文档文本内容
猜押02 细胞的代谢
题型
考情分析
考向预测
光合作用的基
本过程与呼吸
作用的三个阶
段
2025 年黑吉辽蒙卷：细胞呼吸的过程（有氧
与无氧）、场所及能量变化。光合作用的过
程（Rubisco 的作用、光反应与暗反应的限
制因素）、实验设计思路。
2024 年吉林卷：光呼吸与光合作用（CO 固
₂
定、有氧呼吸NADH 场所）
1、物质运输与信息传递：可能以图
表或实例形式，综合考查跨膜运输
（主动运输、协助扩散）的机制、影
响因素，以及与细胞信号转导（如受
体、第二信使）的联系。
2.生产实践应用：可能联系农业生产
（如提高作物产量、果蔬储藏）或环
境保护（如碳中和），考查如何运用
光合与呼吸原理解决实际问题。
三种基本跨膜
方式
2025 年黑吉辽蒙卷 ：物质跨膜运输（协助扩
散）、叶绿体与线粒体的能量代谢联系。
2024 年吉林卷：水的两种运输方式区分
押题1 光合作用与呼吸作用
1．（2026·黑龙江·模拟预测）阅读下列材料，回答问题：
蔗糖是植物光合作用的主要产物，其合成与运输不仅调控光合速率，还通过信号通路影响呼吸代谢。植物
体内存在“蔗糖-己糖激酶信号通路”，己糖激酶（HXK）可感知细胞内蔗糖分解产生的己糖（葡萄糖），
进而调控线粒体呼吸关键酶的表达，实现光合与呼吸的动态平衡。科研人员以番茄为实验材料，设置三组
实验如下表，测定各组植株的净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、线粒体柠檬酸合酶（CS，有氧呼
吸关键酶）活性、蔗糖积累量及Rubisco 酶活性，统计实验结果如下。
处理组
净光合速
率（Pn）
胞间CO2浓
度（Ci）
柠檬酸合酶
（CS）活性
叶片蔗糖
积累量
对照组
18.2
256
28.5
12.3
蔗糖运输抑制剂组
（Al-3）
9.7
328
16.3
28.6
HXK 抑制剂组（NAk）
10.1
315
15.8
26.9
（注：Rubisco 酶是光合作用暗反应中催化CO2固定关键酶，活性受光合产物反馈调控）
(1)叶绿体是光合作用的主要场所，其中光反应的场所为______，该过程将光能转化为活跃的化学能，主要
储存在______中，并用于暗反应阶段______过程。
(2)结合材料和表格数据，下列分析错误的是（ ）
A．蔗糖运输受阻会导致叶片蔗糖积累，进而抑制净光合速率
B．HXK 活性被抑制后，线粒体有氧呼吸的强度会降低
C．胞间CO2浓度升高是净光合速率下降的直接原因
D．蔗糖-己糖激酶信号通路可调控光合与呼吸的关系
(3)分析图中Rubisco 酶活性变化趋势，结合材料解释蔗糖积累对光合作用的反馈抑制机制：______。
(4)根据上述实验结果，完善蔗糖-己糖激酶信号通路调控光合与呼吸的过程：蔗糖正常运输时，分解产生
______，______感知己糖信号并激活，促进______活性增强，加快呼吸代谢；同时避免蔗糖积累对光合作
用的抑制，维持光合速率。
【答案】(1) 类囊体薄膜/叶绿体基粒 NADPH 和ATP C3的还原
(2)C
(3)蔗糖运输受阻或HXK 被抑制时，叶片蔗糖积累，会降低Rubisco 酶活性，减弱暗反应中CO2固定效率，
进而抑制光反应，使（净）光合速率下降
(4) 己糖/葡萄糖 己糖激酶/HXK 线粒体柠檬酸合酶/CS 酶
【分析】光合作用利用无机物合成有机物，储存能量。呼吸作用分解有机物释放能量并产生无机物，二者
互为原料、互为产物，因而在植物体中存在它们之间的调控过程。
【详解】（1）叶绿体是光合作用的主要场所，其中光反应的场所为叶绿体的类囊体薄膜，该过程将光能
转化为活跃的化学能，主要储存在ATP 和NADPH 中，并用于暗反应C3的还原阶段，该过程中NADPH 不仅
是还原剂，还可提供能量
（2）A、结合表格信息可知，蔗糖运输受阻会导致叶片蔗糖积累（高于对照组），进而抑制净光合速率，
A 正确；
B、HXK 活性被抑制后，柠檬酸合酶（CS）活性会降低，因此线粒体有氧呼吸的强度会降低，B 正确；
C、叶片蔗糖积累量增加，光合作用相关酶活性下降是净光合速率下降的直接原因，C 错误；
D、根据实验结果可知，蔗糖-己糖激酶信号通路被抑制会降低呼吸速率和光合速率，可见该通路可调控光
合与呼吸的关系，D 正确。
故选C。
（3）分析图中Rubisco 酶活性变化趋势可以看出，蔗糖运输受阻或HXK 被抑制时，叶片蔗糖积累，会降低
Rubisco 酶活性，减弱暗反应中CO2固定效率，进而抑制光反应，使（净）光合速率下降，即蔗糖积累通过
降低相关酶活性实现了对光合作用的抑制。
（4）结合题干信息和相关数据可知，蔗糖-己糖激酶信号通路调控光合与呼吸的过程如下：蔗糖正常运输
时，分解产生己糖（葡萄糖），己糖激酶（HXK）感知己糖信号并激活，促进线粒体柠檬酸合酶（CS 酶）
活性增强，加快呼吸代谢，促进葡萄糖的消耗；同时避免蔗糖积累对光合作用的抑制，维持光合速率，实
现植物体内代谢过程的正常进行。
1.光合作用
项目
内容
反应式
CO
₂ + H ₂ O → (CH ₂ O) + O （叶绿体）
₂
场所
叶绿体（类囊体薄膜 + 基质）
阶段
光反应
暗反应
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
光、色素、酶
ATP、NADPH、酶
物质变化
水的光解：H ₂ O → O
₂ + H
⁺ + e⁻
ATP、NADPH 合成
CO 固定：
₂
CO
₂ + C →
₅
2C ₃
C 还原：
₃
C →
₃
(CH ₂ O) + C ₅
能量变化
光能 → ATP、NADPH 中活跃化学能
活跃化学能 → 有机物中稳定化学能
影响因素
光照强度、光质、CO 浓度、温度、水分、矿质元素
₂
2.细胞呼吸
项目
内容
反应式
