(共26张PPT)
专题二 细胞代谢
第3讲 酶和ATP
思维导图体系构建
第3讲 酶和ATP
1．(必修1 P84图52、图53)下图中为什么低温时曲线和横轴不相交？
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提示：因为低温时酶的结构未改变，只是活性降低而已。
第3讲 酶和ATP
2．(必修1 P84“文字信息”)过酸、过碱或温度过高、过低，对酶的结构影响一样吗？
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3．(必修1 P85“科学·技术·社会”)溶菌酶为什么具有抗菌消炎作用？
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提示：过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。0 ℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。
提示：溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁。
第3讲 酶和ATP
1．在0 ℃和80 ℃条件下，淀粉酶的活性都极低甚至接近于0，其原理__________(填“相同”或“不同”)，判断理由是________________________
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答案：不同 在0 ℃条件下，淀粉酶的活性极低是因为低温抑制酶的活性，其空间结构并没有发生变化；在80 ℃条件下，淀粉酶的空间结构被破坏，导致淀粉酶的活性极低
第3讲 酶和ATP
2．真菌分泌的植酸酶作为畜禽饲料添加剂，可提高饲料利用率。把植酸酶B在pH为1的条件下放置一段时间，再转移到pH为6的条件下，该酶会恢复较强的活性吗？为什么？
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___________________________________________________________________
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答案：不会。过酸会使酶的空间结构遭到破坏，变性失活；pH恢复，酶活性不会恢复。
第3讲 酶和ATP
考点一 酶在细胞代谢中的作用
(2023·1月浙江卷)某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是
( )
A．温度 B．底物
C．反应时间 D．酶量
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第3讲 酶和ATP
解析：由题干可知，两组实验的温度都为45 ℃，所以研究的因素不是温度，A项错误；由题干分析，己糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45 ℃水浴12 min，酶活性仅丧失3%。这两组实验的不同条件在于是否加入底物。所以研究的因素是底物，B项正确；由题干可知，两组实验的反应时间均为12 min，所以研究的因素不是反应时间，C项错误；由题干可知，两组实验的酶量一致，所以研究的因素不是酶量，D项错误。
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答案：B
第3讲 酶和ATP
1．比较酶与激素的异同
(1)相同点：都具有微量、高效的特点，也都具有一定的特异性。
(2)区别
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项目 产生 化学本质 作用机制
激素 内分泌细胞 蛋白质、多肽、固醇等 作为信号分子作用于相应的靶细胞，并在发挥作用后被灭活
酶 所有的活细胞 绝大多数为蛋白质，少数为RNA 作为催化剂降低反应的活化能，在化学反应的前后，其质量与化学性质均不发生改变
第3讲 酶和ATP
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
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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在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
第3讲 酶和ATP
(2)酶的特性曲线
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。
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第3讲 酶和ATP
(3)影响酶促反应速率的因素曲线
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。
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第3讲 酶和ATP
3．探究酶的特性及相关实验分析
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第3讲 酶和ATP
题点一：以酶为载体考查生命观念和科学思维
1．(2023·广东深圳统考二模)许多药物是通过阻断酶活性而起作用的。制药公司研发药物时首先筛选出能够阻断酶活性的化合物，然后对该化合物进行修饰，使之更为有效。下列叙述错误的是( )
A．有些药物能结合在酶的底物结合区域起到阻断作用
B．提升药物对酶的结合能力能够增强该药物的有效性
C．理想的药物是能对绝大多数酶的活性起到阻断作用
D．药物研发过程需要综合考虑药物对人体的各种影响
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第3讲 酶和ATP
解析：酶能起催化作用，主要是通过酶与底物结合起作用的，有些药物能结合在酶的底物结合区域起到阻断作用，提升药物对酶的结合能力能够增强该药物的有效性，A、B两项正确；药物研发过程需要综合考虑药物对人体的各种影响，由于酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，为避免对正常生理活动造成干扰，理想的药物是只针对某一类酶活性起阻断作用的，C项错误，D项正确。
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答案：C
第3讲 酶和ATP
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A．实验中自变量是无机盐溶液的种类
B．Q点条件下淀粉完全水解所需的时间较P点的长
C．实验说明Cu2＋能与淀粉竞争酶分子上的活性中心
D．若将温度提高至60 ℃，则三条曲线的最高点均上移
第3讲 酶和ATP
解析：根据图示分析可知，无机盐溶液的种类和淀粉溶液浓度是自变量，A项错误；根据图示分析可知，Q点和P点的淀粉水解速率相同，但Q点对应的淀粉溶液浓度更大，所以Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点长，B项正确；根据图示分析可知，淀粉水解速率保持相对稳定时，也就是唾液淀粉酶全部充分参与催化反应时，甲组＞乙组＞丙组，说明Cu2＋没有使唾液淀粉酶失活，但降低了酶的活性，说明其是酶的抑制剂，但不能说明Cu2＋能与淀粉竞争酶分子上的活性中心，也有可能是改变了酶的空间结构导致其活性降低，C项错误；由题意可知，该实验是在37 ℃条件下完成的，唾液淀粉酶的最适温度也是37 ℃左右，因此若将温度提高至60 ℃，酶活性降低，则三条曲线的最高点均下移，D项错误。
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答案：B
第3讲 酶和ATP
考点二 ATP在细胞代谢中的作用
(2023·湖北卷)心肌细胞上广泛存在Na＋K＋泵和Na＋Ca2＋交换体(转入Na＋的同时排出Ca2＋)，两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na＋K＋泵。关于该药物对心肌细胞的作用，下列叙述正确的是( )
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A．心肌收缩力下降
B．细胞内液的钾离子浓度升高
C．动作电位期间钠离子的内流量减少
D．细胞膜上Na＋Ca2＋交换体的活动加强
第3讲 酶和ATP
解析：细胞膜上的钠钙交换体(即细胞内钙流出细胞外的同时使钠离子进入细胞内)活动减弱，使细胞外钠离子进入细胞内减少，钙离子外流减少，细胞内钙离子浓度增加，心肌收缩力加强，A、D项错误，C项正确；由于该种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na＋－K＋泵，导致K＋内流、Na＋外流减少，故细胞内钠离子浓度增高，钾离子浓度降低，B项错误。
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答案：C
第3讲 酶和ATP
1．熟记ATP的组成和特点
(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基团。
(2)ATP中含有两个特殊的化学键，其中远离腺苷的特殊的化学键容易水解与合成。
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第3讲 酶和ATP
2．理清ATP与核酸和细胞代谢的关系
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第3讲 酶和ATP
3.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。
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第3讲 酶和ATP
题点一：围绕ATP的结构和功能，考查理解能力
1．(2023·广东汕头统考二模)研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如下图所示。下列说法错误的是( )
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第3讲 酶和ATP
A．图中神经细胞释放ATP的过程需要相关蛋白质参与并且耗能
B．ATP作为信号分子发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流
C．靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据
D．细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去磷酸基团生成腺嘌呤
