文档文本内容
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专题02 细胞的能量供应与利用
内容概览
01 考情分析·解密高考
02 高频考点·以考定法
03 专题网络·构建体系
04 核心素养·微专题 光呼吸、C4 植物、CAM 途径等特殊代谢类型
05 创新好题·分层练 A 层巩固、B 层提升
考点
核心概念
考查方式
高考考题分布
酶在细胞代谢
中的作用
2.2.1 说明绝大多数
酶是一类能催化生
化反应的蛋白质，
酶活性受到环境因
素的影响
该部分内容的命题以非选择题为主，
属于年年必考的题目。试题情境多
样，以下两种居多，一是大学教材中
有氧呼吸和光合作用过程的文字或图
解，二是科学家所做的一种或多种环
境因素对两过程影响的实验数据表或
坐标曲线图，考察考生对两过程基础
知识的实际和对图表数据的分析推
理。针对核心素养的考察，主要是建
立对立统一结构决定功能的观点，建
立细胞呼吸和光合作用在生产实践中
应用的社会责任。主要考察逻辑推理
与论证、科学探究、图表分析等能力
2023 全国乙T32
2023 广东T1
2022 全国乙T4
2022 广东T13
2021 山东T16
ATP 在能量代
谢中的作用
2.2.2 解释ATP 是
驱动细胞生命活动
的直接能源物质
2023 全国甲T1
2022 山东T3
细胞呼吸
2.2.4 说明生物
通过呼吸将储存在
有机分子中的能量
转化为生命活动可
以利用的能量
2023 全国乙T3
2023 全国新课标T2
2023 山东T4、T13
2023 广东T7
2022 全国甲T4
2022 山东T4、T16
2022 广东T10
2021 全国甲T2
2021 山东T16
2021 河北T14
光合作用
2.2.3 说明植物细胞
的叶绿体从太阳光
中捕获能量，这些
能量在二氧化碳和
水转变为糖和氧气
2023 全国甲T29
2023 全国乙T2、T29
2023 湖北T8
2023 湖南T17
考点一 酶与ATP（2 大命题点+4 大技巧总结）
考点二 细胞呼吸（2 大命题点+2 大技巧总结）
考点三 光合作用（2 大命题点+3 大技巧总结）
1
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的过程中，转换并
储存为糖分子中的
化学能
2023 全国新课标T2
2023 山东T21
2023 广东T18
2022 广东T18
2022 全国甲T29
2021 河北T19
2021 全国乙T29 T2
2021 山东T16、T21
2021 广东T12T15
（高考解密+技巧解密+考向预测）
考点一 酶与ATP
命题点一 酶
典例01（2023·广东·统考高考真题）中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥
等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（ ）
A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
典例02（2022·全国·统考高考真题）某种酶P 由RNA 和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为
探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5 组实验（表中“+”表示有，“－”表示无）。
实验组
①
②
③
④
⑤
底物
+
+
+
+
+
RNA 组分
+
+
－
+
－
蛋白质组分
+
－
+
－
+
低浓度Mg2+
+
+
+
－
－
高浓度Mg2+
－
－
－
+
+
2
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产物
+
－
－
+
－
根据实验结果可以得出的结论是（ ）
A．酶P 必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C．在高浓度Mg2+条件下RNA 组分具有催化活性
D．在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
命题点二 ATP
典例01（2022·浙江·统考高考真题）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（ ）
A．由1 个脱氧核糖、1 个腺嘌呤和3 个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
知识点一 酶在细胞代谢中的作用
1．酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”
(1)一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用，如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结
合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。
(2)四不同
4 大不同之
处
化学本质
来源不同
作用机理不同
作用的去向不同
酶
绝大多数为蛋白质，
少数为RNA
几乎所有活细胞
均产生
唯一功能为降低化学反应
的活化能，即催化功能
作为催化剂，在发
挥作用前后数量及
其化学性质不变，
且可反复多次使用
激素
蛋白质、多肽、类固
醇、氨基酸衍生物等
一般由内分泌细
胞产生
改变靶细胞原有的生理活
动，起调节作用
发挥作用后被灭活
抗体
全为蛋白质
只由浆细胞产生
与特定抗原特异性结合，
一般形成沉淀等，被某些
免疫细胞吞噬消化
发挥作用后被吞噬
消化
神经递质
乙酰胆碱、多巴胺、
NO、甘氨酸等
由神经细胞（突
触前神经元）产
与突触后膜上的特异性受
体结合，引起突触后膜膜
被降解或被突触前
神经元回收
3
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生
电位改变（兴奋或抑制）
2．辨析酶的作用原理、特性及反应速率的影响因素曲线
(1)酶的作用原理曲线
