五年（2021-2025）全国高考生物真题分类汇编专题05细胞呼吸和光合作用（全国通用）（解析版）_高考真题分类汇编_高考生物真题分类汇编（全国通用）五年（2021-2025）

专题 05 细胞呼吸和光合作用 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 2025 重庆、甘肃、云南、河南、北京、湖北、 江苏、河北、陕晋青宁、黑吉辽蒙、云 从近五年全国各地的高考试 南、安徽 题来看，细胞呼吸和光合作用专 考点1 细胞呼 2024 贵州、甘肃、广东、安徽、湖南、山东、 题常以一种或多种环境因素对呼 吸的过程、影 江西、湖北、吉林、浙江 吸和光合作用过程影响的实验数 响因素与应用 2023 全国、山西、湖北、广东、北京、湖南、 据表或坐标曲线为情境。 （5年5考） 山东、浙江 该部分内容考频高，选择题 2022 全国、山东、广东、浙江 和非选择题均有出现，选择题重 2021 湖南、湖北、福建、浙江、全国、广东、 点考查细胞呼吸方式的判断、有 浙江 氧呼吸和无氧呼吸的方式和过 2025 全国、云南、河北、黑吉辽蒙、安徽、山 程，而非选择题侧重考查细胞呼 东、河南、重庆、甘肃、云南、四川、 吸原理在日常的生产和生活实践 北京、广东、湖南、江苏、浙江、陕晋 中的应用；不同环境条件下光合 青宁 作用过程中物质和能量的变化、 考点2 光合作 2024 贵州、广东、北京、浙江、江西、全国、 探究环境因素对光合作用速率的 用的过程及其 山东、湖北、甘肃、河北、安徽、湖 影响；细胞呼吸与光合作用物质 影响因素 南、广东、吉林 与能量的联系以及呼吸速率、光 （5年5考） 2023 湖北、北京、全国、山东、浙江、广东、 合速率、净光合速率的实验测定 湖南 及相关计算。 2022 湖南、山东、广东、全国、浙江 情境复杂程度较大，题干信 息较多，综合考查学生获取信 2021 北京、湖南、河北、全国、辽宁、江苏、 息、分析问题的能力。 海南、福建、浙江、山东、天津考点01 细胞呼吸的过程、影响因素与应用 2025年高考真题 一、单选题 1．（2025·重庆·高考真题）在T细胞凋亡和坏死过程中，ATP生成速率和氧气消耗速率如图1、2所示，下 列说法错误的是（ ） A．可根据氧气的消耗速率计算ATP生成的总量 B．有氧呼吸中氧气的消耗发生在线粒体的内膜 C．在t 时，凋亡组产生的乳酸比坏死组多 1 D．在t 时，凋亡组产生的CO 比坏死组多 2 2 【答案】A 【详解】A、图乙中凋亡组的氧气消耗速率在t2、t3时显著高于坏死组，且图甲中凋亡组ATP生成速率也 更高，说明两者存在关联性。但T细胞是动物细胞，有氧呼吸产生水、二氧化碳、大量ATP，无氧呼吸产 生乳酸和少量ATP，在无氧条件下，细胞无氧呼吸也可以产生ATP，因此只根据氧气的消耗速率无法计算 ATP 生成的总量，A错误； B、有氧呼吸第三阶段消耗氧气，场所在线粒体内膜，B正确； C、在t1时，凋亡组和坏死组氧气消耗速率相等，凋亡组ATP生成速率大于坏死组， 因此凋亡组无氧呼 吸产生的乳酸多，C正确； D、在t2时，凋亡组氧气消耗速率大于坏死组，因此凋亡组产生的CO2比坏死组多，D正确。 故选A。 2．（2025·甘肃·高考真题）线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可 用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3 呼吸速率，下列叙述正确的是（ ） A．状态3呼吸不需要氧气参与 B．状态3呼吸的反应场所是线粒体基质 C．以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0D．相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大 【答案】C 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，有氧呼吸第 一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和 NADH，合成少量ATP，第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，若以NADH为可 氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，所以需要氧气参与，A 错误； B、若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，B 错误； C、葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体，所 以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确； D、NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参 与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。 故选C。 3．（2025·云南·高考真题）生物兴趣小组从橘子果肉中分离得到完整的线粒体，操作流程如图。 下列说法错误的是（ ） A．缓冲液可以用蒸馏水代替 B．匀浆的目的是释放线粒体 C．差速离心可以将不同大小的颗粒分开 D．该线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解 【答案】A 【分析】差速离心主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。如在分离细胞中的细胞器时， 将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆，将匀浆放入离心管中，采取逐渐提高 离心速率的方法分离不同大小的细胞器。起始的离心速率较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然 悬浮在上清液中。收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降，以此类推，达到分离 不同大小颗粒的目的。 【详解】A、缓冲液的作用是维持溶液的pH稳定，保持线粒体的正常结构和功能，蒸馏水会破坏线粒体的 渗透压平衡，导致线粒体吸水涨破，所以缓冲液不可以用蒸馏水代替，A错误； B、匀浆是通过机械等手段破坏橘子果肉细胞的结构，使细胞破裂，从而将细胞内的线粒体等细胞器释放 出来，所以匀浆的目的是释放线粒体，B正确； C、差速离心法是根据不同颗粒的质量、大小等差异，在不同转速下进行离心，从而将不同大小的颗粒分 开，C正确；D、线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所，丙酮酸的氧化分解发生在线粒体中，所以该线粒体可用于研 究丙酮酸氧化分解，D正确。 故选A。 4．（2025·河南·高考真题）甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可 影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下 列叙述正确的是（ ） A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气 B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 【答案】B 【分析】有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中； 有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；有氧呼吸的第三阶段 是[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。 【详解】A、酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不 需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误； B、有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的 第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确； C、酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误； D、在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，减少甜菜产量， D错误。 故选B。 5．（2025·北京·高考真题）下图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产 生ATP的量不同。以下选项正确的是（ ） 选项 部位1 部位2 部位3 部位4 A 大量 少量 少量 无B 大量 大量 少量 无 C 少量 大量 无 少量 D 少量 无 大量 大量 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】有氧呼吸过程分为3个阶段： 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量，场所：细胞质基质， 第二阶段：丙酮酸和H2O彻底分解为CO2和[H]，释放少量能量，场所：线粒体基质， 第三阶段：[H]和O2结合产生H2O，释放大量能量，场所：线粒体内膜。 【详解】部位1是线粒体基质，进行有氧呼吸第二阶段的反应，产生少量ATP，部位2是线粒体内膜，进 行有氧呼吸第三阶段的反应，可以产生大量ATP，部位3是线粒体外膜，没有ATP生成，部位4是细胞质 基质，可以进行有氧呼吸第一阶段的反应，产生少量ATP，C正确。 故选C。 6．（2025·湖北·高考真题）我国农学家贾思勰所著《齐民要术》记载：“凡五谷种子，浥郁则不生，生者 亦寻死。”意思是种子如果受潮发霉就不会发芽，即使发芽也会很快死亡。下列叙述错误的是（ ） A．农业生产中，种子储藏需要干燥的环境 B．种子受潮导致细胞内结合水比例升高，自由水比例降低，细胞代谢减弱 C．霉菌在种子上大量繁殖，消耗了种子的营养物质，不利于种子正常萌发 D．发霉过程中，微生物代谢产生的有害物质可能抑制种子萌发相关酶的活性 【答案】B 【分析】自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，自由水还参与许多化学反应，自由水对于营养物 质和代谢废物的运输具有重要作用；自由水与结合水不是一成不变的，可以相互转化，自由水与结合水的 比值越高，细胞代谢越旺盛，抗逆性越低，反之亦然。 【详解】A、种子储藏需要干燥环境，以减少自由水含量，降低细胞呼吸速率，减少有机物消耗，A正确； B、种子受潮时，自由水比例应升高而非降低，结合水比例下降，此时细胞代谢应增强而非减弱。但若种 子发霉死亡，代谢停止，但选项描述的水分变化方向错误，B错误； C、霉菌繁殖会消耗种子储存的有机物，导致种子缺乏萌发所需营养，C正确； D、霉菌代谢产物（如毒素）可能破坏种子细胞结构或抑制酶活性，阻碍萌发，D正确； 故选B。 7．（2025·江苏·高考真题）关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是（ ） A．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同 B．有氧呼吸第二阶段都有O 和H O参与 2 2 C．呼吸作用都能产生[H]和ATP D．无氧呼吸的产物都有 【答案】C【分析】有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，同时释放少量能量，第二 阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，同时释放少量能量，第三阶段是[H]和氧结合产生H2O， 同时释放大量能量；真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，主要场所是线粒体。 【详解】A、葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，人体细胞和酵母菌的场 所相同，A错误； B、有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，O2参与的是第三阶段（与[H]结合生成水），B 错误； C、人体细胞和酵母菌有氧呼吸各阶段均能产生ATP，第一、第二阶段能产生[H]，第三阶段利用[H]，无 氧呼吸第一阶段产生少量[H]和ATP（后续被消耗），因此两者呼吸作用均能产生[H]和ATP，C正确； D、人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2；酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精，D错误； 故选C。 8．（2025·河北·高考真题）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（ ） A．类囊体膜上消耗H O、而线粒体基质中生成H O 2 2 B．叶绿体基质中消耗CO ，而线粒体基质中生成CO 2 2 C．类囊体膜上生成O ，而线粒体内膜上消耗O 2 2 D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 【答案】A 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段发生在类囊体薄膜上，完成水的光解和ATP 的合成，暗反应阶段发生在叶绿体基质，完成二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。 【详解】A 、类囊体膜上进行水的光解消耗H2O，而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O，线 粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段不生成H2O，A错误； B、叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，涉 及丙酮酸和水反应生成CO2，B正确； C、类囊体膜上进行水的光解生成O2，线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，消耗O2和NADH生成水， C正确； D、叶绿体基质中进行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物 （丙酮酸），生成CO2和NADH，D正确。 故选A。 9．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白（MPC）运输丙 酮酸通过线粒体内膜的过程如下图。下列叙述错误的是（ ）A．MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加 B．丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变 C．线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率 D．线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高 【答案】D 【分析】结合图示分析，丙酮酸根的运输速率受MPC数量、H+浓度以及丙酮酸根数量等多种因素的影响。 【详解】A、MPC功能减弱会抑制丙酮酸进入线粒体，就会有更多的丙酮酸在细胞质基质中进行无氧呼吸， 从而导致产生更多的乳酸，动物细胞中乳酸积累将会增加，A正确； B、结合图示可知，丙酮酸分解形成丙酮酸根和H+，两者共同与MPC结合使MPC构象改变，从而运输丙 酮酸根和H+，B正确； C、结合图示可知，H+会协助丙酮酸根进入线粒体，pH的变化受H+浓度的影响，因此线粒体内外膜间隙 pH变化影响丙酮酸根转运速率，C正确； D、丙酮酸根的运输需要丙酮酸转运蛋白（MPC）的参与，且需要H+电化学梯度（H+浓度差），因此丙 酮酸根的运输效率不仅受丙酮酸根浓度影响，也受MPC的数量及H+浓度的影响，因此并不是线粒体内膜 两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高，D错误。 故选D。 10．（2025·山东·高考真题）关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的 是（ ） A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O 作为原料 2 B．有氧呼吸的第二阶段需要H O作为原料 2 C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失 【答案】B 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，有氧呼吸第 一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合 成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸 的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同，无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌 中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。【详解】A、有氧呼吸的前两个阶段不需要氧气的参与，第三阶段需要氧气作为原料，A错误； B、有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应，产生二氧化碳、[H]，释放少量能量，B正确； C、无氧呼吸第一阶段产生NADH，第二阶段消耗NADH，C错误； D、经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中，只释放出少量能量，D错误。 故选B。 二、多选题 11．（2025·河北·高考真题）（不定项）玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶、T蛋白缺失 还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸 中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析正确的是（ ） A．线粒体中的[H]可来自细胞质基质 B．突变体中有氧呼吸的第二阶段增强 C．突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻 D．突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增 强 【答案】ACD 【分析】有氧呼吸的全过程，可以分为三个阶段：第一个阶段，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮 酸，在分解的过程中产生少量的氢(用[H]表示)，同时释放出少量的能量。这个阶段是在细胞质基质中进行 的；第二个阶段，丙酮酸经过一系列的反应，分解成二氧化碳和氢，同时释放出少量的能量。这个阶段是 在线粒体中进行的；第三个阶段，前两个阶段产生的氢，经过一系列的反应，与氧结合而形成水，同时释 放出大量的能量。 【详解】A、细胞质基质中可以进行糖酵解，产生[H]，进入线粒体参与有氧呼吸的第三阶段，A正确； B、玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损，有氧呼 吸第二阶段能产生[H]，第三阶段[H]和氧气生成水，导致第一、二阶段积累的[H]被消耗，突变体线粒体内 膜受损，第三阶段减弱，[H]积累，会抑制第二阶段的进行，因此突变体中有氧呼吸的第二阶段减弱，B错 误； C、T蛋白缺失会造成线粒体内膜受损，线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，因此突变体线粒体内膜 上的呼吸作用阶段受阻，C正确； D、突变体有氧呼吸中间产物[H]更多且线粒体内膜受损，因此有氧呼吸强度变小，而突变体乳酸含量远大 于野生型，因此无氧呼吸增强，D正确。 故选ACD。 12．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）（不定项）下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（ ） A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体 B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成 C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行 D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中 【答案】AB 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，有氧呼吸第 一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合 成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP；无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸 的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。 【详解】A、①为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质， ②为有氧呼吸第二阶段（丙酮酸分解为二氧化 碳并产生NADH），发生在线粒体基质；③为有氧呼吸第三阶段（NADH与氧气结合生成水），发生在线 粒体内膜。②和③发生在线粒体，A正确； B、有氧呼吸第三阶段（③）中，NADH通过电子传递链将电子传递给氧气，最终与质子结合生成水。 NADH直接参与了水的形成，B正确； C、①（有氧呼吸第一阶段）可正常进行，但②（有氧呼吸第二阶段）需要线粒体参与，无氧时植物细胞 转向无氧呼吸，丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳，不进行②过程，C错误； D、无氧呼吸仅第一阶段（①）产生少量ATP，第二阶段不产生ATP。NADH的能量用于还原丙酮酸（如 生成酒精），未转移到ATP中，D错误。 故选AB。 三、非选择题 13．（2025·云南·高考真题）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如 土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的 土壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。 组别 苹果酸/（μmol·g-1） 酒精/（μmol·g-1） 压实组 0.271±0.005 6.114±0.013 疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040 回答下列问题：(1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为 （填“有氧”或 “无氧”）呼吸的中间产物。 (2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是 ，为维持根系 细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更 （填“多”或“少”），原因是 ；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 ，光合作用 阶段首先受抑制，有机物 合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。 (3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有 （答出2点即可）。 【答案】(1)有氧 (2) 压实组黄瓜根系中酒精含量更高 多 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 关闭 暗反应 (3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等 【分析】有氧呼吸是有机物彻底的氧化分解，并释放能量的过程。有氧呼吸第一阶段在细胞质基质，第二 阶段在线粒体基质，第三阶段在线粒体内膜。无氧呼吸整个过程在细胞质基质进行。 【详解】（1）有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质 中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。 （2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组 黄瓜根系的无氧呼吸更强。为维持根系细胞正常生命活动，由于压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放的能量 较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 关闭，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少， 黄瓜生长缓慢。 （3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕， 疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。 14．（2025·安徽·高考真题）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型 （WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速 率和氧浓度，结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ，原因是 。有氧 呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第 二阶段代谢路径提出假设： 。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸 速率的变化分析，其原因是 。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 ， 而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 。 【答案】(1) 增强 在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株（OE）的根细胞呼吸速率和氧气浓度 均明显高于WT组 NADH (2) 假设物质H能转化为A (3) 低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，因而主动运输吸收更多无机盐，为叶绿体的物质 和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率 (4) NADP+ H2O 【分析】1、有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和H2O反 应生成CO2和NADH，释放少量能量；第三阶段是O2和[H]反应生成水，释放大量能量。 2、光反应场所在光合膜；光反应产物有氧气、ATP和NADPH。 【详解】（1）据图1分析，低氧条件下，与野生型组相比，NtPIP基因过量表达株（OE）组氧气浓度升高 且呼吸速率增加，故低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。第二阶段是丙酮酸和水 反应生成二氧化碳（无机物）、NADH（储存大量能量）并释放出少量的能量（绝大部分以热能形式散失， 少量用于合成ATP），其中的化学能大部分被转化为NADH储存的能量。 （2）在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积；当加入F、G或H时，E也同 样累积，再结合根据图2中显示的代谢路径，可知丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、 H均为E的前体或可通过代谢转化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径存在循环特性，即H→A，故提出： 假设物质H能转化为A。 （3）小问1可知，低氧条件下，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，因而主动运输 吸收更多无机盐，为叶绿体的物质和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率。 （4）光反应中水在光下分解为H+、O2和e-，e-经传递最终与H+和NADP+结合生成NADPH，因此，光 反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP+。2024年高考真题 1．（2024·贵州·高考真题）种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质，也离不开水和无机盐。下列叙述正 确的是（ ） A．种子吸收的水与多糖等物质结合后，水仍具有溶解性 B．种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类不变 C．幼苗细胞中的无机盐可参与细胞构建，水不参与 D．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH 【答案】D 【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼 吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和［ H]],合成少量 ATP ；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和 ［ H ]，合成少量 ATP ；第三阶段是氧气和［ H ］反应生成水，合成大量 ATP 。 2、光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、 ATP 和 NADPH 的生成；②暗反应 场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗 ATP 和 NADPH 。 【详解】A、种子吸收的水与多糖等物质结合后，这部分水位结合水，失去了溶解性，A错误； B、种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类增加，B错误； C、水也参与细胞构成，如结合水是细胞的重要组成成分，C错误； D、幼苗中的水可参与光合作用形成NADPH，也可通过有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水生成NADH，D正确。 故选D。 2．（2024·甘肃·高考真题）梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护， 养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是（ ） A．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足 B．根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足 C．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸 D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加 【答案】B 【详解】A、大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程，这些过程需要根系细胞呼吸 产生的能量，浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A正确； B、根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误； C、浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确； D、根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。 故选B。 3．（2024·广东·高考真题）2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在 由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小 的是（ ） A．ATP B．NADP+ C．NADH D．DNA 【答案】D 【分析】蓝细菌属于原核生物，含有藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用。 【详解】由题干信息可知，采集到的蓝细菌其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作 用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以将ADP和Pi转化为ATP，NADP+和H+转化为 NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核 中，D正确，ABC错误。故选D。 4．（2024·安徽·高考真题）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1）是其中的一 个关键酶。细胞中 ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生 竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（ ） A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B．PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节 D．运动时肌细胞中 AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 【答案】D 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第 一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合 成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应即需要多种酶参与，而磷 酸果糖激酶1(PFK1）是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A错误； B、由题意可知，当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细 胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡，说明PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变但还具有 其活性，B错误； C、由题意可知，ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节， C错误； D、运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中 ATP减少，ADP和AMP会增多，从而 AMP与PFK1结合增多， 细胞呼吸速率加快，细胞中 ATP含量增多，从而维持能量供应，D正确。 故选D。 5．（2024·广东·高考真题）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr基因后获得的突变株△sqr中， 线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（ ） A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B．线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱 C．有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快 D．无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATP 【答案】D 【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼 吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和 [H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 2、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同 生物体中相关的酶不同，一般在大多数植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中 产生乳酸。 【详解】A、有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确； B、有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确； C、与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快， C正确； D、无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错 误。故选D。 6．（2024·湖南·高考真题）缢蛏是我国传统养殖的广盐性贝类之一，自身存在抵抗外界盐度胁迫的渗透调 节机制。缢蛏体内游离氨基酸含量随盐度的不同而变化，图为缢蛏在不同盐度下鲜重随培养时间的变化曲 线。下列叙述错误的是（ ） A．缢蛏在低盐度条件下先吸水，后失水直至趋于动态平衡 B．低盐度培养8~48h，缢蛏通过自我调节以增加组织中的溶质含量 C．相同盐度下，游离氨基酸含量高的组织渗透压也高 D．缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关 【答案】B 【分析】分析题意，图为缢蛏在不同盐度下鲜重随培养时间的变化曲线，实验的自变量是培养时间和盐浓 度，因变量是鲜重，据此分析作答。 【详解】A、分析图中曲线，缢蛏在低盐度条件下鲜重先增大后减小，说明其先吸水后失水，最后趋于动 态平衡，A正确； B、低盐度培养时，缢蛏组织渗透压大于外界环境，导致缢蛏吸水，为恢复正常状态，缢蛏应通过自我调 节使组织中的溶质含量减少，从而降低组织渗透压，引起组织失水，B错误； C、组织渗透压的高低与其中的溶质含量有关，溶质越多，渗透压相对越高，因此，相同盐度下，游离氨 基酸含量高的组织渗透压也高，C正确； D、细胞呼吸过程中产生的中间产物可转化为氨基酸、甘油等非糖物质，由此推测缢蛏组织中游离氨基酸 含量的变化与细胞呼吸有关，D正确。 故选B。 7．（2024·山东·高考真题）心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞，随后该巨噬细胞线粒体中 NAD+浓度降低，生成NADH的速率减小，引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L 转运到细胞外。下列说法错误的是（ ） A．细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量 B．转运ITA时，载体蛋白L的构象会发生改变 C．该巨噬细胞清除死亡细胞后，有氧呼吸产生CO 的速率增大 2 D．被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解 【答案】C 【分析】由题意可知，心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞，随后该巨噬细胞线粒体中 NAD+浓度降低，生成NADH的速率减小，说明有氧呼吸减弱。 【详解】A、巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程为胞吞，该过程需要细胞呼吸提供能量，A正确； B、转运ITA为主动运输，载体蛋白L的构象会发生改变，B正确； C、由题意可知，心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞，随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低，生成NADH的速率减小，说明有氧呼吸减弱，即该巨噬细胞清除死亡细胞后，有氧呼吸产生CO2 的速率减小，C错误； D、被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解，为机体的其他代谢提供营养物质，D正确。 故选C。 8．（2024·江西·高考真题）农谚有云：“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发，是“百谷”丰收的基础。 下列关于种子萌发的说法，错误的是（ ） A．种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高 B．水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞 C．水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成 D．光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上 【答案】C 【分析】细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，自由水具有能够流动和容易蒸发的特点，结合水与细 胞内其他大分子物质结合是细胞的重要组成成分，自由水与结合水的比值越大，细胞新陈代谢越旺盛，抗 逆性越差，自由水与结合水的比值越小细胞的新陈代谢越弱，抗逆性越强。 【详解】A、种子萌发时，代谢加强，结合水转变为自由水，细胞内自由水所占的比例升高，A正确； B、水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞，不需要消耗能量，B正确； C、丙酮酸的生成属于有氧呼吸第一阶段，没有水的参与，C错误； D、光合作用中，水的光解属于光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，D正确。 故选C。 9．（2024·湖北·高考真题）磷酸盐体系（ / ）和碳酸盐体系（ / ）是人体内两种重 要的缓冲体系。下列叙述错误的是（ ） A．有氧呼吸的终产物在机体内可转变为 B．细胞呼吸生成ATP的过程与磷酸盐体系有关 C．缓冲体系的成分均通过自由扩散方式进出细胞 D．过度剧烈运动会引起乳酸中毒说明缓冲体系的调节能力有限 【答案】C 【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼 吸第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和 [H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 2、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同 生物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。 【详解】A、有氧呼吸的终产物为二氧化碳和水，二氧化碳溶于水后形成H2CO3 ，再由H2CO3形成 H+和HCO3-，A正确； B、细胞呼吸生成ATP的过程与磷酸盐体系有关，如在细胞呼吸中磷酸盐作为底物参与了糖酵解和柠檬酸 循环等过程，B正确； C、缓冲体系的成分如HCO3-、HPO42− 携带电荷，不能通过自由扩散方式进出细胞，C错误； D、机体内环境中的缓冲物质能够对乳酸起缓冲作用，但过度剧烈运动会引起乳酸中毒说明缓冲体系的调 节能力有限，D正确。 故选C。 10．