資源簡介

(共188張PPT)
專題二　細胞的物質和能量代謝
2.2 細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些反應發生在細胞的特定區域
2.2.1 說明絕大多數酶是一類能催化生化反應的蛋白質，酶活性受到環境因素(如pH和溫度等)的影響
2.2.2 解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質
2.2.3 說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能
2.2.4 說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉化為生命活動可以利用的能量
1．有氧呼吸時細胞質基質和線粒體中都能產生ATP。 (　　)
提示：√
2．ATP是高能磷酸化合物，含3個特殊化學鍵，其中末端的磷酸基團具有較高的轉移勢能。 (　　)
提示：×　ATP中含2個特殊化學鍵。
3．ATP與ADP相互轉化速率快，且轉化過程主要發生在細胞核內。 (　　)
提示：×　ADP轉化為ATP只發生在細胞質中，細胞質是細胞代謝的主要場所，因此ATP轉化為ADP主要發生在細胞質中。
4．吸能反應一般與ATP的合成反應相聯系。 (　　)
提示：×　吸能反應一般與ATP的水解反應相聯系。
5．人體內某種酶的主要作用是切割、分解細胞膜上的“廢物蛋白”，該酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA的參與。 (　　)
提示：√
6．由活細胞產生的酶在生物體外沒有催化活性。 (　　)
提示：×　如果條件適宜，酶在細胞內外均可發揮作用。
7．探究唾液淀粉酶活性的最適溫度時，應設置0 ℃、37 ℃和100 ℃三個溫度梯度進行實驗，并記錄實驗數據。 (　　)
提示：×　探究溫度對唾液淀粉酶活性的影響時，可選擇這三個溫度進行實驗，但是探究最適溫度時，應當選擇更小的溫度梯度才能保證實驗結果更加準確。
8．制作酸奶的過程中，乳酸菌可產生大量的丙酮酸和CO2。 (　　)
提示：×　乳酸菌的呼吸作用中不產生二氧化碳。
9．類胡蘿卜素在紅光區吸收的光能可以產生大量ATP。 (　　)
提示：×　根據教材中的光和色素吸收光譜可知，類胡蘿卜素不吸收紅光。
10．探究酵母菌細胞呼吸的方式時，檢測指標可以是酵母菌培養液的渾濁程度。 (　　)
提示：×　可以通過澄清石灰水的渾濁程度判斷CO2產生量的多少。
11．葉綠體內膜上存在與水分解有關的酶。 (　　)
提示：×　水光解發生于葉綠體的類囊體薄膜上。
12．紙層析法分離葉綠體色素時，以多種有機溶劑的混合物作為層析液。 (　　)
提示：√
13．測得的某植物葉片的光合速率小于該葉片分離得到的葉綠體的光合速率。 (　　)
提示：√
14．弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進行光合作用。 (　　)
提示：×　弱光條件下如果光合作用速率小于呼吸作用速率，也不會有O2釋放。
15．在光補償點時，植物的凈光合速率等于呼吸速率。 (　　)
提示：×　在光補償點時，植物的總(實際)光合速率等于呼吸速率。
16．在探究光照強度對光合作用強度的影響實驗中，加入NaHCO3溶液是為了吸收細胞呼吸釋放的CO2。 (　　)
提示：×　加入NaHCO3溶液的目的是為葉肉細胞提供CO2。
17．光照越弱，陰生植物光合作用越強；光照越強，陽生植物光合作用越強。 (　　)
提示：×　陰生植物和陽生植物光合作用強度都是在一定范圍內隨光照強度增強而增強。
18．合理控制晝夜溫差有利于提高作物產量。 (　　)
提示：√
19．合理密植和增施有機肥能提高農作物的光合作用強度。 (　　)
提示：√
20．干旱初期，植物缺水主要影響光合作用的光反應。 (　　)
提示：×　缺水會導致氣孔開度變小，進而影響CO2的吸收，從而影響暗反應的進行。
1.檢驗蛋白酶對蛋白質的水解時應選用蛋白塊而不能用雙縮脲試劑的原因是：____________________________________________________
____。
2．細胞內的吸能反應和放能反應與ATP合成和水解有怎樣的聯系？__________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________。
因為蛋白酶本身也是蛋白質，所以不能選用雙縮脲試劑鑒
定
吸能反應一般與ATP水解的反應相聯系，由ATP水解提供能量；放能反應一般與ATP的合成相聯系，釋放的能量儲存在ATP中。也就是說，能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通
3．溶菌酶具有抗菌消炎的作用，原因是_______________________
_________________。
4．松土能增進肥效的原因是_________________________________
________________________________。
5．細胞呼吸過程產生的NADH不能用于光合作用的暗反應，原因是____________________________________________________________
___________________________________________________。
溶菌酶能夠溶解細菌的
細胞壁，殺死細菌
松土能促進植物根細胞的細胞呼吸，
促進根對土壤中礦質元素的吸收
細胞呼吸過程產生的NADH又叫還原型輔酶Ⅰ，光合作用暗反應需
要的是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，它們是兩種不同的物質
6．由于____________________________________________，因此檢測酵母菌無氧呼吸產生酒精時應將酵母菌的培養時間適當延長以耗盡溶液中的葡萄糖。
7．生活在土壤中的硝化細菌能_______________________________
_______________________________________。這兩個化學反應中釋放出的化學能，就被硝化細菌用來_____________________________。
葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應發生顏色變化
將土壤中的氨(NH3)氧化成亞硝酸
(HNO2)，進而將亞硝酸氧化成硝酸(HNO3)
將二氧化碳和水合成糖類
8．如果對恩格爾曼的第二個實驗進行改進，用透過三棱鏡的光先通過葉綠體色素提取液，再照射到載有水綿和需氧細菌的臨時裝片上，一段時間后，需氧細菌分布有何特點？____________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
三棱鏡將光分為七色光，葉綠體色素提取液主要吸收紅光和藍紫光，故先透過三棱鏡，再通過葉綠體色素提取液后照射到水綿臨時裝片上的光中紅光和藍紫光較弱，水綿不同部位的光合作用強度相差不大，產生氧氣的量大致相同，因此水綿周圍需氧細菌分布無顯著差別
核心考點一
酶在細胞代謝中的作用
1.酶的來源、作用、本質和特性
2.與酶有關的三類曲線
(1)酶的作用原理曲線(如圖)
①酶的作用原理是降低反應的活化能。
②表示無催化劑催化時反應進行所需要的活化能的是ad段。
③表示有無機催化劑催化時反應進行所需要的活化能的是bd段，表示有酶催化時反應進行所需要的活化能的是cd段。
④無機催化劑降低的活化能是ab段，酶降低的活化能是ac段，故酶降低活化能的作用更顯著。
(2)酶的特性曲線(如圖)
①圖1中加酶的曲線和加無機催化劑的曲線比較，表明酶具有高效性。
②圖2中兩曲線比較，說明酶具有專一性。
(3)影響酶促反應速率的因素曲線
①溫度和pH
圖甲和圖乙顯示，溫度過高、過酸、過堿都會使酶失活，而低溫只是使酶的活性降低，并未破壞酶的空間結構，條件適宜時酶活性可恢復。
從圖丙和圖丁可以看出，反應溶液pH(溫度)的變化不影響酶作用的最適溫度(pH)。
②反應物濃度和酶濃度
圖甲中，OP段的限制因素是反應物濃度；圖乙中，反應物充足，其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。
3.酶的特性及相關探究實驗
常考題型一　酶的本質、作用和特性
1. (2024·河北卷)下列關于酶的敘述，正確的是(　　)
A．作為生物催化劑，酶作用的反應物都是有機物
B．胃蛋白酶應在酸性、37 ℃條件下保存
C．醋酸桿菌中與發酵產酸相關的酶，分布于其線粒體內膜上
D．從成年牛、羊等草食類動物的腸道內容物中可獲得纖維素酶
【答案】　D
【解析】　一般來說，酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，但其作用的反應物不一定是有機物，如過氧化氫酶作用的反應物過氧化氫就是無機物，A錯誤；胃蛋白酶應在酸性、低溫下保存，B錯誤；醋酸桿菌是細菌，屬于原核生物，不具有線粒體結構，C錯誤；成年牛、羊等草食類動物腸道中有可以分解纖維素的微生物，所以從其腸道內容物中可以獲得纖維素酶，D正確。故選D。
2. (2024·廣東卷)現有一種天然多糖降解酶，其肽鏈由4段序列以Ce5－Ay3－Bi－CB方式連接而成。研究者將各段序列以不同方式構建新肽鏈，并評價其催化活性，部分結果見表。關于各段序列的生物學功能，下列分析錯誤的是(　　)
肽鏈 纖維素類底物 褐藻酸類底物
W1 W2 S1 S2
Ce5－Ay3－Bi－CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ — —
Ay3－Bi－CB — — ＋＋ ＋＋＋
Ay3 — — ＋＋＋ ＋＋
Bi — — — —
CB — — — —
注：—表示無活性，＋表示有活性，＋越多表示活性越強。
A．Ay3與Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影響
B．Bi無催化活性，但可判斷與Ay3的催化專一性有關
C．該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關
D．無法判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關
【答案】　B
【解析】　由表可知，Ce5具有催化纖維素類底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸類底物的活性，Ay3與Ce5催化功能不同，Ay3－Bi－CB與Ce5－Ay3－Bi－CB相比，當缺少Ce5后，就不能催化纖維素類底物，當Ay3與Ce5同時存在時催化纖維素類底物的活性增強，所以Ay3與Ce5 可能存在相互影響，A正確；由表可知，不論是否與Bi結合，Ay3均可以催化S1與S2，說明Bi與Ay3的催化專一性無關，B錯誤；由表可知，Ay3－Bi－CB與Ce5－Ay3－Bi－CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸類底物的活性不變，說明該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關，C正確；需要檢測Ce5－Ay3－Bi肽鏈的活性，才能判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關，D正確。故選B。
3. (2024·湖南卷)某同學將質粒DNA進行限制酶酶切時，發現DNA完全沒有被酶切，分析可能的原因并提出解決方法。下列敘述錯誤的是(　　)
A．限制酶失活，更換新的限制酶
B．酶切條件不合適，調整反應條件如溫度和酶的用量等
C．質粒DNA突變導致酶識別位點缺失，更換為正常質粒DNA
D．酶切位點被甲基化修飾，換用對DNA甲基化不敏感的限制酶
【答案】　B
【解析】　限制酶失活會使DNA完全不被酶切，此時應更換新的限制酶，A正確；酶切條件不合適通常會使切割效果下降，調整反應條件如溫度和pH等，調整酶的用量沒有作用，B錯誤；質粒DNA突變會導致限制酶識別位點缺失，進而造成限制酶無法進行切割，此時應更換為正常質粒，C正確；質粒DNA上酶切位點被甲基化修飾，會導致對DNA甲基化敏感的限制酶無法進行酶切，此時應換用對DNA甲基化不敏感的限制酶，D正確。故選B。
4. (2023·廣東卷)中國制茶工藝源遠流長。紅茶制作包括萎凋、揉捻、發酵、高溫干燥等工序，其間多酚氧化酶催化茶多酚生成適量茶黃素是紅茶風味形成的關鍵。下列敘述錯誤的是(　　)
A．揉捻能破壞細胞結構使多酚氧化酶與茶多酚接觸
B．發酵時保持適宜的溫度以維持多酚氧化酶的活性
C．發酵時有機酸含量增加不會影響多酚氧化酶活性
D．高溫滅活多酚氧化酶以防止過度氧化影響茶品質
【答案】　C
【解析】　紅茶制作時揉捻能破壞細胞結構，使其釋放的多酚氧化酶與茶多酚接觸，A正確；發酵過程的實質就是酶促反應過程，需要將溫度設置在酶的最適溫度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能獲得更多的茶黃素，B正確；酶的作用條件較溫和，發酵時有機酸含量增加會降低多酚氧化酶的活性，C錯誤；高溫條件會使多酚氧化酶的空間結構被破壞而失活，以防止過度氧化影響茶品質，D正確。故選C。
應用“四看法”分析酶促反應曲線
一看兩坐標軸的含義：分清自變量與因變量，了解兩個變量間的關系。
二看曲線的變化：利用數學模型法觀察同一條曲線的升、降或平的變化，掌握變量變化的生物學意義。如在分析影響酶促反應的因素時，一般情況下，曲線未達到平衡時，限制因素是橫坐標所表示的因素；當曲線達到平衡狀態后，限制因素是除橫坐標所表示的因素之外的其他因素。
三看特殊點：找出曲線的起點、終點、頂點、轉折點、交叉點等，理解特殊點的意義。
四看不同曲線的變化：理解曲線之間的內在聯系，找出不同曲線的異同及變化的原因。
常考題型二　酶的影響因素及相關實驗分析
5. (2024·浙江1月卷)紅豆杉細胞內的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，進而促進紫杉醇的合成。低溫條件下提取 PAL 酶液，測定 PAL 的活性，測定過程如下表。
步驟 處理 試管1 試管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) —— 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 試管1加0.2 mL H2O。2支試管置于30 ℃水浴1小時
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL ——
⑥ 試管2加0.2 mL H2O。測定2支試管中的產物量
下列敘述錯誤的是(　　)
A．低溫提取以避免PAL 失活　
B．30 ℃水浴1小時使苯丙氨酸完全消耗
C．④加H2O補齊反應體系體積　
D．⑤加入HCl溶液是為了終止酶促反應
【答案】　B
【解析】　溫度過高，酶失活，因此本實驗采用低溫提取，以避免PAL 失活，A正確；因為試管2在②中加入了HCl，酶已經變性失活，故不會消耗底物苯丙氨酸，B錯誤；④加H2O，補齊了②試管1沒有加入的液體的體積，即補齊反應體系體積，保證無關變量相同，C正確；pH過低或過高酶均會失活，⑤加入HCl溶液是為了終止酶促反應，D正確。故選B。
6. (2023·湖南卷)食品保存有干制、腌制、低溫保存和高溫處理等多種方法。下列敘述錯誤的是(　　)
A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生長和繁殖，食品保存時間延長
B．腌制通過添加食鹽、糖等制造高滲環境，從而抑制微生物的生長和繁殖
C．低溫保存可抑制微生物的生命活動，溫度越低對食品保存越有利
D．高溫處理可殺死食品中絕大部分微生物，并可破壞食品中的酶類
【答案】　C
【解析】　干制能降低食品中的含水量，使微生物不易生長和繁殖，進而延長食品保存時間，A正確；腌制過程中添加食鹽、糖等可制造高滲環境，從而抑制微生物的生長和繁殖，B正確；低溫保存可以抑制微生物的生命活動，但不是溫度越低越好，一般果蔬的保存溫度為零上低溫，C錯誤；高溫處理可殺死食品中絕大部分微生物，并通過破壞食品中的酶類，降低酶類對食品有機物的分解，有利于食品保存，D正確。故選C。