分析：①由图可知，酶的作用原理是降低反
应的活化能。
②若将酶变为无机催化剂，则b 在纵轴上向
移动。用加热的方法不能降低活化能，但会
提供活化能
(2)酶的特性曲线
分析：①图1 中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高效性。
②图2 中两曲线比较，表明酶具有专一性
(3)影响酶促反应速率的因素曲线
分析：①分析图1 和图2：温度和pH 通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。
②分析图3：OP 段限制酶促反应速率的因素是底物浓度，P 点以后的限制因素则是酶浓度
知识点二
ATP
在细胞代谢中的作用
1．ATP 的结构及与能量代谢的关系
(1)明确ATP 与核酸的关系
4
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(2)理清能量转换过程和ATP 的来源与去路
2．明确ATP 的产生与O2间的关系
(1)A 点时ATP 产自无氧呼吸。
(2)B 点后ATP 产生量不再随O2 供给量增加而增加，其
限制因子可能为酶、ADP、磷酸等
考点二 细胞呼吸
命题点一 细胞呼吸的过程与比较
典例01（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
典例02（2022·全国·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CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
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
典例03（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
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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CO2的产生不能判断是否有酒精生成
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
命题点二 环境因素对细胞呼吸速率的影响
典例01（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CO2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（
）
A．在时间a 之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸
B．a~b 时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
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
典例02（2021·全国·统考高考真题）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CO2
典例03（2022·山东·高考真题）在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电
子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中，随
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后H+经ATP 合酶返回线粒体基质并促使ATP 合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温
对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP 可使
H+进入线粒体基质时不经过ATP 合酶。下列相关说法正确的是（ ）
A．4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸产热多
C．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP 导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，生成的ATP 减少
典例04（2023·山东·高考真题）某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释
放量的变化如图所示。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O2吸收量
B．O2浓度为b 时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2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
D．O2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
1．“三看”法判断细胞呼吸的类型
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【易错归纳】
①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基
因不同。
②线粒体能分解丙酮酸，但不能分解葡萄糖，葡萄糖需在细胞质基质中酵解后进入线粒体。
2．掌握影响细胞呼吸的四类曲线
1. “多种细胞呼吸方式”的题型主要考查植物某器官进行多种方式的细胞呼吸，涉及教材中有氧呼吸、
产生酒精的无氧呼吸、产生乳酸的无氧呼吸等多种细胞呼吸方式的反应式、过程等必备知识。题目情境大
多是缺氧状态下植物细胞呼吸方式的改变。氧气浓度高时，植物进行有氧呼吸，氧气浓度低时，植物进行
有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为零时，植物只进行无氧呼吸。植物的无氧呼吸有两种方式，植物可通过