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解析：据图可知，神经细胞释放ATP的方式为胞吐，胞吐过程需要消耗能量，需要相关蛋白质参与，A项正确；ATP作为信号分子与P2X和P2Y受体特异性结合，调节细胞的生命活动，可见ATP发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流，B项正确；信息分子需要与相应的受体特异性结合才能完成信息交流过程，故靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据，C项正确；细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去三个磷酸基团生成的物质为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，D项错误。
答案：D
第3讲 酶和ATP
题点二：围绕ATP与能量流动和能量代谢，考查综合运用能力
2.(2022·广东中山)ATP快速荧光检测仪是基于萤火虫发
光原理，利用“荧光素—荧光素酶体系”与ATP发生反
应产生光，再根据发光强弱来估测微生物残留量。下列
说法错误的是( )
A．萤火虫细胞内线粒体是合成ATP的主要场所
B．荧光检测仪可检测酸奶中厌氧型微生物的残留量
C．ATP为上述荧光素酶催化荧光素的反应提供能量
D．细胞中储存了大量ATP为细胞的生命活动提供能量
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第3讲 酶和ATP
解析：线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸能产生大量ATP，A项正确；ATP是细胞的能量通货，各种微生物或细胞中均有ATP，所以荧光检测仪可以用于检测酸奶制品中乳酸菌等厌氧型微生物的残留量，B项正确；ATP是细胞中的直接供能物质，ATP能为生命活动提供能量，ATP能为荧光素酶催化荧光素提供能量，C项正确；ATP在细胞内存储较少，D项错误。
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答案：D(共74张PPT)
专题二 细胞代谢
第4讲 细胞呼吸与光合作用
思维导图体系构建
第4讲 细胞呼吸与光合作用
思维导图体系构建
第4讲 细胞呼吸与光合作用
1．(教材必修1 P95“思考·讨论”)包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或
“创可贴”等敷料的道理是什么？
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2．(教材必修1 P99“旁栏思考”)植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
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教材剖析扩展提升
提示：创造疏松通气环境，避免厌氧菌繁殖。
提示：绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
3．(教材必修1 P103“相关信息”改编)光合作用过程中NADPH是怎样形成的？
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4．(教材必修1 P105“旁栏思考”)植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如观测到的O2的产生量，是植物光合作用实际产生的总O2量吗？
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教材剖析扩展提升
提示：水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。
提示：实际产生的总O2量应是观测到的O2的产生量＋呼吸作用O2的消耗量。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
5．(教材必修1 P106“拓展应用1”改编)晴天无云而太阳光照射强烈时，光合作用强度便形成双峰曲线：一个高峰在上午，一个高峰在下午。中午前后光合速率下降，呈现“午休”现象，请解释原因。
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教材剖析扩展提升
提示：原因是缺水导致气孔关闭，限制CO2进入叶片。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
1．1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖分解生成乳酸，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向是什么？
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教材剖析扩展提升
答案：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要转移到乳酸或酒精中没有释放出来；而葡萄糖氧化分解释放的能量主要以热能形式散失。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
2．(1)夏季中午，光照强、温度高，但植物的光合作用强度反而减弱，原因是什么？
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(2)生态农业中有“多使用农家肥”的措施，该措施除了能减少化肥对土壤的影响外，还有一些有利于农作物生长的因素，请你从光合作用的原理进行分析。
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教材剖析扩展提升
第4讲 细胞呼吸与光合作用
答案：(1)当光照强、温度高时，为了降低植物的蒸腾作用，减少水分的散失，部分气孔关闭，从而使叶肉细胞中的CO2供应不足，暗反应减弱，从而导致光合作用强度减弱。
(2)农家肥中的有机物可被土壤中的微生物分解成CO2和无机盐，其中CO2可作为农作物进行光合作用的原料。
教材剖析扩展提升
第4讲 细胞呼吸与光合作用
3．据研究报道，在涝胁迫条件下玉米幼苗根部可同时产生乙醇和乳酸。在淹水处理条件下，甜樱桃砧木根系无氧呼吸也能同时产生乙醇和乳酸。以上研究均表明，一种细胞的无氧呼吸方式可以有两种。有些微生物原本只有一种无氧呼吸方式，但是通过基因工程方法可以使微生物出现新的代谢途径。例如，科学家将乳酸脱氢酶基因导入酵母(转基因酵母)，从而使其具有两条无氧呼吸途径。请据此回答下列问题：
(1)不同的呼吸方式其产物不同的直接原因是______________________。在涝胁迫条件下玉米幼苗根部可进行无氧呼吸的意义是_______________________
___________________________________________________________________。
(2)玉米幼苗根能否长时间进行无氧呼吸，原因是什么？
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教材剖析扩展提升
第4讲 细胞呼吸与光合作用
(3)请设计实验证明转基因酵母具有两条无氧呼吸途径(材料：普通酵母、转基因酵母、培养液，其他需要的材料任选)。
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教材剖析扩展提升
答案：(1)酶的种类不同 保证玉米幼苗根部在缺氧的条件下可以获得能量
(2)不能，原因是无氧呼吸产生的乳酸或酒精会损害根。
(3)第一组在无氧条件下培养普通酵母，第二组在无氧条件下培养转基因酵母，然后用酸性重铬酸钾检验培养液，再分别测出培养液的pH。结果为两组培养液均可使酸性重铬酸钾变为灰绿色，第二组的pH小于第一组，可以证明转基因酵母产生了乙醇和乳酸，说明转基因酵母具有两条无氧呼吸途径。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
考点一 细胞呼吸与光合作用的过程
(2023·广东卷)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
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解析：游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A项正确。
答案：A
第4讲 细胞呼吸与光合作用
1．不同角度图解光合作用和细胞呼吸的关系
(1)过程
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(2)C、H、O三种元素的转移途径
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
特别提醒
①葡萄糖不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。
②人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2，人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物。
③无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中，释放出来的只是少量的能量。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(3)光合作用与细胞呼吸中[H]、NADPH和ATP的来源及去路
①比较[H]和NADPH的来源和去路：
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
②比较ATP的来源与去路：
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(4)图解4种状况下“光合作用与细胞呼吸”关系
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
2．图解环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系
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(1)光补偿点的两种生理状态
①整个植株：光合作用强度＝呼吸作用强度。
②叶肉细胞：光合作用强度>呼吸作用强度。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
(2)光补偿点、光饱和点移动方向
①光补偿点的移动：
a．呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。
b．呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
②光饱和点的移动：相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，光饱和点C应右移(C′点右上移)，反之左移(C′点左下移)。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
题点一：围绕细胞呼吸和光合作用的过程，考查理解能力