7. (2023·浙江1月卷)某同學研究某因素對酶活性的影響，實驗處理及結果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性喪失50%；己糖激酶溶液中加入過量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性僅喪失3%。該同學研究的因素是(　　)
A．溫度　　　 B．底物
C．反應時間 D．酶量
【答案】　B
【解析】　由題干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性喪失50%；己糖激酶溶液中加入過量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性僅喪失3%。這兩組實驗的不同條件在于是否加入底物。所以研究的因素是底物，B正確；由題干可知，兩組實驗的反應時間均為12 min溫度均為45 ℃且酶量一致，所以研究的因素不是溫度、反應時間和酶量，A、C、D錯誤。故選B。
8. (2022·全國乙卷)某種酶P由RNA和蛋白質組成，可催化底物轉化為相應的產物。為探究該酶不同組分催化反應所需的條件，某同學進行了下列5組實驗(表中“＋”表示有，“－”表示無)。
實驗組 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA組分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白質組分 ＋ － ＋ － ＋
低濃度Mg2＋ ＋ ＋ ＋ － －
高濃度Mg2＋ － － － ＋ ＋
產物 ＋ － － ＋ －
根據實驗結果可以得出的結論是(　　)
A．酶P必須在高濃度Mg2＋條件下才具有催化活性
B．蛋白質組分的催化活性隨Mg2＋濃度升高而升高
C．在高濃度Mg2＋條件下RNA組分具有催化活性
D．在高濃度Mg2＋條件下蛋白質組分具有催化活性
【答案】　C
【解析】　由①組可知，酶在低濃度Mg2＋條件下也有產物生成，說明并非一定要在高濃度Mg2＋條件下才具有催化活性，A錯誤；由第③組和第⑤組對比可知，只有蛋白質組分的酶，其催化活性在低濃度Mg2＋和高濃度Mg2＋條件下，均無產物生成，說明在兩種條件下都沒有催化活性，B錯誤；由第④組和第⑤組對比可知，在高濃度Mg2＋條件下，第④組有產物生成，第⑤組沒有產物生成，說明RNA組分具有催化活性，蛋白質組分沒有催化活性，C正確，D錯誤。
1.“四步法”分析酶的實驗題
(1)分析實驗目的，確定自變量與因變量(檢測指標)。
(2)明確實驗原理(新情境題的題干中會有提示，要注意提煉)。
(3)準確書寫實驗步驟，注意遵循實驗的對照原則、單一變量原則及科學性原則。酶相關實驗常常是用表格形式呈現實驗步驟。
(4)如果是選擇題，要依據實驗原理、實驗原則，利用所學的生物知識進行綜合分析，然后作出判斷；如果是非選擇題則應注意聯系教材知識綜合分析，以確定所填答案。
2.檢測試劑的選擇
(1)若物質反應前后均能與試劑發生反應，例如麥芽糖和水解后形成的葡萄糖均能與斐林試劑反應，再如蛋白質和水解后形成的多肽均能與雙縮脲試劑反應，則此類試劑不能選用。
(2)若物質反應前后均不能與試劑反應，例如蔗糖和水解后形成的單糖均不能與碘液反應，此類試劑也不能選用。
核心考點二
ATP在細胞代謝中的作用
1.明辨ATP的結構及拓展
(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基團。
(2)ATP中含有兩個特殊的化學鍵，其中遠離腺苷的特殊化學鍵容易水解與合成。
(3)辨析幾種不同物質中A的含義
2.能量轉換過程和ATP的產生與消耗
3.細胞中ATP產生速率與O2供給量之間關系的曲線解讀
(1)當橫坐標表示呼吸作用強度時，ATP產生速率的變化曲線應該從原點開始。
(2)哺乳動物成熟的紅細胞中，ATP的產生速率幾乎與O2供給量無關。
常考題型一　ATP的結構、來源和利用
1. (2024·全國甲卷)ATP可為代謝提供能量，也參與RNA的合成，ATP結構如圖所示，圖中～表示特殊化學鍵，下列敘述錯誤的是(　　)
A．ATP轉化為ADP可為離子的主動運輸提供能量
B．用α位32P標記的ATP可以合成帶有32P的RNA
C．β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵不能在細胞核中斷裂
D．光合作用可將光能轉化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵
【答案】　C
【解析】　ATP為直接能源物質，γ位磷酸基團脫離ATP形成ADP的過程釋放能量，可為離子主動運輸等生命活動提供能量，A正確；ATP分子水解兩個特殊化學鍵后，得到RNA的基本單位之一(腺嘌呤核糖核苷酸)，故用α位32P標記的ATP可以合成帶有32P的RNA，B正確；ATP可在細胞核中發揮作用，如為RNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵能在細胞核中斷裂，C錯誤；光合作用光反應，可將光能轉化為活躍的化學能儲存于ATP的特殊化學鍵中，故光合作用可將光能轉化為化學能儲存于β和γ位磷酸基團之間的特殊化學鍵，D正確。故選C。
2. (2022·北京卷)ATP是細胞的能量“通貨”，關于ATP的敘述錯誤的是(　　)
A．含有C、H、O、N、P
B．必須在有氧條件下合成
C．胞內合成需要酶的催化
D．可直接為細胞提供能量
【答案】　B
【解析】　ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；在無氧條件下，無氧呼吸過程中也能合成ATP，B錯誤；ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化，C正確；ATP是生物體的直接能源物質，可直接為細胞提供能量，D正確。
3. (2022·江蘇卷)下列關于細胞代謝的敘述正確的是(　　)
A．光照下，葉肉細胞中的ATP均源于光能的直接轉化
B．供氧不足時，酵母菌在細胞質基質中將丙酮酸轉化為乙醇
C．藍細菌沒有線粒體，只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP
D．供氧充足時，真核生物在線粒體外膜上氧化[H]產生大量ATP
【答案】　B
【解析】　光照下，葉肉細胞可以進行光合作用和有氧呼吸，光合作用中產生的ATP來源于光能的直接轉化，有氧呼吸中產生的ATP來源于有機物的氧化分解，A錯誤；供氧不足時，酵母菌在細胞質基質中進行無氧呼吸，將丙酮酸轉化為乙醇和二氧化碳，B正確；藍細菌屬于原核生物，沒有線粒體，但能進行有氧呼吸，C錯誤；供氧充足時，真核生物在線粒體內膜上氧化[H]產生大量ATP，D錯誤。故選B。
4. (2022·浙江1月卷)下列關于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是(　　)
A．由1個脫氧核糖、1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成
B．分子中與磷酸基團相連接的化學鍵稱為高能磷酸鍵(特殊化學鍵)
C．在水解酶的作用下不斷地合成和水解
D．是細胞中吸能反應和放能反應的紐帶
【答案】　D
【解析】　一個ATP分子中含有一個腺苷(一個腺嘌呤和一個核糖)、3個磷酸基團，具有2個高能磷酸鍵(特殊化學鍵)，A錯誤，B錯誤；酶具有專一性，ATP與ADP循環轉化所需酶的種類不相同，ATP水解酶催化ATP水解，ATP合成酶催化ATP的合成，C錯誤；吸能反應一般與ATP的水解相聯系，放能反應一般與ATP的合成相聯系，故吸能反應和放能反應之間的紐帶就是ATP，D正確。
細胞內產生與消耗ATP的常見結構
轉化場所 常見的生理過程
細胞膜 消耗ATP：主動運輸、胞吞、胞吐
細胞質基質 產生ATP：細胞呼吸第一階段
葉綠體 產生ATP：光反應階段
消耗ATP：暗反應階段、自身DNA復制、轉錄和蛋白質合成等
線粒體 產生ATP：有氧呼吸第二、三階段
消耗ATP：自身DNA復制、轉錄和蛋白質合成等
核糖體 消耗ATP：蛋白質的合成
細胞核 消耗ATP：DNA復制、轉錄等
常考題型二　ATP與ADP相互轉化過程
5. (2021·海南卷)研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1～2 min后迅速分離得到細胞內的ATP。結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關敘述正確的是(　　)
A．該實驗表明，細胞內全部ADP都轉化成ATP
B．32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性
C．32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率相等
D．ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發生在細胞核內
【答案】　B
【解析】　根據題意可知，該實驗不能說明細胞內全部ADP都轉化成ATP，A錯誤；根據題意“結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。”說明32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性，B正確；根據題意可知，放射性幾乎只出現在ATP的末端磷酸基團，C錯誤；該實驗不能說明轉化主要發生在細胞核內，D錯誤。
6. (浙江卷)ATP是細胞中的能量通貨，下列敘述正確的是(　　)
A．ATP中的能量均來自細胞呼吸釋放的能量
B．ATP—ADP循環使得細胞儲存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP時釋放能量和磷酸基團
D．ATP分子中的2個特殊化學鍵不易斷裂水解
【答案】　C
【解析】　ATP的形成途徑是光合作用和細胞呼吸，因此ATP中的能量來自光能和細胞呼吸釋放的能量，A錯誤；ATP—ADP循環使得細胞中ATP和ADP的相互轉化時刻不停地發生并且處于動態平衡之中，B錯誤；ATP水解時遠離腺苷的特殊化學鍵斷裂，形成ADP和Pi，同時釋放能量，C正確；ATP分子中含有2個特殊化學鍵，遠離腺苷的特殊化學鍵很容易水解，D錯誤。
7. (上海卷)下列化學反應屬于水解反應的是(　　)
①核酸→核苷酸　②葡萄糖→丙酮酸　③ATP→ADP
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
【答案】　B
【解析】　核酸在水解酶的作用下水解為核酸的基本組成單位核苷酸；葡萄糖經過呼吸作用第一階段轉變為丙酮酸；ATP通過水解，遠離A的特殊化學鍵斷裂，釋放能量。
8. (全國Ⅰ卷)在有關DNA分子的研究中，常用32P來標記DNA分子，用α、β、γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個磷酸基團所處的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列問題：
(1)某種酶可催化ATP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上，同時產生ADP。若用該酶把32P標記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團應在ATP的____________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團應在dATP的__________(填“α”“β”或“γ”)位上。
【答案】　(1)γ　(2)α
【解析】　(1)ATP水解產生ADP時，斷開遠離腺苷的特殊化學鍵，也就是將γ位磷酸基團水解下來。所以ATP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上，同時產生ADP時，應當是γ位磷酸基團發生了轉移。(2)dATP作為DNA生物合成的原料時，會脫掉遠離腺苷的兩個磷酸基團，如果需要將32P標記到新合成的DNA分子上，則32P的磷酸基團應在dATP的α位上才能保留下來，進入DNA中。
解答ATP相關問題時注意點
1.ATP、磷脂及核酸的組成元素相同，都是C、H、O、N、P。ATP中含有的五碳糖為核糖。
2.一個ATP分子含有兩個特殊化學鍵，ATP中遠離腺苷的那個特殊化學鍵容易形成和斷裂。
3.吸能反應往往需要消耗ATP，放能反應往往產生ATP，人在運動狀態下ATP和ADP的相互轉化速率大于安靜狀態下的轉化速率。
4.物質出入細胞時，協助擴散不消耗ATP，主動運輸、胞吞和胞吐消耗ATP。
5.生命活動所需要的ATP主要來自有氧呼吸。
6.無氧呼吸產生的ATP少，是因為大部分能量儲存在不徹底的氧化產物(乳酸或酒精)中，沒有釋放出來。
核心考點三
光合作用和細胞呼吸的物質和能量轉化
1.光合作用和細胞呼吸過程
(1)物質轉變過程
圖中b～h表示的物質依次是O2、ATP、ADP、NADPH、C5、CO2、C3。
①～⑤表示的生理過程的具體場所依次是類囊體薄膜、葉綠體基質、細胞質基質、線粒體基質、線粒體內膜。
(2)相應元素轉移過程
元素 轉移過程
C
O
H
(3)能量轉化過程
2.外界條件變化時，C5、C3、NADPH、ATP物質的量的變化模式圖
(1)光照強度變化
(2)CO2濃度變化
常考題型一　細胞呼吸的過程
1. (2024·甘肅卷)梅蘭竹菊為花中四君子，很多人喜歡在室內或庭院種植。花卉需要科學養護，養護不當會影響花卉的生長，如蘭花會因澆水過多而死亡，關于此現象，下列敘述錯誤的是(　　)
A．根系呼吸產生的能量減少使養分吸收所需的能量不足
B．根系呼吸產生的能量減少使水分吸收所需的能量不足
C．澆水過多抑制了根系細胞有氧呼吸但促進了無氧呼吸
D．根系細胞質基質中無氧呼吸產生的有害物質含量增加
【答案】　B
【解析】　大多數營養元素的吸收是與植物根系代謝活動密切相關的過程，這些過程需要根系細胞呼吸產生的能量，澆水過多會使根系呼吸產生的能量減少，使養分吸收所需的能量不足，A正確；根系吸收水分是被動運輸，不消耗能量，B錯誤；澆水過多使土壤含氧量減少，抑制了根細胞的有氧呼吸，但促進了無氧呼吸的進行，C正確；根細胞無氧呼吸整個過程都發生在細胞質基質中，會產生酒精或乳酸等有害物質，D正確。故選B。
2. (2024·安徽卷)細胞呼吸第一階段包含一系列酶促反應，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個關鍵酶。細胞中 ATP減少時，ADP和AMP會增多。當ATP/AMP濃度比變化時，兩者會與PFK1發生競爭性結合而改變酶活性，進而調節細胞呼吸速率，以保證細胞中能量的供求平衡。下列敘述正確的是(　　)
A．在細胞質基質中，PFK1催化葡萄糖直接分解為丙酮酸等
B．PFK1與ATP結合后，酶的空間結構發生改變而變性失活
C．ATP/AMP濃度比變化對PFK1活性的調節屬于正反饋調節
D．運動時肌細胞中 AMP與PFK1結合增多，細胞呼吸速率加快
【答案】　D
【解析】　細胞呼吸第一階段葡萄糖最終分解為丙酮酸，需要一系列酶促反應即需要多種酶參與，而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個關鍵酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解為丙酮酸，A錯誤；由題意可知，當ATP/AMP濃度比變化時，兩者會與PFK1發生競爭性結合而改變酶活性，進而調節細胞呼吸速率，以保證細胞中能量的供求平衡，說明PFK1與ATP結合后，酶的空間結構發生改變但還具有其活性，B錯誤；由題意可知，ATP/AMP濃度比變化，最終保證細胞中能量的供求平衡，說明其調節屬于負反饋調節，C錯誤；運動時肌細胞消耗ATP增多，細胞中 ATP減少，ADP和AMP會增多，從而 AMP與PFK1結合增多，細胞呼吸速率加快，細胞中 ATP含量增多，從而維持能量供應，D正確。故選D。
3. (2023·全國乙卷)植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應缺氧環境。在無氧條件下，某種植物幼苗的根細胞經呼吸作用釋放CO2的速率隨時間的變化趨勢如圖所示。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．在時間a之前，植物根細胞無CO2釋放，只進行無氧呼吸產生乳酸
B．a～b時間內植物根細胞存在經無氧呼吸產生酒精和CO2的過程
C．每分子葡萄糖經無氧呼吸產生酒精時生成的ATP比產生乳酸時的多