有氧呼吸：C ₆ H ₁₂ O
₆ + 6H ₂ O + 6O →
₂
6CO
₂ + 12H ₂ O + 能量
无氧呼吸：C ₆ H ₁₂ O →
₆
2C ₂ H ₅ OH + 2CO
₂ + 能量（植物/酵母菌）
或 C ₆ H ₁₂ O →
₆
2C ₃ H ₆ O
₃ + 能量（动物/乳酸菌）
场所
细胞质基质、线粒体
阶段
第一阶段
第二阶段
第三阶段
场所
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
反应物
葡萄糖
丙酮酸 + H ₂ O
[H] + O ₂
产物
丙酮酸、[H]、少量ATP
CO 、
₂
[H]、少量ATP
H ₂ O、大量ATP
能量变
化
有机物中稳定化学能 → ATP 中活跃化学能 + 热能
影响因
素
O 浓度、温度、
₂
CO 浓度、
₂
pH、水分
押题2 三种基本跨膜方式
2．（2026·内蒙古鄂尔多斯·一模）盐胁迫普遍是因Na+在土壤中高度聚集造成的，而水稻存在一种如图所
示的调节机制，可提高其耐盐能力。其中SOS1、HKTS、NHX1、OsVP1 为离子转运蛋白、SOS1 磷酸化后活
性增强，SOS2 和SOS3 为信号通路相关蛋白。已知细胞外溶液和细胞液的pH 均小于细胞质基质，Na+通过
NHX1 和SOS1 的跨膜运输需利用膜两侧的H+浓度差。下列叙述错误的是（ ）
A．土壤中的Na+通过HKTS 进入细胞的方式是协助扩散
B．细胞不同部位pH 存在差异，主要依赖NHX1 和SOS1 对H+的运输
C．Na+通过OsVP1 进入液泡需要消耗能量，该过程可提高细胞的吸水能力
D．增施适量钙肥，在一定程度上可提高水稻的耐盐能力
【答案】B
【详解】A、题干表明“盐胁迫是Na+在土壤中高度聚集造成的”，即土壤中Na+浓度远高于细胞内Na+浓
度。HKTS 为离子转运蛋白，Na+顺浓度梯度通过HKTS 进入细胞，符合协助扩散的定义，A 正确；
B、题干明确Na+通过NHX1 和SOS1 的跨膜运输需利用膜两侧的H+浓度差——这说明NHX1 和SOS1 的核心
功能是运输Na+ ，利用已有的H+浓度差（属于协同运输机制）；而细胞不同部位的H+浓度差（即pH 差
异），是由其他载体（如H+-ATP 酶，通过主动运输建立H+浓度差） 维持的，并非NHX1 和SOS1 主动运输
H+导致，B 错误；
C、Na⁺通过OsVP1 进入液泡是逆浓度梯度进行的，属于主动运输，需要消耗能量，该过程使细胞液浓度增
大，可提高细胞的吸水能力，C 正确；
D、Ca2+信号增加会激活SOS3，进而启动SOS2 磷酸化、SOS1 磷酸化，最终促进Na+外排（减少细胞内
Na+积累）。增施钙肥可提高土壤中Ca2+浓度，增强Ca2+信号，激活上述耐盐调节通路，从而提高水稻耐盐
能力，D 正确。
1 物质跨膜运输
自由扩散
顺浓度梯度
不需要能量
O₂、CO₂、甘油、乙醇等小分子物质的跨膜
协助扩散
顺浓度梯度
不需要能量
水通道蛋白运输水，某些离子通过通道蛋白运输
主动运输
逆浓度梯度
需要能量
根系吸收矿质离子（如K⁺）、盐腺细胞将Na⁺泵入囊泡或排出
胞吞/胞吐
大分子出入细胞
需要能量
盐腺细胞通过囊泡（胞吐）将Na⁺分泌到体外
2 跨膜运输与细胞结构、功能的联系（“结构-功能”观）
载体蛋白与通道蛋白：是执行协助扩散和主动运输的分子基础，具有特异性，决定了物质运输的选择性
线粒体的作用：为主动运输和胞吐作用提供能量（ATP）。因此，执行活跃分泌功能（如盐腺排盐）的细
胞，其线粒体数量通常较多。
生物膜的流动性：是胞吞、胞吐过程的基础。囊泡的形成、移动以及与细胞膜的融合，都依赖于生物膜
（细胞膜、高尔基体膜等）的流动性和更新。因此，分泌旺盛的细胞生物膜更新速度快。
一、单选题
1．（2026·河南洛阳·二模）植物叶肉细胞将蔗糖从细胞质基质运到液泡的过程如图所示。下列叙述错误的
是（ ）
A．质子泵具有运输
和催化ATP 水解的功能
B．细胞质基质中的蔗糖进入液泡的转运方式为主动运输
C．抑制叶肉细胞的呼吸作用会导致细胞液的pH 下降
D．抑制质子泵的功能会使
蔗糖载体运输蔗糖的速率变慢
【答案】C
【详解】A、质子泵可以转运H+，同时催化ATP 水解为ADP 和Pi 提供能量，A 正确；
B、蔗糖进入液泡依赖
浓度梯度提供动力，该梯度的建立间接消耗能量，属于主动运输，B 正确；
C、抑制呼吸作用后ATP 生成减少，质子泵运入液泡的H+减少，液泡（细胞液）中H+浓度降低，pH 升高，
不是下降，C 错误；
D、抑制质子泵功能后，液泡内外H+浓度差减小，协同运输蔗糖的动力不足，H+蔗糖载体运输蔗糖的速率
变慢，D 正确。
2．（2026·重庆·模拟预测）图1、图2 分别表示在黑暗条件下不同作物种子萌发过程中CO2释放量和O2吸
收量的变化趋势，下列相关叙述正确的是（ ）
A．图1 中12h，无氧呼吸消耗的葡萄糖为有氧呼吸消耗葡萄糖的3 倍
B．图1 种子萌发过程中的12～30h 之间，细胞主要依靠无氧呼吸来提供能量
C．图1 和图2 种子萌发过程中消耗的有机物种类可能不同
D．图2 中P 点对应的O2浓度最适合储存该种子，此时无氧呼吸强度最低
【答案】C
【详解】A、图1 中12 时，二氧化碳的释放量为75μL·h-1，氧气的吸收量为25μL·h-1，说明此时有氧呼吸和
无氧呼吸同时进行，有氧呼吸过程中氧气的吸收量=二氧化碳的释放量，故有氧呼吸二氧化碳的释放量为
25μL·h-1，有氧呼吸过程中消耗的葡萄糖与二氧化碳的释放量之比为1：6，无氧呼吸二氧化碳的释放量为
50μL·h-1，且无氧呼吸过程中消耗的葡萄糖与二氧化碳的释放量之比为1：2，故无氧呼吸消耗的葡萄糖为
有氧呼吸消耗葡萄糖的6 倍，A 错误；
B、图1 种子萌发过程中的12~30h 之间，二氧化碳的释放量＞氧气的吸收量，说明种子同时进行有氧呼吸
