資源簡介

大題01 細胞呼吸與光合作用
專題概覽 題型分析 （講透） 1.重在理解 （梳理知識） 2.習題演練 （典例練習） 精選黑吉遼模擬題
模擬預測 （練透） 2024年黑龍江、吉林二省正式開啟新高考模式，題難已成必然，精選模擬習題，加深深度、拓寬廣度。
一、細胞呼吸
1.四根據法判斷細胞呼吸的方式（呼吸底物為葡萄糖）
常根據圖表等給出信息考察理解，獲取信息和實驗探究能力，今年又側重創設生活、生產實例情境，考查學生學以致用、知識遷移能力。
根據一、根據產物與反應物判斷
①不消耗O2，釋放CO2→只進行無氧呼吸。
②無CO2釋放→只進行產生乳酸的無氧呼吸。
③酒精產生量等于CO2釋放量→只進行產生酒精的無氧呼吸。
④CO2釋放量等于O2吸收量→只進行有氧呼吸。
⑤CO2釋放量大于O2吸收量→既進行有氧呼吸，又進行酒精發酵；多余的CO2來自酒精發酵。
⑥酒精產生量小于CO2釋放量→既進行有氧呼吸，又進行酒精發酵；多余的CO2 來自有氧呼吸。
根據二：細胞呼吸優勢的判斷
當CO2釋放量()大于O2消耗量()時，細胞同時進行產生酒精的無氧呼吸和有氧呼吸兩種方式。
①若/＝4/3，則有氧呼吸和無氧呼吸強度相等。
②若/＞4/3，則無氧呼吸占優勢。
③若/＜4/3，則有氧呼吸占優勢。
根據三：根據結構（或場所）判斷
試題中有時會畫出相關的細胞圖解，可以做出如下判斷：
①真核細胞：若整個呼吸過程均在細胞質基質中進行，則為無氧呼吸；若部分過程在線粒體中進行，則為有氧呼吸。
②原核細胞：原核細胞沒有線粒體，故原核細胞的呼吸在細胞質和細胞膜上進行。
根據四、液滴移動方向
細胞呼吸底物為葡萄糖且無氧呼吸產生酒精和CO2時：
裝置1：由于有NaOH，只能測出O2 消耗量，生成的CO2 被吸收，即進行有氧呼吸時，液滴便會左移。
裝置2：沒有NaOH，測的是O2 消耗量與CO2 釋放量差值，如果進行無氧呼吸，液滴便會右移。
裝置3：為了排除環境因素的干擾，如：排除大氣壓強的影響。
結果預測和結論：
（1）若裝置1中的液滴左移，裝置2中的液滴不動，則說明種子只進行有氧呼吸；
（2）若裝置1中的液滴不動，裝置2中的液滴右移，則說明種子只進行無氧呼吸；
（3）若裝置1中的液滴左移，裝置2中的液滴右移，則說明種子既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。
細胞呼吸底物為脂質時：
若呼吸底物中有脂質參與，由于脂質與等質量的葡萄糖相比，C、H比例高，則呼吸過程中O2 吸收量大于CO2 釋放量，裝置1與裝置2中的紅色液滴均左移。
注意：如果實驗材料是種子，為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應對裝置及所測的種子進行消毒處理。如果用綠色植物，要進行遮光處理，避免光合作用干擾呼吸速率的測定。
1.（23-24吉林·模擬）閱讀下面兩個資料，回答下列問題：
（一）材料1：馬拉松是一項高負荷、大強度、長距離的競技運動。改善運動肌利用氧的能力是馬拉松項目首先要解決的問題。下圖表示甲、乙兩名運動員在不同運動強度下，攝氧量與血液中乳酸含量的變化情況。
(1)據圖分析，骨骼肌細胞中產生ATP的場所是 。劇烈運動中，葡萄糖儲存的能量經有氧呼吸釋放后，其主要去向是 。
(2)據圖分析，運動員 （填“甲”或“乙”）更適合從事馬拉松運動。比賽過程中，沿途群眾除為運動員吶喊加油外，還主動為運動員提供飲用水及其他食品，包括樂山小吃。但為減少運動員在運動過程中產生乳酸的量，一般宜選用 （填“葡萄糖”或“脂肪”）作為補充能量的物質。
（二）材料2：圖1表示小腸細胞吸收葡萄糖的情況，為進一步探究細胞吸收葡萄糖的方式與細胞內、外液葡萄糖濃度差的關系，有人設計了如圖2實驗（記作甲）：錐形瓶內盛有130mg/dL的葡萄糖溶液以及活的小腸上皮組織切片。溶液內含細胞生活必須的物質（濃度忽略不計）。實驗開始時，毛細玻璃管內的紅色液滴向左緩緩移動，5min起速率逐漸加快，此時，錐形瓶內葡萄糖溶液的濃度為amg/dL。

(3)圖1顯示，BC段時小腸細胞吸收葡萄糖的方式屬于 。有同學認為CD段變化的原因可能是載體失活而不是載體飽和，該同學的理由是：當載體飽和時， ，這與事實矛盾。
(4)為驗證5min時造成圖2錐形瓶紅色液滴移動速率加快的直接因素，需要設計一個對比實驗（記作乙）：乙實驗裝置的不同之處是5min時用呼吸抑制劑處理小腸上皮組織。假定呼吸被徹底阻斷，預期結果：
①實驗開始5min時，液滴移動情況是：實驗甲突然加快，實驗乙 ；
②葡萄糖溶液濃度的變化情況是：實驗甲 ，實驗乙 。
(5)若用相等質量的成熟紅細胞替代小腸上皮細胞，圖2中紅色液滴的移動情況是 。
【答案】(1) 細胞質基質和線粒體 以熱能形式散失
(2) 乙 葡萄糖
(3) 主動運輸 細胞仍然會吸收葡萄糖而使細胞內濃度升高
(4) 停止移動 下降 不變
(5)不移動
【分析】1、分析材料1題圖可知橫坐標表示攝氧量（運動強度），縱坐標表示乳酸值；隨著運動員運動強度增加，運動員甲和乙乳酸值均逐漸升高，攝氧量大于1L/min后運動員在同等含氧量條件下，運動員甲的乳酸值高于運動員乙。
2、分析材料2的題圖：圖1中曲線AB段細胞外的葡萄糖濃度高于細胞內；BC段細胞內的葡萄糖濃度高于細胞外；CD段細胞內葡萄糖濃度不再增加；圖2紅色液滴移動代表瓶內氧氣含量的變化，KOH溶液的作用是吸收CO2。
【詳解】（1）題圖中當攝氧量為2L/min后運動員甲、乙的乳酸值增加迅速，表明骨骼肌細胞的呼吸方式是有氧呼吸和無氧呼吸；有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體，兩個場所均有ATP產生，而無氧呼吸的場所是細胞質基質，該場所有ATP產生，故骨骼肌細胞中產生ATP的場所是細胞質基質和線粒體。葡萄糖中儲存著能量，經有氧呼吸葡萄糖徹底氧化分解形成CO2和H2O，該過程釋放出大量的能量，這些能量中絕大部分能量以熱能散失，剩余的能量轉移到ATP中。
（2）題圖顯示，在同等含氧量條件下，運動員乙的乳酸含量低于運動員甲，所以運動員乙更適合從事馬拉松運動。同等質量的脂肪和糖類，脂肪的儲能效率更高，原因是脂肪C、H含量多于糖類；脂肪氧化分解消耗的O2多于糖類；為了減少運動員在運動過程中產生乳酸的量，必然要減少無氧呼吸，應該選用消耗氧氣少的物質補充能量，故適宜選用葡萄糖。
（3）圖1顯示BC段細胞內的葡萄糖濃度高于細胞外，表明小腸細胞吸收葡萄糖是低濃度到高濃度，屬于主動運輸；CD段細胞內葡萄糖濃度不再變化的原因可能是載體失活而不是載體飽和，理由是當載體飽和時，細胞仍然能吸收葡萄糖導致細胞內葡萄糖濃度繼續升高，但這與事實矛盾。
（4）圖2中KOH溶液的作用是吸收CO2，小腸上皮細胞在葡萄糖溶液中進行有氧呼吸，有氧呼吸消耗的O2和產生的CO2等量，但產生的CO2會被KOH溶液吸收，所以紅色液滴向左移動速率代表瓶內消耗的O2的速率；甲組和乙組的變量是：是否存在呼吸作用，甲組有呼吸作用而乙組沒有，故實驗開始5min時，液滴移動情況是：甲組突然加快，乙組不移動；葡萄糖溶液濃度的變化情況是：實驗甲組由于消耗葡萄糖導致濃度下降，而乙組因為葡萄糖沒有消耗導致濃度不變。
（5）人成熟紅細胞沒有線粒體，不進行有氧呼吸而是進行無氧呼吸，故代替小腸上皮細胞后，紅色液滴不移動。
2.（23-24高三·黑龍江哈爾濱·模擬）剛收獲的小麥種子堆放不久就萌發了。某研究小組想測量萌發的小麥種子和蚯蚓呼吸速率的差異，設計了以下的實驗裝置。實驗中分別以20粒萌發的種子和4條蚯蚓為材料，每隔10min記錄一次有色液滴在刻度玻璃管上的讀數（單位mm），結果如下表所示。請回答以下問題：
生物 時間/min
0 10 20 30 40 50
萌發的種子 0 8 16 23 29 34
蚯蚓 0 4 8 11 13.5 15.5
(1)裝置圖中濃氫氧化鈉的作用是吸收 ，以蚯蚓為材料時有色液滴移動的最大速率 mm/min。
(2)剛收獲的小麥種子堆放后容易發熱，其熱量來源于自身細胞呼吸及其攜帶的微生物呼吸所釋放的能量。請根據提供的實驗材料和器具設計實驗加以驗證。
①實驗原理：細胞呼吸散失的熱能的相對值可用溫度計測量，散熱越多，溫度上升得越多。
②實驗材料和器具：剛收獲的小麥種子，同樣大小消過毒的透明保溫瓶，消過毒的溫度計和棉花，加熱煮沸過的燒杯等用具，0.1%的高錳酸鉀溶液、酒精燈等。
③實驗步驟：
第一步：取三個同樣大小消過毒的透明保溫瓶，分別
第二步：取剛收獲的小麥種子若干，均分成三份，分別做三種處理：一份煮熟后冷卻至常溫放入A瓶中；一份用 浸泡一段時間后放入B瓶中；一份用清水浸泡后直接放入C瓶中。
第三步：在三個瓶中插入溫度計并用棉花把瓶口塞緊，記錄溫度計的示數。
第四步：將三個瓶放到適宜且相同的環境中，過一段時間后 。
④預期實驗結果：
結果： 。
【答案】(1) 二氧化碳 0.4mm/min
(2) 分別編號為A、B、 C 0.1%的高錳酸鉀觀察 記錄溫度計的示數 A瓶中溫度無變化，B瓶和C瓶中的溫度均升高，但C瓶中的溫度升高得更多（C大于B大于A）
【分析】分析題意，裝置中氫氧化鈉的作用是吸收二氧化碳，所以有色液滴移動的距離代表活體生物（細胞）有氧呼吸消耗的氧氣量多少。實驗的設計要遵循單一變量和對照性原則，這樣實驗的結果才是單一自變量引起的。
（1）氫氧化鈉能吸收細胞呼吸作用放出的二氧化碳；從表格中可以看出，蚯蚓的呼吸速率越來越慢，故有色液滴移動的最大速率是4÷10=0.4mm/min。
（2）③對于生物實驗，第一步應該分組編號，第二步注意控制變量，由于本實驗目的是驗證熱量來源于自身細胞呼吸及其攜帶的微生物呼吸所釋放的能量，因此本實驗可以分成三組，編號A、B、C（或甲、乙、丙），A組可以煮沸的方法使種子失去活性，B組用0.1％高錳酸鉀殺死種子中的微生物，C組用清水浸泡作為對照。最后觀察現象，記錄結果，對于本實驗可以記錄溫度計讀數，作為因變量。
④根據驗證的實驗目的，可以預計結果A瓶中由于種子失去活性，沒有微生物，故溫度無變化；B瓶除去微生物后，種子呼吸釋放熱量，溫度升高；C瓶種子和微生物均進行呼吸作用釋放熱量，溫度升高，并且比B瓶溫度升高得更多。
3.（23-24高三·遼寧·模擬）利用人體成熟的紅細胞和肌肉細胞分別按下面甲，乙兩個密閉裝置進行實驗。圖中帶刻度的玻璃管橫截面積為1cm2。請據圖回答問題：
(1)實驗開始時，先把兩裝置中的紅色液滴調節至刻度0處，并關閉夾子A，5min之后，發現乙裝置中的紅色液滴向左移動，發生該現象的原因是 。裝置甲中的細胞通過細胞呼吸將葡萄糖氧化分解，葡萄糖中的能量去向有： 。
(2)若實驗開始時，同時打開兩裝置中的夾子A，向培養液中通入等量的O2，經過20min后，發現：裝置甲中的紅色液滴向右移動了X1cm，盛有NaOH溶液的小燒杯增重了Y1g；裝置乙中的紅色液滴向右移動了X2cm，盛有NaOH溶液的小燒杯增重了Y2g，則X1 X2（填“>”“<”或“=”），Y1 Y2（填“>”“<”或“=”）。肌肉細胞有氧呼吸消耗O2的速率為 cm3/min（用題中字母表示），20min內肌肉細胞共產生
gCO2（用題中字母表示）。
【答案】(1) 人的肌肉細胞呼吸作用消耗容器中的氧氣，產生的二氧化碳被氫氧化鈉吸收，容器內氣體體積變小 以熱能形式散失；用于合成 ATP；存留在乳酸中
(2) ＞
＜ （X1-X2）/20 Y2-Y1
【分析】無氧呼吸是不徹底的氧化分解，其場所是細胞質基質，人的成熟紅細胞沒有線粒體，只能進行無氧呼吸。
【詳解】（1）裝置乙中人的肌肉細胞進行有氧呼吸會消耗容器中的氧氣，釋放二氧化碳，而二氧化碳被氫氧化鈉吸收，導致容器內氣體體積變小，紅色液體向左移動。裝置甲中培養的是人的成熟紅細胞，只能進行無氧呼吸，在無氧呼吸過程中，葡萄糖進行的是不徹底的氧化分解，其中的能量一部分以熱能形式散失，一部分用于合成 ATP，還有較多的一部分存留在生成的乳酸中。
（2）人的成熟紅細胞只能進行無氧呼吸，通入O2，20 min 后裝置甲中的紅色液滴向右移動的距離為X1cm反映了實驗開始時通入的氧氣量，肌肉細胞可以進行有氧呼吸，所以乙裝置中紅色液滴向右移動的距高反映了實驗開始時通入的氧氣量與肌肉細胞通過有氧呼吸消耗的氧氣量之差，所以X1＞X2。20min里，肌肉
細胞有氧呼吸共消耗的氧氣量為X1-X2，所以肌肉細胞有氧呼吸消耗O2的速率為（X1-X2）/20cm3/min。成熟紅細胞進行無氧呼吸不產生二氧化碳，因此裝置甲中盛有NaOH溶液的小燒杯增重了Y1g，可代表實驗誤差，甲、乙兩裝置中盛有 NaOH 溶液的小燒杯的增重之差就是裝置乙中肌肉細胞通過細胞呼吸產生二氧化碳的量，所以Y1＜Y2，即20 min 內肌肉細胞共產生了（Y2-Y1）gCO2。
2.影響呼吸作用的主要外部因素及應用
高考命題熱點常以某一新穎的具體事例為載體，結合曲線圖、柱形圖、表格等形式進行考察。
因素 溫度 氧氣濃度 二氧化碳濃度 水
原理 主要是通過影響呼吸酶的活性來實現 在O2濃度為零時只進行無氧呼吸；O2濃度為10%以下，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；O2濃度為10%以上時，只進行有氧呼吸。 CO2是呼吸作用的產物，積累過多對細胞呼吸有抑制作用 在一定范圍內，呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。
曲線
應用 生產上常利用這一原理在低溫下貯藏水果、蔬菜。大棚蔬菜的栽培過程中在夜間適當降低溫度，可降低呼吸作用速率，減少有機物的消耗，提高產量。 生產中常利用降低氧的濃度抑制呼吸作用，減少有機物消耗這一原理來延長蔬菜、水果保鮮時間。 對蔬菜水果進行保鮮時，適當增加CO2或抽出糧倉空氣充入N2。可抑制細胞呼吸，減少有機物消耗。 糧食儲藏要求干燥，減少有機物消耗、干種子萌發前進行浸泡處理。
1.（2024·吉林·一模）馬拉松是一項高負荷、大強度的競技運動，改善運動肌利用氧的能力是馬拉松項目首先要解決的問題。請結合甲、乙兩名運動員在不同運動強度下，攝氧量與血液中乳酸含量的變化情況。回
答下列問題：
(1)據圖分析，骨骼肌細胞中產生ATP的場所是 。
(2)賽跑運動中，葡萄糖儲存的能量經呼吸作用后的去向是： 、 、 。
(3)據圖分析乙運動員更適合從事馬拉松運動。依據是： 。
(4)比賽中沿途設有為運動員提供飲用水、飲料及其他用品的區域。運動員根據自己情況選擇使用。從迅速提升能量供應的角度，應選用含 （無機鹽/脂肪/葡萄糖）的飲品，理由是 。
(5)從物質和能量角度解釋乳酸在肝臟中重新轉化成葡萄糖的意義是什么？ 。
【答案】(1)線粒體(或答線粒體基質，線粒體內膜)、細胞質基質
(2) 以熱能形式散失 儲存在乳酸中 轉化到ATP中
(3)甲乙在攝氧量（運動強度）相同并較高的情況下，乙產生的乳酸少。肌肉利用氧的能力強（或隨運動強度/攝氧量增加，乙乳酸值上升比甲慢）
(4) 葡萄糖 葡萄糖可以被直接吸收（是主要能源物質），供能快，脂肪需經消化后才能被吸收，供能慢（或分解脂肪需要的氧多）。無機鹽不供能。
(5)有機物和能量被徹底分解利用（減少物質和能量的浪費）；減少機體內有害物質積累
【分析】據圖分析：隨著運動強度的增加，攝氧量逐漸增加并趨于穩定，乳酸含量逐漸增加。圖中的甲在同等含氧量條件下的乳酸含量高于乙。
【詳解】（1）運動的過程中，骨骼肌進行有氧呼吸和無氧呼吸，有用呼吸的場所是細胞質基質和線粒體，無氧呼吸的場所是細胞質基質，二者均可產生ATP，產生的ATP的場所有細胞質基質和線粒體。
（2）劇烈運動的過程中，葡萄糖無論通過有氧呼吸還是無氧呼吸氧化分解，釋放的能量大多都是以熱能的形式散失，少數用于合成ATP。無氧呼吸的過程中，葡萄糖在細胞質基質中首先分解成丙酮酸和NADH，產生少量的能量，之后再進一步分解成乳酸。
（3）根據乙乳酸的含量低于甲可知，乙更適合從事馬拉松運動。因為甲乙在攝氧量（運動強度）相同并較高的情況下，乙產生的乳酸少。肌肉利用氧的能力強（或隨運動強度/攝氧量增加，乙乳酸值上升比甲慢）。
（4）從迅速提升能量供應的角度，應選用含葡萄糖的飲品。一方面葡萄糖可以被直接吸收，供能快，脂肪需經消化后才能被吸收，供能慢；另一方面，脂肪的含氫量高，氧化分解脂肪消耗的氧氣比糖類多，故為
