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专题提优
专题2 细胞的代谢
小专题2 光合作用与细胞呼吸
高考回溯
1．(☆2025·江苏卷)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是 ( )
A．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B．有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C．呼吸作用都能产生[H]和ATP
D．无氧呼吸的产物都有CO2
考向
1
细胞呼吸
C
解析：葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，在人体细胞和酵母细胞发生的场所相同，A错误；有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，O2参与的是有氧呼吸第三阶段，B错误；人体细胞和酵母细胞有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第一、第二阶段都能产生[H]，它们的无氧呼吸第一阶段都产生少量[H]和ATP，即两者呼吸作用均能产生[H]和ATP，C正确；人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2，酵母细胞无氧呼吸产物为CO2和酒精，D错误。
2．(2024·江苏卷)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列叙述错误的是 ( )
A．该细胞器既产生ATP，也消耗ATP
B．①②分布的蛋白质有所不同
C．有氧呼吸第一阶段发生在③
D．②③分别是消耗O2、产生CO2的场所
解析：线粒体是细胞呼吸的主要场所，可以分解有机物产生ATP，同时在线粒体内部可以合成蛋白质、DNA等，需要消耗ATP，A正确；线粒体外膜和内膜功能不同，所以分布的蛋白质有所不同，B正确；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，C错误；②是线粒体内膜，在该场所O2和[H]生成水，③是线粒体基质，在该场所丙酮酸和水反应生成CO2，D正确。
C
3．(多选)(2022·江苏卷)右图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有 ( )
A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2
B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系
C．乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位
D．物质氧化时释放的能量都储存于ATP
解析：三羧酸循环是有氧呼吸第二阶段，不消耗O2，A错误；物质氧化时释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，D错误。
BC
4．(☆2025·江苏卷)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5 μL类囊体悬液溶于995 μL的________________________溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg·mL－1，则类囊体的浓度为_______μg·mL－1。
考向
2
光合作用
叶绿体
等渗
有机溶剂(无水乙醇)
600
(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大小呈正相关。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______ ______________。
ATP、NADPH
变弱
捕获、传递和转化光能；运输H＋
CO2、
C5、各种酶
解析：(1)类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，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，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。(2)由于叶绿素易溶于有机溶剂，故吸取类囊体悬液溶于有机溶剂无水乙醇中。测出的叶绿素浓度为3 μg·mL－1，吸取类囊体悬液为5 μL，溶于995 μL无水乙醇中，则类囊体稀释了200倍，则类囊体浓度为200×3＝600 μg·mL－1。(3)光反应产物有O2、NADPH和ATP。(4)类囊体膜上分布着光合色素和ATP合酶，在适宜光照下，这些色素能够捕获、传递和转化光能，将水分解，产生氧气、H＋和e－，H＋通过ATP合酶从类囊体腔运输到基质，引起pH下降。已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关，pH降低，荧光强度变弱。(5)根据暗反应过程可知，要进行暗反应，需要的物质有CO2、C5、各种酶。
5．(2023·江苏卷)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题：
(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在______(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有________ (从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、___________________(填写2种)等。
图1
④
①④
K＋、苹果酸/Mal
(2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有__________(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为__________进入线粒体，经过TCA循环产生的_____________ 最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的____________________________，驱动细胞吸收K＋等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞_________________，促进气孔张开。
①②④
丙酮酸
[H](或NADH)
电化学势梯度(或H＋浓度差)
吸收水分(吸水)
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列叙述合理的有__________。
A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
图2
ABD
解析：图中①～④分别表示细胞质基质、线粒体、液泡和叶绿体。(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在叶绿体(④)中。图中CO2固定发生在叶绿体的暗反应及PEP生成OAA过程中，后者发生场所为细胞质基质，即①中。据图可知，钾离子和Mal进入液泡中，液泡中细胞液渗透压与气孔开闭相关。(2)光合作用的光反应、有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，即产生ATP的场所有①②④。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸，丙酮酸在线粒体基质中转化为乙酰辅酶A参与TCA循环，产生的NADH最终通过电子传递链氧化产生ATP。(3)蓝光激活细胞膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的氢离子浓度梯度(电化学势梯度)，驱动细胞吸收K＋等离子，提高细胞液浓度，使细胞吸水，促进气孔张开。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，进入细胞液中，使细胞内水势下降，导致保卫细胞吸水，促进气孔张开。(5)结合题意可知，突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能力，黑暗时突变体ntt1淀粉粒面积小于WT，表明保卫细胞中淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP，A正确；光照后2 h WT淀粉粒面积减小，表明保卫细胞淀粉粒水解，进而表明光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B正确；光照条件下突变体ntt1的淀粉粒几乎无变化，不能直接判断能否进行光合作用，也许是光合速率和呼吸速率基本相等，C错误；较长时间光照可使WT叶绿体中淀粉粒面积增大，即积累较多的淀粉，D正确。
6．(2024·江苏卷)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题：
考向
3
光合作用与呼吸作用综合
图1
图2
(1)图1中H＋从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是_____________。碳反应中C3在_________________ 的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的_____________中。
(2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是______(填“甲”或“乙”)；据图判断，总光合速率最高时对应的温度是_________(从“20 ℃”“25 ℃”或“30 ℃”中选填)，理由为__________________________________________________________。
选择透过性
ATP、NADPH和酶
细胞质基质
乙
30 ℃
30 ℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率二者之和最高
图1
图2
(3)在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表：
实验目的 简要操作步骤
测定样液中蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需①__________________
浓缩蓝细菌 ②________________________________
③___________________________ 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮
④_______________ 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放
建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算
摇匀(振荡试管)
将稀释样液离心，取下层沉淀物
提取叶绿素(溶解蓝细菌)
防止叶绿素降解
解析：类囊体膜允许某些物质通过，而限制另一些物质通过，这体现了类囊体膜具有选择透过性。碳反应中，在光反应产生的ATP和NADPH的作用下，三碳化合物被还原为糖类等有机物，蓝细菌是原核生物，此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。
重难整合
提升
1
光合作用与细胞呼吸再认识
光合作用与细胞呼吸都伴随着物质变化和能量转变。
1．两者都在膜上发生电子传递，形成H＋浓度梯度来推动ATP的形成(详见小专题1酶与ATP中光合磷酸化和氧化磷酸化图)，只是电子供体和电子受体不同，前者供体和受体分别是H2O和NADP＋，后者电子供体是NADH和FADH2，电子受体是O2。
2．光合作用的暗反应即卡尔文循环(如图)，主要发生：①CO2固定(羧化)：6C5＋6CO2→12C3(3－磷酸甘油酸即C3)；②C3还原：2C3→2G3P(2G3P转变为1分子葡萄糖，G3P指3－磷酸甘油醛)；③C5的再生：包括许多反应，主要变化是10G3P→6C5，需要ATP提供能量。
3．有氧呼吸和无氧呼吸的共同过程——第一阶段是糖酵解过程。
4．无氧呼吸的第二阶段即三羧酸循环(如图)，主要发生：①脱羧生成CO2；②生成NADH和FADH2，作为电子供体；③生成少量的ATP。
5．(1)线粒体和叶绿体除了存在气体交换外，在物质和能量方面还存在多个联系。如线粒体产生的ATP可以通过ADP－ATP运载体，经细胞质基质进入叶绿体，满足叶绿体对能量的需求。
(2)线粒体产生的NADH可以通过草酰乙酸/苹果酸穿梭系统进入细胞质基质。叶绿体产生的NADPH可以通过磷酸甘油酸/磷酸二羟丙酮穿梭系统进入细胞质基质。
提升
2
影响细胞呼吸与光合作用的因素以及曲线分析
1．影响细胞呼吸的主要外部因素
因素 原理 曲线
温度 主要影响酶活性
O2
浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用
因素 原理 曲线
CO2
浓度 CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行
水 水作为有氧呼吸的原料，自由水含量较高时细胞呼吸旺盛
2．影响光合作用的主要外部因素及曲线分析
因素 原理 曲线 分析
光照
强度 光照强度影响光反应，制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应
A点：只进行细胞呼吸，不进行光合作用；
A～B段(不含A、B点)，呼吸速率>光合速率；
B点：光合速率＝呼吸速率；
B点之后：光合速率>呼吸速率
因素 原理 曲线 分析
CO2
浓度 CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成
图1 图2 图1：A点表示CO2补偿点，此点植物代谢特点为光合速率与呼吸速率相等；
图2：A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点
因素 原理 曲线 分析
温度 主要影响酶的活性 A～B段，在B点之前，随着温度升高，光合速率增大；
B点为光合作用相关酶的最适温度，此时光合速率最大；
B～C段，随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小；
D点，光合速率与呼吸速率相等
因素 原理 曲线 分析
水 水是光合作用的原料，还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内
图1 图2 图2中E处光合作用强度暂时降低，是因为此时温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了CO2的供应
此外矿质元素也会影响光合速率，如N、Mg等是叶绿素合成的必需元素，若缺乏会影响叶绿素的合成，从而影响光合作用。但要合理施肥，因为矿质元素超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。
考能晋级
命题
1
细胞呼吸及其应用
(2025·广东卷)为研究运动强度对人体生理活动的影响。某研究团队招募一批健康受试者分别进行3 min低强度运动和高强度运动，运动开始后血浆乳酸水平见图。下列叙述错误的是 ( )
A．高强度运动时，肾上腺素和胰高血糖素协同作用升高血糖
B．高强度运动血浆乳酸水平达到峰值时，骨骼肌细胞无氧呼吸强度最高
1
C．两种强度运动后，血浆乳酸水平的变化均不影响血浆pH的相对稳定
D．两种强度运动后，交感神经与副交感神经活动的强弱均会发生转换
B
解析：高强度运动血浆乳酸含量提升速率最快时，骨骼肌细胞无氧呼吸强度最高，而不是峰值时，B错误。