D．植物根細胞無氧呼吸產生的酒精跨膜運輸的過程不需要消耗ATP
【答案】　C
【解析】　植物進行有氧呼吸或無氧呼吸產生酒精時都有二氧化碳釋放，圖示在時間a之前，植物根細胞無CO2釋放，分析題意可知，植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應缺氧環境，據此推知在時間a之前，只進行無氧呼吸產生乳酸，A正確；Oa階段無二氧化碳產生，ab階段二氧化碳釋放較多，a～b時間內植物根細胞存在經無氧呼吸產生酒精和CO2的過程，是植物通過呼吸途徑改變來適應缺氧環境的體現，B正確；無論是產生酒精還是產生乳酸的無氧呼吸，都只在第一階段釋放少量能量，第二階段無能量釋放，故每分子葡萄糖經無氧呼吸產生酒精時生成的ATP和產生乳酸時相同，C錯誤；酒精跨膜運輸方式是自由擴散，該過程不需要消耗ATP，D正確。故選C。
4. (2024·山東卷改編)種皮會限制O2進入種子。豌豆干種子吸水萌發實驗中子葉耗氧量、乙醇脫氫酶活性與被氧化的NADH的關系如圖所示。已知無氧呼吸中，乙醇脫氫酶催化生成乙醇，與此同時NADH被氧化。下列說法錯誤的是(　　)
A．p點為種皮被突破的時間點
B．Ⅱ階段種子內O2濃度降低限制了有氧呼吸
C．Ⅲ階段種子無氧呼吸合成乙醇的速率逐漸增加
D．q處種子無氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
【答案】　C
【解析】　由圖可知，p點乙醇脫氫酶活性開始下降，子葉耗氧量急劇增加，說明此時無氧呼吸減弱，有氧呼吸增強，該點為種皮被突破的時間點，A正確；Ⅱ階段種子內O2濃度降低限制了有氧呼吸，使得子葉耗氧速率降低，但為了保證能量的供應，乙醇脫氫酶活性繼續升高，加強無氧呼吸提供能量，B正確；Ⅲ階段種皮已經被突破，種子有氧呼吸增強，無氧呼吸合成乙醇的速率逐漸降低，C錯誤；q處種子無氧呼吸與有氧呼吸被氧化的NADH相同，根據有氧呼吸和無氧呼吸的反應式可知，此時無氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正確。故選C。
對細胞呼吸的場所、過程、條件要精確把握
1.原核生物有氧呼吸的場所是細胞質和細胞膜上。真核生物有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體。
2.有氧呼吸的第一、二階段不需要O2，只有第三階段需要O2。
3.如果某生物無O2的吸收和CO2的釋放，則該生物只進行無氧呼吸(產物為乳酸)或已死亡。
4.無氧呼吸的產物中沒有水，如果細胞呼吸的產物中有水，則一定是進行了有氧呼吸。
5.由于酵母菌無氧呼吸和有氧呼吸均可以產生CO2，故不能依據有無CO2的產生來判斷酵母菌的細胞呼吸方式。
6.無線粒體的真核細胞(或生物)只能進行無氧呼吸，如哺乳動物的成熟紅細胞；原核細胞無線粒體，但大多數可進行有氧呼吸。
常考題型二　光合作用的過程
5. (2024·廣東卷)2019年，我國科考隊在太平洋馬里亞納海溝采集到一種藍細菌，其細胞內存在由兩層膜組成的片層結構，此結構可進行光合作用與呼吸作用。在該結構中，下列物質存在的可能性最小的是(　　)
A．ATP
B．NADP＋
C．NADH
D．DNA
【答案】　D
【解析】　由題干信息可知，采集到的藍細菌其細胞內存在由兩層膜組成的片層結構，此結構可進行光合作用與呼吸作用，進行光合作用時，光反應階段可以將ADP和Pi轉化為ATP，NADP＋和H＋轉化為NADPH，用于暗反應，有氧呼吸的第一階段和第二階段都可以生成NADH，而DNA存在于藍細菌的擬核中，D正確，A、B、C錯誤。故選D。
6. (2024·河北卷)高原地區藍光和紫外光較強，常采用覆膜措施輔助林木育苗。為探究不同顏色覆膜對藏川楊幼苗生長的影響，研究者檢測了白膜、藍膜和綠膜對不同光的透過率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，結果如圖、表所示。
覆膜處理 葉綠素含量(mg/g) 類胡蘿卜素含量(mg/g)
白膜 1.67 0.71
藍膜 2.20 0.90
綠膜 1.74 0.65
回答下列問題：
(1)如圖所示，三種顏色的膜對紫外光、藍光和綠光的透過率有明顯差異，其中________光可被位于葉綠體________上的光合色素高效吸收后用于光反應，進而使暗反應階段的C3還原轉化為__________和__________。與白膜覆蓋相比，藍膜和綠膜透過的________較少，可更好地減弱幼苗受到的輻射。
(2)光合色素溶液的濃度與其光吸收值成正比，選擇適當波長的光可對色素含量進行測定。提取光合色素時，可利用__________作為溶劑。測定葉綠素含量時，應選擇紅光而不能選擇藍紫光，原因是__________
_____________________________________________________________________________________________________________。
(3)研究表明，覆蓋藍膜更有利于藏川楊幼苗在高原環境的生長。根據上述檢測結果，其原因為______________________________________
__________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。
【答案】　(1) 藍　類囊體薄膜　C5　糖類　紫外光
(2)無水乙醇　葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，選擇紅光可排除類胡蘿卜素的干擾
(3)覆蓋藍膜紫外光透過率低，藍光透過率高，降低紫外光對幼苗的輻射的同時不影響其光合作用；與覆蓋白膜和綠膜比，覆蓋藍膜葉綠素和類胡蘿卜素含量都更高，有利于幼苗進行光合作用
【解析】　(1)葉綠體由雙層膜包被，內部有許多基粒。每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結構堆疊而成，這些囊狀結構稱為類囊體。吸收光能的4種色素就分布在類囊體的薄膜上。其中葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。這 4種色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用。光合色素吸收的光能用于暗反應階段，在這一階段，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。據圖可知，與白膜覆蓋相比，藍膜和綠膜透過的紫外光較少，可更好地減弱幼苗受到的輻射。(2)綠葉中的色素能夠溶
解在有機溶劑無水乙醇中，所以，可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，為了排除類胡蘿卜素的干擾，測定葉綠素含量時，應選擇紅光而不能選擇藍紫光。(3)據圖可知，與覆蓋其他色的膜相比，覆蓋藍膜的紫外光透過率低，藍光透過率高，在降低紫外光對幼苗的輻射的同時不影響其光合作用；據表中數據分析，與覆蓋白膜和綠膜比，覆蓋藍膜葉綠素和類胡蘿卜素含量都更高，有利于幼苗進行光合作用。
7. (2024·山東卷)從開花至籽粒成熟，小麥葉片逐漸變黃。與野生型相比，某突變體葉片變黃的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究發現，該突變體內細胞分裂素合成異常，進而影響了類囊體膜蛋白穩定性和蔗糖轉化酶活性，而呼吸代謝不受影響。類囊體膜蛋白穩定性和蔗糖轉化酶活性檢測結果如圖所示，開花14天后植株的胞間CO2濃度和氣孔導度如表所示，其中Lov為細胞分裂素合成抑制劑，KT為細胞分裂素類植物生長調節劑，氣孔導度表示氣孔張開的程度。
已知蔗糖轉化酶催化蔗糖分解為單糖。
【解析】　由題干信息可知，采集到的藍細菌其細胞內存在由兩層膜組成的片層結構，此結構可進行光合作用與呼吸作用，進行光合作用時，光反應階段可以將ADP和Pi轉化為ATP，NADP＋和H＋轉化為NADPH，用于暗反應，有氧呼吸的第一階段和第二階段都可以生成NADH，而DNA存在于藍細菌的擬核中，D正確，A、B、C錯誤。故選D。
檢測指標 植株 14天 21天 28天
胞間CO2濃度
(μmol CO2·mol－1) 野生型 140 151 270
突變體 110 140 205
氣孔導度
(mol H2O·m－2·s－1) 野生型 125 95 41
突變體 140 112 78
(1)光反應在類囊體上進行，生成可供暗反應利用的物質有______。結合細胞分裂素的作用，據圖分析，與野生型相比，開花后突變體葉片變黃的速度慢的原因是__________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________。
(2)光飽和點是光合速率達到最大時的最低光照強度。據表分析，與野生型相比，開花14天后突變體的光飽和點________(填“高”或“低”)，理由是_______________________________________________
_________________________________________________________________________________________________。
(3)已知葉片的光合產物主要以蔗糖的形式運輸到植株各處。據圖分析，突變體籽粒淀粉含量低的原因是______________________________
__________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1) ATP、NADPH　 葉綠素合成更多，且葉綠素降解慢
(2) 高　突變體植株胞間CO2濃度低，氣孔導度大，固定CO2能力強
(3)突變體植株蔗糖轉化酶活性高，更多的蔗糖轉化為單糖，運輸到籽粒的蔗糖減少
【解析】　(1)光反應產生的ATP和NADPH可用于暗反應C3的還原。對比野生型和突變型不同條件下類囊體膜蛋白穩定性可知，不同條件下突變型類囊體膜蛋白穩定性均高于野生型，突變型細胞分裂素合成增加，而細胞分裂素可促進葉綠素的合成，同時葉綠素的降解可能更慢，故與野生型相比，開花后突變體葉片變黃的速度慢。(2)據表可知，開花14天后突變體的氣孔導度大于野生型，但突變體的胞間CO2濃度低于野生型，且突變體的呼吸代謝不受影響，說明突變體光合作用更強，消耗的CO2更多，因此突變體達到光飽和點需要的光照強度更高。(3)據圖可知，與野生型相比，突變體蔗糖轉化酶活性更高，而蔗糖轉化酶催化蔗糖分解為單糖，故突變體內蔗糖減少，且葉片的光合產物主要以蔗糖的形式運輸到植株各處，因此突變體向外運輸的蔗糖減少，導致籽粒淀粉含量低。
8. (2023·湖南卷)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(Km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。回答下列問題：
(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)。
【答案】　(1)3－磷酸甘油醛　蔗糖　韌皮部
(2)高于　在干旱、高光照條件下玉米可以將光合產物及時轉移；玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；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通過韌皮部。(2)干旱、高光強時會導致植物氣孔關閉，吸收的CO2減少，而玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；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韌皮部及時轉移出細胞。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。
分析光合作用中物質含量變化的方法
1.過程圖法分析C3、C5等物質含量變化的一般程序
(1)繪制光合作用模式簡圖
(2)從物質的生成和消耗兩個方面綜合分析，如CO2供應正常、光照停止時C3的含量變化
2.連續光照和間隔光照下有機物合成量的分析
(1)光反應為暗反應提供的NADPH和ATP在葉綠體中有少量的積累，在光反應停止時，暗反應仍可持續進行一段時間，有機物還能繼續合成。
(2)一直光照條件下，NADPH和ATP過度積累，利用不充分；光照和黑暗間隔條件下，NADPH和ATP基本不積累，能夠被充分利用。因此在光照時間相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比持續光照處理時有機物積累量要多。
核心考點四
總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關系
1.光合作用與細胞呼吸的內在聯系
2.四種狀況下“光合與呼吸”的關系
注：圖中各細胞僅代表細胞內的狀態，如葉肉細胞的光合作用速率等于呼吸作用速率時，對整株植物體來說，光合作用速率應該是小于呼吸作用速率的。
3.光合作用、呼吸作用的“三率”圖分析
(1)根據圖1判斷“三率”
①呼吸速率：綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織一定時間內CO2的釋放量或O2的吸收量，即圖1中A點。
②凈光合速率：綠色組織在有光條件下測得的一定時間內O2的釋放量、CO2的吸收量或有機物的積累量，即圖1中的C′C段對應的CO2的量，也稱為表觀光合速率。
③總(實際)光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，即圖1中的AD段對應的CO2總量。
(2)圖2中曲線Ⅰ表示總光合量，曲線Ⅲ表示呼吸量，曲線Ⅱ表示凈光合量。交點D對應點E，此時凈光合量為0，B點時植物生長最快。
(3)圖3中曲線c表示凈光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示總光合速率。在G點時，總光合速率是呼吸速率的2倍。
4.呼吸速率和凈光合速率的測定方法
(1)實驗裝置法(氣體體積變化法)測定光合速率與呼吸速率
①測定裝置(如圖)
②測定方法及解讀
a．測定呼吸強度
Ⅰ.裝置中燒杯里放入適宜濃度的NaOH溶液：用于吸收CO2；
Ⅱ.玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用的干擾；
Ⅲ.置于適宜溫度環境中；
Ⅳ.紅色液滴向左移動(代表呼吸耗氧量)。
b．測定凈光合速率
Ⅰ.裝置燒杯中放入適宜濃度的NaHCO3溶液，用于保證容器內CO2濃度恒定，滿足光合需求；
Ⅱ.必須給予較強光照處理，且溫度適宜；
Ⅲ.紅色液滴向右移動(代表凈光合速率)。
③判定細胞呼吸類型
同時設置甲裝置：NaOH溶液組；乙裝置：蒸餾水組。植物需遮光處理，根據兩組裝置中有色液滴移動的情況可分析被測生物的細胞呼吸類型(如下表)。
容器中氣體變化 細胞呼吸類型
不消耗O2，但產生CO2(甲組有色液滴不移動，乙組有色液滴右移) 進行產生酒精的無氧呼吸
CO2釋放量等于O2消耗量(甲組有色液滴左移，乙組有色液滴不移動) 只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸
容器中氣體變化 細胞呼吸類型
CO2釋放量大于O2消耗量(甲組有色液滴左移，乙組有色液滴右移) 產生酒精的無氧呼吸與有氧呼吸同時進行
CO2釋放量小于O2消耗量(甲組有色液滴左移，乙組有色液滴左移) 進行有氧呼吸，底物中除糖類外還有脂肪
(2)黑白瓶法
取三個玻璃瓶，一個用黑膠布包上，并包以錫箔。從待測的水體深度取水，保留一瓶以測定水中原來的溶氧量(初始值)。將剩余的兩個黑、白瓶沉入取水深度，經過一段時間，將其取出，并進行溶氧量的測定。
①有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量為有氧呼吸量；白瓶中氧氣的增加量為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。
②沒有初始值的情況下，白瓶中測得的現有氧氣量與黑瓶中測得的現有氧氣量之差即光合作用量。
(3)葉圓片稱重法
測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。
凈光合速率＝(z－y)/2S；
呼吸速率＝(x－y)/2S；
