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专题02 细胞的能量供应与利用
常考题+核心素养题+真题，三效合一
1．（2023·吉林·统考模拟预测）百草枯是一种快速灭生性难降解的除草剂，原理是内吸后作用于光合作用
的光反应。百草枯偷走水分解后所产生的电子，并将电子送给水分解产生的氧气，生成超氧离子，超氧离
子对细胞极具杀伤力。下列叙述中不合理的是（ ）
A．百草枯发挥上述作用过程的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜
B．百草枯发挥作用的过程中，光合作用的暗反应阶段也会受到影响
C．阴雨天、环境湿度高的条件下，百草枯更容易发挥作用
D．百草枯虽是作用于植物，但也会因富集作用积累在动物和人类体内
【答案】C
【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以分为
光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段必须有光才能进行，这个阶段是在类囊体的薄膜上进行的；暗反应
阶段有光无光都能进行，这一阶段是在叶绿体的基质中进行的，CO2被利用，经过一系列反应后生成糖类。
【详解】A、据题意百草枯的原理是内吸后作用于光合作用的光反应，光反应的场所是类囊体薄膜，因此
百草枯发挥上述作用过程的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜，A 正确；
B、百草枯偷走水分解后所产生的电子，导致NADPH 合成受阻，光合作用的暗反应阶段也会受到影响，B
正确；
C、百草枯需要光反应提供电子才能发挥作用，阴雨天光照强度减弱，影响光反应阶段的进行，故不利于
百草枯发挥作用，C 错误；
D、百草枯虽是作用于植物，但它是一种快速灭生性难降解的除草剂，因此也会因富集作用积累在动物和
人类体内，D 正确。
故选C。
2．（2024·河南信阳·统考一模）为研究高光照强度对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶
绿体色素，用层析液进行纸层析，右图为滤纸层析的结果（I、II、III、IV 为色素条带）。下列叙述正确的
是（ ）
1
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A．高光照强度导致了该植物胡萝卜素的含量降低
B．叶绿素含量增加有利于该植物抵御高光照强度
C．色素III、IV 吸收光谱的吸收峰波长有差异
D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
【答案】C
【分析】 光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素包括叶绿素a 和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫
光；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光。
【详解】A、I 为胡萝卜素，II 为叶黄素，III 为叶绿素a，IV 为叶绿素b，由图可知，高光照强度导致了该
植物胡萝卜素的含量升高，A 错误；
B、据图可知，与正常光照强度相比，高光照强度叶绿素含量降低，说明叶绿素含量降低有利于该植物抵
御高光照强度，B 错误；
C、III 为叶绿素a，IV 为叶绿素b，吸收光谱的吸收峰波长有差异，C 正确；
D、画滤液线时，滤液在点样线上需要重复画几次，D 错误。
故选C。
3．（2020·湖南·校联考模拟预测）下列有关酶的本质和作用的说法、正确的是（ ）
A．酶不一定都能与双缩脲试剂发生紫色反应
B．加热和过氧化氢酶加快过氧化氢分解的原理相同
C．可选择过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
D．过酸、过碱、温度过高或过低都会使酶的空间结构发生改变
【答案】A
【分析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，有的是RNA。酶具有高效
性，具有转移性和作用条件温和的特点。酶的催化实质是降低化学反应所需要的活化能。
【详解】A、酶的本质是蛋白质或者RNA，若某种酶属于RNA，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，A 正确；
B、加热使过氧化氢分子得到能量从常态转变为活跃状态，过氧化氢酶降低反应需要的活化能，二者加快
过氧化氢分解的原理不同，B 错误；
C、温度改变本身会影响过氧化氢的分解，所以不能选择过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，
C 错误；
2
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D、过酸、过碱、温度过高都会使酶的空间结构发生改变，但温度过低条件下酶的空间结构没有遭到破坏，
D 错误。
故选A。
4．（2023·河南·襄城高中校联考一模）研究发现，玉米固定CO2的能力远强于水稻，与其体内固定CO2的
酶有关。将相关的酶基因导入水稻后，在适宜温度下分别测定转基因水稻和野生型水稻的净光合速率随光
照强度的变化，如图所示，下列相关叙述错误的是（ ）
A．a 点时限制转基因水稻光合作用的主要环境因素为光照强度
B．b 点以后限制野生型水稻光合作用的主要环境因素可能为CO2浓度
C．转基因水稻可能比野生型水稻会更适合生活在较低CO2浓度的环境中
D．野生型水稻比转基因水稻更适宜栽种在强光照环境中
【答案】D
【分析】分析题图可知，两种水稻的呼吸速率相同，其中b 点对应的光照强度表示野生型水稻在某温度下
的光饱和点（光合速率达到最大值时所需要的最小光照强度），a 点和b 点以前限制两种水稻光合作用的
主要因素是光照强度，a 点和b 点以后限制转基因水稻和野生型水稻光合作用的主要因素分别是光照强度
和CO2浓度。在光照强度大于4×102Lux 时，转基因水稻的光合速率大于野生型水稻。
【详解】A、题图显示：a 点对应的光照强度为10×102Lux，当光照强度小于或大于10×102Lux 时，转基因
水稻的净光合速率均会随光照强度的变化而变化，说明a 点时限制转基因水稻光合作用的主要环境因素为
光照强度，A 正确；
B、b 点对应的光照强度为10×102Lux，当光照强度大于10×102Lux 时，野生型水稻的净光合速率不再随光
照强度的增强而增大，说明b 点以后限制野生型水稻光合作用的主要环境因素不是光照强度，而可能为
CO2浓度，B 正确；
C、玉米固定CO2的能力远强于水稻，与其体内固定CO2的酶有关，将相关的酶基因导入水稻后，达到一
定光照强度时，含有相关的酶基因的转基因水稻的光合速率大于野生型，转基因水稻可能比野生型水稻会
更适合生活在较低CO2浓度的环境中，C 正确；
D、与原种水稻相比，转基因水稻的光饱和点（光合速率达到最大值时所需要的最小光照强度）高，因此
转基因水稻更适宜栽种在强光照环境下，D 错误。
故选D。
3
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5．（2024·陕西渭南·统考一模）如图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，a～c 表示物质，
①～④表示过程。下列有关叙述正确的是（ ）
A．催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中
B．图中物质c 为[H]，它只在有氧呼吸过程中产生
C．①④③过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d 分别是丙酮酸和O2
D．图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中c 为ATP
【答案】C
【分析】题图分析，a～e 表示的物质依次为丙酮酸、二氧化碳、[H]、O2和酒精；①～④表示的过程依次
为有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段（该过程在细胞质基质中完成），无氧呼吸的第二阶段（该过程在细胞
质基质中完成），有氧呼吸的第三阶段（在线粒体内膜上完成），有氧呼吸的第二阶段（在线粒体基质中
完成）。
【详解】A、②表示无氧呼吸的第二阶段，在细胞质基质中进行；④表示有氧呼吸的第二阶段，在线粒体
基质中进行，A 错误；
B、图中物质c 为[H]，它能在有氧呼吸、无氧呼吸过程中产生，B 错误；
C、①④③过程为分别为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d 分别是丙酮酸和O2，C 正确；
D、图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中c 为[H]，D 错误。
故选C。
6．（2019·山西·统考二模）某科研小组为探究酵母菌的细胞呼吸方式，进行了如图所示实验(假设细胞呼
吸产生的热量不会使瓶中气压升高)，开始时溴麝香草酚蓝水溶液的颜色基本不变反应一段时间后溶液颜色
由蓝逐渐变黄。下列有关分析正确的是
A．溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由蓝变黄说明酵母菌的呼吸强度在增强
B．溴麝香草酚蓝水溶液的颜色一开始不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
4
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C．
14C6H12O6不能进入线粒体，故线粒体中不能检测出放射性
D．实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO2全部来自线粒体
【答案】B
【分析】探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中：
（1）检测CO2的产生：使澄清石灰水变浑浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
（2）检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。
【详解】溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由蓝变黄说明酵母菌呼吸产生了二氧化碳，A 错误；溴麝香草酚蓝水
溶液的颜色一开始不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸，瓶中压强不变，B 正确；
14C6 H12O6不能进入线粒
体，但其分解形成的丙酮酸能进入线粒体，因此线粒体中能检测出放射性，C 错误；实验过程中酵母菌细
胞呼吸释的CO2来自有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸，场所是线粒体基质和细胞质基质，D 错误。
【点睛】本题考查酵母菌的细胞呼吸类型的检测方式的知识点，要求学生掌握酵母菌属于兼性厌氧菌，理
解呼吸产物的检测原理和检测现象，识记溴麝香草酚蓝水溶液遇到CO2的颜色变化情况，理解酒精的检测
原理和颜色变化，这是该题考查的重点。
7．（2023·辽宁·模拟预测）下图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中a、b 为光合作用
的原料，①—④表示相关过程，有关说法不正确的是
A．图中①过程进行的场所是叶绿体囊状结构薄膜
B．生长阶段①过程合成的ATP 少于②过程产生的ATP
C．有氧呼吸的第一阶段，除了产生[H]、ATP 外，产物中还有丙酮酸
D．②、④过程中产生ATP 最多的是②过程
【答案】B
