【二轮复习学案】专题2 细胞代谢 微专题4 细胞代谢类大题突破

专题2　细胞代谢
微专题4　细胞代谢类大题突破
1.常考坐标曲线题
[思维模板]
2.光合作用中的新情境信息题
(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。
光呼吸与光合作用的关系
[解读]　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。
(2)C4植物
[解读]　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和维管束鞘细胞的叶绿体共同完成CO2的固定。
③在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔大量关闭。这时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。
(3)景天科植物
[解读]　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。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸；白天则气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖。
②这是一种节省水的光合作用，参与CO2转化的细胞器除了叶绿体之外，还有线粒体和液泡。
[思维模板]
经典考题重现
1.(2022·江苏百校大联考)光呼吸是植物的绿色组织以光合作用的中间产物为底物，发生的吸收O2消耗有机物并释放CO2的过程，正常生长条件下光呼吸可损耗掉光合产物的25%～30%。我国科研团队通过多基因转化技术将GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因导入水稻叶绿体基因组，构建一条新的光呼吸代谢支路，简称GOC支路，从而使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被转化为草酸并最终分解为CO2，显著提高了水稻的光合效率，相关机理如下图所示。请分析回答：
(1)在高CO2低O2浓度条件下，Rubisco催化光合作用暗反应阶段中________(填过程)，生成的C3酸转化成C3糖需要________(填场所)产生的________提供能量。
(2)若用放射性同位素14C标记C5，则在正常细胞光呼吸过程中的转移途径为：C5→________；参与该过程的细胞结构有________。
(3)导入的3种关键基因经________(填过程)形成3种关键酶，研究中可通过检测3种酶的________初步筛选出具进一步研究价值的GOC支路水稻。
(4)科研人员用电镜观察野生型和初筛获得的GOC型水稻叶肉细胞超薄切片，结果如下图1所示。其中表示GOC型水稻叶肉细胞的是________(填“甲”或“乙”)，依据是_____________________________________________________
__________________________________________________________________。
同时，科研人员在光照条件下还检测了GOC型水稻的光呼吸代谢物水平，结果如下图2所示。你认为GOC型水稻是否培育成功，并简述理由：_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)在试验田种植中发现，GOC型水稻的产量显著高于野生型水稻的，结合上述研究分析，可能的原因有________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)CO2的固定　类囊体薄膜　NADPH和ATP　(2)乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2　叶绿体、过氧化物酶体、线粒体　(3)转录和翻译(或基因表达)　浓度、活性　(4)乙　淀粉粒增多、增大(叶绿体体积增大)　是，与野生型水稻相比，GOC型水稻乙醇酸相对值明显降低，草酸相对值明显升高，转移了乙醇酸代谢的途径
(5)GOC型水稻光呼吸产生的部分乙醇酸能直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，提高叶绿体中CO2浓度，从而抑制光呼吸，提高植物的光合效率，使水稻增产
解析　(1)由题干信息可知，在高CO2低O2浓度条件下，Rubisco催化光合作用暗反应阶段中二氧化碳的固定过程，即二氧化碳在该酶的作用下与C5结合生成C3，结合图示可知，生成的C3酸转化成C3糖，即C3还原过程需要消耗光反应产生的NADPH和ATP，NADPH和ATP均能为该过程提供能量，且前者还能提供还原剂，光反应过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)若用放射性同位素14C标记C5，根据图示的光呼吸过程可知，在正常细胞光呼吸过程中14C的转移途径为：C5→乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2；图中显示参与光呼吸过程的细胞结构有叶绿体、过氧化物酶体和线粒体。(3)基因控制蛋白质合成的过程包括转录和翻译两个过程，因此导入的3种关键基因经转录和翻译过程形成3种关键酶，由图可知，这里的导入的关键酶基因是GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因，研究中可通过检测3种酶的浓度、活性可初步筛选出具进一步研究价值的GOC支路水稻。(4)图1中的乙细胞中淀粉粒增多、增大，且叶绿体体积增大，说明该细胞中光合效率较高，因而可表示GOC型水稻的叶肉细胞。同时，科研人员在光照条件下还检测了GOC型水稻的光呼吸代谢物水平，图2结果显示，与野生型水稻相比，GOC型水稻乙醇酸相对值明显降低，草酸相对值明显升高，显然该叶肉细胞中转移了乙醇酸代谢的途径，可以显示GOC型水稻培育成功。 (5)GOC型水稻光呼吸产生的部分乙醇酸能直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，提高叶绿体中CO2浓度，从而起到了抑制光呼吸作用，同时也能供给光合作用暗反应的过程，因而提高了植物的光合效率，因而GOC型水稻的产量显著高于野生型水稻的。