總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
(4)“半葉法”測定光合作用有機物的產生量(如圖)
“半葉法”的原理是將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當的方法(可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理)阻止兩部分的物質和能量轉移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數據，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/(dm2·h)。即M＝MB－MA，M表示B葉片被截取部分在6小時內光合作用合成的有機物總量。
(5)“葉片上浮法”探究環境因素對光合作用強度的影響
利用“真空滲入法”排出葉肉細胞間隙的空氣，充以水分使葉片沉于水中。在光合作用過程中植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細胞間積累，結果使原來下沉的葉片上浮。根據在相同時間內上浮葉片數目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)，即能比較光合作用的強弱。
(6)梯度法
用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度的實驗裝置，可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。
常考題型　光合作用和細胞呼吸的強弱與植物生長發育的關系
1. (2023·湖北卷)高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發現平均氣溫每升高1 ℃，水稻、小麥等作物減產約3%～8%。關于高溫下作物減產的原因，下列敘述錯誤的是(　　)
A．呼吸作用變強，消耗大量養分
B．光合作用強度減弱，有機物合成減少
C．蒸騰作用增強，植物易失水發生萎蔫
D．葉綠素降解，光反應生成的NADH和ATP減少
【答案】　D
【解析】　高溫使呼吸酶的活性增強，呼吸作用變強，消耗大量養分，A正確；高溫使氣孔導度變小，光合作用強度減弱，有機物合成減少，B正確；高溫使作物蒸騰作用增強，植物易失水發生萎蔫，C正確；高溫使作物葉綠素降解，光反應生成的NADPH和ATP減少，D錯誤。故選D。
2. (2023·新課標卷)我國勞動人民在漫長的歷史進程中，積累了豐富的生產、生活經驗，并在實踐中應用。生產和生活中常采取的一些措施如下。
①低溫儲存，即果實、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放
②春化處理，即對某些作物萌發的種子或幼苗進行適度低溫處理
③風干儲藏，即小麥、玉米等種子收獲后經適當風干處理后儲藏
④光周期處理，即在作物生長的某一時期控制每天光照和黑暗的相對時長
⑤合理密植，即栽種作物時做到密度適當，行距、株距合理
⑥間作種植，即同一生長期內，在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物
關于這些措施，下列說法合理的是(　　)
A．措施②④分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關系
B．措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗
C．措施②⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用
D．措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度
【答案】　A
【解析】　措施②春化處理是為了促進花芽形成，反映了低溫與作物開花的關系，④光周期處理，反映了晝夜長短與作物開花的關系，A正確；措施③風干儲藏可以減少自由水，從而減弱細胞呼吸，降低有機物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促進光合作用，B錯誤；措施②春化處理是為了促進花芽形成，⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用，C錯誤；措施①③的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度，④光周期處理，目的是促進或抑制植物開花，D錯誤。故選A。
3. (2024·遼寧卷)在光下葉綠體中的C5能與CO2反應形成C3；當CO2/O2比值低時，C5也能與O2反應形成C2等化合物。C2在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體中經過一系列化學反應完成光呼吸過程。上述過程在葉綠體與線粒體中主要物質變化如圖1。
光呼吸將已經同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程。回答下列問題。
(1)反應①是________________過程。
(2)與光呼吸不同，以葡萄糖為反應物的有氧呼吸產生NADH的場所是____________和____________。
(3)我國科學家將改變光呼吸的相關基因轉入某種農作物野生型植株(WT)，得到轉基因株系1和2，測定凈光合速率，結果如圖2、圖3。圖2中植物光合作用CO2的來源除了有外界環境外，還可來自____________和______________(填生理過程)。7—10時株系1和2與WT凈光合速率逐漸產生差異，原因是____________________________________________
_______________________________________________________。據圖3中的數據________(填“能”或“不能”)計算出株系1的總光合速率，理由是____________________________________________________。
(4)結合上述結果分析，選擇轉基因株系1進行種植，產量可能更具優勢，判斷的依據是____________________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)CO2的固定　(2)細胞質基質　線粒體基質
(3) 光呼吸　呼吸作用　7—10時，隨著光照強度的增加，株系1和2由于轉入了改變光呼吸的相關基因，導致光呼吸速率降低，光呼吸將已經同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程　不能　總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，呼吸速率為光照強度為0時二氧化碳的釋放速率，圖3的橫坐標為二氧化碳的濃度，無法得出呼吸速率　(4)與株系2與WT相比，轉基因株系1的凈光合速率最大
【解析】　(1)在光合作用的暗反應過程中，CO2在特定酶的作用下，與C5結合形成兩個C3，這個過程稱作CO2的固定，故反應①是CO2的固定過程。(2)有氧呼吸的第一、二、三階段的場所依次是細胞質基質、線粒體基質和線粒體內膜。有氧呼吸第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二階段是丙酮酸和水反應生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP，以葡萄糖為反應物的有氧呼吸產生NADH的場所是細胞質基質、線粒體基質。(3)由圖1可知，在線粒體中進行光呼吸的過程中，也會產生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的來源除了有外界環境外，還可來自光呼吸、呼吸作用。7—10時，隨著光照強度的
增加，株系1和2由于轉入了改變光呼吸的相關基因，導致光呼吸速率降低，光呼吸將已經同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程，因此與WT相比，株系1和2的凈光合速率較高。總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，呼吸速率為光照強度為0時二氧化碳的釋放速率，圖3的橫坐標為二氧化碳的濃度，因此無法得出呼吸速率，故據圖3中的數據不能計算出株系1的總光合速率。(4)由圖2、圖3可知，與株系2與WT相比，轉基因株系1的凈光合速率最大，因此選擇轉基因株系1進行種植，產量可能更具優勢。
4. (2022·廣東卷)研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養10天后(圖a)，測定相關指標(圖b)，探究遮陰比例對植物的影響。
回答下列問題：
(1)結果顯示，與A組相比，C組葉片葉綠素含量________，原因可能是__________________________________________________________
_______________。
(2)比較圖b中B1與A組指標的差異，并結合B2相關數據，推測B組的玉米植株可能會積累更多的______________________，因而生長更快。
(3)某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長更快的研究結果，作出該條件可能會提高作物產量的推測，由此設計了初步實驗方案進行探究：
實驗材料：選擇前期____________一致、生長狀態相似的某玉米品種幼苗90株。
實驗方法：按圖a所示的條件，分A、B、C三組培養玉米幼苗，每組30株；其中以________為對照，并保證除____________外其他環境條件一致。收獲后分別測量各組玉米的籽粒重量。
結果統計：比較各組玉米的平均單株產量。
分析討論：如果提高玉米產量的結論成立，下一步探究實驗的思路是____________________________________________________________
______________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)高　遮陰條件下植物合成較多的葉綠素
(2)糖類等有機物
(3)培養條件　A組　遮光比例　探究能提高作物產量的具體的最適遮陰比例是多少
【解析】　(1)分析題圖b結果可知，培養10天后，A組葉綠素含量為4.2，C組葉綠素含量為4.7，原因可能是遮陰條件下植物合成較多的葉綠素，以盡可能地吸收光能。(2)比較圖b中B1組葉綠素含量為5.3，B2組的葉綠素含量為3.9，A組葉綠素含量為4.2；B1組的凈光合速率為20.5，B2組的凈光合速率為7.0，B組的平均凈光合速率為(20.5＋7.0)/2＝13.75，高于A組的11.8，推測B組可能會積累更多的糖類等有機物，因而生長更快。(3)為了排除無關變量對實驗結果的干擾，實驗材料應選擇前期培養條件一致、生長狀態相似的某玉米品種幼苗進行實驗，在重復實驗中以A組作為對照組，B組和C組作為實驗組，并保證除遮陰比例外其他環境條件一致；如果B組遮光條件下能提高作物產量，則下一步需要探究能提高作物產量的具體的最適遮陰比例是多少。
5. (2023·浙江1月卷)葉片是給植物其他器官提供有機物的“源”，果實是儲存有機物的“庫”。現以某植物為材料研究不同庫源比(以果實數量與葉片數量比值表示)對葉片光合作用和光合產物分配的影響，實驗結果見表1。
項目 甲組 乙組 丙組
處理
庫源比 1/2 1/4 1/6
單位葉面積葉綠素相對含量 78.7 75.5 75.0
凈光合速率(μmol·m－2·s－1) 9.31 8.99 8.75
果實中含13C光合產物(mg) 21.96 37.38 66.06
單果重(g) 11.81 12.21 19.59
表1
注：①甲、乙、丙組均保留枝條頂部1個果實并分別保留大小基本一致的2、4、6片成熟葉，用13CO2供應給各組保留的葉片進行光合作用。②凈光合速率：單位時間單位葉面積從外界環境吸收的13CO2量。
回答下列問題：
(1)葉片葉綠素含量測定時，可先提取葉綠體色素，再進行測定。提取葉綠體色素時，選擇乙醇作為提取液的依據是____________________
________________________________。
(2)研究光合產物從源分配到庫時，給葉片供應13CO2,13CO2先與葉綠體內的________結合而被固定，形成的產物還原為糖需接受光反應合成的__________________________中的化學能。合成的糖分子運輸到果實等庫中。在本實驗中，選用13CO2的原因有_________________________
_____________________________________________________________________________________________________(答出2點即可)。
(3)分析實驗甲、乙、丙組結果可知，隨著該植物庫源比降低，葉凈光合速率________(填“升高”或“降低”)、果實中含13C光合產物的量________(填“增加”或“減少”)。庫源比降低導致果實單果重變化的原因是________________________________________________________
____________。
(4)為進一步研究葉片光合產物的分配原則進行了實驗，庫源處理如圖所示，用13CO2供應給保留的葉片進行光合作用，結果見表2。
表2
果實位置 果實中含13C光合產物(mg) 單果重(g)
第1果 26.91 12.31
第2果 18.00 10.43
第3果 2.14 8.19
根據表2實驗結果，從庫與源的距離分析，葉片光合產物分配給果實的特點是____________________________________________________
___________________________________________________________________________________________。
(5)綜合上述實驗結果，從調整庫源比分析，下列措施中能提高單枝的合格果實產量(單果重10 g以上為合格)的是哪一項？________。
A．除草 B．遮光
C．疏果 D．松土
【答案】　(1)葉綠體中的色素易溶于無水乙醇
(2)C5　ATP和NADPH　研究光合產物從源分配到庫生成過程；研究凈光合積累有機物的量
(3)降低　增加　庫源比降低，植株總的葉片光合作用制造的有機物增多，運輸到單個果實的有機物量增多，因此單果重量增加
(4)離葉片越近的果實分配到的有機物越多，即庫與源距離越近，庫得到的有機物越多
(5)C
【解析】　(1)葉綠體中的色素易溶于無水乙醇，因此用乙醇作為提取液。(2)研究光合產物從源分配到庫時，給葉片供應13CO2,13CO2先與葉綠體內的C5結合而被固定，形成的產物還原為糖需接受光反應合成的ATP和NADPH中的化學能，合成的糖分子運輸到果實等庫中。在本實驗中，選用13CO2的原因有研究光合產物從源分配到庫生成過程，研究凈光合積累有機物的量等。(3)分析實驗甲、乙、丙組結果可知，隨著該植物庫源比降低，葉凈光合速率降低；果實中含13C光合產物的量增加；庫源比降低導致果實單果重變化的原因是植株總的葉片光合作用制
造的有機物增多，運輸到單個果實的有機物量增多，因此單果重量增加。(4)根據表2實驗結果，從庫與源的距離分析，葉片光合產物分配給果實的特點是離葉片越近的果實分配到的有機物越多，即庫與源距離越近，庫得到的有機物越多。(5)綜合上述實驗結果，從調整庫源比分析，能提高單枝的合格果實產量的是疏果，減小庫和源的比值，能提高果實產量，故選C。
1.面積法快速分析坐標圖中光補償點、光飽和點的移動(如圖)
據圖可知，OA表示細胞呼吸釋放的CO2量，由光(CO2)補償點到光(CO2)飽和點圍成△BCD的面積代表凈光合作用有機物的積累量。改變影響光合作用某一因素，對補償點和飽和點會有一定的影響，因此凈光合作用有機物的積累量也會隨之變化。
具體分析如下表所示：
注：適當提高溫度指在最適光合作用溫度的基礎上適當提高；光照強度或CO2濃度的改變均是在飽和點之前。
條件改變 △面積 光(CO2)補償點 光(CO2)飽和點
適當提高溫度 減少 右移 左移
適當增大CO2濃度(光照強度) 增加 左移 右移
適當減少CO2濃度(光照強度) 減少 右移 左移