(多选)(2024·山东卷)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中，子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如右图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是 ( )
2
A．p点为种皮被突破的时间点
B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低，限制了有氧呼吸
C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
ABD
解析：由图可知，p点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低，限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，无氧呼吸加强以提供能量，B正确；Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH量相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。
命题
2
光合作用的过程及影响因素
(2025·苏北四市一模)研究人员选用两个白菜品种(JG07和XL09)，采用不同时间干旱胁迫处理，测定白菜叶片部分光合生理指标的变化，以判断干旱胁迫对不同白菜生长的影响。图1是白菜光合作用部分过程示意图，其中甲、乙表示相关物质，①～④表示相关生理过程。图2、图3是干旱胁迫下的相关生理指标测定结果。请回答下列问题：
3
图1
图2
图3
(1)过程①发生的场所是__________________，其基本支架是______________。
(2)过程②是____________，乙在其中的作用有__________________________ ____________。图示ATP合酶的功能有催化ATP合成和__________。过程③生成的ATP既用于过程②，也参与叶绿体中生物大分子_____________________的合成。
类囊体膜(或基粒)
磷脂双分子层
C3的还原
提供能量和作为还原剂(或
供氢和供能)
运输H＋
淀粉、核酸或蛋白质
图1
(3)图2表明，干旱胁迫对_______的叶绿素相对含量影响较小，依据是________ __________________________________________________。提取光合色素常用的试剂是___________________。
(4)图3中耐旱性更强的品种是__________，判断依据是_____________________ _____________________________________________。
JG07
JG07叶绿素相对含量下降幅度小于XL09(或下降幅度较小)
无水乙醇(或丙酮)
JG07
JG07在干旱条件下净光合速率下降幅度小于XL09(或下降幅度较小)
图2
图3
解析：(1)过程①为水的光解，发生在叶绿体的类囊体(薄)膜，类囊体(薄)膜属于生物膜，生物膜的基本支架是磷脂双分子层。(2)过程②是C3的还原，乙为NADPH，在C3的还原中既提供能量又充当还原剂。图示ATP合酶既能催化ATP的合成，又能跨膜运输H＋。叶绿体中生物大分子包括核酸、蛋白质和淀粉，这些大分子的合成均需要消耗ATP。(3)由图2可知，JG07品种的叶绿素相对含量降低幅度小于XL09，说明干旱胁迫对JG07的叶绿素含量影响较小。光合色素易溶于有机溶剂如无水乙醇，可据此提取光合色素。(4)由图3可知，JG07在干旱条件下净光合速率下降幅度小于XL09，说明耐旱性更强。
(2025·无锡期末)谷子是我国北方的重要作物。为探究氮肥与干旱处理对谷子生理特性的影响，研究人员进行了相关实验，在苗期和孕穗期进行不同处理，结束后测定不同生长时期根系脱落酸(ABA)含量及开花期叶片净光合速率，结果如图1、2。请回答问题：
4
注：①各组处理方式为：CKN0：正常水＋不施氮；CKN1：正常水＋施氮；W1N1：苗期干旱＋施氮；W1N0：苗期干旱＋不施氮；W2N1：孕穗期干旱＋施氮；W2N0：孕穗期干旱＋不施氮。②谷子的生长依次经历苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期。
图1
图2
(1)光系统Ⅱ(PSⅡ)是类囊体膜中的一种光合作用单位，其功能是利用光能将水裂解，释放____________；干旱条件下气孔关闭，会阻碍________(填物质)进入叶片，导致PSⅡ活性与__________循环间能量需求的不平衡，最终损伤光合结构。
(2)ABA是一种强烈响应逆境胁迫的激素。根据图1，植物在遭受水分胁迫时，ABA含量________，从而促进根系生长，增大根系表面积和分布范围，以保证根系对__________________的吸收来应对胁迫。
O2和电子
CO2
卡尔文
增加
水分和矿质元素
图1
(3)氮是影响植物光合作用的重要因素。由图2可知，干旱处理对谷子的净光合作用的效应表现为________________________________________________________ ____；施氮后谷子净光合速率增强，综合图1、图2分析其原因，一方面是由于施氮可以增加光系统Ⅱ中_________(填物质名称)和相关蛋白质的含量，有利于光合产物的合成；另一方面是___________________________________________________，加速了养分的运输，促进光合作用。
苗期干旱处理提高净光合速率、孕穗期干旱处理降低净光合速率
叶绿素
氮肥能降低ABA含量，叶片气孔开度增大，蒸腾作用增强
图2
(4)PSⅡ对逆境胁迫敏感，是衡量逆境胁迫对光合器官伤害的有效指标。PHI(E0)表示PSⅡ吸收的光能用于电子传递的效能，PHI(D0)代表吸收的光能用于热耗散的比例。推测水、氮胁迫下，PHI(E0)、PHI(D0)的变化分别为________、________。
下降
升高
解析：(1)在光反应中，光合色素吸收光能，水裂解释放O2和电子。电子传递、ATP和NADPH的形成是偶合在一起的，共同完成光反应。气孔是气体分子进出叶片的通道，卡尔文循环中CO2固定产生C3，其还原需光反应产生的ATP和NADPH供能，而干旱条件下气孔关闭，会阻碍CO2进入叶片，导致PSⅡ活性与卡尔文循环间能量需求的不平衡，最终损伤光合结构。(2)由图1可知，与正常浇水组相比，植物在遭受水分胁迫时，ABA含量增加，根系吸收水分和矿质元素来应对胁迫。
(3)与CKN0组比，W1N0组净光合速率大，而W2N0组的净光合速率小，说明苗期干旱处理提高净光合速率、孕穗期干旱处理降低净光合速率。蛋白质和叶绿素均含N，氮肥被叶肉细胞吸收后可用于合成叶绿素和蛋白质。因此，施氮肥可增加光系统Ⅱ中叶绿素和蛋白质的含量，有利于光合产物的合成。据图1可知，与不施氮肥组比，施氮肥ABA的含量低，ABA具有抑制气孔张开的作用。因此，施氮肥还可降低ABA含量，叶片气孔开度增大，蒸腾作用增强，加速了养分的运输，促进光合作用。(4)光系统Ⅱ在逆境胁迫条件下，如干旱和氮限制，会导致PSⅡ的功能受损，其吸收的光能用于电子传递的能力降低，同时为了保护光合器官，植物会增加热耗散，以便减轻光损伤。
命题
3
细胞呼吸与光合作用综合考查
(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下，其他条件均适宜。下列叙述正确的是 ( )
5
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
D
解析：载体蛋白通常需要与被运输的物质结合后才能转运物质，NTT作为载体蛋白，运输ATP、ADP和Pi时需要结合NTT，A错误；由题中“黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi”可知，应是被动运输，B错误；黑暗条件下，叶绿体无法进行光反应，自身不能合成ATP，此时进入叶绿体基质的ATP可来自细胞呼吸，但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质(糖酵解)和线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)，C错误；光照充足时，叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP和Pi作为原料，此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用，导致叶绿体基质中ADP浓度降低，由于NTT顺浓度梯度运输ADP，当叶绿体基质中ADP不足时，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止，D正确。
(2025·南京、盐城二模)图1表示葡萄叶肉细胞内部分代谢过程，甲～丁表示物质，①～⑤表示过程。图2为研究人员探究物质X对臭氧(O3)胁迫下葡萄叶片影响的部分结果。请回答下列问题：
6
图1
图2
(1)图1中，乙和丙分别表示________________，①～⑤过程中，发生在生物膜上的有________。
(2)在提取葡萄叶片中的光合色素时通常需要加入的试剂有__________________ ______________(写出3种)。
丙酮酸、CO2
①⑤
无水乙醇、二氧
化硅、碳酸钙
图2中“？”处理组的处理应为______________，净光合速率的观察指标为__________________________________________________________________(写出1种即可)。据图2推测，O3可能通过____________________影响植物光合作用的光反应，进而影响植物的净光合速率。
物质X＋O3
单位时间单位叶面积吸收CO2的量(或单位时间单位叶面积释放O2的量)
抑制叶绿素的合成
(3)植物的核酮糖－1,5－二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)在CO2浓度较高时能催化C5与CO2反应；当O2浓度较高时也能催化C5与O2反应，反应产物经一系列变化后到线粒体中氧化分解成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。研究人员测得的实验数据如下表。
处理 Rubisco活性/
(U·L－1) 光呼吸速率
/(μmol·
m－2·s－1) Je(PCR)生成速率/(μmol·
m－2·s－1) Je(PCO)生成速率/(μmol·
m－2·s－1)
空白对照组 160 5.5 360 120
O3处理组 130 1.2 150 30
“？”处理组 150 2.2 210 50
注：Je(PCR)是指用于暗反应(碳同化)的光合电子流速，Je(PCO)是指用于光呼吸的电子流速。
①Rubisco可作用的底物有________________。
②实验结果表明，“？”处理组Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，推测其作用机理可能是__________________________________________________________________ __________________。
C5、CO2、O2
物质X能缓解O3对Rubisco活性的抑制，使更多的C5参与暗反应，同时减少C5与O2的反应
(4)为探究物质X对O3胁迫下葡萄叶片抗氧化酶活性的影响，研究人员分别在处理后的第3 d、第6 d、第9 d，分别从上述三组植株上选取相同部位、相同数量的叶片，测定叶片中抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性和叶片的净光合速率。若在相同处理时间下，“？”处理组叶片中________________________________________、____________________________________，则说明物质X能够提高O3胁迫下葡萄叶片的抗氧化酶活性，减轻O3对叶片光合能力的抑制，缓解O3胁迫对葡萄叶片的伤害。
叶片的净光合速率显著高于O3处理组
SOD、POD、CAT的活性显著高于O3处理组
解析：(1)有氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解产生丙酮酸和NADH，即物质乙为丙酮酸；据图可知，①是光合作用的光反应阶段，②是有氧呼吸的第二阶段，丙为CO2，③是光合作用的暗反应阶段，④和⑤分别是有氧呼吸的第一阶段和第三阶段，①～⑤过程中，发生在生物膜上的有①和⑤，分别发生在叶绿体类囊体(薄)膜和线粒体内膜上。(2)提取光合色素时，加入二氧化硅的目的是使研磨更充分；加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏；加入无水乙醇的目的是溶解色素。图2中研究的是物质X对臭氧(O3)胁迫后葡萄叶片的影响，已有空白对照组和O3处理组，所以“？”处理组的处理应为物质X＋O3。净光合速率的观察指标可以为单位时间单位叶面积吸收CO2的量或单位时间单位叶面积释放O2的量。据图2可知，与对照组相比，O3处理组中叶绿素a和叶绿素b的含量以及净光合速率均下降，表明O3可能通过抑制叶绿素的合成，影响植物光合作用的光反应，进而影响植物的净光合速率。
(3)由题干“植物的核酮糖－1,5－二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)在CO2浓度较高时能催化C5与CO2反应；当O2浓度较高时也能催化C5与O2反应”可知，Rubisco作用的底物有C5、CO2、O2。“？”处理组是物质X＋O3，其Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，结合前面信息推测其作用机理可能是物质X能缓解O3对Rubisco活性的抑制，使更多的C5参与暗反应[Je(PCR)升高]，同时减少C5与O2的反应[相对O3处理组，Je(PCO)升高幅度相对小，整体表现为Je(PCR)和Je(PCO)显著升高]。(4)抗氧化酶包括SOD、POD、CAT，若物质X能够提高O3胁迫下葡萄叶片的抗氧化酶活性，减轻O3对叶片光合能力的抑制，缓解O3胁迫对葡萄叶片的伤害，那么在相同处理时间下，“？”处理组叶片中SOD、POD、CAT的活性应显著高于O3处理组，且叶片的净光合速率应显著高于O3处理组。
长题演示
2
细胞中物质与能量的变化
叶绿体是光合作用的场所，且与其他细胞器，如线粒体在物质转化上密切联系。图1表示某高等植物叶肉细胞中光反应过程示意图，其中光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合体，图中虚线表示该生理过程中电子(e－)的传递过程；
7
图1
图2表示该绿色植物叶肉细胞中光合作用过程及光合产物运输示意图，A～F代表不同的物质，①～③代表不同的代谢途径，APT为磷酸丙糖转运体；图3为不同光照强度对该植物光合作用强度的影响。请据图回答下列问题：
图2
图3
(1)图1中ATP合酶镶嵌在叶绿体的_______________上，其上含有的光合色素主要包括______________________两大类，这些色素的主要功能有________________ __________。实验过程中常利用___________________________________________ ___________提取色素，再采用____________分离各种色素。
类囊体(薄)膜
叶绿素和类胡萝卜素
吸收、传递和转化光能
无水乙醇(或体积分数为95%的酒精加上少许无水碳酸钠)
纸层析法
(2)图1中，光的驱动既促使水分解产生H＋，又伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H＋_________________，同时还在形成NADPH的过程中________叶绿体基质中部分H＋，造成膜内外的H＋浓度差。请结合图1信息分析，跨膜的H＋浓度差在光合作用中的作用是__________________________________________________。
转运至类囊体腔
消耗
为光反应中ATP的合成过程提供能量(或驱动ATP的合成)
