱的環境時，表現為氣孔夜間開放、白天關閉的CAM類型，當其在水分充足的環境時，則轉變為氣孔白天開放、夜間關閉的C3類型。若以液泡pH的變化為檢測指標，請設計實驗驗證植物甲是兼性CAM植物，簡要寫出實驗思路和預期結果。
實驗思路：_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________；
預期結果：_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
題組二　其他的固定CO2的方式辨析
3．(2021·遼寧，22)早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降。現在大氣中的CO2濃度約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)是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進化過程中形成了CO2濃縮機制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進了CO2的固定。回答下列問題：
(1)真核細胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成________________，進而被還原生成糖類，此過程發生在______________中。
(2)海水中的無機碳主要以CO2和HCO兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴散速度慢，有些藻類具有如圖1所示的無機碳濃縮過程，圖中HCO濃度最高的場所是_______________(填“細胞外”“細胞質基質”或“葉綠體”)，可為圖示過程提供ATP的生理過程有_________。
(3)某些植物還有另一種CO2濃縮機制，部分過程如圖2。在葉肉細胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將HCO轉化為有機物，該有機物經過一系列的變化，最終進入相鄰的維管束鞘細胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度。
①由這種CO2濃縮機制可以推測，PEPC與無機碳的親和力________(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。
②圖2所示的物質中，可由光合作用光反應提供的是________________。圖中由Pyr轉變為PEP的過程屬于________________(填“吸能反應”或“放能反應”)。
③若要通過實驗驗證某植物在上述CO2濃縮機制中碳的轉變過程及相應場所，可以使用________________技術。
(4)通過轉基因技術或蛋白質工程技術，可能進一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有________。
A．改造植物的HCO轉運蛋白基因，增強HCO的運輸能力
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C．改造植物的Rubisco基因，增強CO2固定能力
D．將CO2濃縮機制相關基因轉入不具備此機制的植物
4．(2023·南通高三統考)春夏季節無機碳含量較低的富營養化水體中常常發生水華，銅銹微囊藻是一種主要水華藍細菌，能通過濃縮CO2保持競爭優勢，機制如圖1，其中①～⑨代表過程，A～D代表載體，羧體是一種由蛋白質組成的類細胞器，CA代表碳酸酐酶。研究人員進一步研究了特定環境對CA活力的影響，結果如圖2、圖3。請回答下列問題：
(1)圖1中，銅銹微囊藻光合作用固定CO2的場所是________，光合片層結構上的________(色素名稱)吸收光能，合成的________________參與C3的還原。
(2)圖1中，銅銹微囊藻濃縮CO2的機制有：①通過載體__________(填字母)的轉運建立Na＋電化學勢能驅動載體C吸收HCO；②通過________驅動載體D吸收HCO；③細胞質中的____________能將羧體中外泄的CO2轉變為HCO。
(3)在高濃度CO2條件下，CA活力__________________________________________________。
結合圖2、圖3分析，微囊藻水華的爆發往往發生在水體無機碳含量較低的春夏季節，原因是______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)鞭毛蟲(一種原生動物)能吞食微囊藻等藍細菌，研究人員提出可利用鞭毛蟲防治水華，且研究了鞭毛蟲吞食作用對銅銹微囊藻細胞大小(FSC)和酯酶(FL1，誘發細胞聚合成群體)活性的影響，結果如圖4、圖5。