和无氧呼吸，但有氧呼吸产生的能量更多，细胞主要依靠有氧呼吸供能，B 错误；
C、 若呼吸底物以糖类（葡萄糖）为主，有氧呼吸O2吸收量等于CO2释放量，若呼吸底物以脂肪为主（脂
肪C、H 比例远高于糖类），氧化分解时O2吸收量大于CO2释放量，符合图2；图1 总CO2释放量大于O2吸收
量，底物以糖类为主，因此两种种子消耗的有机物种类可能不同，C 正确；
D、 无氧呼吸随O2浓度升高被逐渐抑制，O2浓度越高，无氧呼吸强度越低，因此P 点不是无氧呼吸强度最
低的点，D 错误。
3．（2026·江苏南通·二模）蓝光会激活保卫细胞膜上的
酶，进而使细胞吸水膨胀，气孔导度增大，
其机理如图。相关叙述正确的是（ ）
A．蓝光降低了
酶活化能使其被激活
B．
、
、
通过主动运输进入细胞
C．气孔张开过程中，液泡渗透压逐渐升高
D．保卫细胞外侧壁的伸缩性小于内侧壁
【答案】B
【详解】A、蓝光信号激活了保卫细胞质膜上的H⁺-ATP 酶，而非降低了H⁺-ATP 酶活化能，A 错误；
B、H⁺-ATP 消耗ATP 将H+泵出细胞，建立跨膜H+浓度差（胞外＞细胞内），利用H+顺浓度梯度进入细胞的
势能差，将K+
、NO3⁻、Cl-通过主动运输进入细胞，B 正确；
C、蓝光会激活保卫细胞膜上的H⁺-ATP 酶，进而使细胞吸水膨胀，液泡渗透压逐渐下降，气孔导度增大，C
错误；
D、保卫细胞外侧壁薄、内侧壁厚；细胞吸水时，外侧壁伸缩性更大，更容易向外扩张，导致细胞弯曲、
气孔打开，若外侧细胞壁伸缩性小于内侧壁，则无法实现气孔张开，D 错误。
故选B。
4．（2026·黑龙江双鸭山·一模）在厌氧胁迫下，玉米根细胞中乙醇脱氢酶(ADH)催化乙醇合成，乳酸脱氢
酶(LDH)催化乳酸合成，两者的活性随处理时间变化的情况如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．ADH 基因和LDH 基因只存在于玉米植株根部细胞
B．ADH 和LDH 均在细胞质基质中发挥作用
C．厌氧胁迫下，乙醇和乳酸可在线粒体中彻底氧化分解
D．厌氧胁迫下，玉米根细胞产生乳酸的速率大于产生酒精的
【答案】B
【详解】A、ADH 基因和LDH 基因在玉米植株的体细胞中普遍存在，在根细胞中选择性表达，A 错误；
B、ADH 催化乙醇合成，LDH 催化乳酸合成，这两个过程均发生在细胞质基质中，B 正确；
C、乙醇和乳酸是无氧呼吸的产物，不能进入线粒体中彻底氧化分解，C 错误；
D、依据曲线图可知，随着处理时间的延长，ADH 的活性比LDH 的活性更高，玉米根细胞产生乙醇的速率
大于产生乳酸的速率，D 错误。
5．（2026·湖北随州·一模）图甲为光合作用最适温度条件下植物光合速率测定装置图，图乙中a、b 为测
定过程中某些生理指标相对值的变化。下列说法正确的是（ ）
A．如果适当提高温度，其他条件不变，则总光合速率会发生图乙中从a 到b 的变化，净光合速率可能
会发生从b 到a 的变化
B．若图乙表示图甲完全培养液中SiO4
4-浓度，由a 到b 的变化表明了该植物不需要该离子
C．若图甲中的液滴不移动，则该植株叶肉细胞光合速率等于呼吸速率
D．若图乙表示图甲中植物的叶肉细胞内C5的变化，则b 到a 的变化可能是突然停止光照或者光照减弱
【答案】D
【详解】A、图甲是在光合作用最适温度条件下进行的，如果适当提高温度，其他条件不变，则总光合速
率会降低，发生从b 到a 的变化；呼吸速率有可能升高，从而净光合速率可能降低，发生从b 到a 的变化，
A 错误；
B、若图乙表示图甲完全培养液中SiO4
4-浓度，由a 到b 的变化表明了该植物对SiO4
4-的吸收速率小于对水分
吸收的相对速率或不需要该离子，B 错误；
C、若图甲中的液滴不移动，则该植株光合速率等于呼吸速率，但叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C 错
误；
D、突然停止光照或者光照减弱，产生的NADPH 和ATP 减少，C3还原受阻，则C5的来路受阻，短时间内去
路不变，结果导致其含量下降，D 正确。
6．（2026·山西朔州·一模）在唾液腺细胞中，多种细胞器协调配合，参与合成和分泌唾液淀粉酶，其流程
如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．参与该过程的各种细胞器膜共同构成了细胞的生物膜系统
B．在游离的核糖体中合成所需的多肽链均以必需氨基酸为原料
C．唾液淀粉酶分泌过程所需的能量来源于线粒体和细胞质基质
D．囊泡将唾液淀粉酶释放到细胞外不需要细胞膜上的蛋白质参与
【答案】C
【详解】A、生物膜系统是指由细胞膜，细胞器膜及核膜等构成的，参与分泌蛋白合成的细胞器中核糖体
是无膜结构，A 错误；
B、组成蛋白质的氨基酸有21 种，既有必需氨基酸也有非必需氨基酸，B 错误；
C、唾液淀粉酶分泌过程消耗的ATP 来源于细胞呼吸产生的能量，有氧呼吸第一阶段在细胞质基质进行，
有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行，第三阶段在线粒体内膜上进行，三阶段均产生ATP，C 正确；
D、囊泡与细胞膜融合后，通过胞吐作用将唾液淀粉酶释放到细胞外，这一过程需要细胞膜上的受体蛋白
参与识别，D 错误。
故选C。
7．（2026·陕西咸阳·二模）某兴趣小组用浓度适宜的M 溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，显微观察结
果如图1 所示，并测得细胞原生质体相对直径（x/y）随时间变化的曲线，如图2 所示。下列叙述正确的是
（ ）
A．M 溶液可能是适宜浓度的蔗糖溶液，处理过程中细胞吸水能力持续增强
B．
