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第3 天 光合作用与呼吸作用
1．细胞呼吸方式的探究所用的三种试剂：澄清石灰水和__溴麝香草酚蓝溶液__检测CO2；__酸性重铬酸钾
__溶液检测酒精。
2．有氧呼吸“三”个阶段中的场所及物质和能量变化
(1)第一阶段——细胞质基质：消耗葡萄糖，产生丙酮酸，释放少量能量。
(2)第二阶段——__线粒体基质__：分解丙酮酸，释放CO2，释放少量能量。
(3)第三阶段——线粒体内膜：__消耗
O 2，产生
H 2O ，释放大量能量
__。
3．无氧呼吸的三点提醒
(1)只释放少量能量的原因：其余能量储存在分解不彻底的产物——__酒精或乳酸__中。
(2)产物不同的原因：①直接原因是参与催化的酶不同；②根本原因是__控制酶合成的基因不同__。
(3)水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸产生的__酒精__对细胞有毒害作用。
4．有氧呼吸和无氧呼吸的三点不同
(1)有氧呼吸分解有机物彻底，无氧呼吸分解有机物__不彻底__。
(2)有氧呼吸释放的能量__多__，无氧呼吸释放的能量少。
(3)有氧呼吸和无氧呼吸进行的场所不完全相同。
5．叶绿体中色素的提取与分离两个原理
(1)色素易溶于有机溶剂中，可用无水乙醇来提取。
(2)不同的色素在__层析液__中的溶解度不同，溶解度高的色素分子在滤纸条上扩散得快。
6．光合作用两个阶段的物质变化
(1)光反应：在叶绿体类囊体薄膜上，叶绿体中的色素吸收光能，将H2O 分解为O2，同时形成__NADPH
和
ATP__的过程。
(2)暗反应是在叶绿体基质内，多种酶催化下完成的，包括CO2的固定和__C3 的还原__等过程。
7．有氧呼吸过程和光合作用过程中的两类关键物质
(1)NADH 和NADPH：在有氧呼吸中，产生[H](NADH)的阶段是第一和第二阶段，消耗[H]的阶段是__第三
阶段__。在光合作用中，产生NADPH 的阶段是__光反应阶段__，消耗NADPH 的阶段是暗反应阶段。
(2)ATP：在有氧呼吸中，产生ATP 的阶段是第一、第二和第三阶段。光合作用中产生ATP 的阶段是__光反
应阶段__。
8．区分细胞呼吸和光合作用的实质：细胞呼吸的实质是__分解有机物，释放能量__；光合作用的实质是
合成有机物，储存能量。
9．光合速率与呼吸速率的三个注意点
(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的单位时间内O2的吸收量或CO2的释放量表示呼吸速率。
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(2)绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的单位时间内O2的释放量或CO2
的吸收量表示__净光合速率__。
(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
10．影响光合速率的主要三个环境因素：__温度、光照强度和二氧化碳浓度等__。
一、单选题
1．（2023·重庆·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，
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·辽宁·高考真题）利用某种微生物发酵生产DHA 油脂，可获取DHA（一种不饱和脂肪酸）。下
图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是（ ）
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A．DHA 油脂的产量与生物量呈正相关
B．温度和溶解氧的变化能影响DHA 油脂的产量
C．葡萄糖代谢可为DHA 油脂的合成提供能量
D．12～60h，DHA 油脂的合成对氮源的需求比碳源高
【答案】D
【分析】1、发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、
产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、PH 和溶解氧等发酵条
件。
2、题图分析：横坐标为发酵时间，纵坐标为发酵过程各种相关物质的含量及生物量。从图可知，随着发
酵的进行，葡萄糖逐渐减少，发酵到96h 左右减少至0；蛋白胨在0~12h 间快速减少，然后缓慢减少，发
酵到96 小时左右减少至0；生物量和DHA 油脂的产量随着发酵进程逐渐上升。
【详解】A、由图可知，DHA 油脂的产量随着发酵进程逐渐增加，生物量也随着发酵进程逐渐增加，它们
的变化呈正相关，A 正确；
B、由图可知，生物量与DHA 油脂的产量呈正相关，温度和溶解氧影响微生物的生长繁殖，进而影响
DHA 油脂的产量，B 正确；
C、发酵液中葡萄糖被微生物吸收用于呼吸作用产生能量，供其合成DHA 油脂，C 正确；
D、DHA 油脂是一种不饱和脂肪酸，含C、H、O 不含N，所以在12～60h，DHA 油脂的合成对碳源的需
求高，不需要氮源，D 错误。
故选D。
3．（2023·北京·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（ ）
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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。
4．（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
【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
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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CO2，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，B 正确；
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。
5．（2023·天津·高考真题）下图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的 机制图。光反应产生的物质X
可进入线粒体促进ATP 合成。下列叙述 错误的是（ ）
A．物质X 通过提高有氧呼吸水平促进HCO3
-进入细胞质基质
B．HCO3
-利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质
C．水光解产生的的H+提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D．光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
【答案】B
【分析】光反应阶段在叶绿体囊状结构薄膜上进行，此过程必须有光、色素、光合作用的酶．具体反应步
骤：①水的光解，水在光下分解成氧气和还原氢；②ATP 生成，ADP 与Pi 接受光能变成ATP，此过程将
光能变为ATP 活跃的化学能。
【详解】A、光反应产生的物质X 可进入线粒体促进ATP 合成，因此物质X 可通过提高 有氧呼吸水平促
进HCO3-进入细胞质基质。A 正确；
B、HCO3-进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP 供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，
B 错误；
C、据图可知，光反应中水光解产生的H+促进HCO3-进入类囊体，并与HCO3-在类囊体腔内反应产生
CO2，因此能提高类囊体腔CO2 水平，C 正确；
D、据图可知，光反应生成的物质X（O2）促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于HCO3-进入
叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2 供应，D 正确。
故选B。
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6．（2023·北京·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。
7．（2023·湖北·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。