2.(2022·江苏新高考基地学校联考)CO2是重要的温室气体，大气CO2浓度升高导致气候变暖，将会使土壤水分的有效性降低，干旱胁迫成为农业生产的主要限制因素。为研究增温、增CO2对植物光合速率的影响，科研小组以玉米(生长周期为120天)为实验材料，在三组不同条件下种植，一段时间后分别测定光合速率，实验结果如下表，回答下列问题：
组别 实验条件 光合速率/(μmolCO2m－2·s－1)
种植34天 种植82天
A组 环境温度，大气CO2浓度 37.6 24.9
B组 环境温度＋2 ℃，大气CO2浓度 40.0 18.7
C组 环境温度＋2 ℃，两倍大气CO2浓度 42.6 22.9
(1)分析增温对植物光合速率的影响，应对比上表中________组的数据。
(2)表中数据表明，CO2浓度升高导致光合速率提高的原因是____________________________________________________________________，
C组条件下对光合速率起限制作用的环境因素主要是_____________________________________________________________________
(答出两点)。
(3)有研究表明，长期处于高浓度CO2环境下的植物，在低CO2浓度下对CO2的利用能力会下降，请利用上述材料和实验条件设计验证这一结论的方案，简要写出实验思路：
____________________________________________________________________。
(4)研究人员进一步研究干旱胁迫对光合产物分配的影响：将长势一致的桃树幼苗平均分成对照组、干旱处理、干旱后恢复供水三组，只给予成熟叶14CO2，检测成熟叶14CO2光合产物滞留量；一段时间后，检测光合产物在细根、幼叶和茎尖部位的分配情况。据图回答问题：
①在干旱胁迫中期，检测到光反应释放的氧气减少，推测可能是叶绿体内________(填结构)受损，为暗反应提供的________减少，从而光合速率降低；另外由于________，C3的生成速率降低，从而光合速率降低。
②由图可知，干旱胁迫会导致成熟叶光合产物的输出量________，判断依据是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③大多数植物在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合，称为“气孔振荡”，“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行。其原因是________________________________________。
答案　(1)A和B　(2)CO2是光合作用的原料，CO2浓度升高使暗反应速率加快　光照强度、温度
(3)将种植了82天的C组玉米植株移植于B组实验条件下种植，同时将种植了82天的B组玉米植株在原条件下继续种植，种植同样时间后分别测定二者的光合速率
(4)①类囊体薄膜　ATP和NADPH　气孔关闭，CO2吸收量减少　②减少　图中干旱处理组成熟叶光合产物滞留量增加　③既能降低蒸腾作用强度，又能保障CO2供应，使光合作用正常进行
解析　分析表格：本实验研究增温、增CO2对植物光合速率的影响，自变量为二氧化碳、温度和种植天数，因变量为光合速率。(1)分析增温对植物光合速率的影响，该实验的自变量是环境温度，CO2浓度是无关变量，A和B两组中自变量是环境温度，所以应对比上表中A和B两组。(2)CO2浓度升高导致光合速率提高的原因为CO2是光合作用的原料，CO2浓度升高使暗反应速率加快。C组CO2浓度倍增，但光合速率并未倍增，此时起限制作用的环境因素是光照强度和温度。(3)本实验要验证长期处于高浓度CO2环境下的植物，在低CO2浓度下对CO2的利用能力会下降，实验材料是C组植物，然后放在低二氧化碳浓度条件下，也就是将种植了82天的C组玉米植株移植于B组实验条件下种植，同时将种植了82天的B组玉米植株在原条件下继续种植，种植相同时间后分别测定二者的光合速率。实验结果：前者的光合速率低于后者。(4)①光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，具体是在光照条件下水分解为氧气和NADPH，同时将光能转化为ATP中的能量。在干旱胁迫中期，检测到光反应释放的氧气减少，推测可能是叶绿体内类囊体薄膜受损，为暗反应提供的ATP和NADPH减少，从而光合速率降低；暗反应中二氧化碳和五碳化合物合成三碳化合物，由于气孔关闭，CO2吸收量减少，C3的生成速率降低，从而光合速率降低。②由图可知，与对照组相比，干旱处理后成熟叶中14C光合产物的滞留量增加，说明干旱胁迫会导致成熟叶光合产物的输出量减少。③在干旱条件下，蒸腾作用过强会导致植物缺水萎蔫，植物气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合，这样既能降低蒸腾作用强度，又能保障CO2供应，使光合作用正常进行，有利于植物生理活动的正常进行。