該研究表明鞭毛蟲防治水華的效果不太理想，其原因是在鞭毛蟲吞食作用下，一方面銅銹微囊藻細胞_____________________________________________________，增殖加快；另一方面__________________________________________，有效阻止鞭毛蟲的吞食。
題組三　辨析光呼吸
5．(2021·山東，21)光照條件下，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5，O2與C5結合后經一系列反應釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應的光合作用強度和光呼吸強度見下表。光合作用強度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計。
SoBS濃度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用強度 (CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸強度 (CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(1)光呼吸中C5與O2結合的反應發生在葉綠體的__________中。正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是__________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)與未噴施SoBS溶液相比，噴施100 mg/L SoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時所需的光照強度__________(填“高”或“低”)，據表分析，原因是______________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)光呼吸會消耗光合作用過程中的有機物，農業生產中可通過適當抑制光呼吸以增加作物產量。為探究SoBS溶液利于增產的最適噴施濃度，據表分析，應在____________mg/L之間再設置多個濃度梯度進一步進行實驗。
6．(2023·湖南，17)下圖是水稻和玉米的光合作用暗反應示意圖。卡爾文循環的Rubisco酶對CO2的Km為450 μmol·L－1(K越小，酶對底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應，進行卡爾文循環，又可催化RuBP與O2反應，進行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應)。該酶的酶促反應方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細胞的葉綠體主要與ATP生成有關。玉米的暗反應先在葉肉細胞中利用PEPC酶(PEPC對CO2的Km為7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應生成C4，固定產物C4轉運到維管束鞘細胞后釋放CO2，再進行卡爾文循環?；卮鹣铝袉栴}：
(1)玉米的卡爾文循環中第一個光合還原產物是________________(填具體名稱)，該產物跨葉綠體膜轉運到細胞質基質合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通過____________長距離運輸到其他組織器官。
(2)在干旱、高光照強度環境下，玉米的光合作用強度________(填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機制及其調控分析，原因是______________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________(答出三點即可)。
(3)某研究將藍細菌的CO2濃縮機制導入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強度無明顯變化。其原因可能是__________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________(答出三點即可)。
命題點2　真題研究
1．(1)細胞質基質、線粒體(線粒體基質和線粒體內膜)、葉綠體類囊體薄膜　細胞呼吸　(2)蒸騰作用過強導致水分散失過多　光合作用　(3)實驗思路：取生長狀態相同的植物甲若干株隨機均分為A、B兩組；A組在(濕度適宜的)正常環境中培養，B組在干旱環境中培養，其他條件相同且適宜，一段時間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時間液泡中的pH，并求平均值。預期結果：A組pH平均值高于B組