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【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、高温往往使植物叶片变黄、变褐，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。
8．（2023·湖北·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，PSⅡ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O2
【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O2，D 正确。
故选C。
9．（2023·山西·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（ ）
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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。
10．（2023·全国·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；
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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。
二、多选题
11．（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
【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
CO2 不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸；图中氧浓度为a 时CO2 的释放量大于O2 的吸收量，说明既进
行有氧呼吸又进行无氧呼吸；贮藏植物器官应选择CO2 产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度。
【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、O2 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
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、O2 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
度为b 时植物只进行有氧呼吸，故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，C 正
确；
D、O2 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
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 CO2 为0.6，O2 为0.3，
其中CO2 有0.3 是有氧呼吸产生，0.3 是无氧呼吸产生。 按有氧C6 : O2 : CO2=1:6:6 ，无氧呼吸
C6:CO2=1:2，算得C6（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，O2 和CO2 的相
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对值为0.7，算得C6 的相对消耗量为0.11，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、非选择题
12．（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CO2浓度
叶绿素含量
光合速率
1
蒸腾速率
0.95
1
气孔导度
0.99
0.94
1
胞间CO2浓度
-0.99
-0.98
-0.99
1
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CO2 浓度 下降 非气孔限制因素 胞间CO2 浓度与光合速率和气孔导度呈负相
关
(3) 脱落酸 程序性死亡/凋亡
【分析】有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段在细胞质进行，第二阶段在线粒体基质进行，第三阶段在线粒
体内膜进行，且第三阶段释放的能量最多。无氧呼吸分为两个阶段，均在细胞质基质进行。
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由表可知，胞间CO2 浓度与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CO2 上升，说
明光合速率下降主要由非气孔限制因素导致的。
【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CO2 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
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CO2 浓度与
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CO2 上升，说明光合速率下降主要由非气孔
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。
13．（2023·河北·高考真题）拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP 须借助其膜上的
转运蛋白H 由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H 基因表达量下降，细胞质基质ATP 向成熟叶
绿体转运受阻。
回答下列问题：
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP 主要在 合成，经细胞质基质进入叶绿体。
(2)光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP 和 中的化学能，这些化学能经 阶段
释放并转化为糖类中的化学能。
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H 基因过量表达，对转H 基因和非转基因叶肉细
胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP 相对浓度，结果如图。相对于非转基因细
胞，转基因细胞的细胞质基质ATP 浓度明显 。据此推测，H 基因的过量表达造成细胞质基质ATP 被
（填“叶绿体”或“线粒体”）大量消耗，细胞有氧呼吸强度 。
(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调 阻止细胞质基质ATP 进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体 ，以
保证光合产物可转运到其他细胞供能。
【答案】(1)线粒体（或“线粒体内膜”）
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(2) NADPH（或“还原型辅酶Ⅱ”） 暗反应（或“卡尔文循环”）
(3) 降低 叶绿体 升高
(4) H 基因表达（或“H 蛋白数量”） 过多消耗光合产物（或“有氧呼吸增强”）
【分析】由题干可知，拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育需要来自细胞质基质的ATP，
ATP 是细胞中的直接能源物质，主要细胞呼吸和光合作用产生，其中细胞呼吸产生的ATP 可以用于各种生
命活动，因此未成熟的叶绿体发育所需的ATP 来自细胞呼吸，细胞有氧呼吸产生大量ATP，有氧呼吸的场
所主要在线粒体，因此细胞线粒体产生大量ATP 通过叶绿体膜上的H 蛋白转运至叶绿体促进其发育。待叶
绿体发育成熟，H 基因表达量下降，细胞有氧呼吸产生的ATP 向叶绿体转运受阻，ATP 可用于其他的生命
活动，避免有机物的过度消耗。
【详解】（1）由题干可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育且时，消耗的ATP 主要来自自身线粒