（2024·安徽·高考真题）真核细胞的质膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的 是（ ）A．液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子 B．水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞 C．根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建 D．[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上 【答案】B 【分析】由细胞膜、核膜以及各种细胞器膜等共同构成生物膜系统。 【详解】A、液泡膜上的一种载体蛋白能转运一种或一类分子或离子，A错误； B、水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞，B正确； C、根尖分生区细胞的核膜在分裂前期解体，在分裂末期重建，C错误； D、[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体内膜上，D错误。 故选B。 11．（2024·山东·高考真题）种皮会限制O 进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢 2 酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH 被氧化。下列说法正确的是（ ） A．p点为种皮被突破的时间点 B．Ⅱ阶段种子内O 浓度降低限制了有氧呼吸 2 C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 【答案】ABD 【分析】在种皮被突破前，种子主要进行无氧呼吸，种皮被突破后，种子吸收氧气量增加，有氧呼吸加强， 无氧呼吸减弱。 【详解】A、由图可是，P点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱， 有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确； B、Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱 氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确； C、Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误； D、q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧 呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。 故选ABD。 12．（2024·贵州·高考真题）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究， 某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。回答下列问题。 (1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有 ；参与有氧呼吸的酶是 （选填“甲”或“乙”）。 (2)在水淹0～3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ；水淹第3d时，经检测，作物根 的CO 释放量为0.4μnol·g-1·min-1，O 吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧 2 2 呼吸强度的 倍。 (3)若水淹3d后排水、稍染长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是 （答出2 点即可）。 【答案】(1) 有氧条件下，将葡萄糖彻底氧化分解产生能量 乙 (2) O2的含量 3 (3)无氧呼吸产生酒精对植物有毒害作用，3d后排水可以将酒精排除，减轻毒害作用；3d后排水可以使有 氧呼吸增强，增加产能 【详解】（1）正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，有氧呼吸是在氧气充足的情况下， 将葡萄糖彻底氧化分解，将能量释放出来。随着水淹天数的增多，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有 关的酶。 （2）在水淹0～3d阶段，随着水淹天数的增加，氧气含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释 放量为0.4μnol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，有氧呼吸需要消耗氧气，葡萄糖的消耗量、氧 气消耗量和CO2释放量为1：6：6，所以有氧呼吸葡萄糖消耗1/3，无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量 比为1：2，无氧呼吸产生0.4μnol·g-1·min-1 CO2，消耗葡萄糖为1，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 3倍。 （3）若水淹3d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，一方面是排水后氧气含量上升，有氧呼吸增 强，产生的能量增多；另一方面，由图可知，第四天无氧呼吸有关的酶活性显著降低，可能是第四天无氧 呼吸产生的酒精毒害作用达到了一定程度，之后就很难恢复，所以要在水淹3天排水。 13．（2024·湖南·高考真题）土壤中的微生物数量与脲酶活性可反映土壤的肥力状况。为研究不同施肥方 式对土壤微生物数量和脲酶活性的影响，试验分组如下：不施肥（CK）、有机肥（M）、化肥（NP）、 麦秸还田（S）、有机肥+化肥（M+NP）、麦秸还田+化肥（S+NP），其中，NP中氮肥为尿素，麦秸未经 处理直接还田，结果如图所示。回答下列问题：(1)从生态系统组成成分分析，土壤中的微生物主要属于 ，施用的肥料属于 。M、NP和S三种 施肥方式中，对土壤微生物数量影响最大的是 。 (2)研究还表明，与CK组相比，S组小麦产量差异不显著。据图a分析，其原因是 ；秸秆可用于生产 畜禽饲料和食用菌，畜禽粪便和使用过的食用菌培养基用于还田，该利用方式能降低生态足迹的原因是 。 (3)下列说法错误的是 （填序号）。 ①合理施肥可以提高氮的循环效率 ②施肥可增加土壤微生物数量和脲酶活性 ③为提高土壤肥力，短期内施用有机肥比化肥更有效 ④施用有机肥时，松土可促进有氧呼吸 【答案】(1) 分解者 非生物的物质和能量 NP (2) 麦秸还田对微生物的数量几乎没有影响，不能增加土壤中营养成分的含量 实现物质和能量的 多级利用，提高能量利用率，减少人类对生态和环境的影响 (3)②③ 【分析】图a分析，与不施肥作对比，施用有机肥（M）、化肥（NP）、麦秸还田（S）、有机肥+化肥 （M+NP）、麦秸还田+化肥（S+NP），均能在一定程度上增加微生物数量。图b分析，与对照组相比， 化肥（NP）、有机肥+化肥（M+NP）、麦秸还田+化肥（S+NP）能够在一定程度上提高脲酶的活性。 【详解】（1）生态系统的组成成分包括生物成分和非生物成分，生物成分包括生产者、消费者和分解者， 非生物成分包括非生物的物质和能量。分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，土壤中的微 生物的作用主要是将有机物分解为无机物，因此主要属于分解者； 施用的肥料属于非生物的物质和能量。根据图a可知，与CK相比，M、NP和S三种施肥方式中对土壤微 生物效援影响最大的是NP。 （2）已知S组施用的麦秸未经处理，从图a的结果可以看出，与CK组相比，S组对微生物的数量几乎没 有影响，不能增加土壤中营养成分的含量，导致小麦产量差异不显著。 秸秆用于生产畜禽饲料和食用菌，畜禽粪便和使用过的食用菌培养基用于还田，这种利用方式实现了物质 和能量的多级利用，可提高能量的利用率，从而减少了人类对生态和环境的影响，降低了生存所需的生产 资源和吸纳废物的土地与水域的面积，导致生态足迹降低。 （3）根据图示信息，合理施肥可以增加土壤中微生物的数量和脲酶的活性，从而提高氮的循环效率，① 正确； 施肥的方法不同，土壤微生物数量和脲酶活性也存在差异，麦秸还田对土壤微生物的数量几乎没有影响， 并可降低脲酶活性，②错误； 为提高土壤肥力，短期内施用化肥比有机肥更有效，因为使用化肥后土壤微生物数量增加的速度和脲酶活 性增大的幅度都最大，③错误； 施用有机肥时，松土可增加土壤中的空气含量，利于土壤中需氧微生物的有氧呼吸，促进有机肥的分解利用，④正确。 14．（2024·江西·高考真题）当某品种菠萝蜜成熟到一定程度，会出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的 现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料，测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放 速率，变化趋势如图。回答下列问题： (1)菠萝蜜在贮藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的 ，其释放的能量一部分用于生成 ，另 一部分以 的形式散失。 (2)据图可知，菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生成，这体现了乙烯产生的调节方式为 。 (3)据图推测，菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是 。 为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、 仪器设备（如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度）、玻璃器皿和试剂（如DNS试剂，该试剂能 够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质）等。简要描述实验过程： ① ； ②分别制作匀浆，取等量匀浆液； ③ ； ④分别在沸水浴中加热； ⑤ 。 (4)综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升，其原因是 。 【答案】(1) 内膜 ATP 热能 (2)正反馈调节 (3) 逐渐上升而后相对稳定 将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组，编号为 ①、②、③、④、⑤、⑥ 在5支试管中分别添加等量的DNS试剂，混匀 在加热的过程中观察5 组试管中颜色变化，并记录 (4)乙烯具有催熟作用，且乙烯含量上升时，会使某品种的菠萝蜜出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的现 象，进而促进果实的成熟。 【详解】（1）菠萝蜜在贮藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的内膜，即消耗氧气的阶段是有氧呼吸 的第三阶段，发生在线粒体内膜上，其释放的能量一部分用于生成ATP，另一部分以热能的形式散失，其 中转移到ATP中的能量可以用于耗能的生命活动。 （2）据图可知，菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生成，进而加速了果实的成熟，这 体现了乙烯产生的调节方式为正反馈调节。 （3）图中显示，菠萝蜜在贮藏5天内呼吸速率迅速上升而后下降，同时乙烯的产生量也表现出先上升后 下降的趋势，据此推测，该过程中可溶性糖的含量变化趋势是逐渐上升而后相对稳定。为证实上述推测， 拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备（如比 色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度）、玻璃器皿和试剂（如DNS试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质）等，本实验的目的是检测葡萄糖含量的变化，利用的原理是颜色反 应，颜色的深浅代表葡萄糖含量的多少，据此简要描述实验过程： ①分组编号，将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组，编号为①、②、③、④、⑤，⑥， 实验中保证采摘后用于实验的菠萝蜜生长状态一致； ②分别取等量的5组菠萝蜜制作匀浆，取等量（1毫升）匀浆液分别置于5支干净的试管中； ③在5支试管中分别添加等量的DNS试剂，混匀； ④分别在沸水浴中加热； ⑤在加热的过程中观察5组试管中颜色变化，并记录。分析实验结果得出相应的结论。 （4）综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升，这是因为乙 烯具有催熟作用，但乙烯含量上升时，会使某品种的菠萝蜜出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的现象， 进而促进果实的成熟。 15．（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C 能与CO 反应形成C ；当CO/O 比值低时，C 也能与 5 2 3 2 2 5 O 反应形成C 等化合物。C 在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。 2 2 2 上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定 净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO 的来源除了有外界环境外，还可来自 和 2 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。 【答案】(1)CO2的固定 (2) 细胞质基质 线粒体基质 (3) 光呼吸 呼吸作用 7—10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程 不能 总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二 氧化碳的浓度，无法得出呼吸速率， (4)与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 【详解】（1）在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程 称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。 （2）有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和 NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 （3）由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源 除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7—10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入 了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过 程，因此与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光 照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二氧化碳的浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3 中的数据不能计算出株系1的总光合速率。 （4）由图2、图3可知，与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1 进行种植，产量可能更具优势。 16．（2024·浙江·高考真题）长江流域的油菜生产易受渍害。渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高， 导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。 回答下列问题： (1)发生渍害时，油菜地上部分以有氧（需氧）呼吸为主，有氧呼吸释放能量最多的是第 阶段。地下部 分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程发生的场所是 ，此代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化，促 进氢接受体（NAD+）再生，从而使 得以顺利进行。因此，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越 （耐渍害/不耐渍害）。 (2)以不同渍害能力的油菜品种为材料，经不同时长的渍害处理，测定相关生理指标并进行相关性分析，结 果见下表。 光合速率 蒸腾速率 气孔导度 胞间CO 浓度 叶绿素含量 2 光合速率 1 蒸腾速率 0.95 1 气孔导度 0.99 0.94 1 胞间CO 浓度 -0.99 -0.98 -0.99 1 2 叶绿素含量 0.86 0.90 0.90 -0.93 1 注：表中数值为相关系数（r），代表两个指标之间相关的密切程度。当|r|接近1时，相关越密切，越接近 0时相关越不密切。 据表分析，与叶绿素含量呈负相关的指标是 。已知渍害条件下光合速率显著下降，则蒸腾速率呈 趋势。综合分析表内各指标的相关性，光合速率下降主要由 （气孔限制因素/非气孔限制因素）导致的， 理由是 。 (3)植物通过形成系列适应机制响应渍害。受渍害时，植物体内 （激素）大量积累，诱导气孔关闭，调 整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力；渍害发生后，有些植物根系细胞通过 ， 将自身某些薄壁组织转化腔隙，形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。【答案】(1) 三/3 细胞质基质 葡萄糖分解（糖酵解） 耐渍害 (2) 胞间CO 浓度 下降 非气孔限制因素 胞间CO 浓度与光合速率和气孔导度呈负相关 2 2 (3) 脱落酸 程序性死亡/凋亡 【详解】（1）有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜进行，是有氧呼吸过程中释放能量最多的阶段。乙醇发酵 （无氧呼吸）的场所是细胞质基质。葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，该过程需要NAD+参与，所以氢接 受体（NAD+）再生，有利于葡萄糖分解的正常进行，由此可知，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种 能产生更多的能量维持生命活动的进行，更加耐渍害。 （2）由表可知，叶绿素含量与胞间CO 浓度的相关系数为负值，说明二者呈负相关。光合速率与蒸腾速 2 率的相关系数为0.95，为正相关，所以光合速率显著下降，则蒸腾速率呈下降趋势。由于胞间CO 浓度与 2 光合速率和气孔导度呈负相关，即虽然气孔导度下降，但胞间CO 上升，说明光合速率下降主要由非气孔 2 限制因素导致的。 （3）脱落酸具有诱导气孔关闭的功能，在受渍害时，其诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积 累，提高植物对渍害的耐受力。渍害发生后，有些植物根系细胞通过通过凋亡（程序性死亡），从而形成 腔隙，进一步形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 2023年高考真题 1．（2023·全国·统考高考真题）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植 物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO 的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（ 2 ） A．在时间a之前，植物根细胞无CO 释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 2 B．a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO 的过程 2 C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 【答案】C 【分析】1、 无氧呼吸分为两个阶段：第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，并释放少量能量；第二阶 段丙酮酸在不同酶的作用下转化成乳酸或酒精和二氧化碳，不释放能量。整个过程都发生在细胞质基质。 2、 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶 段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少 量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a之前，植物根细 胞无CO 释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前， 2 只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确； B、a阶段无二氧化碳产生，b阶段二氧化碳释放较多，a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和 CO 的过程，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B正确； 2C、无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故 每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C错误； D、酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。 故选C。 2．（2023·山西·统考高考真题）我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在 实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是（ ） A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系 B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度 【答案】A 【分析】常考的细胞呼吸原理的应用：1、用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制致病菌 的无氧呼吸。2、酿酒时：早期通气--促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖，后期密封发酵罐--促进酵母菌 无氧呼吸，利于产生酒精。3、做馒头或面包时，加入酵母菌，酵母菌经过发酵可以分解面粉中的葡萄糖， 产生二氧化碳，二氧化碳是气体，遇热膨胀而形成小孔，使得馒头或面包暄软多孔。4、食醋、味精制作： 向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。5、土壤松土，促进根细胞呼 吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量。6、稻田定期排水：促进水稻根细胞有氧呼吸。7、 提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。 【详解】A、措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映 了昼夜长短与作物开花的关系，A正确； B、措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是 提高能量利用率，促进光合作用，B错误； C、措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C错误； D、措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花， D错误。 故选A。 3．（2023·湖北·统考高考真题）为探究环境污染物A对斑马鱼生理的影响，研究者用不同浓度的污染物A 溶液处理斑马鱼，实验结果如下表。据结果分析，下列叙述正确的是（ ） A物质浓度（μg·L-1） 0 10 50 100 指标 ① 肝脏糖原含量（mg·g-1） 25．0±0．6 12．1±0．7 12．0±0．7 11．1±0．2 ② 肝脏丙酮酸含量（nmol·g-1） 23．6±0．7 17．5±0．2 15．7±0．2 8．8±0．4 ③ 血液中胰高血糖素含量（mIU·mg·prot-1） 43．6±1．7 87．2±1．8 109．1±3．0 120．0±2．1A．由②可知机体无氧呼吸减慢，有氧呼吸加快 B．由①可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率加快 C．①②表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖 D．③表明机体生成的葡萄糖增多，血糖浓度持续升高 【答案】D 【分析】本实验的目的是探究环境污染物A对斑马鱼生理的影响，自变量是A物质浓度大小，因变量是肝 脏糖原含量、肝脏丙酮酸含量和血液中胰高血糖素含量的多少。 【详解】A、有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸的第一阶段都产生丙酮酸，故无法判断有氧呼吸和无氧呼吸快 慢，A错误； B、由①可知，随着A物质浓度增大，肝脏糖原含量逐渐减小，葡萄糖转化为糖原的速率减慢，B错误； C、①中肝糖原含量减小，②中丙酮酸减少，细胞呼吸减弱，葡萄糖分解为丙酮酸减少，C错误； D、③中血液中胰高血糖素含量增多，通过增加肝糖原分解等使血糖浓度持续升高，D正确。 故选D。 4．（2023·广东·统考高考真题）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（ ） A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸 C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳 【答案】A 【分析】有氧呼吸过程分三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解成2分子丙酮酸和少量的[H]，同时释放了少量 的能量，发生的场所是细胞质基质；第二阶段丙酮酸和水反应产生二氧化碳[H]，同时释放少量的能量， 发生的场所是线粒体基质；第三阶段是前两个阶段产生的[H]与氧气结合形成水，释放大量的能量，发生 的场所是线粒体内膜。 【详解】游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶 段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化 的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A正确。 故选A。 5．（2023·北京·统考高考真题）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时， 骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（ ） A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能 B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖 C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量 【答案】A 【分析】如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量，当运动强度较低时，主要 利用脂肪酸供能；当中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸；当高强度运动时，主要利 用肌糖原供能。 【详解】A、由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A正确；B、由图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误； C、高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误； D、高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供 能量，D错误。 故选A。 6．（2023·湖南·统考高考真题）食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误 的是（ ） A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长 B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖 C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利 D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类 【答案】C 【分析】食物腐败变质是由于微生物的生长和大量繁殖而引起的，根据食物腐败变质的原因，食品保存就 要尽量的杀死或抑制微生物的生长和大量繁殖。 【详解】A、干制能降低食品中的含水量，使微生物不易生长和繁殖，进而延长食品保存时间，A正确； B、腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境，从而微生物的生长和繁殖，B正确； C、低温保存可以抑制德生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上低温，C错 误； D、高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并通过破坏食品中的酶类，降低酶类对食品有机物的分解， 有利于食品保存，D正确。 故选C。 7．（2023·山东·高考真题）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜 上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低 至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒 精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（ ） A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质 B．检测到水淹的玉米根有CO 的产生不能判断是否有酒精生成 2 C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足 D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 【答案】B 【分析】无氧呼吸全过程：（1）第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的 [H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。（2）第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸分解为二氧化碳和 酒精或乳酸。 【详解】A、玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起 细胞质基质内H+积累，说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡 中H+浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误； B 、玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO，检测到水淹的玉米 2 根有CO 的产生不能判断是否有酒精生成，B正确； 2 C、转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误； D、丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。 故选B。 8．（2023·湖北·统考高考真题）快速分裂的癌细胞内会积累较高浓度的乳酸。研究发现，乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性，甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强，进而加快有丝分裂后期的进 程。下列叙述正确的是（ ） A．乳酸可以促进DNA的复制 B．较高浓度乳酸可以抑制细胞的有丝分裂 C．癌细胞通过无氧呼吸在线粒体中产生大量乳酸 D．敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO化水平 【答案】D 【分析】癌细胞主要进行无氧呼吸，无氧呼吸发生于细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解成丙酮 酸，第二阶段丙酮酸转化成乳酸。 【详解】A、根据题目信息可知乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性，甲活性下降导致蛋白乙的 SUMO化修饰加强，进而加快有丝分裂后期的进程，乳酸不能促进DNA复制，能促进有丝分裂后期，A 错误； B、乳酸能促进有丝分裂后期，进而促进分裂，B错误； C、无氧呼吸发生在细胞质基质，不发生在线粒体，C错误； D、根据题目信息，甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强，故敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙 的SUMO化水平，D正确。 故选D。 9．（2023·浙江·统考高考真题）为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实 验。下列关于该实验的叙述，正确的是（ ） A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量 B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量 C．可选用酒精和CO 生成量作为因变量的检测指标 2 D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等 【答案】C 【分析】探究酵母菌的细胞呼吸方式的实验中，酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量；氧气的有无是自变 量；需氧呼吸比厌氧呼吸释放的能量多。 【详解】A、酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，A选项错误； B、氧气的有无是自变量，B选项错误； C、有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO 且比值为1:1，因此可选用酒精和CO2生成量作为因 2 变量的检测指标，C选项正确； D、等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多，无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在 酒精中，释放能量少，D选项错误； 故选C。 二、多选题 10．（2023·山东·高考真题）某种植株的非绿色器官在不同O 浓度下，单位时间内O 吸收量和CO 释放量 2 2 2 的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（ ）A．甲曲线表示O 吸收量 2 B．O 浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸 2 C．O 浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加 2 D．O 浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小 2 【答案】BC 【分析】据图分析，甲曲线表示二氧化碳释放量，乙曲线表示氧气吸收量。氧浓度为0时，细胞只释放 CO 不吸收O，说明细胞只进行无氧呼吸；图中氧浓度为a时CO 的释放量大于O 的吸收量，说明既进行 2 2 2 2 有氧呼吸又进行无氧呼吸；贮藏植物器官应选择CO 产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度。 2 【详解】A、分析题意可知，图中横坐标是氧气浓度，据图可知，当氧气浓度为0时，甲曲线仍有释放， 说明甲表示二氧化碳的释放量，乙表示氧气吸收量，A错误； B、O 浓度为b时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，细胞呼吸分解的有机 2 物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确； C、O 浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，氧气浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓 2 度为b时植物只进行有氧呼吸，故O 浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正 2 确； D、O 浓度为a时并非一定最适合保存该器官，因为无氧呼吸会产生酒精，不一定能满足某些生物组织的 2 储存，且该浓度下葡萄糖的消耗速率一定不是最小， 据图，此时气体交换相对值 CO 为0.6，O 为0.3， 2 2 其中CO 有0.3是有氧呼吸产生，0.3是无氧呼吸产生。 按有氧C : O : CO =1:6:6，无氧呼吸 2 6 2 2 C :CO =1:2，算得C （葡萄糖）的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。 而无氧呼吸消失点时，O 和CO 的相对 6 2 6 2 2 值为0.6，算得C6的相对消耗量为0.1，明显比a点时要低！所以a点时葡萄糖的消耗速率一定不是最小， D错误。 故选BC。 三、选择题组 （2023·浙江·统考高考真题）阅读下列材料，完成下面小题。 小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物 主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要 是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。 11．小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确 的是（ ） A．有氧呼吸产生的[H]与O 结合，无氧呼吸产生的[H]不与O 结合 2 2 B．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行 C．有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放D．有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化 12．关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是（ ） A．糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖 B．发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测 C．若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封不严 D．蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵 【答案】11．A 12．D 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第 一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合 成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】11．A、有氧呼吸产生的[H]在第三阶段与O 结合生成水，无氧呼吸产生的[H]不与O 结合，A正 2 2 确； B、有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，第二和第三阶段分别在线粒体基质和线粒体内膜中进行， 无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行，B错误； C、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸过程中释放的能量均大多以热能散失，但无氧呼吸是不彻底的氧化分解过 程，大部分能量存留在酒精，C错误； D、有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化，只是酶的种类不同，D错误。 故选A。 12．A、由于酿酒酵母不能直接利用淀粉发酵产生酒精（乙醇），故糖化过程主要是利用霉菌分泌的淀粉 酶将淀粉分解为葡萄糖，以供发酵利用，A正确； B、发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测，若存在酒精，则酒精与酸性的重铬酸 钾反应呈灰绿色，B正确； C、酿造过程中应在无氧条件下进行，若密封不严，会导致醋酸菌在有氧条件下发酵产生醋酸而使酒变酸， C正确； D、蒸熟并摊晾的原料需要冷却后才可加入糟醅，以免杀死菌种，且需要在有氧条件下培养一段时间，让 酵母菌大量繁殖，此后再密封进行酒精发酵，D错误。 故选D。 2022年高考真题 1．（2022·全国甲卷·高考真题）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞 中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（ ） A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程 C．线粒体中的丙酮酸分解成CO 和[H]的过程需要O 的直接参与 2 2 D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成 【答案】C 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第 一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合 成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP， 故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；B、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确； C、丙酮酸分解为CO 和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气 2 的参与，C错误； D、线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。 故选C。 2．