解析　(1)白天有光照，葉肉細胞能利用液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2進行光合作用，也能利用光合作用產生的氧氣和有機物進行有氧呼吸，光合作用光反應階段能將光能轉化為化學能儲存在ATP中，有氧呼吸三個階段都能產生能量合成ATP，因此葉肉細胞能產生ATP的場所有細胞質基質、線粒體(線粒體基質和線粒體內膜)、葉綠體類囊體薄膜。光合作用為有氧呼吸提供有機物和氧氣，反之，細胞呼吸產生的CO2也能用于光合作用暗反應，故光合作用所需的CO2可來源于蘋果酸脫羧和細胞呼吸釋放的CO2。(2)由于環境干旱，植物吸收的水分較少，為了適應這一環境，氣孔白天關閉能防止白天因溫度較高，蒸騰作用較強導致植物體水分散失過多，晚上氣孔打開吸收CO2儲存固定，以保證光合作用等生命活動的正常進行。(3)該實驗自變量是植物甲所處的生存環境是否干旱，由于夜間氣孔打開吸收CO2，生成蘋果酸儲存在液泡中，導致液泡pH降低，故可通過檢測液泡的pH驗證植物甲存在該特殊方式，即因變量檢測指標是液泡中的pH。
2．(1)①⑥　葉綠素a和葉綠素b　(2)過氧化氫　(3)①光呼吸和細胞呼吸?、诠夂献饔脧姸鹊扔诩毎粑凸夂粑鼜姸取?4)直接
解析　(1)類囊體薄膜發生的反應有水的光解產生NADPH與氧氣，以及ATP的形成，即①⑥。葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，葉綠素主要有葉綠素a和葉綠素b兩種，葉綠素a呈藍綠色，葉綠素b呈黃綠色；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，用紅光照射參與反應的主要是葉綠素a和葉綠素b。(2)過氧化氫酶能將過氧化氫分解為O2和H2O，所以在C2循環途徑中，乙醇酸進入過氧化物酶體被繼續氧化，同時生成的過氧化氫在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。
思維延伸
(1)C4植物的CO2補償點低于C3植物，C4植物能夠利用較低濃度的CO2　(2)自由擴散　主動運輸　CO2固定
(3)固定的CO2總量　細胞呼吸釋放出的 CO2 量　釋放CO2
題組集訓
1．(1)PEP羧化酶(PEPC)　維管束鞘　(2)胞間連絲　提高物質運輸效率　C3　葉綠體基質　(3)C5和磷酸烯醇式丙酮酸　(4)①萌發一致?、诟珊得{迫?、蹆啥嗣撗鹾塑账嵝蛄小、墉傊悄z
解析　(4)本實驗的目的是研究小熱休克蛋白(sHSPs)降低干旱脅迫對玉米生長的影響機制，在選材上面，應該保持無關變量的一致，選取萌發狀態一致的種子置于培養液中，待幼苗第二片葉子完全展開，隨機分成甲、乙兩組；實驗設計應遵循單一變量原則，其中甲組植株根系置于PEG溶液中，在40%的空氣相對濕度中培養，模擬干旱脅迫的條件，乙組植株根系置于等量蒸餾水中，在75%的空氣相對濕度中培養；引物的設計需要目的基因兩端的脫氧核苷酸序列，電泳時通常采取瓊脂糖凝膠進行檢測。
2．(1)C5　ATP和NADPH　(2)主動運輸、協助擴散　細胞呼吸　夜間細胞可以通過有氧呼吸的第一、二階段合成[H]　(3)選取若干正常生長的植物甲，隨機均分為A、B兩組，將A組置于干旱環境下培養，B組置于水分充足環境下培養，其他條件相同且適宜，培養一段時間后，在夜晚和次日白天檢測A、B兩組植物液泡的pH　A組次日白天液泡pH明顯大于夜間，B組次日白天液泡pH與夜間相差不大
3．(1)三碳化合物　葉綠體基質　(2)葉綠體　細胞呼吸和光合作用　(3)①高于　②NADPH和ATP　吸能反應
③同位素示蹤　(4)ACD
解析　(1)光合作用的暗反應中，CO2被固定形成三碳化合物，進而被還原生成糖類，此過程發生在葉綠體基質中。(2)由題圖1可知，HCO運輸需要消耗ATP，說明HCO是通過主動運輸進入葉綠體的，主動運輸一般是逆濃度運輸，由此推斷圖中HCO濃度最高的場所是葉綠體。該過程中細胞質中需要的ATP由細胞呼吸提供，葉綠體中的ATP由光合作用提供。(3)①PEPC參與催化HCO＋PEP過程，說明PEPC與無機碳的親和力高于Rubisco。②圖2所示的物質中，可由光合作用光反應提供的是ATP和NADPH，圖中由Pyr轉變為PEP的過程需要ATP水解提供能量，說明圖中由Pyr轉變為PEP的過程屬于吸能反應。(4)改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最終CO2的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合題意。