了減少運動員在運動過程中產生乳酸的量，一般宜選用葡萄糖作為補充能量的物質。
（5）從物質和能量角度解釋乳酸在肝臟中重新轉化成葡萄糖的意義有機物和能量被徹底分解利用；減少機體內有害物質積累等。
2.（2024高三·遼寧·模擬）飴糖是由糧食經發酵糖化制成的一種食品，它具有一定的還原性。飴糖也是一味傳統中藥，在多個經方中皆有應用。“飴，米蘗煎也”是漢代許慎記載的一種加工制作飴糖的方法，即將煮熟的糯米和磨碎的蘗（發芽的大麥種子）充分混合后進行保溫，再經攪拌熬煮后得到飴糖。回答下列問題：
(1)糯米的主要成分是淀粉，飴糖的主要成分是麥芽糖，推測發芽的大麥種子中 酶的含量和活性較高。大麥種子浸泡后，自由水與結合水的比值增大，細胞代謝 ，有利于發芽。
(2)當大麥芽處于旺盛生長期時，每隔8～12h將其翻一次，待大麥芽生長結束后，將大麥芽干燥、粉碎制成麥芽粉用于糯米糖化。其中每隔8～12h將大麥芽翻一次有利于 （答出1點），從而促進細胞呼吸，促進大麥芽生長；將大麥芽制成麥芽粉有利于 ，以提高物質利用率和生產效率。
(3)在糯米糖化過程中，將煮熟的糯米冷卻到70℃以下，加入適量麥芽粉和溫水并迅速攪拌均勻。在整個糖化過程中，應保持50～60℃的溫度并適當地攪拌，有利于糖化的進行。為了解糯米糖化過程中，淀粉是否完全利用，可用 （填“碘液”或“斐林試劑”）進行檢測，若樣液 ，則表明淀粉充分水解，糖化基本完成。煮熟并冷卻的糯米與麥芽粉攪拌均勻后需要在50～60℃的溫度下保溫6～8h，保溫的目的是 。
【答案】(1) 淀粉 加快
(2) 使氧氣供給充足，排出CO2 大麥芽中的淀粉酶與糯米中的淀粉充分接觸
(3) 碘液 不呈現藍色 給酶提供適宜的溫度，讓糯米中的淀粉在麥芽粉中所含的淀粉酶的催化下充分水解成麥芽糖
【分析】1、淀粉屬于多糖，谷類作物如糯米等富含淀粉，淀粉在淀粉酶的催化下形成麥芽糖等還原性糖。發芽的大麥種子含有淀粉酶，能水解淀粉。
2、淀粉遇碘變藍，一般用碘液來鑒定待測樣品中是否存在淀粉，若待測樣品溶液變藍，則說明其中含有淀粉。
3、自由水和結合水的比值越大，細胞代謝越強，反之，抵抗不良條件的能力越強。
(1)將煮熟的糯米和磨碎的蘗（發芽的大麥種子）混合處理得到飴糖，已知糯米的主要成分是淀粉，飴糖的主要成分是麥芽糖，可推測發芽的大麥種子中淀粉酶的含量和活性較高，淀粉酶將淀粉水解成麥芽糖和葡萄糖；大麥種子浸泡后，種子不斷吸收水分，增加自由水，自由水與結合水的比值增大，說明細胞代謝加快，有利于發芽。
(2)定期翻動大麥芽，利于增加大麥芽之間的空氣，使氧氣供給充足，促進有氧呼吸，同時排出細胞呼吸產生的CO2，避免CO2過多抑制細胞呼吸；將大麥芽制成麥芽粉，使原料顆粒變得更小，釋放其中的淀粉酶，有利于大麥芽中的淀粉酶與糯米中的淀粉充分接觸，以提高物質利用率和生產效率。
(3)鑒定淀粉一般用碘液，淀粉遇碘變藍，若樣液中淀粉充分水解，糖化完成，樣液遇碘不呈現藍色；酶具有作用條件溫和的特點，在最適條件下，酶的催化效率最高，因此煮熟并冷卻的糯米與麥芽粉攪拌均勻后需要在50～60℃的溫度下保溫6～8h，保溫的目的是給酶提供適宜的溫度，讓糯米中的淀粉在麥芽粉中所含的淀粉酶的催化下充分水解成麥芽糖。
二、光合作用
1.光合作用光反應和暗反應之間的關系
高考重點，考察多以過程圖、曲線圖或柱狀圖的形式呈現，近年側重結合生產實踐情景命題，要求考生理論與實踐相結合。
2.環境改變時光合作用各物質含量的變化分析
(1)“過程法”分析各物質變化
下圖中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：
(2)“模型法”表示C3和C5含量的變化
判斷技巧
在圖示各物質的含量變化中，C3和C5含量的變化是相反的，若C3含量增加，則C5含量減少；[H]、ATP和C5的含量變化是一致的，都增加，或都減少。
1．（2024·黑龍江齊齊哈爾·二模）線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要，圖1為葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。科研人員對新疆阿克蘇糖心蘋果進行探究實驗，結果如圖2、圖3所示，圖2中部位百分比指該部位的相對光照強度，圖3中搭棚不影響CO2的供給。回答下列問題：
圖1
(1)在探索光合作用的原理過程中，希爾通過在 中（有H2O，沒有CO2）加入鐵鹽或其他氧化劑，發現水光解產生了氧氣。后來魯賓和卡門用 的方法研究了氧氣來源于H2O之后，阿爾農發現葉綠體可 ，且這一過程總是伴隨水的光解。
(2)圖1光合作用時，CO2與C5結合產生三碳酸，C3接受 釋放的能量，繼而 成三碳糖（C3），為維持光合作用持續進行，部分新合成的C3必須用于再生出 ；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)據圖2分析，對果樹上部、中部、下部進行采摘的最佳時間分別是 ，上部糖心果率高于其他部位，原因是 。
(4)圖3中10月13日之后，果樹非搭棚處理比搭棚處理的糖心果率高，原因是 。
【答案】(1) 離體葉綠體的懸浮液 同位素示蹤 合成ATP
(2) ATP和NADPH 被NADPH還原 C5 12
(3) 60天、30天、30天 上部的光照充足，積累的糖類較多
(4)非搭棚處理的果樹呼吸速率降低，消耗的營養物質少，積累的有機物多
【分析】光合作用包括光反應和暗反應階段。光反應階段是在類囊體的薄膜上進行的。葉綠體中光合色素吸收的光能將水分解為氧和H+，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H+與氧化型輔酶Ⅱ（NADP+）結合，形成還原型輔酶Ⅱ（ NADPH）。 NADPH作為活潑的還原劑，參與暗反應階段的化學反應，同時也儲存部分能量供暗反應階段利用；暗反應在葉綠體基質中進行，在特定酶的作用下，CO2與C5（五碳化合物即核酮糖-1，5-二磷酸）結合，形成兩個C3（3-磷酸甘油酸）分子。在有關酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原。一些接受能量并被還原的C3，在酶的作用下經過一系列的反應轉化為糖類；另一些接受能量并被還原的C3，經過一系列變化，又形成C5。
【詳解】（1）1937年，英國植物學家希爾(R.Hill) 發現,在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或 其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)在光照下可以釋放出氧氣。后來魯賓和卡門用同位素示蹤的方法研究了氧氣來源于H2O之后，阿爾農發現葉綠體可以合成ATP，且這一過程總是伴隨水的光解。
（2）在光合作用中，CO2與C5結合產生C3，C3接受ATP和NADPH釋放的能量，繼而被NADPH還原成三碳糖（C3），一些接受能量并被還原的C3，在酶的作用下經過一系列的反應轉化為糖類；另一些接受能量并被還原的C3，經過一系列變化，又形成C5，維持光合作用持續進行。蔗糖是二糖，由一分子葡萄糖和一分子果糖構成，含有12個碳原子，因此每運出一分子蔗糖相當于固定了12個CO2分子。
（3）據圖2分析，果樹上部、中部、下部的糖心果率分別在60天、30天、30天的最高，對果樹上部、中部、下部進行采摘的最佳時間分別是60天、30天、30天；上部糖心果率高于其他部位，原因是上部的光照充足，積累的糖類較多。
（4）圖3中10月13日之后，環境溫度降低，非搭棚處理的溫度比搭棚處理的溫度低，那么非搭棚處理的果樹呼吸速率降低，消耗的營養物質少，積累的有機物多，因此果樹非搭棚處理比搭棚處理的糖心果率高。
2．（2024·黑龍江哈爾濱·二模）光合作用是積蓄能量和形成有機物的過程。光合作用大致可分為三大步驟：①原初反應，包括光能的吸收、傳遞和轉換；②電子傳遞和光合磷酸化，形成活躍的化學能；③碳同化，把活躍的化學能轉變為穩定的化學能。請據圖回答下列問題：
(1)原初反應中，進行光能吸收的功能單位是光系統PSⅡ和PSI。圖中水的光解產生的O2進入相鄰細胞被利用至少需要穿過 層膜。光反應階段發生的場所是 。題干描述的步驟中，屬于暗反應階段的是 （填“①②③”）。
(2)光合磷酸化指葉綠體利用光能驅動電子傳遞建立跨類囊體膜的質子動力勢能，可以把ADP和Pi合成ATP。據圖1可知，光合磷酸化和電子傳遞 （是/不是）偶聯的。CO2濃度降低時，圖中電子傳遞速率也會降低，試推測原因是 。
(3)由圖分析可知，C3被還原為TP后，下一步利用的去向有 個。通常情況下，Pi與TP通過磷酸轉運體嚴格按照1：1反向交換方式進行轉運。當細胞質基質中Pi缺乏時，磷酸丙糖從葉綠體中輸出減少，導致光合速率 （填“升高”或“下降”）。
【答案】(1) 7 類囊體薄膜 ③
(2) 是 C3生成量減少用于還原C3的NADPH消耗量減少，產生的NADP+減少，接受的電子減少，導致電子傳遞速率降低
(3) 3 下降
【分析】光合作用包括光反應和暗反應兩個階段。光反應發生場所在葉綠體的類囊體薄膜上，色素吸收光照，傳遞光能，并將一部分光能用于水的光解生成H+、e-和氧氣，e-、H+和NADP+合成NADPH，另一部分光能用于合成ATP。暗反應發生場所是葉綠體基質中，首先發生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物結合形成兩分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反應產生的NADPH和ATP被還原。
【詳解】（1）水的光解產生的O2需要從類囊體薄膜里出來需要一層，從葉綠體出來需要穿過兩層膜，再
從細胞里出來穿過一層膜，進入另外一個細胞再進入線粒體共需要3層膜，故圖中水的光解產生的O2進入相鄰細胞被利用至少需要穿過7層膜。光反應階段發生的場所是類囊體薄膜，類囊體薄膜有吸收光的色素。
暗反應階段發生的是二氧化碳的固定和三碳化合物的還原，屬于屬于暗反應階段的是③碳同化，把活躍的化學能轉變為穩定的化學能。
（2）光反應階段是水的光解生成H+、e-和氧氣，e-、H+和NADP+合成NADPH，另一部分光能用于合成ATP。所以據圖1可知，光合磷酸化和電子傳遞是偶聯的。CO2濃度降低時，C3合成減少，用于還原C3的NADPH消耗量減少，產生的NADP+減少，接受的電子減少，導致電子傳遞速率降低。
（3）由圖分析可知，C3被還原為TP后，TP一部分形成了淀粉、一部分形成了蔗糖、一部分形成了C5。所以利用的去向有3個。通常情況下，Pi與TP通過磷酸轉運體嚴格按照1：1反向交換方式進行轉運。當細胞質基質中Pi缺乏時，磷酸丙糖從葉綠體中輸出減少，合成的蔗糖減少，光合速率下降。
3．（2024·遼寧·二模）科研人員對煙草葉片的光合作用進行了研究，發現光系統Ⅰ（PSⅠ）和光系統Ⅱ（PSⅡ）是葉綠素和蛋白質構成的復合體，能夠吸收、利用光能進行電子傳遞。下圖為煙草葉肉細胞類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ發生的反應示意圖。據圖分析，回答下列問題：
(1)圖中能為暗反應提供能量的物質為 。
(2)維持類囊體腔與葉綠體基質中H+濃度差的原因是 （答出3點）。
(3)葉肉細胞光合作用產生的O2進入相鄰細胞參與細胞呼吸至少穿過 層磷脂雙分子層。
(4)煙草易富集鎘（Cd）等重金屬，進而對其產量造成不良影響。褪黑素（MT）是一種生物活性小分子。多項研究證實，褪黑素可以作為一種生長調節劑參與植物種子萌發、生長等多項生命活動的調控，適宜濃度的褪黑素可以清除過量自由基，有效改善植物氧化損傷，保護植物免受如病原菌侵染和重金屬污染等多種生物和非生物脅迫。科研人員采用水培的方法，研究噴施褪黑素對Cd脅迫下煙草幼苗生長和生理特性的影響，研究結果如下圖（CK組為空白對照組）。
柱上標有不同小寫字母表示處理間差異顯著（P<0.05）。
外源褪黑素對Cd脅迫下煙苗光合特性的影響圖
①褪黑素能 植物細胞衰老，據圖1分析，褪黑素的作用為 。
②氣孔張開的程度（氣孔導度）是影響植物光合作用、蒸騰作用、 的主要因素，據圖分析，Cd脅迫限制煙草光合作用的主要因素 （“是”或“不是”）氣孔因素。
【答案】(1)NADPH和ATP
(2)光照驅動促使水分解產生H+、伴隨著電子的傳遞通過PQ將葉綠體基質中的H+轉運到類囊體腔內、形成NADPH時消耗葉綠體基質中的部分H+
(3)7
(4) 清除過量自由基 褪黑素能減緩Cd脅迫引起的煙草幼苗凈光合作用的下降。 呼吸作用 不是
【分析】光合作用包括光反應和暗反應，光反應在葉綠體的類囊體薄膜上進行，暗反應在葉綠體基質進行。
【詳解】（1）圖中能為暗反應提供能量的物質為NADPH和ATP。
（2）由圖可知光照驅動促使水分解產生H+、伴隨著電子的傳遞通過PQ將葉綠體基質中的H+轉運到類囊體腔內、形成NADPH時消耗葉綠體基質中的部分H+可以導致類囊體腔中的H+濃度高于葉綠體基質。
（3）葉肉細胞光合作用產生的O2進入相鄰細胞參與細胞呼吸至少穿過：類囊體膜+葉綠體雙層膜+葉肉細胞細胞膜+相鄰細胞細胞膜+線粒體雙層膜，共7層膜，7層磷脂雙分子層。
（4）①褪黑素可以清除過量自由基所以可以延緩植物細胞的衰老，據圖1可知，Cd脅迫與CK相比，煙草凈光合作用降低，Cd脅迫＋褪黑素組與Cd脅迫組相比，煙草凈光合作用強度有所提升，所以褪黑素能減緩Cd脅迫引起的煙草幼苗凈光合作用的下降。
②氣孔張開的程度即氣孔導度，是影響植物光合作用、呼吸作用及蒸騰作用的主要因素。呼吸作用需要通過氣孔吸收氧氣，排出二氧化碳，根據圖2和圖3可知Cd脅迫組雖然氣孔導度比對照組低，但是胞間CO2濃度比CK組高，說明氣孔因素不是限制煙草光合作用的主要因素。
4．（23-24高三下·遼寧·開學考試）近年來，大氣中的CO2濃度和O3濃度有上升趨勢。為研究CO2濃度和O3濃度上升對農作物有何影響，研究人員用高濃度CO2和高濃度O3分別連續處理水稻甲、乙兩個品種75
天，在第55天、65天、75天分別測定植物的最大凈光合速率，結果如圖。回答下列問題。
【注；CK（對照，大氣常態濃度）；CO2（CO2常態濃度+200μmol·mol-1）；O3（O3常態濃度的1.6倍）；CO2+O3（CO2常態濃度+200μmol·mol-1和O，常態濃度的1.6倍）。最大凈光合速率是指在最適光照條件下，一定量的植物在單位時間內吸收外界的CO2的最大最。】
(1)實驗中的最大凈光合速率也可以用單位時間O2釋放量表示，O2是 （填“光”或“暗”）反應階段的產物，此階段的產物還有 。
(2)分析甲、乙兩組75天時的數據可知：①O3處理75天后，甲、乙兩組水稻的 ，表明長時間高濃度的O3對水稻光合作用產生明顯抑制；②長時間高濃度的O3對乙品種水稻的影響大于甲品種水稻，表明 。
(3)據圖分析，高濃度CO2可 （填“提高”或“降低”）高濃度O3對水稻凈光合作用的抑制效果。
(4)實驗發現，處理75天后甲、乙兩組水稻中的基因A表達量都比CK組下降。為確定A基因與乙品種水稻對O3耐受力的關系，研究人員使乙品種水稻中A基因過量表達，并用高濃度O3處理75天，再與乙組進行對比。若實驗現象為 。則說明A基因與乙品種水稻對O3耐受力無關。
【答案】(1) 光 還原型輔酶II（NADPH）、ATP
(2) 最大凈光合速率均下降 乙品種水稻對O3更敏感（O3對乙品種水稻的抑制作用更明顯）
(3)降低
(4)與乙組75天時的最大凈光合速率基本相同
【分析】分析題圖：該實驗的自變量是水稻的品種及不同發育時期、CO2濃度和O3濃度及是否將高CO2與高O3濃度混合，因變量是水稻的凈光合速率，據此分析作答。
【詳解】（1）在光合作用的光反應階段，葉綠體中光合色素吸收的光能，一是用于將H2O分解產生O2和還原型輔酶Ⅱ（NADPH）；二是使ADP與Pi反應形成ATP。
（2）在75天時，與CK（對照組）相比，甲、乙兩組中的O3組的最大凈光合速率均比CK組低，即O3處
理75天后，甲、乙兩組水稻的最大凈光合速率均下降，表明長時間高濃度的O3對水稻光合作用產生明顯抑制；乙組中的O3組的最大凈光合速率低于甲組，即乙組的最大凈光合速率下降更多，可能是乙品種水稻對O3更敏感。