时x/y 值保持稳定状态，说明此时细胞液浓度等于细胞外M 溶液浓度
C．
时之后，x/y 值逐渐增大，说明M 溶液的溶质微粒从
时开始进入细胞
D．若改用浓度适度升高的M 溶液，t₁ 点出现时间提前，此时细胞吸水能力较强
【答案】D
【详解】A、蔗糖分子不能进入植物细胞，无法发生质壁分离自动复原，不符合图2 变化；且质壁分离复
原阶段细胞吸水，细胞液浓度降低，吸水能力减弱，并非持续增强，A 错误；
B、t3时x/y 稳定是细胞壁的支持限制作用导致的，此时细胞液浓度可能大于或等于外界M 溶液浓度，B 错
误；
C、M 溶液的溶质微粒从接触细胞（t0）就开始进入细胞，溶质持续积累使细胞液浓度逐渐升高，到t1时细
胞液浓度已经大于外界溶液浓度，细胞开始吸水使x/y 升高，C 错误；
D、若M 溶液浓度适度升高（仍未导致细胞死亡，可发生复原），外界溶液渗透压更大，细胞失水更快，
会更早达到最大质壁分离，因此t1点出现提前；此时细胞失水更多，细胞液浓度更高，吸水能力更强，D
正确。
8．（2026·河南开封·模拟预测）NHX 是一种
逆向转运蛋白，耐盐植物能通过质子泵消耗ATP 主动
运输
形成浓度梯度，以促使NHX 逆向转运蛋白运输
，维持细胞质低
环境，其过程如图所示。
下列叙述错误的是（ ）
A．NHX 运输过程中空间构象会发生改变
B．质子泵具有催化和物质运输的双重功能
C．NHX 运输
时与膜的流动性有关
D．液泡中的pH 升高能加速NHX 运输
【答案】D
【详解】A、NHX 是一种转运蛋白，在运输离子的过程中，会通过自身空间构象的改变来完成物质的跨膜
转运，A 正确；
B、质子泵一方面可以催化 ATP 水解（将 ATP 转化为 ADP 和 Pi，释放能量），另一方面可以主动运输
H⁺，将 H⁺从细胞质转运到液泡中，因此它具有催化和物质运输的双重功能，B 正确；
C、NHX 作为膜上的转运蛋白，其构象变化、在膜上的移动都依赖于膜的流动性，因此 NHX 运输 Na⁺的
过程与膜的流动性密切相关，C 正确；
D、液泡中的 pH 升高，意味着液泡中 H⁺浓度降低，H⁺的浓度梯度（细胞质→液泡）会减弱。而 NHX 是
利用 H⁺顺浓度梯度回流的能量来驱动 Na⁺逆浓度梯度运输的，H⁺浓度梯度减弱会减慢NHX 运输 Na⁺的速
率，D 错误。
故选D。
二、不定项选择题
9．（2026·山东淄博·一模）拟南芥光反应的非环式电子传递会同步生成ATP 和NADPH，二者比例相对固定
（约1.5:1），但暗反应对ATP 和NADPH 的需求比为2:1，其叶肉细胞中还存在NDH 复合体介导的环式电子
传递，仅产生ATP，在弱光下作用显著。将生理状态一致的拟南芥野生型（WT）与NDH 复合体缺失突变体
（ndh）置于适宜温度、弱光的密闭装置中培养，下列说法错误的是（ ）
A．培养初期突然提高光照强度，短时间内WT 叶绿体中C5含量上升
B．培养初期，若光合速率WT>ndh>0，说明弱光下环式电子传递起主导作用
C．若两装置内CO2浓度均不再变化，装置内CO2浓度WT 组>ndh 组
D．弱光下WT 可通过环式电子传递，缓解光合作用过程中ATP/NADPH 的供需失衡
【答案】BC
【详解】A、培养初期突然提高光照强度，光反应增强，产生的ATP 和NADPH 增多，C3的还原加快，生成
C5的速率加快，而短时间内CO2的固定速率不变，所以短时间内WT 叶绿体中C5含量上升，A 正确；
B、培养初期，若光合速率WT＞ndh＞0，说明WT 的光合速率大于ndh 突变体，由于ndh 突变体缺乏NDH
复合体介导的环式电子传递，而WT 存在该环式电子传递，所以说明弱光下环式电子传递能提高光合速率，
但不能说明环式电子传递起主导作用，B 错误；
C、若两装置内CO2浓度均不再变化，说明此时光合速率等于呼吸速率。由于WT 存在NDH 复合体介导的环
式电子传递，仅产生ATP，能为暗反应提供更多的ATP，可固定更多的CO2，所以装置内CO2浓度WT 组＜
ndh 组，C 错误；
D、弱光下，暗反应对ATP 和NADPH 的需求比为2:1，而光反应生成ATP 和NADPH 的比例约为1.5:1，存在
ATP 供应不足的情况，WT 可通过环式电子传递，仅产生ATP，缓解光合作用过程中ATP/NADPH 的供需失衡，
D 正确。
10．（2026·辽宁·模拟预测）研究人员对长势相同的同种水稻幼苗设置四组处理：对照组（CK）、干旱胁
迫（D）、盐胁迫（S）、干旱后盐胁迫（D+S），测定叶片中脯氨酸（单位：μmol/g）、叶绿素（单位：
mg/g）及丙二醛（MDA，膜损伤指标，单位：μmol/g）的含量，结果如图。下列分析正确的是（ ）
A．该实验的自变量为是否进行胁迫处理，实验组为D、S、D+S
B．叶绿素含量下降，水稻幼苗胁迫耐受能力上升
C．干旱预处理可能对盐胁迫耐受能力有增加作用
D．脯氨酸积累可能对缓解两种胁迫的膜损伤有一定作用
【答案】CD
【详解】A、实验的自变量为是否胁迫及胁迫处理的类型（包括无胁迫、干旱胁迫、盐胁迫、干旱后盐胁
迫四种），A 错误；
B、叶绿素含量下降，水稻幼苗胁迫耐受能力下降，B 错误；
C、D+S 组MDA 含量（约12μmol/g）低于S 组（约18μmol/g），说明干旱预处理可能通过减少膜损伤，增
强水稻对盐胁迫的耐受能力，C 正确；
D、D 组和S 组脯氨酸含量均高于CK 组，且与MDA（膜损伤指标）变化趋势相反，说明脯氨酸积累可能对
缓解干旱、盐胁迫造成的膜损伤有一定作用，D 正确。
11．（2026·湖南衡阳·模拟预测）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]只来自细胞质基质
B．突变体呼吸作用产生CO2只发生在有氧呼吸的第二阶段