(3)图1中H＋跨膜运输的方式有______________________。图1中ATP合酶在运输H＋过程中将电化学势能转化为________中的________能，具有相似功能的ATP合成酶还可位于______________。除草剂二溴百里香醌(DBMIB)与PQ竞争可阻止电子传递到细胞色素b6f，若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是________________________________________________________ ____________________________。
协助扩散和主动运输
ATP
化学
线粒体内膜
DBMIB阻断电子传递，会抑制水光解产生H＋，使类囊体膜内外H＋的浓度差减小甚至消失
O2
(4)图2中，B为______，E为______，过程②为______________，过程③的进行离不开过程①为其提供的__________________。暗反应过程中产生的磷酸丙糖可在_____________中经途径Ⅰ的一系列反应合成淀粉，也可经APT转运至______________中经途径Ⅱ的一系列反应合成蔗糖；白天光照条件下，APT的活性受抑制，推测降低光照可导致叶绿体中磷酸丙糖与Pi的比值________；据此也可推断出，白天植物体光合产物的主要存在形式应为________；夜晚，植物体也存在一定蔗糖合成过程的原因是__________________________________________________ _______________。
C3
CO2的固定
ATP和NADPH
叶绿体基质
细胞质基质
降低
淀粉
白天储存的淀粉转化为磷酸丙糖，再转运至细胞质基质中合成蔗糖
(5)影响植物光合速率的内在因素为酶的含量、活性和________含量等。图3中e的大小反映的是该绿色植物的___________；f点为____________，a点为_______ ______。若将温度调整到呼吸作用的最适温度，e、f和a点的移动方向分别为______ _______________；a点光照强度下，一昼夜(光照时间为t h)中该植物合成的有机物(用CO2含量表示)可表示为______________；f点时，该植物叶肉细胞的光合速率_______呼吸速率，合成ATP的场所有____________________________________ _______；得出图3实验结果的过程中，该植物增加的有机物可用__________面积表示，实验过程中应保持_________________等
色素
呼吸速率
光补偿点
光饱
和点
下移、
右移和左移
(g＋|e|)×t
大于
细胞质基质、线粒体和叶绿体的类囊体
薄膜
S3－S1
CO2浓度、温度
因素一致，以降低实验误差，提高实验结果的可信度。
(6)植物气孔的开闭受到淀粉、K＋浓度及__________(植物激素)等的调节，保卫细胞失水，气孔导度________；干旱条件下，植物光合速率往往表现出降低现象，但是不是气孔导度减小所致的，还应通过检测________________加以确定。
脱落酸
降低
胞间CO2浓度
解析：图2中①～③分别表示光反应、暗反应的CO2的固定及C3的还原阶段。A为H2O，B为O2，C为ATP和NADPH，D为ADP＋Pi和NADP＋，G为CO2，E和F分别为C3和C5。图3中e表示呼吸速率，f和a分别表示光补偿点和光饱和点，a点光照强度下，光合速率可用(g＋|e|)表示；图3中光合作用总量可用S2＋S3表示，呼吸作用总量可用S1＋S2表示，积累的有机物可表示为(S2＋S3)－(S1＋S2)＝S3－S1。
热练
一、 单项选择题
1．(2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述，正确的是 ( )
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
解析：光照下，叶肉细胞中的ATP来自光合作用和细胞呼吸；蓝细菌虽然没有线粒体，但具有有氧呼吸所需的酶等，可以进行有氧呼吸；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP。
B
2．(2025·南京期初)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是 ( )
A．突触传递兴奋时需要消耗细胞呼吸产生的ATP
B．油料作物种子在播种时宜浅播，原因是种子萌发时进行呼吸作用需要大量O2
C．CO2是人体细胞呼吸产生的废物，不参与维持内环境的稳态
D．细胞呼吸除了能为生命活动提供能量，还是生物体内物质代谢的枢纽
C
解析：神经递质从突触前膜以胞吐的形式释放，需要消耗ATP，A正确；油料作物种子脂肪含量高，脂肪氧化分解耗氧多，故油料作物种子宜浅播，B正确；CO2是调节呼吸运动的重要体液因子，体液中CO2浓度变化会刺激相关感受器，从而通过神经系统对呼吸运动进行调节，C错误；细胞呼吸产生ATP，细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以合成氨基酸等物质，因此细胞呼吸是生物体内物质代谢的枢纽，D正确。
3．(2025·扬州考前调研)丙酮酸激酶(PK)可参与下图所示的生化反应。丙酮酸激酶缺乏症(PKD)是一种罕见的隐性遗传病，表现为红细胞中缺乏PK引起Na＋积累，造成溶血。以下推测错误的是 ( )
A．PK既参与有氧呼吸，也参与无氧呼吸
B．丙酮酸转化为乳酸过程中可为红细胞提供少量ATP
C．Na＋积累过多会导致红细胞渗透吸水甚至涨破
D．PKD的发生体现了基因通过控制酶的合成来控制性状
B
解析：有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，在细胞质基质中葡萄糖经一系列氧化分解产生丙酮酸，PK既参与有氧呼吸，也参与无氧呼吸，A正确；丙酮酸转化为乳酸的过程是无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，B错误；Na＋积累过多会使红细胞内的渗透压升高，导致红细胞渗透吸水，当吸水超过一定限度时红细胞会涨破，C正确；丙酮酸激酶缺乏症是因为红细胞中缺乏丙酮酸激酶，这体现了基因通过控制酶的合成来控制性状，D正确。
4．(2025·河南卷)甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是 ( )
A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气
B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
B
解析：酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确；酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误；在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，甜菜产量会减少，D错误。
5．(2025·盐城联盟校模拟)蔬菜或水果收获后一段时间内细胞仍进行细胞呼吸。某研究小组探究了温度、O2浓度对储存苹果的影响，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是 ( )
A．O2浓度大于20%后，苹果细胞产生CO2的场所为细胞质基质
B．该实验的自变量是温度，因变量是CO2相对生成量
C．据图分析，在3 ℃、5%O2浓度条件下储存苹果效果最佳
D．低温储存时有机物消耗减少是因为低温破坏呼吸酶的空间结构
C
解析：O2浓度大于20%后，CO2相对生成量不再随氧气浓度增加而增加，说明苹果细胞只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，故O2浓度大于20%后，苹果细胞产生CO2的场所为线粒体基质，A错误；由图可知，该实验的自变量是温度和O2浓度，因变量是CO2相对生成量，B错误；在3 ℃、5%O2浓度条件下，细胞呼吸最弱，CO2相对生成量最少，该条件下贮存苹果效果最佳，C正确；低温会抑制酶的活性，但不会破坏酶的空间结构，D错误。
6．(2025·常州期末)关于植物的光合午休现象，下列叙述错误的是 ( )
A．该现象主要发生在炎热夏季的中午，以防止植物因蒸腾作用过强而失水
B．造成该现象发生的原因是气孔关闭，导致植物的光合作用缺少CO2
C．此阶段该植物的光合作用速率降低，但净光合作用大于0
D．为缓解植物光合午休现象，应在中午给植物大量浇水
解析：发生光合午休时，植物关闭气孔以防止蒸腾作用过强而失水过多，进而使CO2的吸收减少，从而导致植物缺少CO2，影响光合作用，常发生在炎热夏季的中午，A、B正确；光合午休发生时，植物吸收CO2减少，光合作用速率降低，但净光合作用速率仍然大于0，C正确；为缓解植物光合午休现象，可以采用遮光等措施降低温度，但不能在中午给植物大量浇水，否则可能影响植物生长，D错误。
D
7．(2025·南通二模)RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当CO2浓度高时，Rubisco催化C5与CO2反应；当O2浓度高时，Rubisco催化C5与O2经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO2和C3，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细
胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述不合理的是( )
A．A表示NADPH，B表示NADP＋，C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示RuBP(C5)
B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强
C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱
D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长
D
解析：由图可知，H＋＋B→A，故B表示NADP＋，A表示NADPH，光反应过程由C形成D，则C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示RuBP，即C5，A合理；夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔关闭，CO2不能正常进入叶肉细胞，但光反应正常进行，导致叶肉细胞内氧气浓度较高，O2和C5结合概率增加，因此植物光呼吸的强度较通常会有所增大，B合理；Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)能利用较低浓度的CO2，故玉米通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱，C合理；当植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞，光呼吸能消耗过多的ATP和NADPH，此时光呼吸有利于保护植物，D不合理。
8．(2025·镇江期初)下图为蓝细菌光合作用部分过程示意图，其中甲表示细胞结构。相关叙述正确的是 ( )
A．甲为叶绿体，磷脂双分子层构成其基本支架
B．过程①可为叶绿素转化光能提供电子
C．除O2外，光反应其他产物均直接参与过程②
D．提高水体中CO2浓度，可降低蓝细菌中C3/C5的值
B
解析：蓝细菌为原核生物，没有叶绿体，A错误；叶绿素转化光能时失去电子，需要从水中获取电子使水发生分解，B正确；过程②为CO2的固定，该过程不需要光反应产生的ATP和NADPH参与，C错误；提高水体中CO2浓度，过程②加快，则C3的含量增加，C5含量减少，蓝细菌中C3/C5的值增大，D错误。
二、 多项选择题
9．(2025·盐城考前指导)人体脂肪细胞中有一种转运蛋白UCP1，在棕色脂肪细胞中高表达，是白色脂肪细胞棕色化的标志物，如图所示。
下列叙述正确的有 ( )
A．图中H＋通过UCP1由区域Ⅰ进入区域Ⅱ的方式是协助扩散
B．过程②发生于线粒体基质，物质乙是还原型辅酶Ⅱ
ACD
C．相比白色脂肪细胞，棕色脂肪细胞区域Ⅰ与Ⅱ间的H＋浓度差降低，产生ATP减少
D．寒冷条件刺激下，有更多的白色脂肪细胞转化成棕色脂肪细胞，产热增加
解析：图中H＋通过UCP1由区域Ⅰ进入区域Ⅱ是顺浓度梯度进行的，运输方式是协助扩散，A正确；过程②为有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质，物质乙是还原型辅酶Ⅰ，B错误；相比白色脂肪细胞，棕色脂肪细胞有更多UCP1将H＋从区域Ⅰ运到区域Ⅱ，导致区域Ⅰ与Ⅱ间的H＋浓度差降低，产生ATP少，释放的热量多，C、D正确。
10．(2025·河北卷)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
ACD
解析：细胞质基质中可以进行糖酵解产生[H]，[H]进入线粒体参与有氧呼吸的第三阶段，A正确；突变体线粒体内膜受损，有氧呼吸第三阶段受阻，[H]积累，会抑制第二阶段的进行，因此突变体中有氧呼吸的第二阶段减弱，B错误，C正确；突变体有氧呼吸中间产物[H]更多且线粒体内膜受损，因此有氧呼吸强度变弱，而突变体乳酸含量远大于野生型，因此无氧呼吸增强，D正确。
11．(2025·苏州四校联考)右图表示夏季晴朗的白天，某农作物在不同遮光条件下相关指标的日变化曲线，下列有关叙述正确的是( )
A．N、Mg等大量元素及光照等环境因素均会影响叶绿素的含量
B．遮光比例达到10%以上时，叶绿素b的含量增加更显著
C．适当的遮光比例有利于提高农作物的产量
D．遮光90%时，叶肉细胞产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体
ABC
解析：当遮光比例达到10%以上时，叶绿素含量增加，而叶绿素a/b下降，说明叶绿素b含量增加的更多，B正确；遮光90%时，植物净光合速率为0，但叶肉细胞仍能进行光合作用，说明叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，此时叶肉细胞产生ATP的场所为叶绿体、细胞质基质和线粒体，D错误。
三、 非选择题
12．(2025·如皋3.5模)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，PsbS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内pH降低而被激活，激活的PsbS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转化成热能释放。请回答下列问题：
(1)图中B为_______________，光反应过程中水的光解产生电子的最终受体是__________，NADPH在卡尔文循环中的作用是________________________(2分)。
(2)据图中信息可以推测，Z蛋白是一种_____________酶，其在类囊体膜上催化的反应称为______________，抑制其活性可导致类囊体膜上的电子传递受到抑制，原因是_________________________________________________________________。
ADP、Pi
NADP＋
作为还原剂，提供能量
ATP合(成)
光合磷酸化
抑制Z蛋白活性会导致类囊体腔内pH下降，从而激活PSBS，抑制电子传递
(3)科研人员为探究光照强度对白玉枇杷幼苗生理特性的影响，选取生长状态良好且长势一致的白玉枇杷幼苗，分别用一层、二层、三层遮阴网对白玉枇杷幼苗进行遮阴处理，记为T1、T2、T3组，与对照组(CK)置于适宜条件下培养。一段时间后，测定相关数据如下表(SPAD值通过测量叶片对特定波长光的吸收率来间接反映叶绿素浓度)。
实验组测量指标 CK T1 T2 T3
单株总干重/g 7.02 9.01 7.75 6.15
叶绿素(SPAD) 41.52 46.49 43.84 35.03
叶片可溶性糖/(mg·g－1) 25.09 20.41 15.41 11.14
①提取白玉枇杷叶片中的色素时，选择____________作为提取液。提取液使用分光光度计测量波长为644.8 nm和661.6 nm的______光，间接反应叶绿素的含量。