（3） O3組比CK組的最大凈光合速率低，而CO2＋O3組的凈光合速率大于O3組，因此高濃度CO2可降低高濃度O3對水稻凈光合作用的抑制效果。
（4）實驗發現，處理75天后甲、乙兩組水稻中的基因A表達量都下降。為確定A基因與乙品種水稻對O3耐受力的關系，自變量是A基因功能，因此可以使乙品種水稻中A基因過量表達，并用高濃度O3處理75天，比較A基因過量表達與表達量下降時的凈光合速率，若與乙組75天時的最大凈光合速率基本相同，則說明A基因與乙品種水稻對O3耐受力無關。
3.影響光合作用的四大因素
（一）光
1.光照時間：條件適宜時，光照時間越長，產生的光合產物越多。
2.光質：有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，常見的是紅光、藍光和白光光源，其好處是可以避免由于自然環境中光源強度不足導致光合作用強度低而造成的減產。同時，人工光源的強度和不同色光是可以調控的，可以根據植物生長的情況進行調節，以使蔬菜的產量達到最大。
3.光照面積：
★ 葉面積指數：指單位土地面積上葉子的總面積。
曲線分析：
（1）OA段表明隨葉面積指數的不斷增大，光合作用實際量不斷增大，A點之后隨葉面積指
數的增大，光合作用強度不再增加，原因是有很多葉片被遮擋，接受的光照不足。
（2） OB段表明干物質量隨光合作用增加而增加，B點以后光合作用強度不再增加，但葉片隨葉面積指數的不斷增加，呼吸量（OC段）不斷增加，所以BC段干物質積累量不斷降低。
應用：（1）適當間苗；（2）修剪底葉；（3）合理施肥；（4）澆水
4.光照強度：
★ 實線（藍色）代表陽生植物；虛線（紅色）代表陰生植物（一般呼吸強度、光的補償點、光的飽和點較陽生植物低）。
應用：間作時農作物的種類搭配，林帶樹種的配置。
曲線分析：
（1）A點：光照強度為0（黑暗環境），此時只進行細胞呼吸，消耗有機物，細胞從外界吸收氧氣，并放出二氧化碳。釋放二氧化碳的量表示此時的呼吸強度，若呼吸強度減弱，則A點上移。A點葉肉細胞中合成ATP的場所有細胞質基質、線粒體。A點后有光照，植物光合作用和呼吸作用都進行，葉肉細胞中合成ATP的場所有細胞質基質、線粒體、葉綠體。
（2）AB段：弱光。植物呼吸速率大于光合速率。即植物光合作用有機物制造量小于呼吸作用有機物消化量，植物體不能積累有機物。細胞呼吸產生的二氧化碳：一部分進入葉綠體中用于光合作用，一部分釋放到空氣中；隨光照強度加強，光合作用速率逐漸加強，呼吸釋放的二氧化碳有一部分用于光合作用，二氧化碳的釋放量逐漸減少。細胞呼吸消耗的氧氣：一部分由葉綠體的光合作用提供，一部分從空氣中吸收。總體表現為植物從外界吸收氧氣，并放出二氧化碳。
（3） B點時，細胞呼吸釋放的二氧化碳全部用于光合作用，光合作用產生的氧氣全部用于呼吸作用，植物不與外界進行氣體交換。光合作用強度=細胞呼吸強度，即植物光合作用有機物
制造量等于呼吸作用有機物消化量，植物體有機物總量保持不變。B點對應的光照強度稱為光補償點。【光合速率增強而呼吸速率不變時，或呼吸速率減弱而光合作用強度不變時，B點左移，反之右移】。
（4） BC段：強光，光合速率大于呼吸速率，即植物光合作用有機物制造量大于呼吸作用有機物消化量，植物體能積累有機物。光合作用固定的二氧化碳：一部分由線粒體的呼吸作用提供，一部分從空氣中吸收；光合作用產生的氧氣：一部分進入線粒體中用于呼吸作用，一部分釋放到空氣中，總體表現為植物從外界吸收二氧化碳，并放出氧氣。
（5）C點對應的光照強度D點稱為光飽和點，含義是光合速率達最大值時的最小光照強度。
（6）限制光合速率的因素：AB段的環境因素（外因）為光照強度；C點以后光合作用強度不再增加，內因是色素含量、酶的數量，外因是除光照強度之外的環境因素，如二氧化碳的濃度、溫度等。（7）當條件變化時，光補償點和光飽和點的移動規律：① 若改變某一因素（如光照、二氧化碳濃度），使光合作用增強，而呼吸作用不受影響，則光補償點（B點）左移，光飽和點（D點）右移，C點上移。② 若改變某一因素（如溫度），使呼吸作用速率增大，則光補償點（B點）右移，A點下移。
總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的指標：
★ 凈（表觀）光合速率：用單位時間內植物二氧化碳吸收量或氧氣釋放量或者有機物的積累量表示。
★ 呼吸速率：用黑暗環境中，單位時間內二氧化碳釋放量、氧氣吸收量或有機物消耗量表示。
★ 實際（總、真正）光合速率：單位時間內植物二氧化碳固定量或氧氣產生量或者有機物生成量。
★ 測出葉片或植物體的氣體交換變化為凈光合速率，測出葉綠體氣體的變化為實際光合速率。
★ 三者關系：實際光合速率 = 凈光合速率 + 呼吸速率。
（二）水
水是光合作用的原料，缺水可直接影響光合作用，又會導致氣孔關閉，進而影響二氧化碳的供應，如夏季晴朗中午、高溫炎熱干旱環境中的植物大都會由于水分減少，一部分氣孔關閉而直接影響光合作用的暗反應。
（三）溫度
曲線分析：
（1）溫度主要是通過影響酶的活性而影響光合作用速率。
（2）溫度對暗反應的影響大于對光反應的影響。
應用：
溫室內白天調到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率。晚上適當降低溫度，降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。
（四）二氧化碳濃度
圖1 圖2
曲線分析：
（1）圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的二氧化碳濃度，即二氧化碳補償點。（2）圖2中的A'點表示進行光合作用所需的二氧化碳的最低濃度。兩圖中的B和B'點都表示二氧化碳飽和點。
應用：
（1）水中培養的葉片，生活在水中的藻類植物，以及密閉環境中生長的植物等均需考慮二氧化碳對光合作用的影響。
（2）大田通風，有利于二氧化碳的供應。
（3）多施有機肥，可增加二氧化碳量。
（4）溫室大棚內可適當補充二氧化碳。
1．（2024·遼寧·一模）CO2同化的最初產物是3-磷酸甘油酸（一種三碳化合物）的植物，稱為C3植物，如小麥、水稻等。生長過程中從空氣吸收的CO2先是合成蘋果酸或天門冬氨酸等含四個碳原子化合物的植物稱為C4植物，如玉米、甘蔗。圖1是玉米對CO2進行同化的過程，回答下列問題：
(1)圖1中①和②代表的物質分別是 ；水稻葉片中進行卡爾文循環的細胞為 。
(2)1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶（Rubisco）是C3植物光合作用中固定CO2的關鍵酶。在炎熱干旱的環境下，C4植物能更有效地固定CO2，這說明PEP羧化酶比Rubisco固定CO2的能力 ，作出這種推斷的理由是
(3)圍繞維管束的是呈“花環型”的兩圈細胞，里圈是維管束鞘細胞，外圈為葉肉細胞，兩種細胞間可以進行多種物質的交換。葉肉細胞具有豐富的基粒，維管束鞘細胞數量較少，玉米的生長、發育和繁殖需要大量有機物，推測玉米的維管束鞘細胞的結構上可能具有 （寫出2點）等特點。
(4)圖2和圖3的曲線中代表玉米的分別是 。
【答案】(1) C5、C3 維管束鞘細胞
(2) 強 C4植物在高溫干旱環境下，為了減少水分蒸發，會關閉氣孔，導致CO2的吸收減少，而PEP羧化酶能夠在較低的CO2濃度下固定CO2，說明PEP羧化酶比Rubisco固定CO2的能力更強。
(3)細胞體積較大，可能有淀粉粒等結構，可以儲存更多的有機物；維管束鞘細胞中的葉綠體可能沒有基粒。
(4)b、A
【分析】光合作用過程包括光反應和暗反應：（1）光反應：場所在葉綠體類囊體薄膜，完成水的光解產生[H]和氧氣，以及ATP的合成；（2）暗反應：場所在葉綠體基質中，包括二氧化碳的固定和C3的還原兩個階段。光反應為暗反應C3的還原階段提供NADPH和ATP。
【詳解】（1）圖1所示，①與CO2結合生成②，說明①是C5,②是C3，水稻葉片中進行卡爾文循環的細胞是維管束鞘細胞。
（2）在炎熱干旱的環境下，C4植物能更有效地固定 CO2，這說明PEP羧化酶比Rubisco固定CO2的能力更強。作出這種推斷的理由是C4植物在高溫干旱環境下，為了減少水分蒸發，會關閉氣孔，導致 CO2的吸收減少，而PEP羧化酶能夠在較低的CO2濃度下固定CO2，從而提高了光合作用效率。
（3）根據題意：玉米的生長、發育和繁殖需要大量有機物，推測玉米維管束鞘細胞可能有儲存較多有機物的結構如淀粉粒；葉肉細胞具有豐富的基粒，可高效率的進行光反應，維管束鞘細胞主要進行卡爾文循環，推測為了提高卡爾文循環的效率，其內葉綠體中可能沒有基粒或基粒較少。
（4）圖2和圖3的曲線中代表玉米的分別是b和A。理由是在低CO2濃度下，C4植物更能適應生長，CO2吸收速率更高，所以圖2中代表玉米的是b；在高溫、光照等強烈條件下，植物的氣孔會關閉以減少水分的散失，C3植物會因為CO2供應不足導致光合速率下降，而C4植物可以利用葉肉細胞間隙中含量很低的CO2進行光合作用，不會出現“午休”現象的為C4植物，因此圖3的曲線中代表玉米的是A。
2．（2024·黑龍江齊齊哈爾·一模）目前全球土壤鹽漬化問題嚴重，鹽漬環境下，植物生長會受到抑制。沙棘是我國西北地區的主要造林樹種，某研究小組用不同濃度的NaCl溶液處理沙棘幼苗，探究鹽脅迫對沙棘幼苗葉片光合生理特性的影響，部分結果如圖所示，CK為空白對照組。回答下列問題：
(1)沙棘在進行光合作用時，對光進行吸收、傳遞和轉化的物質分布在葉綠體的 上，光能經光反應后轉化為 中的化學能供暗反應利用。
(2)由圖分析，本實驗的自變量是 ，凈光合速率的指標是 。
(3)導致光合速率降低的因素包括氣孔限制因素（供應不足影響光合作用）和非氣孔限制因素（非CO2因素限制光合作用）。本實驗中，溶液處理10d時，導致沙棘幼苗光合速率降低的因素主要是 （填“氣孔限制因素”或“非氣孔限制因素”），出現該種情況可能與沙棘體內 （填植物激素）的調節作用有關。
(4)該研究小組還探究了鹽脅迫對沙棘幼苗葉片葉綠素含量的影響，結果如下表所示。
NaCl濃度/（mmol·L-1） 葉綠素a含量/（mg·g-1） 葉綠素b含量/（mg·g-1） 類胡蘿卜素含量/（mg·g-1） 葉綠素a/b
CK 2.159 0.355 0.515 6.085
200 1.481 0.318 0.500 4.682
400 1.127 0.292 0.432 3.879
600 0.770 0.236 0.273 3.264
①若要定性比較不同鹽脅迫下沙棘幼苗葉片的葉綠素含量，可以用 （填試劑）提取葉片中的光合色素，再通過紙層析法觀察色素帶的 。
②由表可知，鹽脅迫下，沙棘幼苗葉片中葉綠素和類胡蘿卜素的含量均下降，且鹽濃度越高， ；同等鹽濃度脅迫下，葉綠素a含量降幅大于葉綠素b，可能由于 。
【答案】(1) 類囊體薄膜 ATP和NADPH
(2) NaCl溶液的濃度和脅迫時間 單位時間、單位葉面積的CO2吸收量（或吸收速率）
(3) 氣孔限制因素 脫落酸
(4) 無水乙醇（或體積分數為95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉） 位置和寬度 下降幅度越大（合理即可） 鹽脅對（沙棘幼苗葉片）葉綠素a的破壞作用大于葉綠素b
【分析】1、葉綠體有內、 外兩層膜，其內膜里面充滿了濃稠的液體，稱為基質。懸浮在基質中的是許多類囊 體。類囊體是由膜形成的碟狀的口袋，所有的類囊體連成一體，其中又有許多疊在一 起，稱為基粒。組成類囊體的膜被稱為光合膜。葉綠素及其他光合色素存在于光合膜上。除了與光合作用有關的色素外，光合膜上還分布了可以將光能轉化為化學能的多種蛋白質。在類囊體的空腔內含有多種酶，這些酶與H2O的裂解有關。
2、光合作用的強弱一般用光合速率來表示。光合速率也稱光合強度，是指一定量的植物（如一定的葉面積）在單位時間內進行的光合作用，如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳。 光合速率受到多種環境因素的影響，其中最重要的因素是光強度、溫度和空氣中的二氧化碳濃度。
【詳解】（1）組成類囊體的膜被稱為光合膜，光進行吸收、傳遞和轉化的葉綠素及其他光合色素存在于光合膜（或類囊體膜）上。光能經光反應后轉化為ATP和NADPH中的化學能供暗反應利用。
（2）由圖可知，本實驗的自變量是NaCl溶液的濃度和脅迫時間，可以用單位時間、單位葉面積的CO2吸收量（或吸收速率）來表示凈光合速率。
（3）由圖可知，導致沙棘幼苗光合速率降低的因素主要是氣孔限制因素，因為氣孔導度明顯減小，出現該種情況可能與沙棘體內脫落酸的調節作用有關，因為脫落酸能夠通過調節保衛細胞的鹽濃度促使氣孔開閉。
（4）①若要比較不同鹽脅迫下沙棘幼苗葉片的葉綠素含量，可以用無水乙醇（或體積分數為95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉）提取色素，再通過紙層析法觀察色素帶的位置和寬度來確定擴散的速度和色素的含量。
②由表可知，鹽脅迫下，沙棘幼苗葉片中葉綠素和類胡蘿卜素的含量均下降，且鹽濃度越高，下降幅度越大（下降的越快）；同等鹽濃度脅迫下，葉綠素a含量降幅大于葉綠素b，是由于鹽脅對（沙棘幼苗葉片）葉綠素a的破壞作用大于葉綠素b。
3．（23-24高三下·吉林·模擬）光呼吸是進行光合作用的細胞中，由葉綠體、線粒體等多種細胞器共同完成的生理過程，在光照過強或O2與CO2濃度的比值過高時，該過程加強以消耗過剩的NADPH和ATP，起到保護葉綠體的作用。平流層的臭氧（O3）可以吸收紫外線，使地球上的生物免遭紫外線的傷害，而對流層中O3的作用卻截然相反，對作物生長是有害的。研究者以一年生“赤霞珠”葡萄盆栽苗為材料，在一定濃度的O3脅迫下，研究了外源褪黑素（MT）對葡萄葉片生理過程的影響，相關指標的檢測結果如下表：
指標及單位 光呼吸速率/（μmol·m-2·s-1） 光合速率/（μmol·m-2·s-1） Rubisco活性/（U·L-1） 葉綠素a/（mg·g-1） 葉綠素b/（mg·g-1） 類胡蘿卜素/（mg·g-1）
對照組 5．5 16．03 160 1．56 0．60 0．36
O3脅迫組 1．2 4．37 130 1．18 0．47 0．29
MT+O3脅迫組 2．2 9．00 150 1．35 0．52 0．35
注：O3脅迫采用O3熏蒸的方式處理，MT處理為MT溶液澆灌的方式處理。
回答下列相關問題：
(1)存在光呼吸的原因在于核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco），該酶具有雙重作用，在光合作用中能催化CO2的固定，在光呼吸中能催化C5與O2結合并釋放CO2．從物質變化的角度分析，光呼吸與光合作用過程都能利用 作為原料，但光合作用能實現該物質的再生，而光呼吸是將該物質氧化分解并最終產生CO2；光呼吸與細胞有氧呼吸生理過程的相同點是 （答出2點）。
(2)光合作用光反應階段中，葉綠體色素吸收的光能轉化成活躍的化學能，且儲存在 中，供暗反應階
段利用，其中 還能作為活躍的還原劑。
(3)實驗結果表明，外源MT能顯著提高O3脅迫下葡萄葉片的光合速率，根據表中數據，從光反應和暗反應的角度分析，其原因是 。
(4)由表可知，相比于O3脅迫組，MT+O3脅迫組的光呼吸速率更高，據題分析，光呼吸增強的積極意義是 （答出1點）。
【答案】(1) C5 消耗O2，釋放CO2
(2) NADPH、ATP NADPH
(3)葉綠體中的光合色素含量增加，有利于提高光反應速率；Rubisco活性升高，有利于提高暗反應速率
(4)消耗過剩的NADPH和ATP，起到保護作用
【分析】分析題意，本實驗的自變量是O3及MT的有無，因變量是光呼吸速率、光合速率和Rubisco活性等，實驗設計應遵循對照原則，據此分析作答。
【詳解】（1）光呼吸過程中，Rubisco催化C5與O2結合并釋放CO2；光合作用過程中，Rubisco催化C5與CO2反應產生C3，實現CO2的固定，即二者都利用C5作為原料。光呼吸過程中Rubisco催化C5與O2結合并釋放CO2，有氧呼吸也消耗O2，釋放CO2。