C．突变体只有在线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D．野生型进行无氧呼吸时只在第一阶段合成ATP
【答案】BD
【详解】A、细胞质基质中可以进行糖酵解，产生[H]，丙酮酸继续在线粒体基质氧化分解也产生[H]，A 错
误；
B、玉米胚乳进行产乳酸的无氧呼吸，因此呼吸释放CO2只能来自有氧呼吸的第二阶段，B 正确；
C、T 蛋白缺失会造成线粒体内膜受损，整体无氧呼吸增强，因此线粒体参与的有氧呼吸第二、三阶段都会
受阻，C 错误；
D、进行无氧呼吸时，只有在无氧呼吸的第一阶段释放少量能量，合成ATP，D 正确。
12．（2026·江西赣州·模拟预测）在细胞呼吸过程中，葡萄糖被分解为丙酮酸后，丙酮酸可在有氧条件下
经丙酮酸脱氢酶复合体作用，生成CO2和NADH；也可在无氧条件下，经丙酮酸脱羧酶作用，生成CO2和乙
醛，乙醛再被乙醇脱氢酶作用，生成乙醇。此外，酿酒酵母中还存在Crabtree 效应，即在高浓度的葡萄糖
条件下，即使氧气供应充足，它依然会发酵积累乙醇。下列叙述错误的是（ ）
A．发生Crabtree 效应的酵母菌繁殖速率在短期内可能会受到抑制
B．丙酮酸脱氢酶复合体在酿酒酵母的细胞质基质中起催化作用
C．酿酒酵母可能通过调节酶的活性来适应外界葡萄糖浓度的变化
D．丙酮酸脱羧酶参与的代谢途径，葡萄糖中大部分能量以热能形式散失
【答案】BD
【详解】A、发生Crabtree 效应时，酵母菌在高浓度葡萄糖且氧气充足条件下仍发酵积累乙醇，而发酵过
程中酵母菌获取能量效率低，所以在短期内其繁殖速率可能会受到抑制，A 正确；
B、丙酮酸脱氢酶复合体催化的是有氧呼吸第二阶段（丙酮酸进入线粒体的氧化分解），该过程发生在线
粒体基质中，B 错误；
C、酿酒酵母存在Crabtree 效应，在不同葡萄糖浓度下有不同代谢途径，这表明它可能通过调节酶的活性
来适应外界葡萄糖浓度的变化，C 正确；
D、丙酮酸脱羧酶参与无氧呼吸产生乙醇的代谢途径，在无氧呼吸过程中，葡萄糖中大部分能量储存在乙
醇中，而不是以热能形式散失，D 错误。
故选BD。
三、非选择题
13．（2026·山东青岛·一模）农田等植物密集的生态系统中光照强度波动剧烈，植物通过长期进化形成了
相应的光适应调节机制。KEA3 是位于植物类囊体膜上
—
反向转运蛋白，参与调节类囊体膜两侧的
梯度（ΔpH）。图1 表示叶绿体光反应系统，图2 为不同光照条件下ΔpH 及KEA3 蛋白活性的变化曲线。
(1)PSⅠ和PSⅡ均为光合色素和蛋白质的复合体结构，位于________（填细胞结构）上，其色素主要吸收
________。据图1 分析，PSⅡ吸收光能后，类囊体腔中的H＋浓度________（填“升高”或“降低”），
并以________的方式运输到叶绿体基质中。
(2)光照过强时，水稻通过非光化学猝灭（NPQ）耗散多余光能，避免光损伤，其发挥作用的核心组分必须
依赖高ΔpH 才能启动。据图2 分析，KEA3 蛋白跨膜转运H＋的方向是________（填“类囊体腔→叶绿体基
质”或“叶绿体基质→类囊体腔”）。弱光转强光时，KEA3 蛋白活性先降低，其对于水稻应对高强度光照
的意义是________。
(3)农学家发现KEA3 基因缺失突变株在适宜光照下长势与野生型相似，但在人工控制的弱光强光交替条件
下长势矮小。结合光适应调节机制分析，突变株在弱光强光交替条件下长势矮小的原因是________。
【答案】(1) 类囊体膜 蓝紫光、红光 升高 协助扩散
(2) 类囊体腔→叶绿体基质 减少H+向基质运输，建立高△pH，迅速启动NPQ 避免光损伤
(3)KEA3 蛋白缺失，强光时NPQ 启动过快，弱光时△pH 回落缓慢，NPQ 持续时间长，耗散较多能量，光合
速率降低
【详解】（1）叶绿体的光反应阶段发生在类囊体膜上，PSⅠ和 PSⅡ是光反应的核心结构，均由光合色素
和蛋白质组成，因此二者定位于类囊体膜上。叶绿体中的光合色素主要包括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，因此光合色素整体主要吸收蓝紫光和红光。据图1
分析，PSⅡ吸收光能后，会驱动水的光解，水在类囊体腔中分解产生H+和O2；同时，电子传递过程也会
将叶绿体基质中的H+转运至类囊体腔中。两种途径共同导致类囊体腔中的H+浓度升高，形成类囊体膜两侧
的H+浓度梯度。类囊体腔中 H⁺浓度高于叶绿体基质，H⁺顺浓度梯度从类囊体腔运输到叶绿体基质，且该
过程需要ATP 合成酶协助，不消耗ATP，符合协助扩散的特点（顺浓度梯度、需载体、不耗能）。
（2）由题干可知，KEA3 是类囊体膜上的反向转运蛋白，参与调节膜两侧的ΔpH（H+浓度梯度）；结合图
2，强光下ΔpH 升高（类囊体腔H+浓度更高），KEA3 蛋白活性也升高。光照过强时，KEA3 蛋白活性增强，
其作用是转运H+以调节过高的ΔpH，因此会将类囊体腔中多余的H+转运至叶绿体基质，即转运方向为类囊
体腔→叶绿体基质。题干明确“非光化学猝灭（NPQ）耗散多余光能、避免光损伤，核心组分依赖高ΔpH
才能启动”。 弱光转强光时，环境中光能突然增多，水稻需要快速启动NPQ 以避免光损伤；此时KEA3
蛋白活性先降低，会减少H+从类囊体腔向叶绿体基质的运输，使类囊体腔快速积累H+，迅速建立高ΔpH，
从而快速启动 NPQ，及时耗散多余光能，防止强光对光合结构造成损伤。
（3）作为H⁺反向转运蛋白，调节类囊体膜两侧的ΔpH，实现强光下适度启动NPQ（耗散多余光能），弱
光下快速升高ΔpH、关闭NPQ（保证光合正常进行）。 KEA3 基因缺失，无功能性KEA3 蛋白，无法正常调
节ΔpH。弱光→强光交替的影响强光阶段：无KEA3 蛋白运输，ΔpH 快速升高且浓度过高，导致NPQ 启动