②对照组自变量的处理是______________，与对照组相比，遮阴后T3组单株总干重较低，主要原因可能是__________________________________；与CK组植株相比，T1、T2组叶片中可溶性糖含量低、单株总干重却高，原因可能是____________ _________________________________，进而促进叶片的光合作用，有利于适应弱光环境。
无水乙醇
红
不进行遮阴
光照强度低，导致叶绿素含量下降
T1、T2组叶片合成的有机物更多地运输到茎秆
解析：(1)在光合作用光反应阶段，水被光解产生H＋、电子和O2，电子最终传递给NADP＋，使其还原为NADPH。同时，ADP和Pi在光反应中合成ATP，所以B是ADP、Pi。NADPH在卡尔文循环(暗反应)中，一方面作为还原剂参与C3的还原，另一方面为该过程提供能量。(2)从图中及光合作用知识判断，Z蛋白是ATP合(成)酶，其在类囊体膜上催化的反应是将ADP和Pi合成ATP，这个过程叫光合磷酸化。因为PsbS能感应类囊体腔内pH降低而被激活，进而抑制电子传递，所以抑制Z蛋白活性可能会影响H＋转运，导致类囊体腔内pH下降，激活PSBS，最终抑制电子传递。
(3)①提取植物叶片色素常用无水乙醇作为提取液，因为叶片中色素能溶解在有机溶剂中。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，通过分光光度计测量波长为644.8 nm和661.6 nm的光，可间接反映叶绿素含量，这两个波长对应的是红光。②对照组CK不进行遮阴处理。与CK组相比，T3组遮阴后光照强度降低，从表格数据看出其叶绿素含量下降，光合作用强度减弱，积累有机物少，所以单株总干重较低。T1、T2组叶片中可溶性糖含量低但单株总干重高，推测是这些组叶片合成的有机物更多运输到茎秆等部位，促进了植株生长。
13．(2025·泰州开学考)冬小麦黄化突变体按其黄色程度深浅分为金黄、绿黄(黄中略带绿色)、黄绿(绿中略带黄色)三种突变体，对小麦3种黄化突变体及野生型植株(CK)孕穗期的叶绿素含量(mg·100 g－1FW)及叶绿素荧光动力学参数进行比较分析如下表，请回答下列问题：
类型 叶绿素a(Chla) 叶绿素b(Chlb) Chla/Chlb qP
金黄株 34.2 31.3 1.09 0.164
绿黄株 54.4 36.0 1.51 0.482
黄绿株 147.0 74.0 1.99 0.681
野生型植株 260.0 118.0 2.20 0.695
(1)叶绿素含量的测定：将称重后的叶片加入无水乙醇浸提，浸提环境条件设置低温、黑暗的目的是______________________________(2分)。48 h后取_________，可通过测定其对______光的吸收率来测量叶绿素含量，依据是叶绿素对该波长光的吸收率较高，且________________________________________________。
(2)据表分析，与野生型植株相比，三种不同黄化程度的突变体Chla/Chlb比值均降低，且表现出__________________________的特点。基因突变导致叶绿素含量下降，推测基因可通过________________控制生物性状。研究发现，阳生植物叶绿素a/b的比值比阴生植物高，表明阴生植物可通过增加__________________来捕获光能。
防止高温和光照使叶绿素分解
上清液
红
叶绿素对光的吸收率与其含量在一定范围内成正比
随黄化程度加深比值下降
控制酶的合成
叶绿素b的含量
(3)在弱光条件下，植物一方面通过叶片运动，改变叶片平面与入射光的角度，另一方面通过移动叶绿体，________________，促进光合作用的进行。
(4)光化学淬灭(qP)数值大小反映的是光系统吸收的光能转化为化学能的份额。金黄株、绿黄株qP数值均显著低于野生型植株，可能是由于____________________ ______________________(2分)。
增加光能吸收
叶绿素a比例过低，吸收的能量转化效率低
解析：(1)光合色素溶于有机溶剂无水乙醇，将称重后的叶片加入无水乙醇浸提，高温和强光照会使叶绿素分解，因此浸提环境条件设置低温、黑暗。48 h后取上清液，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，可通过测定其对红光的吸收率来测量叶绿素含量，依据是叶绿素对该波长光的吸收率较高，且叶绿素对光的吸收率与其含量在一定范围内成正比。
(2)据表分析，随黄化程度加深，突变体Chla/Chlb比值下降。基因突变导致叶绿素含量下降，叶绿素的合成需要相关的酶，推测基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状。研究发现，阳生植物叶绿素a/b的比值比阴生植物高，说明阴生植物叶绿素b相对含量较高，表明阴生植物可通过增加叶绿素b的含量来捕获光能。(3)在弱光条件下，植物通过移动叶绿体，使叶绿体分布在受光的一面，增加光能吸收，促进光合作用的进行。(4)分析表可知，与野生型相比，金黄株、绿黄株叶绿素a(Chla)与叶绿素b(Chlb)含量降低，金黄株、绿黄株qP数值均显著低于野生型植株，可能是由于叶绿素a比例过低，吸收的能量转化效率低。小专题2 光合作用与细胞呼吸
考向1 细胞呼吸
1． (☆2025·江苏卷)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是( )
A．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B．有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C．呼吸作用都能产生[H]和ATP
D．无氧呼吸的产物都有CO2
2．(2024·江苏卷)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列叙述错误的是( )
A．该细胞器既产生ATP，也消耗ATP
B．①②分布的蛋白质有所不同
C．有氧呼吸第一阶段发生在③
D．②③分别是消耗O2、产生CO2的场所
3．(多选)(2022·江苏卷)下图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有( )
A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2
B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系
C．乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位
D．物质氧化时释放的能量都储存于ATP
考向2 光合作用
4． (☆2025·江苏卷)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5 μL类囊体悬液溶于995 μL的__ __溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg·mL－1，则类囊体的浓度为__ __μg·mL－1。
(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大小呈正相关。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__ __。
5．(2023·江苏卷)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题：
图1
(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在__ __(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有__ __(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、__ __(填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有__ __(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为__ __进入线粒体，经过TCA循环产生的__ __最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的__ __，驱动细胞吸收K＋等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞__ __，促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列叙述合理的有__ __。
图2
A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
考向3 光合作用与呼吸作用综合
6．(2024·江苏卷)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题：
图1
图2
(1)图1中H＋从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是__ __。碳反应中C3在__ __的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的__ __中。
(2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是__ __(填“甲”或“乙”)；据图判断，总光合速率最高时对应的温度是__ __(从“20 ℃”“25 ℃”或“30 ℃”中选填)，理由为__ ____ 。
(3)在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表：
实验目的 简要操作步骤
测定样液中 蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需①__ __
浓缩蓝细菌 ②__ __
③__ __ 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮
④__ __ 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放
建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算
提升1 光合作用与细胞呼吸再认识
光合作用与细胞呼吸都伴随着物质变化和能量转变。
1．两者都在膜上发生电子传递，形成H＋浓度梯度来推动ATP的形成(详见小专题1酶与ATP中光合磷酸化和氧化磷酸化图)，只是电子供体和电子受体不同，前者供体和受体分别是H2O和NADP＋，后者电子供体是NADH和FADH2，电子受体是O2。
2．光合作用的暗反应即卡尔文循环(如图)，主要发生：①CO2固定(羧化)：6C5＋6CO2→12C3(3－磷酸甘油酸即C3)；②C3还原：2C3→2G3P(2G3P转变为1分子葡萄糖，G3P指3－磷酸甘油醛)；③C5的再生：包括许多反应，主要变化是10G3P→6C5，需要ATP提供能量。
3．有氧呼吸和无氧呼吸的共同过程——第一阶段是糖酵解过程。
4．无氧呼吸的第二阶段即三羧酸循环(如图)，主要发生：①脱羧生成CO2；②生成NADH和FADH2，作为电子供体；③生成少量的ATP。
5．(1)线粒体和叶绿体除了存在气体交换外，在物质和能量方面还存在多个联系。如线粒体产生的ATP可以通过ADP－ATP运载体，经细胞质基质进入叶绿体，满足叶绿体对能量的需求。
(2)线粒体产生的NADH可以通过草酰乙酸/苹果酸穿梭系统进入细胞质基质。叶绿体产生的NADPH可以通过磷酸甘油酸/磷酸二羟丙酮穿梭系统进入细胞质基质。
提升2 影响细胞呼吸与光合作用的因素以及曲线分析
1．影响细胞呼吸的主要外部因素
因素 原理 曲线
温度 主要影响酶活性
O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用
CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行
水 水作为有氧呼吸的原料，自由水含量较高时细胞呼吸旺盛
2．影响光合作用的主要外部因素及曲线分析
因素 原理 曲线 分析
光照 强度 光照强度影响光反应，制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应 A点：只进行细胞呼吸，不进行光合作用； A～B段(不含A、B点)，呼吸速率>光合速率； B点：光合速率＝呼吸速率； B点之后：光合速率>呼吸速率
CO2 浓度 CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成 图1 图2 图1：A点表示CO2补偿点，此点植物代谢特点为光合速率与呼吸速率相等； 图2：A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点
温度 主要影响酶的活性 A～B段，在B点之前，随着温度升高，光合速率增大； B点为光合作用相关酶的最适温度，此时光合速率最大； B～C段，随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小； D点，光合速率与呼吸速率相等
水 水是光合作用的原料，还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内 图1 图2 图2中E处光合作用强度暂时降低，是因为此时温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了CO2的供应
此外矿质元素也会影响光合速率，如N、Mg等是叶绿素合成的必需元素，若缺乏会影响叶绿素的合成，从而影响光合作用。但要合理施肥，因为矿质元素超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。
命题1 细胞呼吸及其应用
(2025·广东卷)为研究运动强度对人体生理活动的影响。某研究团队招募一批健康受试者分别进行3 min低强度运动和高强度运动，运动开始后血浆乳酸水平见图。下列叙述错误的是( )
A．高强度运动时，肾上腺素和胰高血糖素协同作用升高血糖
B．高强度运动血浆乳酸水平达到峰值时，骨骼肌细胞无氧呼吸强度最高
C．两种强度运动后，血浆乳酸水平的变化均不影响血浆pH的相对稳定
D．两种强度运动后，交感神经与副交感神经活动的强弱均会发生转换
(多选)(2024·山东卷)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中，子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如下图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )
A．p点为种皮被突破的时间点
B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低，限制了有氧呼吸
C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
命题2 光合作用的过程及影响因素
(2025·苏北四市一模)研究人员选用两个白菜品种(JG07和XL09)，采用不同时间干旱胁迫处理，测定白菜叶片部分光合生理指标的变化，以判断干旱胁迫对不同白菜生长的影响。图1是白菜光合作用部分过程示意图，其中甲、乙表示相关物质，①～④表示相关生理过程。图2、图3是干旱胁迫下的相关生理指标测定结果。请回答下列问题：
图1
图2
图3
(1)过程①发生的场所是__ __，其基本支架是__ __ 。
(2)过程②是__ __，乙在其中的作用有__ __ 。图示ATP合酶的功能有催化ATP合成和__ __。过程③生成的ATP既用于过程②，也参与叶绿体中生物大分子__ __的合成。
(3)图2表明，干旱胁迫对__ __的叶绿素相对含量影响较小，依据是__ __。提取光合色素常用的试剂是__ __。
(4)图3中耐旱性更强的品种是__ __，判断依据是__ __ 。
(2025·无锡期末)谷子是我国北方的重要作物。为探究氮肥与干旱处理对谷子生理特性的影响，研究人员进行了相关实验，在苗期和孕穗期进行不同处理，结束后测定不同生长时期根系脱落酸(ABA)含量及开花期叶片净光合速率，结果如图1、2。请回答问题：