体。线粒体通过有氧呼吸为细胞提供生命活动所需的大约95%的能量。线粒体中能够大量合成ATP 的化学
反应在线粒体内膜上进行。
（2）在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP 和NADPH 中的化学能。
在暗反应阶段ATP 和NADPH 中的化学能再进一步转化固定到糖类等有机物中。
（3）由图可知，叶绿体成熟的非转基因叶肉细胞中H 基因表达下调，细胞质基质ATP 浓度远高于叶绿体
基质。H 基因过表达后，细胞质基质中ATP 含量下降，且叶绿体基质中ATP 含量未显著升高，表明叶绿体
消耗了从细胞质基质中转入的ATP。推测，H 基因过表达后，大量的ATP 转运至叶绿体中被消耗，细胞需
代偿性提高线粒体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。
（4）由题分析可知，ATP 由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H 转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主
要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H 基因的表达下调，H 转运蛋白的数量减少，进而ATP 向叶绿体的流入
被有效阻止，细胞质基质ATP 可保持正常生理水平，从而避免了线粒体呼吸作用的额外增强、过多消耗光
合产物，保证光合产物能被转运到其他细胞供能。
14．（2023·江苏·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：
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(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______。
13
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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.。
15．（2023·全国·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。
【答案】(1)光合作用和呼吸作用
(2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细
胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放
(3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔张开
(4)能
【分析】1、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、气孔既是CO2 进出的场所，也是蒸腾作用的通道，气孔张开既能增加蒸腾作用强度，又能保障CO2 供
应，使光合作用正常进行。
【详解】（1）气孔是植物体与外界气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧气、二氧化碳
和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔开闭影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等生
理过程。
（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使细胞的渗透压，
促进保卫细胞吸水，细胞体积膨涨，气孔开放。
（3）题中显示，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，提高了细胞的渗透压，保卫细胞
吸水能力增强，体积膨大，气孔开放，因此，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。
（4）保卫细胞渗透压的调节有光合作用产生有机物的因素，还有非光合作用因素----蓝光照射引起钾离子
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的吸收。所以当光合作用被阻断，钾离子在蓝光的调节下仍可以进入细胞，提高细胞的渗透压，引起细胞
吸水，气孔维持一定开度。
16．（2023·辽宁·高考真题）花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不
同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题：
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 光，可用 等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是 。
(3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl 添加的条件下，LH12 的光合速率 （填“大于”“等于”或
“小于"）HH1 的光合速率，判断的依据是 。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl 添加量为3．0g·kg¹
的条件下，HY25 的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25 的 含量高，光反
应生成更多的 ，促进了暗反应进行。
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(4)依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植 品种。
【答案】(1) 叶绿素a 和叶绿素b 红光和蓝紫 无水乙醇
(2)HH1
(3) 大于 在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl 添加的条件下，LH12 的净光合速率和HH1 的净
光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，
叶绿素 ATP 和NADPH
(4)LH12
【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（溶解色素）、石英砂（使研磨更
充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，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，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶
黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
【详解】（1）花生叶肉细胞中的叶绿素包括叶绿素a 和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，可用无水乙醇
等有机溶剂从叶片中提取，因为叶片中的色素能溶解到有机溶剂中。
（2）结合图1 实验结果可以看出，盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1，因
为该品种的叶绿素含量受盐浓度变化影响更显著。
（3）在光照强度为500μmol·m-2·s-1、无NaCl 添加的条件下，LH12 的净光合速率和HH1 的净光合速率相
同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，因此可以判断，
LH12 的光合速率大于HH1 的光合速率。在光照强度为1500μmolm-2·s-1、NaCl 添加量为3．0g·kg¹ 的条件
下，HY25 的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25 的叶绿素含量高与其他三个
品种，光反应生成更多的ATP 和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。
（4）根据图2 数据可知，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植LH12 品种，因为该条件下，该品种的
净光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。
17．（2023·重庆·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
