专题3 细胞的代谢
辨 易 错
1．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。( √ )
2．“探究pH对胰蛋白酶活性的影响”实验中，两支试管中的pH不同，其反应速率可能相同。( √ )
提示：酶具有最适pH，在最适pH的两侧存在pH不同，但反应速率相同的情况。
3．“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”。( × )
提示：ATP是储存能量的高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质，ATP是物质而不是能量。
4．放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量可储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。( √ )
5．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用。( √ )
6．有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多。( × )
提示：有氧呼吸中，第一阶段葡萄糖分解产生丙酮酸和[H]，释放少量能量，第二阶段丙酮酸和水彻底分解，产生CO2和[H]，释放少量能量，第三阶段[H]与O2结合生成水，此阶段会释放大量能量。
7．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。( × )
提示：有氧呼吸过程中前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水，并释放大量的能量。
8．在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验中，直接向酵母菌培养液加入酸性重铬酸钾，若变为灰绿色则说明呼吸产物有酒精。( × )
提示：葡萄糖与酸性重铬酸钾溶液会发生颜色反应，在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验中，应在培养液中葡萄糖耗尽后，取少量酵母菌培养液，加入酸性重铬酸钾溶液检验产物中是否有酒精。
9．用纸层析法分离色素时，若滤液细线画得不直可能会导致色素带出现重叠。( √ )
提示：用纸层析法分离色素时，滤液细线不直会导致色素扩散起点不一样，进而导致色素带出现重叠。
10．如果土壤中缺乏镁元素，分离叶绿体中色素后得到的结果是4条色素带变窄。( × )
提示：缺乏镁元素，影响叶绿素a、叶绿素b的合成，而不影响胡萝卜素、叶黄素的合成，所以有2条色素带变窄。
11．适宜条件下停止供应CO2后，光合作用过程中C5/C3的比值升高。( √ )
提示：停止CO2供应后，CO2固定过程减弱，在短时间内C3的生成降低，而C3消耗基本不变，所以C3含量降低，而C5的消耗降低，由C3还原而来的C5基本不变，所以C5含量上升，因此C5/C3的比值上升。
12．合理增施磷肥可以促进光合作用，从而提高产量。( √ )
提示：合理增施磷肥有利于组成叶绿体膜结构的磷脂的合成，可以促进光合作用，从而提高产量。
破 重 难
突破1 酶的种类与影响因素
1．常见酶总结
与代谢有 关的酶 淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、肽酶、DNA酶、RNA酶、过氧化氢酶、ATP合酶、ATP水解酶、溶菌酶、酪氨酸酶(衰老细胞中其活性下降)等，以及光合作用、细胞呼吸所需的系列酶
与遗传物质 相关的酶 解旋酶(作用于氢键)；DNA聚合酶和RNA聚合酶(分别催化DNA和RNA合成，形成磷酸二酯键)；逆转录酶(催化的反应一般发生在逆转录病毒侵入的宿主细胞中)
生物工程 中的酶 限制性内切核酸酶、DNA连接酶(基因工程中的2种工具酶)；纤维素酶和果胶酶(在植物体细胞杂交中去除细胞壁)；胰蛋白酶或胶原蛋白酶(动物细胞培养中分散组织细胞)
2．酶促反应速率的影响因素
因素 曲线 解读
温度和 pH 高温、过酸、过碱都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从图中可以看出：反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)
底物浓 度和酶 浓度 图中O～P段的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素是酶浓度
突破2 ATP与能量转换
1．ATP结构解读
ATP、ADP、AMP分别为腺苷三磷酸(A—P～P～P) 、腺苷二磷酸(A—P～P)、腺苷一磷酸[腺嘌呤核糖核苷酸，由腺苷“A”(由一分子腺嘌呤、一分子核糖组成)及一分子磷酸“P”组成]。由于磷酸基团带有负电荷，相邻两个磷酸基团间的互斥力使得ATP的结构不稳定，同时也赋予了将两个磷酸基团连接在一起的化学键较高的转移势能。
拓展
cAMP、dNTP与ddATP
除ATP外，生物体内还有UTP、GTP、CTP等高能磷酸化合物，它们在特定的生理过程中也参与供能，如GTP在蛋白质合成中起重要作用。