（2022·山东·高考真题）植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO 和多种中 2 间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的 是（ ） A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同 B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少 C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成 D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成 【答案】C 【分析】有氧呼吸是葡萄糖等有机物彻底氧化分解并释放能量的过程。由题干信息可知，磷酸戊糖途径可 以将葡萄糖转化成其他中间产物，这些中间产物可以作为原料进一步生成其他化合物。 【详解】A、根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供原料，而有氧呼吸产生的 还原型辅酶是NADH，能与O 反应产生水，A正确； 2 B、有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还 进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确； C、正常生理条件下，只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应， 例如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其他代谢 反应的产物，C错误； D、受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊 糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。 故选C。 3．（2022·广东·高考真题）种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力， TTC（无色）进入活细胞后可被[H]还原成TTF（红色）。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中， 30℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是（ ） A．该反应需要在光下进行 B．TTF可在细胞质基质中生成 C．TTF生成量与保温时间无关 D．不能用红色深浅判断种子活力高低 【答案】B 【分析】种子不能进行光合作用，[H]应是通过有氧呼吸第一、二阶段产生。有氧呼吸强度受温度、氧气 浓度影响。 【详解】A、大豆种子充分吸水胀大，此时未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行， A错误； B、细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H]，TTF可在细胞质基质中生成，B正确； C、保温时间较长时，较多的TTC进入活细胞，生成较多的红色TTF，C错误； D、相同时间内，种胚出现的红色越深，说明种胚代谢越旺盛，据此可判断种子活力的高低，D错误。 故选B。 4．（2022·浙江·高考真题）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（ ）A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸 B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO 2 C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O 会影响乙醇的生成量 2 【答案】B 【分析】1、 需氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质 中；需氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；需氧呼吸的第三 阶段是[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。 2、厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基 质中；第二阶段是丙酮酸和[H]反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸，发生在细胞质基质中。 【详解】A、 剧烈运动时人体可以进行厌氧呼吸，厌氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼 肌细胞产生较多的乳酸，A正确； B、 制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理，乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸，无二氧化碳产生，B错误； C、 梨果肉细胞厌氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用 于合成ATP，C正确； D、 酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理，故发酵过程中通入氧气会导致其厌氧呼吸 受抑制而影响乙醇的生成量，D正确。 故选B。 5．（2022年6月·浙江·高考真题）线粒体结构模式如图所示，下列叙述错误的是（ ） A．结构1和2中的蛋白质种类不同 B．结构3增大了线粒体内膜的表面积 C．厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4中 D．电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成 【答案】C 【分析】线粒体是具有双层膜结构的细胞器，外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴，增大了内膜面积。线粒体 是有氧呼吸的主要场所，在线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段。 【详解】A、结构1外膜和2内膜的功能不同，所含的蛋白质种类和数量不同，A正确； B、内膜向内折叠形成3（嵴），增大了内膜面积，B正确； C、厌氧呼吸生成乳酸的过程发生细胞质基质中，C错误； D、2内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成，D正确。 故选C。 2021年高考真题1．（2021湖南高考真题）下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是（ ） A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水 分、适宜的温度和氧气 B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长 C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气 D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用 【答案】B 【分析】细胞呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是：在酶的催化作用下，分解有 机物，释放能量。但是，前者需要氧和线粒体的参与，有机物彻底氧化释放的能量比后者多。温度、水分、 氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素，储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、低氧等措 施延长储藏时间，而种子采取零上低温、干燥、低氧等措施延长储存时间。 【详解】A、南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水 分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确； B、种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库储藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿 命会显著延长，B错误； C、油料作物种子种含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消 耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确； D、柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿 度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。 故选B。 2．（2021年湖北高考真题）采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐 渐褐变。密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是（ ） A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏 B．密封条件下，梨呼吸作用导致O 减少，CO 增多，利于保鲜 2 2 C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓 D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓 【答案】C 【分析】1、自由水与结合水的比值越高，新陈代谢越旺盛，抗逆性越差。 2、水果、蔬菜的储藏应选择零上低温、低氧等环境条件。 【详解】A、常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物增多，不耐贮藏， A正确； B、密封条件下，梨呼吸作用导致O 减少，CO 增多，抑制呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故 2 2 利于保鲜，B正确； C、细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误； D、酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐 褐变，密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，D 正确。 故选C。 3．（2021年福建高考真题）下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”（实验I）和“培养液中酵母菌种群 数量的变化”（实验II）的叙述，正确的是（ ） A．实验I、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析 B．实验I、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO 2C．实验I中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊 D．实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室 【答案】C 【分析】1、“探究酵母菌细胞呼吸的方式”（实验Ⅰ）：（1）NaOH溶液的作用是除去酵母菌呼吸释放 的二氧化碳，所以装置中液滴移动的距离代表酵母菌有氧呼吸消耗的氧气；（2）清水不吸收气体，也不 释放气体，所以装置中液滴移动的距离代表呼吸作用释放的二氧化碳的量与消耗氧气的量的差值。 2、“培养液中酵母菌种群数量的变化”（实验Ⅱ）中，酵母菌数量的计算公式为：每个小方格中酵母菌 数量×400÷（0.1mm3×10-3）×稀释的倍数；并且实验过程中需注意相关注意点，如：取样时要先振荡摇匀、 酵母菌浓度过高时要加水稀释、计数时只数上边线和左边线的菌体数等。 【详解】A、实验Ⅰ不需要将实验结果转化为数学模型进行分析，可以根据液滴的移动情况判断酵母菌的 细胞呼吸方式，A错误； B、实验Ⅱ中二氧化碳不是影响种群数量变化的因素，不会干扰实验结果，所以不需要通气前用NaOH去 除空气中的CO，B错误； 2 C、实验Ⅰ中，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产物中都有二氧化碳，所以都能使澄清石灰水变浑浊，C正确； D、实验Ⅱ中，用血细胞计数对酵母菌计数时，应先放置盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液 从边缘处自行渗入计数室，再吸去多余培养液，最后进行计数，D错误。 故选C。 4.（2021.6月浙江高考真题）需氧呼吸必须有氧的参加，此过程中氧的作用是（ ） A．在细胞溶胶中，参与糖酵解过程 B．与丙酮酸反应，生成 CO 2 C．进入柠檬酸循环，形成少量 ATP D．电子传递链中，接受氢和电子生成HO 2 【答案】D 【分析】1、需氧呼吸的三个阶段 第一阶段糖酵解：发生在细胞溶胶中，反应方程式：C H O 2C HO(丙酮酸)＋4[H]＋能量(少) 6 12 6 3 4 3 第二阶段柠檬酸循环：发生在线粒体基质中，反应方程式：2C HO＋6HO 6CO＋20[H]＋能量(少) 3 4 3 2 2 第三阶段电子传递链：发生在线粒体内膜，反应方程式：24[H]＋6O 12HO＋能量(多) 2 2 【详解】A、在细胞溶胶中，需要呼吸第一阶段是糖酵解过程，不需要氧参与，A错误； B、需氧呼吸第二阶段，需要水与丙酮酸反应，生成 CO，不需要氧参与，B错误； 2 C、进入柠檬酸循环，形成少量 ATP ，是需要呼吸第二阶段，不需要氧参与，C错误； D、电子传递的最后一站是氧气接受氢和电子生成HO ，D正确。 2 故选D。 5.（2021年全国甲卷）某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是（ ） A．该菌在有氧条件下能够繁殖 B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生 C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇 D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO 2 【答案】B 【分析】酵母菌是兼性厌氧生物，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳。 【详解】A、酵母菌有细胞核，是真菌生物，其代谢类型是异氧兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条 件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合题意；BC、酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还原性的氢，并释放少量的能 量，第二阶段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇，并生成二氧化碳，B符合题意，C不符合题意； D、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO，D不符合题意。 2 故选B。 6.（2021年广东卷）秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的 纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并探究其细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（ ） A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成 B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO 2 C．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布 D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量 【答案】D 【分析】图示为探究酵母菌进行无氧呼吸的装置示意图。酵母菌无氧呼吸的产物是乙醇和CO。检测乙醇 2 的方法是：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。检测CO 的方法是： 2 CO 可以使澄清的石灰水变混浊，也可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。 2 【详解】A、检测乙醇的生成，应取甲瓶中的滤液2mL注入到试管中，再向试管中加入0.5mL溶有0.1g重 铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误； B、CO 可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B错误； 2 C、健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色， 因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C错误； D、乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量是一定，因此实验中增加甲瓶的醇母菌 数量不能提高乙醇最大产量，D正确。 故选D。 7.（2021年1月浙江卷）苹果果实成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为 呼吸跃变，呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是（ ） A．呼吸作用增强，果实内乳酸含量上升 B．呼吸作用减弱，糖酵解产生的CO 减少 2 C．用乙烯合成抑制剂处理，可延缓呼吸跃变现象的出现 D．果实贮藏在低温条件下，可使呼吸跃变提前发生 【答案】C 【分析】乙烯能促进果实成熟和衰老；糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，该过程1 个葡萄糖分子被分解成 2 个含 3 个碳原子的化合物分子，并释放出少量能量， 形成少量 ATP。 【详解】A、苹果果实细胞无氧呼吸不产生乳酸，产生的是酒精和二氧化碳，A错误； B、糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，在糖酵解的过程中，1 个葡萄糖分子被分解成 2 个含 3 个碳原子的 化合物分子，分解过程中释放出少量能量， 形成少量 ATP，故糖酵解过程中没有CO 产生，B错误； 2 C、乙烯能促进果实成熟和衰老，因此用乙烯合成抑制剂处理，可延缓细胞衰老，从而延缓呼吸跃变现象 的出现，C正确；D、果实贮藏在低温条件下，酶的活性比较低，细胞更不容易衰老，能延缓呼吸跃变现象的出现，D错误。 故选C。 考点02 光合作用的过程及其影响因素 2025年高考真题 1．（2025·全国卷·高考真题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO 固定速率）和呼吸速 2 率（CO 释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（ ） 2 A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO 浓度，CO 固定速率会增大 2 2 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO 固定速率会降低 2 【答案】C 【分析】该曲线是植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）随光照强度变化的曲线； 光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即 “光补偿点”，此时植物光合作用固定的CO2量，恰好抵 消呼吸作用释放的CO2量，净光合为为0，植物干重不增不减 。光照强度为b时，光合速率达到“光饱 和点”，此后再增加光照强度，光合速率不再提升（受温度、CO2浓度等其他环境因素或自身酶、色素等 内部因素限制），此时光合速率与呼吸速率差值最大，植物积累有机物最快 。 【详解】A、光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累 有机物，净光合速率=光合速率-呼吸速率，此时净光合为0，干重不会增加，A 正确； B、光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机 物越多，生长速率逐渐增大，B正确； C、光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度， CO2固定速率不会增大（因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应）；只有当光照 强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误； D、光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH 减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。 故选C。 2．（2025·云南·高考真题）云南省是著名的鲜花产地，所产鲜花花色鲜艳与其独特的自然环境息息相关。 花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫外光受体均可促进相 关基因表达，从而增加花青素苷的合成。下列说法错误的是（ ）A．云南平均海拔高，紫外光强，能够促进花青素苷的合成 B．鲜切花中花青素苷会缓慢降解，在浸泡液中添加适量糖可延缓鲜花褪色 C．云南平均海拔高，昼夜温差大，有利于呈色 D．鲜花中花青素苷的含量，与紫外光受体基因表达水平呈负相关 【答案】D 【分析】根据题意：花青素苷是决定花色（色彩呈现）的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫 外光受体均可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成。 【详解】A、云南海拔高紫外光强，紫外光激活的紫外光受体可促进相关基因表达，增加花青素苷合成， A正确； B、鲜切花褪色与花青素苷降解相关，糖类可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，从而延缓褪色，B 正确； C、昼夜温差大时，白天高温促进光合作用积累糖类，夜间低温减少呼吸消耗，积累更多糖类，糖类可促 进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成，花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，所以昼 夜温差大，有利于呈色，C正确； D，紫外光受体被激活后，可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，所以紫外光受体基因表达水平越高， 花青素苷合成量应越多，两者应为正相关，D错误。 故选D。 3．（2025·河北·高考真题）某科创小组将叶绿素合成相关基因转入小麦愈伤组织，获得再生植株，并进行 相关检测。下列实验操作错误的是（ ） A．将种子消毒后，取种胚接种到适当的固体培养基诱导愈伤组织 B．在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后观察颜色以鉴定DNA C．将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析 D．对叶片抽气处理后，转到富含CO 的清水中，探究不同光照下的光合作用强度 2 【答案】C 【分析】色素提取的原理：叶绿体中的色素溶解于有机溶剂，如无水乙醇；色素分离的原理：四种色素在 层析液中的溶解度不同，因而随层析液在滤纸上扩散的速度不同，溶解度越高，扩散速度越快，溶解度越 低，扩散速度越慢。 【详解】A、将种子消毒后，取种胚接种到适当的固体培养基可以诱导愈伤组织，这是植物组织培养中常 用的获取愈伤组织的方法，A正确； B、在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后会出现蓝色反应，以此来鉴定DNA，B正确； C、在进行色素层析时，色素滴加部位不能浸入层析液，否则色素会溶解在层析液中，无法在滤纸条上进 行层析分离，C错误； D、对叶片抽气处理后，转到富含CO2的清水中，通过观察不同光照下叶片上浮的情况等可以探究不同光 照下的光合作用强度，D正确。 故选C。 4．（2025·河北·高考真题）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（ ） A．类囊体膜上消耗H O、而线粒体基质中生成H O 2 2 B．叶绿体基质中消耗CO ，而线粒体基质中生成CO 2 2 C．类囊体膜上生成O ，而线粒体内膜上消耗O 2 2D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 【答案】A 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段发生在类囊体薄膜上，完成水的光解和ATP 的合成，暗反应阶段发生在叶绿体基质，完成二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。 【详解】A 、类囊体膜上进行水的光解消耗H2O，而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O，线 粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段不生成H2O，A错误； B、叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，涉 及丙酮酸和水反应生成CO2，B正确； C、类囊体膜上进行水的光解生成O2，线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，消耗O2和NADH生成水， C正确； D、叶绿体基质中进行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物 （丙酮酸），生成CO2和NADH，D正确。 故选A。 5．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和 Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜，下列叙述正确的是（ ） A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合 B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输 C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生 D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止 【答案】D 【分析】小分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散高浓度到低浓度， 不需要载体，不需要能量；协助扩散是从高浓度到低浓度，不需要能量，需要载体；主动运输从低浓度到 高浓度，需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消耗能量。 【详解】A、载体蛋白的作用机制通常需要与底物结合后才能转运物质。NTT作为载体蛋白，运输ATP、 ADP和Pi时必然需要结合底物，A错误； B、黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi，因此不是主动运输，B错 误； C、黑暗条件下，叶绿体无法进行光反应，自身不能合成ATP。此时进入叶绿体基质的ATP可来自细胞呼 吸，但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质（糖酵解）和线粒体（有氧呼吸第二、三阶段），C错误； D、光照充足时，叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP和Pi作为原料。此时叶绿体 基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用，导致基质中ADP浓度降低。由于NTT顺浓度梯度运输ADP（从基质到细胞质基质），当基质中ADP不足时，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止，D正确。 故选D。 6．（2025·山东·高考真题）“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是 （ ） A．应使用干燥的定性滤纸 B．绿叶需烘干后再提取色素 C．重复画线前需等待滤液细线干燥 D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 【答案】B 【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇或丙酮，目的是溶解色素；研磨后 进行过滤（用单层尼龙布过滤研磨液）；分离色素时采用纸层析法（用干燥处理过的定性滤纸条），原理 是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同。 【详解】A、光合色素分离实验需要使用干燥的定性滤纸，水分会影响层析液在滤纸条上扩散从而影响色 素的分离，A正确； B、提取光合色素可以使用新鲜的绿叶，B错误； C、重复画线前需等待滤液细线干燥，否者会导致滤液细线变粗，最终导致分离的色素条带不清晰，C正 确； D、提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D正 确。 故选B。 7．（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（ ） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O 浓度变化，可计算出实际光合作用强度 2 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 【答案】C 【分析】该实验的原理是：当叶圆片抽取空气沉入水底后，光合作用大于呼吸作用时产生的氧气在细胞间 隙积累，圆叶片的浮力增加，叶片上浮，根据上浮的时间判断出光合作用的强弱。 【详解】A、用打孔器打出叶圆片的目的是使其进行光合作用产生氧气，依据单一变量原则，为保证叶圆 片相对一致应避开大的叶脉，A正确； B、调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比 实验，B正确； C、实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计 算出净光合作用强度，无法得知呼吸强度，无法计算出实际光合作用强度，C错误； D、同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D 正确。 故选C。 二、多选题 8．（2025·山东·高考真题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的 NADPH生成H 。为研究藻释放H 的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形 2 2成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO 充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2 2 种菌-藻体培养体系中的O 含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速 2 率无差异。下列说法错误的是（ ） A．菌-藻体不能同时产生O 和H 2 2 B．菌-藻体的致密程度可影响H 生成量 2 C．H 的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 2 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 【答案】ACD 【分析】光反应可以NADPH、氧气和ATP，NADPH和ATP可以用于暗反应中三碳酸的还原，光反应和 暗反应相互联系，互相影响。 【详解】A、单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP，蛋白F可利用H+和光合作用产生的 NADPH生成H2，因此菌-藻体能同时产生O2和H2，A错误； B、对比松散菌-藻体和致密菌-藻体，相同时间产生的H2含量相对值不同，说明菌-藻体的致密程度可影响 H2生成量，B正确； C、某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，说明H2的产生场所 是该藻叶绿体的基质中，C错误； D、任意时刻2体系之间的光反应速率无差异，说明光反应产生的NADPH相同，致密菌-藻体产生的H2 多，说明消耗的NADPH多，则用于暗反应的NADPH少，因此培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有 机物少于松散菌-藻体，D错误。 故选ACD。 三、非选择题 9．（2025·河南·高考真题）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高 盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光 合速率等于呼吸速率时的光照强度）。回答下列问题： (1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。 (2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 （答出2点即可）。 (3)在光照强度达到光补偿点之前（CO 消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 （填 2 “始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 。 【答案】(1) 为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育 (2) ①③④ 温度和二氧化碳浓度 (3) 始终大于 ④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时 的光照强度相等 ，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组 【分析】光补偿点时呼吸作用速率等于光合作用速率，光饱和点以后时影响各种植物的光合作用速率的因 素不再是光照强度，影响作物光合作用的因素有光照强度、温度或二氧化碳浓度等。 【详解】（1）光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育，故光对 植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。 （2）为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 盐胁迫组（③）和 盐胁迫加光处理组 （④）进行对比分析 。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④比较可判断实 验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变 量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。 （3）由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度 相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。 10．（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或 根部吸收进入植物细胞。 (1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水棉，再用通过三棱镜的光照射载有 需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用 光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体 的 时，水绵光能利用效率最佳。 (2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。①用离体叶绿体X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算 Y的变化量。由图可知，X能 （填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严 谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的 （填“甲” 或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给 予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是 。 (3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素 及其含量变化是 。 【答案】(1) 绿 类囊体/基粒 (2) 促进 丙 x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快 (3)脱落酸含量增加 【分析】1、光反应的场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP的合成。暗反应的场所是叶绿体基质，包 括CO2的固定和C3的还原。 2、脱落酸的作用：抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠。 【详解】（1）分析表格数据可知，与对照组相比，添加X的培养液中，绿光下需氧细菌数量增加最为明 显。由于需氧细菌会聚集在氧气释放多的部位，而氧气是光合作用光反应的产物，所以X能够促进水绵利 用绿光。叶绿体中类囊体薄膜是光反应的场所，能吸收、传递和转化光能，当X分布在叶绿体的类囊体 （基粒）时，能更好地促进光能的吸收和利用，使水绵光能利用效率最佳。 （2）由图可知，与没有添加X的组相比，添加X的组中Y的变化量更大，说明X能促进叶绿体合成 NADPH。经煮沸的叶绿体已经失去活性，不能进行光合作用，也就不能合成NADPH，Y的量基本不变， 所以该处理获得的结果最符合图中曲线的丙。 将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给 予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促 进光反应速率，产生氧气速率加快。 （3）脱落酸能促进气孔关闭，当处理植物的X浓度过高时，植物叶片气孔开放度下降，推测与之相关的 植物激素是脱落酸，且其含量增加。 11．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm为蓝光 （B），600~700nm为红光（R）。远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号 调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光 比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结 果如下表。回答下列问题。叶片厚度 线粒体暗呼 冠层位置 PAR R/FR 叶绿素含量（μg·g-1） （μm） 吸 A 0.90 3.40 160 0.15 1.08 B 0.20 0.29 100 0.20 1.08 A（施氮 0.70 1.75 150 0.28 1.08 肥） 0.02 0.01 — — — B（施氮肥） (1)植物叶片中 可吸收红光用于光合作用， 可吸收少量的红光和远红光作为光信号， 导致B位置PAR和R/FR较A位置低； 虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 (2)由表中数据可知，施氮肥 （填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的 原因是 。 (3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO 与呼吸作用中释放的CO 相等时的光照强度。研究者分析了冠层 2 2 A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（下图），发现冠层 位置的叶 片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 。 【答案】(1) 叶绿素 光敏色素 类胡萝卜素 (2) 提高 施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增 强，透射到下层的PAR减少 (3) B B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红 光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点 【分析】光合色素包括叶绿素（主要是叶绿素a和b）、类胡罗卜素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类 胡萝卜素吸主要收蓝紫光。光敏色素是一种光受体蛋白，能够感受光刺激，调控植物的生长发育。 【详解】（1）叶绿素（主要是叶绿素a和b）是光合作用中的主要色素，能吸收红光（600-700nm）用于 光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光（R, 600-700nm）和远红光（FR, 700-750nm），并通过 构象变化传递光信号，调节植物生长发育。在冠层中，B位置（低处）的R/FR较低，这是因为上层叶片 吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素（如β-胡萝 卜素、叶黄素）主要吸收蓝光（400-500nm），不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光， 减少了透射到下层的蓝光，导致B位置PAR降低。 （2）由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合 成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少。 （3）据表可知，B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远 红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。12．（2025·云南·高考真题）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如 土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的 土壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。 组别 苹果酸/（μmol·g-1） 酒精/（μmol·g-1） 压实组 0.271±0.005 6.114±0.013 疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040 回答下列问题： (1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为 （填“有氧”或 “无氧”）呼吸的中间产物。 (2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是 ，为维持根系 细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更 （填“多”或“少”），原因是 ；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 ，光合作用 阶段首先受抑制，有机物 合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。 (3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有 （答出2点即可）。 【答案】(1)有氧 (2) 压实组黄瓜根系中酒精含量更高 多 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 关闭 暗反应 (3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等 【分析】有氧呼吸是有机物彻底的氧化分解，并释放能量的过程。有氧呼吸第一阶段在细胞质基质，第二 阶段在线粒体基质，第三阶段在线粒体内膜。无氧呼吸整个过程在细胞质基质进行。 【详解】（1）有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质 中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。 （2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组 黄瓜根系的无氧呼吸更强。为维持根系细胞正常生命活动，由于压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放的能量 较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 关闭，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少， 黄瓜生长缓慢。 （3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕， 疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。 13．（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO 浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温 2 室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO 浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补 2 充光照和CO 后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。 2 组 光照强度 CO 浓度 净光合速率 气孔导度 叶绿素含量 2 别 μmol·m-2·s-1 μmol·mol-1 μmol·m-2·s-1 mol·m-2·s-1 mg·g-1 对 200 400 7.5 0.08 42.8 照 甲 400 400 14.0 0.15 59.1乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的 含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ，从而提高了净光合速率。与甲 组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO 浓度却更高，可能的 2 原因是 。 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO 浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措 2 施来提高番茄产量，应选择 ，依据是 。 【答案】(1) 无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH 红光 (2) ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II） 环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更 多/甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少 (3) 光照强度加倍/光强加倍 甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成 量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 【分析】实验的自变量为光照强度和CO2浓度，因变量包括叶绿素含量、气孔导度、净光合速率。影响光 合作用的因素包括内因和外因：内因：色素含量、酶数量等；外因：光照强度、二氧化碳浓度、温度、含 水量、矿质元素等。 【详解】（1）叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇/无 水酒精/丙酮/C2H5OH提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用中叶绿素主 要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择红光来测定叶绿素 含量。 （2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH （还原性辅酶II），从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的二氧化碳浓度是甲的二 倍，与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高， 可能的原因是环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更多(甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少）。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速 率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍 或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍/光强加倍。 14．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发 育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使 用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 增 多。(2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失 突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后， 再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图 2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 。 (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义 。 【答案】(1) 电子显微镜 类囊体 (2)gk (3)BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的 结合 (4)使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力 【分析】叶绿体是进行光合作用的场所，叶绿体是双层膜结构，其内部含有基粒，基粒是类囊体堆叠而成， 类囊体膜上含有光合作用有关的色素和酶。 【详解】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜的分辨率有限，无法观察到 叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够提供更高的分辨率，从而清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基 粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，且 BG 基因功能缺失，观察可 知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。因为叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，类囊体增多可能是导致叶 绿素含量升高的原因之一。 （2）已知 GK 蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG 蛋白可以与 GK 蛋白结合。GK 功能缺失突变 体 gk 叶绿素含量降低，若 BG 通过抑制 GK 的功能影响叶绿体发育，那么双突变体 bggk 中，由于 GK 本身功能缺失，BG 也无法发挥抑制 GK 的作用，此时双突变体的表型应该与 gk 突变体相同。 （3）观察图 2 可知，随着 BG 蛋白与 GK 蛋白浓度比的增大，与 GK 蛋白结合的 DNA 片段逐渐减少，游离 DNA 片段逐渐增多。 这表明 BG 蛋白的存在阻碍了 GK 蛋白与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 。 因为 GK 蛋白要发挥功能，需要与靶基因 CAO 的启动子 DNA 片段结合来调控基因表达，而 BG 蛋白 浓度越高，这种结合就越少。所以，BG 抑制 GK 功能的机制是 BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞 争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合。 （4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体 bg 由于缺乏光响应基因 BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因 BG 时， 植物可以通过 BG 对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG 基因 表达产物可能通过抑制 GK 功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时， 可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效 地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。 15．（2025·广东·高考真题）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测 定了番茄的光合作用相关指标并拟合 响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异 （图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间 浓度在 范围时，红光下光合速率的限制因子是 ，推测 此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最 终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁 用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关 。(4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。 【答案】(1) 光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性（或蓝光被光合色素吸收的效率 更高等合理答案） (2)突变体中 PILI5 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和 红光条件下无明显差异 (3) 有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（-）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度 (4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达， 影响植物生理过程 【分析】植物叶绿体中色素的光吸收特点为：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶 黄素主要吸收蓝紫光；光敏色素主要吸收红光和远红光，在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化， 这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。 【详解】（1）当胞间CO2浓度在900−1200μmol⋅mol−1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度 增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光照强度、光质等其他因素限制了 光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶的活性，或者 蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。 （2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了 PILI5 基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因 可能是突变体中 PILI5 基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质（远 红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。 （3）通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在 ATP 和 NADPH 中， 最终储存在有机物中）。 通路 2 中吸收光的物质②为光敏色素。 由于突变体发生 PILI5 基因功能缺失 后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响 PILI5 基因的表达， 进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图 b 中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变 化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对 PILI5 基因表达的影响是负相关，PILI5 基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（-）PILI5 基 因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度。 （4）根据图 c 中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转 化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5基因） 表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。16．（2025·湖南·高考真题）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细 菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放 。在Burk无机培养基和光 照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一 步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚 的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果 如图b。回答下列问题： (1)栅藻的光合放氧反应部位是 （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚 栅藻的光合放 氧反应。 (2)细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是 。 (3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为 ，培养10min后，推测该培养液pH会 ，培养液中对硝基苯酚 相对含量 。 (4)细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是 。 【答案】(1) 叶绿体 抑制 (2)氧气 (3) 升高 基本不变 (4)栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供 给栅藻进行光合作用。 【分析】栅藻为真核细胞，其捕获光能的过程发生在光反应阶段，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜。 【详解】（1）栅藻是真核生物， 进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a结果表明，对硝基苯酚可抑制栅 藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，栅藻的光合放氧量逐渐下降，对光合放氧 的抑制作用增强。 （2）由题意知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b可知，I、Ⅱ、Ⅲ三 组对比，I组有氧气，Ⅱ、Ⅲ组有细菌+氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，I组基本 不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。 （3）图b中，I组为“栅藻+光照” ，对硝基苯酚含量为40mg×L-1；分析图a可知，对硝基苯酚含量为 20mg×L -1时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高； 结合图b的I组可知，对硝基苯酚相对含量不变，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，所以培养液中对硝基苯 酚相对含量基本不变。 （4）结合题意和图b的I组可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有氧环 境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水体。 17．（2025·江苏·高考真题）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光 照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：(1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破 膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体， 为保持其活性，需加入 溶液重新悬浮，并保存备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的 溶液 中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 μg/mL。 (3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续 实验结果的影响，这些产物主要有 。 (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度 （填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有 。 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有 。 【答案】(1) 叶绿体 等渗 (2) 有机溶剂 600 (3)ATP、NADPH (4) 变弱 使水分子分解产生H+；转运H+ (5)各种酶和原料CO2、C5 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场 所是叶绿体基质中。 【详解】（1）类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜， 获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬 浮，并保存备用。 （2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。由于叶绿素溶解在有机溶剂，故吸取5μL 类囊体悬液溶于995μL的有机溶剂溶液中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL， 1ml=1000μL，则类囊体的浓度为600μg/mL。 （3）光反应产物有O2、NADPH和ATP。 （4）已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，类囊体膜进行类囊体膜 上分布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体 膜上裂解水分子，产生氧气、质子（H⁺）和电子，其中氧气释放到胞外，质子被运出类囊体腔，pH降低， 荧光强度变弱。 （5）要进行暗反应，需要各种酶和原料CO2、C5。 18．（2025·安徽·高考真题）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型 （WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速 率和氧浓度，结果见图1。回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ，原因是 。有氧 呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C 时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第 二阶段代谢路径提出假设： 。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸 速率的变化分析，其原因是 。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 ， 而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 。 【答案】(1) 增强 在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株（OE）的根细胞呼吸速率和氧气浓度 均明显高于WT组 NADH (2) 假设物质H能转化为A (3) 低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，因而主动运输吸收更多无机盐，为叶绿体的物质 和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率 (4) NADP+ H2O 【分析】1、有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和H2O反 应生成CO2和NADH，释放少量能量；第三阶段是O2和[H]反应生成水，释放大量能量。 2、光反应场所在光合膜；光反应产物有氧气、ATP和NADPH。 【详解】（1）据图1分析，低氧条件下，与野生型组相比，NtPIP基因过量表达株（OE）组氧气浓度升高 且呼吸速率增加，故低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。第二阶段是丙酮酸和水 反应生成二氧化碳（无机物）、NADH（储存大量能量）并释放出少量的能量（绝大部分以热能形式散失， 少量用于合成ATP），其中的化学能大部分被转化为NADH储存的能量。（2）在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积；当加入F、G或H时，E也同 样累积，再结合根据图2中显示的代谢路径，可知丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、 H均为E的前体或可通过代谢转化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径存在循环特性，即H→A，故提出： 假设物质H能转化为A。 （3）小问1可知，低氧条件下，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，因而主动运输 吸收更多无机盐，为叶绿体的物质和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率。 （4）光反应中水在光下分解为H+、O2和e-，e-经传递最终与H+和NADP+结合生成NADPH，因此，光 反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP+。 19．（2025·山东·高考真题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起 光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长， 其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H O的溶 2 液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物 质有H O、 ，离心收集绿藻并重新放入含H 18O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生 2 2 的带18O标记的气体有 。 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。 【答案】(1) 磷脂双分子层 基粒 (2) 水的光解 丙酮酸、[H] 氧气（或O2）和二氧化碳（CO2） (3)途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被活性氧清除系 统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为 热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤 【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及 ATP的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提 供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 【详解】（1）叶绿体膜属于生物膜的范畴，生物膜的基本支架是磷脂双分子层；叶绿体中含有许多由类 囊体组成的基粒，扩展了受光面积。 （2）据图分析，水在光下分解为O2和H+，同时产生的电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成 NADPH，即生成NADPH所需的电子源自于水的光解。3H2O被植物细胞吸收后参与光合作用，生成 C63H12O6。在有氧呼吸的第一阶段，C63H12O6在细胞质基质中被分解成含有3H的丙酮酸，产生少量的 [3H]，并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸与3H2O在线粒体基质中被彻底分解生成CO2 和[3H]，释放少量的能量；在线粒体内膜上完成的有氧呼吸的第三阶段，[3H]与O2结合生成H2O，并释放大量的能量。可见，用含3H2O的溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质被3H标记的物质 有H2O、丙酮酸。培养液中H218O被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产生18O2；在有氧呼 吸的第二阶段，H218O与丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H]，即产生的带18O标记的气体有O2和CO2。 （3）据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被 活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过 剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 20．（2025·浙江·高考真题）西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、 老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。 实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol·m-2·s-1。各处理的西兰花球 均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。 回答下列问题： (1)西兰花球采摘后水和 供应中断。水是光合作用的原料在光反应中，水裂解产生O 2 和 。 (2)三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 。前3天日光组和红光组的质量损失率 低于黑暗组，原因有 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光 诱导气孔开放，引起 增强从而散失较多水分。 (3)第4天日光组和红光组的 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组， 因此推测日光或红光照射能减轻 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 (4)第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 。综合分析图中结果， 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 【答案】(1) 矿质营养 H+、e- (2) 提高 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 蒸腾作用 (3) 呼吸强度 细胞代谢(4) 叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 红光 【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释 放出氧气的过程。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气， 同时合成ATP。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应 提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 【详解】（1）西兰花球采摘后则不能吸收空气中的CO2，所以导致水和矿质营养供应中断。水是光合作 用的原料在光反应中，水在光照条件下裂解产生H+、e-和O2。 （2）据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于这两组通过光合作用合成有 机物，抑制细胞呼吸消耗有机物，所以前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组。日光诱导气孔开 放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水分，所以第4天日光组的质量损失率高于黑暗组。 （3）图中，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组， 过氧化氢酶能将过氧化氢分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测日光或红光照射能 减轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 （4）由于叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现，所以第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄 化现象。综合分析图中结果，第4天时，红光组条件下比日光组和黑暗组，叶绿素降低的幅度低，氧化氢 酶活性最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 四、实验题 21．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）叶绿体中R酶既能催化CO 固定，也能催化C 与O 反应，CO 和O 两 2 5 2 2 2 种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细 胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加 的植株S，实验结果如图（b）。回答下列问题。 (1)R酶催化CO 固定的场所是叶绿体的 ，产物C 在光反应生成的 参与下合成糖类等有机 2 3 物。 (2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 。 (3)保持环境中CO 浓度不变，当O 浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率 （填“增大” 2 2 或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 （填“大”“小”或“无法判 断”）。 (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果： 。 【答案】(1) 基质 ATP、NADPH (2)植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成 更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快， 碳反应速率加快 (3) 减小 小 (4)实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表 达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下 的净光合速率。 预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W 【分析】光合作用的过程（1）光反应阶段：在类囊体的薄膜上进行。光合色素吸收光能的用途，一是将 水分解为O2和H+，H+与氧化性辅酶NADP+结合，形成还原型辅酶NADPH。二是在有关酶的催化作用 下，提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。（2）暗反应阶段：在叶绿体基质中进行。绿叶吸收的CO2， 在特定酶的作用下与C5结合生成C3。C3接受ATP和NADPH提供的能量，并且被NADPH还原，一部分 C3转化为糖类，另一部分C3被还原为C5。 【详解】（1）叶绿体中R酶催化CO2固定，二氧化碳固定属于暗反应过程，暗反应发生在叶绿体基质中。 产物C3在光反应生成的ATP和NADPH的作用下合成糖类等有机物，其中ATP可以提供能量，NADPH 作为还原剂并提供能量。 （2）结合图示和题干信息分析，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为 丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保 卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快，从而使得植株S叶片的净光合速率高 于植株W。 （3）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性 位点，保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，二氧化碳竞争R酶的能力减弱，碳反 应速率减小，因此植株S的净光合速率减小。相较于植株W，植株S在相同条件下气孔开度相对较大，有 利于二氧化碳的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。 （4）为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保 卫细胞中增加的植株S，还需要补充的一个实验组是构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株（假设 为T），实验思路是以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G 酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强 度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速率小于 植株W，植株S净光合速率大于植株W。 22．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入 某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改 良提高了该作物的光合速率（如下图）和产量潜力。回答下列问题。(1)Rubisco在叶绿体的 中催化 与CO 结合。部分产物经过一系列反应形成（CH O），这一 2 2 过程中能量转换是 。 (2)据图分析，当胞间CO 浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 不足。A点之前曲线①和②重 2 合的最主要限制因素是 。胞间CO 浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因 2 是 。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO 浓度条件下，S植株固定CO 生成C 的速率比WT更快。使用同位素标 2 2 3 记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。 【答案】(1) 基质 C5 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学 能 (2) 光照强度 CO2浓度 曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH， 使暗反应速率加快，光合速率高。 (3)用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测 C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、 传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反 应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳 化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】（1）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿 体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过 一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物 （CH2O）中稳定的化学能。 （2）①②曲线的自变量是有无补光（光照强度），②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因（Rubisco 的含量）。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定 CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合速 率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①的有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于 光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时 最主要限制因素是CO2浓度。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。（3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。要验证 此结论，实验思路为：用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度 条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 2024年高考真题 1．（2024·贵州·高考真题）种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质，也离不开水和无机盐。下列叙述正 确的是（ ） A．种子吸收的水与多糖等物质结合后，水仍具有溶解性 B．种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类不变 C．幼苗细胞中的无机盐可参与细胞构建，水不参与 D．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH 【答案】D 【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼 吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和［ H]],合成少量 ATP ；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和 ［ H ]，合成少量 ATP ；第三阶段是氧气和［ H ］反应生成水，合成大量 ATP 。 2、光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、 ATP 和 NADPH 的生成；②暗反应 场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗 ATP 和 NADPH 。 【详解】A、种子吸收的水与多糖等物质结合后，这部分水位结合水，失去了溶解性，A错误； B、种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类增加，B错误； C、水也参与细胞构成，如结合水是细胞的重要组成成分，C错误； D、幼苗中的水可参与光合作用形成NADPH，也可通过有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水生成NADH，D正确。 故选D。 2．（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件 相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时， 溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（ ） A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 【答案】D 【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中， 所以可用无水酒精等提取色素。