（2）光合作用光反應階段中，葉綠體中色素吸收的光能轉化成NADPH、ATP中活躍的化學能，供暗反應階段利用，其中NADPH還能作為活躍的還原劑。
（3） 相比于O3脅迫組，MT＋O3脅迫組的葉綠體中的光合色素含量增加，有利于提高光反應速率，同時Rubisco活性升高，有利于提高暗反應速率，從而提高了光合速率。
（4）據題分析，光呼吸增強的積極意義是消耗過剩的NADPH和ATP，起到保護作用；同時釋放的CO2可用于暗反應，促進光合作用的進行。
4．（23-24高三上·吉林·階段練習）化學防曬霜中的有效成分氧苯酮（OBZ）是一種紫外線的吸收劑。NCYRC探究了OBZ對黃瓜（Cucumis sativus、CS）光合作用的影響。回答下列問題：
(1)一般情況下，CS光合作用不能利用紫外線，因為葉綠體中的色素主要吸收可見光中的 ，這些色素分布在 。
(2)CS光反應中有NADPH的生成，NADPH在暗反應中的作用是 。
(3)NCYRC測定了一定濃度的OBZ對CS葉片光合和呼吸速率的影響，結果如圖1．由圖1可知，OBZ （填“促進”或“抑制”）呼吸速率， （填“促進”或“抑制”）光合速率。OBZ對 （填“光合”或“呼吸”）作用的影響更明顯。
(4)NCYRC測定了在CS正常生長的飽和光強下，不同濃度OBZ處理的CS葉片的氣孔導度（Gs）和細胞間隙CO2（Ci），結果如圖2，實驗結果表明 。Ci出現以上變化的原因可能是雖然Gs下降，CO2進入CS葉片減少，但是CO2的 量也減少。
【答案】(1) 紅光和藍紫光 類囊體薄膜
(2)NADPH作為活潑的還原劑；參與暗反應的化學反應，同時也儲存部分能量；供暗反應階段利用
(3) 抑制 抑制 光合
(4) OBZ抑制黃瓜葉片的氣孔導度（及抑制作用與OBZ濃度呈正相關，），對細胞間隙CO2濃度影響不大 吸收
【分析】分析題圖：據圖1分析可知，一定濃度的OBZ對黃瓜葉片光合和呼吸速率的影響k值相比對照組k值均減小，均表現為抑制。只不過與對照組對比，OBZ組的k值變化程度在黑暗條件很小，在光照條件下很大。據圖2分析可知，OBZ能夠明顯抑制黃瓜葉片的氣孔導度（Gs），且隨著OBZ濃度的增加抑制作用加強；而OBZ對細胞間隙CO 濃度（Ci）影響不明顯。
【詳解】（1）一般情況下，植物光合作用不能利用紫外線，因為葉綠體中的色素主要吸收可見光中的紅光和藍紫光。這些色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上。
（2）NADPH在暗反應中的作用是參與C3的還原過程，具體的作用是：作為活潑的還原劑；參與暗反應的化學反應，同時也儲存部分能量，供暗反應階段利用。
（3）依據圖1分析可知，一定濃度的OBZ對黃瓜葉片光合和呼吸速率的影響k值相比對照組k值均減小，
均表現為抑制。只不過與對照組對比，OBZ組的k值變化程度在黑暗條件很小，在光照條件下很大，所以OBZ對光合作用的影響更明顯，判斷依據是與對照組對比，OBZ組的k值變化程度在黑暗條件下遠低于光照條件下。
（4）依據圖2分析可知，OBZ能夠明顯抑制黃瓜葉片的氣孔導度（Gs），且隨著OBZ濃度的增加抑制作用加強；而OBZ對細胞間隙CO 濃度（Ci）影響不明顯。推測Ci出現以上變化的原因是CO 進入氣孔的量減少，但是CO 被固定的量也減少（二氧化碳吸收量也減少），所以細胞間隙CO 濃度變化不大。
1．細胞呼吸過程中，線粒體呼吸鏈正常時，丙酮酸進入線粒體被丙酮酸脫氫酶（PDH）催化生成二氧化碳和NADH。當線粒體呼吸鏈受損丙酮酸只在線粒體外參與無氧呼吸使代謝物X積累，由此引發多種疾病。動物實驗發現，給呼吸鏈受損小鼠注射適量的酶A和酶B溶液，可發生下圖所示的代謝反應，從而降低線粒體呼吸鏈受損導致的危害。
回答下列問題。
(1)丙酮酸被PDH催化生成二氧化碳和NADH發生的具體場所是 。
(2)呼吸鏈受損會導致有氧呼吸異常，則通過②產生的代謝物X是 （物質名稱）。
(3)經過④形成的丙酮酸參與代謝可轉化為其他物質，請列舉出丙酮酸可以轉化出的兩種物質 。
(4)注射適量的酶A和酶B溶液降低線粒體呼吸鏈受損導致的危害，其中酶A降低的危害可能是 ，酶B降低危害可能是 。
【答案】(1)線粒體基質
(2)乳酸/C3H6O3
(3)甘油、氨基酸、葡萄糖等（非糖物質和糖類）
(4) 減少乳酸積累，維持pH相對穩定 催化H2O2的分解，避免H2O2對細胞的毒害
【分析】有氧呼吸分為三個階段：第一階段發生在細胞質基質，葡萄糖分解成丙酮酸和還原性氫，釋放少量能量；第二階段發生在線粒體基質，丙酮酸和水反應生成二氧化碳和還原性氫，釋放少量能量；第三階段發生在線粒體內膜，還原性氫和氧氣反應生成水并釋放大量能量。
【詳解】（1）丙酮酸進入線粒體被丙酮酸脫氫酶（PDH）催化生成二氧化碳和NADH，是有氧呼吸的第二階段，場所為線粒體基質。
（2）線粒體呼吸鏈受損丙酮酸只在線粒體外參與無氧呼吸使代謝物X積累，動物細胞無氧呼吸的產物是乳酸，故物質X為乳酸。
（3）乳酸通過④形成的丙酮酸，丙酮酸可轉化為甘油、氨基酸等非糖物質；非糖物質代謝形成的一些產物為丙酮酸，這些產物可以進一步形成葡萄糖。故丙酮酸可以轉化為甘油、氨基酸、葡萄糖等。
（4）注射適量的酶A和酶B溶液降低線粒體呼吸鏈受損導致的危害，由圖可知，A酶可以催化乳酸和O2反應形成丙酮酸，故酶A可減少乳酸積累，維持pH相對穩定；B酶可以催化丙酮酸和H2O2反應形成水和O2，故酶B催化H2O2的分解，避免H2O2對細胞的毒害。
2．小麥、玉米是我國的主要糧食作物，下圖１是小麥、玉米葉片結構及光合作用固定CO2的相關過程。玉米葉片由葉肉細胞和維管束鞘細胞組成，維管束鞘細胞中其中PEPC（酶）與CO2的親和力比Rubisco（酶）高60多倍。請據圖回答問題。
(1)小麥葉肉細胞中，進行C3途徑的場所是 ，該過程需要光反應提供 。
(2)玉米葉片細胞中，C3途徑和C4途徑固定CO2時，與CO2反應的物質分別是 。維管束鞘細胞中產生丙酮酸的過程除圖示過程外還有 。
(3)玉米葉片中能進行光反應的細胞是 ，葉肉細胞和維管束鞘細胞緊密相連成“花環形”結構，其意義是 。
(4)研究人員在晴朗的白天測定玉米和小麥凈光合速率（單位時間單位葉面積吸收CO2的量）的變化，結果如圖2所示，請據圖回答問題。
①中午11：00時，玉米葉片的氣孔導度降低，但凈光合速率不降低，結合圖1分析其主要原因是 。
②研究表明Rubisco既能催化C5和CO2反應，也能催化C5和O2反應生成CO2（稱為光呼吸），光呼吸會降低光合效率。中午11：00時，玉米的光呼吸不明顯，其原因是 。
③11：00時小麥凈光合速率明顯降低，其原因是：一方面蒸騰作用過于旺盛，導致 ，光合速率顯著降低，另一方面葉肉細胞中的CO2濃度較低， 。
【答案】(1) 葉綠體基質 ATP和NATPH（或[H]）
(2) C5（或五碳化合物）、PEP 呼吸作用的第一階段
(3) 葉肉細胞和維管束鞘細胞 有利于葉肉細胞向維管束鞘細胞中運輸CO2
(4) 維管束鞘細胞中PEP羧化酶與CO2親和力高，可以利用較低濃度的CO2進行光合作用 維管束細胞中CO2濃度高，抑制光呼吸的進行 氣孔關閉 光呼吸增強，消耗的有機物增加
【分析】光合作用包括光反應和暗反應兩個階段：光反應發生場所在葉綠體的類囊體薄膜上，色素吸收光能、傳遞光能，并將一部分光能用于水的光解生成NATPH和氧氣，另一部分光能用于合成ATP；暗反應發生場所是葉綠體基質中，首先發生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物結合形成兩分子的三碳化合物，三碳化合物在光反應產生的NATPH和ATP的作用下被還原，進而合成有機物。
【詳解】（1）小麥葉肉細胞中，進行C3途徑，即暗反應階段的場所是葉綠體基質，該過程需要光反應提供的ATP和NATPH（或[H]），這兩種物質在C3還原過程中被消耗。
（2）玉米葉片細胞中，C3途徑和C4途徑固定CO2時，與CO2反應的物質分別是C5（或五碳化合物）、PEP，其中后者與二氧化碳的親和力更強，因而能利用較低濃度的二氧化碳；圖中顯示，維管束鞘細胞中產
生丙酮酸的過程實現了二氧化碳的轉移，除圖示過程外細胞呼吸過程中也有丙酮酸產生，為呼吸作用的第一階段，該階段發生在細胞質基質中。
（3）結合圖示可知，玉米葉片中能進行光反應的細胞是葉肉細胞和維管束鞘細胞，葉肉細胞和維管束鞘細胞緊密相連成“花環形”結構，該結構有利于葉肉細胞向維管束鞘細胞中運輸CO2，維持維管束鞘細胞中高濃度的CO2，進而光合速率。
（4）①氣孔導度降低導致胞間的CO2濃度降低，但玉米是C4植物，PEPC（酶）與CO2的親和力比Rubisco（酶）高60多倍，玉米中的PEP與CO2的親和力比C5與CO2親和力高，可以利用胞間的低濃度CO2進行光合作用，所以氣孔導度降低對其光合作用無影響。
②Rubisco既能催化C5和CO2反應，也能催化C5和O2反應生成CO2（稱為光呼吸），CO2濃度高時與C5結合，O2濃度高時與C5結合，玉米是C4植物，PEP與CO2的親和力高，經過一系列變化，在維管束鞘細胞中釋放CO2，因此CO2濃度較高，與O2競爭Rubisco的能力強，光呼吸不明顯。
③小麥是C3植物，11：00時小麥凈光合速率明顯降低，其原因是：一方面蒸騰作用旺盛，導致保衛細胞失水，氣孔導度變小，胞間CO2降低，CO2是光合作用的原料，光合速率顯著降低；另一方面葉肉細胞中的CO2濃度較低，小麥葉片吸收的CO2減少，O2競爭Rubisco的能力增強，使光呼吸增強。
3．植物吸收的光能超過光合作用所能利用的量時，引起光能轉化效率下降的現象稱為光抑制。光抑制主要發生在PSⅡ，PSⅡ是由蛋白質和光合色素組成的復合物，能將水分解為O2和H+并釋放電子。電子積累過多會產生活性氧破壞PSⅡ，使光合速率下降。中國科學院研究人員提出“非基因方式電子引流”的策略，利用能接收電子的人工
電子梭(鐵氰化鉀)有效解除微藻的光抑制現象，實驗結果如下圖所示。
(1)PSⅡ將水分解釋放的電子用于 ，形成NADPH。該過程中發生的能量轉化 。
(2)據圖分析，當光照強度由I增加到I的過程中，對照組微藻的光能轉化效率 (填"下降""不變"或"上升"),理由是 。
(3)根據實驗結果可知，當光照強度過大時，加入鐵氰化鉀能夠有效解除光抑制，原因是 。
(4)若將對照組中經I1和I3光照強度處理的微藻分別加入鐵氰化鉀后置于I3光照強度下， (填"I1"或"I3")光照強度處理的微藻光合放氧速率較高，原因是 。
【答案】(1) NADP+和H+結合 光能轉化為化學能
(2) 下降 光照強度由I1增加到I2過程中，光照強度增加，光合作用利用的光能不變
(3)鐵氰化鉀能將光合作用產生電子及時導出，使細胞內活性氧水平下降，降低PSⅡ受損傷的程度
(4) I1 I1光照強度下，微藻細胞中PSⅡ沒有被破壞，光抑制解除，光合放氧速率會升高；而I3光照強度下，微藻細胞中PSⅡ被破壞，加入鐵氰化鉀后，光合放氧速率仍然較低
【分析】由題干信息可知，“電子積累過多會產生活性氧破壞PSⅡ，使光合速率下降”，實驗結果中，加入鐵氰化鉀的組相比對照組在高光照強度下沒有光抑制，光合速率持續增加，推測鐵氰化鉀能將光合作用產生電子及時導出，使細胞內活性氧水平下降，降低PSⅡ受損傷的程度，因而能夠有效解除光抑制。
【詳解】（1）光反應中，水分解為氧氣、H+和電子，電子與H+、NADP+結合形成NADPH，該過程中光能轉化為NADPH中活躍的化學能。
（2）由圖可知光照強度從I1到I2的過程中，對照組微藻的光合放氧速率不變，光合作用利用的光能不變，但由于光照強度增加，因此光能轉化效率下降。
（3）由題干信息可知，“電子積累過多會產生活性氧破壞PSⅡ，使光合速率下降”，推測鐵氰化鉀能將光合作用產生電子及時導出，使細胞內活性氧水平下降，降低PSⅡ受損傷的程度，因而能夠有效解除光抑制。
（4）對照組中經I1光照強度處理的微藻PSⅡ沒有被破壞，加入鐵氰化鉀后，光抑制解除，置于I3光照強度下，光合放氧速率會升高；而I3光照強度下，微藻細胞中PSⅡ已經被累積的電子破壞，加入鐵氰化鉀后并不能恢復，光合放氧速率仍然較低。
4．為研究不同脅迫對作物產量的影響，研究者將在適宜條件下生長了20天的玉米幼苗隨機均分為對照組（CT）、單一干旱組（D）、單一冷害組（C）、干旱和冷害聯合脅迫組（D&C）。各組先分別在對應的條件下培養7天（其他條件均相同且適宜），再在適宜條件下培養2天（恢復期），測定玉米幼苗在脅迫期和恢復期的凈光合速率，結果如圖。
(1)實驗前將四組玉米幼苗在適宜條件下培養20天，其目的是 。
(2)脅迫期，與CT組相比，D組玉米幼苗的凈光合速率較低的原因是 ，暗反應為光反應提供的 減少。
(3)恢復期，與D＆C組相比，C組玉米幼苗的凈光合速率“難以恢復”，可能的原因是 。
(4)據圖分析，當遇到極端低溫天氣時，提出一條有助于緩解低溫帶來的危害的措施 。
【答案】(1)保證各組玉米幼苗在實驗前生長狀況基本相同，排除玉米幼苗自身生長狀況對實驗結果的影響
(2) 干旱導致氣孔部分關閉，CO2吸收減少 ADP、Pi、NADP+
(3)在水分充足條件下，低溫導致葉綠體被破壞
(4)減少灌溉
【分析】分析題圖可知，自變量為脅迫類型和生長時期（脅迫期/恢復期），因變量為凈光合速率。在脅迫期，干旱和冷害聯合脅迫組（D&C）的凈光合速率最低；在恢復期，單一冷害組（C）的凈光合速率最低。
【詳解】（1）為保證各組玉米幼苗在實驗前生長狀況基本相同，排除玉米幼苗自身生長狀況對實驗結果的影響，在實驗前應將四組玉米幼苗在適宜條件下培養20天。
（2） 脅迫期，與CT組相比，D組的干旱條件使玉米幼苗的部分氣孔關閉，CO2吸收量減少，暗反應生成的C3的量減少，還原C3消耗的ATP和NADPH的量減少，導致暗反應為光反應提供的ADP、Pi及NADP+減少，故其凈光合速率較低。
（3）與D&C組（干旱和冷害聯合脅迫組）相比，C組（單一冷害組）玉米幼苗的水分條件充足。在水分充足的條件下，低溫導致C組玉米幼苗的葉綠體被破壞，使其光合速率下降，故在恢復期，與D&C組相比，C組玉米幼苗的凈光合速率“難以恢復”。
（4）由圖可知，在脅迫期，與CT組相比，C組和D&C組玉米幼苗的凈光合速率均較低；在恢復期，C組玉米幼苗的凈光合速率仍較低，而D&C組玉米幼苗的凈光合速率明顯高于C組接近CT組，故而當遇到極端低溫天氣時，減少灌溉可降低植株細胞內的自由水含量，有助于緩解低溫帶來的危害。
5．植物工廠是一種新興的農業生產模式，可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質配比對生菜幼苗體內的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示，不同光質配比對生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下：CK組（白光）、A組（紅光:藍光＝1:2）、B組（紅光:藍光＝3:2）、C組（紅光:藍光＝2:1），每組輸出的功率相同。
回答下列問題：
(1)光為生菜的光合作用提供 ，又能調控生菜的形態建成。生菜吸收營養液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與 離子參與組成的環式結構使葉綠素能夠吸收光能，用于驅動 的分解以及 兩種物質的合成。
(2)由圖乙可知，A、B、C組的干重都比CK組高，原因是 。由圖甲、圖乙可知，選用紅、藍光配比為 ，最有利于生菜產量的提高，原因是 。
(3)進一步探究在不同溫度條件下，增施CO2對生菜光合速率的影響，結果如圖丙所示。由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳，判斷依據是 。植物工廠利用秸稈發酵生產沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，使光合速率進一步提高，從農業生態工程角度分析，優點有 。
【答案】(1) 能量 鎂 水 ATP和NADPH
(2) 光合色素主要吸收紅光和藍紫光 紅光:藍光＝3:2 葉綠素和含氮物質的含量最高，光合作用最強
