【备考2026】高考生物一轮复习练习题：细胞的代谢（含解析）
文档属性
| 名称 | 【备考2026】高考生物一轮复习练习题：细胞的代谢（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-08-04 23:28:36 | ||
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文档简介
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高考生物一轮复习 细胞的代谢
一．选择题（共2小题）
1．（2025 浙江）取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。
组别 1 2 3 4 5
温度（℃） 27 37 47 57 67
滤液变澄清时间（min） 16 9 4 6 50min未澄清
据表分析，下列叙述正确的是（ ）
A．滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B．组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快
C．若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间为4～6min
D．若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min
2．（2025 浙江）ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列物质运输过程需要消耗ATP的是（ ）
A．O2进入红细胞
B．组织细胞排出CO2
C．浆细胞分泌抗体
D．神经细胞内K+顺浓度梯度外流
二．多选题（共3小题）
（多选）3．（2025 河北）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]可来自细胞质基质
B．突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C．突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D．突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
（多选）4．（2025 山东）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+利和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌—藻体，另1份形成致密菌—藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌—藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（ ）
A．菌—藻体不能同时产生O2和H2
B．菌—藻体的致密程度可影响H2生成量
C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜
D．培养至72h，致密菌﹣藻体暗反应产生的有机物多于松散菌—藻体
（多选）5．（2025 选择性）如图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（ ）
A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体
B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行
D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
三．实验题（共1小题）
6．（2025 浙江）西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。
实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol m﹣2 s﹣1。各处理的西兰花球均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。
回答下列问题：
（1）西兰花球采摘后水和 供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和 。
（2）三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起 增强从而散失较多水分。
（4）第4天日光组和红光组的 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。
（4）第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 。综合分析图中结果， 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。
四．解答题（共10小题）
7．（2025 云南）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的土壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如下。
组别 苹果酸/（μmol g﹣1） 酒精/（μmol g﹣1）
压实组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题：
（1）本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为 （填“有氧”或“无氧”）呼吸的中间产物。
（2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是 ，为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更 （填“多”或“少”），原因是 ；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 ，光合作用 阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
（3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有 （答出2点即可）。
8．（2025 湖南）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚（40mg L﹣1）的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题：
（1）栅藻的光合放氧反应部位是 （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚 栅藻的光合放氧反应。
（2）细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是 。
（3）若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg L﹣1，培养10min后，推测该培养液pH会 ，培养液中对硝基苯酚相对含量 。
（4）细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是 。
9．（2025 河南）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。回答下列问题：
（1）光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。
（2）上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 （答出2点即可）。
（3）在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 （填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 。
10．（2025 广东）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
回答下列问题：
（1）图a中，当胞间CO2浓度在900﹣1200μmol mol﹣1范围时，红光下光合速率的限制因子是 ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。
（2）图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。
（3）归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（﹣）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（﹣）表示负相关。
（4）根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。
11．（2025 北京）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。
（1）实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图是使用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 增多。
（2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
（3）为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 。
（4）基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义。
12．（2025 江苏）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
（1）细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破 膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入 溶液重新悬浮，并保存备用。
（2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 μg/mL。
（3）为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 。
（4）已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度 （填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有 。
（5）在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有 。
13．（2025 选择性）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图（b）。回答下列问题。
（1）R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ，产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机物。
（2）植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 。
（3）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率 （填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 （填“大”“小”或“无法判断”）。
（4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果： 。
14．（2025 山东）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。
15．（2025 安徽）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。
回答下列问题。
（1）据图1分析，低氧胁迫下，NPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ，原因是 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。
（2）科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设： 。
（3）科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 。
（4）光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 。
16．（2025 选择性）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如图）和产量潜力。回答下列问题。
注：光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%。
（1）Rubisco在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 。
（2）据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300μmol mol﹣1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 。
（3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。
高考生物一轮复习 细胞的代谢
参考答案与试题解析
一．选择题（共2小题）
1．（2025 浙江）取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。
组别 1 2 3 4 5
温度（℃） 27 37 47 57 67
滤液变澄清时间（min） 16 9 4 6 50min未澄清
据表分析，下列叙述正确的是（ ）
A．滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B．组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快
C．若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间为4～6min
D．若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min
【考点】探究影响酶活性的条件．
【专题】正推法；酶在代谢中的作用；实验探究能力．
【答案】B
【分析】1、分析题干的信息可知，该实验是验证酶的活性受温度影响实验，明确实验的处理方法，实验的自变量、因变量和无关变量，然后按照实验设计的对照原则和单一变量的原则，对实验进行设计、分析、评价，预期实验结果并获取相关结论。
2、蛋白酶能将蛋白质分解，使滤液变澄清。
【解答】解：A、滤液变澄清的时间越短，蛋白酶活性越高，滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈负相关，A错误；
B、分析表格数据可知，组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快，B正确；
C、若实验温度为52℃，此时酶的活性可能高于或者第于47℃，则滤液变澄清时间可能低于或高于4min，C错误；
D、高温条件下，酶失活，即使温度恢复，酶的活性也不能恢复，组5条件下，酶已经失活，若实验后再将组5放置在57℃，则滤液也不能变澄清，D错误。
故选：B。
【点评】本题结合表格数据，考查酶的相关知识，意在考查考生分析图表获取有效信息的能力，把握知识间内在联系的能力，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。
2．（2025 浙江）ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列物质运输过程需要消耗ATP的是（ ）
A．O2进入红细胞
B．组织细胞排出CO2
C．浆细胞分泌抗体
D．神经细胞内K+顺浓度梯度外流
【考点】ATP在生命活动中的作用和意义．
【专题】正推法；物质跨膜运输；理解能力．
【答案】C
【分析】几种跨膜运输方式的比较：
名 称 运输方向 转运蛋白 能量 实 例
自由扩散 高浓度→低浓度 不需 不需 水、CO2、O2、甘油、苯、酒精等
协助扩散 高浓度→低浓度 需要 不需 红细胞吸收葡萄糖
主动运输 低浓度→高浓度 需要 需要 小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖、K+、Na+等
此外，大分子物质跨膜运输的方式是胞吞或胞吐，也消耗能量。
【解答】解：A、O2进入红细胞的方式属于自由扩散，不需要消耗ATP，A错误；
B、组织细胞排出CO2的运输方式是自由扩散，不需要消耗ATP，B错误；
C、浆细胞分泌抗体是胞吐作用，需要消耗ATP，C正确；
D、神经细胞内K+顺浓度梯度外流属于协助扩散，不需要消耗ATP，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识，意在考查学生分析问题和解决问题的能力，属于中档题。