（2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离 色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。（3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素； 层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。（4）结果：滤纸条从 上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色 素含量相关。 【详解】A、提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确； B、由于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸 层析法，B正确； C、不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 ，叶绿素多使叶片呈现绿色， 而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确；D、叶绿素和类胡萝卜素都可以吸水蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。 故选D。 3．（2024·广东·高考真题）2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在 由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小 的是（ ） A．ATP B．NADP+ C．NADH D．DNA 【答案】D 【分析】蓝细菌属于原核生物，含有藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用。 【详解】由题干信息可知，采集到的蓝细菌其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作 用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以将ADP和Pi转化为ATP，NADP+和H+转化为 NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核 中，D正确，ABC错误。 故选D。 4．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧 气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（ ） A．增加叶片周围环境CO 浓度 2 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 【答案】A 【分析】温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度， 光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。 【详解】A、二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气 释放量，A符合题意； B、降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意； C、给光源加滤光片，减少了光源，会降低光合速率，C不符合题意； D、移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变， 因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。 故选A。 5．（2024·广东·高考真题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法 探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（ ） A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B．研磨时用水补充损失的提取液 C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析D．用过的层析液直接倒入下水道 【答案】C 【分析】叶绿体色素提取的原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂； 色素分离原理：叶绿体中的色 素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散 得慢。 【详解】A、本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，选择新鲜程度不同的叶片分开研 磨，A错误； B、色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，B错误； C、由于滤纸条不会相互影响，层析液从成分相同，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确； D、用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。 故选C。 6．（2024·浙江·高考真题）植物细胞胞质溶胶中的 、 通过离子通道进入液泡，Na+、Ca2+逆浓度梯 度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质溶 胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是（ ） A．液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度 B． 、 通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能 C．Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量 D．白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行 【答案】C 【分析】液泡内的细胞液中H+浓度大于细胞质基质，说明H+运出液泡是顺浓度梯度，因此方式是协助扩 散；液泡膜上的载体蛋白能将H+转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na+、Ca2+转运到液泡内，说明 Na+、Ca2+进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度，因此该过程Na+、Ca2+的进入液泡的 方式为主动运输。 【详解】A、由图可知，细胞液的pH3-6，胞质溶胶的pH7.5，说明细胞液的H+浓度高于细胞溶胶，若要 长期维持膜内外的H+浓度梯度，需通过主动运输将细胞溶胶中的H+运输到细胞液中，A正确； B、通过离子通道运输为协助扩散， 、 通过离子通道进入液泡属于协助扩散，不需要ATP直接供 能，B正确； C、液泡膜上的载体蛋白能将H+转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na+、Ca2+转运到液泡内，说明 Na+、Ca2+进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度，因此该过程Na+、Ca2+的进入液泡的 方式为主动运输，需要消耗能量，能量由液泡膜两侧的H+电化学梯度提供，C错误； D、白天蔗糖进入液泡，使光合作用产物及时转移，减少光合作用产物蔗糖在细胞质基质中过度积累，有 利于光合作用的持续进行，D正确。 故选C。7．（2024·北京·高考真题）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光 谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验， 难以达成目的的是（ ） A．用花瓣细胞观察质壁分离现象 B．用花瓣大量提取叶绿素 C．探索生长素促进其插条生根的最适浓度 D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养 【答案】B 【分析】当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由 于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开 来，即发生了质壁分离。 【详解】A、花瓣细胞含有中央大液泡，液泡中含有花青素，因此可用花瓣细胞观察质壁分离现象，A不 符合题意； B、花 瓣含花青素，而不含叶绿素，因此不能用花瓣提取叶绿素， B符合题意； C、生长素能促进月季的茎段生根，可利用月季的茎段为材料来探索生长素促进其插条生根的最适浓度，C 不符合题意； D、月季的幼嫩茎段能分裂，能利用幼嫩茎段的外植体进行植物组织培养，D不符合题意。 故选B。 8．（2024·江西·高考真题）农谚有云：“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发，是“百谷”丰收的基础。 下列关于种子萌发的说法，错误的是（ ） A．种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高 B．水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞 C．水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成 D．光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上 【答案】C 【分析】细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，自由水具有能够流动和容易蒸发的特点，结合水与细 胞内其他大分子物质结合是细胞的重要组成成分，自由水与结合水的比值越大，细胞新陈代谢越旺盛，抗 逆性越差，自由水与结合水的比值越小细胞的新陈代谢越弱，抗逆性越强。 【详解】A、种子萌发时，代谢加强，结合水转变为自由水，细胞内自由水所占的比例升高，A正确； B、水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞，不需要消耗能量，B正确； C、丙酮酸的生成属于有氧呼吸第一阶段，没有水的参与，C错误； D、光合作用中，水的光解属于光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，D正确。 故选C。 9．（2024·全国·高考真题）干旱缺水条件下，植物可通过减小气孔开度减少水分散失。下列叙述错误的是 （ ） A．叶片萎蔫时叶片中脱落酸的含量会降低 B．干旱缺水时进入叶肉细胞的 会减少 C．植物细胞失水时胞内结合水与自由水比值增大 D．干旱缺水不利于植物对营养物质的吸收和运输 【答案】A 【分析】干旱缺水条件下气孔开度减小，植物吸收的二氧化碳会减少，植物的光合速率会降低，同时植物 体内水分含量减少，各种需要水分参与的生理反应都会减弱，植物根细胞的吸水能力增强，植物缺水主要是自由水大量失去。 【详解】A、叶片萎蔫时，叶片中的脱落酸(ABA)含量会增加，达到一定程度叶片可能会脱落，A错误； B、干旱缺水时，植物气孔开度减小，吸收的二氧化碳会减少，植物的光合速率会降低，B正确； C、植物细胞失水时主要失去自由水，自由水含量下降，结合水与自由水比值会增大，C正确； D、缺水会影响植物体内各种需要水分参与的生理反应，植物对营养物质的吸收和运输往往需要水分参与， 缺水不利于该过程，D正确。 故选A。 10．（2024·山东·高考真题）仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细 胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄 壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是（ ） A．细胞失水过程中，细胞液浓度增大 B．干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低 C．失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离 D．干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用 【答案】B 【分析】成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液 体环境主要指的是液泡里面的细胞液。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质层 有选择透过性，相当于一层半透膜，植物细胞也能通过原生质发生吸水或失水现象。 【详解】A、细胞失水过程中，水从细胞液流出，细胞液浓度增大，A正确； B、依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，则外层细胞的细胞液单糖 多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，故外层细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高，B错误； C、依题意，内部薄壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大，失水比例相同的情况下，外 层细胞更易发生质壁分离，C正确； D、依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，有利于外层细胞光合作用 产物向内部薄壁细胞转移，可促进外层细胞的光合作用，D正确。 故选B。 11．（2024·湖北·高考真题）植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研 究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是（ ） 组 首次开花时 茎粗 花的叶黄素含量（g/ 鲜花累计平均产量（ 光照处理 别 间 （mm） kg） ） 光照8h/黑暗 ① 7月4日 9.5 2.3 13000 16h 光照12h/黑暗 ② 7月18日 10.6 4.4 21800 12h 光照16h/黑暗 ③ 7月26日 11.5 2.4 22500 8h A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高 B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关 C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关 【答案】C 【分析】据表分析，该实验的自变量是不同光照处理，因变量是首次开花时间、茎粗、花的叶黄素含量、 鲜花累计平均产量，数据表明③组的产量最高，②组的品质最高，①组最先开花。 【详解】A、由表中数据分析可知，三组中，第①组首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物 甲提前开花，但在三组中产量最低，A错误； B、由题干信息可知，植物甲的花品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组光照处理中的 黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组光照处理中的黑暗时长最短，但花的叶黄素含量却不是最 高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不是呈负相关，B错误； C、由表中信息可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，植物甲的花品质最好，第③组光照处理， 鲜花累计平均产量最高，说明植物甲的花产量最高，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C 正确； D、由表中数据分析可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不是最高，说 明植物甲花的产量不是最高，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不是呈正相关，D错误。 故选C。 12．（2024·甘肃·高考真题）类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现 了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌 发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下（400μmol·m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶 绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光 （1μmol·m-2•s-1）下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。 (1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ，加入少许碳酸钙可以 。 (2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是 。(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为 。 (4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；② 。 (5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是 。若以上推断合理，则干旱处理 能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验 设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在 条件下培养一周，然后将野生型植株均 分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的 。 ③预期结果： 。 【答案】(1) 无水乙醇 防止研磨中色素被破坏 (2)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成 (3)纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机 物的需求， (4)与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零）。 (5) 细胞分裂素 含水量等适宜 叶绿体的大小及数量，取其平均值 B组叶绿体的大小及 数量高于A组，C、D两组叶绿体的大小及数量无差异且均明显低于A、B两组。 【分析】影响植物光合作用的因素有光合色素的含量、光照、水等。细胞分裂素能够促进叶绿素的合成。 【详解】（1）叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取。加入少 许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。 （2）叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常 光下比弱光下高。 （3）在正常光照下（400μmol·m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类 胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有 机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。 （4）由图可知：与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零），说明此突变体与 类胡萝卜素合成有关。 （5）纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷。由图可知：纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡 萝卜素的相对含量都极低，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成， 据此可推知：X最可能是细胞分裂素。 若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验 上述假设，并结合题意“在正常光照下，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失”可知：该实验 的自变量是植株的种类和培养条件，因变量是叶绿体的大小及数量，而在实验过程中对植株的生长有影响 的无关变量应控制相同且适宜。据此，依据实验设计遵循的对照原则和单一变量原则和题干中给出的不完 善的实验设计可推知，补充完善的实验设计如下： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在含水量等适宜条件下培养一周，然后将野生型 植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的叶绿体的大小及数量，取其 平均值。 ③预期结果：本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不 影响纯合突变体中X的含量，所以预期的结果是：B组叶绿体的大小及数量高于A组，C、D两组叶绿体 的大小及数量无差异且均明显低于A、B两组。 13．（2024·河北·高考真题）高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜 色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处 叶绿素含量（mg/g） 类胡萝卜素含量（mg/g） 理 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题： (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的 还原转化为 和 。与白膜覆 盖相比，蓝膜和绿膜透过的 较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时， 可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是 。 (3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为 （答出两点即可）。 【答案】(1) 蓝光 类囊体薄膜 C5 糖类 紫外光 (2) 无水乙醇 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光， 选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 (3)覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖 白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作用 【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并 且释放出氧气的过程。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。 光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的产物有O2、ATP和NADPH。光合作用第二个阶段中的化学反应， 有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。在这 一阶段， CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类。 【详解】（1）叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成， 这些囊状结构称为类囊 体。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。其中叶绿素a和叶绿素b主要 吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这 4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用 于光合作用。光合色素吸收的光能用于暗反应阶段，在这一阶段，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作 用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。据图 可知，与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的紫外光较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。（2）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。叶绿素a 和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，为了排除类胡萝卜素的干扰，测 定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光。 （3）据图可知，与覆盖其它色的膜相比，覆盖蓝膜的紫外光透过率低，蓝光透过率高，在降低紫外光对 幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；据表中数据分析，与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝 卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作用。 14．（2024·安徽·高考真题）为探究基因 OsNAC 对光合作用的影响研究人员在相同条件下种植某品种水 稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及 OsNAC 过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最 顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见下表。回答下列问题。 净光合速率（umol.m .s-1） 叶绿素含量（mg·g-1） 2 WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1)旗叶从外界吸收1分子 CO 与核酮糖-1,5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有 2 关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受 释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为 。 (2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的 、 （填科学方法）。 (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率 。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定 了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。 结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：① ；② 。 【答案】(1) ATP 和 NADPH 核酮糖-1,5－二磷酸和淀粉等 (2) 减法原理 加法原理 (3) 增大 与 WT 组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增 强，促进旗叶光合作用 与 WT 组相比OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高,可以及时将 更多的光合产物(蔗糖)向外运出,从而促进旗叶的光合作用速率 【分析】在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种 影响因素的称为“加法原理”。与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 【详解】（1）在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3-磷酸甘油酸（C3）分子，在有关酶 的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化为核酮 糖-1,5－二磷酸（C5）和淀粉等。 （2）与某品种水稻的野生型（WT）相比，实验组KO为OsNAC 敲除突变体，其设置采用了自变量控制 中的减法原理；实验组OE 为 OsNAC 过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。 （3）题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT 组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT 组和KO组，说明OsNAC过量表达 会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与 WT 组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、 传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；②与 WT 组相比OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表 达量较高，可以及时将更多的光合产物（蔗糖）向外运出，从而促进旗叶的光合作用速率。 15．（2024·湖南·高考真题）钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调 节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO 通过气孔的 2 阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO 的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问 2 题： (1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生 ；光能转化为电 能，再转化为 中储存的化学能，用于暗反应的过程。 (2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量 ，从叶绿素的合成角度分析，原因是 （答出两点即 可）。 (3)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相 关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因（包括1个核基因 和1个叶绿体基因）编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料， 以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：① ；② ；③ ；④基因测序；⑤ 。 【答案】(1) O2和H+ ATP和NADPH (2) 减少缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低 缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对 Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 (3) 分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA 根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA 序列设计相应引物 利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳 和已知基因序列进 行比较 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段： 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以 氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅 酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶 的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。 在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能 量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳 化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 【详解】（1）植物光反应过程中水的光解会产生O2和H+，H+和NADP+结合产生NADPH。该过程中光 能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。 （2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成相 关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg和N 是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。 （3）Rubisco由两个基因编码，这两个基因及两端的DNA序列已知，因此检测其是否突变的基本思路利 利用PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为：①分别提取该组织细 胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物；③利用 提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；④基因测序；⑤和已知基因序列进行比较。 16．（2024·浙江·高考真题）原产热带的观赏植物一品红，花小，顶部有像花瓣一样的红色叶片，下部叶 片绿色。回答下列问题：(1)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。 ①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。 ②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入 沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘-碘化钾溶液（或碘 液），观察颜色变化。 ③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设： 。 ④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。 分组处理 预期结果 绿叶+光照 变蓝 绿叶+黑暗 不变蓝 ⅰ ⅱ ⅲ ⅳ ⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是 。热甲醇处理的目的是 ． (2)对一品红研究发现，红叶和绿叶的叶绿素含量分别为0.02g（Chl）·m-2和0.20g（Chl）·m-2，红叶含有较 多的水溶性花青素。在不同光强下测得的q 值和电子传递速率（ETR）值分别如图甲、乙所示。q 值反 NP NP 映叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力；ETR值反映光合膜上电子传递的速率，与光反应速率呈 正相关。花青素与叶绿素的吸收光谱如图丙所示。 ①分析图甲可知，在光强500～2000μmol·m-2·s-1范围内，相对于绿叶，红叶的 能力较弱。分析图乙可 知，在光强800～2000μmol·m-2·s-1，范围内，红叶并未出现类似绿叶的光合作用被 现象。结合图丙可 知，强光下，贮藏于红叶细胞 内的花青素可通过 方式达到保护叶绿体的作用。 ②现有实验证实，生长在高光强环境下的一品红，红叶叶面积大，颜色更红。综合上述研究结果可知，在 强光环境下，红叶具有较高花青素含量和较大叶面积，其作用除了能进行光合作用外，还有保护 的 功能。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引 ，完成传粉。 【答案】(1) 红叶具有光合作用能力 红叶+光照 变蓝 红叶+黑暗 不变蓝 杀死 红叶细胞，溶解花青素，以免影响实验结果的观察 溶解叶绿素，以免影响实验结果的观察 (2) 叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能 抑制 液泡 吸收过剩光能的 叶绿体 昆虫（蜜蜂、蝴蝶等） 【分析】1、花青素功能：①光保护作用：花青素具有2个吸收高峰，分别位于270~290 nm紫外光区域和 500~550 nm可见光区域，这也就决定了植物中所含的花青素在一定程度上会影响光合作用，因此，推测其 具有吸收过滤可见光和紫外光的保护作用。②渗透调节作用：花青素作为一种水溶性色素，具有渗透调节 的作用。在低温胁迫下，植物花青素合成的相关酶活性增加，促使营养器官中积累的碳水化合物转化为花 青素，表皮细胞液泡中的花青素使得叶片渗透势降低，降低冰点以减少冻害，从而抵御逆境胁迫。2、根据题意及表格内容可知，该实验为对照实验，需要设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶+光照、红叶 +黑暗四个小组。 3、图甲：自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为qNP值；图乙：自变量为光照强度和叶片颜色，因变 量为ETR值。 【详解】（1）根据实验的问题，提出假设：红叶具有光合作用能力。 为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶+光照、红叶 +黑暗四个小组。若假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶+光照组中，溶液变蓝；红叶+黑暗组中，溶 液不变蓝。整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，将细胞杀死，溶解细胞中的花青素；再将叶片转移到甲 醇溶液中，溶解细胞中的叶绿素，以免影响后续实验结果的观察。 （2）分析图甲可知，自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为qNP值，当光照强度为500～ 2000μmol·m-2·s-1范围内时，红叶的qNP值较小，即红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力 较弱。 分析图乙可知，随着光照强度的增加，绿叶的ETR值显增大，当光照强度超过800μmol·m-2·s-1时，ETR 值减小，即随着光照强度增加，绿叶光合速率先增大后减小，推出光照强度超过一定范围时，绿叶的光合 作用反而被抑制。而根据图示可知，在光照强度为500～2000μmol·m-2·s-1范围内时，红叶并未出现光合 作用被抑制的情况。 红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较低，结合图丙可知，储藏在细胞的液泡中花青素， 可通过吸收吸收多余光能（蓝光、绿光）的方式，从而保护叶绿体不受强光损伤。 大量研究表明，花青素具有缓解叶片中光氧化损伤的潜力，主要通过屏蔽叶绿体过多的高能量量子和清除 活性氧物质。综合上述研究结果可知，在强光环境下，大面积的红叶细胞中富含花青素，能有效保护叶绿 体不受强光损伤。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引昆虫（蜜蜂、蝴蝶等），为其完 成传粉工作。 17．（2024·广东·高考真题）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过 控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物 （①金鱼藻、②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示）在不同光照强度下光合速率及水质净 化能力见图。 回答下列问题： (1)湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的 有机物少于 的有机物，最终衰退和消亡。 (2)生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是，其原因是 。 (3)为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ，三者配合能实现综合 治理效果。 (4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具（C 光合作用途径（浓缩CO 形成高浓度（C 后，再分解成（CO 4 2 4 2 传递给C ）使其在CO 受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a 5 2 设计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。 实验设计方案 实验材料 对照组： 实验组：黑藻 控制光照强度为 μmol·m-2·s-1 实验条件 营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同 控制条件 测量指标 (5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打 捞，增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施 。 【答案】(1)呼吸作用消耗 (2) ③②① 最大光合速率对应光强度依次升高 (3)①(金鱼藻)除藻率高，②(黑藻)除氮率高，③(苦草)除磷高 (4) 金鱼藻 500 二氧化碳浓度较低且相同 氧气释放量 (5)合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物 【分析】图a分析，一定范围内光照强度增大，三种植物的光合速率加快，光照强度超过一定范围，三种 植物的光合速率均减小。图b分析，金鱼藻、黑藻和苦草都能在一定程度上去除氮和磷、藻。 【详解】（1）由于湖底光照不足，导致原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于细胞呼吸消耗的有机 物，生物量在减少，不足以维持生长，最终衰退和消亡。 （2）据图分析，最大光合速率对应光强度依次升高，因此生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉 水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是③②①。 （3）据图b分析，金鱼藻除藻率高，黑藻除氮率高，苦草除磷率高，三者配合能高效的去除氮、磷和藻， 能实现综合治理效果。 （4）本实验的实验目的是验证黑藻的碳浓缩优势，自变量是植物种类，即黑藻、金鱼藻，因此对照组是 金鱼藻。无关变量应该保持相同且适宜，黑藻在光照强度为500μmol·m-2·s-1时光合速率最强，因此控制 光照强度为500μmol·m-2·s-1。为的是验证碳浓缩优势，因此控制条件为低二氧化碳浓度。因变量是光合速 率的快慢，因此检测指标是单位时间释放氧气的量。 （5）目前的两个实际问题是湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，大量沉水植物叶片凋 落，需及时打捞，增加维护成本，因此可以合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉 水植物凋落叶片为食物的生物。 