改变呼吸代谢途径来适应缺氧环境。
2. 细胞呼吸虽然是教材的重点内容，但在高考中并不是每年都考，属于隔年考的知识点。典例题的情境
都是植物通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境和不同氧浓度下气体交换的相对值。题目的情境虽然不
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同，但都考查了多种细胞呼吸的产物和过程等。以上可考查的大都是教材基础内容，难度不大，所以只要
掌握好教材内容，仔细审题，该题型就可得分。除了单纯考查几种细胞呼吸方式之外，植物的细胞呼吸也
可以和光合作用联系起来综合考查。
考点三 光合作用
命题点一 光合作用的基本过程
典例01（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
典例02（2023·江苏·统考高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（ ）
A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D．用红色苋菜叶进行实验可得到5 条色素带，花青素位于叶绿素a、b 之间
典例03（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。
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(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 。
命题点二 环境因素对光合作用速率的影响
典例01（2022·全国·统考高考真题）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CO2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
典例02（2023·全国·统考高考真题）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞
吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一
种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合
速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。
(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、
（答出2 点即可）等生理过程。
(2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是
。
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开
度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据
是
。
(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔
（填
“能”或“不能”）维持一定的开度。
典例03（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
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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CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。
水稻材
料
叶绿素（mg/g）
类胡萝卜素（mg/g）
类胡萝卜素/叶绿素
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
。
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1．光合作用的要点归纳
(1)图解绿叶色素的提取和分离实验要点
①原理
提取原理：有机溶剂无水乙醇能溶解色素
分离原理：不同色素在层析液中的溶解度不同导致其在滤纸条上扩散的速度不同
②重要材料
二氧化硅：使研磨成分
碳酸钙：防止色素被破坏
无水乙醇：溶解色素
③实验结果
滤纸条上从上到下四条色素带依次为；胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
(2)光合作用过程中碳、氢、氧元素去向
6CO2＋12H2O――→C6H12O6＋6H2O＋6O2
氧元素
H2O→O2；CO2→C6H12O6、H2O
碳元素
CO2→C3→C6H12O6
氢元素
H2O→NADPH→C6H12O6、H2O
2．掌握影响光合作用因素的三类曲线
光照强度
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CO2浓度
温度
3．“模型法”表示环境改变时C3和C5的含量变化
注：C3的起始值高于C5，前者约是后者的2 倍。
①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。
②叶绿体中的色素能吸收、传递、转换光能，不能制造能量。
③光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的NADPH 和ATP 还可以维持一段时间的暗反
应，但在无光条件下不可以长期进行。
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1.光呼吸
光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的C5分解产生CO2的过程。光呼
吸是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。
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光呼吸与光合作用的关系