4．(1)羧體　藻藍素和葉綠素　ATP、NADPH　(2)A、B　ATP(水解)　類CA組分　(3)降低　低CO2、強光條件下微囊藻的CA活力升高，濃縮CO2的能力增強　(4)變小，細胞相對表面積增加，有利于細胞與外界的物質交換　FL1活性升高，誘發細胞聚合成較大的群體
5．(1)基質　光照停止，產生的ATP、NADPH減少，暗反應消耗的C5減少，C5與O2結合增加，產生的CO2增多　(2)低　噴施100 mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時，在更低的光照強度下，兩者即可相等　(3)100～300
解析　(3)光呼吸會消耗有機物，但光呼吸會釋放CO2，補充光合作用的原料，適當抑制光呼吸可以增加作物產量，由表可知，在 SoBS溶液濃度為200 mg/L時光合作用強度與光呼吸強度差值最大，即光合產量最大，為了進一步探究最適噴施濃度，應在100～300 mg/L之間再設置多個濃度梯度進一步進行實驗。
6．(1) 3－磷酸甘油醛　蔗糖　維管組織　(2)高于　高光照條件下玉米可以將光合產物及時轉移；玉米的PEPC酶比水稻的Rubisco酶對CO2的親和力更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內的CO2濃度高于外界環境，抑制玉米的光呼吸　(3)酶的活性達到最大，對CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物質含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機制有所不同
解析　(1)玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然CO2的固定過程不同，但其卡爾文循環的過程是相同的，結合水稻的卡爾文循環圖解，可以看出CO2固定的直接產物是3－磷酸甘油酸，然后直接被還原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在葉綠體中被轉化成淀粉，在葉綠體外被轉化成蔗糖，蔗糖是植物長距離運輸的主要糖類，蔗糖在長距離運輸時是通過維管組織進行的。(2)干旱、高光照強度時會導致植物氣孔關閉，吸收的CO2減少，而玉米的PEPC酶比水稻的Rubisco酶對CO2的親和力更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內的CO2濃度高于外界環境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能將葉綠體內的光合產物通過維管組織及時轉移出細胞。因此在干旱、高光照強度環境下，玉米的光合作用強度高于水稻。(3)將藍細菌的CO2濃縮機制導入水稻葉肉細胞，只是提高了葉肉細胞內的CO2濃度，而植物的光合作用強度受到很多因素的影響，在光飽和條件下如果光合作用強度沒有明顯提高，可能是水稻的酶活性達到最大，對CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物質含量的限制，也可能是因為藍細菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用機制有所不同。專題(四)　光合作用和細胞呼吸
明考點·析考情
考點 1.光合作用和細胞呼吸的過程及其相互關系。2.影響光合作用速率的環境因素。
考情 該部分內容的命題以非選擇題為主，屬于年年必考的題目。試題情境以下兩種居多： (1)以大學教材中有氧呼吸和光合作用過程的文字或圖解為情境； (2)以科學家所做的一種或多種環境因素對兩過程影響的實驗數據表或坐標曲線為情境。
命題點1　光合作用和細胞呼吸的原理
1．光合作用和有氧呼吸的結構基礎——ATP合酶
ATP產生機制：線粒體內膜、葉綠體類囊體薄膜的磷脂雙分子層對質子高度不通透，因此膜高濃度側的質子只能通過ATP合酶順濃度梯度流出，而ATP合酶把質子的電化學勢能轉化成ATP中的化學能。
2．光合作用與細胞呼吸過程變化的內在聯系
3．光合作用和細胞呼吸中物質和能量的變化關系
(4)能量變化
4．改變條件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及(CH2O)合成量變化
分析光照強度和CO2濃度突然改變后，C3、C5、NADPH、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的動態變化時，要將光反應和暗反應過程結合起來分析，從具體的反應過程提煉出模型：“來路→某物質→去路”，通過分析其來路和去路的變化來確定含量變化。
如圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原。當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：