1．(2023·广州模拟)淀粉是粮食最主要的组分，也是重要的工业原料。中国科学院实现了人工合成淀粉，其途径(ASAP)如图所示，该成果不依赖植物光合作用，在实验室人为提供能量的基础上，实现了从CO2和H2到淀粉分子的人工全合成。图2表示光合作用合成葡萄糖的过程。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(1)光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的__________(用“C1模块、C3模块、C6模块或Cn模块”及箭头表示)。图1中Cn是由C6组成的淀粉，以C6为单位组成的生物大分子还有__________。
(2)据图2所示过程18O的转移路径和实验结果，推测用18O标记CO2的实验目的是_________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
光合作用过程既能分解水也能产生水，结合图2分析光合作用的__________(填“光反应”或“暗反应”)过程产生水，判断的依据是____________________
___________________________________________________________________。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(3)从能量的角度看，光合作用的本质是将太阳能转化为_______________。人工合成淀粉的成功能否表明对光合作用的完全替代，请从能量的角度阐释你的理由_____________________________________________________________
__________________________________________________________________。
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解析：(1)NADPH和ATP参与光合作用暗反应中C3的还原过程，所以光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的C3模块→C6模块；图1中Cn是由C6组成的淀粉，淀粉的基本单位为葡萄糖，即C6为葡萄糖，故以C6为单位组成的生物大分子除淀粉外还有糖原、纤维素。(2)根据图2分析可知，用18O标记CO2的实验目的是探究CO2中氧转化为水中氧的途径；由图2可知，合成ATP时，也产生了水，光反应阶段产生ATP，故图2中光合作用的光反应过程产生水，
第4讲 细胞呼吸与光合作用
因为产生水的场所为叶绿体类囊体，与ATP同时生成。(3)光合作用的本质是将太阳能转化为有机物中储存的化学能；由于人工合成淀粉所需能量是人为提供的能量，而光合作用合成淀粉是直接固定的太阳能，所以人工合成淀粉的成功不能表明对光合作用的完全替代。
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答案：(1)C3模块→C6模块 糖原、纤维素
(2)探究CO2中氧转化为水中氧的途径 光反应 产生水的场所为叶绿体类囊体，与ATP同时生成
(3)有机物中储存的化学能 不能，人工合成淀粉所需能量是人为提供的能量，而光合作用合成淀粉是直接固定的太阳能
第4讲 细胞呼吸与光合作用
题点二：通过细胞呼吸和光合作用关系，考查综合应用能力
2．(2023·广东校联考)光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量与光合作用中吸收的光能的比值。某研究人员将密闭容器内的某绿色植物先经黑暗再经恒定光照处理，容器内氧气的变化量如图所示(光照对呼吸作用的影响可忽略不计)。下列说法错误的是( )
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
A．C点时该植物叶肉细胞中合成ATP的场所有线粒体和细胞质基质
B．A点以后的短时间内，叶绿体内C5含量将增加
C．5－15 min内，该植物光合作用产生O2的平均速率是5×10－8 mol/min
D．农业生产中使用农家肥主要是通过提高光合作用效率来提高产量的
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解析：A、C点时在黑暗条件下，植物叶肉细胞只进行呼吸作用，因此合成ATP的场所有线粒体和细胞质基质，A项正确；A点以后的短时间内，光照增强，光反应产生的ATP和NADPH增加，叶肉细胞的叶绿体内C3被还原增多，产生的C5量增加，B项正确；结合图示可知，黑暗下氧气量的变化量为呼吸速率，为(5×10－7 mol－4×10－7 mol)÷5＝2×10－8 mol/min，在5－15 min内，净光合速率为(8×10－7 mol－4×10－7 mol)÷10＝4×10－8 mol/min，该植物光合作
第4讲 细胞呼吸与光合作用
用产生氧气的平均速率即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝4×10－8 mol/min＋2×10－8 mol/min＝6×10－8 mol/min，C项错误；农家肥中富含有机物，可以被分解者分解，产生的无机盐可以被植物吸收利用，增强光合作用，增强光合产物量，D项正确。
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答案：C
第4讲 细胞呼吸与光合作用
题点三：从光呼吸与光合作用关系的角度理解光合作用的过程，考查科学思维能力
3．(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：
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(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CO2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)。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(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_____________________________________________________
___________________________________________________________________。
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解析：(1)由图1可知，光补偿点的含义为当净光合速率为0时的光照强度，由于净光合速率等于总光合速率减去呼吸速率，故光补偿点的含义也可以表述为当光合速率等于呼吸速率时的光照强度。(2)在5～10 ℃时，光补偿点不变，但是光饱和点增大，意味着光合速率增强，即温度对光合速率的效果是促进，而光补偿点光合速率等于呼吸速率，光合速率增大意味着呼吸速率增大，即温度对呼吸速率的效果也为促进。光饱和点是指光合速率达到最大时所需要的最低光照强度，温度会影响酶的活性和光合色素的分解从而影响光合速率，
第4讲 细胞呼吸与光合作用
故超过35 ℃，光饱和点不升反降，可能的原因是温度升高，影响与光合作用有关酶的活性(酶活性降低)；光合色素分解增多，含量减少，能够利用的光能减少，光饱和点降低。(3)二氧化碳减少，第二阶段生成的碳三化合物减少，导致第一阶段反应减弱，生成的氧气不再满足细胞呼吸。此时需要提高光强来促进第一阶段反应，光补偿点右移；随着光强从光补偿点逐渐增强，第一阶段反应增强，促进第二阶段反应，当第二阶段反应到达某个值时，受二氧化碳浓度限制，即使再增大光强也无法使第二阶段反应增强。由于二氧化碳的浓度降低，这个值也会减少，因此所需第一阶段反应产生的氢减少，第一阶段相比之前减弱，光饱和点左移；结合图2和相应题干可知，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番茄所处环境的温度以及CO2
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
浓度等多个方面，均会影响所用光照强度对番茄植株光合速率的效果。(4)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故则还需各组的呼吸速率，测定呼吸速率意味着不能让植物进行光合作用，需要遮光(暗)处理，故测定呼吸速率的基本实验思路是其他条件保持相同且一致，将同种植物放置于黑暗条件下，测定其呼吸速率(单位时间内氧气的消耗量或二氧化碳的释放量)。
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答案：(1)净光合速率为0(或光合速率等于呼吸速率)
(2)促进、促进 温度升高，影响与光合作用有关酶的活性(酶活性降低)；光合色素分解增多，含量减少
(3)右 左 番茄所处环境的温度以及CO2浓度
(4)其他条件保持相同且一致，将番茄放置于黑暗条件下，测定其呼吸速率(单位时间内氧气的消耗量或二氧化碳的释放量)
第4讲 细胞呼吸与光合作用
考点二 细胞呼吸与光合作用的影响因素及其应用
(2023·广东卷)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。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
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2 000 μmol·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。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(4)试分析在0～50 μmol·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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第4讲 细胞呼吸与光合作用
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
1．掌握影响细胞呼吸的四类因素
(1)温度
(2)O2含量
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(3)CO2浓度
(4)含水量
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
2．分析影响光合速率的三大因素
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光照强度 ①原理：主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生
②分析P点后的限制因素：
外因：温度、CO2浓度；
内因：色素的含量、酶的数量和活性
CO2的浓度 ①原理：影响暗反应阶段C3的生成
②分析P点后的限制因素：
外因：温度、光照强度；
内因：酶的数量和活性