①与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含量和
低CO2含量等。
②在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭。此时的光呼吸
可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH 和ATP，又可以为暗反应阶段提供原料，因此光
呼吸对植物有重要的正面意义。
典例01
（2023 秋·湖南郴州·高三统考阶段练习）2020 年9 月，习近平总书记在第七十五届联合国大会上提出：中
国力争在2030 年达到碳顶峰，到2060 达到碳中和。为助力“碳顶峰”“碳中和”，研究人员通过研究光
呼吸拟通过在植物体内构建人工代谢途径进一步提高植物的固碳能力。光呼吸与光合作用相伴发生，其过
程如下图所示：
(1)已知R 酶具有双重催化功能，既可催化CO₂ 与C₅ 结合，生成C3；又能催化O₂ 与 C₅ 结合，生成C₃ 和乙
醇酸（C₂），该过程称为光呼吸。生产实际中，可以通过适当升高 CO₂ 浓度达到增产的目的，请从光合作
用原理和R 酶的作用特点两个方面解释其原理： 。
(2)R 酶起作用的场所是 。干旱条件下，暗反应受到 （填“促进”或“抑制”），光呼吸可以消耗
光反应积累的 。
(3)研究人员利用水稻自身的基因成功构建了一条新的光呼吸支路，简称GOC 支路，并成功将支路导入水
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稻叶绿体，该支路的作用是使光呼吸的中间产物 C₂ 直接在叶绿体内代谢释放CO₂，显著提高了水稻的光
合速率和产量。 请分析原因： 。
2.C4植物
在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后
才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二氧化碳的途径，叫作C4途径。
【总结归纳】
①玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。
②C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时CO2被整合到C4化合物中，随后
C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，C4化合物释放出的CO2参
与卡尔文循环，进而生成有机物。
③PEP 羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3
植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。
典例02
（2023 秋·江西上饶·高三校考阶段练习）玉米是人类最早驯化的农作物之一，用途广泛，经济价值极高，
其总产量超过小麦、水稻，是世界上许多地区的主食之一，请回答下列问题。
(1)已知小麦、水稻是碳三（C3）植物，其光合作用的暗反应阶段如图1 所示。该阶段主要包括 、
两个过程。
(2)玉米是碳四（C4）植物，图2 表示C4植物光合作用的暗反应阶段。请结合C3植物暗反应阶段分析，该
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种植物被称为C4植物的原因是 。由图2 可知，C4植物中参与暗反应的细胞有 。与C3植物相比，
C4植物固定CO2的酶具有更强的CO2亲和力且催化效率更高，由此推测，与C3植物相比，C4植物能利用
。
(3)研究发现，玉米维管束鞘细胞叶绿体的基粒退化，其双层膜内含有片层膜结构；基质中含有可以储存脂
质的脂质球，它常随片层膜解体而变大，随叶绿体的长大而变小。据此分析，脂质球出现这种变化的机理
是 。
(4)将一株玉米苗放在密闭透明的容器内，分别在黑暗和适宜光照条件下，定时（秒）测定密闭容器中的
CO2含量（mg），结果如表。若将该装置先放在黑暗条件下100s，再置于光照条件下100s，此时装置内
CO2的变化为 mg。
时间
（秒）
条件
0
50
100
150
黑暗
340
347
354
361
光照
340
336
332
328
3.CAM 途径
【总结归纳】
①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合生长于干旱
地区，其特点是气孔夜间开放，白天关闭。
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②该类植物夜间吸收CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸
羧化酶催化下，CO2与PEP 结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。而白
天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质基质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙
酮酸可以形成PEP 再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放
CO2，又可进入C3途径。
③该类植物叶肉细胞夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH 下降；白天淀粉增加，苹果酸减
少，细胞液pH 上升。
典例03
（2021·全国·高考真题）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚
上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2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
羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