植物缺少Mg元素 減少 右移 左移
2.光合作用與細胞呼吸實驗的設計技巧
(1)實驗設計中必須注意三點
①變量的控制手段，如光照強度的強弱可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液來調節。
②對照原則的應用，不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行實驗，而應該用一系列裝置進行相互對照。
③無論哪種裝置，在光下測得的數值均為“凈光合作用強度”值。
(2)解答光合作用與細胞呼吸的實驗探究題時必須關注的信息是加“NaOH”還是加“NaHCO3”；給予“光照”處理還是“黑暗”處理；是否有“在溫度、光照最適宜條件下”等信息。
核心考點四
光合作用與呼吸作用的影響因素及應用
1.影響細胞呼吸的四類曲線
2.關注光合作用影響因素曲線中的“關鍵點”
(1)光照強度
(2)CO2濃度(如圖)
①圖乙中A點的代謝特點為植物光合速率與細胞呼吸速率相等，此時的二氧化碳濃度為二氧化碳補償點，而圖甲中D點的二氧化碳濃度是植物進行光合作用時最小二氧化碳濃度，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
上述圖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影響光合速率的因素，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曲線分析(如圖)
①積累有機物的時間段：ce段。
②制造有機物的時間段：bf段。
③消耗有機物的時間段：Og段。
④一天中有機物積累最多的時間點：e點。
⑤一晝夜有機物的積累量：SP－SM－SN。
(2)密閉容器中一晝夜CO2和O2含量的變化曲線(如圖)
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，植物生長。
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，植物不能生長。
4.提高農作物產量的措施
常考題型　光合作用和呼吸作用的影響因素
1. (2024·北京卷)某同學用植物葉片在室溫下進行光合作用實驗，測定單位時間單位葉面積的氧氣釋放量，結果如圖所示。若想提高X，可采取的做法是(　　)
A．增加葉片周圍環境CO2濃度
B．將葉片置于4 ℃的冷室中
C．給光源加濾光片改變光的顏色
D．移動冷光源縮短與葉片的距離
【答案】　A
【解析】　二氧化碳是光合作用的原料，增加葉片周圍環境CO2濃度可增加單位時間單位葉面積的氧氣釋放量，A符合題意；降低溫度會降低光合作用的酶活性，會降低單位時間單位葉面積的氧氣釋放量，B不符合題意；給光源加濾光片改變光的顏色可能會使單位時間單位葉面積的氧氣釋放量降低，比如將藍紫光改變為綠光會降低光合速率，C不符合題意；移動冷光源縮短與葉片的距離會使光照強度增大，但單位時間單位葉面積的最大氧氣釋放量可能不變，因為光飽和點之后，光合作用強度不再隨著光照強度的增強而增強，D不符合題意。故選A。
2. (2024·新課標卷)某同學將一種高等植物幼苗分為4組(a、b、c、d)，分別置于密閉裝置中照光培養，a、b、c、d組的光照強度依次增大，實驗過程中溫度保持恒定。一段時間(t)后測定裝置內O2濃度，結果如圖所示，其中M為初始O2濃度，c、d組O2濃度相同。回答下列問題。
(1)太陽光中的可見光由不同顏色的光組成，其中高等植物光合作用利用的光主要是________________，原因是____________________。
(2)光照t時間時，a組CO2濃度________(填“大于”“小于”或“等于”)b組。
(3)若延長光照時間c、d組O2濃度不再增加，則光照t時間時a、b、c中光合速率最大的是________組，判斷依據是______________________
____________________________________________________________。
(4)光照t時間后，將d組密閉裝置打開，并以c組光照強度繼續照光，其幼苗光合速率會________(填“升高”“降低”或“不變”)。
【答案】　(1)紅光和藍紫光　高等植物葉綠體中的葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光　(2)大于
(3)b　在密閉容器中，a組O2濃度與初始O2濃度M相同，說明光合速率等于呼吸速率；c、d組延長光照時間O2濃度不再增加，說明光合速率也等于呼吸速率；b組時光合速率大于呼吸速率。綜上所述，b組的光合作用速率最大　(4)升高
【解析】　(1)光合色素為葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。(2)b組氧氣濃度高于a組，說明光合作用大于呼吸，整體表現為吸收二氧化碳，釋放氧氣。因此，a組二氧化碳濃度大于b組。(3)密閉容器中，c的O2濃度不再增加，說明此時，由于CO2不足，導致光合作用減弱等于呼吸作用。a組O2濃度等于初始濃度，也意味著光合作用等于呼吸作用。而b組，此時光合作用仍然大于呼吸作用。綜合來看，b組的光合作用速率最大。(4)d組O2濃度等于c組是由于密閉容器中CO2的限制，此時光合作用速率等于呼吸速率，打開容器之后，提供了更多的CO2，此時即便以c的光照強度仍然可以使得光合速率上升大于呼吸作用速率。
3. (2024·浙江1月卷)長江流域的油菜生產易受漬害。漬害是因洪、澇積水或地下水位過度升高，導致作物根系長期缺氧，對植株造成的脅迫及傷害。
回答下列問題：
(1)發生漬害時，油菜地上部分以有氧(需氧)呼吸為主，有氧呼吸釋放能量最多的是第________階段。地下部分細胞利用丙酮酸進行乙醇發酵。這一過程發生的場所是________________，此代謝過程中需要乙醇脫氫酶的催化，促進氫接受體(NAD＋)再生，從而使______________得以順利進行。因此，漬害條件下乙醇脫氫酶活性越高的品種越________________(耐漬害/不耐漬害)。
(2)以不同漬害能力的油菜品種為材料，經不同時長的漬害處理，測定相關生理指標并進行相關性分析，結果見下表。
光合速率 蒸騰速率 氣孔導度 胞間CO2濃度 葉綠素含量
光合速率 1




蒸騰速率 0.95 1



氣孔導度 0.99 0.94 1


胞間CO2濃度 －0.99 －0.98 －0.99 1

葉綠素含量 0.86 0.90 0.90 －0.93 1
注：表中數值為相關系數(r)，代表兩個指標之間相關的密切程度。當|r|接近1時，相關越密切，越接近0時相關越不密切。
據表分析，與葉綠素含量呈負相關的指標是________________。已知漬害條件下光合速率顯著下降，則蒸騰速率呈________趨勢。綜合分析表內各指標的相關性，光合速率下降主要由__________________(氣孔限制因素/非氣孔限制因素)導致的，理由是_________________________
_______________________________________________________________________________________________________________。
(3)植物通過形成系列適應機制響應漬害。受漬害時，植物體內________(激素)大量積累，誘導氣孔關閉，調整相關反應，防止有毒物質積累，提高植物對漬害的耐受力；漬害發生后，有些植物根系細胞通過________________________，將自身某些薄壁組織轉化腔隙，形成通氣組織，促進氧氣運輸到根部，緩解漬害。
【答案】　(1) 三　細胞質基質　葡萄糖分解(糖酵解)　耐漬害
(2) 胞間CO2濃度　下降　非氣孔限制因素　胞間CO2濃度與光合速率和氣孔導度呈負相關
(3)脫落酸　程序性死亡(細胞凋亡)
【解析】　(1)有氧呼吸第三階段在線粒體內膜進行，是有氧呼吸過程中釋放能量最多的階段。乙醇發酵(無氧呼吸)的場所是細胞質基質。葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，該過程需要NAD＋參與，所以氫接受體(NAD＋)再生，有利于葡萄糖分解的正常進行，由此可知，漬害條件下乙醇脫氫酶活性越高的品種能產生更多的能量維持生命活動的進行，更加耐漬害。(2)由表可知，葉綠素含量與胞間CO2濃度的相關系數為負值，說明二者呈負相關。光合速率與蒸騰速率的相關系數為0.95，為正
相關，所以光合速率顯著下降，則蒸騰速率呈下降趨勢。由于胞間CO2濃度與光合速率和氣孔導度呈負相關，即雖然氣孔導度下降，但胞間CO2上升，說明光合速率下降主要由非氣孔限制因素導致的。(3)脫落酸具有誘導氣孔關閉的功能，在受漬害時，其誘導氣孔關閉，調整相關反應，防止有毒物質積累，提高植物對漬害的耐受力。漬害發生后，有些植物根系細胞通過凋亡(程序性死亡)，從而形成腔隙，進一步形成通氣組織，促進氧氣運輸到根部，緩解漬害。
4. (2024·全國甲卷)在自然條件下，某植物葉片光合速率和呼吸速率隨溫度變化的趨勢如圖所示。回答下列問題。
(1)該植物葉片在溫度a和c時的光合速率相等，葉片有機物積累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是_______________________
__________________________________________________。
(2)在溫度d時，該植物體的干重會減少，原因是________________
________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)溫度超過b時，該植物由于暗反應速率降低導致光合速率降低。暗反應速率降低的原因可能是____________________________________
____________________________________________________________________________________________________。(答出一點即可)
(4)通常情況下，為了最大程度地獲得光合產物，農作物在溫室栽培過程中，白天溫室的溫度應控制在__________________________最大時的溫度。
【答案】　(1) 不相等　溫度a和c時的呼吸速率不相等
(2)溫度d時，葉片的光合速率與呼吸速率相等，但植物的根部等細胞不進行光合作用，仍呼吸消耗有機物，導致植物體的干重減少
(3)溫度過高，導致部分氣孔關閉，CO2供應不足，暗反應速率降低；溫度過高，導致酶的活性降低，使暗反應速率降低
(4)光合速率和呼吸速率差值
【解析】　(1)該植物葉片在溫度a和c時的光合速率相等，但由于呼吸速率不同，因此葉片有機物積累速率不相等。(2)在溫度d時，葉片的光合速率與呼吸速率相等，但由于植物有些細胞不進行光合作用如根部細胞，因此該植物體的干重會減少。(3)溫度超過b時，為了降低蒸騰作用，部分氣孔關閉，使CO2供應不足，暗反應速率降低；同時使酶的活性降低，導致CO2固定速率減慢，C3還原速率減慢，進而使暗反應速率降低。(4)為了最大程度地獲得光合產物，農作物在溫室栽培過程中，白天溫室的溫度應控制在光合速率與呼吸速率差值最大時的溫度，有利于有機物的積累。
5. (2023·浙江6月卷)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，若營養液中的離子濃度過高，根細胞會因________作用失水造成生菜萎蔫。
(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____________
___________________________________________。
(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，還可以____________，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____________________________________
____________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)能量　滲透
(2)與CK組相比，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，A、B、C組吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高　紅光∶藍光＝3∶2　當光質配比為B組(紅光∶藍光＝3∶2)時，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，有利于植物的光合作用，凈光合速率更大，積累的有機物更多
(3)在25 ℃時提高CO2濃度光合速率增加幅度最高　升高溫度　減少環境污染，實現能量多級利用和物質循環再生
【解析】　(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，又能作為信號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，若營養液中的離子濃度過高，造成外界溶液濃度高于細胞液濃度，根細胞會因滲透作用失水使植物細胞發生質壁分離，造成生菜萎蔫。(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，積累的有機物量更多，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。
解讀光合作用“廠”字圖像及其變式
1.典型“廠”字圖像解讀
2.“廠”字圖像的3種變式
(1)陰生、陽生植物
不同植物的光補償點一般不同，這主要取決于植物的呼吸強度；不同植物的光飽和點一般也不同，這主要取決于植物的內因，如植物內部與光合作用有關的酶的數量和活性、葉綠素含量、C3和C5含量等。一般來說，陰生植物的光補償點和光飽和點要比陽生植物的小。
(2)“廠”字圖像顛倒
有一些題目在考查的時候，會將圖像上下顛倒，但解題的本質是不變的。
(3)光照過強
其實我們常看到的“廠”字圖像并沒有畫完，如果將光照強度繼續增強，會導致后期植物光合作用強度下降。
下降的原因可能有二，需根據具體題目條
件具體分析。
第一種原因：光照過強引起葉綠素降解或者酶的活性下降，進而導致光合作用強度降低。
第二種原因：光照過強引起植物葉片蒸騰作用加快，植物為了避免失水而關閉氣孔，導致CO2吸收不足，進而導致光合作用強度降低。專題二
專題練
基礎達標測試
一、選擇題
1．(2024·滄州模擬)反應底物從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需的能量稱為活化能。如圖為蔗糖水解反應能量變化的示意圖，已知H＋能催化蔗糖水解。下列相關分析錯誤的是(　　)
A．E1和E2表示活化能，X表示果糖和葡萄糖
B．H＋降低的化學反應活化能的值等于(E2－E1)
C．蔗糖酶使(E2－E1)的值增大，反應結束后X增多
D．升高溫度可通過改變酶的結構而影響酶促反應速率
【答案】　C
【解析】　X是蔗糖水解的產物，表示果糖和葡萄糖，A正確；從圖中看出E2和E1分別表示在沒有催化劑和加入H＋后從常態轉變為活躍狀態需要的能量，所以H＋降低的化學反應活化能的值等于E2－E1，B正確；蔗糖酶具有高效性，降低的活化能(E2－E1)的值更大，但在底物的量一定的情況下產物X的量不變，C錯誤；酶促反應存在最適溫度，所以升高溫度可通過改變酶的結構而影響酶促反應速率，D正確。
2．(2024·隨州模擬)下列關于酶實驗的敘述，正確的是(　　)
A．探究pH對酶活性影響的實驗中，將底物與酶混合后再調節pH
B．探究溫度對蛋白酶活性影響的實驗中，可以用雙縮脲試劑檢測結果
C．探究酶的高效性實驗中，實驗組加適量酶液，對照組加等量蒸餾水
D．探究淀粉酶的專一性實驗中，用淀粉和蔗糖作底物，不能用碘液檢測
【答案】　D
【解析】　探究pH對酶活性影響的實驗中，應先分別調節底物和酶溶液的pH至設定值，再混合，A錯誤；蛋白酶及其催化的底物蛋白質都能與雙縮脲試劑反應呈現紫色，故探究溫度對蛋白酶活性影響的實驗中，不能用雙縮脲試劑檢測結果，B錯誤；探究酶的高效性實驗中，實驗組加適量酶液，對照組加等量無機催化劑，C錯誤；探究淀粉酶的專一性實驗中，用淀粉和蔗糖作底物，不能用碘液檢測，因為蔗糖無論是否被酶水解，都不能與碘液發生反應，D正確。