图1
图2
注：①各组处理方式为：CKN0：正常水＋不施氮；CKN1：正常水＋施氮；W1N1：苗期干旱＋施氮；W1N0：苗期干旱＋不施氮；W2N1：孕穗期干旱＋施氮；W2N0：孕穗期干旱＋不施氮。②谷子的生长依次经历苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期。
(1)光系统Ⅱ(PSⅡ)是类囊体膜中的一种光合作用单位，其功能是利用光能将水裂解，释放__ __；干旱条件下气孔关闭，会阻碍__ __(填物质)进入叶片，导致PSⅡ活性与__ __循环间能量需求的不平衡，最终损伤光合结构。
(2)ABA是一种强烈响应逆境胁迫的激素。根据图1，植物在遭受水分胁迫时，ABA含量__ __，从而促进根系生长，增大根系表面积和分布范围，以保证根系对__ __的吸收来应对胁迫。
(3)氮是影响植物光合作用的重要因素。由图2可知，干旱处理对谷子的净光合作用的效应表现为__ __；施氮后谷子净光合速率增强，综合图1、图2分析其原因，一方面是由于施氮可以增加光系统Ⅱ中__ __(填物质名称)和相关蛋白质的含量，有利于光合产物的合成；另一方面是__ __，加速了养分的运输，促进光合作用。
(4)PSⅡ对逆境胁迫敏感，是衡量逆境胁迫对光合器官伤害的有效指标。PHI(E0)表示PSⅡ吸收的光能用于电子传递的效能，PHI(D0)代表吸收的光能用于热耗散的比例。推测水、氮胁迫下，PHI(E0)、PHI(D0)的变化分别为__ __、__ __。
命题3 细胞呼吸与光合作用综合考查
(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下，其他条件均适宜。下列叙述正确的是( )
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
(2025·南京、盐城二模)图1表示葡萄叶肉细胞内部分代谢过程，甲～丁表示物质，①～⑤表示过程。图2为研究人员探究物质X对臭氧(O3)胁迫下葡萄叶片影响的部分结果。请回答下列问题：
图1
图2
(1)图1中，乙和丙分别表示__ __，①～⑤过程中，发生在生物膜上的有__ __。
(2)在提取葡萄叶片中的光合色素时通常需要加入的试剂有__ __(写出3种)。
图2中“？”处理组的处理应为__ __，净光合速率的观察指标为__ __(写出1种即可)。据图2推测，O3可能通过__ __影响植物光合作用的光反应，进而影响植物的净光合速率。
(3)植物的核酮糖－1,5－二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)在CO2浓度较高时能催化C5与CO2反应；当O2浓度较高时也能催化C5与O2反应，反应产物经一系列变化后到线粒体中氧化分解成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。研究人员测得的实验数据如下表。
处理 Rubisco 活性/ (U·L－1) 光呼吸速率 /(μmol· m－2·s－1) Je(PCR) 生成速率 /(μmol· m－2·s－1) Je(PCO) 生成速率 /(μmol· m－2·s－1)
空白 对照组 160 5.5 360 120
O3 处理组 130 1.2 150 30
“？”处 理组 150 2.2 210 50
注：Je(PCR)是指用于暗反应(碳同化)的光合电子流速，Je(PCO)是指用于光呼吸的电子流速。
①Rubisco可作用的底物有__ __。
②实验结果表明，“？”处理组Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，推测其作用机理可能是__ __。
(4)为探究物质X对O3胁迫下葡萄叶片抗氧化酶活性的影响，研究人员分别在处理后的第3 d、第6 d、第9 d，分别从上述三组植株上选取相同部位、相同数量的叶片，测定叶片中抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性和叶片的净光合速率。若在相同处理时间下，“？”处理组叶片中__ __、__ __，则说明物质X能够提高O3胁迫下葡萄叶片的抗氧化酶活性，减轻O3对叶片光合能力的抑制，缓解O3胁迫对葡萄叶片的伤害。
细胞中物质与能量的变化
叶绿体是光合作用的场所，且与其他细胞器，如线粒体在物质转化上密切联系。图1表示某高等植物叶肉细胞中光反应过程示意图，其中光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合体，图中虚线表示该生理过程中电子(e－)的传递过程；图2表示该绿色植物叶肉细胞中光合作用过程及光合产物运输示意图，A～F代表不同的物质，①～③代表不同的代谢途径，APT为磷酸丙糖转运体；图3为不同光照强度对该植物光合作用强度的影响。请据图回答下列问题：
图1
图2 图3
(1)图1中ATP合酶镶嵌在叶绿体的__ __上，其上含有的光合色素主要包括__ __两大类，这些色素的主要功能有__ __。实验过程中常利用__ __提取色素，再采用__ __分离各种色素。
(2)图1中，光的驱动既促使水分解产生H＋，又伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H＋__ __，同时还在形成NADPH的过程中__ __叶绿体基质中部分H＋，造成膜内外的H＋浓度差。请结合图1信息分析，跨膜的H＋浓度差在光合作用中的作用是__ __。
(3)图1中H＋跨膜运输的方式有__ __。图1中ATP合酶在运输H＋过程中将电化学势能转化为__ __中的__ __能，具有相似功能的ATP合成酶还可位于__ __。除草剂二溴百里香醌(DBMIB)与PQ竞争可阻止电子传递到细胞色素b6f，若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是__ __。
(4)图2中，B为__ __，E为__ __，过程②为__ __，过程③的进行离不开过程①为其提供的__ __。暗反应过程中产生的磷酸丙糖可在__ __中经途径Ⅰ的一系列反应合成淀粉，也可经APT转运至__ __中经途径Ⅱ的一系列反应合成蔗糖；白天光照条件下，APT的活性受抑制，推测降低光照可导致叶绿体中磷酸丙糖与Pi的比值__ __；据此也可推断出，白天植物体光合产物的主要存在形式应为__ __；夜晚，植物体也存在一定蔗糖合成过程的原因是__ __。
(5)影响植物光合速率的内在因素为酶的含量、活性和__ __含量等。图3中e的大小反映的是该绿色植物的__ __；f点为__ __，a点为__ __。若将温度调整到呼吸作用的最适温度，e、f和 a点的移动方向分别为__ __；a点光照强度下，一昼夜(光照时间为t h)中该植物合成的有机物(用CO2含量表示)可表示为__ __；f点时，该植物叶肉细胞的光合速率__ __呼吸速率，合成ATP的场所有__ __；得出图3实验结果的过程中，该植物增加的有机物可用__ __面积表示，实验过程中应保持__ __等因素一致，以降低实验误差，提高实验结果的可信度。
(6)植物气孔的开闭受到淀粉、K＋浓度及__ __(植物激素)等的调节，保卫细胞失水，气孔导度__ __；干旱条件下，植物光合速率往往表现出降低现象，但是不是气孔导度减小所致的，还应通过检测__ __加以确定。
一、 单项选择题
1．(2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述，正确的是( )
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
2．(2025·南京期初)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．突触传递兴奋时需要消耗细胞呼吸产生的ATP
B．油料作物种子在播种时宜浅播，原因是种子萌发时进行呼吸作用需要大量O2
C．CO2是人体细胞呼吸产生的废物，不参与维持内环境的稳态
D．细胞呼吸除了能为生命活动提供能量，还是生物体内物质代谢的枢纽
3．(2025·扬州考前调研)丙酮酸激酶(PK)可参与下图所示的生化反应。丙酮酸激酶缺乏症(PKD)是一种罕见的隐性遗传病，表现为红细胞中缺乏PK引起Na＋积累，造成溶血。以下推测错误的是( )
葡萄糖―→…―→磷酸烯醇式丙酮酸＋ADP丙酮酸＋ATP
A．PK既参与有氧呼吸，也参与无氧呼吸
B．丙酮酸转化为乳酸过程中可为红细胞提供少量ATP
C．Na＋积累过多会导致红细胞渗透吸水甚至涨破
D．PKD的发生体现了基因通过控制酶的合成来控制性状
4．(2025·河南卷)甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气
B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
5．(2025·盐城联盟校模拟)蔬菜或水果收获后一段时间内细胞仍进行细胞呼吸。某研究小组探究了温度、O2浓度对储存苹果的影响，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．O2浓度大于20%后，苹果细胞产生CO2的场所为细胞质基质
B．该实验的自变量是温度，因变量是CO2相对生成量
C．据图分析，在3 ℃、5%O2浓度条件下储存苹果效果最佳
D．低温储存时有机物消耗减少是因为低温破坏呼吸酶的空间结构
6．(2025·常州期末)关于植物的光合午休现象，下列叙述错误的是( )
A．该现象主要发生在炎热夏季的中午，以防止植物因蒸腾作用过强而失水
B．造成该现象发生的原因是气孔关闭，导致植物的光合作用缺少CO2
C．此阶段该植物的光合作用速率降低，但净光合作用大于0
D．为缓解植物光合午休现象，应在中午给植物大量浇水
7．(2025·南通二模)RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当CO2浓度高时，Rubisco催化C5与CO2反应；当O2浓度高时，Rubisco催化C5与O2经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO2和C3，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述不合理的是( )
A．A表示NADPH，B表示NADP＋，C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示RuBP(C5)
B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强
C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱
D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长
8．(2025·镇江期初)下图为蓝细菌光合作用部分过程示意图，其中甲表示细胞结构。相关叙述正确的是( )
A．甲为叶绿体，磷脂双分子层构成其基本支架
B．过程①可为叶绿素转化光能提供电子
C．除O2外，光反应其他产物均直接参与过程②
D．提高水体中CO2浓度，可降低蓝细菌中C3/C5的值
二、 多项选择题
9．(2025·盐城考前指导)人体脂肪细胞中有一种转运蛋白UCP1，在棕色脂肪细胞中高表达，是白色脂肪细胞棕色化的标志物，如图所示。下列叙述正确的有( )
A．图中H＋通过UCP1由区域Ⅰ进入区域Ⅱ的方式是协助扩散
B．过程②发生于线粒体基质，物质乙是还原型辅酶Ⅱ
C．相比白色脂肪细胞，棕色脂肪细胞区域Ⅰ与Ⅱ间的H＋浓度差降低，产生ATP减少
D．寒冷条件刺激下，有更多的白色脂肪细胞转化成棕色脂肪细胞，产热增加
10．(2025·河北卷)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
11．(2025·苏州四校联考)下图表示夏季晴朗的白天，某农作物在不同遮光条件下相关指标的日变化曲线，下列有关叙述正确的是( )
A．N、Mg等大量元素及光照等环境因素均会影响叶绿素的含量
B．遮光比例达到10%以上时，叶绿素b的含量增加更显著
C．适当的遮光比例有利于提高农作物的产量
D．遮光90%时，叶肉细胞产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体
三、 非选择题
12．(2025·如皋3.5模)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，PsbS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内pH降低而被激活，激活的PsbS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转化成热能释放。请回答下列问题：
(1) 图中B为__ __，光反应过程中水的光解产生电子的最终受体是__ __，NADPH在卡尔文循环中的作用是__ __(2分)。
(2) 据图中信息可以推测，Z蛋白是一种__ __酶，其在类囊体膜上催化的反应称为__ __，抑制其活性可导致类囊体膜上的电子传递受到抑制，原因是__ __。
(3) 科研人员为探究光照强度对白玉枇杷幼苗生理特性的影响，选取生长状态良好且长势一致的白玉枇杷幼苗，分别用一层、二层、三层遮阴网对白玉枇杷幼苗进行遮阴处理，记为T1、T2、T3组，与对照组(CK)置于适宜条件下培养。一段时间后，测定相关数据如下表(SPAD值通过测量叶片对特定波长光的吸收率来间接反映叶绿素浓度)。
实验组测量指标 CK T1 T2 T3
单株总干重/g 7.02 9.01 7.75 6.15
叶绿素(SPAD) 41.52 46.49 43.84 35.03
叶片可溶性糖/(mg·g－1) 25.09 20.41 15.41 11.14
①提取白玉枇杷叶片中的色素时，选择__ __作为提取液。提取液使用分光光度计测量波长为644.8 nm和661.6 nm的__ __光，间接反应叶绿素的含量。
②对照组自变量的处理是__ __，与对照组相比，遮阴后T3组单株总干重较低，主要原因可能是__ __；与CK组植株相比，T1、T2组叶片中可溶性糖含量低、单株总干重却高，原因可能是__ __，进而促进叶片的光合作用，有利于适应弱光环境。
13．(2025·泰州开学考)冬小麦黄化突变体按其黄色程度深浅分为金黄、绿黄(黄中略带绿色)、黄绿(绿中略带黄色)三种突变体，对小麦3种黄化突变体及野生型植株(CK)孕穗期的叶绿素含量(mg·100 g－1FW)及叶绿素荧光动力学参数进行比较分析如下表，请回答下列问题：
类型 叶绿素a(Chla) 叶绿素b(Chlb) Chla/Chlb qP
金黄株 34.2 31.3 1.09 0.164
绿黄株 54.4 36.0 1.51 0.482
黄绿株 147.0 74.0 1.99 0.681
野生型植株 260.0 118.0 2.20 0.695
(1) 叶绿素含量的测定：将称重后的叶片加入无水乙醇浸提，浸提环境条件设置低温、黑暗的目的是__ __(2分)。48 h后取__ __，可通过测定其对__ __光的吸收率来测量叶绿素含量，依据是叶绿素对该波长光的吸收率较高，且__ __。
(2) 据表分析，与野生型植株相比，三种不同黄化程度的突变体Chla/Chlb比值均降低，且表现出__ __的特点。基因突变导致叶绿素含量下降，推测基因可通过__ __控制生物性状。研究发现，阳生植物叶绿素a/b的比值比阴生植物高，表明阴生植物可通过增加__ __来捕获光能。
(3) 在弱光条件下，植物一方面通过叶片运动，改变叶片平面与入射光的角度，另一方面通过移动叶绿体，__ __，促进光合作用的进行。
(4) 光化学淬灭(qP)数值大小反映的是光系统吸收的光能转化为化学能的份额。金黄株、绿黄株qP数值均显著低于野生型植株，可能是由于__ __(2分)。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)小专题2 光合作用与细胞呼吸
考向1 细胞呼吸
1．(☆2025·江苏卷)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是( C )