18．（2024·湖北·高考真题）气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大 小，控制CO 进入和水分的散失，影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料，研究并发现 2 了相关环境因素调控气孔关闭的机理（图1）。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种，但对 应关系未知。研究者利用野生型（wt）、ht1基因功能缺失突变体（h）、rhc1基因功能缺失突变体（r）和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体（h/r），进行了相关实验，结果如图2所示。 回答下列问题： (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致保卫细胞 （填“吸水”或“失水”），引起气孔关闭， 进而使植物光合作用速率 （填“增大”或“不变”或“减小”）。 (2)图2中的wt组和r组对比，说明高浓度CO 时rhc1基因产物 （填“促进”或“抑制”）气孔关 2 闭。 (3)由图1可知，短暂干旱环境中，植物体内脱落酸含量上升，这对植物的积极意义是 。 (4)根据实验结果判断：编码蛋白甲的基因是 （填“ht1”或“rhc1”）。 【答案】(1) 失水 减小 (2)促进 (3)干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分， 使植物能够在干旱中生存 (4)rhc1 【分析】1、溶液的渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。 2、脱落酸在根冠和萎蔫的叶片中合成较多，在将要脱落和进入休眠期的器官和组织中含量较多，脱落酸 是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还有促进叶和果实的衰老和脱落，促进休眠和 提高抗逆能力等作用。 3、分析图2可知，高浓度CO 时，r组气孔开放度均高于wt组、h组和h/r组，结合图1分析，高浓度CO 2 2 时蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。r组是rhc1基因功能缺失突变体，高浓度CO 时，r组气孔 2 开放度高，说明缺失rhc1基因编码的蛋白质不能够引起气孔关闭，由此推测，rhc1基因编码的是蛋白甲。 【详解】（1）保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞失水引起气孔关 闭。气孔关闭后，CO 吸收减少，光合速率减小。 2 （2）r组是rhc1基因功能缺失突变体，即缺少rhc1基因产物，wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图 2，高浓度CO 时，wt组气孔开放度低于r组，说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。 2 （3）脱落酸是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还有促进叶和果实的衰老和脱落。 干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使 植物能够在干旱中生存。 （4）分析图2可知，高浓度CO2时，r组气孔开放度均高于wt组、h组和h/r组，结合图1分析，高浓度 CO 时蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。r组是rhc1基因功能缺失突变体，高浓度CO 时，r组 2 2 气孔开放度高，说明缺失rhc1基因编码的蛋白质不能够引起气孔关闭，由此推测，rhc1基因编码的是蛋白 甲。19．（2024·全国·高考真题）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。 回答下列问题。 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率 （填“相等”或“不相 等”），原因是 。 (2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是 。 (3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是 。（答出一点即可） (4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在 最大时的温度。 【答案】(1) 不相等 温度a和c时的呼吸速率不相等 (2)温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物， 导致植物体的干重减少 (3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO 供应不足，暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗 2 反应速率降低 (4)光合速率和呼吸速率差值 【分析】影响光合作用的因素有：光照强度、温度、CO 浓度、酶的活性和数量、光合色素含量等。 2 【详解】（1）该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，但由于呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速 率不相等。 （2）在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植物有些细胞不进行光合作用如根部细胞， 因此该植物体的干重会减少。 （3）温度超过b时，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，使CO 供应不足，暗反应速率降低；同时使酶 2 的活性降低，导致CO 固定速率减慢，C 还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。 2 3 （4）为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合速率与呼 吸速率差值最大时的温度，有利于有机物的积累。 20．（2024·山东·高考真题）从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄 的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定 性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示， 开花14天后植株的胞间CO 浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分 2 裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 野生 140 151 270 型 胞间CO 浓度（μmolCO mol-1） 2 2 突变 110 140 205体 野生 125 95 41 型 气孔导度（molH Om-2s-1） 2 突变 140 112 78 体 (1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有 。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与 野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是 。 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光 饱和点 （填“高”或“低”），理由是 。 (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是 。 【答案】(1) ATP、NADPH 突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成 (2) 高 突变体气孔导度更大而胞间CO 浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下， 2 突变体光合作用消耗CO 速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高。在其他限制因素相同的情况下， 2 突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高 (3)叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，表中突变体蔗 糖转化酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型 【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的 形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提供的ATP 2 5 3 3 和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。 【详解】（1）光反应产生的ATP和NADPH可用于暗反应C 的还原。对比野生型和突变型不同条件下类 3 囊体膜蛋白稳定性可知，不同条件下突变型类囊体膜蛋白稳定性均高于野生型，可能是突变型细胞分裂素 合成增加，使类囊体膜蛋白稳定性增强，而细胞分裂素可促进叶绿素的合成，故与野生型相比，开花后突 变体叶片变黄的速度慢。 （2）据表可知，突变体气孔导度更大而胞间CO 浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下， 2 突变体光合作用消耗CO 速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高，在其他限制因素相同的情况下， 2 突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高。 （3）据图可知，与野生型相比，突变体蔗糖转化酶活性更高，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，故突 变体内蔗糖减少，且叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，因此突变体向外运输的蔗糖减少， 导致籽粒淀粉含量低。 21．（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C 能与CO 反应形成C ；当CO/O 比值低时，C 也能与 5 2 3 2 2 5 O 反应形成C 等化合物。C 在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。 2 2 2上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定 净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO 的来源除了有外界环境外，还可来自 和 2 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。 【答案】(1)CO 的固定 2 (2) 细胞质基质 线粒体基质 (3) 光呼吸 呼吸作用 7—10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的 相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程 不能 总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二 氧化碳的浓度，无法得出呼吸速率， (4)与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，①光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体 膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成；②光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基 质中）：CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物；光合 2 5 3 3 作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过 程。 2、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一 阶 段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH， 合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP。 【详解】（1）在光合作用的暗反应过程中，CO 在特定酶的作用下，与C 结合形成两个C ，这个过程称 2 5 3作CO 的固定，故反应①是CO 的固定过程。 2 2 （2）有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和 NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 （3）由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO 的来源 2 除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7—10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入 了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过 程，因此与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光 照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二氧化碳的浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3 中的数据不能计算出株系1的总光合速率。 （4）由图2、图3可知，与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1 进行种植，产量可能更具优势。 22．（2024·全国·高考真题）某同学将一种高等植物幼苗分为4组（a、b、c、d），分别置于密闭装置中照 光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间（t）后测定装置内O 2 浓度，结果如图所示，其中M为初始O 浓度，c、d组O 浓度相同。回答下列问题。 2 2 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是 ，原因是 。 (2)光照t时间时，a组CO 浓度 （填“大于”“小于”或“等于”）b组。 2 (3)若延长光照时间c、d组O 浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是 组，判 2 断依据是 。 (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会 （填 “升高”“降低”或“不变”）。 【答案】(1) 红光和蓝紫光 光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光， 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 (2)大于 (3) b 再延长光照时长，c和d组氧气的浓度不再增加，说明此时受CO2的影响，光合速率等于 呼吸速率，由于温度保持恒定，所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的，ac两组的光合速率都等于呼吸 速率，说明a、c两组的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b组的由于光照较弱，消耗的CO2较少， 所以t时光合速率仍然大于呼吸速率 (4)升高 【分析】1、光合作用的过程：（1）光反应阶段：①场所：类囊体薄膜；②物质变化：水的光解、ATP的合成；③能量变化：光能 →ATP、NADPH中的化学能。 （1）暗反应阶段：①场所：叶绿体基质；②物质变化：CO 的固定、C 的还原；③能量变化：ATP、 2 3 NADPH中的化学能舰艇有机物中稳定的化学能。 2、分析题干：将植株置于密闭容器中并给予光照，植株会进行光合作用和呼吸作用，瓶内O 浓度的变化 2 可表示净光合速率。a、b、c、d组的光照强度依次增大，但c、d组O 浓度相同，说明c点的光照强度为 2 光饱和点。 【详解】（1）光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜两大类，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主 要吸收蓝紫光，属于可见光。 （2）植物会进行光合作用和呼吸作用，光合作用消耗CO 产生O，呼吸作用消耗O 产生CO。分析图可 2 2 2 2 知，光照t时间时，a组中的O 浓度少于b组，说明b组产生的O 更多，光合速率更大，消耗的CO 更多， 2 2 2 即a组CO 浓度大于b组。 2 （3）再延长光照时长，c和d组氧气的浓度不再增加，说明此时受CO 的影响，光合速率等于呼吸速率， 2 由于温度保持恒定，所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的，ac两组的光合速率都等于呼吸速率，说明 a、c两组的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b组的由于光照较弱，消耗的CO 较少，所以t时光合 2 速率仍然大于呼吸速率。 （4）光照t时间后，c、d组O 浓度相同，即c、d组光合速率不再变化，c组的光照强度为光饱和点。将d 2 组密闭装置打开，会增加CO 浓度，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会升高。 2 23．（2024·浙江·高考真题）长江流域的油菜生产易受渍害。渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高， 导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。 回答下列问题： (1)发生渍害时，油菜地上部分以有氧（需氧）呼吸为主，有氧呼吸释放能量最多的是第 阶段。地下部 分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程发生的场所是 ，此代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化，促 进氢接受体（NAD+）再生，从而使 得以顺利进行。因此，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越 （耐渍害/不耐渍害）。 (2)以不同渍害能力的油菜品种为材料，经不同时长的渍害处理，测定相关生理指标并进行相关性分析，结 果见下表。 光合速率 蒸腾速率 气孔导度 胞间CO 浓度 叶绿素含量 2 光合速率 1 蒸腾速率 0.95 1 气孔导度 0.99 0.94 1 胞间CO 浓度 -0.99 -0.98 -0.99 1 2 叶绿素含量 0.86 0.90 0.90 -0.93 1 注：表中数值为相关系数（r），代表两个指标之间相关的密切程度。当|r|接近1时，相关越密切，越接近 0时相关越不密切。 据表分析，与叶绿素含量呈负相关的指标是 。已知渍害条件下光合速率显著下降，则蒸腾速率呈 趋势。综合分析表内各指标的相关性，光合速率下降主要由 （气孔限制因素/非气孔限制因素）导致的， 理由是 。 (3)植物通过形成系列适应机制响应渍害。受渍害时，植物体内 （激素）大量积累，诱导气孔关闭，调 整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力；渍害发生后，有些植物根系细胞通过 ，将自身某些薄壁组织转化腔隙，形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 【答案】(1) 三/3 细胞质基质 葡萄糖分解（糖酵解） 耐渍害 (2) 胞间CO 浓度 下降 非气孔限制因素 胞间CO 浓度与光合速率和气孔导度呈负相关 2 2 (3) 脱落酸 程序性死亡/凋亡 【详解】（1）有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜进行，是有氧呼吸过程中释放能量最多的阶段。乙醇发酵 （无氧呼吸）的场所是细胞质基质。葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，该过程需要NAD+参与，所以氢接 受体（NAD+）再生，有利于葡萄糖分解的正常进行，由此可知，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种 能产生更多的能量维持生命活动的进行，更加耐渍害。 （2）由表可知，叶绿素含量与胞间CO 浓度的相关系数为负值，说明二者呈负相关。光合速率与蒸腾速 2 率的相关系数为0.95，为正相关，所以光合速率显著下降，则蒸腾速率呈下降趋势。由于胞间CO 浓度与 2 光合速率和气孔导度呈负相关，即虽然气孔导度下降，但胞间CO 上升，说明光合速率下降主要由非气孔 2 限制因素导致的。 （3）脱落酸具有诱导气孔关闭的功能，在受渍害时，其诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积 累，提高植物对渍害的耐受力。渍害发生后，有些植物根系细胞通过通过凋亡（程序性死亡），从而形成 腔隙，进一步形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 2023年高考真题 1．（2023·湖北·统考高考真题）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。 研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列 叙述错误的是（ ） A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 【答案】D 【分析】温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性，一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随 着温度的升高而增强。 【详解】A、高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确； B、高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确； C、高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确； D、高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。 故选D。 2．（2023·湖北·统考高考真题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合 体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ 结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。 下列叙述错误的是（ ） A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O 2 【答案】C 【分析】由题干信息可知，强光下LHC蛋白激酶的催化LHCⅡ与PSⅡ的分离，弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合， 来改变对光能的捕获强度。 【详解】A、叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获 增强，A正确； B、Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获 减弱 ，B正确； C、弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误； D、PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O，D正确。 2 故选C。 3．（2023·北京·统考高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO 吸收速率的影响如图。对此图 2 理解错误的是（ ） A．在低光强下，CO 吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 2 B．在高光强下，M点左侧CO 吸收速率升高与光合酶活性增强相关 2 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 【答案】C 【分析】本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO 吸收速率。 2 【详解】A、CO 吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO 吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率 2 2 上升，需要从外界吸收的CO 减少，A正确； 2 B、在高光强下，M点左侧CO 吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确； 2 C、CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误； D、图中M点处CO 吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 2 故选C。 4．（2023·全国·统考高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素 的叙述，错误的是（ ） A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 【答案】D 【分析】1、叶绿体色素提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素；分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快； 溶解度小，扩散速度慢。 2、叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 【详解】A、叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A 正确； B、光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体 的薄膜上，B正确； C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰， C正确； D、叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。 故选D。 5．（2023·山东·高考真题）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ） 造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩 的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；② 参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图 所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 (1)该实验的自变量为______。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_________ （答出2个因素即可）。 (2)根据本实验，____（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理 由是__________。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量__________（填“多”或 “少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是__________。 【答案】(1)光、H蛋白 CO 浓度、温度 2 (2)不能 突变体PS11系统光损伤小但不能修复，野生型光PS11系统损伤大但能修复 (3)少 突变体PNQ高，PS11系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PS11活性高，光反应产物多 【分析】光合作用过程： （1）光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成； （2）暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO 的固定和C 的还原，消耗ATP和NADPH。 2 3 【详解】（1）据题意拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，实验中强光照射时对 野生型和突变体光照的强度相同，结合题图分析实验的自变量有光照、H蛋白；影响光合作用强度的主要 环境因素有CO 浓度、温度、水分等。 2 （2）据图分析，强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体 造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型 的PSⅡ活性强弱。 （3）据图分析，强光照射下突变体中NPQ/相对值，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的 能量减少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSII的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用， 这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。 6．（2023·浙江·统考高考真题）植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO 浓度 2 等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生 菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光： 蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。 回答下列问题： (1)光为生菜的光合作用提供______，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其 对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因______作用失水造成生菜萎蔫。 (2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是______。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光 配比为______，最有利于生菜产量的提高，原因是______。 (3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO 对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在 2 25℃时，提高CO 浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是______。植物工厂利用秸秆发 2 酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO 浓度，还可以______，使光合速率进一步提高，从农业生 2 态工程角度分析，优点还有______。 【答案】(1)能量 渗透 (2)光合色素主要吸收红光和蓝紫光 红光：蓝光=3：2 叶绿素和含氮物质的含量最高,光合作用最 强 (3)光合速率最大且增加值最高 升高温度 减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生 【分析】影响光合作用的因素有温度、光照强度、二氧化碳浓度、叶绿素的含量，酶的含量和活性等。 【详解】（1）植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控 生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，造成 外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。 （2）分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射， 而A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分， 光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组（红光：蓝 光=3：2）时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1： 2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率 大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最 有利于生菜产量的增加。 （3）由图可知，在25℃时，提高CO 浓度时光合速率增幅最高，因此，在25℃时，提高CO 浓度对提高 2 2 生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO 浓度，还可以升 2 高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减 少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。 7．（2023·北京·统考高考真题）学习以下材料，回答下面问题。 调控植物细胞活性氧产生机制的新发现，能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线 粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。我国 科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因 细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突 变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以 诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的 详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶 段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中 氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH （[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循 环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思 路。 (1)叶绿体通过___________作用将CO 转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分 2 ___________。 (2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：_____， A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 (3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路： ___________。 ①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表 现凋亡的突变株 (4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度 加以概括说明___________。 【答案】(1)光合 脂肪酸 (2)长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸 (3)②④①③ (4)叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体， 从而维持A酸-B酸的稳态与平衡 【分析】本实验为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，由此揭示A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调 节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸， NADH被氧化会产生活性氧。 【详解】（1）叶绿体通过光合作用将CO 转化为糖。由于M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。 2 可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。 （2）M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：长时间光照促进叶绿体产生 NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并 诱发细胞凋亡。（3）“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：②用诱变剂处理突变体m，④筛选保留m基因但不 表现凋亡的突变株，①确定相应蛋白的细胞定位和功能，③鉴定相关基因，正确顺序为②④①③。 （4）细胞器间协作以维持稳态与平衡的过程：叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代 谢产生的B酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平衡。 8．（2023·广东·统考高考真题）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型 （WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相 关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合 过程中吸收的CO 与呼吸过程中释放的CO 等量时的光照强度。 2 2 水稻材 叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） 类胡萝卜素/叶绿素 料 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和_______，叶片主要吸收可见光中的_______光。 (2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再 随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT（填“高于”、“低于”或 “等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光 合速率较高，表明该群体________，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中 绘制净光合速率趋势曲线_________。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低 光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题________。 【答案】(1)类胡萝卜素/叶绿素比例上升 红光和蓝紫 (2)高于 呼吸速率较高 (3)有机物积累较多(4) 为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？ 【分析】分析题表和题图：与WT相比，ygl植株的叶绿素和类胡萝卜素含量都较低，但类胡萝卜素/叶绿 素较高，光饱和点较高，呼吸速率较高。 【详解】（1）根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现 出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由ygl叶色呈黄绿可推测，主要 吸收红光和蓝紫光。 （2）根据图a净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是 光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致 相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。 （3）净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较多。 （4）由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和 ygl的净光合速率如下图： 分析图a和图示曲线，高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率不同，根据两图可提出问 题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？ 9．（2023·湖南·统考高考真题）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对 CO 的K 为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP与CO 反应，进行卡 2 m 2 尔文循环，又可催化RuBP与O 反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O 并释放CO 的反应）。 2 2 2 该酶的酶促反应方向受CO 和O 相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其 2 2 中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应 先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO 的K 为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO 2 m 2 反应生成C ,固定产物C 转运到维管束鞘细胞后释放CO,再进行卡尔文循环。回答下列问题： 4 4 2(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______（填具体名称）,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质 基质合成______（填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过_____长距离运输到其他组织器官。