【分析】根据题意和图示分析可知：过程①表示水分解成氧气和[H]，是光合作用的光反应阶段；过程②表
示氧气与[H]结合生成水和ATP，是有氧呼吸的第三阶段；过程③表示二氧化碳在[H]和ATP 的作用下合成
葡萄糖，是光合作用的暗反应阶段；过程④表示葡萄糖分解成二氧化碳，生成[H]和ATP，是有氧呼吸的第
一、二阶段。
【详解】A、根据题干，分析图示可知，①过程是发生在叶绿体基粒的类囊体薄膜上的水光解过程，A 正
确；
B、生长阶段绿色植物净光合大于零即光合作用>呼吸作用，B 错误；
C、有氧呼吸的第一阶段，产物有[H]、ATP 和丙酮酸，C 正确；
5
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D、有氧呼吸过程中第三阶段产生ATP 的量最多，即图示中的②过程，D 正确。
故选B。
【点睛】本题主要考查线粒体、叶绿体的结构和功能，以及考查细胞的有氧呼吸和光合作用的过程．理解
两个重要生理过程是正确选择的前提。
8．（2024·内蒙古赤峰·统考一模）慢跑属于有氧运动，骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如图是有氧呼吸某阶
段示意图。短跑属于无氧运动，骨骼肌除进行有氧呼吸外，还会进行无氧呼吸。下列叙述错误的是
（ ）
A．慢跑时，人体消耗的O2用于与[H]结合生成水
B．细胞质基质中的H+流回线粒体基质推动了ADP 和Pi 合成ATP
C．短跑过程中消耗的O2量等于产生的CO2量
D．短跑时，骨骼肌无氧呼吸消耗的葡萄糖中的能量大部分储存在乳酸中
【答案】B
【分析】在剧烈运动时，人体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，以维持能量的供应，其中无氧呼吸的产物是
乳酸。
【详解】A、慢跑时，消耗的氧气用于有氧呼吸的第三阶段，与[H]结合生成水，并释放大量能量，A 正确；
B、线粒体是双层膜结构，据图可知，图中H+不在细胞质基质，H+沿线粒体内膜上的ATP 合成酶、顺浓度
梯度流回线粒体基质中，利用H+顺浓度梯度运输的势能将ADP 和Pi 合成ATP，B 错误；
C、在短跑过程中，人体进行无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，因此，短跑过程中呼吸消耗的O2量等于产
生的CO2量，C 正确；
D、无氧呼吸释放的能量少，因此大部分能量还在乳酸中，D 正确。
故选B。
9．（2023·河南·襄城高中校联考一模）某些蛋白质在相关酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和
去磷酸化，参与细胞信息传递。下列有关说法错误的是（ ）
6
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A．细胞呼吸可以产生为蛋白质的磷酸化提供磷酸基团的物质
B．蛋白质的磷酸化过程伴随着能量的转移
C．蛋白质分子中可以发生磷酸化的氨基酸的缺失会影响细胞信息传递
D．细胞膜上不存在蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程
【答案】D
【分析】分析图形，在信号的刺激下，蛋白激酶催化ATP 将蛋白质磷酸化，形成ADP 和磷酸化的蛋白质，
使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去磷酸化
的蛋白质，从而使蛋白质空间结构的恢复。
【详解】A、细胞呼吸可以产生ATP，ATP 中存在磷酸基团，故细胞呼吸可以产生为蛋白质的磷酸化提供
磷酸基团的物质，A 正确；
B、当ATP 在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化，
即是磷酸化，该过程伴随能量的转移，B 正确；
C、根据题干信息可知，进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，如果这些蛋白质特定磷酸化
位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，故蛋白质分子中可以发生磷酸化的氨基酸的缺失会影响细
胞信息传递，C 正确；
D、细胞膜上存在糖蛋白，具有细胞间信息交流的功能，故细胞膜上存在蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程，
D 错误。
故选D。
10．（2023·山西运城·校考模拟预测）某同学对蛋白酶TSS 的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。
下列分析错误的是（ ）
组
别
pH
CaCl2
温度（℃）
降解率（%）
①
9
+
90
38
②
9
+
70
88
③
9
-
70
0
④
7
+
70
58
⑤
5
+
40
30
注：+/-分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度
7
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C．该酶催化反应的最适温度70℃，最适pH9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
【答案】C
【分析】分析表格信息可知，降解率越高说明酶活性越高，故②组酶的活性最高，此时pH 为9，需要添加
CaCl2，温度为70℃。
【详解】A、分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A 正确；
B、分析①②变量可知，pH 均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90℃、70℃，故自变量为温度，B 正确；
C、②组酶的活性最高，此时pH 为9，温度为70℃，但由于温度梯度、pH 梯度较大，不能说明最适温度
为70℃，最适pH 为9，C 错误；
D、该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D 正确。
故选C。
11．（2023·河南信阳·信阳高中校考一模）如图表示科研人员测得的某株紫苏一天中CO2固定速率和CO2
吸收速率随时间的变化曲线。据图分析错误的是（ ）
A．7：00 时，紫苏根尖细胞产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体
B．曲线b 在10：00-12：00 之间下降的主要原因是此时气孔导度减小，CO2供应减少，光合速率减慢
C．18：00 时会发生NADPH 从类囊体薄膜向叶绿体基质的移动
D．与7：00 相比，12：00 时C3的合成速率较快
【答案】B
【分析】影响光合作用的环境因素
1、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。
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二
氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增
加到一定的值，光合作用强度不再增强。
曲线a（CO2固定速率）表示总光合速率，曲线b（CO2吸收速率）表示净光合速率。
【详解】A、曲线a（CO2固定速率）表示总光合速率，曲线b（CO2吸收速率）表示净光合速率，据此并
结合题图分析可知：紫苏根尖细胞只进行呼吸作用，产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体，A 正确；
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B、在10：00-12：00 时曲线a（CO2固定速率）一直在增加，说明光合作用在增强，曲线b 下降的主要原
因是此时温度高，光合速率与呼吸速率均上升，但呼吸速率上升幅度大于光合速率，B 错误；
C、18：00 时，光合作用中NADPH 从类囊体薄膜向叶绿体基质移动，C 正确；
D、与7：00 相比，12：00 时光照强，光反应速率快，暗反应速率也快，因此C3的合成速率较快，D 正确。
故选B。
12．（2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测）合理施肥在农业生产中具有重要的意义。请回答下
列问题。
(1)农业生产中通过适时施肥为农作物补充无机盐等营养物质，已知缺硼时，花粉管不能萌发，说明无机盐
具有 的作用。无机盐也是许多有机物的重要组成成分，请说出在叶绿体中由N 参与构成的三
种物质： 。
(2)施肥时需注意用量，过量施肥会导致农作物通过 作用失水，造成烧苗。实际生产中会将化
肥和农家肥混合使用，由于农家肥可以 ，从而促进根细胞对矿质元素的主动运输，提高化肥
的肥效。
【答案】(1) 调节细胞和生物体的生命活动 ATP 和NADPH、酶、核酸（DNA 和RNA）、叶绿
素、磷脂
(2) 渗透 农家肥可以疏松土壤，促进根系的有氧呼吸
【分析】无机盐在生物体内含量不高，约占1%～1.5%，多数以离子形式存在。无机盐是某些化合物的重
要组成成分，具有维持生物体生命活动的重要作用。无机盐对维持血浆的正常浓度、酸碱平衡，以及神经、
肌肉的兴奋性等都是非常重要的。无机盐还是某些复杂化合物的重要组成成分。水分子（或其他溶剂分
子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子从水的相对
含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
【详解】（1）缺硼时，花粉管不能萌发，影响正常生命活动，说明无机盐具有调节细胞和生物体的生命
活动。
叶绿体中由N 参与构成的三种物质ATP 和NADPH、酶、核酸（DNA 和RNA）、叶绿素、磷脂。
（2）水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。如果半透膜两侧存在浓度差，渗透
的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。过量施肥会导致农作物细胞外浓度
过高，细胞由于渗透作用失水；由于农家肥可以疏松土壤，促进根系的有氧呼吸，从而促进根细胞对矿质
元素的主动运输。
13．（2023·重庆梁平·统考一模）地下黑作坊用病死猪肉腌制的腊肉往往含有大量的细菌，可利用“荧光
素——荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉含细菌多少进行检测：①将腊肉研磨后离心处理，取一定量上
清液放入分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进
行反应；②记录发光强度并计算ATP 含量；③测算出细菌数量。请分析并回答下列问题：
(1)荧光素接受 提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。
根据发光强度进而测算出细菌数量的依据可能是： 。
9
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(2)ATP 的A 代表 ，由 结合而成。
(3)研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度间的关系如下图所示。其中高浓度盐溶液
经稀释后酶的活性可以恢复，高温或Hg2+处理后酶活性不可恢复。
Hg2+处理后酶活性降低可能是因为 。据图分析，若要达到最大发光
强度且节省荧光素酶的用量，可以使用 处理荧光素酶。
【答案】(1) ATP 每个细菌细胞中ATP 含量大致相同且相对稳定，且ATP 含量与发光呈正相关
(2) 腺苷 一分子腺嘌呤和一分子核糖
(3) Hg2+破坏了酶的空间结构 Mg2+