二．多选题（共3小题）
（多选）3．（2025 河北）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]可来自细胞质基质
B．突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C．突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D．突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
【考点】有氧呼吸的过程和意义．
【专题】对比分析法；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】ACD
【分析】1、有氧呼吸的概念：细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量能量的过程。
2、有氧呼吸的过程：
第一阶段
①反应场所：细胞质基质。
②过程描述：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4个[H]，在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。这一阶段不需要氧的参与。
第二阶段
①反应场所：线粒体基质。
②过程描述：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]。丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的能量。这一阶段也不需要氧的参与。
第三阶段
①反应场所：线粒体。
②过程描述：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的能量。这一阶段需要氧的参与。
【解答】解：A、在细胞呼吸过程中，葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸和少量[H]，丙酮酸进入线粒体继续进行有氧呼吸，所以线粒体中的[H]可来自细胞质基质，A正确；
B、由题干可知T蛋白缺失会造成线粒体内膜受损，有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行，而有氧呼吸第二阶段产生的[H]要在第三阶段与氧气结合生成水，由于第三阶段受阻，会影响第二阶段的进行，使第二阶段减弱，而不是增强，B错误；
C、因为T蛋白缺失造成线粒体内膜受损，有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，所以突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段（有氧呼吸第三阶段）受阻，C正确；
D、从图中可以看出，突变体中乳酸含量增加，说明无氧呼吸增强。由于突变体有氧呼吸强度因线粒体内膜受损而减弱，细胞为了满足能量需求，会增强无氧呼吸，D正确。
故选：ACD。
【点评】本题围绕玉米T蛋白与线粒体呼吸作用的关联展开，通过对比突变体和野生型的相关物质含量，综合考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程、场所及相互影响，学生要理清呼吸作用各阶段细节、关注题干信息关联及观察柱状图中野生型和突变体的[H]、丙酮酸、乳酸含量差异，理解数据背后的生理意义。
（多选）4．（2025 山东）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+利和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌—藻体，另1份形成致密菌—藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌—藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（ ）
A．菌—藻体不能同时产生O2和H2
B．菌—藻体的致密程度可影响H2生成量
C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜
D．培养至72h，致密菌﹣藻体暗反应产生的有机物多于松散菌—藻体
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】坐标曲线图；信息转化法；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】ACD
【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和H+的过程，H+与NADP+结合形成NADPH。该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中；暗反应阶段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1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
【解答】解：A、单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP，蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，因此菌—藻体能同时产生O2和H2，A错误；
B、对比松散菌—藻体和致密菌—藻体，相同时间产生的H2含量相对值不同，说明菌—藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确；
C、某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，说明H2的产生场所是该藻叶绿体的基质中，C错误；
D、任意时刻2体系之间的光反应速率无差异，说明光反应产生的NADPH相同，致密菌—藻体产生的H2多，说明消耗的NADPH多，则用于暗反应的NADPH少，因此培养至72h，致密菌—藻体暗反应产生的有机物少于松散菌—藻体，D错误。
故选：ACD。
【点评】本题考查光合作用过程的理解，解题的关键是要结合曲线图进行相关生理过程的分析。
（多选）5．（2025 选择性）如图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（ ）
A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体
B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行
D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
【考点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的概念与过程．
【专题】正推法；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】AB
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP；无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。
【解答】解：A、①有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；②有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，丙酮酸分解为二氧化碳并产生NADH，合成少量ATP；③有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，NADH与氧气结合生成水，合成大量ATP，A正确；
B、有氧呼吸第三阶段（③）中，NADH通过电子传递链将电子传递给氧气，最终与质子结合生成水，NADH直接参与了水的形成，B正确；
C、无氧条件下，①（有氧呼吸第一阶段）可正常进行，无氧呼吸第二阶段丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳，②③都不能进行，C错误；
D、无氧呼吸仅第一阶段（①）产生少量ATP，第二阶段不产生ATP。NADH的能量用于还原丙酮酸（如生成酒精），未转移到ATP中，D错误。
故选：AB。
【点评】本题考查细胞呼吸的相关内容，要求学生能运用所学的知识正确作答。
三．实验题（共1小题）
6．（2025 浙江）西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。
实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol m﹣2 s﹣1。各处理的西兰花球均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。
回答下列问题：
（1）西兰花球采摘后水和 矿质营养 供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和 H+、e﹣ 。
（2）三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 提高 。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起 蒸腾作用 增强从而散失较多水分。
（4）第4天日光组和红光组的 呼吸强度 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻 细胞代谢 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。
（4）第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 。综合分析图中结果， 红光 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；有氧呼吸的过程和意义．
【专题】图像坐标类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）矿质营养 H+、e﹣
（2）提高 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 蒸腾作用
（3）呼吸强度 细胞代谢
（4）叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 红光
【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，同时合成ATP。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。
【解答】解：（1）西兰花球采摘后导致水和矿质营养供应中断。水是光合作用的原料在光反应中，水在光照条件下裂解产生H+、e﹣和O2。
（2）据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物，所以前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组。日光诱导气孔开放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水分，所以第4天日光组的质量损失率高于黑暗组。
（3）图中，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，氧化氢酶能将氧化氢分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测日光或红光照射能减轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。
（4）由于叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现，所以第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象。综合分析图中结果，第4天时，红光组条件下比日光组和黑暗组，叶绿素降低的幅度低，氧化氢酶活性最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光处理对西兰花花球保鲜效果最明显。
故答案为：
（1）矿质营养 H+、e﹣
（2）提高 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 蒸腾作用
（3）呼吸强度 细胞代谢
（4）叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 红光
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
四．解答题（共10小题）
7．（2025 云南）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的土壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如下。
组别 苹果酸/（μmol g﹣1） 酒精/（μmol g﹣1）
压实组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题：
（1）本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为 有氧 （填“有氧”或“无氧”）呼吸的中间产物。
（2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是 压实组黄瓜根系中酒精含量更高 ，为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更 多 （填“多”或“少”），原因是 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 ；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 关闭 ，光合作用 暗反应 阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
（3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有 合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等 （答出2点即可）。
【考点】有氧呼吸的过程和意义；影响细胞呼吸的因素及其在生产和生活中的应用．
【专题】对照实验思想；对比分析法；光合作用与细胞呼吸；实验探究能力．
【答案】（1）有氧
（2）压实组黄瓜根系中酒精含量更高 多 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 关闭 暗反应
（3）合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
【分析】有氧呼吸是有机物彻底的氧化分解，并释放能量的过程。有氧呼吸第一阶段在细胞质基质，第二阶段在线粒体基质，第三阶段在线粒体内膜。无氧呼吸整个过程在细胞质基质进行。
【解答】解：（1）有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。
（2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。为维持根系细胞正常生命活动，由于压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放的能量较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔关闭，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
（3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕，疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。
故答案为：
（1）有氧
（2）压实组黄瓜根系中酒精含量更高 多 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 关闭 暗反应
（3）合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
【点评】本题考查呼吸和光合的相关知识，要求学生掌握呼吸的应用，同时结合表格信息进行综合分析解答。
8．（2025 湖南）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚（40mg L﹣1）的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题：
（1）栅藻的光合放氧反应部位是 叶绿体 （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚 抑制 栅藻的光合放氧反应。
（2）细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是 氧气 。
（3）若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg L﹣1，培养10min后，推测该培养液pH会 升高 ，培养液中对硝基苯酚相对含量 基本不变 。