3．(2024·南京模擬)泰樂菌素(TYL)是一種抗生素，研究人員從土壤中篩選獲得一株泰樂菌素高效降解菌株TYL－T1。下列有關TYL－T1胞內酶的敘述錯誤的是(　　)
A．酶催化作用的實質是降低化學反應的活化能
B．pH過低會對TYL－T1胞內酶的活性產生嚴重的抑制作用
C．Co2＋能提高TYL－T1胞內酶活性，原因可能是其改變了酶的構象
D．與微生物相比，利用酶處理環境污染物可克服營養物質、溫度等條件的限制
【答案】　D
【解析】　酶催化作用的實質是降低化學反應的活化能，加快反應速率，A正確；過酸、過堿可以使酶的空間結構發生改變，使酶永久性失活，所以pH過低會對TYL－T1胞內酶的活性產生嚴重的抑制作用，B正確；Co2＋可能通過改變酶的構象，提高TYL－T1胞內酶活性，C正確；酶的催化需要適宜的溫度，所以酶處理污染物也有溫度條件的限制，D錯誤。
4．(2024·蘇州模擬)過氧化物酶體是一種高度異質性的細胞器，在不同的細胞中形態和結構有所不同，含有酶的種類和數量也不同，其中過氧化氫酶是所有過氧化物酶體共有的。過氧化物酶體中存在簡單的呼吸鏈，與線粒體中不同的是不與ATP的磷酸化作用耦聯，不產生ATP。過氧化物酶體與線粒體利用氧氣能力的關系如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．過氧化物酶體存在簡單的呼吸鏈，其起源可能與線粒體類似
B．過氧化氫可被過氧化氫酶分解為水和氧氣，解除其對細胞的毒害作用
C．過氧化物酶體不產生ATP，其產生的能量以熱能的形式散失
D．過氧化物酶體對氧氣的敏感度強于線粒體，有利于避免高氧對細胞的損傷
【答案】　D
【解析】　線粒體是真核細胞中有氧呼吸的主要場所，過氧化物酶體存在簡單的呼吸鏈，其起源可能與線粒體類似，A正確；細胞中H2O2過多會對細胞造成損傷，過氧化氫可被過氧化氫酶分解為水和氧氣，解除其對細胞的毒害作用，B正確；據題干信息“過氧化物酶體中存在簡單的呼吸鏈，與線粒體中不同的是不與ATP的磷酸化作用耦聯，不產生ATP”可知，過氧化物酶體不產生ATP，其產生的能量以熱能的形式散失，C正確；據曲線圖可知，線粒體對于氧氣更為敏感，而過氧化物酶體利用O2的能力隨O2濃度增加而增強，故過氧化物酶體可保護細胞免受高濃度氧的毒害，D錯誤。
5．(2024·三亞模擬)cAMP是由ATP脫去兩個磷酸基團后環化而成，是細胞內的一種信號分子，其結構組成如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．cAMP的元素組成與磷脂分子不相同
B．cAMP存在于突觸間隙中
C．A所示物質名稱為腺苷
D．B所指化學鍵是脫水形成的
【答案】　D
【解析】　每個cAMP分子是由ATP脫去兩個磷酸基團后環化而成的，因此cAMP的元素組成與磷脂分子相同，都是C、H、O、N、P，A錯誤；cAMP是細胞內的一種信號分子，不存在于突觸間隙中，B錯誤；圖中A所示物質名稱為腺嘌呤，C錯誤；B所指化學鍵是磷酸和核糖之間脫水形成的，D正確。
6．(2024·日照模擬)磷酸肌酸(C～P)是一種存在于肌肉或其他興奮性組織(如腦和神經)中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定條件下可相互轉化。細胞在急需供能時，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基團轉移到ADP分子上，余下部分為肌酸(C)。由此短時間維持細胞內ATP含量在一定水平。下列敘述錯誤的是(　　)
A．1分子ATP水解后可得1分子腺苷、1分子核糖和3分子磷酸
B．磷酸肌酸可作為能量的存儲形式，但不能直接為肌肉細胞供能
C．劇烈運動時，肌肉細胞中磷酸肌酸和肌酸含量的比值會有所下降
D．細胞中的磷酸肌酸對維持ATP含量的穩定具有重要作用
【答案】　A
【解析】　1分子ATP徹底水解后得到1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸，A錯誤；磷酸肌酸可作為能量的存儲形式，但直接能源物質是ATP，B正確；劇烈運動時，消耗ATP加快，ADP轉化為ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基團轉移到ADP分子上，產生肌酸，導致磷酸肌酸和肌酸含量的比值會有所下降，C正確；由題意可知，細胞中的磷酸肌酸對維持ATP含量的穩定具有重要作用，D正確。
7．(2024·珠海模擬)細胞呼吸是細胞內能量供應的主要形式，許多能夠進行有氧呼吸的生物也能夠進行無氧呼吸。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．有氧呼吸第一階段和無氧呼吸的第一階段完全相同
B．儲藏水果、蔬菜時需要零上低溫，且氧氣含量越低越好
C．若某真核細胞沒有線粒體，則該細胞不能進行有氧呼吸
D．葡萄糖不能進入線粒體，與線粒體膜上沒有相關載體有關
【答案】　B
【解析】　有氧呼吸第一階段和無氧呼吸的第一階段完全相同，均為葡萄糖在細胞質基質中分解為丙酮酸，A正確；儲藏水果、蔬菜時適當降低氧氣含量可以減少有機物消耗，但氧氣含量過低時，細胞進行無氧呼吸，不利于儲藏，B錯誤；真核細胞有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體，若某真核細胞沒有線粒體，則該細胞不能進行有氧呼吸，C正確；葡萄糖不能進入線粒體是因為線粒體膜上沒有相關載體，無法運輸葡萄糖，D正確。
8．(2024·荊州模擬)比較過氧化氫在不同條件下的分解的實驗材料——肝臟研磨液具有不易保存、腥味重等缺點。某生物學習小組探究不同植物材料中過氧化氫酶的活性，及在實驗室條件下材料的最佳使用濃度，以獲取肝臟研磨液的替代材料，實驗結果如圖、表所示。下列有關敘述正確的是(　　)
帶火星衛生香的復燃情況 杏鮑菇上清液質量分數/%
2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0
第1次 － － ＋ ＋ ★ ★
第2次 － － ＋ ＋ ★ ★
第3次 － － ＋ ＋ ★ ★
注：“－”表示帶火星的衛生香不復燃，“＋”表示帶火星的衛生香復燃，“★”表示帶火星的衛生香復燃并伴隨氣泡炸裂聲。
A．杏鮑菇中過氧化氫酶的活性最強，為過氧化氫的分解提供的能量最多
B．若以杏鮑菇研磨液為實驗材料，則該實驗室條件下比較適宜的使用質量分數為7.5%
C．12.5%與15%杏鮑菇上清液組的實驗結果說明酶具有高效性
D．實驗的自變量是植物材料的種類
【答案】　B
【解析】　據圖可知，杏鮑菇中的過氧化氫酶的活性最強，酶的作用是顯著降低化學反應的活化能，不是為反應提供能量，A錯誤；據表格內容可知，若以杏鮑菇研磨液為實驗材料，則在該實驗室條件下，質量分數為7.5%是帶火星衛生香復燃的最低濃度，因此該實驗室條件下比較適宜的使用質量分數為7.5%，B正確；酶的高效性是與無機催化劑相比，酶催化效率更高，因此12.5%與15%杏鮑菇上清液組的實驗結果不能說明酶具有高效性，C錯誤；據題意可知，本實驗的自變量為植物材料的種類和材料的質量分數，D錯誤。
9．(2024·濮陽模擬)生物學家奧托·瓦爾堡提出的“瓦氏效應”理論認為：癌細胞生長速度遠大于正常細胞的重要原因是能量的來源差別，即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP。下列說法錯誤的是(　　)
A．“瓦氏效應”表明癌細胞需要大量利用葡萄糖
B．癌細胞中丙酮酸轉化為乳酸的過程不生成ATP
C．消耗等量的葡萄糖，癌細胞產生的NADH通常比正常細胞少
D．癌細胞中丙酮酸不會進入線粒體進行下一步反應
【答案】　D
【解析】　癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要進行無氧呼吸，產能效率比較低，因此需要大量利用葡萄糖，A正確；癌細胞中丙酮酸轉化為乳酸的過程是無氧呼吸的第二階段，不生成ATP，B正確；由于癌細胞主要進行無氧呼吸，因此消耗等量的葡萄糖，癌細胞產生的NADH通常比正常細胞少，C正確；進行有氧呼吸的少部分癌細胞中丙酮酸會進入線粒體進行下一步反應，D錯誤。
10．(2024·淮安模擬)某研究小組選用若干生長狀況相同的煙草，置于不同光照強度且其他條件適宜的環境中進行實驗，結果如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．隨著光照強度增大，光合作用強度會不斷升高
B．與弱光照相比，圖中強光照下葉綠素a的含量減少
C．在光照強度200～800 lux范圍內，光合作用強度大于呼吸作用強度
D．該實驗過程中，光照強度改變不影響呼吸速率
【答案】　A
【解析】　在一定光照強度范圍內，隨著光照強度增加，光合作用強度升高，超出一定范圍，光合作用強度可能不變甚至降低，A錯誤；由圖可知，與弱光照下相比，強光照下葉綠素a的含量減少，B正確；在光照強度為200～800 lux范圍內，凈光合速率大于0，所以光合作用強度大于呼吸作用強度，C正確；在該實驗中光照強度改變不影響呼吸速率，D正確。
10．(多選)(2024·淮安模擬)某研究小組選用若干生長狀況相同的煙草，置于不同光照強度且其他條件適宜的環境中進行實驗，結果如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．隨著光照強度增大，光合作用強度會不斷升高
B．與弱光照相比，圖中強光照下葉綠素a的含量減少
C．在光照強度200～800 lux范圍內，光合作用強度大于呼吸作用強度
D．該實驗過程中，光照強度改變不影響呼吸速率
【答案】　BCD
【解析】　在一定光照強度范圍內，隨著光照強度增加，光合作用強度升高，超出一定范圍，光合作用強度可能不變甚至降低，A錯誤；由圖可知，與弱光照下相比，強光照下葉綠素a的含量減少，B正確；在光照強度為200～800 lux范圍內，凈光合速率大于0，所以光合作用強度大于呼吸作用強度，C正確；在該實驗中光照強度改變不影響呼吸速率，D正確。
11．(2024·吉安模擬)為探究影響光合速率的因素，將同一品種玉米苗置于25 ℃條件下培養，實驗結果如圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．此實驗共有三個自變量：光照強度、施肥情況和土壤含水量
B．光照強度為800 lux是玉米在25 ℃條件下的光飽和點
C．在土壤含水量為40%～60%的條件下，施肥促進光合作用的效果明顯
D．與G點相比，制約C點時光合作用強度的因素主要是土壤含水量
【答案】　B
【解析】　光照強度為800 lux時，CO2吸收量均大于200 lux，但并沒有測定光照強度大于800 lux的CO2吸收量，所以無法確定光飽和點，B錯誤。
11．(多選)(2024·吉安模擬)為探究影響光合速率的因素，將同一品種玉米苗置于25 ℃條件下培養，實驗結果如圖所示。下列有關敘述正確的是(　　)
A．此實驗共有三個自變量：光照強度、施肥情況和土壤含水量
B．光照強度為800 lux是玉米在25 ℃條件下的光飽和點
C．在土壤含水量為40%～60%的條件下，施肥促進光合作用的效果明顯
D．與G點相比，制約C點時光合作用強度的因素主要是土壤含水量
【答案】　ACD
【解析】　光照強度為800 lux時，CO2吸收量均大于200 lux，但并沒有測定光照強度大于800 lux的CO2吸收量，所以無法確定光飽和點，B錯誤。故選ACD。
12．(2024·宿遷模擬)科研人員以中華蚊母樹為試驗材料，探究不同提取方法對葉片色素的提取效果，結果如表所示。下列相關敘述不正確的是(　　)
提取方法 葉綠素a/(mg·g－1) 葉綠素b/(mg·g－1) 總葉綠素/(mg·g－1)
方法1 (液氮法) 0.55 0.17 0.72
方法2 (研磨法) 0.49 0.16 0.65
方法3 (浸提法) 0.16 0.13 0.29
A.方法1提取率高與細胞破碎充分、操作時間短有關
B．方法2提取率低是因為研磨和過濾時會損失一定量的色素
C．方法3中可通過適當增強光照、延長提取時間以充分提取色素
D．三種方法都可用無水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素
【答案】　C
【解析】　方法1中液氮可以使葉片迅速冰凍，進行研磨時可以使細胞破碎充分、操作時間短，提高提取率，A正確；方法2通過研磨法提取色素，會損失一定量的色素，B正確；方法3通過浸提法提取色素，主要是浸提液的種類和浸提時間影響色素的提取量，C錯誤；色素可以溶解于有機溶劑中，所以可以用無水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，D正確。
12．(多選)(2024·宿遷模擬)大氣中的CO2需通過植物葉片內部結構最終擴散到葉綠體基質內進行光合作用，葉肉細胞可導致CO2傳遞受阻從而影響植物的光合作用，該現象稱為葉肉限制；葉肉限制的大小可用葉肉導度(CO2從氣孔到葉綠體內的擴散阻力的倒數)表示。下列說法錯誤的是(　　)
A．植物細胞壁越厚，葉肉導度越大
B．增加葉肉細胞生物膜的通透性，可以降低葉肉限制
C．缺水條件下，葉肉限制可能會增大
D．葉肉導度越大，光合速率越小
【答案】　AD
【解析】　細胞壁是全透的，其厚度不影響二氧化碳從氣孔到葉綠體內的擴散，A錯誤；增加葉肉細胞生物膜的通透性，葉肉導度變大，CO2從氣孔到葉綠體內的擴散阻力減小，可以降低葉肉限制，B正確；缺水條件下，氣孔關閉，導致CO2傳遞受阻增大，葉肉限制可能會增大，C正確；葉肉導度越大，CO2從氣孔到葉綠體內的擴散阻力越小，CO2吸收量越大，光合速率越大，D錯誤。
二、非選擇題
13．(2024·鶴壁模擬)植酸(肌醇六磷酸)作為磷酸的儲存庫，廣泛存在于植物體中。植酸酶能夠水解飼料中的植酸而釋放出無機磷，提高飼料中磷的利用率，減少無機磷源的使用，降低飼料配方成本，同時可降低動物糞便中磷的排放，保護環境，是一種綠色高效的畜禽飼料添加劑。科研人員對真菌分泌的兩種植酸酶在不同pH條件下活性的差異進行研究，結果如圖。請分析回答問題：
(1)植酸酶的化學本質是__________，其合成和分泌所經過的具膜細胞器有________________。
(2)兩種植酸酶適合添加在飼料中的是________，理由是__________________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)某生產豬飼料的工廠為探究植酸酶在飼料中的適宜添加量，研究人員進行了如下實驗，請完成下表。
實驗原理：植酸酶在一定溫度和pH下，水解植酸生成無機磷和肌醇衍生物，在酸性溶液中，無機磷與釩鉬酸銨反應會生成黃色的[(NH4)3PO4NH4VO3·16MoO3]復合物，在波長415 nm藍光下進行比色測定。
實驗步驟 實驗簡要操作過程
制備飼料懸浮液 稱取500 g飼料，加入500 mL蒸餾水，用攪拌機攪拌制成勻漿，加蒸餾水定容到1 000 mL，最后用緩沖液調整pH到6
配制①______________的植酸酶溶液 稱取適量的某植酸酶溶于蒸餾水中，并依次稀釋制成質量濃度分別為0.01 g/mL、0.02 g/mL、0.03 g/mL、0.04 g/mL、0.05 g/mL的酶溶液
控制變量，進行實驗 取6只錐形瓶編號1～6，分別加入40 mL的飼料懸浮液，在2～6號瓶中分別加入2 mL不同濃度的酶溶液，1號瓶中加入②____________。③____________后放入37 ℃水浴中保溫適宜時間
測定產物吸光值，并計算④____________的含量 經過處理后，分別在各瓶中加入適量釩鉬酸銨溶液，并在波長415 nm藍光下測定吸光值
【答案】　(1)蛋白質　內質網、高爾基體
(2)植酸酶A　胃中pH為酸性，植酸酶A適宜pH為2和6，在胃中仍能發揮作用
(3)①不同濃度　②等量(或2 mL)蒸餾水　③振蕩搖勻　④無機磷
【解析】　(1)植酸酶的化學本質是蛋白質，能分泌到細胞外起作用，需要內質網和高爾基體兩種具膜細胞器的加工。(2)由曲線圖可知，植酸酶A適宜pH為2和6，胃中的pH為酸性，植酸酶A添加在飼料后進入胃中仍能發揮作用。(3)該實驗的目的是探究植酸酶在飼料中的適宜添加量，則實驗過程中需要配制一系列不同濃度的植酸酶溶液。1號瓶做空白對照，添加等量蒸餾水，為了使反應更充分，培養過程中需振蕩搖勻。根據題干信息“在酸性溶液中，無機磷和釩鉬酸銨反應會生成黃色的[(NH4)3PO4NH4VO3·16MoO3]復合物”，由此可知該實驗是測定產物吸光值并計算無機磷的含量。