过快、过强，过度耗散光能，使光反应产生的ATP、NADPH 减少，光合速率降低； 弱光阶段：无KEA3 蛋
白转运H+，类囊体腔中高浓度H+无法快速排出，ΔpH 回落缓慢，导致NPQ 不能及时关闭，持续耗散有限的
光能，光反应效率持续偏低，暗反应缺乏足够的ATP 和NADPH 供能，光合速率显著下降。弱光-强光交替
下，突变株光合速率持续低于野生型，有机物积累不足，因此表现为长势矮小。
14．（2026·河北廊坊·一模）氮磷肥的合理配施是提升肥料利用效率、促进林木健康生长的核心措施。研
究人员设置了6 组不同实验，探究氮、磷配比施肥对油茶林生长指标及光合作用的影响，结果如表所示。
回答下列问题：
组
别
氮
磷
比
净光合速
率/（µmol˙m-2˙s-1）
气孔导
度/
（mmol˙m-2˙s-1）
胞间 CO₂ 浓
度/（µmol˙mol
-1）
叶绿
素含
量
叶片生物量/根系生物
量/（t˙hm-2）
1
组
0:0
4.50
21.36
375.69
2.00
3.85
4.03
2
组
3:7
4.68
22.34
365.36
2.15
4.02
4.32
3
组
4:6
4.89
23.58
356.39
2.24
4.25
5.43
4
组
5:5
5.15
24.69
340.36
2.29
4.52
6.50
5
组
6:4
5.65
25.69
335.36
2.62
5.87
7.84
6
组
7:3
5.25
24.78
341.28
2.40
5.68
6.65
(1)本实验的自变量是_______；第1 组的作用是___________。每一组都处理了生长状况相同的10 株油茶，
目的是__________。
(2)实验中可以使用______提取油茶叶片中的叶绿素，研磨时应加入____防止色素被破坏。
(3)该实验结果显示，施加氮磷肥组别的净光合速率增加，气孔导度增大，胞间CO₂ 浓度却降低，原因是
____________。
(4)叶片生物量是指单位面积叶片的______(填“干重”或“鲜重”)。由实验结果可知，促进油茶生长的最
佳氮磷比是_____，判断依据是______________(写出2 点)。
【答案】(1) 氮磷比 作为对照 避免实验结果的偶然性
(2) 无水乙醇 碳酸钙
(3)施加氮磷肥后，气孔导度增加，进入细胞的CO₂ 增加，叶绿素含量也增加，光反应增强，使光合作用消
耗CO₂ 的速率增加，因此胞间CO₂ 浓度降低
(4) 干重 6：4 该氮磷比组别的油茶净光合速率最大，且叶片和根系的生物量最大
【详解】（1）实验中人为改变的变量是氮磷比（6 组不同比例），所以自变量是氮磷比；第1 组的作用是
作为对照，让实验结果更具说服力；每组处理10 株生长状况相同的油茶，是为了避免实验结果的偶然性，
减少个体差异带来的误差，让实验结果更可靠；
（2）叶绿素易溶于有机溶剂，所以用无水乙醇来提取；研磨时细胞破裂，液泡中的酸性物质会破坏叶绿
素，加入碳酸钙可以中和酸性物质，防止叶绿素被破坏；
（3）施氮磷肥后，油茶的气孔导度增大，进入细胞的CO2增多，同时叶绿素含量升高，光反应增强，ATP
和NADPH 生成增多，使暗反应速率加快，光合作用消耗CO2的速率增加，因此胞间CO2浓度降低；
（4）生物量通常指单位面积叶片的干重，因为鲜重会受水分影响，不能准确反映有机物的积累量，所以
是干重；从表格数据看，第5 组（氮磷比6:4）的净光合速率最高，同时叶片生物量和根系生物量也最大，
说明这个比例最有利于油茶生长，所以最佳氮磷比是6:4；判断依据：①该组净光合速率最大，说明光合
作用强度最高；②叶片和根系生物量最大，说明有机物积累最多，生长状况最好。
15．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）1937 年，英国植物学家希尔发现，在离体的叶绿体的悬浮液中加入铁盐
或其他氧化剂，光照下可以释放出氧气。图1 为希尔反应的经典反应式，图2 为希尔反应的现代分子生物
学机制。请回答下列问题：
(1)据图1 分析，希尔将离体的叶绿体置于一定浓度的蔗糖溶液中，制成无CO2的叶绿体悬浮液，使用一定
浓度的蔗糖溶液的目的是___________。接着他给予叶绿体悬浮液一定的光照条件并添加铁盐(高铁氰化钾)，
选取该物质除了作为氧化剂参与反应外还具有___________的优点。
(2)在分子水平上，类囊体膜上的光合色素吸收光能，通过电子传递链将电子最终传递给NADP+，该过程中
通过___________(答出2 点)途径形成类囊体膜两侧的H⁺浓度差，驱动ATP 的合成。ATP 合酶由CF0单元和
CF1单元组成，由图2 推测CF₀ 单元多由___________(选填“疏水性”或“亲水性”)氨基酸残基组成，该单
元体现了蛋白质的___________功能。叶绿体中本身含有氧化剂，进行光合作用时不需从外界获得氧化剂，
而希尔实验时需要额外添加铁盐的原因是___________。
(3)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。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲
和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。
除草剂
相对浓
度/%
0
5
10
15
20
25
30
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
①表中的放氧速率相对值是指___________。
A．光合作用产生的氧气速率
B．细胞呼吸消耗的氧气速率
C．光合作用产生的氧气速率减去细胞呼吸消耗的氧气速率
D．细胞呼吸消耗的氧气速率减去光合作用产生的氧气速率