（4）细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是 栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】坐标曲线图；正推法；对比分析法；细胞器；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）叶绿体；抑制
（2）氧气
（3）升高；基本不变
（4）栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的提供给栅藻进行光合作用。
【分析】影响光合作用的外部环境因素
1、光照
①光照强度：影响光反应阶段，制约ATP和NADPH的产生，进而影响暗反应。在一定范围内，光合速率随光照强度增强而加快；超过一定范围，光合速率增加变缓，达到光饱和点后不再增加。
②光质（波长）：光合色素对不同波长光吸收不同，一般对红光和蓝紫光吸收最多，绿光吸收最少。所以在红光和蓝紫光下，光合作用较强，绿光下较弱。
③光照时间：光照时间越长，植物进行光合作用的时间越长，积累的光合产物越多。
2、二氧化碳浓度：二氧化碳是暗反应的原料，通过影响暗反应中C3的生成来影响光合作用强度。一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度升高而增大；超过一定浓度，光合速率不再增加，达到二氧化碳饱和点。
3、温度：主要通过影响酶的活性影响光合作用。在适宜温度范围内，随着温度升高，酶活性增强，光合速率加快；温度过高或过低，酶活性降低，光合速率下降。
4、水分：水是光合作用的原料之一，还参与光合产物运输，且影响气孔开闭。缺水时，气孔关闭，二氧化碳进入受阻，暗反应受影响，光合作用强度下降。
5、矿质元素：如N、Mg是叶绿素合成必需元素，Fe、Mn等参与光合电子传递链等过程。缺乏这些矿质元素，会影响叶绿素合成、光合电子传递等，进而影响光合作用。
【解答】解：（1）对于植物细胞（这里栅藻是真核生物，可类比植物细胞的光合作用），光合作用光反应阶段会产生氧气，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，所以栅藻的光合放氧反应部位是叶绿体。观察图a，随着对硝基苯酚含量的增加，栅藻光合放氧量下降，这表明对硝基苯酚抑制了栅藻的光合放氧反应。
（2）已知某细菌不能在无氧条件下生长，说明该细菌的生长需要氧气。分析图b可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组对比，Ⅰ组有氧气，Ⅱ组有细菌+氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，Ⅰ组基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。
（3）栅藻进行光合作用吸收二氧化碳，会使培养液中的二氧化碳减少，而二氧化碳溶于水形成碳酸，二氧化碳减少会导致培养液pH升高。Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg L﹣1时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高。图b中，I组对硝基苯酚相对含量不变，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，所以培养液中对硝基苯酚相对含量本不变。
（4）栅藻进行光合作用释放氧气为细菌的生长提供有氧环境，细菌能够在有氧条件下降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用，二者相互协作，所以细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体。
故答案为：
（1）叶绿体；抑制
（2）氧气
（3）升高；基本不变
（4）栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的提供给栅藻进行光合作用。
【点评】本题围绕对硝基苯酚这一化学物质，综合考查了生物的代谢相关知识。光合放氧部位、物质对光合作用的影响、细菌生长限制因子、环境中物质含量及pH变化、生物间关系及对水体净化的作用等，涵盖细胞结构、生理功能及种间关系等知识。学生需准确理解光合作用场所、光反应产物等基础概念；学会分析图表并进行逻辑推理。
9．（2025 河南）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。回答下列问题：
（1）光对植物生长发育的作用有 为光合作用提供能量 和 作为一种信号调节植物生长发育 两个方面。
（2）上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 ①②④ 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 温度和二氧化碳浓度 （答出2点即可）。
（3）在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 始终大于 （填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 ④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组 。
【考点】光合作用的影响因素及应用；环境因素参与调节植物生命活动．
【专题】坐标曲线图；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）为光合作用提供能量；作为一种信号调节植物生长发育
（2）①②④；温度和二氧化碳浓度
（3）始终大于；④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组
【分析】光补偿点时呼吸作用速率等于光合作用速率，光饱和点以后时影响各种植物的光合作用速率的因素不再是光照强度，影响作物光合作用的因素有光照强度、温度或二氧化碳浓度等。
【解答】解：（1）光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育。
（2）探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，实验的自变量是光（正常光和实验光）以及有无盐胁迫，因变量是作物生长情况，故该实验至少应选用上述①②④组进行对比分析（①和②对照自变量为光处理不同，②和④对照自变量是有无盐胁迫）。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。
（3）由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。
故答案为：
（1）为光合作用提供能量；作为一种信号调节植物生长发育
（2）①②④；温度和二氧化碳浓度
（3）始终大于；④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
10．（2025 广东）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
回答下列问题：
（1）图a中，当胞间CO2浓度在900﹣1200μmol mol﹣1范围时，红光下光合速率的限制因子是 光照强度、光质 ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 蓝光能促进光合作用相关酶的活性 。
（2）图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 。
（3）归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 有机物中的化学能 。通路2中吸收光的物质②为 光敏色素 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（﹣）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（﹣）表示负相关。
（4）根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】图文信息类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性
（2）突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异
（3）有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（+）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（﹣）气孔开放程度
（4）通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程
【分析】植物叶绿体中色素的光吸收特点为：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光；光敏色素主要吸收红光和远红光，在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
【解答】解：（1）当胞间CO2浓度在900 1200μmol mol 1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光照强度、光质等其他因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶的活性，或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。
（2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了PILI5基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中PILI5基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质（远红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。
（3）通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在ATP和NADPH中，最终储存在有机物中）。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。由于突变体发生PILI5基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响PILI5基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图b中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，可推断光敏色素对PILI5基因表达的影响是正相关，PILI5基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（+）PILI5基因→（+）脱落酸信号通路→（﹣）气孔开放程度。
（4）根据图c中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5基因）表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。
故答案为：
（1）光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性
（2）突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异
（3）有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（+）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（﹣）气孔开放程度
（4）通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
11．（2025 北京）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。
（1）实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图是使用 电子显微镜 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 类囊体 增多。
（2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 gk 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
（3）为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合 。
（4）基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义。 使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系．
【专题】图文信息类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）电子显微镜；类囊体
（2）gk
（3）BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合
（4）使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力
【分析】使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力。
【解答】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，观察可知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。
（2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。GK功能缺失突变体gk叶绿素含量降低，若BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育，那么双突变体bggk 中，由于GK本身功能缺失，BG也无法发挥抑制GK的作用，此时双突变体的表型应该与gk突变体相同。
（3）据图2可知，随着BG蛋白与GK蛋白浓度比的增大，与GK蛋白结合的DNA片段逐渐减少，游离DNA片段逐渐增多。这表明BG蛋白的存在阻碍GK蛋白与CAO启动子DNA片段的结合。因为GK蛋白要发挥功能，需要与靶基因CAO的启动子DNA片段结合来调控基因表达，而BG蛋白浓度越高，这种结合就越少。
（4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体bg由于缺乏光响应基因BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因BG时，植物可以通过BG对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，光照过强时，BG基因表达产物可能通过抑制GK功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。
故答案为：
（1）电子显微镜；类囊体
（2）gk
（3）BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合
（4）使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力
【点评】本题考查光合作用的过程及影响因素，需要学生掌握光合作用发生的结构，分析题图回答问题。
12．（2025 江苏）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
（1）细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破 叶绿体 膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入 等渗 溶液重新悬浮，并保存备用。
（2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的 无水乙醇 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 600 μg/mL。
（3）为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 ATP、NADPH 。
（4）已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度 变弱 （填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有 吸收（和转化）光能、裂解水分子 。
（5）在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有 CO2、C5、酶等 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系．
【专题】图文信息类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）叶绿体 等渗