（1）白天叶肉细胞产生ATP 的场所有 。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和
释放的CO2。
（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CO2固定方式。
（简要写出实验思路和预期结果）
4.光合产物及运输
【总结归纳】
①磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主
要形式。
②光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过
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叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于
液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。
典例04
（2023·浙江杭州·浙江省临安中学校联考一模）在光合作用的研究中，植物光合产物产生器官被称作
“源”，光合产物消耗和储存部位被称作 “库”。研究发现，叶绿体中淀粉积累会导致类囊体膜结构被
破坏，保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔开放程度。下图为光合产物合成及向库运输的过程示意图；表
中数据为去果和留果对叶片净光合速率等因紫影响的结果。请回答下列问题：
留果与去果植株的光合指标
组别
净光合速率
（umol·m-2·s-1)
叶片蔗糖含量
（mg·g-1Fw)
叶片淀粉含量
（mg·g-1Fw)
气孔开放程度
（mmol·m-2·s-1)
对照组
（留果)
5.39
30.14
60.61
51.41
实验组
（去果)
2.48
34.20
69.32
29.70
(1)图中A 包括的物质有 ;叶肉细胞中，光合色素和产生丙糖磷酸（三碳糖）的酶分布的场所分别
是 和 。
(2)光合产物从“源”向"“库”运输的物质形式主要是 。若此运输过程受阻，则对叶绿体结构的
影响是 。
(3)叶片净光合速率可以用单位面积在单位时间内 释放量或 吸收量来衡量。若环境中
CO2含量降低。一段时间建立新的平衡后，此时RuBP 和三碳酸的含量与密封前相比分别为 、
。
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(4)据表中数据推测：去果处理降低了 （填“库”或“源”)的大小，使叶片中 积累，
进而抑制了光合速率。
(5)将某植物叶片分离得到叶绿体，检测蔗糖对离体叶绿体光合速率的影响，结果如图：图中
mol·L-1浓度范围的实验数据支持以上推测。
5.光系统及电子传递链
【总结归纳】
①光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH 的
产生。
②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用)，释放的能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类
囊体的基质侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。
③类囊体内的高浓度质子通过ATP 合成酶顺浓度梯度流出，而ATP 合成酶利用质子顺浓度梯
度中流出的能量来合成ATP。
典例05
（2023 秋·广东梅州·高三大埔县虎山中学校考阶段练习）金银花不仅是一味重要的中药材，而且花色奇特，
花形别致，色香俱备，具有很高的观赏价值。为提高金银花产量，某实验小组对三种金银花净光合速率的
日变化进行了研究，结果如图1 所示；图2 表示某高等植物叶肉细胞中光合作用部分过程示意图，光系统I
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（PSI）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是由蛋白质和光合色素组成的复合体，图中虚线表示该生理过程中电子（e）
的传递过程。请回答下列问题：
(1)图1 中15 时，黄花与京红久金银花净光合速率相同，此时二者光合作用固定CO2的速率 （选填“相
同”“不同”或“不一定相同”），理由是 。
(2)据图2 分析，PSI 和PSⅡ镶嵌在叶绿体的 上，其上的色素可利用无水乙醇提取、用纸层析法分离，色
素分离的原理是 。
(3)图1 三个品种金银花在12 时左右均出现“光合午休”现象（净光合速率均降低），为缓解“光合午
休”现象，宜采取的措施是 （填“适当遮阴”或“补充CO2”），采取该措施的理由是 。
(4)跨膜的H+浓度差在光合作用中的作用是为光反应中ATP 的合成过程提供能量。请结合图2 信息分析跨
膜的H+浓度差是如何形成的？ （回答三点）
1．（2023·广东深圳·深圳市建文外国语学校校考一模）科学研究需要正确的科学方法。下列叙述错误的是
（ ）
A．细胞膜结构的探索过程中，使用建构模型的方法来解释细胞膜的结构及其特点
B．探究酶的最适pH 实验中，进行预实验能确定有效pH 范围，减少实验误差
C．细胞学说的建立过程中，运用归纳法找出了动物和植物结构上的共同点
D．证明DNA 半保留复制的实验中，利用同位素标记法来区分亲代和子代的DNA
2．（2023·浙江·模拟预测）饴糖是我国传统甜食，其制作方法是将发芽的麦粒磨碎，与蒸熟的糯米拌匀，
室温发酵6 小时，榨出汁液，将汁液熬煮浓缩即可。下列叙述不正确的是（ ）
A．发芽的麦粒中含有淀粉酶
B．蒸熟的糯米中富含淀粉
C．将发芽的麦粒煮熟后再使用效果更好
D．饴糖的主要成分是淀粉水解产生的麦芽糖
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3．（2023·四川成都·统考模拟预测）经测定某化合物由C、H、O 三种元素组成，该化合物的功能可能是
（ ）
A．给细胞的生命活动直接供能
B．细胞内良好的储能物质
C．细胞内携带遗传信息的物质
D．生命活动的主要承担者