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
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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。
一、单选题
1．（2024·山东济宁·二模）在不同强度运动时，人体骨骼肌相同时间消耗糖类和脂类的百分比如图所示。
下列关于这三种强度运动的说法正确的是（ ）
A．高强度运动时，细胞在细胞质基质和线粒体中产生ATP
B．低强度运动时，肝细胞将乳酸转化为葡萄糖的量最大
C．肥胖患者适合采用较长时间的高强度运动来达到减肥的目的
D．肌糖原转化为葡萄糖氧化供能的量随运动强度的降低而减少
【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、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，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所是细胞质基质，因此高强度运
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动时，细胞在细胞质基质和线粒体中产生ATP，A 正确；
B、据图可知，运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，因此脂肪酸转化为葡萄糖的量最大，B 错误；
C、肥胖患者的脂肪含量较高，结合题图可知，适合采用较长时间的低强度运动增加脂肪酸的消耗来达到
减肥的目的，C 错误；
D、据图可知，随着运动强度的增加，消耗肌糖原供能所占的比例逐渐增加，但肌糖原不能直接转化为葡
萄糖氧化分解供能，D 错误。
故选A。
2．（2024·山东济宁·二模）线粒体可以融合和分裂，其基因FZO 编码的GTPase 是外膜融合必需的跨膜蛋
白质。科研人员分别用绿色荧光染料和红色荧光染料标记酵母细胞甲中两个相邻的线粒体，以观察线粒体
的融合。两种染料混合时荧光呈黄色。下列说法错误的是（ ）
A．核糖体合成GTPase 时会产生水
B．线粒体内膜GTPase 含量高于其外膜
C．细胞甲所处环境温度影响黄色荧光形成所需时间
D．若敲除细胞甲的FZO 基因，则不会形成黄色荧光线粒体
【答案】B
【分析】线粒体是有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”，为生命活动提供能量。需能多的细胞，
线粒体的数量多。线粒体中含有少量的DNA 和RNA，因此线粒体是半自主性细胞器，它可以自主合成部
分蛋白质。
【详解】A、GTPase 是蛋白质，是在核糖体上脱水缩合形成的，A 正确；
B、GTPase 是外膜融合必需的跨膜蛋白质，所以外膜含量高，B 错误；
C、温度会影响膜的流动性，细胞甲所处环境温度影响黄色荧光形成所需时间，C 正确；
D、若敲除细胞甲的FZO 基因，则线粒体无法融合，不会形成黄色荧光线粒体，D 正确。
故选B
3．（2024·广东深圳·二模）柠檬酸循环是指在多种酶的作用下，丙酮酸被激活最终产生二氧化碳的过程。
下列有关柠檬酸循环的叙述正确的是（ ）
A．在线粒体的内膜上进行
B．没有还原型辅酶I 产生
C．反应过程需要消耗氧气
D．释放的能量主要是热能
【答案】D
【分析】细胞呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行，不需要氧气参与，柠檬酸循环主要就是指有氧呼吸
的第二阶段的反应，丙酮酸与水反应生成二氧化碳、还原性氢和能量，发生在线粒体基质中。
【详解】根据题意，“丙酮酸被激活最终产生二氧化碳”属于有氧呼吸第二阶段的反应，不需要氧气参与，
发生在线粒体基质，有还原型辅酶I 产生，释放的能量主要是热能，少部分用于合成ATP，ABC 错误，D
正确。
故选D。
4．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）图1 和图2 分别为电镜下观察到的正常细胞和癌细胞的线粒体结构，据
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此分析癌细胞比正常细胞应具有的是（ ）
A．线粒体内膜面积增大，有利于相关酶的附着
B．葡萄糖在线粒体基质中分解产生丙酮酸的量减少
C．细胞呼吸强度与氧化分解释放能量的比例均提高
D．葡萄糖的消耗量增大，氧气的消耗量减小
【答案】D
【分析】线粒体为有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质：葡萄糖分解为丙酮酸和
NADH；第二阶段发生在线粒体基质：丙酮酸与水反应生成二氧化碳和NADH；第三阶段发生在线粒体内
膜：NADH 与氧气反应生成水。
【详解】A、线粒体内膜面积增大，有利于相关酶的附着，是有氧呼吸的场所，图示癌细胞癌细胞线粒体
缺少向内凸起的嵴，A 错误；
B、葡萄糖在细胞质基质中产生丙酮酸，B 错误；
CD、癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，无氧呼吸强，代谢旺盛，对能量需求量大，而无氧呼吸释放的能量
少，故葡萄糖的消耗量大，有氧呼吸减弱，氧气的消耗量减小，C 错误，D 正确。
故选D。
5．（2024·贵州·模拟预测）生产中常利用鱼藤酮来防治菜粉蝶，这与菜粉蝶幼虫细胞中NADH 脱氢酶
（一种催化NADH 与氧反应的酶）对鱼藤酮十分敏感有关。下列相关叙述错误的是（ ）
A．可用双缩脲试剂鉴定NADH 脱氢酶的化学本质
B．NADH 是还原型辅酶Ⅱ，在细胞质基质和线粒体基质中产生
C．鱼藤酮主要抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第三阶段
D．鱼藤酮作用机制是使菜粉蝶幼虫缺乏能量而死亡
【答案】B
【分析】据题干分析，NADH 脱氢酶是一种催化[H]与氧反应的酶，说明催化有氧呼吸的第三阶段，主要
分布在线粒体内膜上；而对植物的根皮部中的鱼藤酮十分敏感，说明可利用鱼藤酮来防治害虫。
【详解】A、NADH 脱氢酶的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定NADH 脱氢酶的化学本质，A 正确；
B、NADH 是还原型辅酶Ⅰ，在有氧呼吸第一阶段和第二阶段均可产生，即在细胞质基质和线粒体基质中
产生，B 错误；
C、NADH 脱氢酶对鱼藤酮十分敏感，NADH 脱氢酶是一种催化NADH 与氧反应的酶，主要作用于有氧呼
吸第三阶段，故说明鱼藤酮主要抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第三阶段，C 正确；
D、鱼藤酮作用机制是抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第三阶段（产生大量能量），从而使菜粉蝶幼虫因
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为缺乏能量而死亡，D 正确。
故选B。
6．（2024·辽宁·模拟预测）格瓦斯采用俄式大面包为基质，经糖化、乳酸菌和酵母菌等多菌株混合，传统
发酵工艺加工发酵而成。含有维生素、氨基酸、乳酸、钙等对人体有益的成分。具有开胃、健脾、降血压、
消除疲劳等作用。下列关于传统发酵技术的说法错误的是（ ）
A．面包屑糖化产生葡萄糖进入线粒体参与发酵过程
B．发酵过程中，容器的密封可以提高酒精产量
C．格瓦斯开盖后有气体喷出应该是酵母菌无氧呼吸产生的CO₂
D．发酵产物中的乳酸是在无氧条件下产生的
【答案】A
【分析】酒精发酵涉及的微生物主要是酵母菌，其新陈代谢的类型为异养兼性厌氧型，较适宜的发酵温度
为18~30℃。在无氧的环境中酵母菌把糖类分解为酒精和二氧化碳。乳酸发酵涉及的微生物主要是乳酸菌，
在无氧环境下，乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸。
【详解】A、面包屑糖化产生葡萄糖进入细胞质参与发酵过程，葡萄糖不能进入线粒体，A 错误；
B、容器的密封有利于酵母菌进行无氧呼吸，可以提高酒精产量，B 正确；
C、格瓦斯开盖后有气体喷出应该是酵母菌无氧呼吸产生的CO2，C 正确；
D、乳酸菌在无氧条件下产生了乳酸，所以发酵产物中含有乳酸，D 正确。
故选A。
7．（2024·浙江·二模）1897 年德国科学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；还有研究
发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。为验证上述结论，已设置的4 组实验处理和部