【分析】1、ATP 又叫腺苷三磷酸，简称为ATP，其结构式是：A-P～P～P；A-表示腺苷、T-表示三个、P-
表示磷酸基团。“～”表示特殊的化学键。
2、ATP 是生命活动能量的直接来源，但本身在体内含量并不高。
【详解】（1）ATP 是生命活动能量的直接来源，其水解断键释放能量，故荧光素接受ATP 提供的能量后
就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。根据发光强度进而测算出细菌数量的依据
可能是每个细菌细胞中ATP 含量大致相同且相对稳定，且ATP 含量与发光呈正相关。
（2）ATP 又叫腺苷三磷酸，简称为ATP，其结构式是：A-P～P～P，A-表示腺苷，由一分子腺嘌呤和一分
子核糖结合而成。
（3）结合题干“高温或Hg2+处理后酶活性不可恢复”推测Hg2+处理后会破坏荧光素酶（蛋白质）空间结
构，导致酶活性下降。据图分析，用Mg2+处理荧光素酶后，在较低荧光素酶浓度下就能达到较高发光强度，
因此若要达到最大发光强度且节省荧光素酶的用量，可以使用Mg2+处理荧光素酶。
14．（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模）科研小组对某植物进行了相关研究，图甲是该植物叶肉
细胞进行光合作用和细胞呼吸的相关变化简图，其中①~⑤为生理过程，A~F 为物质名称。图乙为温度对
人工种植的该植物光合作用与呼吸作用的影响。请回答下列问题。
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(1)图甲中物质C 为 ，在图示的过程中生成C 的场所是 。该植物的叶肉细胞在黑暗
条件下能合成ATP 的生理过程有 (填图甲序号)。当该植物进入光下，短时间内叶肉细胞中物质
C3的含量变化是 (填“增加”或“减少”)。
(2)在光照条件下，与25℃时相比，该植物处于30℃时的实际光合作用速率较 (填“大”或者
“小”），两温度下固定CO2速率的差值为 mg/h。若昼夜时间相同且温度不变，则适合蒲公
英生长的最适温度是 ℃。
(3)科研小组用图丙的方法测量了光合作用的相关指标。将对称叶片左侧遮光右侧曝光，并采用适当的方法
阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12 小时后，从左右两侧截取同等面积的叶片。烘
干称重分别记为a、b。则b 与a 的差值所代表的是
。
【答案】(1) O2#氧气 叶绿体的类囊体薄膜 ③④⑤ 减少
(2) 大 0.5 20
(3)12 小时内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量
【分析】题图分析，图甲中①表示光反应，②表示暗反应，⑤表示有氧呼吸的第一阶段，④表示有氧呼吸
的第二阶段，③表示有氧呼吸的第三阶段。A 表示ATP、NADPH，B 表示ADP、NADP+，C 表示O2，D 表
示CO2，E 表示[H]，F 表示丙酮酸。
【详解】（1）①表示光反应，③表示有氧呼吸的第三阶段，光反应中发生了水的分解生成了O2，O2可参
与有氧呼吸的第三阶段，故物质C 为O2，光反应过程中生成氧气的场所是类囊体薄膜；该植物的叶肉细胞
在黑暗条件下只能进行呼吸作用，不能进行光合作用，因此在黑暗条件下能合成ATP 的生理过程有⑤（有
11
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氧呼吸的第一阶段）、④（有氧呼吸的第二阶段），③（有氧呼吸的第三阶段）；当该植物进入光下，光
照强度增强，则在短时间内ATP 和NADPH 增多，C3的还原加快，而二氧化碳的固定还在进行，故短时间
内叶肉细胞中物质C3的含量减少。
（2）由曲线图可知，在光照条件下，温度为30℃时的净光合速率是3.5mg/h，而呼吸速率是3mg/h，所以
30℃环境中的实际光合速率为3.5mg/h+3mg/h=6.5mg/h；温度为25℃时的净光合速率是3.75mg/h，呼吸速
率为2.25mg/h，所以25℃环境中的实际光合速率为3.75mg/h+2.25mg/h=6mg/h；比较两温度下的实际光合
速率，可知30℃环境中较大，两温度下固定CO2速率的差值为6.5mg/h-6mg/h=0.5mg/h；若昼夜时间相同
且温度不变，20℃时两曲线的差值最大，即20℃条件下一昼夜积累有机物最多，故适合蒲公英生长的最适
温度是20℃。
（3）假设两侧截取同等面积的叶片原来干物质量为c，在适宜光照下照射12 小时后，左侧呼吸量为：c-
a；右侧净光合量为：b-c；由于左右对称，所以右侧呼吸量也是c-a；那么右侧实际光合量=净光合量+呼吸
量=（b-c）+（c-a）=b-a，所以b-a 代表12h 内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量。
1．（2023·全国·一模）图表示真核细胞内三种不同类型的生物膜结构及其所发生的部分生理过程，下列有
关说法不正确的是（ ）
A．由图可知，三种生物膜的基本支架都是磷脂双分子层
B．图甲可代表线粒体内膜，依据是O2和[H]反应生成了H2O，并伴随ATP 的合成
C．图乙可代表红细胞膜，据图可知，葡萄糖和乳酸进出细胞膜的方式都是协助扩散
D．图丙可代表类囊体薄膜，其上分布着吸收光能的色素
【答案】C
【分析】磷脂双分子层是过程生物膜的基本支架。生物膜的功能主要取决于其中蛋白质的种类和数量。
葡萄糖和乳酸跨膜运输分别属于协助扩散和主动运输，其共同点是都需要载体蛋白。由于葡萄糖进入细胞
属于被动运输，不消耗能量；乳酸运出细胞属于主动运输，可以消耗无氧呼吸产生的 ATP。
【详解】A、生物膜的基本支架是磷脂双分子层，A 正确；
B、图甲中发生了O2和[H]反应生成了H2O 并伴随ATP 的合成，该过程表示有氧呼吸第三阶段，真核细胞
内的场所是线粒体内膜，B 正确；
12
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C、据图可知，葡萄糖进入细胞是顺浓度，方式是协助扩散，乳酸排出细胞是逆浓度，方式是主动运输，C
错误；
D、图丙有能吸收光能的色素，可代表类囊体薄膜，D 正确。
故选C。
2．（2023·河北沧州·校考模拟预测）下图是绿色植物光合作用光反应的过程示意图。据图分析，下列叙述
错误的是（ ）
A．据图可知，光反应产生的氧气用于有氧呼吸至少需要通过5 层磷脂双分子层
B．ATP 和NADPH 中的化学能可用于暗反应中CO2的固定
C．光能在该膜上最终以化学能的形式储存在ATP 和NADPH 中
D．合成ATP 所需的能量直接源于H+顺浓度梯度转运释放的能量
【答案】B
【分析】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、由图可知，氧气产生于类囊体腔中，用于有氧呼吸至少需要通过类囊体膜、叶绿体的内膜和
外膜、线粒体的外膜和内膜，即5 层磷脂双分子层，A 正确；
B、光反应的产物ATP 和NADPH 中的化学能可用于暗反应中C3的还原，B 错误；
C、由图可知，光能首先转化为电能，然后电能最终以化学能的形式储存在ATP 和NADPH 中，C 正确；
D、由图可知，类囊体腔中H+浓度大于叶绿体基质，H+顺浓度梯度运输产生的化学势能驱动ATP 的合成，
D 正确。
故选B。
3．（2010·湖南·统考一模）图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d 时，单位时间内CO2释
放量和O2产生总量的变化，图乙表示蓝藻光合作用速率与光照强度的关系。有关说法正确的是（ ）
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A．图甲中，光照强度为b 时，光合作用速率等于呼吸作用速率
B．图甲中，光照强度为d 时，单位时间内细胞从周围吸收2 个单位的CO2
C．图乙中，当光照强度为X 时，细胞中产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D．图乙中，限制a、b、c 点光合作用速率的因素主要是光照强度
【答案】B
【分析】从图甲可知，光照强度为a 时无氧气产生，说明此时只进行呼吸作用，无光合作用，二氧化碳释
放量为6 个单位，表示呼吸作用强度；当光照强度为b 时，二氧化碳释放量和氧气产生总量相等，此时进
行光合作用也进行呼吸作用，而呼吸作用大于光合作用；当光照强度为c 时，无二氧化碳的释放，氧气产
生量为6 个单位，说明此时光合作用等于呼吸作用；则d 点时，光合作用大于呼吸作用。而图乙中，a 点
只进行呼吸作用，b 点时光合作用等于呼吸作用，b 点之后光合作用大于呼吸作用。
【详解】A、图甲中，光照强度为a 时，O2产生总量为0，只进行细胞呼吸，据此可知，呼吸强度为6，光
照强度为b 时，CO2释放量大于0，说明光合作用速率小于呼吸作用速率，A 错误；
B、光照强度为d 时，O2产生总量为8，则光合作用总吸收二氧化碳为8，因而单位时间内细胞从周围吸收
8-6=2 个单位的CO2，B 正确；
C、图乙中所示生物为蓝藻，蓝藻不含线粒体和叶绿体，C 错误；
D、限制c 点光合作用速率的因素是温度、CO2浓度等，而限制a、b 点光合作用速率的因素主要是光照强
度，D 错误。
故选B。
4．（2023·河北·校联考二模）人乳腺细胞（M）和乳腺癌细胞（Mc）葡萄糖摄取情况如图甲所示，用特异
性作用于线粒体内膜的呼吸酶抑制剂分别处理M 和Mc，与对照组（未用抑制剂处理）细胞数的比例如图
乙所示。下列说法正确的是（ ）
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A．M 细胞和Mc细胞形态虽然相同，但是功能不同
B．根据实验结果可知，M 细胞无氧呼吸的能力比Mc细胞强
C．Mc细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量可能多于M 细胞
D．该呼吸酶抑制剂在细胞有氧呼吸第二阶段起作用
【答案】C
【分析】据图分析：图甲显示乳腺癌细胞每天摄取葡萄糖（Mc）的量多于人乳腺细胞（M），说明乳腺癌
细胞比乳腺细胞消耗的葡萄糖多，代谢更旺盛；图乙中，用特异性作用于线粒体内膜的呼吸酶抑制剂分别
处理M 和Mc，与对照组（未用抑制剂处理）细胞数的比例Mc高得多，说明呼吸抑制剂对人乳腺细胞的抑
制作用更大。
【详解】A、癌细胞的特征之一是癌细胞形态不同于正常细胞，故M 细胞和Mc细胞形态不同，A 错误；
B、图乙中，用特异性作用于线粒体内膜的呼吸酶抑制剂分别处理M 和Mc，与对照组（未用抑制剂处理）
细胞数的比例Mc高得多，说明呼吸抑制剂对人乳腺细胞的抑制作用更大，而对乳腺癌细胞的抑制作用较
小；且呼吸抑制剂作用于线粒体内膜，说明呼吸抑制剂抑制的是有氧呼吸，进而说明乳腺癌细胞可以更多
的利用无氧呼吸供能，因此实验组Mc细胞无氧呼吸产生乳酸的速率高于M 细胞，B 错误；
C、图甲显示乳腺癌细胞每天摄取葡萄糖（Mc）的量多于人乳腺细胞（M），说明Mc细胞膜上葡萄糖转运
蛋白的数量多于M 细胞，C 正确；
D、该呼吸酶抑制剂作用于线粒体内膜，说明其在细胞有氧呼吸第三阶段起作用，D 错误。
故选C。
5．（2023·河北保定·统考二模）下图中甲、乙、丙三条曲线为某滑雪运动员在高强度运动过程中肌肉消耗
能量的情况，其中甲表示存量ATP 变化、乙和丙表示两种类型的细胞呼吸。下列叙述正确的是（ ）
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A．肌肉收缩最初所耗的能量主要来自细胞中的线粒体
B．曲线乙表示有氧呼吸，曲线丙表示无氧呼吸
C．曲线乙表示的呼吸类型发生在细胞质基质，最终有[H]的积累
D．曲线丙表示的呼吸类型的能量转化效率大于曲线乙表示的呼吸类型
【答案】D
【分析】曲线图分析：图中曲线甲表示存量ATP 的含量变化；曲线乙是在较短时间内提供能量，但随着运
动时间的延长无法持续提供能量，为无氧呼吸，该过程的产物为乳酸；曲线丙可以持续为人体提供稳定能
量供应，为有氧呼吸。