（2）无水乙醇 600
（3）ATP、NADPH
（4）变强 吸收（和转化）光能、裂解水分子
（5）CO2、C5、酶等
【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场所是叶绿体基质中。
【解答】解：（1）获得类囊体悬液，需要用低渗溶液涨破叶绿体膜。为保持类囊体活性，还加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。
（2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。由于叶绿素溶解在有机溶剂无水乙醇中，故吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的有机溶剂溶液中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，1ml＝1000μL，则类囊体的浓度为600μg/mL。
（3）类囊体膜是光反应的场所，光反应产物有O2、NADPH和ATP，消除的产物主要是NADPH和ATP。
（4）类囊体膜上分布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体膜上裂解水分子，产生氧气、质子（H ）和电子，其中氧气释放到胞外，质子在类囊体腔内累积，细胞质中pH升高，荧光强度变强。
（5）要进行暗反应，需要原料CO2、C5、酶等。
故答案为：
（1）叶绿体 等渗
（2）无水乙醇 600
（3）ATP、NADPH
（4）变强 吸收（和转化）光能、裂解水分子
（5）CO2、C5、酶等
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
13．（2025 选择性）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图（b）。回答下列问题。
（1）R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 基质 ，产物C3在光反应生成的 ATP、NADPH 参与下合成糖类等有机物。
（2）植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快 。
（3）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率 减小 （填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 小 （填“大”“小”或“无法判断”）。
（4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果： 实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】图文信息类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）基质 ATP、NADPH
（2）植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快
（3）减小 小
（4）实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W
【分析】光合作用的过程（1）光反应阶段：在类囊体的薄膜上进行。光合色素吸收光能的用途，一是将水分解为O2和H+，H+与氧化性辅酶NADP+结合，形成还原型辅酶NADPH。二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。（2）暗反应阶段：在叶绿体基质中进行。绿叶吸收的CO2，在特定酶的作用下与C5结合生成C3。C3接受ATP和NADPH提供的能量，并且被NADPH还原，一部分C3转化为糖类，另一部分C3被还原为C5。
【解答】解：（1）二氧化碳固定属于暗反应过程，发生在叶绿体基质中。C3的还原需要光反应生成的ATP和NADPH，其中ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。
（2）相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快，从而使得植株S叶片的净光合速率高于植株W。
（3）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点，环境中CO2浓度不变，O2浓度升高，C5更多与O2反应，碳反应速率减小，因此植株S的净光合速率减小。相较于植株W，植株S在相同条件下气孔开度相对较大，有利于二氧化碳的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。
（4）为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，还需要补充的一个实验组是构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株（假设为T），实验思路是以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W。
故答案为：
（1）基质 ATP、NADPH
（2）植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快
（3）减小 小
（4）实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
14．（2025 山东）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是 磷脂双分子层 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 基粒 ，扩展了受光面积。
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 H2O； 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、 丙酮酸 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 18O2和C18O2 。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 途径②将过剩的光能转化为热能散失；途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系．
【专题】信息转化法；光合作用与细胞呼吸；解决问题能力．
【答案】（1）磷脂双分子层；基粒
（2）H2O；丙酮酸；18O2和C18O2
（3）途径②将过剩的光能转化为热能散失；途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子
【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和H+的过程，H+与NADP+结合形成NADPH。该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中；暗反应阶段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1分子二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
【解答】解：（1）生物膜的基本支架是磷脂双分子层，叶绿体膜也不例外，所以叶绿体膜的基本支架是磷脂双分子层。叶绿体中由类囊体堆叠而成的结构是基粒，基粒的存在扩展了受光面积。
（2）观察可知，生成NADPH所需的电子源自于水的光解，即电子源自于H2O。用含3H2O的溶液培养绿藻，3H2O参与绿藻通过光合作用产生含3H的葡萄糖（光反应产生NADPH中含有3H，含有3H的NADPH并用于暗反应产生有机物﹣葡萄糖），以含3H的葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，葡萄糖在细胞质基质分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体，所以能进入线粒体的是丙酮酸。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下，O参与光合作用的光反应产生18O2；同时18O2参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2，所以绿藻产生的带18O标记的气体有18O2和C18O2。
（3）对于途径②，从图中可以看到，通过途径②将过剩的光能转化为热能散失，从而减轻光合系统损伤。对于途径①，图中显示途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子，进而减轻光合系统损伤。
故答案为：
（1）磷脂双分子层；基粒
（2）H2O；丙酮酸；18O2和C18O2
（3）途径②将过剩的光能转化为热能散失；途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子
【点评】本题考查光合作用过程的知识，解题的关键是要结合光合作用的模式图进行相关生理过程的分析。
15．（2025 安徽）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。
回答下列问题。
（1）据图1分析，低氧胁迫下，NPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 增强 ，原因是 NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的水分吸收能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 NADH 中储存的能量。
（2）科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设： 丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性 。
（3）科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出 。
（4）光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 NADP+ ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 H2O 。
【考点】有氧呼吸的过程和意义；光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系．
【专题】正推法；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）增强；NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的水分吸收能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行；NADH
（2）丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性
（3）低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出
（4）NADP+；H2O
【分析】分析：1、有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和NADH，释放少量能量；第三阶段是O2和[H]反应生成水，释放大量能量。2、光反应场所在光合膜；光反应产物有氧气、ATP和NADPH。
【解答】解：（1）据图1分析，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株（OE）组氧气浓度升高且呼吸速率增加，故低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的水分吸收能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为NADH储存的能量。
（2）在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积；当加入F、G或H时，E也同样累积，再结合根据图2中显示的代谢路径，可知丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性。
（3）低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出。
（4）光反应中水在光下分解为H+、O2和e﹣，H++NADP++e﹣→NADPH，故光反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP+。
故答案为：
（1）增强；NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的水分吸收能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行；NADH
（2）丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性
（3）低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出
（4）NADP+；H2O
【点评】本题考查呼吸作用和光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
16．（2025 选择性）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如图）和产量潜力。回答下列问题。
注：光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%。
（1）Rubisco在叶绿体的 基质 中催化 C5 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 。
（2）据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 光照强度 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 胞间CO2浓度 。胞间CO2浓度为300μmol mol﹣1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率 。
（3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。 在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】坐标曲线图；信息转化法；光合作用与细胞呼吸；解决问题能力．
【答案】（1）基质；C5；ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
（2）光照强度；胞间CO2浓度；转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率
（3）在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度
【分析】表观光合速率和真正光合速率
真正光合速率＝表观光合速率+呼吸速率
表观光合速率常用O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量等来表示
真正光合速率常用光合作用产生O2量、CO2固定量、有机物的产生量来表示
【解答】解：（1）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应发生在叶绿体基质中，所以Rubisco在叶绿体的基质中催化C5（五碳化合物）与CO2结合。暗反应过程中，ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能。
（2）曲线②和③的区别在于光照强度不同（曲线②光照强度为n，曲线③光照强度为n×120%），当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明此时限制光合速率的因素不是CO2浓度，而是光照强度不足。A点之前，随着胞间CO2浓度的增加，光合速率增加，所以A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是胞间CO2浓度。曲线①和②的区别在于植株类型不同（①为转基因品系S+补光，②为转基因品系S），胞间CO2浓度为300μmol mol﹣1时，曲线①比②的光合速率高，是因为曲线①是S+补光组，转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率。
（3）实验思路：在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度。
故答案为：
（1）基质；C5；ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
（2）光照强度；胞间CO2浓度；转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率
（3）在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度