A．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B．有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C．呼吸作用都能产生[H]和ATP
D．无氧呼吸的产物都有CO2
解析：葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，在人体细胞和酵母细胞发生的场所相同，A错误；有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，O2参与的是有氧呼吸第三阶段，B错误；人体细胞和酵母细胞有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第一、第二阶段都能产生[H]，它们的无氧呼吸第一阶段都产生少量[H]和ATP，即两者呼吸作用均能产生[H]和ATP，C正确；人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2，酵母细胞无氧呼吸产物为CO2和酒精，D错误。
2．(2024·江苏卷)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列叙述错误的是( C )
A．该细胞器既产生ATP，也消耗ATP
B．①②分布的蛋白质有所不同
C．有氧呼吸第一阶段发生在③
D．②③分别是消耗O2、产生CO2的场所
解析：线粒体是细胞呼吸的主要场所，可以分解有机物产生ATP，同时在线粒体内部可以合成蛋白质、DNA等，需要消耗ATP，A正确；线粒体外膜和内膜功能不同，所以分布的蛋白质有所不同，B正确；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，C错误；②是线粒体内膜，在该场所O2和[H]生成水，③是线粒体基质，在该场所丙酮酸和水反应生成CO2，D正确。
3．(多选)(2022·江苏卷)下图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有( BC )
A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2
B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系
C．乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位
D．物质氧化时释放的能量都储存于ATP
解析：三羧酸循环是有氧呼吸第二阶段，不消耗O2，A错误；物质氧化时释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，D错误。
考向2 光合作用
4．(☆2025·江苏卷)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5 μL类囊体悬液溶于995 μL的__有机溶剂(无水乙醇)____溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg·mL－1，则类囊体的浓度为__600__μg·mL－1。
(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大小呈正相关。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__捕获、传递和转化光能；运输H＋__。
(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、各种酶__。
解析：(1)类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，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，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。(2)由于叶绿素易溶于有机溶剂，故吸取类囊体悬液溶于有机溶剂无水乙醇中。测出的叶绿素浓度为3 μg·mL－1，吸取类囊体悬液为5 μL，溶于995 μL无水乙醇中，则类囊体稀释了200倍，则类囊体浓度为200×3＝600 μg·mL－1。(3)光反应产物有O2、NADPH和ATP。(4)类囊体膜上分布着光合色素和ATP合酶，在适宜光照下，这些色素能够捕获、传递和转化光能，将水分解，产生氧气、H＋和e－，H＋通过ATP合酶从类囊体腔运输到基质，引起pH下降。已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关，pH降低，荧光强度变弱。(5)根据暗反应过程可知，要进行暗反应，需要的物质有CO2、C5、各种酶。
5．(2023·江苏卷)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题：
图1
(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在__④__(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有__①④__(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、__K＋、苹果酸/Mal__(填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有__①②④__(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为__丙酮酸__进入线粒体，经过TCA循环产生的__[H](或NADH)__最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的__电化学势梯度(或H＋浓度差)__，驱动细胞吸收K＋等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞__吸收水分(吸水)__，促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列叙述合理的有__ABD__。
图2
A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
解析：图中①～④分别表示细胞质基质、线粒体、液泡和叶绿体。(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在叶绿体(④)中。图中CO2固定发生在叶绿体的暗反应及PEP生成OAA过程中，后者发生场所为细胞质基质，即①中。据图可知，钾离子和Mal进入液泡中，液泡中细胞液渗透压与气孔开闭相关。(2)光合作用的光反应、有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，即产生ATP的场所有①②④。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸，丙酮酸在线粒体基质中转化为乙酰辅酶A参与TCA循环，产生的NADH最终通过电子传递链氧化产生ATP。(3)蓝光激活细胞膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的氢离子浓度梯度(电化学势梯度)，驱动细胞吸收K＋等离子，提高细胞液浓度，使细胞吸水，促进气孔张开。(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，进入细胞液中，使细胞内水势下降，导致保卫细胞吸水，促进气孔张开。(5)结合题意可知，突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能力，黑暗时突变体ntt1淀粉粒面积小于WT，表明保卫细胞中淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP，A正确；光照后2 h WT淀粉粒面积减小，表明保卫细胞淀粉粒水解，进而表明光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B正确；光照条件下突变体ntt1的淀粉粒几乎无变化，不能直接判断能否进行光合作用，也许是光合速率和呼吸速率基本相等，C错误；较长时间光照可使WT叶绿体中淀粉粒面积增大，即积累较多的淀粉，D正确。
考向3 光合作用与呼吸作用综合
6．(2024·江苏卷)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题：
图1
图2
(1)图1中H＋从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是__选择透过性__。碳反应中C3在__ATP、NADPH和酶__的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的__细胞质基质__中。
(2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是__乙__(填“甲”或“乙”)；据图判断，总光合速率最高时对应的温度是__30_℃__(从“20 ℃”“25 ℃”或“30 ℃”中选填)，理由为__30_℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率二者之和最高__。
(3)在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表：
实验目的 简要操作步骤
测定样液中 蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需①__摇匀(振荡试管)__
浓缩蓝细菌 ②__将稀释样液离心，取下层沉淀物__
③__提取叶绿素(溶解蓝细菌)__ 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮
④__防止叶绿素降解__ 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放
建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算
解析：类囊体膜允许某些物质通过，而限制另一些物质通过，这体现了类囊体膜具有选择透过性。碳反应中，在光反应产生的ATP和NADPH的作用下，三碳化合物被还原为糖类等有机物，蓝细菌是原核生物，此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。
提升1 光合作用与细胞呼吸再认识
光合作用与细胞呼吸都伴随着物质变化和能量转变。
1．两者都在膜上发生电子传递，形成H＋浓度梯度来推动ATP的形成(详见小专题1酶与ATP中光合磷酸化和氧化磷酸化图)，只是电子供体和电子受体不同，前者供体和受体分别是H2O和NADP＋，后者电子供体是NADH和FADH2，电子受体是O2。
2．光合作用的暗反应即卡尔文循环(如图)，主要发生：①CO2固定(羧化)：6C5＋6CO2→12C3(3－磷酸甘油酸即C3)；②C3还原：2C3→2G3P(2G3P转变为1分子葡萄糖，G3P指3－磷酸甘油醛)；③C5的再生：包括许多反应，主要变化是10G3P→6C5，需要ATP提供能量。
3．有氧呼吸和无氧呼吸的共同过程——第一阶段是糖酵解过程。
4．无氧呼吸的第二阶段即三羧酸循环(如图)，主要发生：①脱羧生成CO2；②生成NADH和FADH2，作为电子供体；③生成少量的ATP。
5．(1)线粒体和叶绿体除了存在气体交换外，在物质和能量方面还存在多个联系。如线粒体产生的ATP可以通过ADP－ATP运载体，经细胞质基质进入叶绿体，满足叶绿体对能量的需求。
(2)线粒体产生的NADH可以通过草酰乙酸/苹果酸穿梭系统进入细胞质基质。叶绿体产生的NADPH可以通过磷酸甘油酸/磷酸二羟丙酮穿梭系统进入细胞质基质。
提升2 影响细胞呼吸与光合作用的因素以及曲线分析
1．影响细胞呼吸的主要外部因素
因素 原理 曲线
温度 主要影响酶活性
O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用
CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行
水 水作为有氧呼吸的原料，自由水含量较高时细胞呼吸旺盛
2．影响光合作用的主要外部因素及曲线分析
因素 原理 曲线 分析
光照 强度 光照强度影响光反应，制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应 A点：只进行细胞呼吸，不进行光合作用； A～B段(不含A、B点)，呼吸速率>光合速率； B点：光合速率＝呼吸速率； B点之后：光合速率>呼吸速率
CO2 浓度 CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成 图1 图2 图1：A点表示CO2补偿点，此点植物代谢特点为光合速率与呼吸速率相等； 图2：A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点
温度 主要影响酶的活性 A～B段，在B点之前，随着温度升高，光合速率增大； B点为光合作用相关酶的最适温度，此时光合速率最大； B～C段，随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小； D点，光合速率与呼吸速率相等
水 水是光合作用的原料，还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内 图1 图2 图2中E处光合作用强度暂时降低，是因为此时温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了CO2的供应
此外矿质元素也会影响光合速率，如N、Mg等是叶绿素合成的必需元素，若缺乏会影响叶绿素的合成，从而影响光合作用。但要合理施肥，因为矿质元素超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。
命题1 细胞呼吸及其应用
(2025·广东卷)为研究运动强度对人体生理活动的影响。某研究团队招募一批健康受试者分别进行3 min低强度运动和高强度运动，运动开始后血浆乳酸水平见图。下列叙述错误的是( B )
A．高强度运动时，肾上腺素和胰高血糖素协同作用升高血糖
B．高强度运动血浆乳酸水平达到峰值时，骨骼肌细胞无氧呼吸强度最高
C．两种强度运动后，血浆乳酸水平的变化均不影响血浆pH的相对稳定
D．两种强度运动后，交感神经与副交感神经活动的强弱均会发生转换
解析：高强度运动血浆乳酸含量提升速率最快时，骨骼肌细胞无氧呼吸强度最高，而不是峰值时，B错误。
(多选)(2024·山东卷)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中，子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如下图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( ABD )
A．p点为种皮被突破的时间点
B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低，限制了有氧呼吸
C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
解析：由图可知，p点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低，限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，无氧呼吸加强以提供能量，B正确；Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH量相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。
命题2 光合作用的过程及影响因素
(2025·苏北四市一模)研究人员选用两个白菜品种(JG07和XL09)，采用不同时间干旱胁迫处理，测定白菜叶片部分光合生理指标的变化，以判断干旱胁迫对不同白菜生长的影响。图1是白菜光合作用部分过程示意图，其中甲、乙表示相关物质，①～④表示相关生理过程。图2、图3是干旱胁迫下的相关生理指标测定结果。请回答下列问题：