②当除草剂相对浓度为20%时，品种甲希尔反应液的颜色为___________，据表分析，除草剂抑制品种甲
叶绿体的功能较强，理由是___________。
【答案】(1) (维持渗透压平衡)保持叶绿体的形态 反应过程中存在颜色变化(便于实验结果的观察)。
(2) 水的分解产生H+，PQ 运输H+，合成NADPH 消耗H+ 疏水性 运输 没有提供CO2，叶
绿体无法完成暗反应，NADP+更新不足
(3) A 黄绿色 与品种乙相比，同浓度下甲放氧速率相对值小
【详解】（1）叶绿体有类似半透膜的结构，外界溶液浓度过低会导致叶绿体吸水涨破，过高则会失水皱
缩。使用一定浓度的蔗糖溶液可以(维持渗透压平衡)保持叶绿体的正常形态，保证后续实验能正常进行。
实验中使用的是铁盐(如Fe3+)作为电子受体，它在接受电子后会被还原成Fe2+，反应过程中存在颜色变化(便
于实验结果的观察)，溶液颜色会从黄绿色变为亮黄色，能直观证明光反应的发生。
（2）在自然光合作用的光反应中，NADP+是最终的电子受体，它会接受电子和质子形成NADPH，用于暗反
应中C3的还原。水的分解产生H+，PQ 运输H+，将H+从叶绿体基质转运到类囊体腔中以及合成NADPH 消耗
H+，这三个过程共同作用，会在类囊体膜两侧形成H+浓度梯度。类囊体膜的内部是疏水环境，ATP 合酶的
CF0单元需要嵌入膜中，因此它的结构需要具备疏水性，才能稳定存在于膜内。CF0单元是H+的通道，H+会
顺着浓度梯度通过CF0单元，这体现了蛋白质的运输功能。叶绿体中自身存在的氧化剂需要暗反应中C3还
原过程才能还原，而希尔反应没有添加CO2，叶绿体无法完成暗反应，NADP+更新不足，因此需要额外添加
铁盐。
（3）①希尔反应是在离体叶绿体中进行的，只涉及光合作用的光反应部分，测量的是光合作用产生的氧
气速率，因为没有细胞呼吸的参与（离体叶绿体不进行细胞呼吸），所以表中的放氧速率相对值是指光合
作用产生的氧气速率，A 正确，BCD 错误。
②当除草剂相对浓度为20%时，品种甲的放氧速率相对值为0，说明光反应完全被抑制，电子无法传递，
【Fe(CN)6】
3-未被还原，仍保持黄绿色。从表中数据看，同浓度下品种甲的放氧速率相对值比品种乙小，
说明除草剂对品种甲叶绿体功能的抑制作用更强，即除草剂抑制品种甲叶绿体的功能较强。
16．（2026·辽宁·模拟预测）为探究种植方式对作物产量的影响，研究人员设置3 组实验：①大豆单作；
②玉米单作；③大豆-玉米间作（行比为2：2，共生期120 天），测定的实验结果如下表（数据为相对值，
“-”表示无）。已知叶绿素a 是光反应的核心色素，叶绿素b 为辅助色素，二者主要吸收红光和蓝紫光。
种植方式
大豆产量
玉米产
量
大豆根瘤
菌固氮量
玉米叶
绿素a/b 值
大豆光合速率
玉米气
孔导度
土壤速效氮
大豆单作
100
-
100
-
100
-
110
玉米单作
-
100
-
3.2
-
100
85
大豆-玉米间作
125
82
140
2.8
118
88
155
(1)对比数据，间作时大豆和玉米的产量分别会_____；根据表格推测玉米产量变化的原因是________（答
出2 点）。
(2)实验的自变量是______，因变量中与植物光合作用直接相关的指标是_______（答出1 点）。
(3)间作大豆根瘤菌固氮量提升，其对大豆光合速率的间接促进作用是_________；土壤速效氮含量高于单
作，还可能与_______有关。
(4)结合气孔导度变化，说明玉米______（填光合阶段）受抑，导致有机物合成减少。若用纸层析法分离玉
米绿叶中的光合色素，与单作相比，间作时滤纸条上_______色条带变窄。
(5)下列与种植方式相关的判断，正确的是_______（填序号）。
①间作大豆产量提升与根瘤菌固氮能力提高有关
②间作可减少农田氮肥的施用量
③间作时，产量高低与作物的种植密度无关
④间作能提高农田的生物多样性
【答案】(1) 提高、降低 叶绿素a/b 值下降（光吸收减弱）且气孔导度降低（CO2供应不足）
(2) 种植方式（大豆单作、玉米单作、大豆-玉米间作） 大豆光合速率
(3) 为大豆合成光合酶（或叶绿素） 提供氮素大豆残体分解产生氮素（或土壤固氮微生物活性增
强）
(4) 暗反应#碳反应 蓝绿
(5)①②④
【详解】（1）间作大豆产量125（高于单作产量）、玉米82（低于单作产量），直接体现对两者产量的
不同影响；玉米产量下降需关联“光吸收”和“CO2供应”：叶绿素a/b 值下降（叶绿素a 主要吸收红光和
蓝紫光，叶绿素b 辅助吸收蓝紫光，比值下降意味着光吸收能力减弱），同时气孔导度降低（CO2进入叶
肉细胞减少），二者共同抑制光合作用，导致产量下降。
（2）据表可知实验的自变量是种植方式，因变量中与植物光合作用直接相关的指标是大豆光合速率。
（3）根瘤菌固氮产生的氮素，可作为大豆合成光合酶、叶绿素的原料，间接提升光合速率；土壤速效氮
升高除大豆根瘤菌固氮外，还可能是间作条件下大豆残体（如落叶、根系）被土壤分解者（腐生微生物）
分解，释放氮素到土壤中。
（4）气孔导度降低导致CO2供应不足，而CO2是暗反应的原料，故暗反应阶段受抑制，有机物合成减少。
叶绿素a/b 值下降，叶绿素a 相对含量降低，叶绿素a 为蓝绿色，会变窄。
（5）间作大豆根瘤菌固氮量提升（为光合提供氮素原料），促进大豆产量提升，①正确；间作可减少农
田氮肥的施用量，②正确；间作时，产量高低与作物的种植密度有关，③错误；间作能提高农田的生物多
样性，④正确。
17．（2026·辽宁·三模）为探究低钾胁迫对水稻光合作用的影响，科研团队设置对照组和缺钾组两个组，
分别用正常（不缺钾）和缺钾的土壤培养两组长势相同的水稻，培养一段时间后检测水稻叶片光合作用各
个指标，结果如图所示。回答下列问题：
注：气孔导度表示气孔开放的程度。