【详解】A、最初存量ATP 快速下降，说明肌肉收缩最初的能量主要来自于存量ATP 的直接水解，A 错误；
B、曲线乙是在较短时间内提供能量，但随着运动时间的延长无法持续提供能量，为无氧呼吸，该过程的
产物为乳酸；曲线丙可以持续为人体提供稳定能量供应，为有氧呼吸。由图示说明随着运动时间的延长，
最终通过有氧呼吸持续供能，B 错误；
C、曲线乙表示无氧呼吸，发生在细胞质基质中，无氧呼吸过程中的还原氢在第一阶段产生，在第二阶段
被消耗，没有还原氢的积累，C 错误；
D、曲线丙表示有氧呼吸，有氧呼吸有机物彻底氧化分解，能量绝大多数以热能的形式散失，少数储存在
ATP 中；曲线乙表示无氧呼吸，无氧呼吸中能量绝大多数储存在有机物中，故曲线丙表示的呼吸类型的能
量转化效率大于曲线乙表示的呼吸类型，D 正确。
故选D。
6．（2022·四川·四川师范大学附属中学校考模拟预测）磷酸肌酸（C~P）是一种存在于肌肉或其他兴奋性
组织（如脑和神经）中的高能磷酸化合物，它和ATP 在一定条件下可相互转化。细胞在急需供能时，在酶
的催化下，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP 分子上，余下部分为肌酸（C）。由此短时间维持细胞内ATP
含量在一定水平。下列叙述错误的是（ ）
A．1 分子ATP 初步水解后可得1 分子腺嘌呤、1 分子核糖和3 分子磷酸基团
B．磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能
C．剧烈运动时，肌肉细胞中磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降
D．细胞中的磷酸肌酸对维持ATP 含量的稳定具有重要作用
【答案】A
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【分析】ATP 中文名称叫三磷酸腺苷，结构简式A-P ～ P ～ P，其中A 代表腺苷，P 代表磷酸基团，合
成ATP 的能量来自呼吸作用或光合作用，合成场所在线粒体，叶绿体，细胞质基质。
【详解】A、1 分子ATP 彻底水解后得到1 分子腺嘌呤、1 分子核糖和3 分子磷酸，A 错误；
B、磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但直接能源物质是ATP，B 正确；
C、剧烈运动时，消耗ATP 加快，ADP 转化为ATP 的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP 分子
上，产生肌酸，导致磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降，C 正确；
D、由题意可知，细胞中的磷酸肌酸对维持ATP 含量的稳定具有重要作用，D 正确。
故选A。
7．（2024·陕西渭南·统考一模）下图展示了生物体内与ATP 有关的部分反应，相关描述错误的是（ ）
A．过程②⑥为ATP 的水解，通常与吸能反应相联系
B．叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，植物体的干重不一定增加
C．过程③的产物为糖类，可在细胞内转化为氨基酸、脂肪等其它有机物
D．所有生物体内都存在ATP-ADP 的能量转化供应机制
【答案】D
【分析】题图分析：过程①表示光合作用的光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体薄膜；过程②③表示光合
作用暗反应阶段，发生在叶绿体基质；过程④⑤表示细胞呼吸，包括有氧呼吸和无氧呼吸；过程⑥表示
ATP 的水解，为各项生命活动供能。
【详解】A、过程②⑥是ATP 的水解，释放能量，通常与吸能反应相联系，A 正确；
B、叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，则植物干重不一定增加，因为还有其他部分不能进行光合作用
的细胞还要通过呼吸消耗有机物，B 正确；
C、过程③表示光合作用暗反应阶段其产物为糖类，可在细胞内转化为氨基酸、脂肪等其它有机物，C 正
确；
D、并非所有生物体内都存在ATP-ADP 的能量转化供应机制，比如病毒，它是营寄生生活，体内不存在
ATP-ADP 的能量转化供应机制，D 错误。
故选D。
8．（2023 春·湖北·高一校联考阶段练习）某些植物可通过特有的景天酸代谢（CAM）途径固定CO2．在夜
晚，叶片的气孔开放，通过一系列反应将CO2固定成苹果酸储存在液泡中（甲）；在白天，叶片气孔关闭，
苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体进行暗反应（乙）。下列关于CAM 植物的叙述，正确的是（ ）
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A．在白天，叶肉细胞能产生ATP 的部位只有线粒体
B．该植物细胞在夜晚也能进行光合作用合成有机物
C．CAM 途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关
D．若下午突然降低外界CO2浓度，C3的含量突然减少
【答案】C
【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧
气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP 和
NADPH 的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH 和ATP 使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基
本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH 和ATP 的提供，故称为暗反应阶段。
【详解】A、在白天，叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用，故能产生ATP 的部位是叶绿体、线粒体和细
胞质基质，A 错误；
B、夜晚没有光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供ATP 和NADPH，故在夜晚不能持续进行光合作
用合成有机物，B 错误；
C、CAM 途径的出现，能够适应干旱环境，干旱条件下气温较高，气孔开放程度较低，因此白天能从外界
吸收的CO2不多，C 正确；
D、CAM 植物在白天气孔关闭，突然降低外界CO2浓度，不会影响细胞间CO2浓度，C3的含量不会突然减
少，D 错误。
故选C。
9．（2023 秋·河南·高三统考阶段练习）根据光合作用中 CO2 固定方式的不同，植物可分为多种类型，其
中 C3和 C4植物的光合速率随外界 CO2 浓度的变化如图所示（CO2 饱和点是指植物光合速率开始达到最
大值时的外界 CO2 浓度）。据图分析，下列说法错误的是（ ）
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A．在低 CO2 浓度下，C4 植物光合速率更易受 CO2 浓度变化的影响
B．在 C4植物 CO2饱和点时，C4植物的光合速率要比 C3 植物的低
C．适当扩大 C3 植物的种植面积，可能更有利于实现碳中和的目标
D．在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物生长效果要优于 C3 植物
【答案】B
【分析】由图可知，相比C3植物，C4植物利用低CO2浓度能力更强，在高温、干旱、强光条件下，植物的
部分气孔会关闭，导致CO2供应减少，由于C4植物利用低CO2浓度能力更强（C4植物叶肉细胞中存在对
CO2亲和力极高的酶），因此C4植物在高温、干旱、强光条件下生长能力更强。
【详解】A、可分析斜率，在低 CO2 浓度下，浓度稍微提高，C4植物光合速率快速提高，C3植物在CO2浓
度很低时不进行光合作用，C4 植物光合速率更易受 CO2 浓度变化的影响，A 正确；
B、根据图示，在 C4植物 CO2饱和点时，即横坐标为300 左右，C4植物的光合速率要比 C3 植物的高，B
错误；
C、C3植物的二氧化碳饱和点更高，能利用更多的二氧化碳，适当扩大 C3 植物的种植面积，可能更有利
于实现碳中和的目标，C 正确；
D、在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物能利用更低浓度的二氧化碳，生长效果要优于 C3 植物，D 正
确。
故选B。
10．（2023·广东东莞·校考模拟预测）科学家首次揭示了H+通道蛋白和V-ATPase 酶共同调节溶酶体酸碱度
的机理。V-ATPase 酶利用ATP 水解产生的能量，将细胞质基质中（pH 约为7.2）的H+逆浓度梯度转运进
溶酶体内部。H+通道的运输能力受溶酶体内H+浓度调控。下列说法错误的是（ ）
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A．H+通过H+通道蛋白运出溶酶体的方式是协助扩散
B．抑制V-ATPase 酶的功能，溶酶体内的pH 可能会上升
C．溶酶体膜内pH 高于4.6 时H+通道蛋白的运输效率升高
D．V-ATPase 酶功能缺失会导致溶酶体降解蛋白的能力降低
【答案】C
【分析】1、溶酶体是消化车间，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细
胞的病毒与病菌。被溶酶体分解后的产物，如果是对细胞有用的物质，细胞可以再利用，废物则被排出细
胞外。
2、题图分析：由图及题干可知，V-ATPase 酶同时具有ATP 水解酶和运输H+的作用。溶酶体pH 约为4.6，
细胞质基质pH 约为7.2，H+在H+通道的协助下从浓度高的溶酶体内向浓度低的溶酶体外运输，说明这种运
输方式是协助扩散。
【详解】A、溶酶体pH 约为4.6，细胞质基质pH 约为7.2，H+通过H+通道顺浓度运输，属于协助扩散方式，
A 正确；
B、由题干可知，V-ATPase 酶运输H+需消耗ATP，属于主动运输。H+通过H+通道顺浓度运输，属于协助扩
散。抑制V-ATPase 酶的功能，H+向溶酶体内部转移减少，H+向溶酶体外转移不受影响，所以溶酶体内的
pH 可能会上升，B 正确；
C、溶酶体膜内pH 高于4.6 时，膜内的H+浓度减小，H+通道的运输能力受溶酶体内H+浓度调控，所以其
运输效率下降，C 错误；
D、由图可知，正常情况下溶酶体内的pH 约为4.6，其中蛋白酶有活性，能降解蛋白质。若V-ATPase 酶功
能缺失会导致溶酶体内pH 逐渐上升，蛋白酶逐渐失活，降解蛋白质的能力降低，D 正确。
故选C。
11．（2023·北京海淀·一模）下图所示生理过程中，PQ、Cytbf、PC 是传递电子的蛋白质，CF0、CF1构成
ATP 合酶。下列说法错误的是（ ）
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A．PSⅡ、PSⅠ内含易溶于有机溶剂的色素
B．小麦光合作用产生的O2被呼吸作用利用至少需要经过5 层生物膜
C．PQ 转运H+的过程需要消耗电子中的能量
D．图中ATP 合酶合成的ATP 只能为暗反应提供能量
【答案】D
【分析】分析图示可知，水光解发生在类囊体腔内，该过程产生的电子经过电子传递链的作用与NADP+、
H+结合形成NADPH。ATP 合酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H+顺浓度梯度运输的同时催化ATP 的合
成，运输到叶绿体基质中的H+可与NADP+结合形成NADPH，H+还能通过PQ 运输回到类囊体腔内。
【详解】A、PSⅡ、PSⅠ上含有吸收光能的色素，光合色素易溶于有机溶剂，A 正确；
B、光反应中水的光解产生的氧气是发生在叶绿体类囊体薄膜内，O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要