分结果如表：
组别
实验处理
实验结果
①
葡萄糖溶液+无菌水
一
②
葡萄糖溶液+酵母菌
+
③
葡萄糖溶液+酵母汁
④
葡萄糖溶液+含有酵母汁中的各类小分子和离子的溶液
注：“+”表示有乙醇生成，“-”表示无乙醇生成。
对该实验操作和结果分析合理的是（ ）
A．组③、组④的实验结果分别为+、+
B．应增设组⑤，处理为：无菌水+酵母汁
C．制备无细胞的酵母汁时，可将酵母菌细胞在蒸馏水中破碎处理
D．应检测酵母汁中是否含有活细胞
【答案】D
【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA；
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2、酶促反应的原理：酶能降低化学反应的活化能；
3、本实验的目的是为验证“无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小
分子和离子辅助”，所给实验材料中，葡萄糖溶液为反应的底物，在此实验中为无关变量，其用量应一致。
酵母菌为细胞生物，与其对应的酵母汁无细胞结构，可用来验证“无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵”。
【详解】A、组③实验的酵母汁中含有乙醇发酵的条件，有乙醇生成（+），组④的实验含有乙醇发酵的各
类小分子和离子，缺少酶，无乙醇生成，故组③、组④的实验结果分别为+、-，A 错误；
B、为验证上述“无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子
辅助的结论，还需增设组⑤为葡萄糖溶液+含有酵母汁中的各类生物大分子包括相关酶的溶液+含有酵母汁
中的各类小分子和离子的溶液的实验，B 错误；
C、酶的作用条件温和，需要适宜的温度和pH 等条件，实验中缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供
酶促反应的适宜pH，C 错误；
D、本实验的目的是为验证“无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵”，因此需要检测酵母汁中是否含有活细
胞，D 正确。
故选D。
8．（2024·湖南永州·三模）下图表示光照强度对植物光合作用的影响，其中能表示光合作用与细胞呼吸强
度相等的点是（ ）
A．a 点
B．b 点
C．c 点
D．d 点
【答案】B
【分析】由图分析：真正光合速率=净光合速率+呼吸速率，图中a 点光照强度为零，只进行呼吸作用；b
点表示光合作用的补偿点，净光合速率等于零，此时光合作用速率等于呼吸作用速率；c 点表示最大光合
速率。
【详解】光合作用与细胞呼吸强度相等时，植物既不向外释放CO2，也不从外界吸收CO2，对应图中b 点，
B 正确，ACD 错误。
故选B。
9．（2024·天津·一模）洋葱是生物实验的好材料，其植株的地上部分是绿色的管状叶，地下部分是鳞片叶
和不定根。下列有关实验中，叙述正确的是（ ）
A．用紫色洋葱鳞片叶的外表皮制作临时装片，在高倍镜下才能观察到质壁分离现象
B．用无水乙醇分离管状叶中的色素，可探究绿叶中色素的种类
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C．用鳞片叶外表皮为材料，可观察有丝分裂过程中染色体的形态变化
D．低温（4℃）处理洋葱长出的 1cm 左右不定根，能诱导染色体数目加倍
【答案】D
【分析】观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂：实验室培养洋葱根尖直到根长约5cm，接着进行装片制作：
解离（使组织中的细胞相互分离开来）-漂洗（防止解离过度）-染色（用龙胆紫或醋酸洋红使染色体染
色）-制片（使细胞分散，有利于观察），最后进行观察：先在低倍镜找到分生区细胞再换到高倍镜下观察。
【详解】A、用紫色鳞片叶外表皮细胞制作临时装片，在低倍镜下就能观察到细胞的质壁分离，A 错误；
B、用无水乙醇提取管状叶中的色素，但没有进行分离，不能探究绿叶中色素的种类，B 错误；
C、在制片过程中，细胞已经死亡，不能观察有丝分裂过程中染色体的形态变化，C 错误；
D、待洋葱长出约1cm 长的不定根时，将整个装置放入冰箱中冷藏室内（4℃），诱导培养48~72h，可在
视野中观察到正常的二倍体细胞，也有染色体数目加倍的细胞，由此得出低温可以诱导植物染色体数目发
生变化，D 正确。
故选D。
10．（2024·四川达州·二模）德国马普研究所的研究人员在2020 年成功研制了一半天然一半合成的“人造
叶绿体”，并利用光和该系统实现了CO2的固定。该研究从菠菜中分离出类囊体，并将其余16 种酶（包含
CETCH 途径）一起包裹在由磷脂分子构成的小液滴中，这些小液滴悬浮于油中。下列分析不正确的是（
）
A．可推测小液滴一定是由双层磷脂分子层组成
B．类囊体薄膜上进行水的光解和ATP 的合成
C．外侧为油利于缩小液滴体积而提高酶浓度
D．CETCH 途径中固定CO2的物质最可能与C5类似
【答案】A
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体薄膜）：水的光解以及ATP 的形成。光合作用的
暗反应阶段（场所是叶绿体基质）：CO2 被C5 固定形成C3，C3 在光反应提供的ATP 和NADPH 的作用下
还原成糖类等有机物。
【详解】A、据图观察可知，“人造叶绿体”膜内侧是油，外侧是水，因此“人造叶绿体”外膜是由一层
磷脂分子组成，A 错误；
B、类囊体薄膜是光合作用光反应的场所，在叶绿体薄膜发生了水的光解和ATP 的合成，B 正确；
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C、小液滴外周的油是由磷脂分子层组成，膜是由磷脂分子组成，因此小液滴外周的油相当于叶绿体膜，
降低了酶的浓度，C 错误；
D、CO2 被C5 固定形成C3，因此CETCH 途径中固定CO2 的物质与叶绿体中的C5 相同，不断地被消耗和
合成，D 正确。
故选A。
二、多选题
11．（2024·湖南长沙·二模）癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP 总量没有明显差异，但癌细
胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。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 的现象，称为“瓦堡效应”。肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如下
图所示。下列叙述正确的是（ ）
注：NADH 是一种氢的载体，也可用[H]表示。
A．过程①和③都能产生少量的ATP
B．“瓦堡效应”导致癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量越少
C．过程3 产生的NAD+对①过程具有促进作用
D．过程②会消耗①过程产生的NADH
【答案】CD
【分析】据图可知，①表示细胞呼吸的第一阶段，②表示有氧呼吸的第二、三阶段，③表示无氧呼吸的第
二阶段。
【详解】A、①表示细胞呼吸的第一阶段，能产生少量的ATP，③表示无氧呼吸的第二阶段，不产生
ATP，A 错误；
B、癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖厌氧呼吸（无氧呼吸）产生ATP 的现象，称为“瓦堡
效应”，癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量也越多，B 错误；
C、过程③产生的NAD+是过程①形成NADH 的原料，对①过程具有促进作用，C 正确；
D、②表示丙酮酸彻底氧化分解形成CO2 和水，表示有氧呼吸第二、三阶段，有氧呼吸第三阶段要消耗前
两个阶段产生的NADH，因此过程②会消耗①过程产生的NADH，D 正确。
故选CD。
12．（2024·江西新余·二模）呼吸作用强度受多种因素的影响。呼吸熵（RQ=CO2释放量/O₂ 吸收量)可作为
描述细胞利用不同底物呼吸过程中O₂ 供应情况的一种指标。图甲、乙表示相关因素对呼吸作用的影响，图
丙表示某植物非绿色器官在不同氧分压下的呼吸商。下列说法错误的是（ ）
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A．由图甲可知，冬季升高室内温度可以提高人体温度，从而明显促进人体呼吸作用
B．若图乙D 点开始只进行有氧呼吸，则D 点后呼吸作用CO2释放量和O2吸收量不一定相等
C．据图丙分析，c 点以后呼吸作用强度不再随氧分压的增大而变化
D．综上分析，种子萌发时应在温度适宜、氧气充足的条件下进行
【答案】AC