14．(2024·池州模擬)近年來的研究表明，ATP不僅存在于細胞內部，而且廣泛存在于動物和植物細胞外的基質之中，稱為eATP。eATP是細胞內的ATP通過胞吐等途徑分泌到細胞外的。eATP作為一種信使分子，通過特定的信號轉導機制參與細胞代謝、生長和發育過程的調控。回答下列問題：
(1)植物根尖組織細胞中能產生ATP的細胞結構有_______________________
______；動物細胞通過胞吐的方式分泌eATP體現了細胞膜具有________________的結構特點。
(2)細胞內絕大多數需要能量的生命活動都是由ATP水解直接提供能量的，但細胞內ATP的含量卻能基本保持穩定，原因是______________________________
__________________________________________________________________________________________________________________。
(3)為探究eATP濃度對細胞胞吞的調節作用，某生物小組用特殊熒光染料對正常生長狀態下的胡楊細胞的細胞膜進行了染色(已知生長狀態下的胡楊細胞能進行胞吞)；再用不同濃度的eATP進行分組實驗；一段時間后，檢測各組細胞內囊泡的相對熒光強度，實驗結果如表所示：
eATP濃度/(mol·L－1) 0 50 200 400
相對熒光強度 1.00 1.00 0.74 0.62
生長狀態下的胡楊細胞的細胞膜上存在能與eATP結合的________________；分析表中結果，可以得出的結論是_________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)線粒體、細胞質基質　(一定的)流動性
(2)ATP與ADP之間存在相互轉化，且這種轉化處于動態平衡之中
(3)受體(或受體蛋白)　低濃度的eATP對胡楊細胞的胞吞無影響，高濃度的eATP對胡楊細胞的胞吞起抑制作用，且濃度越高，抑制作用越明顯
【解析】　(1)能產生ATP的生理過程有細胞呼吸和光合作用，場所有細胞質基質、線粒體和葉綠體，植物根尖細胞中不含有葉綠體，故其細胞結構中能產生ATP的是細胞質基質、線粒體；動物細胞通過胞吐的方式分泌eATP體現了細胞膜具有一定的流動性。(2)由于ATP與ADP之間存在相互轉化，且這種轉化處于動態平衡之中，故細胞內ATP的含量能基本保持穩定。(3)由題干信息知，eATP為一種信使分子，再由表格信息可知，eATP能夠對細胞的胞吞起調節作用，故生長狀態下的胡楊細胞的細胞膜上存在能與eATP結合的受體(或受體蛋白)；表中eATP的濃度為50 mol·L－1時，細胞內的相對熒光強度與對照組相同，但隨eATP濃度繼續升高，細胞內的相對熒光強度逐漸減小，故可推測低濃度的eATP對胡楊細胞的胞吞無影響，高濃度的eATP對胡楊細胞的胞吞起抑制作用，且濃度越高，抑制作用越明顯。
15．(2024·遵義模擬)回答下列問題：
Ⅰ.研究人員對2年生香榧苗進行不同程度的遮陰處理，一段時間后測定其葉片的各項生理特征，結果如下表所示。
不遮陰(對照) 50%遮陰 75%遮陰 90%遮陰
葉綠素a含量/(mg·dm－2) 2.03 3.42 4.15 4.04
葉綠素b含量/(mg·dm－2) 0.75 1.32 1.61 1.65
類胡蘿卜素含量/(mg·dm－2) 1.05 1.49 1.71 1.72
最大光合速率/(μmol·m－2·s－1) 4.52 6.04 6.52 4.93
(1)據表推知，實驗的自變量是____________________________________，遮陰會導致香榧苗對____________離子的需求量增加。
Ⅱ.如圖甲表示香榧苗體內的部分生理過程，圖乙表示該植株在適宜的光照、二氧化碳濃度等條件下，其在不同溫度下的速率曲線。回答下列問題：
(2)圖甲中能夠在小麥葉肉細胞的生物膜上進行的生理過程是________(填序號，下同)，在人體細胞中能進行的生理過程是________。
(3)由圖乙可知，與光合作用和細胞呼吸有關的酶都受到溫度的影響，其中與________有關的酶的最適溫度更高；溫度主要通過影響酶活性來影響光合速率和呼吸速率。
(4)由圖乙可知，在40 ℃時，小麥葉肉細胞內光合作用強度________(填“大于”“小于”或“等于”)細胞呼吸強度。
【答案】　(1)遮陰的比例(或不同程度的遮陰或是否遮陰及遮陰的比例)　鎂(以及NO、NH等)
(2)①②　②④　(3)細胞呼吸　(4)大于
【解析】　Ⅰ.(1)據表推知，實驗的自變量是遮陰的比例(或不同程度的遮陰或是否遮陰及遮陰的比例)。由表格數據可知，遮陰會導致葉綠素a和葉綠素b的含量上升，鎂(以及NO、NH等)是合成葉綠素的成分，所以遮陰會導致香榧苗對鎂(以及NO、NH等)離子的需求量增加。Ⅱ.(2)圖甲中①表示光反應，②表示有氧呼吸第三階段，③表示暗反應，④表示有氧呼吸第一階段和第二階段，其中可以發生在生物膜上的是①光反應(類囊體薄膜上)和②有氧呼吸第三階段(線粒體內膜上)；人體細胞不能進行光合作用，可以進行有氧呼吸，即可以發生圖甲中的②④過程。(3)溫度主要通過影響酶的活性來影響光合速率和呼吸速率，圖乙顯示與光合作用有關的酶的最適溫度約為30 ℃，而與呼吸作用有關的酶的最適溫度約為40 ℃，說明與細胞呼吸有關的酶的最適溫度更高。(4)圖乙顯示，在40 ℃時，小麥的凈光合速率為0，說明此時小麥所有細胞的呼吸作用之和與葉肉細胞的光合作用相等，即小麥葉肉細胞內光合作用強度大于細胞呼吸強度。
能力達標測試
一、選擇題
1．(2024·泰安模擬)綠色植物的氣孔由保衛細胞組成。保衛細胞吸水膨脹，氣孔就張開；保衛細胞失水縮小，氣孔就關閉。保衛細胞中含有淀粉磷酸化酶，催化的生化反應如圖所示。在正常植物體內的pH變動范圍內，淀粉磷酸化酶活性隨pH升高而增強。下列敘述不正確的是(　　)
淀粉＋Pi葡萄糖－1－磷酸
A．該反應實質是水解反應，屬于吸能反應
B．淀粉磷酸化酶因降低淀粉和Pi反應所需要的活化能而促進反應
C．淀粉磷酸化酶活性強，保衛細胞吸水膨脹
D．淀粉磷酸化酶具有的特定空間結構與其作用專一性有關
【答案】　A
【解析】　酶促反應的原理是酶能降低化學反應所需要的活化能，因此淀粉磷酸化酶因降低淀粉和Pi反應所需要的活化能而促進反應，B正確；淀粉磷酸化酶活性強時，保衛細胞中的淀粉轉化成可溶性的葡萄糖－1－磷酸，細胞滲透壓增大，吸水膨脹，C正確；結構決定功能，因此淀粉磷酸化酶具有的特定空間結構與其作用專一性有關，D正確。
2．(2024·臺州模擬)螢火蟲尾部發光器能發光的機理如圖所示，利用該原理制成了ATP快速熒光檢測儀。檢測儀含有熒光素、熒光素酶等物質，適用于食品飲料生產過程關鍵控制點監控以及醫療系統和衛生監督機構即時采樣監測。下列說法正確的是(　　)
A．ATP是細胞中的能量“貨幣”，細胞中儲存大量ATP為生命活動供能
B．ATP快速熒光檢測儀只能檢測是否有微生物殘留，不能檢測微生物數量
C．ATP快速熒光檢測儀可以檢測殘留的需氧型微生物和厭氧型微生物
D．熒光素酶可以催化熒光素轉化為熒光素酰腺苷酸
【答案】　C
【解析】　ATP是細胞中的能量“貨幣”，但細胞中ATP的含量較少，需要ATP與ADP不斷轉化為生命活動供能，A錯誤；根據題意分析可知，微生物殘留量、微生物數量越多，產生的ATP越多，所發熒光強度越強，B錯誤；ATP快速熒光檢測儀能檢測殘留的所有能產生ATP的微生物，需氧型微生物和厭氧型微生物都能產生ATP，C正確；熒光素酶可以催化熒光素酰腺苷酸轉化為氧合熒光素，D錯誤。
3．(2024·徐州模擬)超氧化物歧化酶(SOD)是一種源于生命體的活性物質，能消除生物體在新陳代謝過程中產生的有害物質，進而減緩生物體的衰老。某喜溫植物幼苗在低溫鍛煉(10 ℃、6天)后，接著進行冷脅迫(2 ℃、12 h)，其細胞內SOD活性的動態變化如圖所示。下列相關分析錯誤的是(　　)
A．該實驗目的為探究低溫鍛煉是否能提高植物抗寒能力
B．低溫鍛煉能提高SOD活性且其在冷脅迫后SOD活性相對較穩定
C．未鍛煉組冷脅迫后SOD活性降低是由于其空間結構發生了改變
D．無論是否鍛煉，脅迫后SOD降低化學反應活化能的能力均降低
【答案】　C
【解析】　SOD能夠減緩生物體的衰老，能夠反映植物的抗寒能力，故該實驗目的為探究低溫鍛煉是否能提高植物抗寒能力，A正確；低溫鍛煉能提高SOD活性且其在冷脅迫下活性下降更慢，說明SOD活性相對較穩定，B正確；低溫會使酶活性降低，但空間結構不改變，C錯誤；無論是否鍛煉，脅迫后SOD活性均降低，即降低化學反應活化能的能力均降低，D正確。
4．(2024·長春模擬)下列關于ATP的敘述，正確的是(　　)
A．ATP是細胞內唯一的直接供能物質
B．ATP在細胞內不只是作為能量貨幣
C．細胞內的放能反應就是指ATP水解釋放能量
D．ATP作為能量貨幣是由于其能量和含量均較高
【答案】　B
【解析】　ATP是細胞內主要的直接供能物質，GTP、CTP等也能直接供能，A錯誤；ATP在細胞內不只是作為能量貨幣，也可以作為神經細胞間信息傳遞中的一種信號分子，B正確；細胞內的放能反應是指能夠釋放能量的反應，并非就是指ATP水解釋放能量，C錯誤；ATP在細胞內含量不高，D錯誤。
5．(2024·煙臺模擬)為探究蛋清溶菌酶的熱穩定性，將酶液加熱至不同的溫度，分別保溫30、60、90分鐘，測定酶的相對活性，結果如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．實驗的自變量是溫度，保溫時間不影響酶活性
B．與60 ℃相比，該酶在30 ℃下的催化活性更高
C．蛋清溶菌酶可以在室溫環境中保持較高活性
D．在80 ℃時，該酶活性下降的速率先快后慢
【答案】　C
【解析】　實驗的自變量是溫度和保溫時間，從圖上看，保溫時間也會影響酶的活性，高溫下保溫時間越長，酶的活性下降越快，A錯誤；由圖示可知，該酶在30 ℃和60 ℃在一定時間內的相對活性沒有明顯差別，幾乎重合，說明這兩種溫度下酶的活性不相上下，B錯誤；由圖示可知，在30 ℃時，酶的相對活性較高，故蛋清溶菌酶可以在室溫環境中保持較高活性，C正確；在80 ℃時，該酶活性下降的速率先慢后快，D錯誤。
6．(2024·常德模擬)我國科學家設計了一種可以基因編碼的光敏蛋白(PSP)，成功模擬了光合系統的部分過程。在光照條件下，PSP能夠將CO2直接還原，使電子傳遞效率和CO2還原效率明顯提高。下列說法錯誤的是(　　)
A．自然光合系統只能還原C3，而光敏蛋白可直接還原CO2
B．黑暗條件下自然光合系統中的暗反應可持續進行，而光敏蛋白發揮作用離不開光照
C．光敏蛋白與自然光合系統中光合色素、NADPH和ATP等物質的功能相似
D．該研究為減輕溫室效應提供了新思路
【答案】　B
【解析】　自然光合系統只能還原C3，而在光照條件下，PSP能夠將CO2直接還原，A正確；自然光合系統中，暗反應需要光反應提供的ATP、NADPH等，故黑暗條件下自然光合系統中的暗反應不能持續進行，B錯誤；依據題意，在光照條件下，PSP能夠將CO2直接還原，降低大氣CO2濃度，故光敏蛋白與自然光合系統中光合色素、NADPH和ATP等物質的功能相似，為減輕溫室效應提供了新思路，C、D正確。
7．(2024·泉州模擬)維生素B1與ATP反應生成焦磷酸硫胺素(TPP)。丙酮酸脫氫酶只有與TPP結合，才能催化丙酮酸氧化分解。缺乏維生素B1的人丙酮酸脫氫酶活性降低，丙酮酸會被轉化為乳酸，引起高乳酸血癥。下列有關敘述正確的是(　　)
A．TPP主要在線粒體基質中起作用
B．甲亢患者對維生素B1的需求量降低
C．高乳酸血癥患者無氧呼吸產生的CO2增多
D．維生素B1缺乏導致供給丙酮酸氧化分解的活化能減少
【答案】　A
【解析】　分析題干信息可知，丙酮酸脫氫酶只有與TPP結合，才能催化丙酮酸氧化分解，丙酮酸氧化分解主要發生在線粒體基質中，故TPP主要在線粒體基質中起作用，A正確；維生素B1缺乏者，丙酮酸脫氫酶活性降低，丙酮酸氧化分解供能減少，而甲亢患者甲狀腺激素分泌較多，需要維生素B1促進丙酮酸的氧化分解，因此甲亢患者對維生素B1的需求量升高，B錯誤；高乳酸血癥患者無氧呼吸不產生CO2，C錯誤；缺乏維生素B1會使丙酮酸脫氫酶活性降低，丙酮酸氧化分解反應所需的活化能升高，而不是供給丙酮酸氧化分解反應所需的活化能減少，D錯誤。
8．(2024·漯河模擬)我國科學家利用太陽能成功實現淀粉的人工合成(ASAP)，過程如圖所示。據圖判斷，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．光能首先轉變為C1(甲醇)中的化學能
B．C1(甲醇)生成過程類似于CO2的固定
C．ASAP過程與暗反應一樣能循環進行
D．ASAP過程中CO2轉變為淀粉儲存了能量
【答案】　C
【解析】　C1(甲醇)由CO2參與生成，該過程類似于CO2的固定(CO2與C5生成C3)，B正確；ASAP過程中沒有C5的再生，淀粉也不能轉變為CO2，與暗反應不一樣，不能循環進行，C錯誤；ASAP過程中CO2轉變為淀粉，將光能轉變為淀粉中的化學能，D正確。
9．(2024·濰坊模擬)高等植物體內的篩管是光合產物的運輸通道。葉肉細胞中的光合產物蔗糖通過一定方式運輸至韌皮薄壁細胞(圖1)，再經膜上的單向載體W順濃度梯度轉運到篩管—伴胞復合體(SE－CC)附近的細胞外空間中，最后再從細胞外空間進SE－CC中(圖2)。對此過程，下列分析中正確的是(　　)
A．蔗糖從細胞外空間進入SE－CC需要SU載體蛋白和NADPH的直接參與
B．蔗糖通過主動運輸逆濃度梯度運輸轉入SE－CC，使SE－CC中的滲透壓升高
C．胞間連絲是信息通道，蔗糖作為信號分子對其自身運輸速率進行負反饋調節
D．與野生型相比，SU載體功能缺失突變體的葉肉細胞C5濃度會顯著偏低
【答案】　B
【解析】　蔗糖從細胞外空間進入SE－CC需要載體蛋白和H＋的直接參與，NADPH是參與光合作用的化合物，只作用于暗反應，A錯誤；蔗糖進入SE－CC實際上是需要間接消耗能量的主動運輸過程，SE－CC中蔗糖濃度提高，從而使滲透壓升高，B正確；胞間連絲在此處是植物的物質運輸通道，蔗糖分子是被轉運的物質，圖中所示蔗糖的運輸速率受到能量供給和載體的制約，C錯誤；SU載體功能缺失突變體的葉肉細胞的蔗糖轉出受阻，光合作用暗反應被抑制，C5濃度升高，D錯誤。
10．(2024·臨滄模擬)科研人員以甜瓜為對象，研究溫度和CO2濃度對甜瓜凈光合速率的影響，結果如圖。據圖分析，下列說法正確的是(　　)
A．甜瓜凈光合速率與環境溫度始終呈正相關
B．26 ℃時，與1.2 mL/L CO2濃度相比，1.4 mL/L CO2濃度下葉綠體中C5含量高
C．圖中凈光合速率的變化與光照強度有關
D．26 ℃時，CO2濃度從1.2 mL/L增至1.6 mL/L的過程中，凈光合速率顯著上升可能與呼吸速率受到高濃度CO2的抑制有關
【答案】　D
【解析】　在一定范圍內，甜瓜凈光合速率隨溫度升高而升高，但超過最適溫度，其凈光合速率隨溫度升高而下降，A錯誤；26 ℃時，隨CO2濃度升高，短期內C5的消耗加快而C5的生成不變，故與1.2 mL/L CO2濃度相比，1.4 mL/L CO2濃度下葉綠體中C5含量低，B錯誤；本實驗的自變量是溫度和CO2濃度，光照強度是無關變量，應相同且適宜，因此凈光合速率的變化與光照強度無關，C錯誤；CO2是光合作用的原料，CO2濃度為1.2～1.6 mL/L時，CO2濃度增高，暗反應速率增大，光合作用合成有機物的速率增大；同時，CO2濃度高抑制細胞呼吸，呼吸速率下降，因此凈光合速率顯著上升，D正確。
10．(多選)(2024·臨滄模擬)運輸時的磕碰、切開后放置過久都會導致果蔬發生酶促褐變，其原理是細胞內的多酚氧化酶(PPO)會催化無色的單酚發生系列氧化反應，其原理如圖所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．高CO2、缺氧時，直接導致膜系統損傷的物質可能是酒精
B．將蘋果、荔枝等用沸水處理后，高溫會破壞膜系統，加速褐變
C．PPO的作用是降低單酚轉化為有色物質的系列反應所需的活化能
D．生物膜系統結構的完整性和細胞中物質區域化分布可有效阻止褐變
【答案】　ACD
【解析】　高 CO2、缺氧時細胞會進行無氧呼吸產生酒精，直接導致膜系統被破壞的物質可能是酒精，A正確；將蘋果、荔枝等用沸水處理后，高溫除了會破壞膜系統外還會使多酚氧化酶(PPO)失活，不會產生褐變，B錯誤；PPO是酶，其作用機理是降低化學反應的活化能，C正確；生物膜系統結構的完整性和細胞中物質區域化分布可有效阻止PPO的作用，有效阻止褐變，D正確。故選ACD。
11．(2024·茂名模擬)嗜鹽菌是一種光合細菌。在光照條件下，其細胞膜上的視紫紅質介導H＋的跨膜運輸，在膜兩側形成H＋濃度差，即質子動力勢。在質子動力勢的驅動下合成的ATP可用于將CO2同化為糖，具體過程如圖所示。①表示視紫紅質，②表示ATP合成酶。下列敘述正確的是(　　)