(3) 光合速率最大且增加值最高 減少環境污染，實現能量多級利用和物質循環再生
【分析】影響光合作用的因素有溫度、光照強度、二氧化碳濃度、葉綠素的含量，酶的含量和活性等。
【詳解】（1）植物進行光合作用需要在光照下進行，光為生菜的光合作用提供能量，又能調控生菜的形態建成。氮與鎂離子參與組成的環式結構使葉綠素能夠吸收光能，用于驅動水的分解以及ATP和NADPH兩種物質的合成。
（2）分析圖乙可知，與CK組相比，A、B、C組的干重都較高。結合題意可知，CK組使用的是白光照射，而A、B、C組使用的是紅光和藍紫光，光合色素主要吸收紅光和藍紫光，故A、B、C組吸收的光更充分，光合作用速率更高，積累的有機物含量更高，植物干重更高。
由圖乙可知，當光質配比為B組（紅光：藍光=3：2）時，植物的干重最高；結合圖甲可知，B組植物葉綠素和氮含量都比A組（紅光：藍光=1：2）、C組（紅光：藍光=2：1）高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B組植物的光合作用速率大于A組（紅光：藍光=1：2）、C組（紅光：藍光=2：1）兩組，有機物積累量最高，植物干重最大，最有利于生菜產量的增加。
（3）由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度時光合速率增幅最高，因此，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳。植物工廠利用秸稈發酵生產沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，還可以升高溫度，使光合作用有關的酶活性更高，使光合速率進一步提高。從農業生態工程角度分析，優點還有減少環境污染，實現能量多級利用和物質循環再生等。
6．擬南芥是一種十字花科植物，研究發現擬南芥的H基因突變體在22℃下生長時與野生型無差別，而在30℃下生長則葉片呈白色（野生型植株葉片星綠色）。
(1)進一步研究發現H蛋白是一種熱應激蛋白（溫度升高時表達），能維持葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。據此推測，H基因突變體在30℃時葉子呈白色的原因是 。
(2)為了驗證推測的正確性，可通過實驗直接測定葉片中葉綠素含量，具體步驟為：用無水乙醇提取色素，并將提取的色素溶液置于紅光下，通過測定吸光度來測定葉綠素含量。使用紅光進行檢測的原因是 。
(3)當植物吸收的光能過多時，過剩的光能會對光反應階段的PSⅡ復合體（PSⅡ）造成損傷，使PSⅡ活性降低，進而導致光合作用強度減弱。以擬南芥的野生型和上述H基因突變體為材料進行了相關光合作用實驗，結果如圖所示。實驗中兩組強光強度相同，且強光對二者的PSⅡ均造成了損傷。
①該實驗的自變量為 。該實驗的無關變量中，影響光合作用強度的主要環境因素有 （答出2個因素即可）。
②細胞可通過非光化學淬滅（NPQ）將過剩的光能耗散，減少多余光能對PSⅡ的損傷。據圖分析，與野生型相比，強光照射下突變體中流向光合作用的能量 （填“多”或“少”）。
③若測得突變體的暗反應強度高于野生型，根據本實驗推測，原因是 。
【答案】(1)H基因突變使植株30℃時不表達H蛋白，導致葉綠體中RNA聚合酶活性降低，從而影響光合色素合成相關基因的轉錄，使光合色素合成受阻
(2)葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，而類胡蘿卜素不吸收紅光，用紅光檢測可減少葉片中類胡蘿卜素對實驗結果的干擾
(3) 擬南芥的類型（突變體、野生型）、光照條件 溫度、CO2濃度等 少 突變體NPQ
含量高，PSⅡ系統損傷小，PSⅡ活性更高，光反應產物更多，提供更多原料給暗反應
【分析】只要影響到原料、能量的供應，都可能是影響光合作用強度的因素。例如，環境中CO2濃度，葉片氣孔開閉情況，都會因影響CO2的供應量而影響光合作用的進行。葉綠體是光合作用的場所，影響葉綠體的形成和結構的因素，如無機營養、病蟲害，也會影響光合作用強度。此外，光合作用需要眾多的酶參與，因此影響酶活性的因素 (如溫度)，也是影響因子。
【詳解】（1）H蛋白是一種熱應激蛋白（溫度升高時表達），調控葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。RNA聚合酶的功能是催化基因轉錄成mRNA，進而翻譯出相關的蛋白質，據此推測，H基因突變體在30℃時葉片呈白色的原因是：H基因突變導致H蛋白30℃時不表達（H蛋白失活），葉綠體中RNA聚合酶活性降低，影響類囊體上光合色素合成相關基因的轉錄，使光合色素合成受阻。
（2）葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，而類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，所以使用紅光檢測葉綠素含量，目的是減少葉片中類胡蘿卜素對實驗結果的干擾。
（3）①由圖可知，該實驗的自變量為擬南芥的類型（突變體、野生型）、光照條件（黑暗、強光照射），除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結果造成影響，這些變量稱為無關變量，該實驗的無關變量中，影響光合作用強度的主要環境因素有溫度、CO2濃度等。
②據圖分析，強光照射下突變體中NPQ相對值高，而NPQ能將過剩的光能耗散，從而使流向光合作用的能量減少。
③突變體的NPQ強度大，能夠減少強光對PSⅡ的損傷且減少作用大于野生型H蛋白的修復作用，這樣導致突變體的PSⅡ活性高，能為暗反應提供較多的NADPH和ATP促進暗反應進行，因此突變體的暗反應強度高于野生型。
7．有氧呼吸過程中的電子、H+需要經一系列過程傳遞給分子氧，之后氧與[H]結合生成水，下圖為其傳遞過程的兩條途徑，生物體內存在其中的一條或兩條途徑。請回答下列問題：
(1)在有氧呼吸的過程中，[H]來自 （填化合物）。
(2)“物質6→物質7”過程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒，呼吸作用全被抑制，導致死亡；而天南星科植物經氰化物處理后，呼吸速率降低，但并未完全被抑制。則出現這種差異的原因是小鼠體內只存在圖中
途徑 ，天南星科植物體內存在圖中途徑 。
(3)天南星在開花時，其花序會釋放大量能量，花序溫度比周圍高15-35℃，促使惡臭物質散發以吸引昆蟲進行傳粉。研究發現，此時花序中ATP生成量并沒有明顯增加。花序溫度升高但ATP生成沒有明顯增加的原因可能是 （從物質傳遞途徑分析）。
【答案】(1)葡萄糖和水/葡萄糖、丙酮酸和水
(2) 1 1和2
(3)途徑2增強，物質氧化分解釋放的能量儲存在ATP中較少，大量以熱能形式散失
【分析】葡萄糖和水（葡萄糖、丙酮酸和水）線粒體內膜小鼠只存在途徑1，天南星科植物存在途徑1和途徑2途徑2增強，物質氧化分解釋放的能量儲存在ATP中較少，大量以熱能形式散失解析： 下載分析題圖：圖示有氧呼吸過程中的電子、H+需要經一系列傳遞給分子氧，氧與之結合生成水，如圖為其傳遞過程的兩條途徑，生物體內存在其中的一條或兩條途徑，途徑1是物質4→物質5→物質6→物質7→氧氣，途徑2是物質4→氧氣，其中途徑1中會合成大量的ATP。
【詳解】（1）有氧呼吸第一階段和第二階段都能產生[H]，其中第一階段產生的[H]來自葡萄糖，第二階段產生的[H]來自丙酮酸和水。
（2）“物質6→物質7”過程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒，呼吸作用全被抑制，導致死亡，說明小鼠只存在途徑1；對天南星科植物用氰化物處理，呼吸速率降低，但并未完全被抑制，說明南星科植物存在途徑1和途徑2。
（3）天南星在開花時，花序溫度升高但ATP生成沒有明顯增加的原因途徑2增強，物質氧化分解釋放的能量儲存在ATP中較少，大量以熱能形式散失。
8．細胞的生命活動中時刻發生著物質和能量的復雜變化，請據圖分析。
(1)圖1表示發生在真核細胞線粒體的 呼吸部分過程，蛋白復合體I、Ⅲ、Ⅳ等構成的電子傳遞鏈將e傳遞給O2形成水，同時將H+轉運到線粒體內外膜的間隙，當H+再被轉運到 時，推動了ATP的合成。
(2)腦缺血時，神經細胞損傷的主要原因是神經細胞缺氧導致ATP合成驟降，請據圖1解釋原因 。
(3)研究發現，缺血時若輕微酸化（6.4≤pH<7.4）可減緩ATP下降速率，在一定程度上起到保護神經細胞的作用，為此，科研人員用體外培養的神經細胞開展相關研究，分組處理及結果如圖2所示，圖2結果中支持輕微酸化具有保護作用的證據是 。
(4)基于以上研究，醫生嘗試在病人腦缺血的之后的吸氧治療中添加高于正常值的 氣體，有利于降低神經細胞的損傷。
【答案】(1) 有氧 線粒體基質
(2)神經細胞缺氧，有氧呼吸前兩階段產生的H+不能通過電子呼吸鏈傳遞給O2，導致H+不能進入線粒體內外膜的間隙，線粒體內外膜的間隙H+濃度低不能回到線粒體基質，從而不能驅動ATP的合成
(3)甲組、丙組、丁組
(4)CO2
【分析】有氧呼吸：指細胞在有氧的參與下，把糖類等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，同時釋放出大量能量的過程。　有氧呼吸的場所：細胞質基質和線粒體
【詳解】（1）由圖1可知，葡萄糖在細胞質基質氧化分解生產丙酮酸，丙酮酸進入線粒體繼續氧化分解，該過程有氧氣的參與，故圖1表示發生在真核細胞線粒體的有氧呼吸部分過程，蛋白復合體I、Ⅲ、Ⅳ等構成的電子傳遞鏈將e傳遞給O2形成水，同時將H+轉運到線粒體內外膜的間隙，當H+再被轉運到線粒體基質中，推動了ATP的合成。
（2）腦缺血時，神經細胞缺氧，有氧呼吸前兩階段產生的H+不能通過電子呼吸鏈傳遞給O2，導致H+不能進入線粒體內外膜的間隙，線粒體內外膜的間隙H+濃度低不能回到線粒體基質，從而不能驅動ATP的合成，使神經細胞發生損傷。
（3）由圖2可知，丙組為模擬缺血培養，與甲組相比，丙組耗氧速率明顯下降，丁組在丙組基礎之上降低pH，屬于輕微酸化，丁組的耗氧速率比丙組高，與甲組差不多，說明輕微酸化能保護神經細胞。
（4）基于以上研究，輕微酸化能保護神經細胞，CO2屬于酸性氣體，故醫生嘗試在病人腦缺血的之后的吸氧治療中添加高于正常值的CO2，有利于降低神經細胞的損傷。
9．CO2固定也稱CO2同化、碳素同化。生活在高溫干旱環境中的仙人掌，其CO2同化途徑如圖1所示。PEP羧化酶（PEPC）的活性呈現出晝夜變化，機理如圖2所示。
(1)根據圖1可知，仙人掌葉肉細胞中CO2固定的場所是 。
(2)白天較強光照時，仙人掌葉綠體產生O2的速率 （填“大于”“小于”或“等于”）蘋果酸分解產生CO2的速率。夜晚，葉肉細胞因為缺少 而不能進行卡爾文循環。
(3)上午10:00，若環境中CO2的濃度突然降低，短時間內仙人掌葉綠體中C3含量的變化是 （填“升高”、“降低”或“基本不變”），原因是 。
(4)圖1中蘋果酸夜晚運到液泡內，白天運出液泡進入細胞質，推測該過程具有的生理意義是 （寫出兩個方面即可）。
(5)夜晚，仙人掌葉肉細胞的細胞呼吸減弱會影響細胞中蘋果酸的生成。據圖1和圖2分析其原因是 。
【答案】(1)細胞質基質和葉綠體基質
(2) 大于 ATP和NADPH
(3) 基本不變 仙人掌白天氣孔關閉，降低環境中CO2的濃度對葉肉細胞內CO2濃度基本沒有影響
(4)蘋果酸白天運出液泡，促進卡爾文循環；夜晚運進液泡，（促進CO2的吸收）避免蘋果酸降低細胞質的pH，影響細胞質內的反應
(5)細胞呼吸減弱，生成的ATP減少影響了PEPC的活化，使草酰乙酸生成量減少；為蘋果酸的合成提供的
NADH減少，從而影響細胞中蘋果酸的生成。
【分析】植物的光合作用過程分為光反應階段和暗反應階段，其中二氧化碳的吸收與氣孔導度密切相關。據圖可知，仙人掌葉肉細胞在夜晚氣孔開放，通過一系列反應將CO2固定在蘋果酸中，貯存于液泡中，白天氣孔關閉，但其可以利用蘋果酸分解產生的CO2進行光合作用。
【詳解】（1）據圖1可知，仙人掌葉肉細胞中CO2固定的場所在白天和夜晚有所不同，夜晚主要在細胞質基質中進行，白天在葉綠體基質中進行。夜晚時仙人掌利用PEP固定CO2，白天時進行卡爾文循環，利用C5固定CO2。
（2）白天較強光照時，仙人掌光反應速率較大，水光解產生O2的速率大于蘋果酸分解產生CO2的速率。夜晚沒有光照，葉肉細胞無法進行光反應產生ATP和NADPH，所以其不能進行卡爾文循環。
（3）據圖可知，仙人掌白天氣孔關閉，降低環境中CO2的濃度對葉肉細胞內CO2濃度基本沒有影響，CO2固定生成C3的過程也幾乎不受影響，因此C3的含量基本不變。
（4）蘋果酸夜晚運到液泡內，可以避免蘋果酸對細胞質pH的影響，從而避免影響細胞質內各項生命活動，同時可以避免蘋果酸在細胞質內積累影響CO2的固定，從而促進CO2的吸收。
（5）夜晚，仙人掌葉肉細胞的細胞呼吸減弱，為蘋果酸合成提供的NADH減少，同時產生的ATP減少，影響了PEPC的活化，使草酰乙酸合成量減少，進而導致蘋果酸生成量減少。
10．甜瓜是我國主要水果之一，其果實香氣濃郁，甘美多汁，深受人們喜愛。甜瓜是不耐寒喜溫的作物，在幼苗期甜瓜最適宜的生長溫度為28～30℃。在我國北方地區，研究人員采用人工控制溫度條件的方法，以我國厚皮甜瓜黃河蜜為材料，研究甜瓜幼苗對低溫逆境的適應性及其生理生態機制，從而為培育耐冷性甜瓜提供理論基礎，部分結果如圖所示。回答下列相關問題：

(1)為模擬北方自然環境溫度，圖中15℃/5℃、20℃/10℃、25℃/15℃均分別表示人工控制的白天和晚上溫度，晚上溫度均降低，其意義是 。
(2)胞間CO2可來源于 ，CO2濃度會直接影響光合作用的 階段，進而影響植物的光合速率；
據以上兩圖可知，在人工控溫1～5d內，甜瓜凈光合速率的大小與胞間CO2度的大小呈 （填“正相關”或“負相關”）。
(3)甜瓜果實中的有機物主要由葉片供應，有資料顯示，葉片中有機物的積累會抑制葉片光合速率。為驗證該結論，某興趣小組進行了以下操作：將生長狀況相似的、長有甜瓜的植株均分成兩組，對照組在適宜光照、溫度、CO2條件下培養，實驗組摘除甜瓜果實，在相同外界條件下培養，檢測兩組葉片的 釋放速率。
預期實驗結果： 。
【答案】(1)減弱細胞呼吸，從而減少有機物的消耗
(2) 細胞呼吸(或線粒體)和外界環境 暗反應 負相關
(3) O 實驗組葉片的O 釋放速率低于對照組葉片的
【分析】光合作用包括光反應和暗反應兩個階段。演替光反應發生場所在葉綠體的類囊體薄膜上，色素吸收、傳遞和轉換光能，并將一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧氣，另一部分光能用于合成ATP，暗反應發生場所是葉綠體基質中，首先發生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物結合形成兩分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反應產生的NADPH和ATP被還原。
【詳解】（1）有機物的積累=光合作用產生的有機物-呼吸作用消耗的有機物，晚上降低溫度能夠有效減弱細胞呼吸，從而減少有機物的消耗，有利于有機物的積累。
（2）胞間CO 可以是細胞呼吸產生的，也可以是從外界環境吸收的，CO 是暗反應的原料；據圖可知，胞間二氧化碳濃度越高，凈光合速率越低，即在人工控溫1～5d內，凈光合速率的大小與胞間CO 濃度的大小呈負相關。
（3）分析題意，實驗目的是驗證片中有機物的積累會抑制葉片光合速率，根據題干信息可知，該實驗的自變量為是否摘除甜瓜果實，因變量的檢測指標是葉片的O 釋放速率；由于實驗組摘除了果實，因此葉片中的有機物會積累，實驗組葉片的O 釋放速率低于對照組葉片的。
11．當光照過強，植物吸收的光能超過植物所需時，會導致光合速率下降，這種現象稱為光抑制。強光條件下，一方面因NADP+不足使電子傳遞給O2形成O2-1；另一方面會導致還原態電子積累，形成三線態葉綠素（3ch1），3chl與O2反應生成單線1O2。O2-1和1O2都非常活潑，如不及時清除，會攻擊葉綠素和PSII反應中心（參與光反應的色素-蛋白質復合體）的D1蛋白，從而損傷光合結構。類胡蘿卜素可快速淬滅3chl，也可直接清除1O2，從而起到保護葉綠體的作用。