③CO2浓度过高会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用
第4讲 细胞呼吸与光合作用
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温度 主要影响暗反应，通过影响酶的活性而影响光合作用
续上表
第4讲 细胞呼吸与光合作用
3.辨明一昼夜植物代谢强度变化的两条曲线
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曲线解读：
(1)c点和g点：光合速率等于呼吸速率。
(2)c～g段：光合速率大于呼吸速率。
(3)g点：有机物积累最多的点。
(4)b点：开始进行光合作用的点。
(5)一昼夜后有机物有积累：
甲：Ⅱ－(Ⅰ＋Ⅲ)大于0；
乙：i点CO2浓度比a点时低。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
特别提醒
(1)图甲中c点和g点为光补偿点，此时光合作用速率与细胞呼吸速率相等，分别相当于图乙中的c点和g点；c点玻璃罩内CO2浓度最高，g点CO2浓度最低。
(2)光补偿点时，叶肉细胞光合作用强度等于植物细胞呼吸强度，但是叶肉细胞中光合作用强度大于细胞呼吸强度。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
题点一：通过环境因素对细胞呼吸和光合作用的影响，考查信息获取能力
1．(2023·广东模拟预测)萝卜是世界古老的栽培作物之一，主要分布于欧洲大陆、北非、中亚、日本以及中国等地。下图1代表萝卜叶肉细胞光合作用的部分图解，图2表示在最适温度条件下，萝卜植株CO2释放量或吸收量随光照强度变化的曲线。请分析回答：
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(1)图1过程发生的场所是____________，白天叶肉细胞产生ATP的场所有______________________，如果其他条件不变，白天突然增加光照强度，短时间内细胞中三碳化合物含量的变化趋势为______(选填“升高”或“降低”)。
(2)图2中，C点后曲线保持水平不变，此时限制植物光合作用速率的主要环境因素是____________。
(3)某实验小组为了研究盐胁迫对某植物的影响情况，探究了不同浓度NaCl对其净光合速率、胞间CO2浓度、光合色素含量的影响，结果如下：(假设整个实验期间，细胞的呼吸强度不变)
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
请结合上图分析，当NaCl浓度高于50 mmol/L时，随着NaCl浓度的增加，净光合速率下降的原因是：_______________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
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解析：(1)图1过程是光反应，类囊体薄膜是光反应的场所，白天叶肉细胞可进行光合作用和呼吸作用，所以产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，如果其他条件不变，白天突然增加光照强度，短时间内三碳化合物的还原加快，但是暗反应生成三碳化合物的速率不变，所以细胞中三碳化合物含量下降。(2)图2表示在最适温度条件下，萝卜植株CO2释放量或吸收量随光照强度变化的曲线，则温度不是限制因素，C点以后已经达到光饱和点，则此时限制
第4讲 细胞呼吸与光合作用
植物光合作用速率的主要环境因素是CO2的浓度。(3)据图乙和丙可知，当NaCl浓度高于50 mmol/L时，随着NaCl浓度的增加，胞间CO2的浓度上升，叶绿素和类胡萝卜素的含量下降，影响了叶肉细胞的光合作用，则导致净光合速率下降。
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答案：(1)类囊体/类囊体薄膜 细胞质基质、线粒体和叶绿体 降低
(2)CO2浓度
(3)当NaCl浓度高于50 mmol/L时，随着NaCl浓度的增加，胞间CO2的浓度上升，叶绿素和类胡萝卜素的含量下降，导致净光合速率下降
第4讲 细胞呼吸与光合作用
题点二：通过植物光合作用和呼吸作用的曲线变化，考查识图能力和综合应用能力
2．(2023·广东高三统考)番茄含有丰富的营养，据营养学家研究测定：每人每天食用50～100克鲜番茄即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。为了进一步了解番茄的生理特征，某兴趣小组在补充CO2和升高温度条件下，测定番茄在不同时间的光合速率，结果如图1所示。回答下列问题：
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(1)番茄果实有红色和黄色等，果实中的色素主要分布在细胞的________(填结构名称)中。由图1可知，高温组与常温组相比，随着时间延长，叶片净光合速率最先下降的是________组，该组叶片净光合速率下降的原因可能是_______
___________________________________________________________________
________________________________________________________ (答出2点)。
(2)高温组和常温组都补充CO2后，两组叶片光合速率变化的相同点是_______
___________________________________________________________________，
不同点是__________________________________________________________
___________________________________________________________________。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(3)图2曲线表示30℃条件下测得的结果，对番茄a而言，假如白天和黑夜的时间各为12 h，平均光照强度在________klx以上才能使该番茄处于生长状态。已知番茄b光合速率和呼吸速率的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，若将温度降低到25 ℃，其他条件不变，则理论上图2中N点的位置变化是向______移动。
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解析：(1)使番茄果实呈现红色和黄色的色素主要分布在液泡中。由于高温影响酶的活性，使与光合作用和呼吸作用有关的酶活性降低，同时高温引起叶片气孔关闭减少叶片对二氧化碳的吸收，所以和常温组相比，随着高温持续时间延长，高温组的叶片光合作用速率最先下降。(2)分析曲线可知，分别与高温组和常温组相比，两组补充CO2后番茄光合速率均有提升，常温＋CO2与高温＋CO2相比，在高温下比常温下补充CO2时光合速率提升的幅度更大，效
第4讲 细胞呼吸与光合作用
果更为显著。(3)图2为30 ℃条件下测得的曲线，纵坐标CO2的吸收量反映的是净光合速率。对番茄a而言，呼吸速率是1 mg·m－2·h－1，要想使该番茄处于生长状态，总光合速率应大于呼吸速率，设净光合速率为x，则假如白天和黑夜的时间各为12 h，即12×(1＋x)＝24×1，解得x＝1，故平均光照强度在Aklx以上才能使该植物处于生长状态。已知番茄b光合速率和呼吸速率的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，若将温度由30 ℃降低到25 ℃，其他条件不变，光合速率升高，呼吸速率降低，则图中N点向右上移动。
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答案：(1)液泡 高温 高温使光合作用和呼吸作用有关酶的活性降低、气孔关闭影响了CO2的吸收
(2)高温组与常温组都补充CO2后29天内番茄光合速率均有提升 高温组补充CO2后光合速率提升的幅度更大更持久(或高温组补充CO2后光合速率提高的效果更为显著) (3)A 右上
第4讲 细胞呼吸与光合作用
考点三 细胞呼吸与光合作用的实验探究与分析
(2023·湖南卷)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450 μmol·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7 μmol·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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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(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。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(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)。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
解析：(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
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
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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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
第4讲 细胞呼吸与光合作用
1．测定光合速率与呼吸速率的几种方法
(1)利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率
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①装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测表观光合速率时，NaHCO3溶液可提供CO2，保证容器内CO2浓度的恒定。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
②测定原理：
a．甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
b．乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表表观光合速率。
c．真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
③测定方法：
a．将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