经过类囊体膜、叶绿体和线粒体各两层膜，共5 层膜，B 正确；
C、H+能通过PQ 运输回到类囊体腔内，此过程为逆浓度梯度运输，需要消耗电子中的能量，C 正确；
D、图中ATP 合酶合成的ATP 并不止为暗反应提供能量，例如：当处于高光照和高氧低二氧化碳情况下，
绿色植物可吸收氧气，消耗ATP，NADPH，分解部分C5并释放CO2，这个过程叫做光呼吸，此时的光呼
吸可以消耗光反应阶段生成的多余的ATP 和[H]又可以为暗反应阶段提供原料，D 错误。
故选D。
12．（2023·重庆·统考高考真题）水稻是我国重要的粮食作物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。
(1)通常情况下，叶绿素含量与植物的光合速率成正相关。但有研究发现，叶绿素含量降低的某一突变体水
稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因，有研究者在相同光照强度的强光
条件下，测定了两种水稻的相关生理指标（单位省略），结果如下表。
光反应
暗反应
光能转化效率
类囊体薄膜电子传递速率
RuBP 羧化酶含量
Vmax
野生
型
0．49
180．1
4．6
129．5
突变
体
0．66
199．5
7．5
164．5
注：RuBP 羧化酶：催化CO2固定的酶：Vmax：RuBP 羧化酶催化的最大速率
①类囊体薄膜电子传递的最终产物是
。RuBP 羧化酶催化的底物是CO2和
。
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②据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是
。
(2)研究人员进一步测定了田间光照和遮荫条件下两种水稻的产量（单位省略），结果如下表。
田间光照产量
田间遮阴产量
野生
型
6．93
6．20
突变
体
7．35
3．68
①在田间遮荫条件下，突变体水稻产量却明显低于野生型，造成这个结果的内因是
，
外因是
。
②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和
，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，
在开花结实期主要运往籽粒。
③根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点（光合速率和呼吸速率相等时的光照强度），突变体水稻较野
生型
（填“高”、“低”或“相等”）。
【答案】(1) NADPH（[H]） C5（核酮糖—1，5-二磷酸，RuBP） 突变体的光反应与暗反应
速率都较野生型快
(2) 突变体叶绿素含量太低 光照强度太低 蔗糖 高
【分析】1、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能量的有机物，
并且释放出氧气的过程。光合作用过程十分复杂，根据是否需要光能，将这些化学反应分为光反应和暗反
应，现在也成为碳反应阶段。
2、光反应阶段：必须有光才能进行，反应部位在类囊体的薄膜上。在这个阶段，叶绿体中光合色素吸收
的光能首先将水分解成氧和H+。其中氧以分子形式氧气释放，H+与NADP+结合，形成NADPH。NADPH
是活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应。光合色素吸收的另一部分光能，在酶的作用下，使ADP 与
Pi 反应形成ATP，用于暗反应。
3、暗反应阶段：需要多种酶参与，在有光、无光的条件下均可进行，反应部位在叶绿体基质中。这个阶
段绿叶通过气孔从外界吸收CO2，在特定酶（CO2固定酶）的作用下与C5（一种五碳化合物）结合，这个
过程叫作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3。在酶的作用下C3接受ATP 和NADPH 释
放的能量，并且被NADPH 还原，一部分接受能量并被还原的C3经过一系列酶的作用转化为糖类，另一些
接受能量被还原的C3又形成C5，参与CO2的固定。暗反应的实质是同化CO2，将活跃的化学能转化为稳定
的化学能，储存在有机物中。
【详解】（1）①根据分析可知，光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上反应。这个阶段电子传递的最终
产物是NADPH。RuBP 羧化酶是催化CO2固定的酶，根据分析可知这个阶段是暗反应阶段（CO2的固定），
在这个反应中 CO2，在CO2固定酶的作用下与C5（一种五碳化合物）结合，所以RuBP 羧化酶催化的底物
是CO2和C5。
②根据分析可知，表中的类囊体薄膜电子传递速率代表了光反应速率，电子传递速率越高，则光反应速率
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越快；RuBP 羧化酶含量高低与暗反应速率有关，RuBP 羧化酶含量越高，暗反应速率越快。由表可知突变
体的光反应和暗反应速率都比野生型快，所以突变型水稻的光合速率高于野生型。
（2）①根据光合作用的分析可知，只要影响到原料、能量的供应都是影响光合作用的因素，比如CO2的
浓度、叶片气孔的开闭情况，光照强度等；叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成，结构的因素，
比如叶绿体光合色素含量低等也会影响光合作用。根据题干可知在遮荫情况下突变体水稻产量明显低于野
生型，因此推测这种结果的内因则是突变体自身叶绿素含量太低，外因则是光照强度太低。
②蔗糖是光合作用的主要产物，也是植物光合作用远距离运输的主要形式。所以水稻叶肉细胞的光合产物
有淀粉和蔗糖，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。
③根据以上结果可知，在同等光合速率下突变体水稻所需要的光照更强，因此突变体水稻的光补偿点较野
生型高。
13．（2023 秋·贵州·高三校联考专题练习）在光照条件下，光反应阶段产生ATP 和[H]的比例约是4：3，
而暗反应消耗ATP 和[H]的比例约是3：2。叶绿体中的[H]可通过特定的跨膜穿梭系统进入细胞质基质，最
终进入线粒体参与细胞呼吸过程。线粒体中的ATP 和[H]也能通过特定的跨膜穿梭系统进入细胞质基质，
最终进入叶绿体参与反应。回答下列问题：
(1)光反应阶段产生的[H]来自
。在暗反应阶段，
（填生理过程）会消耗ATP
和[H]。
(2)在光照条件下，光反应为暗反应提供的ATP 相对缺乏，而[H]相对充足。叶绿体可能通过 （填途
径）来改变ATP 和[H]的比例。
(3)在有氧呼吸的第三阶段，线粒体中的脱氢酶能脱去NADH 和NADPH 中的[H]并释放电子，电子最终传
递给O2。电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质运输到线粒体内外膜间的空隙中，随后H+经
ATP 合酶运回线粒体基质并催化ATP 合成，该过程的产物还有
。DNP+可使H+不
经过ATP 合酶进入线粒体基质。用DNP+处理后，线粒体内的ATP 生成量
（填“增多”、“减
少”或“不变”），原因是
。
【答案】(1) 水（或水的光解） C3还原
(2)吸收ATP、排出[H]
(3) H2O 减少 由ATP 合酶运输进入线粒体基质的H+减少，ATP 生成量减少
【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段，光反应可以为暗反应提供物质和能量，暗反应为光反应提供
物质。
【详解】（1）光反应阶段产生的[H]来自水的光解，在暗反应阶段，三碳化合物的还原会消耗ATP 和
[H]。
（2）在光照条件下，光反应为暗反应提供的ATP 相对缺乏，而[H]相对充足。叶绿体可能通过吸收ATP、
排出[H]，暗反应可以消耗ATP 和[H]，但两者比例不一样，来改变两者比例。
（3）在有氧呼吸的第三阶段，线粒体中的脱氢酶能脱去NADH 和NADPH 中的[H]并释放电子，电子最终
传递给O2。电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质运输到线粒体内外膜间的空隙中，随后H+经
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ATP 合酶运回线粒体基质并催化ATP 合成，该过程的产物还有水，DNP+可使H+不经过ATP 合酶进入线粒
体基质。也就是说可以不借助ATP 去完成此过程，用DNP+处理后，线粒体内的ATP 生成量会减少，因为
由ATP 合酶运输进入线粒体基质的H+减少，ATP 生成量减少。
14．（2023·河南·校联考模拟预测）景天科植物八宝景天存在特殊的CO2固定方式，称为景天酸代谢途径
(CAM)。八宝景天夜晚O2气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中；白天气孔关
闭，苹果酸运出液泡后放出CO，供暗反应利用，过程如图所示。回答下列问题：
(1)夜晚CO2固定于苹果酸的过程属于 (填“吸能”或“放能”)反应。④过程需要的能量物质
在 (场所)产生。
(2)白天八宝景天叶肉细胞进行光合作用所需的CO2由 释放。从进化角度分析八宝景天气孔开闭的
特点是
的结果。
(3)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作叶绿体的“脂质仓库”，这些颗粒随
叶绿体的生长体积逐渐变小，可能的原因是
，请设计实验证明
叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路。
。
【答案】(1) 吸能 ATP、NADPH (叶绿体)类囊体薄膜
(2) 苹果酸及细胞呼吸 自然选择
(3) 颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构 将生长状况良好且相同的八宝景天植物叶片分为甲、
乙两组，甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗条件下，一段时间后，对甲、乙叶片脱
色，并用差速离心法提取出甲、乙两组植物叶片中的叶绿体，制作成匀浆，再分别加入碘液，观察颜色的
变化
【分析】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】（1）据图可知，八宝景天夜晚O2气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，此过程需要
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NADH 分解提供能量，因此推测夜晚CO2固定于苹果酸的过程属于吸能反应。④过程表示C3的还原，此过
程需要光反应产生的ATP 和NADPH 供能和供氢，光反应产生ATP 和NADPH 的场所是(叶绿体)类囊体薄
膜。
（2）据图分析可知，参与卡尔文循环的CO2直接来源于苹果酸的分解，同时细胞呼吸作用产生的 CO2也
作为卡尔文循环的直接来源。八宝景天气孔开闭的特点是适应干旱环境的方式，这种特点的形成是自然选
择的结果。
（3）脂质减少时叶绿体生长，叶绿体膜主要由磷脂双分子层和蛋白质组成，所以可能脂质参与叶绿体中
的膜结构的组成。淀粉能与碘液反应呈蓝色，叶绿体是光合作用的场所，叶绿体进行光合作用需要光，因
此证明叶绿体中有淀粉存在，实验思路为将生长状况良好且相同的八宝景天植物叶片分为甲、乙两组，甲
组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗条件下，一段时间后，对甲、乙叶片脱色，并用差
速离心法提取出甲、乙两组植物叶片中的叶绿体，制作成匀浆，再分别加入碘液，观察颜色的变化。
1．（2023·重庆·统考高考真题）哺乳动物可利用食物中的NAM 或NA 合成NAD+，进而转化为NADH