(1)PSIⅡ反應中心位于 ，強光條件下NADP+不足的原因是 。
(2)強光條件下，與正常植株相比，缺乏類胡蘿卜素突變體植株的光合速率 （填“增大”“不變”或“減小”），原因是 （答出2條即可）。
(3)Rubisco酶是一個雙功能酶，光照條件下，它既能催化C5與CO2發生羧化反應固定CO2，又能催化C5與O2發生加氧反應進行光呼吸，其催化方向取決于CO2和O2濃度。通過比較碳固定數發現，發生光呼吸時，光合作用效率降低了 %。
(4)隨施氮量的適當增加，葉綠素含量升高，導致該變化原因是 （至少答出3點）。
【答案】(1) 葉綠體類囊體薄膜 強光條件下光反應增強，對NADP+的消耗速率增大；暗反應提供的NADP+不足
(2) 減小 突變體植株缺乏少類胡蘿卜素，對藍紫光的吸收減少；無法及時淬滅3chI并清除1O2，損傷光合結構
(3)30
(4)葉綠素含有氮元素，施氮量適量增大，有利于葉綠素合成；蛋白質（如催化葉綠素合成的酶）含有氮元素，施氮量適當增大，促進催化葉綠素合成的酶的合成；葉綠素分布在類囊體薄膜上，薄膜的主要成分是磷脂和蛋白質，這兩種物質都含有氮元素，施氮量適當增大，有利于類囊體薄膜面積的增大
【分析】1、光合作用的光反應階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產生[H]與氧氣，以及ATP的形成。
2、光合作用的暗反應階段（場所是葉綠體的基質中）：二氧化碳被五碳化合物固定形成三碳化合物，三碳化合物在光反應提供的ATP和[H]的作用下還原生成糖類等有機物。
【詳解】（1）由題意可知，光照過強會導致PSⅡ反應中心的D1蛋白損傷，PSⅡ參與光反應過程，則位于類囊體薄膜上。強光會導致NADPH和ATP的合成增加，對NADP+的消耗速率增大，則生成的NADP+不足。
（2）由于強光下，突變體植株缺乏少類胡蘿卜素，對藍紫光的吸收減少；無法及時淬滅3chl并清除1O2，損傷光合結構，所以強光條件下，與正常植株相比，缺乏類胡蘿卜素突變體植株的光合速率減小。
（3）看圖可知：無光呼吸發生時，10分子C5結合10分子CO2；有光呼吸時，10分子C5結合8分子CO2，在生成乙醇酸時還釋放了1分子CO2，可見有光呼吸時，10分子C5結合7分子CO2，故有光呼吸發生時，光合作用效率降低了30%。
（4）葉綠素含有氮元素，施氮量適量增大，有利于葉綠素合成；蛋白質（如催化葉綠素合成的酶）含有氮元素，施氮量大題01 細胞呼吸與光合作用
專題概覽 題型分析 （講透） 1.重在理解 （梳理知識） 2.習題演練 （典例練習） 精選黑吉遼模擬題
模擬預測 （練透） 2024年黑龍江、吉林二省正式開啟新高考模式，題難已成必然，精選模擬習題，加深深度、拓寬廣度。
一、細胞呼吸
1.四根據法判斷細胞呼吸的方式（呼吸底物為葡萄糖）
常根據圖表等給出信息考察理解，獲取信息和實驗探究能力，今年又側重創設生活、生產實例情境，考查學生學以致用、知識遷移能力。
根據一、根據產物與反應物判斷
①不消耗O2，釋放CO2→只進行無氧呼吸。
②無CO2釋放→只進行產生乳酸的無氧呼吸。
③酒精產生量等于CO2釋放量→只進行產生酒精的無氧呼吸。
④CO2釋放量等于O2吸收量→只進行有氧呼吸。
⑤CO2釋放量大于O2吸收量→既進行有氧呼吸，又進行酒精發酵；多余的CO2來自酒精發酵。
⑥酒精產生量小于CO2釋放量→既進行有氧呼吸，又進行酒精發酵；多余的CO2 來自有氧呼吸。
根據二：細胞呼吸優勢的判斷
當CO2釋放量()大于O2消耗量()時，細胞同時進行產生酒精的無氧呼吸和有氧呼吸兩種方式。
①若/＝4/3，則有氧呼吸和無氧呼吸強度相等。
②若/＞4/3，則無氧呼吸占優勢。
③若/＜4/3，則有氧呼吸占優勢。
根據三：根據結構（或場所）判斷
試題中有時會畫出相關的細胞圖解，可以做出如下判斷：
①真核細胞：若整個呼吸過程均在細胞質基質中進行，則為無氧呼吸；若部分過程在線粒體中進行，則為有氧呼吸。
②原核細胞：原核細胞沒有線粒體，故原核細胞的呼吸在細胞質和細胞膜上進行。
根據四、液滴移動方向
細胞呼吸底物為葡萄糖且無氧呼吸產生酒精和CO2時：
裝置1：由于有NaOH，只能測出O2 消耗量，生成的CO2 被吸收，即進行有氧呼吸時，液滴便會左移。
裝置2：沒有NaOH，測的是O2 消耗量與CO2 釋放量差值，如果進行無氧呼吸，液滴便會右移。
裝置3：為了排除環境因素的干擾，如：排除大氣壓強的影響。
結果預測和結論：
（1）若裝置1中的液滴左移，裝置2中的液滴不動，則說明種子只進行有氧呼吸；
（2）若裝置1中的液滴不動，裝置2中的液滴右移，則說明種子只進行無氧呼吸；
（3）若裝置1中的液滴左移，裝置2中的液滴右移，則說明種子既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。
細胞呼吸底物為脂質時：
若呼吸底物中有脂質參與，由于脂質與等質量的葡萄糖相比，C、H比例高，則呼吸過程中O2 吸收量大于CO2 釋放量，裝置1與裝置2中的紅色液滴均左移。
注意：如果實驗材料是種子，為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應對裝置及所測的種子進行消毒處理。如果用綠色植物，要進行遮光處理，避免光合作用干擾呼吸速率的測定。
1.（23-24吉林·模擬）閱讀下面兩個資料，回答下列問題：
（一）材料1：馬拉松是一項高負荷、大強度、長距離的競技運動。改善運動肌利用氧的能力是馬拉松項目首先要解決的問題。下圖表示甲、乙兩名運動員在不同運動強度下，攝氧量與血液中乳酸含量的變化情況。
(1)據圖分析，骨骼肌細胞中產生ATP的場所是 。劇烈運動中，葡萄糖儲存的能量經有氧呼吸釋放后，其主要去向是 。
(2)據圖分析，運動員 （填“甲”或“乙”）更適合從事馬拉松運動。比賽過程中，沿途群眾除為運動員吶喊加油外，還主動為運動員提供飲用水及其他食品，包括樂山小吃。但為減少運動員在運動過程中產生乳酸的量，一般宜選用 （填“葡萄糖”或“脂肪”）作為補充能量的物質。
（二）材料2：圖1表示小腸細胞吸收葡萄糖的情況，為進一步探究細胞吸收葡萄糖的方式與細胞內、外液葡萄糖濃度差的關系，有人設計了如圖2實驗（記作甲）：錐形瓶內盛有130mg/dL的葡萄糖溶液以及活的小腸上皮組織切片。溶液內含細胞生活必須的物質（濃度忽略不計）。實驗開始時，毛細玻璃管內的紅色液滴向左緩緩移動，5min起速率逐漸加快，此時，錐形瓶內葡萄糖溶液的濃度為amg/dL。

(3)圖1顯示，BC段時小腸細胞吸收葡萄糖的方式屬于 。有同學認為CD段變化的原因可能是載體失活而不是載體飽和，該同學的理由是：當載體飽和時， ，這與事實矛盾。
(4)為驗證5min時造成圖2錐形瓶紅色液滴移動速率加快的直接因素，需要設計一個對比實驗（記作乙）：乙實驗裝置的不同之處是5min時用呼吸抑制劑處理小腸上皮組織。假定呼吸被徹底阻斷，預期結果：
①實驗開始5min時，液滴移動情況是：實驗甲突然加快，實驗乙 ；
②葡萄糖溶液濃度的變化情況是：實驗甲 ，實驗乙 。
(5)若用相等質量的成熟紅細胞替代小腸上皮細胞，圖2中紅色液滴的移動情況是 。
2.（23-24高三·黑龍江哈爾濱·模擬）剛收獲的小麥種子堆放不久就萌發了。某研究小組想測量萌發的小麥種子和蚯蚓呼吸速率的差異，設計了以下的實驗裝置。實驗中分別以20粒萌發的種子和4條蚯蚓為材料，每隔10min記錄一次有色液滴在刻度玻璃管上的讀數（單位mm），結果如下表所示。請回答以下問題：
生物 時間/min
0 10 20 30 40 50
萌發的種子 0 8 16 23 29 34
蚯蚓 0 4 8 11 13.5 15.5
(1)裝置圖中濃氫氧化鈉的作用是吸收 ，以蚯蚓為材料時有色液滴移動的最大速率 mm/min。
(2)剛收獲的小麥種子堆放后容易發熱，其熱量來源于自身細胞呼吸及其攜帶的微生物呼吸所釋放的能量。請根據提供的實驗材料和器具設計實驗加以驗證。
①實驗原理：細胞呼吸散失的熱能的相對值可用溫度計測量，散熱越多，溫度上升得越多。
②實驗材料和器具：剛收獲的小麥種子，同樣大小消過毒的透明保溫瓶，消過毒的溫度計和棉花，加熱煮
沸過的燒杯等用具，0.1%的高錳酸鉀溶液、酒精燈等。
③實驗步驟：
第一步：取三個同樣大小消過毒的透明保溫瓶，分別
第二步：取剛收獲的小麥種子若干，均分成三份，分別做三種處理：一份煮熟后冷卻至常溫放入A瓶中；一份用 浸泡一段時間后放入B瓶中；一份用清水浸泡后直接放入C瓶中。
第三步：在三個瓶中插入溫度計并用棉花把瓶口塞緊，記錄溫度計的示數。
第四步：將三個瓶放到適宜且相同的環境中，過一段時間后 。
④預期實驗結果：
結果： 。
3.（23-24高三·遼寧·模擬）利用人體成熟的紅細胞和肌肉細胞分別按下面甲，乙兩個密閉裝置進行實驗。圖中帶刻度的玻璃管橫截面積為1cm2。請據圖回答問題：
(1)實驗開始時，先把兩裝置中的紅色液滴調節至刻度0處，并關閉夾子A，5min之后，發現乙裝置中的紅色液滴向左移動，發生該現象的原因是 。裝置甲中的細胞通過細胞呼吸將葡萄糖氧化分解，葡萄糖中的能量去向有： 。
(2)若實驗開始時，同時打開兩裝置中的夾子A，向培養液中通入等量的O2，經過20min后，發現：裝置甲中的紅色液滴向右移動了X1cm，盛有NaOH溶液的小燒杯增重了Y1g；裝置乙中的紅色液滴向右移動了X2cm，盛有NaOH溶液的小燒杯增重了Y2g，則X1 X2（填“>”“<”或“=”），Y1 Y2（填“>”“<”或“=”）。肌肉細胞有氧呼吸消耗O2的速率為 cm3/min（用題中字母表示），20min內肌肉細胞共產生
gCO2（用題中字母表示）。
2.影響呼吸作用的主要外部因素及應用
高考命題熱點常以某一新穎的具體事例為載體，結合曲線圖、柱形圖、表格等形式進行考察。
因素 溫度 氧氣濃度 二氧化碳濃度 水
原理 主要是通過影響呼吸酶的活性來實現 在O2濃度為零時只進行無氧呼吸；O2濃度為10%以下，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；O2濃度為10%以上時，只進行有氧呼吸。 CO2是呼吸作用的產物，積累過多對細胞呼吸有抑制作用 在一定范圍內，呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。
曲線
應用 生產上常利用這一原理在低溫下貯藏水果、蔬菜。大棚蔬菜的栽培過程中在夜間適當降低溫度，可降低呼吸作用速率，減少有機物的消耗，提高產量。 生產中常利用降低氧的濃度抑制呼吸作用，減少有機物消耗這一原理來延長蔬菜、水果保鮮時間。 對蔬菜水果進行保鮮時，適當增加CO2或抽出糧倉空氣充入N2。可抑制細胞呼吸，減少有機物消耗。 糧食儲藏要求干燥，減少有機物消耗、干種子萌發前進行浸泡處理。
1.（2024·吉林·一模）馬拉松是一項高負荷、大強度的競技運動，改善運動肌利用氧的能力是馬拉松項目首先要解決的問題。請結合甲、乙兩名運動員在不同運動強度下，攝氧量與血液中乳酸含量的變化情況。回答下列問題：
(1)據圖分析，骨骼肌細胞中產生ATP的場所是 。
(2)賽跑運動中，葡萄糖儲存的能量經呼吸作用后的去向是： 、 、 。
(3)據圖分析乙運動員更適合從事馬拉松運動。依據是： 。
(4)比賽中沿途設有為運動員提供飲用水、飲料及其他用品的區域。運動員根據自己情況選擇使用。從迅速提升能量供應的角度，應選用含 （無機鹽/脂肪/葡萄糖）的飲品，理由是 。
(5)從物質和能量角度解釋乳酸在肝臟中重新轉化成葡萄糖的意義是什么？ 。
2.（2024高三·遼寧·模擬）飴糖是由糧食經發酵糖化制成的一種食品，它具有一定的還原性。飴糖也是一味傳統中藥，在多個經方中皆有應用。“飴，米蘗煎也”是漢代許慎記載的一種加工制作飴糖的方法，即將煮熟的糯米和磨碎的蘗（發芽的大麥種子）充分混合后進行保溫，再經攪拌熬煮后得到飴糖。回答下列問題：
(1)糯米的主要成分是淀粉，飴糖的主要成分是麥芽糖，推測發芽的大麥種子中 酶的含量和活性較高。大麥種子浸泡后，自由水與結合水的比值增大，細胞代謝 ，有利于發芽。
(2)當大麥芽處于旺盛生長期時，每隔8～12h將其翻一次，待大麥芽生長結束后，將大麥芽干燥、粉碎制成麥芽粉用于糯米糖化。其中每隔8～12h將大麥芽翻一次有利于 （答出1點），從而促進細胞呼吸，促進大麥芽生長；將大麥芽制成麥芽粉有利于 ，以提高物質利用率和生產效率。
(3)在糯米糖化過程中，將煮熟的糯米冷卻到70℃以下，加入適量麥芽粉和溫水并迅速攪拌均勻。在整個糖化過程中，應保持50～60℃的溫度并適當地攪拌，有利于糖化的進行。為了解糯米糖化過程中，淀粉是否完全利用，可用 （填“碘液”或“斐林試劑”）進行檢測，若樣液 ，則表明淀粉充分水解，糖化基本完成。煮熟并冷卻的糯米與麥芽粉攪拌均勻后需要在50～60℃的溫度下保溫6～8h，保溫的目的是 。
二、光合作用
1.光合作用光反應和暗反應之間的關系
高考重點，考察多以過程圖、曲線圖或柱狀圖的形式呈現，近年側重結合生產實踐情景命題，要求考生理論與實踐相結合。
2.環境改變時光合作用各物質含量的變化分析
(1)“過程法”分析各物質變化
下圖中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：
(2)“模型法”表示C3和C5含量的變化
判斷技巧
在圖示各物質的含量變化中，C3和C5含量的變化是相反的，若C3含量增加，則C5含量減少；[H]、ATP和C5的含量變化是一致的，都增加，或都減少。
1．（2024·黑龍江齊齊哈爾·二模）線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要，圖1為葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。科研人員對新疆阿克蘇糖心蘋果進行探究實驗，結果如圖2、圖3所示，圖2中部位百分比指該部位的相對光照強度，圖3中搭棚不影響CO2的供給。回答下列問題：
圖1
(1)在探索光合作用的原理過程中，希爾通過在 中（有H2O，沒有CO2）加入鐵鹽或其他氧化劑，發現水光解產生了氧氣。后來魯賓和卡門用 的方法研究了氧氣來源于H2O之后，阿爾農發現葉綠體可 ，且這一過程總是伴隨水的光解。
(2)圖1光合作用時，CO2與C5結合產生三碳酸，C3接受 釋放的能量，繼而 成三碳糖（C3），為維持光合作用持續進行，部分新合成的C3必須用于再生出 ；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)據圖2分析，對果樹上部、中部、下部進行采摘的最佳時間分別是 ，上部糖心果率高于其他部位，原因是 。
(4)圖3中10月13日之后，果樹非搭棚處理比搭棚處理的糖心果率高，原因是 。
2．（2024·黑龍江哈爾濱·二模）光合作用是積蓄能量和形成有機物的過程。光合作用大致可分為三大步驟：①原初反應，包括光能的吸收、傳遞和轉換；②電子傳遞和光合磷酸化，形成活躍的化學能；③碳同化，把活躍的化學能轉變為穩定的化學能。請據圖回答下列問題：
(1)原初反應中，進行光能吸收的功能單位是光系統PSⅡ和PSI。圖中水的光解產生的O2進入相鄰細胞被利用至少需要穿過 層膜。光反應階段發生的場所是 。題干描述的步驟中，屬于暗反應階段的是 （填“①②③”）。
(2)光合磷酸化指葉綠體利用光能驅動電子傳遞建立跨類囊體膜的質子動力勢能，可以把ADP和Pi合成ATP。據圖1可知，光合磷酸化和電子傳遞 （是/不是）偶聯的。CO2濃度降低時，圖中電子傳遞速率也會降低，試推測原因是 。
(3)由圖分析可知，C3被還原為TP后，下一步利用的去向有 個。通常情況下，Pi與TP通過磷酸轉運體嚴格按照1：1反向交換方式進行轉運。當細胞質基質中Pi缺乏時，磷酸丙糖從葉綠體中輸出減少，導致光合速率 （填“升高”或“下降”）。