b．将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算表观光合速率。
c．根据呼吸速率和表观光合速率可计算得到真正光合速率。
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④物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
(2)利用“半叶法”测定光合速率
第4讲 细胞呼吸与光合作用
例如：某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，如图所示。“半叶法”的原理是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(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)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，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度。若M＝MB－MA，则M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。
(3)利用“黑白瓶”法测定光合速率
将装有水和光合植物的黑、白瓶置于相同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行细胞呼吸；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和细胞呼吸。因此，真正光合作用氧气产生量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(4)叶圆片称重法——测定有机物的变化量
①操作图示：
如图所示，以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(5)叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率
本方法通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。
2．交替光照与连续光照问题
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和NADPH不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
应产生的大量的NADPH和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应，因此在光强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。
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3．实验设计中的相关注意事项
(1)变量的控制手段，如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
(2)对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
(3)无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度值”。
第4讲 细胞呼吸与光合作用
题点一：通过测定光合速率与呼吸速率，考查应用能力
1．(2022·咸阳高三校考)大豆是世界重要的粮食作物，富含丰富的蛋白质，同时大豆也常常作为生物实验材料用来探究植物体的一些生命活动规律。下面分别以大豆种子和幼苗为实验材料来设计实验，请分别根据实验设计过程回答相关问题：
(1)大豆种子收获之后，常放在低温，干燥，低氧的环境中储存，其目的是：___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(2)在密闭玻璃装置中，测定光照强度对大豆幼苗光合速率的影响。甲图表示实验装置；乙图表示在一定条件下测得的该幼苗光照强度与净光合速率的关系，回答下列问题：
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
①在G点，产生ATP的场所有________________；在E点，叶肉细胞中叶绿体和线粒体之间的CO2和O2的交换情况如图丙中的__________所示；在H点，用图丙中的________所示。
②将甲装置放在黑暗的环境中，烧杯中装入的液体是适量NaOH溶液，则该装置内红色液滴在单位时间内移动的体积可以用来测定该植株的__________值。
③将甲装置放在充足的光照的环境中，烧杯中装入的液体是适量NaHCO3溶液，则该装置内红色液滴在单位时间内向右移动的体积可以用来测定该植株的__________值。
④将甲装置内的绿色植物换成大豆种子，烧杯中装入的液体是适量NaOH溶液，若该装置内红色液滴不移动，________(填“能”或“不能”)说明大豆种子没有进行细胞呼吸。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
⑤据乙图分析，当光照强度为2时，大豆幼苗的绿色器官光合作用强度__________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用强度。适当提高CO2浓度，图乙中的E点将向__________移动。
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解析：(1)低温、干燥、低氧环境中，有氧呼吸速率降低，减少有机物的分解，有利于储存。(2)①在G点，只有细胞呼吸，产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体。E点时，植物的光合作用速率和呼吸作用速率相等，而叶肉细胞中光合作用速率大于呼吸作用速率，则用图丙中的Ⅰ表示；在H点，净光合速率小于0，光合作用速率比呼吸作用速率低，用Ⅱ表示。②黑暗环境中，只有细胞呼吸，NaOH溶液吸收CO2，则红色液滴在单位时间内移动的体积是有氧呼吸消耗O2的体积，即可以用来测定该植株的有氧呼吸作用强度。③充足的光照的
第4讲 细胞呼吸与光合作用
环境中能进行光合作用，NaHCO3溶液能维持CO2浓度稳定，则红色液滴在单位时间内向右移动的体积是光合作用产生的O2和细胞呼吸消耗的O2的差值，即表示净光合作用速率的值。④绿色植物换成大豆种子，NaOH溶液吸收CO2，若该装置内红色液滴不移动，则没有吸收O2，可能进行无氧呼吸，不能说明大豆种子没有进行细胞呼吸。⑤当光照强度为2时，植物的净光合速率是0，绿色器官的光合作用强度大于呼吸作用强度。适当提高CO2浓度，暗反应速率升高，只要比E点弱的光照，也能和呼吸作用强度相等，E点左移。
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答案：(1)降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗
(2)①细胞质基质、线粒体 Ⅰ Ⅱ ②有氧呼吸作用强度
③净光合作用强度 ④不能 ⑤大于 左
第4讲 细胞呼吸与光合作用
题点二：通过光合作用与细胞呼吸的实验设计，考查实验探究能力
2．(2023·福州模考)如图表示某生物兴趣小组设计的密闭透明玻璃装置，内置烟草种子(底下铺有湿布)和一绿色盆栽植物，对种子的萌发和盆栽植物的某些生理活动以及二者的相互影响进行研究。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
(1)研究发现，红光可促进需光种子的萌发。为保证装置内实验材料的生命活动正常进行，应该给该装置提供红光，理由是__________________________
___________________________________________________________________。
(2)一般认为，真正光合速率不易直接测得，这是因为细胞每时每刻都在进行__________。若要利用图示装置检测盆栽植物的真正光合速率，请你写出简要的实验设计思路：________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
解析：(1)根据题意可知，烟草种子属于需光种子，因此为装置提供红光可以促进种子的萌发，且植物叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，红光有利于植物光合作用的进行。(2)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。因此检测植物的真正光合作用速率时，要在黑暗环境中测得该植物的呼吸速率，还要在有光条件下测净光合作用速率，通过计算可得出植物的真正光合作用速率。因此利用图中装置进行测定植物的真正光合速率的操作为：将装置通气孔堵塞，并在盆栽植物侧加入CO2缓冲液，如一定浓度的碳酸氢钠溶液，用氧气传感器检测有光条件下单位时间内氧气的增加量和无光条件下单位时间内氧气的减少量，二者相加计算出真正光合速率。
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第4讲 细胞呼吸与光合作用
答案：(1)红光既可以促进烟草种子萌发，又可以维持盆栽植物的光合作用
(2)细胞呼吸 将通气孔堵塞，并在盆栽植物侧加入CO2缓冲液，用氧气传感器检测有光条件下单位时间内氧气的增加量和无光条件下单位时间内氧气的减少量，二者相加计算出真正光合速率
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专题二 细胞代谢
[高考命题热点二] 酶的相关实验
1．剖析酶的实验题
[高考命题热点二] 酶的相关实验
2．解读实验设计步骤
第一步：根据实验的自变量确定实验分几组，然后分组编号。
第二步：控制自变量，同时排除无关变量。表述时注意怎样控制自变量，怎样排除无关变量。
第三步：检测因变量。注意检测因变量的方法应科学、准确。
[高考命题热点二] 酶的相关实验
(2023·浙江卷)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 (0.2 mL) 乙中溶液 (2 mL) 不同时间测定的相对压强(kPa) 0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s
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
[高考命题热点二] 酶的相关实验
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．250 s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
解析：H2O2分解产物是H2O和O2，其中O2属于气体，会导致压强改变，A项正确；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项正确；三组中的H2O2溶液均为2 mL，则最终产生的相对压强应相同，据表可知，250 s之前(200 s)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250 s时Ⅱ组和Ⅲ组反应