图1
图2
图3
(1)过程①发生的场所是__类囊体膜(或基粒)__，其基本支架是__磷脂双分子层__。
(2)过程②是__C3的还原__，乙在其中的作用有__提供能量和作为还原剂(或供氢和供能)__。图示ATP合酶的功能有催化ATP合成和__运输H＋__。过程③生成的ATP既用于过程②，也参与叶绿体中生物大分子__淀粉、核酸或蛋白质__的合成。
(3)图2表明，干旱胁迫对__JG07__的叶绿素相对含量影响较小，依据是__JG07叶绿素相对含量下降幅度小于XL09(或下降幅度较小)__。提取光合色素常用的试剂是__无水乙醇(或丙酮)__。
(4)图3中耐旱性更强的品种是__JG07__，判断依据是__JG07在干旱条件下净光合速率下降幅度小于XL09(或下降幅度较小)__。
解析：(1)过程①为水的光解，发生在叶绿体的类囊体(薄)膜，类囊体(薄)膜属于生物膜，生物膜的基本支架是磷脂双分子层。(2)过程②是C3的还原，乙为NADPH，在C3的还原中既提供能量又充当还原剂。图示ATP合酶既能催化ATP的合成，又能跨膜运输H＋。叶绿体中生物大分子包括核酸、蛋白质和淀粉，这些大分子的合成均需要消耗ATP。(3)由图2可知，JG07品种的叶绿素相对含量降低幅度小于XL09，说明干旱胁迫对JG07的叶绿素含量影响较小。光合色素易溶于有机溶剂如无水乙醇，可据此提取光合色素。(4)由图3可知，JG07在干旱条件下净光合速率下降幅度小于XL09，说明耐旱性更强。
(2025·无锡期末)谷子是我国北方的重要作物。为探究氮肥与干旱处理对谷子生理特性的影响，研究人员进行了相关实验，在苗期和孕穗期进行不同处理，结束后测定不同生长时期根系脱落酸(ABA)含量及开花期叶片净光合速率，结果如图1、2。请回答问题：
图1
图2
注：①各组处理方式为：CKN0：正常水＋不施氮；CKN1：正常水＋施氮；W1N1：苗期干旱＋施氮；W1N0：苗期干旱＋不施氮；W2N1：孕穗期干旱＋施氮；W2N0：孕穗期干旱＋不施氮。②谷子的生长依次经历苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期。
(1)光系统Ⅱ(PSⅡ)是类囊体膜中的一种光合作用单位，其功能是利用光能将水裂解，释放__O2和电子__；干旱条件下气孔关闭，会阻碍__CO2__(填物质)进入叶片，导致PSⅡ活性与__卡尔文__循环间能量需求的不平衡，最终损伤光合结构。
(2)ABA是一种强烈响应逆境胁迫的激素。根据图1，植物在遭受水分胁迫时，ABA含量__增加__，从而促进根系生长，增大根系表面积和分布范围，以保证根系对__水分和矿质元素__的吸收来应对胁迫。
(3)氮是影响植物光合作用的重要因素。由图2可知，干旱处理对谷子的净光合作用的效应表现为__苗期干旱处理提高净光合速率、孕穗期干旱处理降低净光合速率__；施氮后谷子净光合速率增强，综合图1、图2分析其原因，一方面是由于施氮可以增加光系统Ⅱ中__叶绿素__(填物质名称)和相关蛋白质的含量，有利于光合产物的合成；另一方面是__氮肥能降低ABA含量，叶片气孔开度增大，蒸腾作用增强__，加速了养分的运输，促进光合作用。
(4)PSⅡ对逆境胁迫敏感，是衡量逆境胁迫对光合器官伤害的有效指标。PHI(E0)表示PSⅡ吸收的光能用于电子传递的效能，PHI(D0)代表吸收的光能用于热耗散的比例。推测水、氮胁迫下，PHI(E0)、PHI(D0)的变化分别为__下降__、__升高__。
解析：(1)在光反应中，光合色素吸收光能，水裂解释放O2和电子。电子传递、ATP和NADPH的形成是偶合在一起的，共同完成光反应。气孔是气体分子进出叶片的通道，卡尔文循环中CO2固定产生C3，其还原需光反应产生的ATP和NADPH供能，而干旱条件下气孔关闭，会阻碍CO2进入叶片，导致PSⅡ活性与卡尔文循环间能量需求的不平衡，最终损伤光合结构。(2)由图1可知，与正常浇水组相比，植物在遭受水分胁迫时，ABA含量增加，根系吸收水分和矿质元素来应对胁迫。(3)与CKN0组比，W1N0组净光合速率大，而W2N0组的净光合速率小，说明苗期干旱处理提高净光合速率、孕穗期干旱处理降低净光合速率。蛋白质和叶绿素均含N，氮肥被叶肉细胞吸收后可用于合成叶绿素和蛋白质。因此，施氮肥可增加光系统Ⅱ中叶绿素和蛋白质的含量，有利于光合产物的合成。据图1可知，与不施氮肥组比，施氮肥ABA的含量低，ABA具有抑制气孔张开的作用。因此，施氮肥还可降低ABA含量，叶片气孔开度增大，蒸腾作用增强，加速了养分的运输，促进光合作用。(4)光系统Ⅱ在逆境胁迫条件下，如干旱和氮限制，会导致PSⅡ的功能受损，其吸收的光能用于电子传递的能力降低，同时为了保护光合器官，植物会增加热耗散，以便减轻光损伤。
命题3 细胞呼吸与光合作用综合考查
(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下，其他条件均适宜。下列叙述正确的是( D )
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
解析：载体蛋白通常需要与被运输的物质结合后才能转运物质，NTT作为载体蛋白，运输ATP、ADP和Pi时需要结合NTT，A错误；由题中“黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi”可知，应是被动运输，B错误；黑暗条件下，叶绿体无法进行光反应，自身不能合成ATP，此时进入叶绿体基质的ATP可来自细胞呼吸，但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质(糖酵解)和线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)，C错误；光照充足时，叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP和Pi作为原料，此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用，导致叶绿体基质中ADP浓度降低，由于NTT顺浓度梯度运输ADP，当叶绿体基质中ADP不足时，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止，D正确。
(2025·南京、盐城二模)图1表示葡萄叶肉细胞内部分代谢过程，甲～丁表示物质，①～⑤表示过程。图2为研究人员探究物质X对臭氧(O3)胁迫下葡萄叶片影响的部分结果。请回答下列问题：
图1
图2
(1)图1中，乙和丙分别表示__丙酮酸、CO2__，①～⑤过程中，发生在生物膜上的有__①⑤__。
(2)在提取葡萄叶片中的光合色素时通常需要加入的试剂有__无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙__(写出3种)。
图2中“？”处理组的处理应为__物质X＋O3__，净光合速率的观察指标为__单位时间单位叶面积吸收CO2的量(或单位时间单位叶面积释放O2的量)__(写出1种即可)。据图2推测，O3可能通过__抑制叶绿素的合成__影响植物光合作用的光反应，进而影响植物的净光合速率。
(3)植物的核酮糖－1,5－二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)在CO2浓度较高时能催化C5与CO2反应；当O2浓度较高时也能催化C5与O2反应，反应产物经一系列变化后到线粒体中氧化分解成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。研究人员测得的实验数据如下表。
处理 Rubisco 活性/ (U·L－1) 光呼吸速率 /(μmol· m－2·s－1) Je(PCR) 生成速率 /(μmol· m－2·s－1) Je(PCO) 生成速率 /(μmol· m－2·s－1)
空白 对照组 160 5.5 360 120
O3 处理组 130 1.2 150 30
“？”处 理组 150 2.2 210 50
注：Je(PCR)是指用于暗反应(碳同化)的光合电子流速，Je(PCO)是指用于光呼吸的电子流速。
①Rubisco可作用的底物有__C5、CO2、O2__。
②实验结果表明，“？”处理组Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，推测其作用机理可能是__物质X能缓解O3对Rubisco活性的抑制，使更多的C5参与暗反应，同时减少C5与O2的反应__。
(4)为探究物质X对O3胁迫下葡萄叶片抗氧化酶活性的影响，研究人员分别在处理后的第3 d、第6 d、第9 d，分别从上述三组植株上选取相同部位、相同数量的叶片，测定叶片中抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性和叶片的净光合速率。若在相同处理时间下，“？”处理组叶片中__SOD、POD、CAT的活性显著高于O3处理组__、__叶片的净光合速率显著高于O3处理组__，则说明物质X能够提高O3胁迫下葡萄叶片的抗氧化酶活性，减轻O3对叶片光合能力的抑制，缓解O3胁迫对葡萄叶片的伤害。
解析：(1)有氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解产生丙酮酸和NADH，即物质乙为丙酮酸；据图可知，①是光合作用的光反应阶段，②是有氧呼吸的第二阶段，丙为CO2，③是光合作用的暗反应阶段，④和⑤分别是有氧呼吸的第一阶段和第三阶段，①～⑤过程中，发生在生物膜上的有①和⑤，分别发生在叶绿体类囊体(薄)膜和线粒体内膜上。(2)提取光合色素时，加入二氧化硅的目的是使研磨更充分；加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏；加入无水乙醇的目的是溶解色素。图2中研究的是物质X对臭氧(O3)胁迫后葡萄叶片的影响，已有空白对照组和O3处理组，所以“？”处理组的处理应为物质X＋O3。净光合速率的观察指标可以为单位时间单位叶面积吸收CO2的量或单位时间单位叶面积释放O2的量。据图2可知，与对照组相比，O3处理组中叶绿素a和叶绿素b的含量以及净光合速率均下降，表明O3可能通过抑制叶绿素的合成，影响植物光合作用的光反应，进而影响植物的净光合速率。(3)由题干“植物的核酮糖－1,5－二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)在CO2浓度较高时能催化C5与CO2反应；当O2浓度较高时也能催化C5与O2反应”可知，Rubisco作用的底物有C5、CO2、O2。“？”处理组是物质X＋O3，其Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，结合前面信息推测其作用机理可能是物质X能缓解O3对Rubisco活性的抑制，使更多的C5参与暗反应[Je(PCR)升高]，同时减少C5与O2的反应[相对O3处理组，Je(PCO)升高幅度相对小，整体表现为Je(PCR)和Je(PCO)显著升高]。(4)抗氧化酶包括SOD、POD、CAT，若物质X能够提高O3胁迫下葡萄叶片的抗氧化酶活性，减轻O3对叶片光合能力的抑制，缓解O3胁迫对葡萄叶片的伤害，那么在相同处理时间下，“？”处理组叶片中SOD、POD、CAT的活性应显著高于O3处理组，且叶片的净光合速率应显著高于O3处理组。
细胞中物质与能量的变化
叶绿体是光合作用的场所，且与其他细胞器，如线粒体在物质转化上密切联系。图1表示某高等植物叶肉细胞中光反应过程示意图，其中光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合体，图中虚线表示该生理过程中电子(e－)的传递过程；图2表示该绿色植物叶肉细胞中光合作用过程及光合产物运输示意图，A～F代表不同的物质，①～③代表不同的代谢途径，APT为磷酸丙糖转运体；图3为不同光照强度对该植物光合作用强度的影响。请据图回答下列问题：
图1
图2 图3
(1)图1中ATP合酶镶嵌在叶绿体的__类囊体(薄)膜__上，其上含有的光合色素主要包括__叶绿素和类胡萝卜素__两大类，这些色素的主要功能有__吸收、传递和转化光能__。实验过程中常利用__无水乙醇(或体积分数为95%的酒精加上少许无水碳酸钠)__提取色素，再采用__纸层析法__分离各种色素。
(2)图1中，光的驱动既促使水分解产生H＋，又伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H＋__转运至类囊体腔__，同时还在形成NADPH的过程中__消耗__叶绿体基质中部分H＋，造成膜内外的H＋浓度差。请结合图1信息分析，跨膜的H＋浓度差在光合作用中的作用是__为光反应中ATP的合成过程提供能量(或驱动ATP的合成)__。
(3)图1中H＋跨膜运输的方式有__协助扩散和主动运输__。图1中ATP合酶在运输H＋过程中将电化学势能转化为__ATP__中的__化学__能，具有相似功能的ATP合成酶还可位于__线粒体内膜__。除草剂二溴百里香醌(DBMIB)与PQ竞争可阻止电子传递到细胞色素b6f，若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是__DBMIB阻断电子传递，会抑制水光解产生H＋，使类囊体膜内外H＋的浓度差减小甚至消失__。
(4)图2中，B为__O2__，E为__C3__，过程②为__CO2的固定__，过程③的进行离不开过程①为其提供的__ATP和NADPH__。暗反应过程中产生的磷酸丙糖可在__叶绿体基质__中经途径Ⅰ的一系列反应合成淀粉，也可经APT转运至__细胞质基质__中经途径Ⅱ的一系列反应合成蔗糖；白天光照条件下，APT的活性受抑制，推测降低光照可导致叶绿体中磷酸丙糖与Pi的比值__降低__；据此也可推断出，白天植物体光合产物的主要存在形式应为__淀粉__；夜晚，植物体也存在一定蔗糖合成过程的原因是__白天储存的淀粉转化为磷酸丙糖，再转运至细胞质基质中合成蔗糖__。
(5)影响植物光合速率的内在因素为酶的含量、活性和__色素__含量等。图3中e的大小反映的是该绿色植物的__呼吸速率__；f点为__光补偿点__，a点为__光饱和点__。若将温度调整到呼吸作用的最适温度，e、f和 a点的移动方向分别为__下移、右移和左移__；a点光照强度下，一昼夜(光照时间为t h)中该植物合成的有机物(用CO2含量表示)可表示为__(g＋|e|)×t__；f点时，该植物叶肉细胞的光合速率__大于__呼吸速率，合成ATP的场所有__细胞质基质、线粒体和叶绿体的类囊体薄膜__；得出图3实验结果的过程中，该植物增加的有机物可用__S3－S1__面积表示，实验过程中应保持__CO2浓度、温度__等因素一致，以降低实验误差，提高实验结果的可信度。
(6)植物气孔的开闭受到淀粉、K＋浓度及__脱落酸__(植物激素)等的调节，保卫细胞失水，气孔导度__降低__；干旱条件下，植物光合速率往往表现出降低现象，但是不是气孔导度减小所致的，还应通过检测__胞间CO2浓度__加以确定。
解析：图2中①～③分别表示光反应、暗反应的CO2的固定及C3的还原阶段。A为H2O，B为O2，C为ATP和NADPH，D为ADP＋Pi和NADP＋，G为CO2，E和F分别为C3和C5。图3中e表示呼吸速率，f和a分别表示光补偿点和光饱和点，a点光照强度下，光合速率可用(g＋|e|)表示；图3中光合作用总量可用S2＋S3表示，呼吸作用总量可用S1＋S2表示，积累的有机物可表示为(S2＋S3)－(S1＋S2)＝S3－S1。
一、 单项选择题
1．(2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述，正确的是( B )
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
解析：光照下，叶肉细胞中的ATP来自光合作用和细胞呼吸；蓝细菌虽然没有线粒体，但具有有氧呼吸所需的酶等，可以进行有氧呼吸；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP。
2．(2025·南京期初)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( C )
A．突触传递兴奋时需要消耗细胞呼吸产生的ATP
B．油料作物种子在播种时宜浅播，原因是种子萌发时进行呼吸作用需要大量O2
C．CO2是人体细胞呼吸产生的废物，不参与维持内环境的稳态