3．（2024·遼寧·二模）科研人員對煙草葉片的光合作用進行了研究，發現光系統Ⅰ（PSⅠ）和光系統Ⅱ（PSⅡ）是葉綠素和蛋白質構成的復合體，能夠吸收、利用光能進行電子傳遞。下圖為煙草葉肉細胞類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ發生的反應示意圖。據圖分析，回答下列問題：
(1)圖中能為暗反應提供能量的物質為 。
(2)維持類囊體腔與葉綠體基質中H+濃度差的原因是 （答出3點）。
(3)葉肉細胞光合作用產生的O2進入相鄰細胞參與細胞呼吸至少穿過 層磷脂雙分子層。
(4)煙草易富集鎘（Cd）等重金屬，進而對其產量造成不良影響。褪黑素（MT）是一種生物活性小分子。多項研究證實，褪黑素可以作為一種生長調節劑參與植物種子萌發、生長等多項生命活動的調控，適宜濃度的褪黑素可以清除過量自由基，有效改善植物氧化損傷，保護植物免受如病原菌侵染和重金屬污染等多種生物和非生物脅迫。科研人員采用水培的方法，研究噴施褪黑素對Cd脅迫下煙草幼苗生長和生理特性的影響，研究結果如下圖（CK組為空白對照組）。
柱上標有不同小寫字母表示處理間差異顯著（P<0.05）。
外源褪黑素對Cd脅迫下煙苗光合特性的影響圖
①褪黑素能 植物細胞衰老，據圖1分析，褪黑素的作用為 。
②氣孔張開的程度（氣孔導度）是影響植物光合作用、蒸騰作用、 的主要因素，據圖分析，Cd脅迫限制煙草光合作用的主要因素 （“是”或“不是”）氣孔因素。
4．（23-24高三下·遼寧·開學考試）近年來，大氣中的CO2濃度和O3濃度有上升趨勢。為研究CO2濃度和O3濃度上升對農作物有何影響，研究人員用高濃度CO2和高濃度O3分別連續處理水稻甲、乙兩個品種75天，在第55天、65天、75天分別測定植物的最大凈光合速率，結果如圖。回答下列問題。
【注；CK（對照，大氣常態濃度）；CO2（CO2常態濃度+200μmol·mol-1）；O3（O3常態濃度的1.6倍）；CO2+O3（CO2常態濃度+200μmol·mol-1和O，常態濃度的1.6倍）。最大凈光合速率是指在最適光照條件下，一定量的植物在單位時間內吸收外界的CO2的最大最。】
(1)實驗中的最大凈光合速率也可以用單位時間O2釋放量表示，O2是 （填“光”或“暗”）反應階段的產物，此階段的產物還有 。
(2)分析甲、乙兩組75天時的數據可知：①O3處理75天后，甲、乙兩組水稻的 ，表明長時間高濃度的O3對水稻光合作用產生明顯抑制；②長時間高濃度的O3對乙品種水稻的影響大于甲品種水稻，表明 。
(3)據圖分析，高濃度CO2可 （填“提高”或“降低”）高濃度O3對水稻凈光合作用的抑制效果。
(4)實驗發現，處理75天后甲、乙兩組水稻中的基因A表達量都比CK組下降。為確定A基因與乙品種水稻對O3耐受力的關系，研究人員使乙品種水稻中A基因過量表達，并用高濃度O3處理75天，再與乙組進行對比。若實驗現象為 。則說明A基因與乙品種水稻對O3耐受力無關。
3.影響光合作用的四大因素
（一）光
1.光照時間：條件適宜時，光照時間越長，產生的光合產物越多。
2.光質：有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，常見的是紅光、藍光和白光光源，其好處是可以避免由于自然環境中光源強度不足導致光合作用強度低而造成的減產。同時，人工光源的強度和不同色光是可以調控的，可以根據植物生長的情況進行調節，以使蔬菜的產量達到最大。
3.光照面積：
★ 葉面積指數：指單位土地面積上葉子的總面積。
曲線分析：
（1）OA段表明隨葉面積指數的不斷增大，光合作用實際量不斷增大，A點之后隨葉面積指數的增大，光合作用強度不再增加，原因是有很多葉片被遮擋，接受的光照不足。
（2） OB段表明干物質量隨光合作用增加而增加，B點以后光合作用強度不再增加，但葉片隨葉面積指數的不斷增加，呼吸量（OC段）不斷增加，所以BC段干物質積累量不斷降低。
應用：（1）適當間苗；（2）修剪底葉；（3）合理施肥；（4）澆水
4.光照強度：
★ 實線（藍色）代表陽生植物；虛線（紅色）代表陰生植物（一般呼吸強度、光的補償點、光的飽和點較陽生植物低）。
應用：間作時農作物的種類搭配，林帶樹種的配置。
曲線分析：
（1）A點：光照強度為0（黑暗環境），此時只進行細胞呼吸，消耗有機物，細胞從外界吸收氧氣，并放出二氧化碳。釋放二氧化碳的量表示此時的呼吸強度，若呼吸強度減弱，則A點上移。A點葉肉細胞中合成ATP的場所有細胞質基質、線粒體。A點后有光照，植物光合作用和呼吸作用都進行，葉肉細胞中合成ATP的場所有細胞質基質、線粒體、葉綠體。
（2）AB段：弱光。植物呼吸速率大于光合速率。即植物光合作用有機物制造量小于呼吸作用有機物消化量，植物體不能積累有機物。細胞呼吸產生的二氧化碳：一部分進入葉綠體中用于光合作用，一部分釋放到空氣中；隨光照強度加強，光合作用速率逐漸加強，呼吸釋放的二氧化碳有一部分用于光合作用，二氧化碳的釋放量逐漸減少。細胞呼吸消耗的氧氣：一部分由葉綠體的光合作用提供，一部分從空氣中吸收。總體表現為植物從外界吸收氧氣，并放出二氧化碳。
（3） B點時，細胞呼吸釋放的二氧化碳全部用于光合作用，光合作用產生的氧氣全部用于呼吸作用，植物不與外界進行氣體交換。光合作用強度=細胞呼吸強度，即植物光合作用有機物制造量等于呼吸作用有機物消化量，植物體有機物總量保持不變。B點對應的光照強度稱為光補償點。【光合速率增強而呼吸速率不變時，或呼吸速率減弱而光合作用強度不變時，B點左移，反之右移】。
（4） BC段：強光，光合速率大于呼吸速率，即植物光合作用有機物制造量大于呼吸作用有機物消化量，植物體能積累有機物。光合作用固定的二氧化碳：一部分由線粒體的呼吸作用提供，一部分從空氣中吸收；光合作用產生的氧氣：一部分進入線粒體中用于呼吸作用，一部分釋放到空氣中，總體表現為植物從外界吸收二氧化碳，并放出氧氣。
（5）C點對應的光照強度D點稱為光飽和點，含義是光合速率達最大值時的最小光照強度。
（6）限制光合速率的因素：AB段的環境因素（外因）為光照強度；C點以后光合作用強度不再增加，內因是色素含量、酶的數量，外因是除光照強度之外的環境因素，如二氧化碳的濃度、溫度等。（7）當條件變化時，光補償點和光飽和點的移動規律：① 若改變某一因素（如光照、二氧化碳濃度），使光合作用增強，而呼吸作用不受影響，則光補償點（B點）左移，光飽和點（D點）右移，C點上移。② 若改變某一因素（如溫度），使呼吸作用速率增大，則光補償點（B點）右移，A點下移。
總光合速率、凈光合速率、呼吸速率的指標：
★ 凈（表觀）光合速率：用單位時間內植物二氧化碳吸收量或氧氣釋放量或者有機物的積累量表示。
★ 呼吸速率：用黑暗環境中，單位時間內二氧化碳釋放量、氧氣吸收量或有機物消耗量表示。
★ 實際（總、真正）光合速率：單位時間內植物二氧化碳固定量或氧氣產生量或者有機物生成量。
★ 測出葉片或植物體的氣體交換變化為凈光合速率，測出葉綠體氣體的變化為實際光合速率。
★ 三者關系：實際光合速率 = 凈光合速率 + 呼吸速率。
（二）水
水是光合作用的原料，缺水可直接影響光合作用，又會導致氣孔關閉，進而影響二氧化碳的供應，如夏季晴朗中午、高溫炎熱干旱環境中的植物大都會由于水分減少，一部分氣孔關閉而直接影響光合作用的暗反應。
（三）溫度
曲線分析：
（1）溫度主要是通過影響酶的活性而影響光合作用速率。
（2）溫度對暗反應的影響大于對光反應的影響。
應用：
溫室內白天調到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率。晚上適當降低溫度，降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。
（四）二氧化碳濃度
圖1 圖2
曲線分析：
（1）圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的二氧化碳濃度，即二氧化碳補償點。（2）圖2中的A'點表示進行光合作用所需的二氧化碳的最低濃度。兩圖中的B和B'點都表示二氧化碳飽和點。
應用：
（1）水中培養的葉片，生活在水中的藻類植物，以及密閉環境中生長的植物等均需考慮二氧化碳對光合作用的影響。
（2）大田通風，有利于二氧化碳的供應。
（3）多施有機肥，可增加二氧化碳量。
（4）溫室大棚內可適當補充二氧化碳。
1．（2024·遼寧·一模）CO2同化的最初產物是3-磷酸甘油酸（一種三碳化合物）的植物，稱為C3植物，如小麥、水稻等。生長過程中從空氣吸收的CO2先是合成蘋果酸或天門冬氨酸等含四個碳原子化合物的植物稱為C4植物，如玉米、甘蔗。圖1是玉米對CO2進行同化的過程，回答下列問題：
(1)圖1中①和②代表的物質分別是 ；水稻葉片中進行卡爾文循環的細胞為 。
(2)1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶（Rubisco）是C3植物光合作用中固定CO2的關鍵酶。在炎熱干旱的環境下，C4植物能更有效地固定CO2，這說明PEP羧化酶比Rubisco固定CO2的能力 ，作出這種推斷的理由是
(3)圍繞維管束的是呈“花環型”的兩圈細胞，里圈是維管束鞘細胞，外圈為葉肉細胞，兩種細胞間可以進行多種物質的交換。葉肉細胞具有豐富的基粒，維管束鞘細胞數量較少，玉米的生長、發育和繁殖需要大量有機物，推測玉米的維管束鞘細胞的結構上可能具有 （寫出2點）等特點。
(4)圖2和圖3的曲線中代表玉米的分別是 。
2．（2024·黑龍江齊齊哈爾·一模）目前全球土壤鹽漬化問題嚴重，鹽漬環境下，植物生長會受到抑制。沙棘是我國西北地區的主要造林樹種，某研究小組用不同濃度的NaCl溶液處理沙棘幼苗，探究鹽脅迫對沙棘幼苗葉片光合生理特性的影響，部分結果如圖所示，CK為空白對照組。回答下列問題：
(1)沙棘在進行光合作用時，對光進行吸收、傳遞和轉化的物質分布在葉綠體的 上，光能經光反應后轉化為 中的化學能供暗反應利用。
(2)由圖分析，本實驗的自變量是 ，凈光合速率的指標是 。
(3)導致光合速率降低的因素包括氣孔限制因素（供應不足影響光合作用）和非氣孔限制因素（非CO2因素限制光合作用）。本實驗中，溶液處理10d時，導致沙棘幼苗光合速率降低的因素主要是 （填“氣孔限制因素”或“非氣孔限制因素”），出現該種情況可能與沙棘體內 （填植物激素）的調節作用有關。
(4)該研究小組還探究了鹽脅迫對沙棘幼苗葉片葉綠素含量的影響，結果如下表所示。
NaCl濃度/（mmol·L-1） 葉綠素a含量/（mg·g-1） 葉綠素b含量/（mg·g-1） 類胡蘿卜素含量/（mg·g-1） 葉綠素a/b
CK 2.159 0.355 0.515 6.085
200 1.481 0.318 0.500 4.682
400 1.127 0.292 0.432 3.879
600 0.770 0.236 0.273 3.264
①若要定性比較不同鹽脅迫下沙棘幼苗葉片的葉綠素含量，可以用 （填試劑）提取葉片中的光合色素，再通過紙層析法觀察色素帶的 。
②由表可知，鹽脅迫下，沙棘幼苗葉片中葉綠素和類胡蘿卜素的含量均下降，且鹽濃度越高， ；同等鹽濃度脅迫下，葉綠素a含量降幅大于葉綠素b，可能由于 。
3．（23-24高三下·吉林·模擬）光呼吸是進行光合作用的細胞中，由葉綠體、線粒體等多種細胞器共同完成的生理過程，在光照過強或O2與CO2濃度的比值過高時，該過程加強以消耗過剩的NADPH和ATP，起到保護葉綠體的作用。平流層的臭氧（O3）可以吸收紫外線，使地球上的生物免遭紫外線的傷害，而對流層中O3的作用卻截然相反，對作物生長是有害的。研究者以一年生“赤霞珠”葡萄盆栽苗為材料，在一定濃度的O3脅迫下，研究了外源褪黑素（MT）對葡萄葉片生理過程的影響，相關指標的檢測結果如下表：
指標及單位 光呼吸速率/（μmol·m-2·s-1） 光合速率/（μmol·m-2·s-1） Rubisco活性/（U·L-1） 葉綠素a/（mg·g-1） 葉綠素b/（mg·g-1） 類胡蘿卜素/（mg·g-1）
對照組 5．5 16．03 160 1．56 0．60 0．36
O3脅迫組 1．2 4．37 130 1．18 0．47 0．29
MT+O3脅迫組 2．2 9．00 150 1．35 0．52 0．35
注：O3脅迫采用O3熏蒸的方式處理，MT處理為MT溶液澆灌的方式處理。
回答下列相關問題：
(1)存在光呼吸的原因在于核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco），該酶具有雙重作用，在光合作用中能催化CO2的固定，在光呼吸中能催化C5與O2結合并釋放CO2．從物質變化的角度分析，光呼吸與光合作用過程都能利用 作為原料，但光合作用能實現該物質的再生，而光呼吸是將該物質氧化分解并最終產生CO2；光呼吸與細胞有氧呼吸生理過程的相同點是 （答出2點）。
(2)光合作用光反應階段中，葉綠體色素吸收的光能轉化成活躍的化學能，且儲存在 中，供暗反應階段利用，其中 還能作為活躍的還原劑。
(3)實驗結果表明，外源MT能顯著提高O3脅迫下葡萄葉片的光合速率，根據表中數據，從光反應和暗反應的角度分析，其原因是 。
(4)由表可知，相比于O3脅迫組，MT+O3脅迫組的光呼吸速率更高，據題分析，光呼吸增強的積極意義是 （答出1點）。
4．（23-24高三上·吉林·階段練習）化學防曬霜中的有效成分氧苯酮（OBZ）是一種紫外線的吸收劑。NCYRC探究了OBZ對黃瓜（Cucumis sativus、CS）光合作用的影響。回答下列問題：
(1)一般情況下，CS光合作用不能利用紫外線，因為葉綠體中的色素主要吸收可見光中的 ，這些色素分布在 。
(2)CS光反應中有NADPH的生成，NADPH在暗反應中的作用是 。
(3)NCYRC測定了一定濃度的OBZ對CS葉片光合和呼吸速率的影響，結果如圖1．由圖1可知，OBZ （填“促進”或“抑制”）呼吸速率， （填“促進”或“抑制”）光合速率。OBZ對 （填“光合”或“呼吸”）作用的影響更明顯。
(4)NCYRC測定了在CS正常生長的飽和光強下，不同濃度OBZ處理的CS葉片的氣孔導度（Gs）和細胞間隙CO2（Ci），結果如圖2，實驗結果表明 。Ci出現以上變化的原因可能是雖然Gs下降，CO2進入CS葉片減少，但是CO2的 量也減少。
1．細胞呼吸過程中，線粒體呼吸鏈正常時，丙酮酸進入線粒體被丙酮酸脫氫酶（PDH）催化生成二氧化碳和NADH。當線粒體呼吸鏈受損丙酮酸只在線粒體外參與無氧呼吸使代謝物X積累，由此引發多種疾病。動物實驗發現，給呼吸鏈受損小鼠注射適量的酶A和酶B溶液，可發生下圖所示的代謝反應，從而降低線粒體呼吸鏈受損導致的危害。
回答下列問題。
(1)丙酮酸被PDH催化生成二氧化碳和NADH發生的具體場所是 。
(2)呼吸鏈受損會導致有氧呼吸異常，則通過②產生的代謝物X是 （物質名稱）。
(3)經過④形成的丙酮酸參與代謝可轉化為其他物質，請列舉出丙酮酸可以轉化出的兩種物質 。
(4)注射適量的酶A和酶B溶液降低線粒體呼吸鏈受損導致的危害，其中酶A降低的危害可能是 ，酶B降低危害可能是 。
2．小麥、玉米是我國的主要糧食作物，下圖１是小麥、玉米葉片結構及光合作用固定CO2的相關過程。玉米葉片由葉肉細胞和維管束鞘細胞組成，維管束鞘細胞中其中PEPC（酶）與CO2的親和力比Rubisco（酶）高60多倍。請據圖回答問題。
(1)小麥葉肉細胞中，進行C3途徑的場所是 ，該過程需要光反應提供 。
(2)玉米葉片細胞中，C3途徑和C4途徑固定CO2時，與CO2反應的物質分別是 。維管束鞘細胞中產生丙酮酸的過程除圖示過程外還有 。
(3)玉米葉片中能進行光反應的細胞是 ，葉肉細胞和維管束鞘細胞緊密相連成“花環形”結構，其意義是 。
(4)研究人員在晴朗的白天測定玉米和小麥凈光合速率（單位時間單位葉面積吸收CO2的量）的變化，結果如圖2所示，請據圖回答問題。
①中午11：00時，玉米葉片的氣孔導度降低，但凈光合速率不降低，結合圖1分析其主要原因是 。
②研究表明Rubisco既能催化C5和CO2反應，也能催化C5和O2反應生成CO2（稱為光呼吸），光呼吸會降低光合效率。中午11：00時，玉米的光呼吸不明顯，其原因是 。
③11：00時小麥凈光合速率明顯降低，其原因是：一方面蒸騰作用過于旺盛，導致 ，光合速率顯著降低，另一方面葉肉細胞中的CO2濃度較低， 。