（[H]）。研究者以小鼠为模型，探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系，如图所示。下列叙述
错误的是（ ）
A．静脉注射标记的NA，肠腔内会出现标记的NAM
B．静脉注射标记的NAM，细胞质基质会出现标记的NADH
C．食物中缺乏NAM 时，组织细胞仍可用NAM 合成NAD+
D．肠道中的厌氧菌合成ATP 所需的能量主要来自于NADH
【答案】D
【分析】无氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖分解生成丙酮酸，释放少量能量，生成少量
ATP；无氧呼吸第二阶段发生在细胞质基质，丙酮酸与还原氢反应生成乳酸或二氧化碳和酒精，不释放能
量。
【详解】A、静脉注射标记的NA，NA 可以在细胞内转化为NAD+，NAD+可以在细胞内转化为NAM，
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NAM 可以被肠道菌群利用，因此肠腔内会出现标记的NAM，A 正确；
B、静脉注射标记的NAM，NAM 可以在细胞内转化为NAD+，NAD+可以在细胞内转化为NADH，因此细
胞质基质会出现标记的NADH，B 正确；
C、结合题图，食物中缺乏NAM 时，组织细胞仍可用NA 合成NAD+，C 正确；
D、肠道中的厌氧菌合成ATP 所需的能量主要来自于细胞呼吸（无氧呼吸），D 错误。
故选D。
2．（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）
指标
0
10
50
100
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±2．1
A．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。
3．（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
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【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。
4．（2021·江苏·高考真题）某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是（ ）
A．果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器
B．果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多
C．果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时
D．果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深
【答案】C
【分析】参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理：当氧气、糖
源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为
醋酸。
【详解】A、酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，随着果酒发酵的进行，装置内会产生气体（二氧化碳），
容器内压强大于外界，所以空气不会回流，A 错误；
B、果酒发酵时，发酵液中的葡萄糖不断被消耗，因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色
沉淀逐日减少，B 错误；
C、以酒精为底物进行醋酸发酵，酒精与氧气发生反应产生醋酸和水，几乎没有气泡产生，发酵液产生的
气泡量明显少于果酒发酵时，C 正确；
D、酸性的重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定醋酸含量，D 错误。
故选C。
5．（2023·江苏·统考高考真题）细胞色素C 是一种线粒体内膜蛋白，参与呼吸链中的电子传递，在不同物
种间具有高度保守性。下列关于细胞色素C 的叙述正确的是（ ）
A．仅由C、H、O、N 四种元素组成
B．是一种能催化ATP 合成的蛋白质
C．是由多个氨基酸通过氢键连接而成的多聚体
D．不同物种间氨基酸序列的相似性可作为生物进化的证据
【答案】D
【分析】蛋白质的元素组成是C、H、O、N 等，由氨基酸脱水缩合而成的，能构成蛋白质的氨基酸一般有
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氨基和羧基连接在同一个碳原子上。
【详解】A、蛋白质的元素组成一般是C、H、O、N 等，但细胞色素C 的组成元素中含有Fe 和S 元素，A
错误；
B、细胞色素C 是一种线粒体内膜蛋白，参与呼吸链中的电子传递，但催化ATP 合成的蛋白质是ATP 合成
酶，B 错误；
C、细胞色素C 是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚体，C 错误；
D、不同物种间细胞色素C 氨基酸序列的相似性可作为生物进化的证据，相似度越高，说明生物的亲缘关
系越近，D 正确。
故选D。
6．（2023·浙江·统考高考真题）为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实验，实验分组、处
理及结果如下表所示。
组别
甲中溶液（0.2mL）
乙中溶液（2mL）
不同时间测定的相对压强（kPa）
0s
50s
100s
150s
200s
250s
I
肝脏提取液
H2O2溶液
0
9.0
9.6
9.8
10.0
10.0
II
FeCl3
H2O2溶液
0
0
0.1
0.3
0.5
0.9
III
蒸馏水
H2O2溶液
0
0
0
0
0.1
0.1
下列叙述错误的是（ ）
A．H2O2分解生成O2导致压强改变
B．从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C．250s 时I 组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D．实验结果说明酶的催化作用具有高效性
【答案】C
【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶的特性：专
一性、高效性、作用条件温和；酶促反应的原理：酶能降低化学反应所需的活化能。
【详解】A、H2O2分解产物是H2O 和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A 正确；
B、据表分析可知，甲中溶液酶或无机催化剂等，乙中是底物，应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时，
B 正确；
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C、三组中的H2O2溶液均为2ml，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250s 之前（200s）I 组反应已
结束，但II 组和III 组压强仍未达到I 组的终止压强10.0，故250s 时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行，C 错误；
D、酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，对比I、II 组可知，在相同
时间内I 组（含过氧化氢酶）相对压强变化更快，说明酶的催化作用具有高效性，D 正确。
故选C。
7．（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CO2吸收速率的影响如图。对此图
理解错误的是（ ）
A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光强下，M 点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
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CO2吸收速率。
【详解】A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率
上升，需要从外界吸收的CO2减少，A 正确；
B、在高光强下，M 点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B 正确；
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CO2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。
故选C。
8．（2023·辽宁·统考高考真题）基质金属蛋白酶MMP2 和MMP9 是癌细胞转移的关键酶。MMP2 和
MMP9 可以降解明胶，明胶可被某染液染成蓝色，因此可以利用含有明胶的凝胶电泳检测这两种酶在不同
条件下的活性。据下图分析，下列叙述正确的是（ ）
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A．SDS 可以提高MMP2 和MMP9 活性
B．10℃保温降低了MMP2 和MMP9 活性
C．缓冲液用于维持MMP2 和MMP9 活性
D．MMP2 和MMP9 降解明胶不具有专一性
【答案】BC
【分析】分析题干，MMP2 和MMP9 可以降解明胶，明胶可被某染液染成蓝色，MMP2 和MMP9 活性越
高，明胶被分解的越多，蓝色颜色越淡或蓝色消失。
【详解】A、37℃保温、加SDS、加缓冲液那组比37℃保温、不加SDS、加缓冲液那组的MMP2 和MMP9
条带周围的透明带面积更小，说明明胶被降解的更少，故MMP2 和MMP9 活性更低，因此，SDS 可降低
MMP2 和MMP9 活性，A 错误；
B、与30℃（不加SDS）相比，10℃（不加SDS），MMP2 和MMP9 条带周围的透明带面积更小，说明明
胶被降解的更少，故MMP2 和MMP9 活性更低，因此，10℃保温降低了MMP2 和MMP9 活性，B 正确；
C、缓冲液可以维持pH 条件的稳定，从而维持MMP2 和MMP9 活性，C 正确；
D、MMP2 和MMP9 都属于酶，酶具有专一性，D 错误。
故选BC。
9．（2023·海南·高考真题）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时
间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了
同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
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回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是
；用纸层析法分离叶绿
体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第
条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是
，该光源的最佳补光时间是 小时/天，
判断该光源是最佳补光光源的依据是
。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果
产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。
。
【答案】(1) 叶绿素（或叶绿素a 和叶绿素b） 一和二