2021年2月教育部发布通知：高考命题要优化情境设计，增强试题开放性、应用性和灵活性，充分发挥高考命题的育人功能和积极导向作用，引导减少“死记硬背”和“机械刷题”现象。应用性强调生物学与生产、生活实际的联系，引导考生自觉地从生物学视角思考生活中的相应问题，综合运用所学知识解决生产、生活实际及科学研究等情境中的问题。
材料　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。
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，又可以通过叶绿体膜上的转运器运出叶绿体，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，经韧皮部装载通过长距离运输到其他部位。
1.(2022·江苏扬州月考)黄瓜是日光温室中栽培最普遍的蔬菜。为提高黄瓜产量，科研人员研究了春季和冬季日变化对温室栽培黄瓜叶片光合速率的影响(如下图所示)，同时对两个黄瓜品种的光合产物输出率进行了研究，实验中使用14C标记的CO2对黄瓜叶片饲喂48小时后，经测定环境中相应气体的变化量并计算得到相关数值(如下表所示)。
季节 品种 14C光合产物输出率/% 14C光合产物在植株各部分的分配
瓜/% 茎/% 根/%
冬季 长春密刺 22.27 2.34 10.66 2.53
农大14号 35.27 3.98 19.80 5.11
春季 长春密刺 51.99 36.95 8.78 2.08
农大14号 47.17 23.03 13.68 3.71
(1)实验中黄瓜吸收的CO2参与光合作用的________阶段，该阶段进行的场所是________。
(2)图示温室黄瓜叶片的光合速率冬季明显低于春季，从环境因素分析，其主要原因有_________________________________________________________________。
由表中结果推断，冬季日光温室黄瓜叶片光合速率低的生理原因还可能是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)在光合产物输出率实验中采用的研究方法是________。黄瓜吸收14C标记的CO2一段时间后，下列哪些物质可能含有14C标记________(①纤维素 ②丙酮酸 ③蛋白质)。
(4)从黄瓜产量的角度分析，春季农民宜选择________品种种植，依据是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)暗反应　叶绿体(基质)　(2)冬季光照强度和温度比春季低　在冬季光合产物输出率低，光合产物在叶片中积累，抑制了光合作用　(3)同位素标记法(同位素示踪法)　①②③　(4)长春密刺　光合产物输出率高、光合产物在瓜处分配比例高
解析　(1)二氧化碳在光合作用过程中参与暗反应阶段的二氧化碳固定过程，暗反应的场所是叶绿体(基质)。(2)光照强度可通过影响光反应来影响光合速率，温度可通过影响酶的活性来影响光合速率，由于冬季光照强度和温度较春季的要低，所以冬季日光温室黄瓜叶片光合速率明显低于春季。据表分析，光合作用的产物在叶片中积累，抑制了光合作用，所以冬季日光温室黄瓜叶片光合速率低的原因还可能是在冬季栽培条件下其光合产物输出率低，光合产物在叶片中积累，抑制了光合作用。(3)本实验采用了14C标记CO2，故采用的研究方法是同位素标记法(同位素示踪法)。14C标记的CO2可用于二氧化碳的固定， 产生纤维素、淀粉等多糖，淀粉可水解成葡萄糖，而葡萄糖经呼吸作用等过程转移到其他含碳有机物如丙酮酸等物质中，也可转化到蛋白质中，故选①②③。(4)表中春季时光合作用产物输出率和光合产物在植株各部分的分配中，长春密刺比农大14号的光合产物输出率高，且长春密刺比农大14号的光合产物在瓜处分配比例高，能够增加产量，所以长春密刺更适合春季栽培。
2.(2020·全国卷Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有__________________________________________
_____________________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_______________________________________________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/ (μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
答案　(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用　(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收　(3)A和C　作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
解析　(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水，以使肥料中的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的渗透压，防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
从近三年全国各地考情看，非选择题简短填空大幅减少，代之以长句作答(即要求回答“功能”“原因”“作用”“目的”“思路”“实验设计方案”等)，而且作答范围从以往的主干——“代谢、调节、遗传、生态”为主调的传统模式，扩展为几乎“全覆盖”，这无疑对考生语言表达能力提出了更高要求。基于新高考的到来，江苏卷中的非选择题同样也避不开这类“长句”如21年江苏高考生物卷第22(6)题设问“意义是________”、第23(3)题“其机理是________”。因此，在二轮复习时，务必对这一高考重点、难点给予重视和强化。