[高考命题热点二] 酶的相关实验
仍在进行，C项错误；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项正确。
答案：C
[高考命题热点二] 酶的相关实验
1．(2023·广东一模)纺织厂常用枯草芽孢杆菌生产的α-淀粉酶除去织物中的淀粉。为探究α-淀粉酶的最适温度，某科研小组在适宜条件下进行了实验，棉花初始质量为5 g，每组在各自温度下保温20 min后测量棉花减重，结果如下表所示。下列相关叙述错误的是( )
组别 1 2 3 4 5 6
棉花减重/g 0 0.12 0.16 0.22 0.23 0.15
温度/℃ 25 35 45 55 65 75
[高考命题热点二] 酶的相关实验
A．该实验应保证每组的α-淀粉酶浓度、体积及棉花的初始质量完全相同
B．每组应先将α-淀粉酶与棉花混合，再进行保温
C．实验结果表明α-淀粉酶的最适温度范围为55 ℃～75 ℃
D．若验证α-淀粉酶具有专一性，可让其处理脂肪，用苏丹Ⅲ染液检验脂肪分解情况
解析：该实验中加入的α-淀粉酶的浓度、体积及棉花的初始质量等属于无关变量，应保证相同且适宜，A项正确；每组应先将α-淀粉酶和棉花分别预热到设置温度，再进行混合，B项错误；结合实验结果可推测，α-淀粉酶的最适温度范围为55 ℃～75 ℃，C项正确；若验证α-淀粉酶具有专一性，可让其处理脂肪，用苏丹Ⅲ染液检验分解情况，进而可说明酶具有专一性，D项正确。
答案：B
[高考命题热点二] 酶的相关实验
2．(2023·广东统考二模)细胞进入有丝分裂期后，会出现“线粒体钙闪”现象，即线粒体中Ca2＋浓度突然快速增加，该过程需要线粒体钙单向转运蛋白(MCU)参与，由内膜两侧的H＋浓度梯度提供动力。细胞能量不足时，能量感受器(AMPK)被激活，使MCU磷酸化而活化，促进Ca2＋快速转运。Ca2＋可以促进有氧呼吸相关酶的活性，线粒体基质Ca2＋浓度过高会导致细胞死亡。下列说法错误的是( )
A．MCU减少可能会导致染色体分离延迟
B．AMPK被激活会导致葡萄糖的消耗速率增加
C．磷酸化的MCU运输Ca2＋的方式为主动运输
D．“线粒体钙闪”会导致线粒体内Ca2＋持续增加
[高考命题热点二] 酶的相关实验
解析：MCU减少会导致Ca2＋转运速率下降，有氧呼吸相关酶的活性较低，有氧呼吸速率减慢，能量供应不足，可能会导致染色体分离延迟，A项正确；AMPK被激活会导致MCU磷酸化而活化，促进Ca2＋快速转运，从而加强有氧呼吸，使葡萄糖的消耗速率增加，B项正确；磷酸化的MCU作为转运蛋白运输Ca2＋，该过程需要能量所以方式为主动运输，C项正确；“线粒体钙闪”会导致线粒体内Ca2＋突然增加，线粒体基质Ca2＋浓度过高会导致细胞死亡，所以线粒体内Ca2＋不能持续增加，D项错误。
答案：D
[高考命题热点二] 酶的相关实验
3．(2023·德州二模)促黑激素(α-MSH)能够促进黑色素合成，使皮肤及毛发颜色加深；烟酰胺和茶多酚是化妆品中常见的成分，具有美白等作用。科研人员研究了α-MSH、烟酰胺以及茶多酚对酪氨酸酶活性的影响，相关实验结果如图所示。下列说法正确的是( )
[高考命题热点二] 酶的相关实验
A．人体中酪氨酸酶积累过多会引起雀斑以及少白头等问题
B．茶多酚和烟酰胺通过抑制α-MSH的作用使酪氨酸酶活性降低
C．实验结果表明烟酰胺在低浓度时能提高酪氨酸酶活性，高浓度时降低其活性
D．实验结果表明烟酰胺和茶多酚均能在一定程度上降低酪氨酸酶的活性
解析：人体中酪氨酸酶积累过多会引起雀斑和黑色素沉积等皮肤病，而头发变白是因为酪氨酸酶的活性降低，A项错误；分析实验结果可知，与对照组相比，添加α-MSH后酪氨酸酶活性升高，而与M组相比，施加烟酰胺或茶多酚后酪氨酸酶活性有所降低，结果表明烟酰胺和茶多酚均能在一定程度上降低酪氨酸酶的活性，但其与α-MSH的作用机制无法得知，B项错误，D项正确；
[高考命题热点二] 酶的相关实验
据图可知，烟酰胺浓度与酪氨酸酶活性之间无明显的相关性，如在不添加茶多酚的条件下，2 g/L的烟酰胺降低酪氨酸酶活性的效果低于5 g/L时，C项错误。
答案：D
[高考命题热点二] 酶的相关实验
4．(2023·山东枣庄统考二模)将完整的离体线粒体分为两组放在缓冲液中，按图1，图2所示，分别加入物质x、y、z，并测定О2消耗量和ATP合成量。已知寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，丙酮酸可以被氧化分解，DNP(一种化学物质)可降低线粒体内[H]的含量。下列相关说法错误的是( )
[高考命题热点二] 酶的相关实验
A．图1中②阶段可表示有氧呼吸的第二、三阶段
B．图中x、y、z分别表示DNP、丙酮酸、寡霉素
C．图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少ADP＋Pi
D．加入z后线粒体内产水量将明显多于加入y后
解析：按图1、图2信息：ADP＋Pi和x缺一个就不能进行反应，说明图1中②阶段可表示有氧呼吸的第二、三阶段，A项正确；丙酮酸可以被氧化分解，按图1、图2信息：ADP＋Pi和x缺一个就不能进行反应，说明x是丙酮酸；DNP(一种化学物质)可降低线粒体内[H]的含量，图1中加入y后O2消耗量不再增加，说明y是DNP；寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，根据图2，加入z后ATP合成量不变，说明z是寡霉素，B项错误；图2中①阶段加入ADP＋Pi两曲线上升，
[高考命题热点二] 酶的相关实验
说明图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少ADP＋Pi，C项正确；寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，根据图2，加入z后氧气消耗但是ATP合成量不变，说明z是寡霉素，加入z后线粒体内产水量比图1加y将明增加多，D项正确。
答案：B
[高考命题热点二] 酶的相关实验
5．(2023·广东模拟预测)龙葵对重金属镉有很强的吸收能力，能对土壤中的镉污染进行修复。当镉在龙葵体内积累到一定量时，会限制其对土壤的修复能力，科研人员对此展开研究。
(1)镉进入龙葵细胞会抑制硝酸还原酶的活性，使得植物体内氮含量下降。一方面导致叶绿体合成的叶绿素减少，限制了光合作用的__________阶段；另一方面使得氨基酸合成的__________减少，最终导致龙葵在富含镉的土壤中生长缓慢。
(2)为研究施氮对镉污染环境下龙葵光合速率的影响，研究人员使用尿素作为氮肥进行相关实验，实验结果如下图。
[高考命题热点二] 酶的相关实验
注：A组：无添加
B组：镉20 mg·kg－1、尿素0 mg·kg－1
C组：镉20 mg·kg－1、尿素150 mg·kg－1
D组：镉20 mg·kg－1、尿素300 mg·kg－1
E组：镉20 mg·kg－1、尿素450 mg·kg－1
[高考命题热点二] 酶的相关实验
①实验中对照组是__________。
②实验结果表明____________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)为进一步确定氮对光合作用暗反应的影响，对各组龙葵单株有机物量、气孔导度、胞间CO2浓度进行了测定，结果如下表。
检测指标 A组 B组 C组 D组 E组
单株有机物量(g·株－1) 5.40 3.77 8.43 10.73 12.20
气孔导度(mol·m－2·s－1) 0.29 0.18 0.43 0.56 0.65
胞间CO2浓度(μmol·mol－1) 293 307 309 305 281
注：气孔导度越大，气孔开放程度越大
[高考命题热点二] 酶的相关实验
①对比A、B组实验结果判断，气孔导度低________(填“是”或“不是”)镉污染条件下龙葵光合效率低的主要原因。
②在含镉的环境中，随氮浓度的升高，依据__________________________推测光合作用暗反应加快，导致单株有机物含量高。
(4)综合上述实验结果或所学知识，推测施氮浓度大于450mg·kg－1时，是否会对镉环境下龙葵生长具有更好的促进作用，请阐明理由_________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[高考命题热点二] 酶的相关实验
解析：(1)叶绿素在光反应阶段能吸收、传递和转换光能，镉导致叶绿体合成的叶绿素减少，限制了光合作用的光反应阶段；氮元素是蛋白质的组成元素之一，氮含量下降，导致催化氨基酸合成的相关酶的含量下降，最终影响蛋白质的合成，龙葵生长缓慢。(2)实验中需遵循单一变量原则，A组作为对照组不添加镉和尿素，只需用等量蒸馏水处理即可；本实验研究不同浓度的尿素对镉胁迫下龙葵生长的影响，与A组相比，B组添加了镉，龙葵光合速率下降，说明镉能抑制龙葵的生长；与B组相比，C、D、E三组添加不同浓度的尿素后，龙葵光合速率均有所提高，其中C组结果与A组接近，D、E组光合速率高于A组，说明加入的氮肥可以缓解镉对龙葵生长的抑制作用。(3)气孔导度越大，气孔开放程度越大，从外界吸收的CO2就越多，CO2是暗反应阶段的原
[高考命题热点二] 酶的相关实验
料；对比A、B组实验结果可知，B组气孔导度小于A组，但胞间CO2浓度大于A组，说明气孔导度低不是镉污染条件下龙葵光合效率低的主要原因，而是其他非气孔因素，例如固定二氧化碳的能力；在含镉的环境中，随氮浓度的升高，气孔导度不断增大，而胞间CO2浓度变小，据此可推测氮肥浓度越大，增大气孔导度的能力越大，同时利用CO2的能力越强，从而提高了暗反应速率，进而提高龙葵叶肉细胞的净光合作用速率，导致单株有机物含量高。(4)表格数据显示，施氮浓度为450 mg·kg－1时龙葵单株有机物量最大，说明氮肥最适浓度可能大于450 mg·kg－1，因此若施氮浓度大于450 mg·kg－1，可能出现三种情况：若氮肥最适浓度大于450 mg·kg－1，则当施氮浓度大于450 mg·kg－1时，氮肥对镉环境下龙葵生长可能具有更好的促进作用，或促进作用与施氮浓度为450 mg·kg－1时接近；但若施氮浓度过大，可能导致外界溶液浓度过高，引起龙葵细胞失水萎蔫，不利于龙葵生长。
[高考命题热点二] 酶的相关实验
答案：(1)光反应 酶
(2)①A组 ②加入的氮肥可以缓解镉对龙葵生长的抑制作用
(3)①不是 ②气孔导度增大，而胞间CO2浓度下降
(4)不一定，理由是：若氮肥最适浓度大于450 mg·kg－1，则当施氮浓度大于450 mg·kg－1时，氮肥对镉环境下龙葵生长可能具有更好的促进作用，或促进作用与施氮浓度为450 mg·kg－1时接近，但若施氮浓度过大，可能导致外界溶液浓度过高，引起龙葵细胞失水萎蔫，不利于龙葵生长(共33张PPT)
专题二 细胞代谢
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
环境胁迫，是对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。逆境问题主要涉及环境条件对植物细胞代谢的影响，主要考查角度及原理分析如下：
角度 影响原理 主要表现
光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体薄膜造成损伤