4．（2023·湖南株洲·校联考模拟预测）游泳时人体在水中耗能增多，呼吸运动加强，肺泡呼吸表面积扩大，
肺泡壁上开放的毛细血管数量增加，从而加快了肺泡内气体的扩散速度，有利于提高血氧含量，从而提高
组织对氧的利用率。下列关于人体细胞呼吸的叙述正确的是（ ）
A．游泳时人体所需能量来自线粒体中葡萄糖的氧化分解
B．缺氧时骨骼肌细胞无氧呼吸第二阶段也释放能量产生ATP
C．有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多
D．剧烈运动时骨骼肌细胞呼吸分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比等于1
5．（2023·全国·模拟预测）下列有关细胞结构和功能的表述正确的是（ ）
A．以葡萄糖为底物的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜
B．由参与分泌蛋白合成与加工的细胞器的膜共同构成了生物膜系统
C．溶酶体将衰老细胞的大分子有机物氧化分解的过程属于细胞凋亡
D．植物叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜是将光能转换为化学能的场所
6．（2023·辽宁·二模）下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是（ ）
A．适当提高水果贮藏环境中的O2浓度会减少酒精的生成量
B．利用密封保鲜袋保存车厘子，可减少水分散失降低细胞呼吸速率
C．农作物种子贮藏在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
D．与玉米种子相比花生种子萌发时呼吸作用需要大量氧气，播种时宜浅播
7．（2023·湖南岳阳·模拟预测）下列关于实验中颜色的叙述，正确的是（ ）
A．在新鲜的梨汁中加入斐林试剂，混匀后会生成砖红色沉淀
B．将酸性重铬酸钾溶液加入密封的酵母菌培养液中，溶液颜色由蓝变绿再变黄
C．用纸层析法分离绿叶中的色素时，滤纸条最上方的颜色为橙黄色
D．将二苯胺试剂加入溶解有DNA 的溶液后，呈现蓝色
8．（2023·河南·襄城高中校联考一模）实验甲：科学家给植物提供H2
18O 和CO2,检测发现在光照下植物释
放的氧气都是
18O2。实验乙：用
32P 标记的T2 噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经保温后，再搅拌、离心，
结果发现上清液中也有少量的放射性。下列对这两个实验的有关分析，错误的是（ ）
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A．实验甲和乙都用到了放射性同位素标记法
B．实验甲不足以证明H2
18O 中的
18O 全部转移到氧气
C．实验乙出现的结果可能是因为部分噬菌体尚未侵染细菌
D．实验乙中子代噬菌体不全都含有
32P 标记
9．（2023·福建福州·统考二模）植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬
浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。根据光合作用原理推测，加入的铁盐类似于叶绿
体中的（ ）
A．NADP+
B．ATP
C．H+
D．CO2
10．（2022·河南濮阳·濮阳一高校考模拟预测）Rubisco 酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓
度较高时，该酶催化CO2与C5反应进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒
体内生成CO2，植物的这种现象称为光呼吸。下列叙述错误的是（ ）
A．植物叶肉细胞中，Rubisco 酶发挥作用的场所是叶绿体基质
B．植物的光呼吸与细胞呼吸过程都会利用O2产生CO2
C．当细胞间CO2与O2浓度的比值减小时，不利于植物进行光呼吸
D．提高局部CO2浓度可抑制光呼吸，增加光合作用有机物的产量
11．（2023·辽宁·校联考模拟预测）研究人员在适宜温度、水分和一定
浓度条件下，分别测定了植株
甲和植株乙
吸收速率与光照强度的关系。下列相关叙述错误的是（ ）
A．光照强度为a 时，甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等
B．光照强度为b 时，甲、乙总光合作用强度相等
C．限制P 点
吸收速率因素可能是
浓度
D．光照强度为C 时，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关
12．（2023·四川内江·统考三模）如图表示水稻某细胞内甲、乙两个重要的生理过程，其中①-④代表不同
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的反应阶段。下列有关叙述错误的是（ ）
A．甲、乙两个生理过程产生的[H]是同一种物质
B．阶段②与阶段③的反应都发生在生物膜结构上
C．阶段①与阶段④的反应都不发生在生物膜结构上
D．在特定条件下，甲、乙两个生理过程可以被同时抑制
13．（2023·山西·统考模拟预测）真核生物细胞呼吸的全过程包括：糖酵解、柠檬酸循环，电子传递和氧
化磷酸化等过程，柠檬酸循环过程中有CO2生成，如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．糖酵解发生于细胞的有氧呼吸和无氧呼吸过程中
B．柠檬酸循环存在有氧呼吸过程中，释放CO2时需消耗水
C．有氧和无氧条件下，丙酮酸分解成二碳化合物的场所均为线粒体基质
D．电子传递链存在的场所和利用O2、产生大量ATP 的场所均为线粒体内膜
14．（2023·四川雅安·统考一模）奥托•海因里希•瓦尔堡（Otto Heinrich Warburg）的研究表明，癌细胞即
使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”，所以癌细胞从内
环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。下列有关说法正确的是（ ）