【点评】本题考查了影响光合作用的环境因素，意在考查考生的析图能力和理解能力，难度适中。
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高考生物一轮复习 细胞的代谢
一．选择题（共2小题）
1．（2025 浙江）取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。
组别 1 2 3 4 5
温度（℃） 27 37 47 57 67
滤液变澄清时间（min） 16 9 4 6 50min未澄清
据表分析，下列叙述正确的是（ ）
A．滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B．组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快
C．若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间为4～6min
D．若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min
2．（2025 浙江）ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列物质运输过程需要消耗ATP的是（ ）
A．O2进入红细胞
B．组织细胞排出CO2
C．浆细胞分泌抗体
D．神经细胞内K+顺浓度梯度外流
二．多选题（共3小题）
（多选）3．（2025 河北）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]可来自细胞质基质
B．突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C．突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D．突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
（多选）4．（2025 山东）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+利和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌—藻体，另1份形成致密菌—藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌—藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（ ）
A．菌—藻体不能同时产生O2和H2
B．菌—藻体的致密程度可影响H2生成量
C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜
D．培养至72h，致密菌﹣藻体暗反应产生的有机物多于松散菌—藻体
（多选）5．（2025 选择性）如图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（ ）
A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体
B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行
D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
三．实验题（共1小题）
6．（2025 浙江）西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。
实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol m﹣2 s﹣1。各处理的西兰花球均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。
回答下列问题：
（1）西兰花球采摘后水和 供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和 。
（2）三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起 增强从而散失较多水分。
（4）第4天日光组和红光组的 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。
（4）第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 。综合分析图中结果， 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。
四．解答题（共10小题）
7．（2025 云南）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的土壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如下。
组别 苹果酸/（μmol g﹣1） 酒精/（μmol g﹣1）
压实组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题：
（1）本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为 （填“有氧”或“无氧”）呼吸的中间产物。
（2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是 ，为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更 （填“多”或“少”），原因是 ；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 ，光合作用 阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
（3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有 （答出2点即可）。
8．（2025 湖南）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚（40mg L﹣1）的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题：
（1）栅藻的光合放氧反应部位是 （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚 栅藻的光合放氧反应。
（2）细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是 。
（3）若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg L﹣1，培养10min后，推测该培养液pH会 ，培养液中对硝基苯酚相对含量 。
（4）细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是 。
9．（2025 河南）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。回答下列问题：
（1）光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。
（2）上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 （答出2点即可）。
（3）在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 （填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 。
10．（2025 广东）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
回答下列问题：
（1）图a中，当胞间CO2浓度在900﹣1200μmol mol﹣1范围时，红光下光合速率的限制因子是 ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。
（2）图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。
（3）归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（﹣）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（﹣）表示负相关。
（4）根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。
11．（2025 北京）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。
（1）实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图是使用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 增多。
（2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
（3）为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 。
（4）基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义。
12．（2025 江苏）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
（1）细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破 膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入 溶液重新悬浮，并保存备用。
（2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 μg/mL。
（3）为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 。
（4）已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度 （填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有 。
（5）在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有 。
13．（2025 选择性）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图（b）。回答下列问题。
（1）R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ，产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机物。
（2）植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 。
（3）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率 （填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 （填“大”“小”或“无法判断”）。
（4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果： 。
14．（2025 山东）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。
15．（2025 安徽）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。
回答下列问题。
（1）据图1分析，低氧胁迫下，NPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ，原因是 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。
（2）科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设： 。
（3）科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 。
（4）光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 。
16．（2025 选择性）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如图）和产量潜力。回答下列问题。
注：光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%。
（1）Rubisco在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 。
（2）据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300μmol mol﹣1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 。
（3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。
高考生物一轮复习 细胞的代谢
参考答案与试题解析
一．选择题（共2小题）
1．（2025 浙江）取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。
组别 1 2 3 4 5
温度（℃） 27 37 47 57 67
滤液变澄清时间（min） 16 9 4 6 50min未澄清
据表分析，下列叙述正确的是（ ）
A．滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B．组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快
C．若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间为4～6min
D．若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min
【考点】探究影响酶活性的条件．
【专题】正推法；酶在代谢中的作用；实验探究能力．
【答案】B
【分析】1、分析题干的信息可知，该实验是验证酶的活性受温度影响实验，明确实验的处理方法，实验的自变量、因变量和无关变量，然后按照实验设计的对照原则和单一变量的原则，对实验进行设计、分析、评价，预期实验结果并获取相关结论。
2、蛋白酶能将蛋白质分解，使滤液变澄清。
【解答】解：A、滤液变澄清的时间越短，蛋白酶活性越高，滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈负相关，A错误；
B、分析表格数据可知，组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快，B正确；
C、若实验温度为52℃，此时酶的活性可能高于或者第于47℃，则滤液变澄清时间可能低于或高于4min，C错误；
D、高温条件下，酶失活，即使温度恢复，酶的活性也不能恢复，组5条件下，酶已经失活，若实验后再将组5放置在57℃，则滤液也不能变澄清，D错误。
故选：B。
【点评】本题结合表格数据，考查酶的相关知识，意在考查考生分析图表获取有效信息的能力，把握知识间内在联系的能力，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。
2．（2025 浙江）ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列物质运输过程需要消耗ATP的是（ ）
A．O2进入红细胞
B．组织细胞排出CO2
C．浆细胞分泌抗体
D．神经细胞内K+顺浓度梯度外流
【考点】ATP在生命活动中的作用和意义．
【专题】正推法；物质跨膜运输；理解能力．
【答案】C
【分析】几种跨膜运输方式的比较：
名 称 运输方向 转运蛋白 能量 实 例
自由扩散 高浓度→低浓度 不需 不需 水、CO2、O2、甘油、苯、酒精等
协助扩散 高浓度→低浓度 需要 不需 红细胞吸收葡萄糖
主动运输 低浓度→高浓度 需要 需要 小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖、K+、Na+等
此外，大分子物质跨膜运输的方式是胞吞或胞吐，也消耗能量。
【解答】解：A、O2进入红细胞的方式属于自由扩散，不需要消耗ATP，A错误；
B、组织细胞排出CO2的运输方式是自由扩散，不需要消耗ATP，B错误；
C、浆细胞分泌抗体是胞吐作用，需要消耗ATP，C正确；
D、神经细胞内K+顺浓度梯度外流属于协助扩散，不需要消耗ATP，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识，意在考查学生分析问题和解决问题的能力，属于中档题。
二．多选题（共3小题）
（多选）3．（2025 河北）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]可来自细胞质基质