【分析】甲图表示温度影响呼吸速率的曲线，随着温度的上升，呼吸速率先上升后下降，在32℃左右呼吸
速率最大。乙图：A 表示细胞只进行无氧呼吸，C 点表示释放CO2 的量最少，总呼吸强度最弱，有机物消
耗最少。丙图：在一定范围内，随着氧分压的升高，细胞呼吸熵逐渐下降，说明细胞无氧呼吸逐渐减弱，
有氧呼吸逐渐加强；当氧分压超过c 以后，细胞呼吸熵等于1，即释放的CO2 量与吸收的O2 量相等，若
底物为葡萄糖，说明此时及之后细胞只进行有氧呼吸。
【详解】A、由甲图可知，在一定的温度范围内，温度越高，呼吸速率越快。但人是恒温哺乳动物，外界
温度变化，机体可通过自身调节维持体温稳定，A 错误；
B、细胞呼吸一般以葡萄糖为底物，但底物也可能是脂肪等其他物质，消耗脂肪时CO2 产生量小于氧气消
耗量，所以若乙图D 点开始只进行有氧呼吸，D 点后CO2 释放量和O2 吸收量不一定相等，B 正确；
C、RQ=CO2 释放量/O2 吸收量，当RQ=1 时，CO2 释放量等于O2 吸收量，若底物为葡萄糖，则RQ=1 时，
说明细胞只进行有氧呼吸，一定范围的氧气浓度下，有氧呼吸强度会随着氧气浓度增加而增加，因此c 点
以后呼吸作用的强度会随氧分压的增大而变化，C 错误；
D、由图可知，适宜的温度、氧气充足的条件下有利于种子萌发，D 正确。
故选AC。
13．（2024·山东·二模）有氧条件下，细胞质基质中的NADH 不能直接进入线粒体。一部分NADH 所携带
的氢可通过α-磷酸甘油穿梭途径进入线粒体，被FAD 接受形成FADH2，最终与氧气发生氧化反应生成水
并释放能量。具体过程如图所示，下列说法错误的是（ ）
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A．无氧条件下，NADH 可在细胞质基质中将丙酮酸还原为乳酸和二氧化碳
B．NADH 也能在线粒体内膜产生，经过一系列化学反应与氧气结合形成水并释放大量能量
C．α-磷酸甘油脱氢酶可催化不同的化学反应说明酶不具有专一性
D．NADH 携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体，说明α-磷酸甘油具有较强的脂溶性
【答案】ABC
【分析】1、有氧呼吸过程：有氧呼吸第一阶段，在细胞质基质，1 分子的葡萄糖分解成2 分子的丙酮酸，
产生少量的NADH，释放少量的能量；第二阶段，在线粒体基质，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和
NADH，释放少量的能量；第三阶段，在线粒体内膜，前两个阶段产生的NADH，经过一系列反应，与氧
气结合生成水，释放出大量的能量。
2、无氧呼吸过程：无氧呼吸第一阶段，在细胞质基质，1 分子的葡萄糖分解成2 分子的丙酮酸，产生少量
的NADH，释放少量的能量；第二阶段，在细胞质基质，丙酮酸不彻底分解成乳酸或二氧化碳和酒精，释
放少量的能量；
【详解】A、无氧条件下，NADH 可在细胞质基质中将丙酮酸还原为乳酸时，不会产生二氧化碳，A 错误；
B、由题意可知，有氧条件下，NADH 可在细胞质基质和线粒体基质中产生，不能在线粒体内膜产生，B
错误；
C、酶的专一性是指酶只能催化一种或一类化学反应，α-磷酸甘油脱氢酶可催化不同的化学反应，不能说
明酶不具有专一性，C 错误；
D、NADH 携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体基质，需要跨双层膜，说明α-磷酸甘油具有较强的脂溶性，
D 正确。
故选ABC。
14．（2024·山东泰安·二模）为提高苹果果实中的糖含量，研究者利用同位素标记法进行实验，处理及结
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果如下表。其中M 蛋白主要在根表皮细胞表达且定位在细胞膜上。下列说法正确的是（ ）
设置
苹果根系置于含有
13C 标记的葡萄糖培
养液中
苹果根系置于葡萄糖培养液中，用
13C 标记的CO₂
处理苹果叶片
根系
13C 含量
（mg）
地上
13C 含量
（mg）
根系
13C 含量占比（%）
地上
13C 含量占比（%）
野生型
4.7
含量极低
44.24
55.76
M 基因高
表达
6.2
30.89
69.11
M 基因低
表达
3.6
46.79
53.21
A．M 蛋白能促进根系从周围环境中吸收葡萄糖
B．叶片合成的有机物主要是以葡萄糖的形式运输到苹果根系
C．根系能吸收葡萄糖，减少了叶片光合产物向根系的运输，使更多糖分配到果实
D．该培养条件下，促进M 基因表达能够提高苹果果实中的糖含量
【答案】ACD
【分析】由表格数据可知，将苹果根系置于含有13C 标记的葡萄糖培养液中，M 基因高表达组根系13C 含
量显著高于野生型和M 基因低表达组，再用用13C 标记的CO2 处理苹果叶片，M 基因高表达组根系13C
含量占比要显著低于野生型和M 基因低表达组，即根系中葡萄糖的来源有两种，一是从周围环境中吸收，
二是叶片合成的有机物运输到根系。
【详解】A、将苹果根系置于含有13C 标记的葡萄糖培养液中，M 基因高表达组根系13C 含量显著高于野
生型和M 基因低表达组，说明M 蛋白能促进根系从周围环境中吸收葡萄糖，A 正确；
B、叶片合成的有机物主要是以蔗糖的形式通过韧皮部筛管运输到苹果根系，B 错误；
C、将苹果根系置于含有13C 标记的葡萄糖培养液中，M 基因高表达组根系13C 含量显著高于野生型和M
基因低表达组，再用用13C 标记的CO2 处理苹果叶片，M 基因高表达组根系13C 含量占比要显著低于野
生型和M 基因低表达组，说明根系能吸收葡萄糖，减少了叶片光合产物向根系的运输，使更多糖分配到果
实，C 正确；
D、该培养条件下，由表格数据可知，促进M 基因表达能促进根系能吸收葡萄糖，减少了叶片光合产物向
根系的运输，使更多糖分配到果实，提高苹果果实中的糖含量，D 正确。
故选ACD。
15．（2024·辽宁·二模）实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过
程：将照暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP（氧化剂）、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下
被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP 被还原，颜色由蓝色变成无色，用不同浓度的某除草剂分别处理品
种甲杂草和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应·实验结果如下表所示，下列叙述错误的是（ ）
除草剂相对浓度/%
0
5
10
15
20
25
30
28
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品种甲放氧速率相对
值
5.0
3.7
2.2
1.0
0
0
0
品种乙放氧速率相对
值
5.0
4.4
3.7
3.0
2.2
1.6
1.0
A．希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量
B．希尔反应中的DCIP 相当于光反应中的NADPH
C．与品种乙相比，除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强
D．除草剂浓度为20%时，若向品种甲的希尔反应溶液中通入二氧化碳，在光照条件下就能检测到糖
生成
【答案】ABD
【分析】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。
【详解】A、希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压，A 错误；
B、希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化，该阶段在叶绿体的类囊体膜中进行，溶液中的
DCIP 被还原，因此氧化剂DCIP 在希尔反应中的作用，相当于NADP+在光反应中的作用，B 错误；
C、据题图分析可知：抑制剂处理影响叶绿体放氧速率，说明抑制剂主要抑制光合作用的光反应阶段，光
反应阶段发生在类囊体膜上，与品种乙相比，甲的放氧速率较乙品种慢，即除草剂抑制品种甲叶绿体类囊
体膜的功能较强，C 正确；
D、除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，由于该反应中没有NADPH 的生
成，所以C3 不能被还原成糖，在光照条件下不能检测到糖的生成，D 错误。
故选ABD 。
三、非选择题
16．（2024·山东济宁·二模）番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSI、PSⅡ是由光合色素