(2) 红光+蓝光 6 不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多
(3)三组长势相同，成花诱导完成的火龙果植株，经不同光照强度的白光处理相同时间到果实成熟时(其他
条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光线对应最适光线强度
【分析】1、光合色素的提取和分离实验中，用纸层析法分离叶绿体色素的原理为，不同的色素在层析液
中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，分离后获得4 条色素带，由下到上
分别为叶绿素b（黄绿色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），其中叶绿素a
和叶绿素b 统称为叶绿素，主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2、分析题图，补光时间为6 小时/天，且红光+蓝光组平均花朵数最多，即在此条件下最有利于火龙果成花。
【详解】（1）火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a 和叶绿素b，二者统称为叶绿素。
用纸层析法分离叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素
的色素带位于第一条和第二条。
（2）根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光+蓝光组平
均花朵数都最多，该光源的补光时间是6 小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6 小时/天。
（3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，
所以将生长状况相同的火龙果分三组，成花诱导完成后，经不同光照强度的白光处理相同时间到果实成熟
时(其他条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光线对应最适光线强度。
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10．（2023·江苏·统考高考真题）气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控
机制。图1 所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回
答下列问题：
(1)光照下，光驱动产生的NADPH 主要出现在 （从①~④中选填）；NADPH 可用于CO2固定产物的
还原，其场所有 （从①~④中选填）。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 （填写2
种）等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP 的场所有 （从①~④中选填）。保卫细胞中的糖分解为
PEP，PEP 再转化为 进入线粒体，经过TCA 循环产生的 最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP 将H+泵出膜外，形成跨膜的
，驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP 可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降（溶质浓度
提高），导致保卫细胞
，促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP 的关系，对拟
南芥野生型WT 和NTT 突变体ntt1（叶绿体失去运入ATP 的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小
的变化如图2．下列相关叙述合理的有______。
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A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B．光照诱导WT 气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．光照条件下突变体ntt1 几乎不能进行光合作用
D．长时间光照可使WT 叶绿体积累较多的淀粉
【答案】(1) ④ ①④ K+等无机离子、苹果酸（Mal）等有机酸
(2) ①②④ 丙酮酸
NADH
(3)氢离子电化学势能
(4)吸水膨胀（或吸水或膨胀）
(5)ABD
【分析】题图分析，图中①表示细胞质基质，②表示线粒体，③表示液泡，④为叶绿体。
【详解】（1）光照下，光驱动产生的NADPH 主要出现在④叶绿体中；NADPH 可用于CO2固定产物的还
原，据图可知，OAA 的还原也需要NADPH 的参与，NADPH 用于CO2固定产物还原的场所有①④。液泡
中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、钾离子等无机盐离子和Mal 等有机酸，其中钾离子和Mal 影响细胞
液的渗透压，进而影响保卫细胞的吸水力，影响气孔的开闭。
（2）研究证实气孔运动需要ATP，叶绿体可通过光反应产生ATP，细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒
体，因此产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体，即图中的①②④。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP 再
转化为丙酮酸进入线粒体参与有氧呼吸的第二、三阶段，经过TCA 循环产生的NADH 最终通过电子传递
链氧化产生ATP，即有氧呼吸的第三阶段。
（3）蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP 将H+泵出膜外，形成跨膜的氢离
子浓度梯度，并提供电化学势能驱动细胞吸收K+等离子，进而提高细胞液浓度，促进细胞吸水，进而表现
为气孔张开。
（4）细胞中的PEP 可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，进入到细胞液中，使细胞内
水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞吸水膨胀，促进气孔张开。
（5）A、结合图示可知，黑暗时突变体ntt1 淀粉粒面积远小于WT，突变体ntt1 叶绿体失去运入ATP 的能
力，据此推测保卫细胞淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP ，A 正确；
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B、保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，结合图1 可以看出，光照条件会促进保卫细胞
淀粉粒的水解，光照诱导WT 气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B 正确；
C、NTT 突变体ntt1 叶绿体失去运入ATP 的能力，光照条件下突变体ntt1 保卫细胞的的淀粉粒几乎无变化，
不能说明该突变体不能进行光合作用，C 错误；
D、结合图示可以看出，较长时间光照可使WT 叶绿体面积增大，因而推测，积累较多的淀粉，D 正确。
故选ABD.。
11．（2022·江苏·统考高考真题）图1 所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系（①～⑦表示代谢途
径）。Rubisco 是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固
定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。
请都图回各下列问题：
(1)图1 中，类囊体膜直接参与的代谢途径有 （从①～⑦中选填），在红光照射条件下，参与
这些途径的主要色素是
。
(2)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的 在过氧化氢酶催化下
迅速分解为O2和H2O。
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0 和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得
曲线a、b（图Ⅱ）。
①曲线a，0～t1时（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的CO2源于呼吸作用；t1～t2时段，CO2的释放速
度有所增加，此阶段的CO2源于
。
②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是
。
(4)光呼吸可使光合效率下降20%-50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹
果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，通过降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的
价值。
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【答案】(1) ①⑥ 叶绿素a 和叶绿素b
(2)过氧化氢
(3) 光呼吸和呼吸作用 光合作用强度等于呼吸作用
(4)直接价值
【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）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP
和[H]的作用下还原生成有机物。
【详解】（1）类囊体薄膜发生的反应有水的光解产生[H]与氧气，以及ATP 的形成，即①⑥。叶绿素主要
吸收红光和蓝紫光，叶绿素主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种，叶绿素a 呈蓝绿色，叶绿素b 呈黄绿色；类
胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用红光照射参与反映的主要是叶绿素啊和叶绿素b。
（2）过氧化氢酶能将过氧化氢分解为O2和H2O，所以在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续
氧化，同时生成的过氧化氢在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。
（3）a 曲线t1～t2时段，有光照，所以CO2是由细胞呼吸和光呼吸共同产生。b 曲线有光照后t1～t2时段
CO2下降最后达到平衡，说明光呼吸细胞呼吸和光合作用达到了平衡。
（4）图Ⅲ代谢途径，通过降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生态系统的能量，是直接
价值。
12．（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
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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
13CO2供应