气体 CO2作为光合作用的反应物，CO2浓度低于CO2补偿点会通过影响暗反应影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
续上表
温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响细胞代谢 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏，引起气孔关闭影响CO2的吸收
水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用。农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害 盐分 矿质营养和盐分对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg)；②盐胁迫影响根系吸水，进而会影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性 [高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(2023·山东卷)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
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
解析：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，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项错误；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项正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C项错误；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项错误。
答案：B
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
1．(2023·广东模拟预测)为应对干旱、高盐、低温等不利环境因素，植物在长期进化过程中形成了一系列胁迫响应机制。CIPK基因在响应上述非生物胁迫时具有重要作用。为了探究OsCIPK12基因(水稻的CIPK基因之一)是否与水稻的干旱耐受性相关，研究人员通过转基因技术得到了三个OsCIPK12基因过表达株系(T4、T8、T11)，并对转基因植株进行了抗逆性实验，部分结果如图1、2所示。图3为水稻气孔开闭机制示意图，当组成气孔的细胞——保卫细胞吸水时，气孔打开，反之气孔关闭。据此分析回答下列问题：
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(1)上述实验中，通过构建OsCIPK12过表达株系来探究OsCIPK12基因响应干旱胁迫的机制，体现了自变量控制的________(“加法”或“减法”)原理。
(2)已知可溶性糖可作为细胞的渗透调节物质，结合实验结果推测，OsCIPK12过表达株系水稻抗旱性比野生型的________，原因可能是_________________
___________________________________________________________________，
从而确保光合作用的正常进行。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(3)植物在响应干旱胁迫的过程中，____________________________________
(填主要相关植物激素)的含量会增加以促进气孔关闭。综合上述实验可说明，植物生长发育的调控，是由______________________调节共同完成的。
解析：(1)上述实验中，通过构建过表达OsCIPK12株系来探究OsCIPK12基因响应干旱胁迫的机制，是添加了OsCIPK12基因，该过程属于加法原则。(2)已知可溶性糖可作为细胞的渗透调节物质，干旱胁迫下，保卫细胞内积累了较多可溶性糖，细胞的渗透压/浓度提高，维持气孔的开放，保证对CO2的吸收，故过表达OsCIPK12株系水稻抗旱性强。(3)植物在响应干旱胁迫的过程中，脱落酸的含量会增加，故脱落酸也被称为逆境激素；植物生长发育的调控，是由激素调节、基因表达和环境因素共同完成的。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
答案：(1)加法
(2)强 干旱胁迫下，保卫细胞内积累了较多可溶性糖，细胞的渗透压/浓度提高/细胞吸水，维持气孔的开放，保证对CO2的吸收
(3)脱落酸 激素调节、基因表达和环境(因素)
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
2．(2023·湖北模拟)气候变暖是当前植物面临的常见非生物胁迫，植物在进化过程中逐渐形成了复杂的调控机制以权衡生长发育和免疫防御。为研究在气候变暖的环境条件下植物免疫防御能力的变化，选取拟南芥开展了相关实验。回答下列问题：
(1)拟南芥的最适生长温度为23 ℃，用28 ℃处理模拟气候变暖的环境条件。用Pst菌株感染拟南芥后培养一段时间，检测拟南芥叶片中的Pst菌株数量(Log10CFU)及拟南芥体内水杨酸的含量，结果如图1所示。
①该实验中，自变量是温度，因变量是______________________。
②水杨酸是拟南芥体内的一种发挥防御功能的植物激素。据图分析，气候变暖会________(填“提高”或“降低”)植物的免疫能力，判断依据是________
___________________________________________________________________。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(2)为探究植物免疫防御能力发生变化的机制，进一步检测了不同温度处理下野生型拟南芥体内CBP基因(水杨酸信号通路相关基因)的相对表达量。此外，分别选取生长状况类似的野生型拟南芥和CBP基因过表达拟南芥，检测其在不同温度处理下的水杨酸含量，结果如图2所示。
①结合实验结果推测，气候变暖可能是通过____________________从而影响拟南芥的免疫防御能力。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
②此外，再分别选取生长状况类似的野生型拟南芥和CBP基因过表达拟南芥，检测其在不同温度条件及不同感染状态下的水杨酸含量，该实验目的是_____
___________________________________________________________________。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(3)植物生长发育的调控由环境变化、基因表达调控和激素调节共同完成。结合上述研究，解释在气候变暖的环境条件下植物免疫防御能力发生变化的调控机制：__________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：(1)①图1左侧纵坐标因变量为菌株数量，右侧纵坐标因变量为水杨酸含量。②从图1中可以看出，在28 ℃条件下菌株数量和水杨酸含量均下降，水杨酸是发挥防御功能的一种植物激素，菌株数量增加，水杨酸含量下降说明植物的免疫能力降低。(2)①据图2左侧结果可知，28 ℃下CBP基因的表达量下降。②据图2右侧结果可知，CBP基因过表达时，具有防御功能的激素水杨酸的含
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
量显著增加，因此开展实验的目的是为了进一步证明气候变暖可能通过降低CBP基因的表达量使拟南芥的免疫防御能力下降。(3)由图1可知，气候变暖的环境变化会降低植物激素(水杨酸)的含量，进而降低植物的免疫防御能力。从图2可知，气候变暖可能通过降低基因的表达量来影响植物的免疫防御能力，结合以上的研究结果，可得出调控机制为：植物响应环境变化(温度)，调控相关基因(CBP基因)表达，影响体内相关激素(水杨酸)含量，进而实现对病原体入侵的免疫防御功能。
答案：(1)①菌株数量和水杨酸含量 ②降低 与23 ℃条件下相比，28 ℃条件下用Pst菌株处理后的拟南芥叶片中的菌株数量显著增多，且体内的水杨酸含量降低
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(2)①降低CBP基因的表达量 ②进一步证明气候变暖可能通过降低CBP基因的表达量使拟南芥的免疫防御能力下降
(3)植物响应环境变化(温度)后，调控相关基因(CBP基因)表达，影响体内相关激素(水杨酸)含量，进而实现对病原体入侵的免疫防御功能(基因表达与激素含量不分先后顺序)
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
3．(2023·广东模考)植物生长发育与光信号密切相关。农业生产中，高低作物间作模式会导致“荫蔽胁迫”，低位作物主要通过光敏色素B(phyB)感知该环境中红光与远红光比值(R∶FR)的降低，从而引发一系列生物学效应，降低了作物产量和品质。下图为光调控幼苗下胚轴伸长的反应机制部分示意图，据图分析回答下列问题：
注：PIFs是一类具有调控基因转录作用的蛋白质、ROT3、BZR1和ARF6均为基因。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(1)图中四种激素在调控下胚轴伸长方面表现为________作用。
(2)phyB的化学本质是______________。已知phyB存在非活化(Pr)和活化(Pfr)两种形式。正常光照环境下，R∶FR较高，phyB主要以________形式存在，其可进入细胞核，通过调控____________________，从而调节幼苗下胚轴的伸长。
(3)荫蔽胁迫下，phyB主要以__________形式存在，由此________(填“减弱”或“增强”)对PFs的抑制作用，导致幼苗下胚轴过度伸长。已知“荫蔽胁迫”导致了萌发后生长阶段的下胚轴、叶柄及茎秆的过度伸长，这有利于植物________________，以适应“荫蔽胁迫”环境。据此分析，高低作物间作模式下低位作物产量降低的原因可能是__________________________________
___________________________________________________________________。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(4)请用箭头表示“荫蔽胁迫”下调节植物生长发育的环境因素，植物激素和基因表达三者之间的关系。
解析：(1)据图可知，四种激素均能促进植物幼苗下胚轴伸长，表现为协同作用。(2)光敏色素是一类蛋白质(色素－蛋白复合体)。结合题干信息，PIFs是一种调控基因转录的蛋白质，PIFs与BZR1、ARF6基因的启动子结合，促进基因的转录，从而增加BZR1蛋白与ARF6蛋白的合成量，促进下胚轴的伸长。正常光照下，R∶FR增高，非活化Pr转化为活化Pfr，以活化的形式存在，Pfr抑