B．突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C．突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D．突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
【考点】有氧呼吸的过程和意义．
【专题】对比分析法；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】ACD
【分析】1、有氧呼吸的概念：细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量能量的过程。
2、有氧呼吸的过程：
第一阶段
①反应场所：细胞质基质。
②过程描述：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4个[H]，在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。这一阶段不需要氧的参与。
第二阶段
①反应场所：线粒体基质。
②过程描述：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]。丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的能量。这一阶段也不需要氧的参与。
第三阶段
①反应场所：线粒体。
②过程描述：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的能量。这一阶段需要氧的参与。
【解答】解：A、在细胞呼吸过程中，葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸和少量[H]，丙酮酸进入线粒体继续进行有氧呼吸，所以线粒体中的[H]可来自细胞质基质，A正确；
B、由题干可知T蛋白缺失会造成线粒体内膜受损，有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行，而有氧呼吸第二阶段产生的[H]要在第三阶段与氧气结合生成水，由于第三阶段受阻，会影响第二阶段的进行，使第二阶段减弱，而不是增强，B错误；
C、因为T蛋白缺失造成线粒体内膜受损，有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，所以突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段（有氧呼吸第三阶段）受阻，C正确；
D、从图中可以看出，突变体中乳酸含量增加，说明无氧呼吸增强。由于突变体有氧呼吸强度因线粒体内膜受损而减弱，细胞为了满足能量需求，会增强无氧呼吸，D正确。
故选：ACD。
【点评】本题围绕玉米T蛋白与线粒体呼吸作用的关联展开，通过对比突变体和野生型的相关物质含量，综合考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程、场所及相互影响，学生要理清呼吸作用各阶段细节、关注题干信息关联及观察柱状图中野生型和突变体的[H]、丙酮酸、乳酸含量差异，理解数据背后的生理意义。
（多选）4．（2025 山东）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+利和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌—藻体，另1份形成致密菌—藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌—藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（ ）
A．菌—藻体不能同时产生O2和H2
B．菌—藻体的致密程度可影响H2生成量
C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜
D．培养至72h，致密菌﹣藻体暗反应产生的有机物多于松散菌—藻体
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】坐标曲线图；信息转化法；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】ACD
【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和H+的过程，H+与NADP+结合形成NADPH。该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中；暗反应阶段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1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
【解答】解：A、单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP，蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，因此菌—藻体能同时产生O2和H2，A错误；
B、对比松散菌—藻体和致密菌—藻体，相同时间产生的H2含量相对值不同，说明菌—藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确；
C、某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，说明H2的产生场所是该藻叶绿体的基质中，C错误；
D、任意时刻2体系之间的光反应速率无差异，说明光反应产生的NADPH相同，致密菌—藻体产生的H2多，说明消耗的NADPH多，则用于暗反应的NADPH少，因此培养至72h，致密菌—藻体暗反应产生的有机物少于松散菌—藻体，D错误。
故选：ACD。
【点评】本题考查光合作用过程的理解，解题的关键是要结合曲线图进行相关生理过程的分析。
（多选）5．（2025 选择性）如图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（ ）
A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体
B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行
D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
【考点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的概念与过程．
【专题】正推法；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】AB
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP；无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。
【解答】解：A、①有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；②有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，丙酮酸分解为二氧化碳并产生NADH，合成少量ATP；③有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，NADH与氧气结合生成水，合成大量ATP，A正确；
B、有氧呼吸第三阶段（③）中，NADH通过电子传递链将电子传递给氧气，最终与质子结合生成水，NADH直接参与了水的形成，B正确；
C、无氧条件下，①（有氧呼吸第一阶段）可正常进行，无氧呼吸第二阶段丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳，②③都不能进行，C错误；
D、无氧呼吸仅第一阶段（①）产生少量ATP，第二阶段不产生ATP。NADH的能量用于还原丙酮酸（如生成酒精），未转移到ATP中，D错误。
故选：AB。
【点评】本题考查细胞呼吸的相关内容，要求学生能运用所学的知识正确作答。
三．实验题（共1小题）
6．（2025 浙江）西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。
实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol m﹣2 s﹣1。各处理的西兰花球均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。
回答下列问题：
（1）西兰花球采摘后水和 矿质营养 供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和 H+、e﹣ 。
（2）三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 提高 。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起 蒸腾作用 增强从而散失较多水分。
（4）第4天日光组和红光组的 呼吸强度 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻 细胞代谢 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。
（4）第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 。综合分析图中结果， 红光 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；有氧呼吸的过程和意义．
【专题】图像坐标类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）矿质营养 H+、e﹣
（2）提高 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 蒸腾作用
（3）呼吸强度 细胞代谢
（4）叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 红光
【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，同时合成ATP。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。
【解答】解：（1）西兰花球采摘后导致水和矿质营养供应中断。水是光合作用的原料在光反应中，水在光照条件下裂解产生H+、e﹣和O2。
（2）据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物，所以前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组。日光诱导气孔开放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水分，所以第4天日光组的质量损失率高于黑暗组。
（3）图中，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，氧化氢酶能将氧化氢分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测日光或红光照射能减轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。
（4）由于叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现，所以第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象。综合分析图中结果，第4天时，红光组条件下比日光组和黑暗组，叶绿素降低的幅度低，氧化氢酶活性最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光处理对西兰花花球保鲜效果最明显。
故答案为：
（1）矿质营养 H+、e﹣
（2）提高 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 蒸腾作用
（3）呼吸强度 细胞代谢
（4）叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 红光
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
四．解答题（共10小题）
7．（2025 云南）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的土壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如下。
组别 苹果酸/（μmol g﹣1） 酒精/（μmol g﹣1）
压实组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题：
（1）本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为 有氧 （填“有氧”或“无氧”）呼吸的中间产物。
（2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是 压实组黄瓜根系中酒精含量更高 ，为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更 多 （填“多”或“少”），原因是 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 ；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 关闭 ，光合作用 暗反应 阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
（3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有 合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等 （答出2点即可）。
【考点】有氧呼吸的过程和意义；影响细胞呼吸的因素及其在生产和生活中的应用．
【专题】对照实验思想；对比分析法；光合作用与细胞呼吸；实验探究能力．
【答案】（1）有氧
（2）压实组黄瓜根系中酒精含量更高 多 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 关闭 暗反应
（3）合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
【分析】有氧呼吸是有机物彻底的氧化分解，并释放能量的过程。有氧呼吸第一阶段在细胞质基质，第二阶段在线粒体基质，第三阶段在线粒体内膜。无氧呼吸整个过程在细胞质基质进行。
【解答】解：（1）有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。
（2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。为维持根系细胞正常生命活动，由于压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放的能量较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔关闭，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
（3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕，疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。
故答案为：
（1）有氧
（2）压实组黄瓜根系中酒精含量更高 多 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 关闭 暗反应
（3）合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
【点评】本题考查呼吸和光合的相关知识，要求学生掌握呼吸的应用，同时结合表格信息进行综合分析解答。
8．（2025 湖南）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚（40mg L﹣1）的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题：
（1）栅藻的光合放氧反应部位是 叶绿体 （填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚 抑制 栅藻的光合放氧反应。
（2）细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是 氧气 。
（3）若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg L﹣1，培养10min后，推测该培养液pH会 升高 ，培养液中对硝基苯酚相对含量 基本不变 。
（4）细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是 栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】坐标曲线图；正推法；对比分析法；细胞器；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）叶绿体；抑制