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度_____（填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机 制及其调控分析，原因是 ____________（答出三点即可）。 (3)某研究将蓝细菌的CO 浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO 浓度大幅提升，其他生理代谢不受影 2 2 响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________（答出三点 即可）。 【答案】(1) 3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织 (2)高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO 的亲和力比水稻的 2 Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C ，使维管束鞘内的CO 浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼 4 2 吸 (3)酶的活性达到最大，对CO 的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和 2 真核生物光合作用机制有所不同 【分析】本题主要考查的光合作用过程中的暗反应阶段，也就是卡尔文循环，绿叶通过气孔从外界吸收的 CO，在特定酶的作用下，与 C （一种五碳化合物）结合，这个过程称作 CO 的固定。一分子的 CO 2 5 2 2 被固定后，很快形成两个 C 分子。在有关酶的催化作用下，C 接受 ATP 和 NADPH 释放的能量，并且 3 3 被 NADPH 还原。随后，一些接受能量并被还原的 C ，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另 3 一些接受能量并被还原的 C ，经过一系列变化，又形成 C 。这些 C 又可以参与 CO 的固定。这样，暗 3 5 5 2 反应阶段就形成从 C 到 C 再到 C 的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文 5 3 5 循环。 【详解】（1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO 的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相 2 同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO 固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3- 2 磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输 的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织。 （2）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO 减少，而玉米的PEPC酶对CO 的亲和力比水稻的 2 2 Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C ，使维管束鞘内的CO 浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼 4 2吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉 米的光合作用强度高于水稻。 （3）将蓝细菌的CO 浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO 浓度，而植物的光合作 2 2 用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到 最大，对CO 的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原 2 核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 10．（2023·全国·统考高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮 液照光后糖产生。回答下列问题。 (1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以 采用的方法是_____（答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布_____上，其中类胡萝卜素主要吸收 _____（填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。 (2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原 因是_____。 (3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验 思路和预期结果。_____ 【答案】(1)差速离心 类囊体（薄）膜 蓝紫光 (2)悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光 反应提供的原料ATP和NADPH，所以无法形成糖类。 (3)思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，两组植物应均进行饥饿处理（置于黑暗中一段 时间消耗有机物），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差 速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察。结果：甲组匀浆出现蓝色， 有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。 【分析】叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，光合色素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主 要吸收红光。 【详解】（1）植物细胞器的分离方法可用差速离心法，叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，光合色 素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 （2）光合作用光反应和暗反应同时进行，黑暗条件下无光，光反应不能进行，无法为暗反应提供原料 ATP和NADPH，暗反应无法进行，产物不能生成。 （3）要验证叶绿体中有光合作用产物淀粉，需要将叶绿体提取出来并检测其中淀粉。因此将生长状况良 好且相同的植物叶片分为甲乙两组，先进行饥饿处理，排除原有淀粉的干扰。之后甲组放置在有光条件下， 乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，需要脱绿 处理，制作成匀浆，分别加入碘液后观察。 预期的结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。 11．（2023·浙江·统考高考真题）叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的 “库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光 合产物分配的影响，实验结果见表1。 表1 项目 甲组 乙组 丙组处理 库源比 1/2 1/4 1/6 单位叶面积叶绿素相对含量 78.7 75.5 75.0 净光合速率（μmol·m－2·s－1） 9.31 8.99 8.75 果实中含13C光合产物（mg） 21.96 37.38 66.06 单果重（g） 11.81 12.21 19.59 注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO 供 2 应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的13CO 量。 2 回答下列问题： (1)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提 取液的依据是__________。 (2)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO，13CO 先与叶绿体内的__________结合而被固定， 2 2 形成的产物还原为糖需接受光反应合成的__________中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。 在本实验中，选用13CO 的原因有__________（答出2点即可）。 2 (3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率__________（填“升高” 或“降低”）、果实中含13C光合产物的量__________（填“增加”或“减少”）。库源比降低导 致果实单果重变化的原因是__________。 (4)为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用13CO 供应给保留的叶片 2 进行光合作用，结果见表2。 果实位 果实中含13C光合产物（mg） 单果重（g） 置 第1果 26.91 12.31 第2果 18.00 10.43 第3果 2.14 8.19 根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是__________。 (5)综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果重10g以上 为合格）的是哪一项？__________ A．除草 B．遮光 C．疏果 D．松土 【答案】(1)叶绿体中的色素易溶于无水乙醇 (2)C ATP和NADPH 研究光合产物从源分配到库生成过程；研究净光合积累有机物的量 5 (3)降低 增加 库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物 量增多，因此单果重量增加。 (4)离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多 (5)C【分析】本题研究研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的 影响，自变量为库源比，即以果实数量与叶片数量比值；因变量为光合作用以及光合产物分配情况。 【详解】（1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇，因此用乙醇作为提取液； （2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO，13CO 先与叶绿体内的C 结合而被固定，形成的 2 2 5 产物还原为糖需接受光反应合成的ATP和NADPH中的化学能，合成的糖分子运输到果实等库中。 在本实验中，选用13CO 的原因有研究光合产物从源分配到库生成过程，研究净光合积累有机物的量等。 2 （3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低； 果实中含13C光合产物的量增多； 库源比降低导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有 机物量增多，因此单果重量增加。 （4）根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是离叶片越近的果实分 配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。 （5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小库和源的比值， 能提高果实产量，故选C。 2022年高考真题 1．（2022·全国乙卷·高考真题）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光 照条件下培养，发现容器内CO 含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合 2 理的是（ ） A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定 C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率 D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率 【答案】D 【分析】光合作用会吸收密闭容器中的CO，而呼吸作用会释放CO，在温度和光照均适宜且恒定的情况 2 2 下，两者速率主要受容器中CO 和O 的变化影响。 2 2 【详解】A、初期容器内CO 含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO 释放O，使密闭容器内的 2 2 2 CO 含量下降，O 含量上升，A错误； 2 2 B、根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO 含量下降,所以说明植物 2 光合速率大于呼吸速率，但由于CO 含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸 2 作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误； CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。 故选D。 2．（2022·湖南·高考真题）在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右 光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是（ ） A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO 量减少 2 B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO 量大于光合固定的CO 量 2 2 C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低 D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降 【答案】AD 【详解】A、夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO 量减少，暗反应减慢， 2 光合作用强度明显减弱，A正确；B、夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响（呼吸酶最适温度高于光合酶），光合作 用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO 量小于光合固定的CO 量， 2 2 B错误； C、光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜上，C错误； D、夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO 量减少，暗反应减慢，导致光 2 反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。 故选AD。 3．（2022·全国甲卷·高考真题）根据光合作用中CO 的固定方式不同，可将植物分为C 植物和C 植物等 2 3 4 类型。C 植物的CO 补偿点比C 植物的低。CO 补偿点通常是指环境CO 浓度降低导致光合速率与呼吸速 4 2 3 2 2 率相等时的环境CO 浓度。回答下列问题。 2 (1)不同植物（如C 植物和C 植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是 3 4 ____________（答出3点即可）。 (2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________（答出1点即可）。 (3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C 植物比C 植物生长得好。从两种植物 4 3 CO 补偿点的角度分析，可能的原因是______________。 2 【答案】(1)O 、[H]和ATP 2 (2)自身呼吸消耗或建造植物体结构 (3)C 植物的CO 补偿点低于C 植物，C 植物能够利用较低浓度的CO 4 2 3 4 2 【详解】(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜上，光反应发生的物质变化包括水的光解以及 ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O、[H]和ATP。 2 (2)叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储 存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。 (3)C 植物的CO 固定途径有C 和C 途径，其主要的CO 固定酶是PEPC，Rubisco；而C 植物只有C 途径， 4 2 4 3 2 3 3 其主要的CO 固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，CO 吸收减少；由于C 植物 2 2 4 的CO 补偿点低于C 植物，则C 植物能够利用较低浓度的CO，因此光合作用受影响较小的植物是C 植 2 3 4 2 4 物，C 植物比C 植物生长得好。 4 3 4．（2022·湖南·高考真题）将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长 的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s·m2）时，固定的CO 量等于呼吸作用释放的CO 量;日照 2 2 时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将 沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/（s·m2），每天光照时长为 14小时。回答下列问题: (1)在此条件下，该水稻种子____（填“能”或“不能”）萌发并成苗（以株高≥2厘米，至少1片绿叶视 为成苗），理由是_____________________________。 (2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s·m2），其他条件与上述实验相同，该 水稻___（填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是___________________（答出两点即可）。 (3)若该水稻种子用于稻田直播（即将种子直接撒播于农田），为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖， 该种子应具有_________特性。 【答案】(1) 能 种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物， 且光照有利于叶片叶绿素的形成 (2) 不能 光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没 有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12小 时，植株不能开花(3)耐受酒精毒害 【详解】种子萌发初期，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，有机物含量逐渐减少；当幼苗出 土、形成绿叶后，开始通过光合作用合成有机物，但光合作用大于呼吸作用时，植株有机物开始增加。 (1)种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为 2μmol/(s•m2)，每天光照时长为14小时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成， 种子仍能萌发并成苗。 (2)将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14 小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12小时， 植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。 (3)该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，此 时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作用， 推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。 5．（2022·山东·高考真题）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植 物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹 果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、 水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。 分组 处理 甲 清水 乙 BR 丙 BR+L (1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析，液在滤纸上扩散速 度最快的色素主要吸收的光的颜色是______。 (2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。 苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有______、______（答出2种原因即可）；氧气的产 生速率继续增加的原因是______。 (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制______（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比， 说明BR可能通过______发挥作用。 【答案】(1)蓝紫光 (2) 五碳化合物供应不足 CO 供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强 2 (3) 减弱 促进光反应关键蛋白的合成 【详解】该实验探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，自变量是对幼苗不同的处理，因变量为光合作用强度，由曲线可知，BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来减弱光抑制现象。 (1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解 度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。 (2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO 的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五 2 碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原 因有五碳化合物供应不足、CO 供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反 2 应速率增强，水光解产生的氧气速率增强。 (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处 理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白 的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。 6．（2022·广东·高考真题）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图 b），探究遮阴比例对植物的影响。 回答下列问题： (1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________________，原因可能是________________。 (2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的 ________________，因而生长更快。 (3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由 此设计了初步实验方案进行探究： 实验材料：选择前期________________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。 实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________________为 对照，并保证除________________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。 结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。 分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________。 【答案】(1) 高 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素 (2)糖类等有机物 (3) 光照条件 A组 遮光程度 探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例 是多少 【详解】分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴（50%遮阴），C株全遮阴（100%遮阴）。 (1)分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2，C组叶绿素含量为4.7，原因可能是遮阴条 件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。 (2)比较图b中B1叶绿素含量为 5.3，B2组的叶绿素含量为3.9，A组叶绿素含量为4.2；B1净光合速率为20.5，B2组的净光合速率为7.0，A组净光合速率为11.8，可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为 5.3+3.9=9.2，净光合速率为（20.5+7.0）/2=13.75，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的 糖类等有机物，因而生长更快。 (3)分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮光程度，因变 量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应 保持相同且适宜，故实验设计如下：实验材料：选择前期光照条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗 90株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组为对照， 并保证除遮光条件外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米 的平均单株产量。分析讨论：如果B组遮光条件下能提高作物产量，则下一步需要探究能提高作物产量的 具体的最适遮光比例是多少。 7．（2022年1月·浙江·高考真题）不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料， 研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植 物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示 先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。 回答下列问题： (1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用____________方法分离。光合色素吸收的光能转化为 ATP和NADPH中的化学能、可用于碳反应中____________的还原。 (2)据分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO 浓度低，其原因是____________。气孔主要由保卫细胞构成、 2 保卫细胞吸收水分气孔开放、反之关闭，由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但 这种作用可被____________光逆转。由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光 合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞____________，细胞吸水，气孔开放。 (3)生产上选用__________LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光 以合理比例的____________或____________、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。 【答案】(1) 层析 3-磷酸甘油酸 (2) 光合速率大，消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升高 (3) 不同颜色 光强度 光照时间 【详解】分析图1：蓝光光照比红光光照下光合速率大、气孔导度大、胞间CO2浓度低。 分析图2 ：表示该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理对气孔导度的影响：蓝光刺激 可引起的气孔开放程度增大，绿光刺激不影响气孔开放程度，先蓝光后绿光处理也基本不影响气孔开放程 度，先蓝光再绿光后蓝光处理气孔开放程度增大的最多。由此可知绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻 止作用，但这种作用又可被蓝光逆转。 (1)各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度 慢，所以常用纸层析法分离光合色素。光合色素吸收的光能通过光反应过程转化为ATP和NADPH中的化 学能，用于碳反应中3-磷酸甘油酸的还原，将能量转移到有机物中。(2)据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO 浓度低，其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大，但光合 2 速率大，消耗的二氧化碳多。分析图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用 又可被蓝光逆转，并且先蓝光再绿光后蓝光处理的效果比只用蓝光刺激更明显。由图1图2可知蓝光可刺 激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞 溶质浓度升高，细胞吸水膨胀，内侧膨胀的多，气孔侧内陷，气孔开放。 (3)生产上选用不同颜色的LED灯或滤光性薄膜可获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和 蓝光以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射，利于提高光合速率，利于次生代谢产物的合 成。 8．（2022年6月·浙江·高考真题）通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研 究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。 指标 单株叶光 单株果实 处 光补偿 低于5klx光合曲线 单株光合 光饱和点 叶绿素含量 合产量 光合产量 理 点 的斜率（mgCO ． 产量（g （klx） 2 （mg·dm-2） （g干 （g干 （lx） dm-2．hr-1．klx-1） 干重） 重） 重） 不 遮 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25 阴 遮 阴2 35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21 小 时 遮 阴4 30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13 小 时 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。 回答下列问题： (1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加___________，提高吸收 光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的___________；结合光补 偿点的变化趋势，说明植株通过降低___________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据 表中___________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。 (2)植物的光合产物主要以___________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下， 植株优先将光合产物分配至___________中。 (3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均___________。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物 进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为___________（A．<2小时 B．2小时 C．4小时 D．>4小时），才能获得较高的花生产量。 【答案】(1) 叶绿素含量 光合速率 呼吸速率 低于5klx光合曲线的斜率 (2) 蔗糖 叶 (3) 下降 A【详解】实验条件下，植物处于弱光条件，据表分析，植物的叶绿素含量上升、低于5klx光合曲线的斜率 增大、光补偿点和饱和点都下降，植物的光合产量都下降。 (1)从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱 和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在降低，说明植 物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大于0的积累效 果。 低于5klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光 合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。 (2)植物的光合产物主要是以有机物（蔗糖）形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长（4小 时）遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上升， 说明植株优先将光合产物分配给了叶。 (3)与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量 减少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。 2021年高考真题 1．（2021辽宁高考真题）植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统， 常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是（ ） A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度 B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同 C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量 D．适时通风可提高生产系统内的CO 浓度 2 【答案】B 【分析】影响绿色植物进行光合作用的主要外界因素有：①CO 浓度；②温度；③光照强度。 2 【详解】A、不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可可根据植物生长特点调控光的波长和光照强 度，A正确； B、为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B 错误； C、适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑 制其呼吸作用，使其少分解有机物，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确； D、适时通风可提高生产系统内的CO 浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。 2 故选B。 2．（2021湖南高考真题）绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙 述错误的是（ ） A．弱光条件下植物没有O 的释放，说明未进行光合作用 2 B．在暗反应阶段，CO 不能直接被还原 2 C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降 D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度 【答案】A 【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并 且释放出氧气的过程。光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。光合作用 第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光合作用第二个阶段的化学反 应，有没有光都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。【详解】A、弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合作 用产生的氧气被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放，A错误； B、二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分子被一个C 分子固定以后，很快形成两个C 分 5 3 子，在有关酶的催化作用下，C 接受ATP释放的能量并且被[H]还原，因此二氧化碳不能直接被还原，B 3 正确； C、在禾谷类作物开花期减掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确； D、合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农 作物的光合作用强度，D正确； 故选A。 3．（2021年北京高考真题）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在 正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（ ） A．两组植株的CO 吸收速率最大值接近 2 B．35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等 C．50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能 D．HT植株表现出对高温环境的适应性 【答案】B 【分析】1、净光合速率是植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积CO 的吸收 2 量或O 的释放量。净光合速率可用单位时间内O 的释放量、有机物的积累量、CO 的吸收量来表示。 2 2 2 2、真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率。 【详解】A、由图可知，CT植株和HT植株的CO 吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol••cm-2•s-1，A 2 正确； B、CO 吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35℃时两组植株的净 2 光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃时两组植株的真正（总）光合速率无法比较，B错误； C、由图可知，50℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于 零，说明不能积累有机物，C正确； D、由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT 植株对高温环境较适应，D正确。 故选B。 4.（2021年广东卷）在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO 固定形成C 的酶被称为 2 3 Rubisco。下列叙述正确的是（ ） A．Rubisco存在于细胞质基质中 B．激活Rubisco需要黑暗条件 C．Rubisco催化CO 固定需要ATP 2D．Rubisco催化C 和CO 结合 5 2 【答案】D 【详解】A、Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco存在于叶 绿体基质中，A错误； B、暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求，B错误； C、Rubisco催化CO 固定不需要ATP，C错误； 2 D、Rubisco催化二氧化碳的固定，即C 和CO 结合生成C 的过程，D正确。 5 2 3 故选D。 5.（2021年河北卷）《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法（如图）。目前我国果蔬主产区普遍 使用大型封闭式气调冷藏库（充入氮气替换部分空气），延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙 述正确的是（ ） A．荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解 B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到 抑制 C．气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性 D．气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯，可延长果蔬保鲜时间 【答案】ACD 【分析】细胞呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是：在酶的催化作用下，分解有 机物，释放能量。但是，前者需要氧和线粒体的参与，有机物彻底氧化释放的能量比后者多。