A．癌细胞呼吸时吸收O2少，释放CO2多
B．“瓦堡效应”导致机体需要大量营养物质供应
C．癌细胞呼吸产生的丙酮酸主要运入线粒体被消耗
D．与正常细胞相比，消耗等量葡萄糖癌细胞释放的能量多
15．（2023·山西·统考模拟预测）鲜猪肉去筋腱和脂肪后用绞肉机绞碎，均分为甲、乙两组，每组分为五
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等份，分别置于标准样品盒中，向甲组（CK）的五个样品盒中分别添加0，10、20、30、40g/kg 的NaCl；
向乙组的五个样品盒中分别添加0，10，20，30，40g/kg 的NaCl 和10g/kg 的谷氨酰胺转氨酶（TG），在
一定条件下反应一段时间后，测定肉糜的黏结性能，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．本实验的自变量是NaCl 含量，因变量是黏结性能
B．无NaCl 存在时，TG 也能使肉块的黏结性能略有增强
C．一定范围内随NaCl 含量的增大，肉糜的黏结性能逐渐增强
D．实验结果说明适当提高NaCl 含量可促进TG 提高肉糜的黏结性能
16．（2023·江西鹰潭·贵溪市实验中学校考模拟预测）细胞呼吸的全过程包括：糖酵解、柠檬酸循环、电
子传递和氧化磷酸化，柠檬酸循环过程中有CO2生成，反应产生的一些中间产物可以成为氨基酸、脂质等
合成的原料；非糖物质的代谢产物也能够进入细胞呼吸的不同阶段，如图是与细胞，呼吸及其相关的代谢
过程示意图。回答下列问题。
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(1)糖酵解发生的场所是 ，该过程中除生成丙酮酸外，还能生成 。
(2)电子传递链可能存在于线粒体内膜上，该过程中生成能量的去向是
。
(3)若呼吸过程中产生的丙酮酸转化为氨基酸，则至少增加的元素是 。图中ATP 水解为
（填“吸能”或“放能”）反应提供能量。
17．（2023·江西鹰潭·贵溪市实验中学校考模拟预测）某种酶A 能够催化小分子物质b 合成大分子物质
B，某兴趣小组为了探究温度对该酶A 活性的影响，进行了如下表所示的实验。回答下列问题。
组别
甲
乙
丙
丁
戊
①物质b 溶液
5mL
5mL
5mL
5mL
5mL
②酶A 溶液
1mL
1mL
1mL
1mL
1mL
③控制温度
0℃
80℃
20℃
40℃
60℃
④将酶A 溶液和物质b 溶液混合，再在相应温度下分别恒温
⑤反应一段时间后，测定单位时间内物质B 的生成量
注：①～⑤表示操作步骤
(1)在该实验中，实验的无关变量有
（答出2 个即可）。
(2)表中操作步骤存在错误，正确的操作应该是
。
(3)若第⑤步丙、丁中多肽的合成量相同且是实验条件中最高，要进一步探究该酶催化氨基酸合成多肽的最
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适温度，应如何进行实验，请简要叙述： 。
(4)保持该酶的正常的结构才能发挥将物质b 合成为物质B 的催化作用，请利用该原理，设置实验探究该酶
A 的本质是RNA 还是蛋白质，请简要写出实验思路：
，并
预期实验结果及结论：
（要求：实验包
含可相互印证的甲、乙两个组）。
18．（2023·广东·统考三模）不同温度条件下，植物对光的需求存在差异，如图1 是温度和其他条件适宜
时光照强度与番茄净光合速率的关系，图中A 点为光补偿点，B 点为光饱和点；图2 是番茄光补偿点和光
饱和点的高低与温度变化的关系。回答下列问题：
(1)由图1 可知，光补偿点的含义为当
时的光照强度。
(2)由图2 可以看出，在5~10℃时，光补偿点较低，该状态下，温度对光合速率及呼吸速率的影响效果分别
为
；超过35℃，光饱和点不升反降，可能的原因是
（写出两
点）。
(3)光补偿点和光饱和点的高低不仅受温度影响，还受
浓度的影响。若降低CO2浓度，图1 中A 点和B
点将分别向 和向
移动。在采用人工光源提高番茄产量时，对光照强度的控制应考虑
到
等多个方面（写出两点）。
(4)若要得到番茄的真正光合速率，要对呼吸速率进行测定，测定番茄呼吸速率的实验思路为
。
19．（2023·四川成都·校联考一模）光照是植物进行光合作用的必要条件，也是影响农作物产量的重要因
素。研究者发现，在夏季晴朗的午间，对温室栽培的作物进行适当遮光，反而能够提高农作物产量。回答
下列问题：
(1)植物进行光合作用时吸收并转化光能的场所是
，光反应通过产生
为暗
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反应提供能量。
(2)在夏季晴朗的午间，对植物进行适当遮光能够加快植物对
的 （填“吸收”或“运
输”），强光条件下叶片的气孔开度会 （填“降低”或“增加”）。
(3)研究表明，部分老叶及时摘除也能提高产量，原因是
。
20．（2023·广东湛江·统考三模）水稻为我国重要的粮食作物，为研究外源Ca2+对盐胁迫下水稻光合作用
的影响。研究人员以2 个水稻品种（WYJ 和IR36）为材料做了相关实验，每个品种设置4 个处理组：CK
（0mmol/LNaCl+0mmol/LCaCl2）、T1、T2（100mmol/LNaCl+5mmol/LCaCl2）、T3（100mmol/
LNaCl+10mmol/LCaCl2）。处理7 天后采样测定各项指标，结果如下图所示。
请回答下列问题:
(1)根据题干信息可知，TI 组的处理为 。
(2)由图甲可知，耐盐性较高的水稻品种是 。分析图甲，可知Ca2+对WYJ 水稻净光合速率的
影响是
（答出两点）。
(3)绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与 结合，形成的产物可以接受
释放的能量并且被还原。根据图乙可知，Ca2+可以
（填“增大”或“减小”）气孔
导度。
(4)有同学推测，盐胁迫能够降低IR36 水稻叶肉细胞中叶绿素的含量，而Ca2+能够提高盐胁迫条件下叶片
叶绿素含量，请你利用题中材料，设计实验确认此同学的推测是否正确，请写出你的实验思路：
。
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