D．细胞呼吸除了能为生命活动提供能量，还是生物体内物质代谢的枢纽
解析：神经递质从突触前膜以胞吐的形式释放，需要消耗ATP，A正确；油料作物种子脂肪含量高，脂肪氧化分解耗氧多，故油料作物种子宜浅播，B正确；CO2是调节呼吸运动的重要体液因子，体液中CO2浓度变化会刺激相关感受器，从而通过神经系统对呼吸运动进行调节，C错误；细胞呼吸产生ATP，细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以合成氨基酸等物质，因此细胞呼吸是生物体内物质代谢的枢纽，D正确。
3．(2025·扬州考前调研)丙酮酸激酶(PK)可参与下图所示的生化反应。丙酮酸激酶缺乏症(PKD)是一种罕见的隐性遗传病，表现为红细胞中缺乏PK引起Na＋积累，造成溶血。以下推测错误的是( B )
葡萄糖―→…―→磷酸烯醇式丙酮酸＋ADP丙酮酸＋ATP
A．PK既参与有氧呼吸，也参与无氧呼吸
B．丙酮酸转化为乳酸过程中可为红细胞提供少量ATP
C．Na＋积累过多会导致红细胞渗透吸水甚至涨破
D．PKD的发生体现了基因通过控制酶的合成来控制性状
解析：有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，在细胞质基质中葡萄糖经一系列氧化分解产生丙酮酸，PK既参与有氧呼吸，也参与无氧呼吸，A正确；丙酮酸转化为乳酸的过程是无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，B错误；Na＋积累过多会使红细胞内的渗透压升高，导致红细胞渗透吸水，当吸水超过一定限度时红细胞会涨破，C正确；丙酮酸激酶缺乏症是因为红细胞中缺乏丙酮酸激酶，这体现了基因通过控制酶的合成来控制性状，D正确。
4．(2025·河南卷)甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( B )
A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气
B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
解析：酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确；酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误；在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，甜菜产量会减少，D错误。
5．(2025·盐城联盟校模拟)蔬菜或水果收获后一段时间内细胞仍进行细胞呼吸。某研究小组探究了温度、O2浓度对储存苹果的影响，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是( C )
A．O2浓度大于20%后，苹果细胞产生CO2的场所为细胞质基质
B．该实验的自变量是温度，因变量是CO2相对生成量
C．据图分析，在3 ℃、5%O2浓度条件下储存苹果效果最佳
D．低温储存时有机物消耗减少是因为低温破坏呼吸酶的空间结构
解析：O2浓度大于20%后，CO2相对生成量不再随氧气浓度增加而增加，说明苹果细胞只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，故O2浓度大于20%后，苹果细胞产生CO2的场所为线粒体基质，A错误；由图可知，该实验的自变量是温度和O2浓度，因变量是CO2相对生成量，B错误；在3 ℃、5%O2浓度条件下，细胞呼吸最弱，CO2相对生成量最少，该条件下贮存苹果效果最佳，C正确；低温会抑制酶的活性，但不会破坏酶的空间结构，D错误。
6．(2025·常州期末)关于植物的光合午休现象，下列叙述错误的是( D )
A．该现象主要发生在炎热夏季的中午，以防止植物因蒸腾作用过强而失水
B．造成该现象发生的原因是气孔关闭，导致植物的光合作用缺少CO2
C．此阶段该植物的光合作用速率降低，但净光合作用大于0
D．为缓解植物光合午休现象，应在中午给植物大量浇水
解析：发生光合午休时，植物关闭气孔以防止蒸腾作用过强而失水过多，进而使CO2的吸收减少，从而导致植物缺少CO2，影响光合作用，常发生在炎热夏季的中午，A、B正确；光合午休发生时，植物吸收CO2减少，光合作用速率降低，但净光合作用速率仍然大于0，C正确；为缓解植物光合午休现象，可以采用遮光等措施降低温度，但不能在中午给植物大量浇水，否则可能影响植物生长，D错误。
7．(2025·南通二模)RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当CO2浓度高时，Rubisco催化C5与CO2反应；当O2浓度高时，Rubisco催化C5与O2经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO2和C3，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述不合理的是( D )
A．A表示NADPH，B表示NADP＋，C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示RuBP(C5)
B．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强
C．Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱
D．光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长
解析：由图可知，H＋＋B→A，故B表示NADP＋，A表示NADPH，光反应过程由C形成D，则C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示RuBP，即C5，A合理；夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔关闭，CO2不能正常进入叶肉细胞，但光反应正常进行，导致叶肉细胞内氧气浓度较高，O2和C5结合概率增加，因此植物光呼吸的强度较通常会有所增大，B合理；Rubisco位于叶绿体基质，玉米(C4植物)能利用较低浓度的CO2，故玉米通常比小麦(C3植物)光呼吸作用弱，C合理；当植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞，光呼吸能消耗过多的ATP和NADPH，此时光呼吸有利于保护植物，D不合理。
8．(2025·镇江期初)下图为蓝细菌光合作用部分过程示意图，其中甲表示细胞结构。相关叙述正确的是( B )
A．甲为叶绿体，磷脂双分子层构成其基本支架
B．过程①可为叶绿素转化光能提供电子
C．除O2外，光反应其他产物均直接参与过程②
D．提高水体中CO2浓度，可降低蓝细菌中C3/C5的值
解析：蓝细菌为原核生物，没有叶绿体，A错误；叶绿素转化光能时失去电子，需要从水中获取电子使水发生分解，B正确；过程②为CO2的固定，该过程不需要光反应产生的ATP和NADPH参与，C错误；提高水体中CO2浓度，过程②加快，则C3的含量增加，C5含量减少，蓝细菌中C3/C5的值增大，D错误。
二、 多项选择题
9．(2025·盐城考前指导)人体脂肪细胞中有一种转运蛋白UCP1，在棕色脂肪细胞中高表达，是白色脂肪细胞棕色化的标志物，如图所示。下列叙述正确的有( ACD )
A．图中H＋通过UCP1由区域Ⅰ进入区域Ⅱ的方式是协助扩散
B．过程②发生于线粒体基质，物质乙是还原型辅酶Ⅱ
C．相比白色脂肪细胞，棕色脂肪细胞区域Ⅰ与Ⅱ间的H＋浓度差降低，产生ATP减少
D．寒冷条件刺激下，有更多的白色脂肪细胞转化成棕色脂肪细胞，产热增加
解析：图中H＋通过UCP1由区域Ⅰ进入区域Ⅱ是顺浓度梯度进行的，运输方式是协助扩散，A正确；过程②为有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质，物质乙是还原型辅酶Ⅰ，B错误；相比白色脂肪细胞，棕色脂肪细胞有更多UCP1将H＋从区域Ⅰ运到区域Ⅱ，导致区域Ⅰ与Ⅱ间的H＋浓度差降低，产生ATP少，释放的热量多，C、D正确。
10．(2025·河北卷)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( ACD )
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
解析：细胞质基质中可以进行糖酵解产生[H]，[H]进入线粒体参与有氧呼吸的第三阶段，A正确；突变体线粒体内膜受损，有氧呼吸第三阶段受阻，[H]积累，会抑制第二阶段的进行，因此突变体中有氧呼吸的第二阶段减弱，B错误，C正确；突变体有氧呼吸中间产物[H]更多且线粒体内膜受损，因此有氧呼吸强度变弱，而突变体乳酸含量远大于野生型，因此无氧呼吸增强，D正确。
11．(2025·苏州四校联考)下图表示夏季晴朗的白天，某农作物在不同遮光条件下相关指标的日变化曲线，下列有关叙述正确的是( ABC )
A．N、Mg等大量元素及光照等环境因素均会影响叶绿素的含量
B．遮光比例达到10%以上时，叶绿素b的含量增加更显著
C．适当的遮光比例有利于提高农作物的产量
D．遮光90%时，叶肉细胞产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体
解析：当遮光比例达到10%以上时，叶绿素含量增加，而叶绿素a/b下降，说明叶绿素b含量增加的更多，B正确；遮光90%时，植物净光合速率为0，但叶肉细胞仍能进行光合作用，说明叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，此时叶肉细胞产生ATP的场所为叶绿体、细胞质基质和线粒体，D错误。
三、 非选择题
12．(2025·如皋3.5模)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，PsbS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内pH降低而被激活，激活的PsbS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转化成热能释放。请回答下列问题：
(1) 图中B为__ADP、Pi__，光反应过程中水的光解产生电子的最终受体是__NADP＋__，NADPH在卡尔文循环中的作用是__作为还原剂，提供能量__(2分)。
(2) 据图中信息可以推测，Z蛋白是一种__ATP合(成)__酶，其在类囊体膜上催化的反应称为__光合磷酸化__，抑制其活性可导致类囊体膜上的电子传递受到抑制，原因是__抑制Z蛋白活性会导致类囊体腔内pH下降，从而激活PSBS，抑制电子传递__。
(3) 科研人员为探究光照强度对白玉枇杷幼苗生理特性的影响，选取生长状态良好且长势一致的白玉枇杷幼苗，分别用一层、二层、三层遮阴网对白玉枇杷幼苗进行遮阴处理，记为T1、T2、T3组，与对照组(CK)置于适宜条件下培养。一段时间后，测定相关数据如下表(SPAD值通过测量叶片对特定波长光的吸收率来间接反映叶绿素浓度)。
实验组测量指标 CK T1 T2 T3
单株总干重/g 7.02 9.01 7.75 6.15
叶绿素(SPAD) 41.52 46.49 43.84 35.03
叶片可溶性糖/(mg·g－1) 25.09 20.41 15.41 11.14
①提取白玉枇杷叶片中的色素时，选择__无水乙醇__作为提取液。提取液使用分光光度计测量波长为644.8 nm和661.6 nm的__红__光，间接反应叶绿素的含量。
②对照组自变量的处理是__不进行遮阴__，与对照组相比，遮阴后T3组单株总干重较低，主要原因可能是__光照强度低，导致叶绿素含量下降__；与CK组植株相比，T1、T2组叶片中可溶性糖含量低、单株总干重却高，原因可能是__T1、T2组叶片合成的有机物更多地运输到茎秆__，进而促进叶片的光合作用，有利于适应弱光环境。
解析：(1) 在光合作用光反应阶段，水被光解产生H＋、电子和O2，电子最终传递给NADP＋，使其还原为NADPH。同时，ADP和Pi在光反应中合成ATP，所以B是ADP、Pi。NADPH在卡尔文循环(暗反应)中，一方面作为还原剂参与C3的还原，另一方面为该过程提供能量。(2) 从图中及光合作用知识判断，Z蛋白是ATP合(成)酶，其在类囊体膜上催化的反应是将ADP和Pi合成ATP，这个过程叫光合磷酸化。因为PsbS能感应类囊体腔内pH降低而被激活，进而抑制电子传递，所以抑制Z蛋白活性可能会影响H＋转运，导致类囊体腔内pH下降，激活PSBS，最终抑制电子传递。(3) ①提取植物叶片色素常用无水乙醇作为提取液，因为叶片中色素能溶解在有机溶剂中。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，通过分光光度计测量波长为644.8 nm和661.6 nm的光，可间接反映叶绿素含量，这两个波长对应的是红光。②对照组CK不进行遮阴处理。与CK组相比，T3组遮阴后光照强度降低，从表格数据看出其叶绿素含量下降，光合作用强度减弱，积累有机物少，所以单株总干重较低。T1、T2组叶片中可溶性糖含量低但单株总干重高，推测是这些组叶片合成的有机物更多运输到茎秆等部位，促进了植株生长。
13．(2025·泰州开学考)冬小麦黄化突变体按其黄色程度深浅分为金黄、绿黄(黄中略带绿色)、黄绿(绿中略带黄色)三种突变体，对小麦3种黄化突变体及野生型植株(CK)孕穗期的叶绿素含量(mg·100 g－1FW)及叶绿素荧光动力学参数进行比较分析如下表，请回答下列问题：
类型 叶绿素a(Chla) 叶绿素b(Chlb) Chla/Chlb qP
金黄株 34.2 31.3 1.09 0.164
绿黄株 54.4 36.0 1.51 0.482
黄绿株 147.0 74.0 1.99 0.681
野生型植株 260.0 118.0 2.20 0.695
(1) 叶绿素含量的测定：将称重后的叶片加入无水乙醇浸提，浸提环境条件设置低温、黑暗的目的是__防止高温和光照使叶绿素分解__(2分)。48 h后取__上清液__，可通过测定其对__红__光的吸收率来测量叶绿素含量，依据是叶绿素对该波长光的吸收率较高，且__叶绿素对光的吸收率与其含量在一定范围内成正比__。
(2) 据表分析，与野生型植株相比，三种不同黄化程度的突变体Chla/Chlb比值均降低，且表现出__随黄化程度加深比值下降__的特点。基因突变导致叶绿素含量下降，推测基因可通过__控制酶的合成__控制生物性状。研究发现，阳生植物叶绿素a/b的比值比阴生植物高，表明阴生植物可通过增加__叶绿素b的含量__来捕获光能。
(3) 在弱光条件下，植物一方面通过叶片运动，改变叶片平面与入射光的角度，另一方面通过移动叶绿体，__增加光能吸收__，促进光合作用的进行。
(4) 光化学淬灭(qP)数值大小反映的是光系统吸收的光能转化为化学能的份额。金黄株、绿黄株qP数值均显著低于野生型植株，可能是由于__叶绿素a比例过低，吸收的能量转化效率低__(2分)。
解析： (1) 光合色素溶于有机溶剂无水乙醇，将称重后的叶片加入无水乙醇浸提，高温和强光照会使叶绿素分解，因此浸提环境条件设置低温、黑暗。48 h后取上清液，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，可通过测定其对红光的吸收率来测量叶绿素含量，依据是叶绿素对该波长光的吸收率较高，且叶绿素对光的吸收率与其含量在一定范围内成正比。(2) 据表分析，随黄化程度加深，突变体Chla/Chlb比值下降。基因突变导致叶绿素含量下降，叶绿素的合成需要相关的酶，推测基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状。研究发现，阳生植物叶绿素a/b的比值比阴生植物高，说明阴生植物叶绿素b相对含量较高，表明阴生植物可通过增加叶绿素b的含量来捕获光能。(3) 在弱光条件下，植物通过移动叶绿体，使叶绿体分布在受光的一面，增加光能吸收，促进光合作用的进行。(4) 分析表可知，与野生型相比，金黄株、绿黄株叶绿素a(Chla)与叶绿素b(Chlb)含量降低，金黄株、绿黄株qP数值均显著低于野生型植株，可能是由于叶绿素a比例过低，吸收的能量转化效率低。
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