(1)水稻细胞的叶绿素主要吸收______光。提取光合色素时，若研磨时只加入无水乙醇和二氧化硅，其他操
作规范，则与正常提取相比，该过程提取的叶绿素量会______（填“增多”“减少”或“不变”）。
(2)在测量水稻叶片光合作用速率时，测量的是叶片的CO2吸收和O2释放速率，该值______（填“能”或
“不能”）代表真实的光合作用速率。
(3)通过图1 中数据可知，缺钾会导致水稻光合作用速率下降，其中气孔导度______（填“是”或“不
是”）影响光合作用速率的因素，依据是__________。
(4)暗反应中CO2的固定是由Rubisco 酶催化进行的。但O2也能与CO2竞争Rubisco 酶，使该酶催化C5和O2
反应，生成C3和CO2，此反应过程消耗ATP 和NADPH，被称为光呼吸。研究者将缺钾的土壤分成若干组，
分别添加不同含量的钾肥，培养长势相同的水稻，培养一段时间后检测水稻叶片CO2固定速率及光呼吸与
CO2固定速率的比值如图2 所示。推测光呼吸过程中，C5和O2反应的场所为______。若光反应速率降低，
光呼吸速率会______（填“升高”“降低”或“不变”），原因是_________。
(5)根据图2 实验结果，推测缺钾导致水稻产量下降的原因可能有_________（写出2 点）。
【答案】(1) 红光和蓝紫 减少
(2)不能
(3) 不是 缺钾组气孔导度小，但胞间CO2浓度高
(4) 叶绿体基质 降低 光反应速率降低，生成的O2、ATP 和NADPH 减少，故光呼吸速率下降
(5)缺钾CO2固定速率相对值减慢，使暗反应变慢，合成的有机物减少；同时缺钾提高了光呼吸与CO2固定
速率的比值，抑制了暗反应，导致水稻光合作用被抑制，产量下降
【详解】（1）叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光。提取光合色素时，若研磨
时加入无水乙醇和二氧化硅，其他操作规范，但与正常提取相比，该过程提取的叶绿素量会减少，虽然二
氧化硅有助于研磨，但没加CaCO3，会使叶绿素被部分降解，因此提取量减少。
（2）叶片CO2的吸收和O2释放速率代表的是净光合速率，其正式光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率，
因此在测量叶片光合作用速率时，测量的是叶片的CO2吸收和O2释放速率，该值不能代表真实的光合速率。
（3）与对照组相比，缺钾组气孔导度下降，但胞间CO2浓度增大，说明缺钾导致水稻暗反应过程光合作用
速率下降，其中气孔导度不是影响光合作用速率的因素。
（4）暗反应中CO2的固定是由Rubisco 酶催化进行的，C5和O2反应也由该酶催化，暗反应的场所是叶绿体
基质，说明C5和O2反应的场所也为叶绿体基质。O2与C5反应的场所也为叶绿体基质。O2与CO2竞争
Rubisco 酶，若光反应速率降低，生成的O2、ATP 和NADPH 减少，从而使光呼吸速率下降。
（5）结合图2 分析，随钾肥含量增加，光呼吸速率与CO2固定速率的比值下降，而CO2固定速率相对值上
升，说明缺钾导致水稻产量下降的原因可能有缺钾CO2固定速率相对值减慢，使暗反应变慢，合成的有机
物减少；同时缺钾提高了光呼吸与CO2固定速率的比值，抑制了暗反应，导致水稻光合作用被抑制，产量
下降。
18．（2026·湖南常德·二模）莱茵衣藻是一种用于研究光合作用的模式生物，也被广泛用于探索脂质的代
谢机制。在低浓度CO2的环境中，莱茵衣藻会启动CO2浓缩机制（CCM），使叶绿体内的CO2浓度远高于海
水，过程如图1 所示。已有研究表明，光照等环境因子以及氮磷等营养胁迫可有效促进莱茵衣藻油脂的高
效合成和积累。某研究小组在高碳低氮的基础上，进一步探究了培养基中不同磷水平（正常为32 mg/L）
对莱茵衣藻产油特性的影响，结果如图2 所示。
(1)“蛋白核”是真核藻类常见的一种结构，其内富含催化CO2固定的酶，推测“蛋白核”所处的部位是
______。
(2)当环境CO2浓度较低时，HCO3⁻进入叶绿体的方式为______，莱茵衣藻的CO2浓缩机制是以HCO3⁻形式而
不是以CO2形式在细胞内富集碳，其原因是______。
(3)本实验中“高碳低氮”属于______变量，在高碳低氮条件下，适当降低培养基磷水平会导致莱茵衣藻可
溶性糖的积累量变少，结合图2 分析，原因可能是______。
(4)研究发现，莱茵衣藻的光合产物可以转化为生物柴油，综合分析，在______条件下莱茵衣藻产生生物柴
油的效率最佳。
【答案】(1)叶绿体基质
(2) 主动运输/主动转运 CO2易于以自由扩散的方式逃逸，
不能以自由扩散的方式进出细胞。
(3) 无关 适当降低磷水平，会促进光合产物（可溶性糖）更多地转化为油脂
(4)高碳低氮低磷
【详解】（1）CO2固定发生在叶绿体基质中，所以“蛋白核”内富含催化CO2 固定的酶，推测“蛋白核”
所处的细胞部位是叶绿体基质。
（2）在水中，CO2和HCO3⁻相互转化，当环境中CO2浓度较低时，由于CO2分子易以自由扩散方式逃逸，难
以富集，而HCO3⁻能以主动运输方式跨膜，进入叶绿体，易于富集，因此，莱茵衣藻的CO2浓缩机制是以
HCO3⁻形式而不是以CO2形式在细胞内富集碳。
（3）分析题意，本实验目的是探究培养基中不同磷水平（正常为32 mg/L）对莱茵衣藻产油特性的影响，
结合题图信息可知，本实验中“高碳低氮”属于无关变量，其自变量为磷浓度；更多的可溶性糖转变为油
脂，所以在高碳低氮条件下适当降低培养基磷水平，会促进光合产物（可溶性糖）更多地转化为油脂，导
致莱茵衣藻可溶性糖的积累量变少。
（4）综合分析题干信息和图2 可知，在高碳低氮、低磷（4mg/L 磷）浓度条件下莱茵衣藻的油脂含量和油
脂产率都最高，所以该条件下产生生物柴油的效率最佳。