（2）氧气
（3）升高；基本不变
（4）栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的提供给栅藻进行光合作用。
【分析】影响光合作用的外部环境因素
1、光照
①光照强度：影响光反应阶段，制约ATP和NADPH的产生，进而影响暗反应。在一定范围内，光合速率随光照强度增强而加快；超过一定范围，光合速率增加变缓，达到光饱和点后不再增加。
②光质（波长）：光合色素对不同波长光吸收不同，一般对红光和蓝紫光吸收最多，绿光吸收最少。所以在红光和蓝紫光下，光合作用较强，绿光下较弱。
③光照时间：光照时间越长，植物进行光合作用的时间越长，积累的光合产物越多。
2、二氧化碳浓度：二氧化碳是暗反应的原料，通过影响暗反应中C3的生成来影响光合作用强度。一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度升高而增大；超过一定浓度，光合速率不再增加，达到二氧化碳饱和点。
3、温度：主要通过影响酶的活性影响光合作用。在适宜温度范围内，随着温度升高，酶活性增强，光合速率加快；温度过高或过低，酶活性降低，光合速率下降。
4、水分：水是光合作用的原料之一，还参与光合产物运输，且影响气孔开闭。缺水时，气孔关闭，二氧化碳进入受阻，暗反应受影响，光合作用强度下降。
5、矿质元素：如N、Mg是叶绿素合成必需元素，Fe、Mn等参与光合电子传递链等过程。缺乏这些矿质元素，会影响叶绿素合成、光合电子传递等，进而影响光合作用。
【解答】解：（1）对于植物细胞（这里栅藻是真核生物，可类比植物细胞的光合作用），光合作用光反应阶段会产生氧气，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，所以栅藻的光合放氧反应部位是叶绿体。观察图a，随着对硝基苯酚含量的增加，栅藻光合放氧量下降，这表明对硝基苯酚抑制了栅藻的光合放氧反应。
（2）已知某细菌不能在无氧条件下生长，说明该细菌的生长需要氧气。分析图b可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组对比，Ⅰ组有氧气，Ⅱ组有细菌+氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，Ⅰ组基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。
（3）栅藻进行光合作用吸收二氧化碳，会使培养液中的二氧化碳减少，而二氧化碳溶于水形成碳酸，二氧化碳减少会导致培养液pH升高。Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg L﹣1时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高。图b中，I组对硝基苯酚相对含量不变，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，所以培养液中对硝基苯酚相对含量本不变。
（4）栅藻进行光合作用释放氧气为细菌的生长提供有氧环境，细菌能够在有氧条件下降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用，二者相互协作，所以细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体。
故答案为：
（1）叶绿体；抑制
（2）氧气
（3）升高；基本不变
（4）栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的提供给栅藻进行光合作用。
【点评】本题围绕对硝基苯酚这一化学物质，综合考查了生物的代谢相关知识。光合放氧部位、物质对光合作用的影响、细菌生长限制因子、环境中物质含量及pH变化、生物间关系及对水体净化的作用等，涵盖细胞结构、生理功能及种间关系等知识。学生需准确理解光合作用场所、光反应产物等基础概念；学会分析图表并进行逻辑推理。
9．（2025 河南）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。回答下列问题：
（1）光对植物生长发育的作用有 为光合作用提供能量 和 作为一种信号调节植物生长发育 两个方面。
（2）上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 ①②④ 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 温度和二氧化碳浓度 （答出2点即可）。
（3）在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 始终大于 （填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 ④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组 。
【考点】光合作用的影响因素及应用；环境因素参与调节植物生命活动．
【专题】坐标曲线图；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）为光合作用提供能量；作为一种信号调节植物生长发育
（2）①②④；温度和二氧化碳浓度
（3）始终大于；④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组
【分析】光补偿点时呼吸作用速率等于光合作用速率，光饱和点以后时影响各种植物的光合作用速率的因素不再是光照强度，影响作物光合作用的因素有光照强度、温度或二氧化碳浓度等。
【解答】解：（1）光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育。
（2）探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，实验的自变量是光（正常光和实验光）以及有无盐胁迫，因变量是作物生长情况，故该实验至少应选用上述①②④组进行对比分析（①和②对照自变量为光处理不同，②和④对照自变量是有无盐胁迫）。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。
（3）由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。
故答案为：
（1）为光合作用提供能量；作为一种信号调节植物生长发育
（2）①②④；温度和二氧化碳浓度
（3）始终大于；④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
10．（2025 广东）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
回答下列问题：
（1）图a中，当胞间CO2浓度在900﹣1200μmol mol﹣1范围时，红光下光合速率的限制因子是 光照强度、光质 ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 蓝光能促进光合作用相关酶的活性 。
（2）图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 。
（3）归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 有机物中的化学能 。通路2中吸收光的物质②为 光敏色素 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（﹣）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（﹣）表示负相关。
（4）根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】图文信息类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性
（2）突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异
（3）有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（+）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（﹣）气孔开放程度
（4）通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程
【分析】植物叶绿体中色素的光吸收特点为：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光；光敏色素主要吸收红光和远红光，在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
【解答】解：（1）当胞间CO2浓度在900 1200μmol mol 1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光照强度、光质等其他因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶的活性，或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。
（2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了PILI5基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中PILI5基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质（远红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。
（3）通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在ATP和NADPH中，最终储存在有机物中）。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。由于突变体发生PILI5基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响PILI5基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图b中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，可推断光敏色素对PILI5基因表达的影响是正相关，PILI5基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（+）PILI5基因→（+）脱落酸信号通路→（﹣）气孔开放程度。
（4）根据图c中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5基因）表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。
故答案为：
（1）光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性
（2）突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异
（3）有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（+）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（﹣）气孔开放程度
（4）通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
11．（2025 北京）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。
（1）实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图是使用 电子显微镜 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 类囊体 增多。
（2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 gk 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
（3）为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合 。
（4）基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义。 使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系．
【专题】图文信息类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）电子显微镜；类囊体
（2）gk
（3）BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合
（4）使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力
【分析】使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力。
【解答】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，观察可知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。
（2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。GK功能缺失突变体gk叶绿素含量降低，若BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育，那么双突变体bggk 中，由于GK本身功能缺失，BG也无法发挥抑制GK的作用，此时双突变体的表型应该与gk突变体相同。
（3）据图2可知，随着BG蛋白与GK蛋白浓度比的增大，与GK蛋白结合的DNA片段逐渐减少，游离DNA片段逐渐增多。这表明BG蛋白的存在阻碍GK蛋白与CAO启动子DNA片段的结合。因为GK蛋白要发挥功能，需要与靶基因CAO的启动子DNA片段结合来调控基因表达，而BG蛋白浓度越高，这种结合就越少。
（4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体bg由于缺乏光响应基因BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因BG时，植物可以通过BG对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，光照过强时，BG基因表达产物可能通过抑制GK功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。
故答案为：
（1）电子显微镜；类囊体
（2）gk
（3）BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合
（4）使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力
【点评】本题考查光合作用的过程及影响因素，需要学生掌握光合作用发生的结构，分析题图回答问题。
12．（2025 江苏）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
（1）细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破 叶绿体 膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入 等渗 溶液重新悬浮，并保存备用。
（2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的 无水乙醇 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 600 μg/mL。
（3）为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 ATP、NADPH 。
（4）已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度 变弱 （填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有 吸收（和转化）光能、裂解水分子 。
（5）在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有 CO2、C5、酶等 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系．
【专题】图文信息类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）叶绿体 等渗
（2）无水乙醇 600
（3）ATP、NADPH
（4）变强 吸收（和转化）光能、裂解水分子
（5）CO2、C5、酶等
【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场所是叶绿体基质中。