3．植物吸收的光能超過光合作用所能利用的量時，引起光能轉化效率下降的現象稱為光抑制。光抑制主要發生在PSⅡ，PSⅡ是由蛋白質和光合色素組成的復合物，能將水分解為O2和H+并釋放電子。電子積累過多會產生活性氧破壞PSⅡ，使光合速率下降。中國科學院研究人員提出“非基因方式電子引流”的策略，利用能接收電子的人工
電子梭(鐵氰化鉀)有效解除微藻的光抑制現象，實驗結果如下圖所示。
(1)PSⅡ將水分解釋放的電子用于 ，形成NADPH。該過程中發生的能量轉化 。
(2)據圖分析，當光照強度由I增加到I的過程中，對照組微藻的光能轉化效率 (填"下降""不變"或"上升"),理由是 。
(3)根據實驗結果可知，當光照強度過大時，加入鐵氰化鉀能夠有效解除光抑制，原因是 。
(4)若將對照組中經I1和I3光照強度處理的微藻分別加入鐵氰化鉀后置于I3光照強度下， (填"I1"或"I3")光照強度處理的微藻光合放氧速率較高，原因是 。
4．為研究不同脅迫對作物產量的影響，研究者將在適宜條件下生長了20天的玉米幼苗隨機均分為對照組（CT）、單一干旱組（D）、單一冷害組（C）、干旱和冷害聯合脅迫組（D&C）。各組先分別在對應的條件下培養7天（其他條件均相同且適宜），再在適宜條件下培養2天（恢復期），測定玉米幼苗在脅迫期和恢復期的凈光合速率，結果如圖。
(1)實驗前將四組玉米幼苗在適宜條件下培養20天，其目的是 。
(2)脅迫期，與CT組相比，D組玉米幼苗的凈光合速率較低的原因是 ，暗反應為光反應提供的 減少。
(3)恢復期，與D＆C組相比，C組玉米幼苗的凈光合速率“難以恢復”，可能的原因是 。
(4)據圖分析，當遇到極端低溫天氣時，提出一條有助于緩解低溫帶來的危害的措施 。
5．植物工廠是一種新興的農業生產模式，可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質配比對生菜幼苗體內的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示，不同光質配比對生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下：CK組（白光）、A組（紅光:藍光＝1:2）、B組（紅光:藍光＝3:2）、C組（紅光:藍光＝2:1），每組輸出的功率相同。
回答下列問題：
(1)光為生菜的光合作用提供 ，又能調控生菜的形態建成。生菜吸收營養液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與 離子參與組成的環式結構使葉綠素能夠吸收光能，用于驅動 的分解以及 兩種物質的合成。
(2)由圖乙可知，A、B、C組的干重都比CK組高，原因是 。由圖甲、圖乙可知，選用紅、藍光配比為 ，最有利于生菜產量的提高，原因是 。
(3)進一步探究在不同溫度條件下，增施CO2對生菜光合速率的影響，結果如圖丙所示。由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳，判斷依據是 。植物工廠利用秸稈發酵生產沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，使光合速率進一步提高，從農業生態工程角度分析，優點有 。
6．擬南芥是一種十字花科植物，研究發現擬南芥的H基因突變體在22℃下生長時與野生型無差別，而在30℃下生長則葉片呈白色（野生型植株葉片星綠色）。
(1)進一步研究發現H蛋白是一種熱應激蛋白（溫度升高時表達），能維持葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。據此推測，H基因突變體在30℃時葉子呈白色的原因是 。
(2)為了驗證推測的正確性，可通過實驗直接測定葉片中葉綠素含量，具體步驟為：用無水乙醇提取色素，并將提取的色素溶液置于紅光下，通過測定吸光度來測定葉綠素含量。使用紅光進行檢測的原因是 。
(3)當植物吸收的光能過多時，過剩的光能會對光反應階段的PSⅡ復合體（PSⅡ）造成損傷，使PSⅡ活性降低，進而導致光合作用強度減弱。以擬南芥的野生型和上述H基因突變體為材料進行了相關光合作用實驗，結果如圖所示。實驗中兩組強光強度相同，且強光對二者的PSⅡ均造成了損傷。
①該實驗的自變量為 。該實驗的無關變量中，影響光合作用強度的主要環境因素有 （答出2個因素即可）。
②細胞可通過非光化學淬滅（NPQ）將過剩的光能耗散，減少多余光能對PSⅡ的損傷。據圖分析，與野生型相比，強光照射下突變體中流向光合作用的能量 （填“多”或“少”）。
③若測得突變體的暗反應強度高于野生型，根據本實驗推測，原因是 。
7．有氧呼吸過程中的電子、H+需要經一系列過程傳遞給分子氧，之后氧與[H]結合生成水，下圖為其傳遞
過程的兩條途徑，生物體內存在其中的一條或兩條途徑。請回答下列問題：
(1)在有氧呼吸的過程中，[H]來自 （填化合物）。
(2)“物質6→物質7”過程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒，呼吸作用全被抑制，導致死亡；而天南星科植物經氰化物處理后，呼吸速率降低，但并未完全被抑制。則出現這種差異的原因是小鼠體內只存在圖中途徑 ，天南星科植物體內存在圖中途徑 。
(3)天南星在開花時，其花序會釋放大量能量，花序溫度比周圍高15-35℃，促使惡臭物質散發以吸引昆蟲進行傳粉。研究發現，此時花序中ATP生成量并沒有明顯增加。花序溫度升高但ATP生成沒有明顯增加的原因可能是 （從物質傳遞途徑分析）。
8．細胞的生命活動中時刻發生著物質和能量的復雜變化，請據圖分析。
(1)圖1表示發生在真核細胞線粒體的 呼吸部分過程，蛋白復合體I、Ⅲ、Ⅳ等構成的電子傳遞鏈將e傳遞給O2形成水，同時將H+轉運到線粒體內外膜的間隙，當H+再被轉運到 時，推動了ATP的合成。
(2)腦缺血時，神經細胞損傷的主要原因是神經細胞缺氧導致ATP合成驟降，請據圖1解釋原因 。
(3)研究發現，缺血時若輕微酸化（6.4≤pH<7.4）可減緩ATP下降速率，在一定程度上起到保護神經細胞的作用，為此，科研人員用體外培養的神經細胞開展相關研究，分組處理及結果如圖2所示，圖2結果中支持輕微酸化具有保護作用的證據是 。
(4)基于以上研究，醫生嘗試在病人腦缺血的之后的吸氧治療中添加高于正常值的 氣體，有利于降低神經細胞的損傷。
9．CO2固定也稱CO2同化、碳素同化。生活在高溫干旱環境中的仙人掌，其CO2同化途徑如圖1所示。PEP羧化酶（PEPC）的活性呈現出晝夜變化，機理如圖2所示。
(1)根據圖1可知，仙人掌葉肉細胞中CO2固定的場所是 。
(2)白天較強光照時，仙人掌葉綠體產生O2的速率 （填“大于”“小于”或“等于”）蘋果酸分解產生CO2的速率。夜晚，葉肉細胞因為缺少 而不能進行卡爾文循環。
(3)上午10:00，若環境中CO2的濃度突然降低，短時間內仙人掌葉綠體中C3含量的變化是 （填“升高”、“降低”或“基本不變”），原因是 。
(4)圖1中蘋果酸夜晚運到液泡內，白天運出液泡進入細胞質，推測該過程具有的生理意義是 （寫出兩個方面即可）。
(5)夜晚，仙人掌葉肉細胞的細胞呼吸減弱會影響細胞中蘋果酸的生成。據圖1和圖2分析其原因是 。
10．甜瓜是我國主要水果之一，其果實香氣濃郁，甘美多汁，深受人們喜愛。甜瓜是不耐寒喜溫的作物，在幼苗期甜瓜最適宜的生長溫度為28～30℃。在我國北方地區，研究人員采用人工控制溫度條件的方法，以我國厚皮甜瓜黃河蜜為材料，研究甜瓜幼苗對低溫逆境的適應性及其生理生態機制，從而為培育耐冷性甜瓜提供理論基礎，部分結果如圖所示。回答下列相關問題：

(1)為模擬北方自然環境溫度，圖中15℃/5℃、20℃/10℃、25℃/15℃均分別表示人工控制的白天和晚上溫度，晚上溫度均降低，其意義是 。
(2)胞間CO2可來源于 ，CO2濃度會直接影響光合作用的 階段，進而影響植物的光合速率；據以上兩圖可知，在人工控溫1～5d內，甜瓜凈光合速率的大小與胞間CO2度的大小呈 （填“正相關”或“負相關”）。
(3)甜瓜果實中的有機物主要由葉片供應，有資料顯示，葉片中有機物的積累會抑制葉片光合速率。為驗證該結論，某興趣小組進行了以下操作：將生長狀況相似的、長有甜瓜的植株均分成兩組，對照組在適宜光照、溫度、CO2條件下培養，實驗組摘除甜瓜果實，在相同外界條件下培養，檢測兩組葉片的 釋放速率。
預期實驗結果： 。
11．當光照過強，植物吸收的光能超過植物所需時，會導致光合速率下降，這種現象稱為光抑制。強光條件下，一方面因NADP+不足使電子傳遞給O2形成O2-1；另一方面會導致還原態電子積累，形成三線態葉綠素（3ch1），3chl與O2反應生成單線1O2。O2-1和1O2都非常活潑，如不及時清除，會攻擊葉綠素和PSII反應中心（參與光反應的色素-蛋白質復合體）的D1蛋白，從而損傷光合結構。類胡蘿卜素可快速淬滅3chl，也可直接清除1O2，從而起到保護葉綠體的作用。
(1)PSIⅡ反應中心位于 ，強光條件下NADP+不足的原因是 。
(2)強光條件下，與正常植株相比，缺乏類胡蘿卜素突變體植株的光合速率 （填“增大”“不變”或“減小”），原因是 （答出2條即可）。
(3)Rubisco酶是一個雙功能酶，光照條件下，它既能催化C5與CO2發生羧化反應固定CO2，又能催化C5與O2發生加氧反應進行光呼吸，其催化方向取決于CO2和O2濃度。通過比較碳固定數發現，發生光呼吸時，光合作用效率降低了 %。
(4)隨施氮量的適當增加，葉綠素含量升高，導致該變化原因是 （至少答出3點）。
12．在植物體內，制造或輸出有機物的組織器官被稱為“源”，接納有機物用于生長或貯藏的組織器官被稱為“庫”。籽粒是小麥開花后最重要的“庫”。為指導田間管理和育種，科研人員對多個品種的小麥旗葉在不同時期的光合特性指標與籽粒產量的相關性進行了研究，結果如下表所示。表中數值代表相關性，數值越大，表明該指標對籽粒產量的影響越大。
抽穗期 開花期 灌漿前期 灌漿中期 灌漿后期 灌漿末期
氣孔導度 0.30 0.37 0.70 0.63 0.35 0.11
胞間CO2濃度 0.33 0.33 0.60 0.57 0.30 0.22
葉綠素含量 0.22 0.27 0.33 0.34 0.48 0.45
(1)氣孔導度主要影響光合作用中 的供應。以上研究結果表明，在 期旗葉氣孔導度對籽粒產量的影響最大。若在此時期因干旱導致氣孔開放程度下降，籽粒產量會明顯降低，有效的增產措施是 。
(2)根據以上研究結果，在小麥的品種選育中，針對灌漿后期和末期，應優先選擇旗葉 的品種進行進一步培育。
(3)若研究小麥旗葉與籽粒的“源”、“庫”關系，以下研究思路不合理的是__________。
A．阻斷旗葉有機物的輸出，檢測籽粒產量的變化
B．阻斷籽粒有機物的輸入，檢測旗葉光合作用速率的變化
C．使用澆灌小麥，檢測籽粒中含的有機物的比例
D．使用飼喂旗葉，檢測籽粒中含的有機物的比例
(4)為研究光合作用中碳原子的轉移路徑，科學家曾經進行如下實驗：向小球藻懸浮液中通入用同化處理不同的時間→用沸騰的酒精處理→蒸發濃縮→雙向紙層析→放射自顯影。結果如下：
①用沸騰的酒精處理的目的是 ；雙向紙層析是第一次層析后，將濾紙旋轉90°進行第二次層析的方法，紙層析法使標記化合物 ，其原理是 。
②據圖（點樣處位于圖中濾紙左下角）可知，CO2被固定生成的第一種產物是 ，為該產物還原成磷酸丙糖提供能量的物質是 。
③14CO2同化5s的結果顯示，PEPA、PGA和磷酸糖在 （填“垂直”或“水平”）方向層析時溶解度差異顯著。
④本實驗是通過控制 來探究CO2中碳原子的轉移路徑。
13．為研究新疆大葉苜蓿的抗旱機制，科研人員設置正常供水（CK）、輕度干旱脅迫（T1）和重度干旱脅迫（T2）三組盆栽控水實驗，干旱處理7天后復水，測量新疆大葉苜蓿光合作用相關指標，結果如下圖所示。
(1)根據圖示信息可知，干旱脅迫對新疆大葉苜蓿凈光合速率的影響是 。
(2)氣孔導度越大說明氣孔開放程度越大，干旱脅迫可導致氣孔導度下降，影響光合作用中 的生成進而影響光反應速率。干旱及降雨是農業生產上常見的現象之一，根據實驗結果可知，新疆大葉苜蓿的抗旱性 （填“較強”或“較弱”），其機理是 。
(3)干旱脅迫會激發細胞產生活性氧（ROS）從而破壞生物膜結構，據此分析，T2組復水5d后凈光合速率仍然較低，推測其原因是 。
14．IRP是一種調節線粒體結構和功能穩定性的蛋白質。為了解IRP對線粒體功能的調節作用和具體機制，科學家進行了相關實驗。回答下列問題：
(1)線粒體是細胞進行有氧呼吸主要場所，為執行其功能，線粒體特有的結構特點是 。
(2)JC10是一種熒光染料，JC10的單體發綠色熒光。正常線粒體發揮功能時，會發生膜電位的變化，變化的膜電位會使得 JC10聚合形成多聚體進而發出紅色熒光。科學家檢測了 JC10處理野生型和 IRP 敲除（不表達）小鼠細胞的熒光情況，結果如圖 1 所示。圖中結果說明 IRP對線粒體正常發揮功能是必要的，判斷依據是
(3)研究發現，IRP敲除小鼠中Hiflα和Hif2α兩種蛋白的含量明顯高于野生型。為探究IRP敲除小鼠中這兩種蛋白的作用，科學家繼續進行了實驗。抑制劑PX-478和PT-2385可以分別抑制Hiflα和Hif2α兩種蛋白的功能。
①測量野生型和IRP敲除小鼠線粒體的耗氧速率，結果如圖 2 所示，說明 IRP敲除小鼠線粒體功能障礙的原因主要是 蛋白含量的提高抑制了有氧呼吸第 階段。
②測量 LdhA（呼吸作用第一階段的一種酶）表達量，結果如圖 3 所示，說明 IRP敲除小鼠的 Hiflα蛋白含量提高后 （填“促進”或“抑制”）了 LdhA的表達。
15．某科研小組測定了光照強度對轉基因水稻和野生型水稻光合速率的影響，并檢測了兩種水稻葉片的葉綠素含量，結果如下圖所示。回答下列問題：
(1)圖乙所示兩種水稻葉片色素中，葉綠素 1 表示的是 。
(2)色素提取后經層析分離，擴散最慢的色素帶呈 色；與光合作用有關的酶分布在葉綠體的 。
(3)為了研究葉綠體的功能，某同學將正常葉片置于適量的溶液中，用組織搗碎機破碎細胞，再用差速離心法分離細胞器，則該溶液的pH與滲透壓應滿足的條件為 。
(4)結合圖甲和圖乙，適宜條件下，與野生型水稻相比，轉基因水稻的干物質的量 （填“增加”、“減少”或“不變”），原因是 。
(5)為研究轉基因水稻是否適合在旱田環境中生長，該小組又進行了干旱脅迫對其凈光合速率影響的實驗，結果如圖。
經干旱脅迫處理后，水稻葉肉細胞細胞液的濃度 ，細胞的吸水能力 。從實驗結果看，干旱脅迫條件下水稻光合作用光飽和點降低，從光合作用的過程分析，原因可能是 ；而該轉基因水稻不適合旱田環境生長的原因是 。
16．水稻是我國重要的糧食作物，其光合作用強度和呼吸作用強度受多種因素的影響。研究人員用水稻幼苗和完全培養液進行了相關實驗，結果如圖所示。回答下列問題：
(1)由圖分析，35℃時水稻幼苗的真光合速率與呼吸速率之間的數量關系是 。在稻田中使用農家肥能有效提高水稻產量，主要原因是 。
(2)）高等植物的光系統能將光能轉變成化學能，葉綠體psbA基因編碼的D1是光系統Ⅱ的核心蛋白，光照過強時會導致其分解，使光合速率下降。研究發現水楊酸可以有效降低D1的下降幅度（D1的含量可以采用適當的方法進行檢測，具體檢測方法不作要求），請以大小生理狀況等一致的水稻幼苗和適宜濃度的水楊酸為實驗材料，對此結論進行驗證。
實驗設計思路： 。
(3)為進一步研究干旱對水稻耐熱性的影響，科學家將相同的水稻種子分別置于正常條件（CK）、單一高溫條件（H）和干旱—高溫交叉條件（DH，先干旱后高溫）下萌發，測定其幼苗葉片的葉綠素含量、凈光合速率和蒸騰速率，結果如下：
處理 光合速率（umol·m-2·s-1） 蒸騰速率（mmol·m-2·s-1）
正常（CK） 5.37 1.42
高溫（H） 1.78 0.48
干旱高溫交叉（DH） 4.75 1.66
綜合圖、表中的結果，結合光合作用過程，解釋H組光合速率顯著降低的原因是 。DH組光合速率降低不顯著，推測可能是經干旱處理的水稻會 高溫環境。

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