共鸣点1　教材原文作答类
1.(2022·全国乙卷，29)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NO的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO的速率与O2浓度的关系如图所示。作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断的依据是NO最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗__氧气多物松土，增加土壤中的含氧量。
2.(2022·全国甲卷，29)C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2。
3.[2019·全国卷Ⅰ，31(2)]种间竞争通常是指两种或更多种生物共同利用同样的有限资源
和空间而产生的相互排斥的现象。(选择性必修2P24)
　对于概念、原理、作用等基础知识设问的此类试题，答案一般直接来源于教材，要求考生尽量用教材原话作答，只有按照教材的语言组织答案才能得满分。
共鸣点2　科学思维类(原因分析类)
1.[2021·全国甲卷，29(3)]细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是K＋逆浓度梯度进入细胞，为主动运输，需消耗能量，呼吸受到抑制时提供的能量减少，故根细胞吸收K＋的速率降低。
2.[2021·海南卷，21(2)]植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，选用红蓝光可以提高植物的光合作用，从而提高生菜的产量。
3.[2021·湖北卷，22(4)]杨树及甲、乙两种草本药用植物的光合速率与光照强度关系曲线如图所示。和甲相比，乙更适合在杨树林下种植，其原因是杨树林下光照强度小，而乙比甲的光补偿点和光饱和点均低，弱光下乙净光合速率高。
4.[2020·全国卷Ⅰ，30(2)]农田施肥的同时，往往需浇水，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收。
5.[2019·全国卷Ⅰ，29(2)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。
(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会降低，出现这种变化的主要原因是气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少。
　这类试题设问的方式一般有以下几种：
“……合理的解释是________”“……原因是________”“……其机理是________”“……判断的依据是________”等。这类试题一般已知某一特定外界条件的改变，然后要求考生回答某一生理过程发生什么样的改变，最后要求考生回答该生理过程发生改变的原因。原因是指造成某种结果或引起另一件事情发生的条件。在解释已知条件与结果之间的逻辑关系(原因)时，首先要明确问题的条件是什么，在该条件下指向结果是什么，相关的逻辑推理关系和过程是什么等。其答题模板可归纳整理为：“因为……导致……，于是……，所以……”，其中“因为……”照抄题干中的已知条件，“所以……”照抄题干中的结果，“导致……，于是……”是用教材知识回答已知条件与结果之间的逻辑推理关系。该答题模板的优点是能够使答题既准确又规范，难点是要运用教材相关知识把已知条件与结果之间的逻辑关系一层一层地分析清楚。
共鸣点3　实验探究类
1.[2021·全国乙卷，29(3)]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：
(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)
答案　实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。预期结果：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天。
2.[2019·全国卷Ⅰ，29(3)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
答案　取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
如果是验证类或探究类实验，实验思路要说明自变量如何操作，无关变量如何控制，因变量如何检测。
复习备考中，考生要熟悉教材基本实验的基本操作、原理及方法，重视对实验探究的方法、步骤及实验结果和结论的分析，并进行专项训练，同时也要提高语言表达能力。
1.(2022·江苏淮安期中)莲藕是广泛用于观赏和食用的植物，研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体，其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%。图1表示在25 ℃时不同光照强度下该突变体和普通莲藕的净光合速率。图2中A、B分别表示某光照强度下该突变体与普通莲藕的气孔导度(单位时间进入叶片单位面积的CO2量)和胞间CO2浓度。请分析回答下列问题：
(1)莲藕极易褐变，这是因为细胞内的多酚氧化酶催化相关反应引起的。将莲藕在开水中焯过后可减轻褐变程度，原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