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
制PIFs的作用，抑制下胚轴过度伸长。(3)荫蔽胁迫下，R∶FR降低，Pfr转化为Pr，Pfr的减少降低了对PIFs的抑制作用，导致下胚轴过度伸长。例如玉米－大豆间作模式下，下胚轴、叶柄和茎秆的过度伸长，有利于大豆植株在“胁迫”下捕获更多光能，而正是由于植物将更多的能量供给下胚轴、叶柄及茎秆的生长，影响了叶片面积、分枝数以及生殖器官的生长发育，而导致大豆的产量降低。(4)结合题干及所学知识可知，植物生长发育的调控中，激素作为信息分子会影响基因的表达；激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受环境因素的影响；植物通过光敏色素响应环境变化调控基因表达及激素的产生和分布，因此环境因素、植物激素和基因表达三者之间的关系为：
。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
答案：(1)协同
(2)蛋白质(色素—蛋白复合体) 活化(Pfr) BZR1、ARF6基因的表达
(3)非活化(Pr) 减弱 获得更多光照 更多的(营养)物质和能量供给下胚轴、叶柄及茎秆生长
(4)
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
4．(2023·湖北模拟预测)红薯下侧叶片光合作用合成的糖类主要运输到地下的块根，用于分解供能或储存。图1是红薯叶肉细胞光合作用的过程，甲～戊表示相关物质，①～⑥表示相关生理过程。图2是某生物兴趣小组测得不同光照条件和温度下红薯的CO2吸收速率。镉(Cd)是一种土壤中污染范围广的重金属，H2S是一种气体信号分子。研究人员为研究镉对红薯光合作用的影响，以及H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用，进行了相关研究，实验结果如图3(注：CK为对照组)。请回答下列问题：
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(1)若在红薯形成块根时期，摘除一部分块根，继续培养一段时间后，下侧叶片光合速率的变化是________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。红薯块根去皮后易褐变与细胞内的多酚氧化酶有关。用开水焯过的红薯褐变程度下降，原因是________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)分析图1可知，光合作用的____________________阶段需要消耗水，而水的产生发生于________阶段。R酶的作用是____________________。
(3)图1中，H＋运出类囊体的方式是______________。若要将提取的物质丁进行分离，通常使用的化学试剂是____________________。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(4)为了得到图2所示的实验结果，实验的设计条件应包含____________。
A．保持光照强度不变
B．保持温度不变
C．保持大气湿度一致
D．保持二氧化碳浓度不变
E．选择足够多发育程度一致的红薯植株
F．选取不同种类的植物进行对照实验
(5)分析图2，10 ℃时，影响轻度遮光组红薯植株光合速率的环境因素主要是______。40℃后，重度遮光组曲线回升的主要原因是____________________
___________________________________________________________________。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(6)据图3分析可知，由于镉对红薯光合作用中的过程________(填写图1中的数字序号)造成直接影响，从而使其光合速率下降。H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用主要表现为_______________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：(1)若在红薯形成块根时期，摘除一部分块根，则下侧叶片光合作用合成的糖类运输到地下的块根受到抑制，下侧叶片光合作用的产物积累会抑制光合速率的进行，即下侧叶片光合速率的变化是减小；酶作用的发挥需要适宜的温度等条件，用开水焯过的红薯，其中的多酚氧化酶受到高温影响活性下降，影响了褐变过程。(2)由图1可知，①③④⑤阶段消耗水，②阶段生成水，
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
即光合作用的光反应(①②)和暗反应(③④⑤⑥)阶段需要消耗水，光合作用的光反应阶段产生水；由④过程可知，R酶用于催化暗反应中CO2的固定。(3)图1中，H＋运出类囊体是由高浓度往低浓度运输，需要载体蛋白的协助，运输方式是协助扩散；丁为参与光合作用的色素，分离叶绿体中色素的方法是纸层析法，用到的分离试剂是层析液。(4)图2研究的是不同光照条件和温度下红薯的CO2吸收速率，实验的自变量是光照强度和温度，因变量是CO2的吸收速率，其余无关变量应保持相同且适宜，包括如大气湿度一致、二氧化碳浓度不变、选择足够多发育程度一致的红薯植株等，本实验只研究光照条件和温度对红薯光合速率的影响，不需要选取其他种类的植物进行对照，C、D、E正确。(5)根据曲线图和横坐标轴分析可知，10 ℃时不同光照强度下红薯的光
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
合速率有差别，且此后随温度增加，光合速率增加，故影响轻度遮光组红薯植株光合速率的环境因素主要是温度和光照强度；40 ℃后，温度过高，呼吸酶活性降低，导致呼吸速率减弱，CO2释放速率降低，从而导致重度遮光组曲线回升。(6)镉主要影响叶绿素(参与光反应过程)的含量和R酶(催化暗反应)的活性，则依据图1可知镉对红薯光合作用中①④过程造成直接影响；结合图3柱状图分析可知，H2S对镉胁迫红薯的叶绿素含量升高，吸收更多的光能，促进了光反应，一定程度上提高了镉胁迫下红薯的光合速率，缓解了镉胁迫对红薯光合作用的影响。但不能提高镉胁迫下R酶的活性。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
答案：(1)减小 高温环境使多酚氧化酶的活性下降，影响了褐变过程
(2)光反应和暗反应 光反应 催化暗反应的CO2固定
(3)协助扩散 层析液
(4)CDE
(5)温度(和光照强度) 温度过高，呼吸酶活性降低，呼吸减弱，CO2释放速率降低
(6)①④ 使叶绿素含量升高，吸收更多的光能，促进了光反应，一定程度上提高了镉胁迫下红薯的光合速率
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
5．(2023·广东韶关二模)黄瓜属于浅根性蔬菜作物，对盐渍、高温、干旱等逆境条件适应性较差。为探讨在干旱胁迫下，钙与脱落酸对黄瓜幼苗光合作用的影响，科学家将幼苗分成A、B、C三组，A组正常栽培；B、C组分别用脱落酸(ABA)、CaCl2＋ABA喷施叶片处理后，在干旱胁迫条件下栽培，一周后测定了相关指标，结果如下表。回答下列问题：
分组 气孔导度 (mmol·m－2·s－1) 净光合速率 (μmolCO2·m－2·s－1) 游离氨基酸 (μg·g－1) SOD活性
(U·mg－1pro)
A组 0.54 14.5 1.83 16.1
B组 0.34 8.0 2.48 13.8
C组 0.39 9.0 2.16 14.5
注：SOD(超氧化物歧化酶)具有抗氧化作用，可清除植物在不利环境下产生的自由基等。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(1)内源脱落酸是一种植物激素，其作用是促进叶和果实的衰老和脱落、______________(至少答出一点)等。
(2)据表分析，本实验中A组作为________组；B、C组黄瓜幼苗的净光合速率明显低于A组的原因是干旱胁迫使__________下降，导致暗反应所需的CO2不足；胁迫下的黄瓜幼苗通过增加细胞中游离氨基酸的含量来提高______________，以吸收更多土壤中的水分来抵抗干旱胁迫。
(3)已知Ca2＋在植物抗逆过程中能防止膜脂过氧化，具有稳定膜结构的作用，请从表找出支持该结论的证据：________________，使清除自由基的效果更明显。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
(4)进一步研究发现：干旱胁迫一周后与处理前比较，植物的地下部分与地上部分干重的比值明显提高，其意义是________________________________以抵御干旱胁迫带来的伤害。
(5)本实验叶面喷施ABA的浓度是1.0 mg·L－1，为了进一步探究提高干旱胁迫下黄瓜幼苗净光合速率的最适ABA浓度，请你写出实验设计思路___________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
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[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
解析：(1)内源脱落酸是一种植物激素，其作用是促进叶和果实的衰老和脱落、促进植物气孔关闭，适应干旱环境。(2)据题意可知，A组正常栽培，不做任何处理，属于对照组。与对照组相比，B、C组分别用脱落酸(ABA)、CaCl2＋ABA喷施叶片处理后，在干旱胁迫条件下栽培，一周后发现气孔导度下降，游离氨基酸含量升高，据此推测，B、C组黄瓜幼苗的净光合速率明显低于A组的原因是干旱胁迫使气孔导度下降，CO2吸收减少，导致暗反应所需的CO2不足；胁迫下的黄瓜幼苗通过增加细胞中游离氨基酸的含量来提高细胞的渗透压，根细胞吸水能力更强，吸收更多土壤中的水分来抵抗干旱胁迫。(3)据表格可知，B组与C相比，自变量为是否CaCl2处理，实验结果是C组SOD活性更高，SOD(超氧化物歧化酶)具有抗氧化作用，可清除植物在不利环境下产生
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
的自由基等，因此得出Ca2＋在植物抗逆过程中能防止膜脂过氧化，具有稳定膜结构的作用。(4)干旱胁迫一周后与处理前比较，植物的地下部分与地上部分干重的比值明显提高，其意义是促进根系生长，有利于植物吸收水分，地上部分减少，水分散失减少，抵御干旱胁迫带来的伤害。(5)要探究提高干旱胁迫下黄瓜幼苗净光合速率的最适ABA浓度，自变量为不同的ABA浓度，因变量为净光合速率，实验条件为干旱胁迫，因此实验思路为：设置一系列等浓度梯度的ABA溶液分别处理黄瓜幼苗，干旱胁迫条件下栽培一段时间后，测定植株的CO2吸收速率并比较。
[高考命题热点三] 环境胁迫对农作物的影响
答案：(1)促进气孔关闭
(2)对照 气孔导度 细胞的渗透压
(3)C组的SOD活性高于B组
(4)植物通过促进根系生长来加强水分吸收
(5)设置一系列等浓度梯度的ABA溶液分别处理黄瓜幼苗，干旱胁迫条件下栽培一段时间后，测定植株的CO2吸收速率并比较