A．在光照條件下，細胞膜外側H＋濃度低于內側
B．①所介導的H＋跨膜運輸是主動運輸，該過程不消耗ATP
C．②是一種轉運蛋白，在工作過程中其形狀不發生改變
D．若使細胞膜的磷脂雙分子層對H＋通透性增加，ATP的生成量不變
【答案】　B
【解析】　由圖可知，H＋在光照條件下逆濃度梯度運輸穿過細胞膜，導致細胞膜外H＋濃度高于內側，A錯誤；①所介導的H＋跨膜運輸是主動運輸，該過程以光能作為能源，不消耗ATP，B正確；②是運輸氫離子的載體，屬于轉運蛋白，在工作過程中其形狀發生改變以控制H＋的進出，C錯誤；若使細胞膜的磷脂雙分子層對H＋通透性增加，則細胞膜內外H＋濃度差減小，質子動力勢減小，ATP的生成量減小，D錯誤。
11．(多選)(2024·保定模擬)下圖表示植物葉肉細胞葉綠體的類囊體膜上發生的部分代謝過程，其中運輸H＋的載體蛋白有兩種類型，從而實現H＋在膜兩側間的穿梭。下列分析正確的是(　　)
A．圖中過程產生了O2、ATP和NADPH等
B．H＋可由葉綠體基質進入類囊體腔，該過程屬于主動運輸，但消耗的能量不是由ATP提供的
C．通過類囊體膜轉運H＋的兩種機制不相同
D．據圖分析，O2產生后擴散到細胞外共需要穿過3層生物膜
【答案】　ABC
【解析】　圖示過程為光合作用的光反應階段，發生在類囊體膜上，該過程產生了O2、ATP和NADPH等，A正確；圖中在類囊體膜上H＋順濃度梯度跨膜運輸促進了ATP的合成，顯然H＋由葉綠體基質進入類囊體腔是逆濃度梯度進行的，屬于主動運輸，B正確；通過類囊體膜轉運H＋的兩種機制不相同，H＋進入類囊體腔是逆濃度梯度進入的，屬于主動運輸，而從類囊體腔轉運出去是通過協助擴散完成的，C正確；O2在類囊體腔中產生，首先需要穿過類囊體膜到達葉綠體基質中，再穿過葉綠體的兩層膜結構到達細胞質基質中，再穿過細胞膜到達細胞外，該過程穿過了4層生物膜，D錯誤。
12．(2024·雅安模擬)如圖甲為光合作用最適溫度條件下，植物光合速率測定裝置圖，圖乙中a、b為測定過程中某些生理指標相對量的變化。下列說法不正確的是(　　)
A．圖甲裝置在較強光照下有色液滴向右移動，再放到黑暗環境中有色液滴向左移動
B．若將圖甲中的CO2緩沖液換成質量分數為1%的NaOH溶液，其他條件不變，則植物幼苗葉綠體產生NADPH的速率將不變
C．一定光照條件下，如果再適當升高溫度，真正光合速率會發生圖乙中從b到a的變化，同時呼吸速率可能會發生從a到b的變化
D．若圖乙表示圖甲植物光合速率由a到b的變化，則可能是適當提高了CO2緩沖液的濃度
【答案】　B
【解析】　裝置中的CO2緩沖液可以為光合作用提供二氧化碳，在較強光照下植物光合作用強度大于細胞呼吸強度，氧氣不斷產生導致裝置內氣壓增大，有色液滴向右移動，再放到黑暗環境中，CO2緩沖液可以吸收呼吸作用產生的CO2，氧氣不斷被消耗，氣壓減小，有色液滴向左移動，A正確；將圖甲中的CO2緩沖液換成質量分數為1%的NaOH溶液，裝置內的二氧化碳全部被NaOH溶液吸收，光合作用只能利用來自植物自身呼吸作用產生的二氧化碳，光合速率下降，暗反應會抑制光反應的進行，故植物幼苗葉綠體產生NADPH的速率將減小，B錯誤；圖甲為光合作用最適溫度條件下的反應，若再適當升高溫度，光合速率下降，真正光合速率會發生圖乙中從b到a的變化，同時呼吸速率可能增大，故可能會發生從a到b的變化，C正確；圖示是在最適溫度條件下進行的，若適當提高CO2緩沖液的濃度，二氧化碳濃度升高，光合作用強度會增加，D正確。
12．(多選)(2024·唐山模擬)青椒是一種常見的蔬菜。圖1是青椒葉肉細胞中兩種細胞器的生理活動示意圖，其中甲、乙代表相關結構，a～e代表相關物質，①～③代表相關生理過程。圖2是在不同溫度條件下青椒植株吸收與釋放CO2速率的曲線圖。下列分析正確的是(　　)
A．圖1中甲是類囊體
B．圖1中②進行的場所是線粒體基質，物質e是CO2
C．圖2中30 ℃時青椒光合速率為6.5 CO2 mg·h－1
D．圖2中35 ℃時植物光合作用固定的CO2少于呼吸作用釋放的CO2
【答案】　ABC
【解析】　圖1中甲中物質能吸收光能，因此甲表示類囊體，A正確；過程②表示有氧呼吸第二階段，進行的場所是線粒體基質，物質e表示CO2，B正確；光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，在溫度為30 ℃時，圖2中青椒凈光合速率為3.5 CO2 mg·h－1，呼吸速率為3 CO2 mg·h－1，因此光合速率為3.5＋3＝6.5 CO2 mg·h－1，C正確；35 ℃時，凈光合速率大于0，光合作用速率大于呼吸作用速率，因此光合作用固定的CO2多于呼吸作用釋放的CO2，D錯誤。
二、非選擇題
13．(2024·淄博模擬)脂氧合酶(LOX)，又稱為亞油酸氧化還原酶、脂肪氧化酶。研究發現LOX在各種高等植物中廣泛存在。LOX的作用受到脂肪酸的影響，脂肪酸的組分關系到細胞膜的結構，直接調節細胞膜的組分，LOX與脂肪酸的含量對植物的生長發育起到調節作用，影響葡萄果實的質量。科學家以赤霞珠葡萄果實為研究材料，亞油酸鈉為底物，為測定LOX的活性進行了相關的實驗研究，結果如圖。
請回答下列問題：
(1)分析圖甲可知，LOX的最適溫度為__________左右，由于該實驗的溫度梯度較大，為了探究更準確的最適溫度，應進行的操作是_______________________
____________________________________________________________________________________________________________________。
(2)分析圖乙可知，并不是底物濃度越高LOX的活性越高，推測其原因可能是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(3)一般情況下，一種酶只有一個最適pH。據圖丙可知LOX有兩個pH高峰，據此可以推測LOX可能是_______________________________________________
_________________________。
(4)由圖甲可知，當處理溫度高于40 ℃而低于60 ℃時，LOX仍具有較高的活性，表現出很好的_____________________________________________________
___________________。
【答案】　(1)40 ℃　在35～45 ℃范圍內設置更小的溫度梯度并測定LOX的活性
(2)過多的亞油酸鈉影響了酶的活性
(3)兩種蛋白質構成的復合酶
(4)熱穩定性
【解析】　(1)由題圖甲可知，在40 ℃時，LOX的活性最高，說明LOX的最適溫度為40 ℃左右。若要確定更準確的最適溫度，則需要在35～45 ℃范圍內設置更小的溫度梯度并測定LOX的活性。(2)圖乙的底物為亞油酸鈉，由圖乙曲線可知，底物亞油酸鈉的濃度高到一定程度后，LOX的活性會下降，其原因可能是過多的亞油酸鈉影響了酶的活性。(3)一般情況下，一種酶(其化學本質為蛋白質)只有一個最適pH。據題圖丙曲線可知，LOX有兩個pH高峰，據此可以推測LOX可能是由兩種蛋白質構成的，這兩種蛋白質都具有一定的LOX活性，但二者的最適pH不同。(4)由題圖甲可知，當處理溫度高于40 ℃而低于60 ℃時，LOX仍具有較高的活性，表現出很好的熱穩定性。
14．(2024·淄博模擬)低溫脅迫使植物生長延緩，發育受到抑制，是制約糧食作物和經濟作物高產、穩產的重要因素。某科研小組研究了輕度低溫脅迫和重度低溫脅迫對植物的影響，下表表示對照組、輕度低溫脅迫組和重度低溫脅迫組測得的植物凈光合速率、氣孔導度及胞間二氧化碳濃度的比較；圖1和圖 2分別表示對照組和低溫脅迫下的葉綠素含量，已知葉綠體中只有少量的葉綠素 a具有轉化光能的作用。據此回答下列問題：
組別 對照組 輕度低溫脅迫組 重度低溫脅迫組
凈光合速率(μmol·m－2·s－1) 6.20 5.68 3.66
氣孔導度(μmol·m－2·s－1) 0.182 0.164 0.138
胞間二氧化碳濃度(μmol·m－2·s－1) 242 234 252
(1)已知低溫會使葉綠素(a＋b)含量下降，由圖可知，葉綠素b 的降解速率________(填“大于”或“小于”)葉綠素 a 的降解速率，請從植物對環境適應的角度分析原因是________________________________________________________
______________________________________________________________________________________；
低溫脅迫下葉綠素含量下降，原因除了低溫會使葉綠素分解外，還可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)據表分析可判斷，與對照組相比，輕度低溫脅迫下該植物吸收的二氧化碳的量________(填“減少”或“增加”)。重度低溫脅迫下，限制光合作用的主要因素________(填“是”或“不是”)氣孔因素，如果是，說明原因，如果不是，從暗反應角度說明限制光合作用的主要因素是什么？_____________________
___________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)大于　葉綠素a比例增加有助于植物對光能的及時轉換，提高光合速率　低溫會影響葉綠素合成酶的活性，使葉綠素合成受阻
(2)減少　不是　固定二氧化碳相關的酶的活性
【解析】　(1)由題圖可知，與對照組相比，低溫脅迫下葉綠素a/b的值更高，說明葉綠素b的降解速率大于葉綠素a的降解速率；葉綠素a比例增加有助于植物對光能的及時轉換，提高光合速率，使植物更加適應環境；低溫脅迫下，葉綠素含量下降，可能的原因是低溫使葉綠素分解和低溫會影響葉綠素合成酶的活性，使葉綠素合成受阻。(2)據題表分析，與對照組相比，輕度低溫脅迫下，氣孔導度及胞間二氧化碳濃度均降低，說明通過氣孔進入的二氧化碳的量減少，從而影響光合速率；與對照組相比，重度低溫脅迫下，雖然氣孔導度降低，但胞間二氧化碳濃度升高，說明限制光合作用的主要因素不是氣孔因素，而是固定二氧化碳相關的酶的活性。
15．(2024·南昌模擬)1937年植物學家希爾發現，離體的葉綠體中加入“氫接受者”，比如二氯酚靛酚(DCPIP)，在沒有CO2供應的條件，光照后依然能夠釋放氧氣，藍色氧化態的DCPIP接受氫后變成無色還原狀態的DCPIPH2。研究者為了驗證該過程，在密閉條件下進行如下實驗。請回答下列問題：
試管編號 A B C D
葉綠體懸浮液 1 mL — 1 mL —
DCPIP 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL
0.5 mol/L蔗糖溶液 4 mL 5 mL 4 mL 5 mL
光照條件 光照 光照 黑暗 黑暗
上層液體顏色 無色 藍色 藍色 藍色
(1)自然環境中，NADP＋與e－和H＋結合，形成NADPH。NADPH的中文名稱是__________。葉肉細胞的葉綠體產生氫的場所是__________________________。
(2)實驗中制備葉綠體懸浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸餾水的原因是____________________________________，A試管除了顏色變化外，實驗過程中還能觀察到的現象是____________________________________。
(3)試管A與C的比較可以說明氫產生的條件是需要____________，設置B和D試管的目的是說明DCPIP____________________________________________
_______________。
(4)實驗結束后A試管的葉綠體中沒有糖類產生，主要原因是______________
__________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)還原型輔酶Ⅱ　類囊體薄膜
(2)避免葉綠體吸水漲破　有氣泡產生
(3)光照　在光照和黑暗條件下自身均不會變色
(4)氫轉移到DCPIP中而不能參與暗反應(或密閉環境中沒有CO2)
【解析】　(1)NADPH的中文名稱是還原型輔酶Ⅱ。自然條件下葉肉細胞中的葉綠體產生NADPH的場所是類囊體薄膜。(2)實驗中制備葉綠體懸浮液時使用蔗糖溶液可以維持葉綠體的形態，而使用蒸餾水會使葉綠體吸水漲破；A試管有葉綠體和光照可以發生光反應，除了顏色變化外，實驗過程中還能觀察到有氣泡產生。(3)試管A和C的自變量是有無光照，說明氫產生的條件是需要光照；試管B和D的自變量也是有無光照，但其沒有葉綠體懸浮液，這是為了說明DCPIP在光照和黑暗條件下自身均不會變色。(4)在實驗結束時，A試管中的葉綠體中沒有糖類產生，主要是因為氫轉移到DCPIP中而不能參與暗反應或密閉環境中沒有CO2。
16．(2024·湖南卷)鉀是植物生長發育的必需元素，主要生理功能包括參與酶活性調節、滲透調節以及促進光合產物的運輸和轉化等。研究表明，缺鉀導致某種植物的氣孔導度下降，使CO2通過氣孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反應)活性下降，最終導致凈光合速率下降。回答下列問題：
(1)從物質和能量轉化角度分析，葉綠體的光合作用即在光能驅動下，水分解產生____________；光能轉化為電能，再轉化為____________中儲存的化學能，用于暗反應的過程。
(2)長期缺鉀導致該植物的葉綠素含量_________________________________
______________，從葉綠素的合成角度分析，原因是__________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。
(3)現發現該植物群體中有一植株，在正常供鉀條件下，總葉綠素含量正常，但氣孔導度等其他光合作用相關指標均與缺鉀時相近，推測是Rubisco的編碼基因發生突變所致。Rubisco由兩個基因(包括1個核基因和1個葉綠體基因)編碼，這兩個基因及兩端的DNA序列已知。擬以該突變體的葉片組織為實驗材料，以測序的方式確定突變位點。寫出關鍵實驗步驟：
①________________________________________________________________
________；
②________________________________________________________________
_______；
③________________________________________________________________
_________；
④基因測序；
⑤________________________________________________________________
____________。
【答案】　(1)O2和H＋　ATP和NADPH
(2)降低　缺鉀會使葉綠素合成相關酶的活性降低；缺鉀會影響細胞的滲透調節，進而影響細胞對Mg、N等的吸收，使葉綠素合成減少
(3)分別提取該組織細胞的細胞核DNA和葉綠體DNA　根據編碼Rubisco的兩個基因的兩端DNA序列設計相應引物　利用提取的DNA和設計的引物分別進行PCR擴增并電泳　和已知基因序列進行比較
【解析】　(1)植物光反應過程中水的光解會產生O2和H＋，H＋和NADP＋結合產生NADPH。該過程中光能轉化為電能，電能再轉化為儲存在ATP和NADPH中的化學能。(2)長期缺鉀導致該植物的葉綠素含量降低，其原因是鉀參與酶活性的調節，缺鉀會降低葉綠素合成相關酶的活性；鉀參與滲透調節，缺鉀會影響細胞的滲透壓，進而影響細胞對Mg、N等的吸收，而Mg和N是合成葉綠素的原料，因此最終會影響葉綠素的合成。(3)Rubisco由兩個基因編碼，這兩個基因及兩端的DNA序列已知，因此檢測其突變位點的基本思路是利用PCR技術擴增突變體的相應基因，測序后和已知序列進行比較。其具體步驟為：①分別提取該組織細胞的細胞核DNA和葉綠體DNA；②根據編碼Rubisco的兩個基因的兩端DNA序列設計相應引物；③利用提取的DNA和設計的引物分別進行PCR擴增并電泳；④基因測序；⑤和已知基因序列進行比較。
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