1．(2023·天津，9)如圖是某種植物光合作用及細胞呼吸部分過程的圖，關于此圖說法錯誤的是(　　)
A．HCO經主動運輸進入細胞質基質
B．HCO通過通道蛋白進入葉綠體基質
C．光反應生成的H＋促進了HCO進入類囊體
D．光反應生成的物質X保障了暗反應的CO2供應
2．(2021·江蘇，20節選)線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要。如圖表示葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。請據圖回答下列問題：
(1)葉綠體在__________________上將光能轉變成化學能，參與這一過程的兩類色素是______
________。
(2)光合作用時，CO2與C5結合產生三碳酸，繼而還原成三碳糖(C3)，為維持光合作用持續進行，部分新合成的C3必須用于再生________；運到細胞質基質中的C3可合成蔗糖，運出細胞。每運出一分子蔗糖相當于固定了______個CO2分子。
(3)在光照過強時，細胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能，避免細胞損傷。草酰乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產生的______中的還原能輸出葉綠體，并經線粒體轉化為________中的化學能。
思維延伸——判斷與填充
(1)(2021·重慶，6)如圖為類囊體膜蛋白排列和光反應產物形成的示意圖。據圖辨析下列說法：
①水光解產生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜(　　)
②產生的ATP可用于暗反應及其他消耗能量的反應(　　)
(2)光反應階段中水在光下分解需ATP水解提供能量(2019·天津，2)(　　)
(3)(2018·江蘇，29節選)葉綠體中過多的還原能可通過物質轉化，在細胞質中合成NADPH，NADPH中的能量最終可在線粒體的________(填場所)轉移到ATP中。線粒體產生的ATP被葉綠體利用時，可參與的代謝過程包括________(填序號)。
①C3的還原　 ②內外物質運輸　 ③H2O裂解釋放O2　④酶的合成
(4)(2019·江蘇，28節選)光合作用旺盛時，很多植物合成的糖類通常會以淀粉的形式臨時儲存在葉綠體中，假如以大量可溶性糖的形式存在，則可能導致葉綠體____________。
(5)(2020·江蘇，27節選)蔗糖是大多數植物長距離運輸的主要有機物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運輸物質的優點是________________。
(6)(2022·全國甲，29節選)正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位，原因是________________________________(答出1點即可)。
題組一　光合作用與細胞呼吸的過程辨析
1．(多選)(2023·徐州高三調研)有氧呼吸第三階段是由一系列的氫和電子的載體按一定的順序排列組成的連續反應體系，下列有關敘述正確的是(　　)
A．圖中的ATP合酶也可分布在葉綠體內膜上
B．NADH作為唯一電子供體，釋放的電子最終被氧氣接受生成水
C．電子在傳遞過程中，釋放的能量將H＋從線粒體基質泵到膜間隙，形成濃度梯度
D．圖中電子傳遞過程與ATP合成過程偶聯，利用H＋濃度梯度驅動合成ATP
2．(2023·錫山高級中學高三期末)如圖表示綠色植物光合作用光反應過程中質子(H＋)和電子(e－)的傳遞情況，實線代表H＋傳遞，虛線代表e－傳遞，PQ既可傳遞e－，又可傳遞H＋。請回答下列問題：
(1)類囊體薄膜的主要成分有______________，該生物膜具有流動性，主要表現為__________________________和__________________________________________________。
(2)少數處于特殊狀態的葉綠素分子在光能激發下失去高能e－，失去e－的葉綠素分子，能夠從水分子中奪取e－，使水分解為__________；e－經光系統Ⅱ→PQ→細胞色素b6f→PC→光系統Ⅰ等最終傳遞給________________，合成NADPH；伴隨著e－的傳遞，H＋通過________方式從葉綠體基質轉運至類囊體腔積累，形成一定的H＋梯度，驅動ATP合成，最終實現光能轉換為____________。
(3)當植物處于NADP＋缺乏狀態時將啟動循環電子轉運，該狀態下葉綠體中____________(填“能”或“不能”)合成ATP。
題組二　辨析條件驟變引起代謝過程中物質含量的變化