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
13CO2量。
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
13CO2，
13CO2先与叶绿体内的 结合而被固定，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
13CO2的原因有
（答出2 点即可）。
(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
13CO2供应给保留的叶片进
行光合作用，结果见表2。
果实位置
果实中含
13C 光合产物（mg）
单果重（g）
第1 果
26.91
12.31
第2 果
18.00
10.43
第3 果
2.14
8.19
根据表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
。
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(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)
ATP 和NADPH CO2是光合作用的原料；
13C 可被仪器检测
(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
13
，
13
先与叶绿体内的
结合而被固定，形成的
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
13
的原因是CO2是光合作用的原料；13C 可被仪器检测 。
（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
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。
13．（2022·天津·高考真题）利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。
(1)蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中
间代谢物。ATP 来源于 和 等生理过程，为各项生命活动提供能量。
(2)蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH 将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研
究者构建了大量表达外源Ldh 基因的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，
是由于细胞质中的NADH 被大量用于
作用产生ATP，无法为Ldh 提供充足的
NADH。
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP 不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，
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以补充ATP 产量，使更多NADH 用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K 中细胞质ATP、NADH
和NADPH 含量，结果如下表。
注：数据单位为pmol∕OD730
菌株
ATP
NADH
NADPH
初始蓝细
菌
626
32
49
工程菌K
829
62
49
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K 的ATP 含量升高，且有氧呼吸第三阶段
（被抑
制∕被促进∕不受影响），光反应中的水光解
（被抑制∕被促进∕不受影响）。
(4)研究人员进一步把Ldh 基因引入工程菌K 中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L 能积累更多
D—乳酸，是因为其_______ ___（双选）。
A．光合作用产生了更多ATP
B．光合作用产生了更多NADPH
C．有氧呼吸第三阶段产生了更多ATP
D．有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
【答案】(1) 光合作用 呼吸作用
(2)有氧呼吸
(3) 被抑制 不受影响
(4)AD
【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】（1）蓝细菌是原核生物，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用，能产生NADH（呼吸过程
中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物，也能进行呼吸作用，因此蓝细菌内的ATP 来源于光合作用和呼吸
作用等生理过程，为各项生命活动提供能量。
（2）有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的NADH（呼吸过程中产生的[H]）与氧气结合形成水，同时释
放大量能量，因此蓝细菌中细胞质中的NADH 可被大量用于有氧呼吸第三阶段产生ATP，无法为Ldh 提供
充足的NADH。
（3）NADH 是有氧呼吸过程中的代谢产物，在有氧呼吸第三阶段被利用，NADPH 是光合作用过程中的代
谢产物，是水光解的产物，据表格可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K 的NADH 较高，NADPH 相同，说
明有氧呼吸第三阶段被抑制，光反应中的水光解不受影响。
（4）工程菌K 存在一种只产生ATP 不参与水光解的光合作用途径，能使更多NADH 用于生成D—乳酸，
把Ldh 基因引入工程菌K 中，构建工程菌L，光合作用产生了更多ATP，为各项生命活动提供能量，这样
有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH，这样工程菌L 就能利用NADH 将丙酮酸还原为D—乳酸，能积累更
多D—乳酸，AD 正确，BC 错误。
14．（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、CO2浓
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度等因素。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CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃
时，提高CO2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酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以
，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
。
【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
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【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CO2浓度时光合速率增幅最高，因此，在25℃时，提高CO2浓度对提高
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CO2浓度，还可以升
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。
15．（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
CO2的Km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CO2反应，进行卡尔文
循环，又可催化RuBP 与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶
促反应方向受CO2和O2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CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4,固定产物
C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题：
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(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CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，
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CO2的亲和力比水稻的
Rubisco 酶更高；玉米能通过PEPC 酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
(3)酶的活性达到最大，对CO2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
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
CO2，在特定酶的作用下，与 C5（一种五碳化合物）结合，这个过程称作 CO2 的固定。一分子的 CO2
被固定后，很快形成两个 C3 分子。在有关酶的催化作用下，C3 接受 ATP 和 NADPH 释放的能量，并且
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被 NADPH 还原。随后，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。这些 C5 又可以参与 CO2 的固定。这样，暗
反应阶段就形成从 C5 到 C3再到 C5 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
循环。
【详解】（1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相
同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-
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CO2减少，而玉米的PEPC 酶对CO2的亲和力比水稻的
Rubisco 酶更高；玉米能通过PEPC 酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；
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CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作
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CO2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
核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
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