在2 000(μmol·m－2·s－1)的光强下，突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕的高________%(保留一位小数)。
(2)CO2在光合作用中被利用的场所是________，因为此处可以为CO2的固定提供________。
(3)据图2分析，________(填“普通”或“突变体”)莲藕在单位时间内固定的CO2多，理由是______________________________________________________。
(4)某研究小组采用“半叶法”对莲藕叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB(单位：mg)，则该植物细胞总光合作用速率为________mg/h。
答案　(1)高温下多酚氧化酶失去活性， 抑制了褐变过程　23.5　(2)叶绿体基质　C5和酶　(3)突变体　突变体的气孔导度大，进入叶片的CO2多，而胞间CO2浓度与普通莲藕相近，说明突变体的光合速率较高，能较快地消耗CO2　(4)1/6(MB－MA)
解析　(1)高温破坏了多酚氧化酶的结构，使其失去活性，因此将藕用开水处理后可减轻褐变程度；据图1分析，在2 000(μmol·m－2·s－1)的光强下，突变体莲藕的实际光合速率为2＋19＝21，普通莲藕的实际光合速率为2＋15＝17，突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕高21－17＝4，所以突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕高4÷17×100%≈23.5%。(2)暗反应过程中与二氧化碳结合的C5化合物以及反应所需要的酶均在叶绿体基质中，故二氧化碳被利用的场所是叶绿体基质。(3)据图2分析，突变体的气孔导度大，进入叶片的CO2多，而胞间CO2浓度与普通莲藕相近，说明突变体的光合速率较高，能较快地消耗CO2，所以突变体莲藕在单位时间内固定的CO2多。(4)相同时间段内遮光部分A只进行了细胞呼吸，而曝光部分B细胞呼吸和光合作用同时进行，实验开始时两者的起始质量相同(可设为a)，则两者的重量差M＝MB－MA＝(a＋6小时内光合作用合成量－6小时内细胞呼吸消耗量)－(a－6小时内细胞呼吸消耗量)＝6小时内光合作用合成量，故该植物总光合作用强度为1/6(MB－MA)mg/h。
2.(2022·江苏苏锡常镇四市一调)光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合体。下图表示某高等植物叶肉细胞中光合作用部分过程示意图，图中虚线表示该生理过程中电子(e－)的传递过程。请据图回答下列问题：
(1)PSⅠ和PSⅡ镶嵌在叶绿体的________上，含有的光合色素主要包括________两大类，这些色素的主要功能有________。
(2)图示过程中，PSⅡ和PSⅠ以串联的方式协同完成电子由________(填物质)释放、最终传递给________(填物质)生成NADPH的过程。
(3)光照的驱动既促使水分解产生H＋，又伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H＋________，同时还在形成NADPH的过程中________叶绿体基质中部分H＋，造成膜内外的H＋产生了浓度差。请结合图示信息分析，跨膜的H＋浓度差在光合作用中的作用是_________________________________________________。
(4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)与PQ竞争可阻止电子传递到细胞色素b6f，若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是_____________________________________________________________________
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答案　(1)类囊体(薄)膜　叶绿素和类胡萝卜素　吸收、传递和转换光能　(2)水　NADP＋　(3)转运至类囊体膜内(类囊体腔内)　消耗　为光反应中ATP的合成过程提供能量　(4)DBMIB阻断电子传递会抑制水光解产生H＋，使膜内外H＋的浓度差减小甚至消失
解析　(1)分析题意可知，PSⅠ和PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合体，色素可参与光反应过程，其分布场所是叶绿体的类囊体薄膜；光合色素中含有的类型叶绿素和类胡萝卜素；光合色素的功能主要有吸收、传递和转换光能。(2)据图可知，水会在光下水解为氧气和H＋，而PSⅡ和PSⅠ以串联的方式协同完成电子由水释放、最终传递给NADP＋生成NADPH的过程。(3)分析题图可知，光照的驱动既促使水分解产生H＋，又伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H＋转运至类囊体膜内，同时还在形成NADPH的过程中消耗叶绿体基质中部分H＋，造成膜内外的H＋产生了浓度差；据图可知，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。(4)结合题意“DBMIB与PQ竞争可阻止电子传递到细胞色素b6f”可知，DBMIB阻断电子传递会抑制水光解产生H＋，使膜内外H＋的浓度差减小甚至消失，故若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降。