【解答】解：（1）获得类囊体悬液，需要用低渗溶液涨破叶绿体膜。为保持类囊体活性，还加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。
（2）类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。由于叶绿素溶解在有机溶剂无水乙醇中，故吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的有机溶剂溶液中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，1ml＝1000μL，则类囊体的浓度为600μg/mL。
（3）类囊体膜是光反应的场所，光反应产物有O2、NADPH和ATP，消除的产物主要是NADPH和ATP。
（4）类囊体膜上分布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体膜上裂解水分子，产生氧气、质子（H ）和电子，其中氧气释放到胞外，质子在类囊体腔内累积，细胞质中pH升高，荧光强度变强。
（5）要进行暗反应，需要原料CO2、C5、酶等。
故答案为：
（1）叶绿体 等渗
（2）无水乙醇 600
（3）ATP、NADPH
（4）变强 吸收（和转化）光能、裂解水分子
（5）CO2、C5、酶等
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
13．（2025 选择性）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图（b）。回答下列问题。
（1）R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 基质 ，产物C3在光反应生成的 ATP、NADPH 参与下合成糖类等有机物。
（2）植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快 。
（3）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率 减小 （填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 小 （填“大”“小”或“无法判断”）。
（4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果： 实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】图文信息类简答题；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）基质 ATP、NADPH
（2）植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快
（3）减小 小
（4）实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W
【分析】光合作用的过程（1）光反应阶段：在类囊体的薄膜上进行。光合色素吸收光能的用途，一是将水分解为O2和H+，H+与氧化性辅酶NADP+结合，形成还原型辅酶NADPH。二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。（2）暗反应阶段：在叶绿体基质中进行。绿叶吸收的CO2，在特定酶的作用下与C5结合生成C3。C3接受ATP和NADPH提供的能量，并且被NADPH还原，一部分C3转化为糖类，另一部分C3被还原为C5。
【解答】解：（1）二氧化碳固定属于暗反应过程，发生在叶绿体基质中。C3的还原需要光反应生成的ATP和NADPH，其中ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。
（2）相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快，从而使得植株S叶片的净光合速率高于植株W。
（3）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点，环境中CO2浓度不变，O2浓度升高，C5更多与O2反应，碳反应速率减小，因此植株S的净光合速率减小。相较于植株W，植株S在相同条件下气孔开度相对较大，有利于二氧化碳的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。
（4）为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，还需要补充的一个实验组是构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株（假设为T），实验思路是以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W。
故答案为：
（1）基质 ATP、NADPH
（2）植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快
（3）减小 小
（4）实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
14．（2025 山东）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是 磷脂双分子层 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 基粒 ，扩展了受光面积。
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 H2O； 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、 丙酮酸 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 18O2和C18O2 。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 途径②将过剩的光能转化为热能散失；途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子 。
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系．
【专题】信息转化法；光合作用与细胞呼吸；解决问题能力．
【答案】（1）磷脂双分子层；基粒
（2）H2O；丙酮酸；18O2和C18O2
（3）途径②将过剩的光能转化为热能散失；途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子
【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和H+的过程，H+与NADP+结合形成NADPH。该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中；暗反应阶段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1分子二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
【解答】解：（1）生物膜的基本支架是磷脂双分子层，叶绿体膜也不例外，所以叶绿体膜的基本支架是磷脂双分子层。叶绿体中由类囊体堆叠而成的结构是基粒，基粒的存在扩展了受光面积。
（2）观察可知，生成NADPH所需的电子源自于水的光解，即电子源自于H2O。用含3H2O的溶液培养绿藻，3H2O参与绿藻通过光合作用产生含3H的葡萄糖（光反应产生NADPH中含有3H，含有3H的NADPH并用于暗反应产生有机物﹣葡萄糖），以含3H的葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，葡萄糖在细胞质基质分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体，所以能进入线粒体的是丙酮酸。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下，O参与光合作用的光反应产生18O2；同时18O2参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2，所以绿藻产生的带18O标记的气体有18O2和C18O2。
（3）对于途径②，从图中可以看到，通过途径②将过剩的光能转化为热能散失，从而减轻光合系统损伤。对于途径①，图中显示途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子，进而减轻光合系统损伤。
故答案为：
（1）磷脂双分子层；基粒
（2）H2O；丙酮酸；18O2和C18O2
（3）途径②将过剩的光能转化为热能散失；途径①使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子
【点评】本题考查光合作用过程的知识，解题的关键是要结合光合作用的模式图进行相关生理过程的分析。
15．（2025 安徽）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。
回答下列问题。
（1）据图1分析，低氧胁迫下，NPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 增强 ，原因是 NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的水分吸收能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 NADH 中储存的能量。
（2）科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设： 丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性 。
（3）科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出 。
（4）光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 NADP+ ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 H2O 。
【考点】有氧呼吸的过程和意义；光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系．
【专题】正推法；光合作用与细胞呼吸；理解能力．
【答案】（1）增强；NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的水分吸收能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行；NADH
（2）丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性
（3）低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出
（4）NADP+；H2O
【分析】分析：1、有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和NADH，释放少量能量；第三阶段是O2和[H]反应生成水，释放大量能量。2、光反应场所在光合膜；光反应产物有氧气、ATP和NADPH。
【解答】解：（1）据图1分析，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株（OE）组氧气浓度升高且呼吸速率增加，故低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的水分吸收能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为NADH储存的能量。
（2）在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积；当加入F、G或H时，E也同样累积，再结合根据图2中显示的代谢路径，可知丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性。
（3）低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出。
（4）光反应中水在光下分解为H+、O2和e﹣，H++NADP++e﹣→NADPH，故光反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP+。
故答案为：
（1）增强；NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的水分吸收能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行；NADH
（2）丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性
（3）低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出
（4）NADP+；H2O
【点评】本题考查呼吸作用和光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。
16．（2025 选择性）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如图）和产量潜力。回答下列问题。
注：光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%。
（1）Rubisco在叶绿体的 基质 中催化 C5 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 。
（2）据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 光照强度 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 胞间CO2浓度 。胞间CO2浓度为300μmol mol﹣1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率 。
（3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。 在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度
【考点】光合作用原理——光反应、暗反应及其区别与联系；光合作用的影响因素及应用．
【专题】坐标曲线图；信息转化法；光合作用与细胞呼吸；解决问题能力．
【答案】（1）基质；C5；ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
（2）光照强度；胞间CO2浓度；转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率
（3）在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度
【分析】表观光合速率和真正光合速率
真正光合速率＝表观光合速率+呼吸速率
表观光合速率常用O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量等来表示
真正光合速率常用光合作用产生O2量、CO2固定量、有机物的产生量来表示
【解答】解：（1）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应发生在叶绿体基质中，所以Rubisco在叶绿体的基质中催化C5（五碳化合物）与CO2结合。暗反应过程中，ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能。
（2）曲线②和③的区别在于光照强度不同（曲线②光照强度为n，曲线③光照强度为n×120%），当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明此时限制光合速率的因素不是CO2浓度，而是光照强度不足。A点之前，随着胞间CO2浓度的增加，光合速率增加，所以A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是胞间CO2浓度。曲线①和②的区别在于植株类型不同（①为转基因品系S+补光，②为转基因品系S），胞间CO2浓度为300μmol mol﹣1时，曲线①比②的光合速率高，是因为曲线①是S+补光组，转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率。
（3）实验思路：在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度。
故答案为：
（1）基质；C5；ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
（2）光照强度；胞间CO2浓度；转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率
（3）在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度
【点评】本题考查了影响光合作用的环境因素，意在考查考生的析图能力和理解能力，难度适中。
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