和蛋白质构成的复合体。RCA 是Rubisco 的激活酶，Rubisco 催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA 的活
性被抑制，进而降低Rubisco 活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧（ROS）过量合成，ROS 能使
PSⅡ失活。回答下列问题。
(1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是 。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为 ，
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同时产生电子（e-）；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP 的值 。（填“变大”或“变小”或
“基本不变”）
(2)科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3 天时测得相关实验数据如下表所示：
组
别
温度
气孔导
度
净光合速率（umol·m-2·s-1）
胞间CO2浓度（ppm）
Rubisco 酶活性（U·ml-1）
甲
25℃
99.2
11.8
282
172
乙
40℃
30.8
1.1
403
51
从光合作用的过程分析，40℃时光合速率较低的原因是 。（答出两点即可）
(3)提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco 活性影响的方案： 。
【答案】(1) 叶绿素b 氧（O2）和H+ 变小
(2)使Rubisco 酶活性下降，暗反应速率降低；使PSⅡ失活，光反应速率降低
(3)运用蛋白质工程技术提高RCA 的热稳定性
【分析】光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解生成
还原氢和氧气，以及ATP、NADPH 的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化
合物的还原两个过程。
【详解】（1）番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是叶绿素b，适宜环境温度下，PSⅡ受光激发
将水分解为O2 和H+，同时产生电子（e-）；由图可知，环式电子传递不发生H2O 的氧化，不形成
NADPH，导致NADPH/ATP 的值变小；
（2）分析表中数据可知，造成其光合速率较低的内部因素可能是酶的活性降低、类囊体结构破坏；表中
数据显示，高温胁迫下番茄植株R 酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP 和NADPH 的剩余量
增加，抑制光反应；同时光能过剩导致活性氧的大量积累，进而破坏光系统Ⅱ且抑制其修复，故高温胁迫
下番茄植株光反应速率减慢；
（3）依题意，Rubisco 活性受到Rubisco 活化酶(RCA)的调节，RCA 活性易受高温胁迫抑制。根据结构和
功能相适应的观点，可运用蛋白质工程技术改变RCA 的结构，从而提高其热稳定性，使其结构在高温环
境中更具稳定性，从而缓解高温胁迫对光合能力和作物产量影响。
17．（2024·江苏·模拟预测）光能为绿色植物光合作用提供动力，但光照过强会损伤光系统，引起光抑制
现象。下图1 为叶绿体内的部分代谢过程，其中①~③表示生理过程。请回答下列问题：
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(1)光合作用中光反应过程的发生场所是 ，其上的光系统包括PSI 和PSII。当光照强度增强时，光反应
产生的 等物质会随之增加，直接影响暗反应中 (填图中序号)过程，此时限制光合速率的非生物
因素主要有 。
(2)当光照过强时, PSII 会产生大量的 与 O2 结合形成的
、H2O2等活性氧物质，但植物能通过多种方
式对自身进行光保护。
Ⅰ.当光照强度持续增强超过光饱和点后，叶绿体以其窄面向着光源，并沿 (填“垂直”或“平行”)于入
射光方向排列，以减小叶绿体的受光面积。
Ⅱ.在强光下叶肉细胞中的花青素含量会增加，其在450-550nm(蓝绿光)有吸收峰，可减少 (填物质)对
光的吸收。
Ⅲ.强光下 RuBP 的氧化过程增强，可通过消耗 以减少活性氧物质的产生，避免损伤光系统；还可通
过产生 ，参与卡尔文循环。
(3)研究发现，强光下脱落酸(ABA)对清除叶绿体中的 H2O2 和缓解光抑制起重要作用, 主要机理如图2。
PP2C 是 ABA 信号途径的关键调节因子，据图可推测PP2C 的作用最可能是 (填“促进”或“抑
制”)SnRK2 的活化, 从而影响APX2 基因的表达。ABA 发挥作用后，除正常降解外，还能形成糖基化的
ABA-GE,当需要时ABA-GE 又可快速水解释放出ABA。这种ABA 含量的动态调控的意义是 。
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【答案】(1) 类囊体(薄)膜 NADPH、ATP ② 温度、CO2 浓度
(2) e 平行 叶绿素和类胡萝卜紫 细胞内过多的O2 PGA (和CO2)
(3) 抑制 利于植物体快速响应外界环境变化
【分析】光合作用分为光反应和暗反应，光反应为暗反应提供NADPH 和ATP，暗反应包括二氧化碳的固
定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物的还原
是指三碳化合物被NADPH 还原形成有机物、五碳化合物，暗反应消耗光反应提供的NADPH 和ATP，为
光反应提供ADP 和Pi、NADP+，促进光反应进行。
【详解】（1）光合作用分为光反应和暗反应，光反应的场所是类囊体薄膜，类囊体薄膜上有光系统，包
括PSI 和PSII，当光照强度增强时，光反应增强，光反应的产物氧气、NADPH 和ATP 增多，光反应为暗
反应提供NADPH 和ATP 参与三碳化合物的还原即②，因此暗反应也会加强，此时限制光合速率的非生物
因素不包括光照强度，而主要有温度、CO2 浓度。
（2）当光照过强时, PSII 会产生大量的e 电子与与 O2 结合形成的O2-、H2O2 等活性氧物质，光照较强时，
叶绿体会聚集到细胞顶面，叶绿体平行于入射光方向排列，其意义是减小叶绿体的受光面积以最大限度的
吸收光能，保证高效的光合作用；如长期处于光照较强的条件下，叶绿体还会发生适应性变化，减少叶绿
素和类胡萝卜紫对光的吸收，以保证吸收更多的光能来适应弱光条件；
强光下 RuBP 的氧化过程增强，从图中可以看出， RuBP 与O2 发生反应从而促进PGA 和磷酸乙醇酸的
产生以减少活性氧物质的产生，另一方面RuBP 与CO2 发生羧化反应而促进PGA 产生参与卡尔文循环以
减少活性氧物质的产生。
（3）强光下脱落酸(ABA)进入细胞后与ABA-受体特异性结合，PP2C 与SnRK2 结合后会促进SnRK2 的活
化，但是ABA 也会结合PP2C，因此ABA 与PP2C 结合后就不能与SnRK2 结合，因此PP2C 的作用最可能
抑制SnRK2 的活化, 从而影响APX2 基因的表达。
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ABA 发挥作用后，除正常降解外，还能形成糖基化的ABA-GE,当需要时ABA-GE 又可快速水解释放出
ABA，使得ABA 含量维持一个相对稳定的动态平衡，目的是让该植物体快速适应强光和弱光的环境的变
化。
18．（2024·陕西榆林·模拟预测）玉米籽粒形成期，叶片光合速率对玉米产量影响较大。为探究高温对叶
片光合速率的影响，研究人员将籽粒形成期的玉米植株随机分为高温组（37℃）和常温组（31℃），测得
相关数据如下表。据表分析回答相关问题：
净光
合速率
（μmol·m-2·s-1）
气孔
导度
（mol·m-2·s-1）
胞间CO2
浓度
（μmol·mol-1）
CAT 活性
（U·g-1FW·min-1）
光反应转化
的光
能/吸收的光
能
常温
组
24.3
570
152
65
0.84
高温
组
12.7
403
259
47
0.72
注：①气孔导度：气孔的张开程度；②CAT：抗氧化酶，可消除细胞中各种氧化反应产生的过氧化物，减
少细胞中自由基的含量。
(1)某同学认为高温组净光合速率降低的原因是气孔导度降低，导致光合作用所需CO2减少，进而限制了暗
反应，降低了光合速率。据表分析他的观点 （填“合理”或“不合理”），依据是
。
(2)研究者对两组玉米叶片的叶绿素相对含量进行检测，结果如图。
据图可知，高温条件对叶绿素相对含量的影响是 。