3．陽光穿過森林會在地上投下“光斑”。如圖顯示了生長旺盛的某植物的一片葉子在“光斑”照耀前后的光合作用過程中吸收CO2和釋放O2的情況。虛線代表O2的釋放速率，實線代表CO2的吸收速率，下列判斷錯誤的是(　　)
A．a點細胞中ATP的產量增加
B．a點后O2釋放速率下降與ADP和NADP＋供應不足有關
C．c與d的面積可能相等
D．b點細胞中C5含量增加
4．(多選)(2023·南通高三期末)圖甲表示某油科植物種子萌發過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢，圖乙表示油科植物葉肉細胞中C3的相對含量在夏季某天24 h內(有一段時間烏云遮蔽)的變化趨勢。下列有關分析判斷錯誤的是(　　)
A．圖甲中，在12～24 h期間，萌發種子的呼吸方式主要是無氧呼吸
B．圖甲中48 h后，萌發的種子O2吸收速率超過CO2釋放速率，其原因是幼苗開始進行光合作用
C．圖乙中，葉肉細胞進行光合作用的區間是曲線b～i，烏云遮蔽開始的時間可能是曲線上d點對應的時刻
D．與f點相比，g點葉綠體中NADPH的含量較高
專題(四)　光合作用和細胞呼吸
建網絡　抓主干
①CO2＋H2O(CH2O)＋O2?、诩毎|基質
③葉綠體基質?、蹸3的還原?、菁毎|基質
命題點1　真題研究
1．B　[據題圖可知，HCO進入細胞質基質或葉綠體基質需要線粒體產生的ATP供能，都屬于主動運輸，通道蛋白只參與協助擴散，A正確，B錯誤；據題圖可知，光反應中水光解產生的H＋促進HCO進入類囊體，C正確；據圖可知，光反應生成的物質X(O2)促進線粒體的有氧呼吸，產生更多的ATP，有利于HCO進入葉綠體基質，產生CO2，保證了暗反應的CO2供應，D正確。]
2．(1)類囊體薄膜　葉綠素、類胡蘿卜素　(2)C5　12
(3)NADPH　ATP
解析　(1)光合作用光反應的場所為類囊體薄膜，將光能轉變成化學能，參與該反應的光合色素是葉綠素、類胡蘿卜素。(2)據題意在暗反應進行中為維持光合作用持續進行，部分新合成的C3可以轉化為C5繼續被利用；一分子蔗糖含12個C原子，C5含有5個碳原子，據圖固定1個CO2合成1個C3，因為還要再生出C5，故需要12個CO2合成一分子蔗糖。(3)NADPH起還原劑的作用，含有還原能，細胞呼吸過程中釋放的能量用于合成ATP中的化學能和熱能。
思維延伸
(1)①×　水光解產生O2的場所是葉綠體的類囊體薄膜的內側，若被有氧呼吸利用，最少要穿過1層類囊體薄膜，2層葉綠體膜，穿過同一細胞中的線粒體的2層膜，共5層膜。
②√
(2)×　水在光下分解不消耗ATP。
(3)內膜上?、佗冖堋?4)吸水漲破　(5)非還原糖較穩定
(6)自身呼吸消耗或建造植物體結構
題組集訓
1．CD　[光合作用的光反應階段也能合成ATP，其場所是類囊體薄膜，故圖中的ATP合酶也可分布在葉綠體的類囊體薄膜上，A錯誤；NADH和FADH2都可作為電子供體，釋放的電子最終被氧氣接受生成水，B錯誤。]
2．(1)脂質和蛋白質　磷脂分子可以側向自由移動　蛋白質大多能運動　(2)氧和H＋　NADP＋　主動運輸　(活躍的)化學能　(3)能
解析　(3)據題圖可知，當植物體處于NADP＋缺乏狀態時，NADPH的合成受到影響，將啟動循環電子轉運，H＋通過與PQ結合生成PQH2途徑進入類囊體腔，然后通過ATP合酶被轉動到葉綠體基質的同時促進ATP的合成。
3．D　[a點時，由于光照強度突然增強，光反應速率加快，產生的O2、ATP、NADPH增加，但a點后暗反應速率較慢，從而限制了光合速率，光反應減弱，O2釋放速率下降，A、B正確；在較理想的情境中，整個光合作用過程中O2的釋放量和CO2的吸收量相等，c、d的面積分別代表二者之間的差值的絕對值，理論上應該相等，故在具體情境中c、d的面積有可能相等，C正確；b點光照強度突然減弱，光反應速率降低，ATP、NADPH產量減少，C3還原速率下降，C5的合成減少，短時間內C5的消耗量不變，故b點時細胞中C5含量會減少，D錯誤。]
4．BC　[圖甲中，在12～24 h期間，CO2釋放速率很快，而O2吸收速率很慢，表明此時間段萌發種子的呼吸方式主要是無氧呼吸，A正確；據圖甲可知，48 h后，消耗的O2大于釋放的CO2，所以細胞呼吸底物不只是糖類，還有脂肪等，B錯誤；圖乙中，ab段時間為0點到6點，此時無光照且C3的含量不變，只有細胞呼吸，從b點到i點，C3的含量在降低，說明葉肉細胞在消耗利用C3，且這段時間有光照，因此植物在進行光合作用，有烏云時，光照強度降低，C3的還原減慢，CO2固定生成C3的速率不變，故C3含量升高，因此烏云遮蔽開始的時間可能是曲線上c點對應的時刻，C錯誤；g點相對f點，中午氣溫較高，部分氣孔關閉，吸收的CO2減少，CO2的固定速度減慢，C3的含量減少，還原所需要的NADPH減少，故NADPH含量高，D正確。]

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