温度、水分、 氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素，储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、低氧等措 施延长储藏时间，而种子采取零上低温、干燥、低氧等措施延长储存时间。 【详解】A、荫坑和气调冷藏库环境中的低温均可通过降低温度抑制与呼吸作用相关的酶的活性，大型封 闭式气调冷藏库（充入氮气替换部分空气）降低氧气浓度，有氧呼吸和无氧呼吸均减弱，从而减缓了果蔬 中营养成分和风味物质的分解，A正确； B、荫坑和气调冷藏库贮存中的低温可以降低呼吸作用相关酶的活性，大型封闭式气调冷藏库（充入氮气 替换部分空气）降低氧气浓度，其中酶的活性降低对有氧呼吸的三个阶段均有影响，B错误； C、温度会影响酶的活性，气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性，C正确； D、乙烯促进果实成熟，催熟是乙烯最主要和最显著的效应。所以气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清 除乙烯，可延长果蔬的保鲜时间，D正确。 故选ACD。 6．（2021年江苏高考真题）线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径， 虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。(1)叶绿体在___上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是_____。 (2)光合作用时，CO 与C 结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C ），为维持光合作用持续进行，部分新 2 5 3 合成的C 必须用于再生______；运到细胞质基质中的C 可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当 3 3 于固定了___个CO 分子。 2 (3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效 地将光照产生的______中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为______中的化学能。 (4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是:取培养 10~14d大麦苗，将其茎漫入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后， 测定，计算光合放氧速率（单位为µmolO2•mg-1chl•h-1，chl为叶绿素）。请完成下表。 实验步骤的目的 简要操作过程 配制不同浓度的寡霉素丙酮 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同 溶液 药物浓度，用于加入水中 设置寡霉素为单一变量的对 ①_______________ 照组 ②_______________ 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片 光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧 ③_______________ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定 【答案】(1) 类囊体薄膜 叶绿素、类胡萝卜素 (2) C 12 5 (3) [H] ATP (4) 在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮 减少叶片差异造成的误差 叶绿素定量测定（或 测定叶绿素含量） 【分析】图示表示植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖的合成以及呼吸作用过程的代谢途径，设计实验 研究线粒体对光合作用的影响。 (1)光合作用光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光和色素是叶绿素、类胡萝卜 素。 (2)据题意在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C 可以转化为C 继续被利用；一分子 3 5 蔗糖含12个C原子，C 含有5个碳原子，据图固定1个CO 合成1个C ，应为还要再生出C ，故需要12 5 2 3 5 个CO 合成一分子蔗糖。 2(3)NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP中的化学能和热能。 (4)设计实验遵循单一变量原则，对照原则，等量原则，对照组为在水中加入相同体积不含寡霉素丙酮溶液。 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容， 离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。 7．（2021湖南高考真题）图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应 过程的简化示意图。回答下列问题： （1）图b表示图a中的______结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O、H+和e-，光能转化成电能，最 2 终转化为______和ATP中活跃的化学能。若CO 浓度降低．暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体 2 NADP+减少，则图b中电子传递速率会______（填“加快”或“减慢”）。 （2）为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的 叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率， 实验结果如表所示。 叶绿体 叶绿体B：双 叶绿体C：双 叶绿体D：所 A：双层 层膜局部受 层膜瓦解，类 有膜结构解体 膜结构完 损，类囊体略 囊体松散但未 破裂成颗粒或 整 有损伤 断裂 片段 实验一：以Fecy为电子受体时的放氧 100 167.0 425.1 281.3 量 实验二：以DCIP为电子受体时的放氧 100 106.7 471.1 109.6 量 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 据此分析： ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以_________（填“Fecy”或“DCIP”）为电子受 体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是_________。 ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于 _________，从而提高光反应速率。 ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、 0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释_________。【答案】 类囊体膜 NADPH 减慢 Fecy 实验一中叶绿体B双层膜局部受 损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以 DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有 亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用 类囊体上的色素 吸收光能、转化光能 ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上 的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低 【分析】图a表示叶绿体的结构，图b中有水的光解和ATP的生成，表示光合作用的光反应过程。 【详解】（1）光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光反应过程中，色素吸 收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中 电子受体NADP+减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。 （2）①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体 的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与 双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双 层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用 ②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速 率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。 ③根据图b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP合酶， 叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 8．（2021年海南高考真题）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物 工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。 (1)植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是____________。除通气外，还需 更换营养液，其主要原因是____________。 (2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是____________。生菜成熟叶片在不同 光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在____________点所对应的光照强度；为 提高生菜产量，可在培植区适当提高CO 浓度，该条件下B点的移动方向是____________。 2 (3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果 如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度____________；若将培植区的温度从T 调至T，培植24h后， 5 6 与调温前相比，生菜植株的有机物积累量________________________。【答案】(1) 增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用 根细胞通过呼吸作用产生二 氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发 生改变 (2) 植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光 B 右上方 (3) 低 下降 【分析】影响光合作用的主要因素有：光照强度、二氧化碳浓度、温度等；第（2）题图表示光照强度对 光合速率的影响，第（3）题图表示温度对光合速率和呼吸速率的影响。 (1)营养液中的生菜长期在液体的环境中，根得不到充足的氧，影响呼吸作用，从而影响生长，培养过程中 要经常给营养液通入空气，其目的是促进生菜根部细胞呼吸；营养液中的无机盐在培植生菜的过程中会被 大量吸收，导致营养液成分改变；并且根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液 pH下降，因此需要更换培养液。 (2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合作用，从而 提高生菜的产量；B点为光饱和点对应的最大光合速率，因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光 照强度，根据题干“为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO 浓度”可知：该条件下光合速率增大，则 2 B点向右上方移动。 (3)根据曲线可知：在此曲线中光合速率的最适温度为T，而在该实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未 5 出现，所以光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低，若将培植区的温度从T 调至T，导致光合速率减小 5 6 而呼吸速率增大，生菜植物的有机物积累量将下降。 9．（2021年福建高考真题）大气中浓度持续升高的CO 会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海 2 洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设 置不同大气CO 浓度（大气CO 浓度LC和高CO 浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP和高磷浓度HP）的实 2 2 2 验组合进行相关实验，结果如下图所示。 回答下列问题： (1)本实验的目的是探究在一定光照强度下，____________。 (2)ATP水解酶的主要功能是____________。ATP水解酶活性可通过测定____________表示。 (3)由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，因而细胞____________增强， 导致有机物消耗增加。 (4)由图2可知，大气CO 条件下，高磷浓度能____________龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排 2 放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果，从经济效益和环 境保护的角度分析种植龙须菜的理由是____________。 【答案】(1)不同CO 浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响 2 (2) 催化ATP水解 单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量 (3)呼吸作用 (4) 提高 龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元 素的浓度，保护海洋生态 【分析】根据题意，本实验研究CO 浓度和磷浓度对龙须菜生长的影响，故自变量是CO 浓度和磷浓度， 2 2 因变量为海洋藻类龙须菜的生长状况。据图1可知，相同CO 浓度条件下，高磷浓度比低磷浓度的ATP水 2 解酶活性高，且在相同磷浓度下，高浓度二氧化碳ATP水解酶活性高。 (1)结合分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO 浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性 2 和净光合速率的影响。 (2)酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗量进 行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi，故ATP水解酶活性可通过测定单位时间磷酸的生成量或单位 时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量。 (3)净光合速率=总光合速率-呼吸速率，由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处 理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质 元素，矿质元素的吸收需要能量，因而细胞呼吸增强，导致有机物消耗增加。 (4)由图2可知，大气CO 条件（LC组）下，HP组（高磷浓度）的净光合速率＞LP组（低磷浓度），故推 2 测高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率；结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须 菜的理由是龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度， 保护海洋生态。 10．（2021.6月浙江高考真题）不同光强度下，无机磷浓度对大豆叶片净光合速率的影响如图甲；16h光 照，8h黑暗条件下，无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的影响如图乙。回答下列问题： （1）叶片细胞中，无机磷主要贮存于__________，还存在于细胞溶胶、线粒体和叶绿体等结构，光合作 用过程中，磷酸基团是光反应产物__________的组分，也是卡尔文循环产生并可运至叶绿体外的化合物 __________的组分。 （2）图甲的O～A段表明无机磷不是光合作用中__________过程的主要限制因素。由图乙可知，光照下， 与高磷相比，低磷条件的蔗糖和淀粉含量分别是_________；不论高磷、低磷，24 h内淀粉含量的变化是 __________。 （3）实验可用光电比色法测定淀粉含量，其依据是__________。为确定叶片光合产物的去向，可采用__________法。 【答案】 液泡 ATP和NADPH 三碳糖磷酸 光反应 较低、较 高 光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少 淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含 量在一定范围内成正比 14CO 的同位素示踪 2 【分析】1、分析图甲可知：在A点之前，随光照强度增大，大豆叶片净光合速率均增大，且高磷和低磷 对其没有影响；A点之后，低磷条件下，随光照强度增加，净光合速率不再明显增大，最后稳定，高磷条 件下，随光照强度增加，净光合速率先明显增大，最后稳定。 2、分析图乙可知：该实验是在16h光照，8h黑暗条件下，研究无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的 影响，实验分为4组，分别为高磷、淀粉组；低磷、淀粉组；高磷、蔗糖组；低磷、蔗糖组。 【详解】（1）成熟植物细胞具有中央大液泡，是植物细胞贮存无机盐类、糖类、氨基酸、色素等的“大 仓库”，所以无机磷主要贮存于大液泡中。光合作用过程中，光反应产物有O、ATP和[H]（NADPH）， 2 而磷酸基团是ATP和NADPH的组分，也是RuBP（核酮糖二磷酸）和三碳糖（三碳糖磷酸）的组分，其 中三碳糖磷酸是经卡尔文循环产生并可运至叶绿体外转变成蔗糖。 （2）图甲中O～A 段，随光照强度增大，净光合速率均增大，表明这时限制因素为光照强度，即光反应 限制了光合作用；且高磷和低磷条件下大豆叶片净光合速率的曲线完全重合，说明无机磷不是光合作用中 光反应过程的主要限制因素。由图乙可知，光照下，与高磷相比，低磷条件的蔗糖含量低，而淀粉含量高； 不论高磷、低磷，24h内淀粉含量的变化趋势均为光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少。 （3）光电比色法是借助光电比色计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，然后根据被测试液 的吸光度，从标准曲线上求出被测物质的含量的方法。淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含量在一定范 围内成正比，可用于糖的定量，故用光电比色法测定淀粉含量；为确定叶片光合产物的去向，可采用（放 射性）同位素示踪法标记14CO，通过观察放射性出现的位置进而推测叶片光合产物的去向。 2 11.（2021年全国乙卷）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO 固定方式。这类植物晚 2 上气孔打开吸收CO，吸收的CO 通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱 2 2 羧释放的CO 可用于光合作用。回答下列问题： 2 （1）白天叶肉细胞产生ATP的场所有__________。光合作用所需的CO 来源于苹果酸脱羧和 2 ______________释放的CO。 2 （2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止______________， 又能保证_____________正常进行。 （3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO 固定方式。 2 _____（简要写出实验思路和预期结果） 【答案】 细胞质基质、线粒体、叶绿体（类囊体薄膜） 细胞呼吸 蒸腾作用 丢失大量水分 光合作用（暗反应） 实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分 为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH值。将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培 养，其它条件保持相同且适宜。一段时间后，分别测定A、B两组植物夜晚细胞液的pH值并记录。 预期结果：A组pH值小于B组，且B组pH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊 的CO 固定方式。 2 【分析】据题可知，植物甲生活在干旱地区，为降低蒸腾作用减少水分的散失，气孔白天关闭、晚上打开。 白天气孔关闭时：液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO 可用于光合作用，光合作用生成的氧气和有机物可 2 用于细胞呼吸，白天能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而晚上虽然气孔打开，但由于无 光照，叶肉细胞只能进行呼吸作用，能产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。 【详解】（1）白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO 进行光合作用，也能利 2 用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP中，有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体（线粒体 基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和氧气，反之，细胞呼吸（呼 吸作用）产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO 可来源于苹果酸脱羧和细胞呼 2 吸（或呼吸作用）释放的CO。 2 （2）由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了维持机体的平衡适应这一环境，气孔白天关闭能防止白 天因温度较高蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收二氧化碳储存固定以保证光合作 用等生命活动的正常进行。 （3）该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储 存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标 是液泡中的pH值。 实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH值。将A组置 于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其它条件保持相同且适宜。一段时间后，分别测定 A、B两组植物夜晚细胞液的pH值并记录。 预期结果：A组pH值小于B组，且B组pH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊 的CO 固定方式。 2 12.（2021年河北卷）为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三 组，在限制水肥的条件下做如下处理：（1）对照组；（2）施氮组，补充尿素（12g·m-2）（3）水+氮组， 补充尿素（12g·m-2）同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。 生理指标 对照组 施氮组 水+氮组 自由水/结合水 6.2 6.8 7.8 气孔导度（mmol·m-2s-1） 85 65 196 叶绿素含量（mg·g-1） 9.8 11.8 12.6 RuBP羧化酶活性（μmol·h-1g-1） 316 640 716 光合速率（μmol·m-2s-1） 6.5 8.5 11.4 注：气孔导度反映气孔开放的程度 回答下列问题： （1）植物细胞中自由水的生理作用包括____________________等（写出两点即可）。补充水分可以促进 玉米根系对氮的__________，提高植株氮供应水平。 （2）参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与__________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光 能，用于驱动__________两种物质的合成以及__________的分解；RuBP羧化酶将CO 转变为羧基加到 2 __________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。 （3）施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO 供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO 供应 2 2 量增加的原因是______________________________。 【答案】 细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质 和代谢废物 主动吸收 镁 ATP和NADPH（或[H]） 水 C （或RuBP） 气孔导度增加，CO 吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO 的效 5 2 2 率增大 【分析】分析题意可知，该实验目的是探究水和氮对光合作用的影响，实验分成三组：对照组、施氮组、水+氮组；分析表格数据可知：自由水与结合水的比值：对照组＜施氮组＜水+氮组；气孔导度：对照组＞ 施氮组＜水+氮组；叶绿素含量：对照组＜施氮组＜水+氮组；RuBP羧化酶活性：对照组＜施氮组＜水+氮 组；光合速率：对照组＜施氮组＜水+氮组。 【详解】（1）细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，结合水是细胞结构的重要组成成分，自由水是 细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢废物；根据表 格分析，水+氮组的气孔导度大大增加，增强了植物的蒸腾作用，有利于植物根系吸收并向上运输氮，所 以补充水分可以促进玉米根系的对氮的主动吸收，提高植株氮供应水平。 （2）参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、O、N、Mg，其中氮与镁离子参与 组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体膜，完成的反应是 水光解产生NADPH（[H]）和氧气，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH（[H]）中，其中ATP 和NADPH（[H]）两种物质含有氮元素；暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程，其中 RuBP羧化酶将CO 转变为羧基加到C （RuBP）分子上，反应形成的C 被还原为糖类。 2 5 3 （3）分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，CO 吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增 2 大，使固定CO 的效率增大，使植物有足量的CO 供应，从而增加了光合速率。 2 2 13.（2021年山东卷）光照条件下，叶肉细胞中 O 与 CO 竞争性结合 C ，O 与 C 结合后经一系列反应 2 2 5 2 5 释放 CO 的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 S oBS 溶液，相应的光合作用强 2 度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO 量表示，SoBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略 2 不计。 （1）光呼吸中 C 与 O 结合的反应发生在叶绿体的____________中。正常进行光合作用的水稻，突然停 5 2 止光照，叶片 CO 释放量先增加后降低，CO 释放量增加的原因是___。 2 2 （2）与未喷施 SoBS 溶液相比，喷施 100mg/L SoBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO 量相等时所需的光 2 照强度________(填：“高”或“低”)，据表分析，原因是____。 （3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探 究 SoBS 溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在____mg/L 之间再设置多个浓度梯度进一步进行 实验。 【答案】 基质 光照停止，产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C 减少，C 与O 结合 5 5 2 增加，产生的CO 增多 低 喷施 SoBS溶液后，光合作用固定的CO 增加，光呼吸释放 2 2 的CO 减少，即叶片的CO 吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等 2 2 100～300 【分析】题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CO。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 2 SoBS 溶液后由表格数据可知，光合作用的强度随着SoBS浓度的增加出现先增加后下降的现象。 【详解】（1）C 位于叶绿体基质中，则O 与C 结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，则光反 5 2 5 应产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C 减少，C 与O 结合增加，产生的CO 增多。 5 5 2 2 （2）叶片吸收和放出CO 量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施100mg/L SoBS溶液 2后，光合作用固定的CO 增加，光呼吸释放的CO 减少，即叶片的CO 吸收量增加，释放量减少，此时， 2 2 2 在更低的光照强度下，两者即可相等。 （3）光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产 2 量，由表可知，在 SoBS溶液浓度为200mg/L SoBS时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量 最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 14.（2021年天津卷）Rubisco是光合作用过程中催化CO 固定的酶。但其也能催化O 与C 结合，形成C 2 2 5 3 和C ，导致光合效率下降。CO 与O 竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO 浓度可以提高光 2 2 2 2 合效率。 (1)蓝细菌具有CO 浓缩机制，如下图所示。 2 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散 据图分析，CO 依次以___________和___________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO 浓缩机制 2 2 可提高羧化体中Rubisco周围的CO 浓度，从而通过促进___________和抑制___________提高光合效率。 2 (2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发 挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的___________中观察到羧化体。 (3)研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO -和CO 转运蛋白基因并成功表达和发挥作 3 2 用，理论上该转基因植株暗反应水平应___________，光反应水平应___________，从而提高光合速率。 【答案】(1) 自由扩散 主动运输 CO 固定 O 与C 结合 2 2 5 (2)叶绿体 (3) 提高 提高 【解析】由题干信息可知，植物在光下会进行一种区别于光合作用和呼吸作用的生理作用，即光呼吸作用， 该作用在光下吸收O 形成C 和C ，该现象与植物的Rubisco酶有关，它催化五碳化合物反应取决于CO 2 3 2 2 和O 的浓度，当CO 的浓度较高时，会进行光合作用的暗反应阶段，当O 的浓度较高时，会进行光呼吸。 2 2 2 (1)据图分析，CO 进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的CO 转运蛋白协助并消耗 2 2 能量，为主动运输过程。蓝细菌通过CO 浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO 浓度升高，从而通过促 2 2 进CO 固定进行光合作用，同时抑制O 与C 结合，进而抑制光呼吸，最终提高光合效率。 2 2 5 (2)若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，故能利用电子显微镜 在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。 (3)若转入HCO -和CO 转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上可以增大羧化体中CO 的浓度，使转 3 2 2 基因植株暗反应水平提高，进而消耗更多的[H]和ATP，使光反应水平也随之提高，从而提高光合速率。 15.（2021年1月浙江卷）现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。 实验结果如下图，图中的绿藻质量为鲜重。回答下列问题： （1）实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素，经处理后，用光电比色法测定色素提取液的_________，计 算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较_________，以适应低光强 环境。由乙图分析可知，在_________条件下温度对光合速率的影响更显著。 （2）叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种_________反应。光反应的 产物有_________和O 2。 （3）图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O 的速率_________，理由是_________。 2 （4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1，则在该条件下每克绿藻每小时光 合作用消耗CO 生成________μmol的3-磷酸甘油酸。 2 【答案】 光密度值 高 高光强 吸能 ATP、NADPH 小 绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率 360 【分析】分析甲图，相同光强度下，绿藻中的叶绿素a含量随温度升高而增多，相同温度下，低光强的的 叶绿素a含量更高。 分析乙图，相同光强度下，温度在25℃之前，随着温度升高，绿藻放氧速率（净光合速率）加快。相同温 度下，高光强的绿藻放氧速率（净光合速率）更大。 【详解】（1）叶绿体中的4种光合色素含量和吸光能力存在差异，因此可以利用光电比色法测定色素提 取液的光密度值来计算叶绿素a的含量；由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较高， 以增强吸光的能力，从而以适应低光强环境；由乙图可知，低光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相 差不大，高光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差很大，因此在高光强条件下，温度对光合速率的 影响更显著。 （2）叶绿素a可以吸收、传递、转化光能，故从能量角度分析，叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。 从能量角度分析，光反应需要消耗太阳能，光反应是一种吸能反应；光反应过程包括水的光解（产生 NADPH和氧气）和ATP的合成，因此光反应的产物有ATP、NADPH和O 2。 （3）图乙的绿藻放氧速率表示净光合速率，绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗 氧气的速率，因此图乙的绿藻放氧速率比光反应产生氧气的的速率小。 （4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1，由乙图可知，绿藻放氧速率为 150μmol·g-1·h-1，光合作用产生的氧气速率为180μmol·g-1·h-1，因此每克绿藻每小时光合作用消耗CO 为 2180μmol，因为1 分子的二氧化碳与 1 个 RuBP 结合形成2分子3-磷酸甘油酸。故每克绿藻每小时光合 作用消耗CO 生成180 ×2=360μmol的3-磷酸甘油酸。 2 16．（2021辽宁高考真题）早期地球大气中的O 浓度很低，到了大约3．5亿年前，大气中O 浓度显著增 2 2 加，CO 浓度明显下降。现在大气中的CO 浓度约390μmol·mol-1，是限制植物光合作用速率的重要因素。 2 2 核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一种催化CO 固定的酶，在低浓度CO 条件下，催化效率低。 2 2 有些植物在进化过程中形成了CO 浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO 浓度，促进 2 2 了CO 的固定。回答下列问题： 2 (1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO 被固定形成___________，进而被还原生成糖类，此过程 2 发生在___________中。 (2)海水中的无机碳主要以CO 和HCO -两种形式存在，水体中CO 浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图 2 3 2 1所示的无机碳浓缩过程，图中HCO -浓度最高的场所是__________（填“细胞外”或“细胞质基质”或 3 “叶绿体”），可为图示过程提供ATP的生理过程有___________。 (3)某些植物还有另一种CO 浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 2 （PEPC）可将HCO -转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放 3 CO，提高了Rubisco附近的CO 浓度。 2 2 ①由这种CO 浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力__________（填“高于”或“低于”或“等 2 于”）Rubisco。 ②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是__________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 __________（填“吸能反应”或“放能反应”）。 ③若要通过实验验证某植物在上述CO 浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用__________技术。 2 (4)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有 __________。 A．改造植物的HCO -转运蛋白基因，增强HCO -的运输能力 3 3 B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成 C．改造植物的Rubisco基因，增强CO 固定能力 2 D．将CO 浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物 2【答案】(1) 三碳化合物 叶绿体基质 (2) 叶绿体 呼吸作用和光合作用 (3) 高于 NADPH和ATP 吸能 同位素示踪 (4)AC 【详解】光合作用过程包括光反应和暗反应：（1）光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产 生[H]和氧气，以及ATP的合成； （2）暗反应：场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和C 的还原两个阶段。光反应为暗反应C 的还 3 3 原阶段提供[H]和ATP。 (1)光合作用的暗反应中，CO 被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。 2 (2)图示可知，HCO -运输需要消耗ATP，说明HCO -离子是通过主动运输的，主动运输一般是逆浓度运输， 3 3 由此推断图中HCO -浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由呼吸作用提供，叶绿体中 3 的ATP由光合作用提供。 (3)①PEPC参与催化HCO -+PEP过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。 3 ②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH，图中由Pyr转变为PEP的过程需要 消耗ATP，说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。 ③若要通过实验验证某植物在上述CO 浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用同位素示踪技术。 2 (4)A、改造植物的HCO -转运蛋白基因，增强HCO -的运输能力，可以提高植物光合作用的效率，A符合题 3 3 意； B、改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最终二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用的效 率，B不符合题意； C、改造植物的Rubisco基因，增强CO 固定能力，可以提高植物光合作用的效率，C符合题意； 2 D、将CO 浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，不一定提高植物光合作用的效率，D不符合题意。 2 故选AC。