(3)综合以上结果，解释高温条件下叶片光合速率较低的原因可能是 （写出一点）。
【答案】(1) 不合理 高温组胞间CO2 浓度高于常温组
(2)高温处理加速了叶片中叶绿素的含量下降，处理时间越长降幅越大
(3)玉米叶片中叶绿素相对含量降低，吸收的光能减少，影响光反应速率，降低光合速率（或CAT 活性降
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低，过氧化物含量增加，自由基含量增加，破坏类囊体膜结构，光反应转化的光能降低等）
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP 的生成，暗反应包括二
氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。
【详解】（1）CO2 是暗反应的原料，据表分析可知，高温组胞间CO2 浓度高于常温组，故某同学认为高
温组净光合速率降低的原因是气孔导度降低，导致光合作用所需CO2 减少，进而限制了暗反应，该观点是
不合理的。
（2） 据图可知，与常温组相比，高温组随处理时间的延长，叶绿素相对含量降低，说明高温条件对叶绿
素相对含量的影响是：高温处理加速了叶片中叶绿素含量的下降，处理时间越长降幅越大。
（3） 叶绿素可吸收光能，参与光反应过程，叶绿素位于叶绿体的类囊体薄膜，且CAT 是抗氧化酶，可消
除细胞中各种氧化反应产生的过氧化物，减少细胞中的自由基的含量，综合以上结果，高温条件下叶片光
合速率较低的原因可能是：玉米叶片中叶绿素相对含量降低，吸收的光能减少，影响光反应速率，降低光
合速率；CAT 活性降低，过氧化物含量增加，自由基含量增加，破坏类囊体膜结构，光反应转化的光能/吸
收的光能降低。
19．（2024·山东聊城·二模）强光照条件下，植物细胞可以通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬
氨酸穿梭”（如图）实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移，并可以通过信号传递调节植物的生理活动
以适应环境变化。回答下列问题：
(1)叶绿体利用分布在 上的色素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存的意义是
。
(2)当光照过强时，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地将光反应产生的 中含有的还原能输出叶绿体，再
经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的 中含有的还原能，最终在 （场所）转化为ATP 中
的化学能。
(3)当光照过强时，植物细胞释放到胞外的ATP（eATP）可通过受体介导的方式，调节植物生理活动。为探
究eATP 对光合速率的影响，科研人员用一定最适宜浓度的eATP 溶液处理豌豆叶片，结果如图所示。
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该实验自变量为 ，推测eATP 调节植物光合速率的机制： 。
【答案】(1) 类囊体薄膜 减少丙糖磷酸等在叶绿体内的积累，避免对光合作用的抑制；维持叶绿
体内的渗透压等
(2) NADPH NADH 线粒体内膜
(3) eATP 的有无、豌豆幼苗的种类 eATP 通过调节NADPH 氧化酶基因的表达，促进活性氧
（ROS）的合成来促进气孔的开放，从而提高光合速率
【分析】光合作用的过程及场所：光反应发生在类囊体薄膜中，主要包括水的光解和ATP 的合成两个过程；
暗反应发生在叶绿体基质中，主要包括CO2 的固定和C3 的还原两个过程。
【详解】（1）叶绿体利用类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物
暂时以淀粉形式储存以减少丙糖磷酸等积累，避免对光合作用的抑制，维持叶绿体内的渗透压。
（2）由图可知，强光条件下，草酸乙酸/苹果酸穿梭能将NADPH 中的H+运出叶绿体，与NAD+结合生成
NADH，该过程将光反应产生的NADPH 中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转
换成线粒体中的NADH 中含有的还原能，最终在线粒体内膜用于ATP 的合成。
（3）由题意可知，该实验的自变量为eATP 的有无、豌豆幼苗的种类。活性氧（ROS）能促进植物叶肉细
胞气孔的开放，NADPH 氧化酶是ROS 产生的关键酶，据图可知，cATP 可通过调节气孔导度来调节植物光
合速率，而活性氧（ROS）也能促进植物叶肉细胞气孔的开放，活性氧（ROS）的合成需要NADPH 氧化
酶的催化，当NADPH 氧化酶缺失，则活性氧（ROS）无法合成，植物叶肉细胞气孔的开放无法增加，科
研人员用eATP 处理NADPH 氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。综合分析可知：
eATP 通过调节NADPH 氧化酶基因的表达，促进活性氧（ROS）的合成，进而促进植物叶肉细胞气孔的
开放，提升了叶肉细胞的气孔导度，进而实现了对光合速率的提高。
20．（2024·天津·二模）马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1 是马铃薯光
合作用产物的形成及运输示意图，图2 是蔗糖从叶肉细胞进入筛分子-伴胞复合体的一种模型。请回答下列
问题：
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(1)图1 所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是 （填标号）。为马铃薯叶片提供C18O2，块茎
中会出现
18O 的淀粉，请写出
18O 转移的路径：C18O2→ →淀粉，叶肉细胞光合作用的产物中 （会/不
会）出现
18O2。
(2)图2 中甲具有 酶活性。乙（SUT1）是一种蔗糖转运蛋白，在马铃薯植株中成功导入蔗糖转运蛋白反
义基因（转录的模板链是SUT1 基因转录模板的互补链）后SUT1 基因表达的 水平降低，导致SUT1 含
量下降，此时叶片中可溶性糖和淀粉总量会 ，最终导致块茎产量 。
(3)当图①中叶肉细胞的净光合速率为0 时，其中叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质中的O2浓度从高到
低依次是 。
【答案】(1) ② C3→磷酸丙糖→蔗糖 不会
(2) ATP 水解 翻译 升高 降低
(3)叶绿体基质>细胞质基质>线粒体基质
【分析】分析图1：①是光合作用的暗反应阶段的二氧化碳的固定阶段，②是暗反应中的三碳化合物的还
原阶段。从图中可以看出，暗反应在叶绿体基质中进行，其产物磷酸丙糖可以在叶绿体基质中合成淀粉，
也可以被运出叶绿体，在叶肉细胞中的细胞质基质中合成蔗糖，蔗糖可以进入液泡暂 时储存起来;蔗糖也
可以通过韧皮部被运至茎块细胞，在茎块细胞内合成淀粉；分析图2：结构甲具有ATP 水解酶的功能，同
时利用ATP 水解释放的能量把H+运出细胞，导致细胞外H+浓度较高,属于主动运输；结构乙能够依靠细胞
膜两侧的H+浓度差把H+运入细胞，属于协助扩散，同时把蔗糖分子也运入细胞。
【详解】（1）在图1 过程中，在叶绿体中三碳化合物的还原反应即②过程，需要光反应提供ATP 和
NADPH，需要ATP 和NADPH 功能以及需要NADPH 提供还原剂；为马铃薯叶片提供C18O2, 块茎中的淀
粉会含18O，由图可知，元素18O 转移的路径：C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖，因为光合作用产生的氧气
来自于水，因此叶肉细胞光合作用的产物中不会出现18O2。
（2）由图可知，在结构甲的作用下，ATP 水解，H+逆浓度运输至胞外，说明结构甲具有ATP 水解酶的功
能与物质运输的功能；成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUTl 基因表达的翻译水平降低，
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筛分子-伴胞复合体的蔗糖转运蛋白乙含量减少，叶肉细胞中蔗糖分子通过结构乙转运出叶肉细胞的量减少，
叶肉细胞中蔗糖积累，可溶性糖和淀粉总量上升，抑制光合作用，最终导致块茎产量降低。
（3）当图①中叶肉细胞的净光合速率为0 时，叶绿体还在进行光合作用，而且叶肉细胞中光合作用产生的
氧气刚好用于细胞呼吸，因此O2 浓度从高到低依次是叶绿体基质>细胞质基质>线粒体基质。
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