(1)脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)的结构：每个dNTP由磷酸基团、脱氧核糖和含氮碱基组成。
(2)双脱氧核苷三磷酸腺嘌呤(ddATP)，其核糖的2号、3号C上羟基的O被脱去。由于其掺入DNA后，可终止DNA的合成，故应用双脱氧链末端终止法来测序。
ATP、dATP和ddATP的结构
(3)环磷酸腺苷(cAMP)即3′，5′-环腺苷酸，是细胞内的第二信使，由某些激素或其他分子信号激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成。其信号的继续传递依赖于蛋白激酶A(PKA)。
ATP在细胞内和细胞外信号转导中也发挥一定作用，如作为第二信使cAMP的前体，参与细胞内一些信号传导通路。
2．ATP与能量供应
(1)供能原理：ATP水解供能常涉及基团的转移。ATP水解时，末端磷酸基团脱离并转移给其他分子，释放能量，使接受磷酸基团的分子活化，从而推动各种生命活动的进行。
拓展
1．ATP的作用机理——磷酸化和去磷酸化
在ATP的合成中，ATP合酶(ATPsynthase)是关键酶。它广泛分布于线粒体内膜、叶绿体类囊体膜和细菌细胞膜上，是一种ATP驱动的质子运输体，在氧化磷酸化和光合磷酸化过程中，当质子顺电化学梯度流动时催化ADP和无机磷酸合成ATP。
腺苷三磷酸酶简称ATP酶，是存在于细胞膜和液泡膜中催化ATP水解并释放能量的酶，它们与无机离子和代谢物的跨膜主动运输有关。
2．蛋白质磷酸化——调节和控制蛋白质活力和功能最重要的机制
在有机体内，磷酸化对蛋白质功能的正常发挥起着重要的调节作用，该过程是由蛋白激酶催化的把ATP或GTP的γ位磷酸基转移到底物蛋白质的氨基酸残基上的过程，而其逆向过程则是由蛋白质磷酸酶去除相应的磷酸基团。正是这两种酶的相反作用及其中所涉及的能量消耗与生成使磷酸化成为体内很多生理活动调控的首选方式。
(2)ATP系统的动态平衡
ATP是细胞内能量转换的枢纽，将放能反应释放的能量储存起来，又在吸能反应中释放出来，为细胞的各项生命活动提供直接能量，维持生物体的正常运转。
在活细胞中，ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的，其消耗与再生的速度是相对平衡的，ATP的含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的水平。
突破3 光合作用和细胞呼吸关系模型
光合作用和呼吸作用关系图解
突破4 光合作用与细胞呼吸相关曲线分析
1．研究曲线变化前需理清的三个数量关系：总(真)光合速率、净光合速率和呼吸速率
项目 表示方法
净光合速率(又称表观光合速率) O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量
总光合速率(又称实际光合速率、真光合速率) O2的产生量(制造量)、CO2的固定量(利用量)、有机物的制造量(产生量)
呼吸速率(黑暗中测量) O2的吸收量、CO2的释放量、有机物的消耗量
2．用曲线模型分析呼吸作用和光合作用的关系
曲线 模型
模型分析
范围 细胞生 理活动 植物组织 外观表现 图示
A点 只进行细胞呼吸，不进行光合作用 从外界吸收O2，向外界排出CO2
A～B段 (不含 A、B点) 呼吸量>光合量 从外界吸收O2，向外界排出CO2
范围 细胞生 理活动 植物组织 外观表现 图示
B点 光合量＝呼吸量 与外界不发生气体交换
B点 之后 光合量>呼吸量 从外界吸收CO2，向外界释放O2
应用 ①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产； ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低，如曲线模型中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能
3．CO2浓度随时间变化曲线分析
图1 密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
图2 植物在夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线
图1对应 区段 生理活动 图2对应 区段
A～C段 无光照，植物只进行呼吸作用，其中2时左右温度低，呼吸作用弱 b点之前
C～D段 4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<呼吸作用强度 b～c段
D点 光合作用强度＝呼吸作用强度 c点
D～H段 光合作用强度>呼吸作用强度，其中F～G段、d点温度过高，部分气孔关闭，出现“光合午休”现象 c～e段
H点 光合作用强度＝呼吸作用强度 e点
H～I段 光照继续减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止 e～g段
4．氧气浓度与细胞呼吸方式的关系
(1)有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段场所都是细胞质基质，由于所需酶所在场所不同，后面发生阶段有区别：有氧呼吸第二、三阶段在线粒体进行，有机物彻底分解，产生大量能量；而无氧呼吸第二阶段仍在细胞质基质进行。
(2)氧气浓度影响细胞呼吸
①图中O2浓度为0时，并非细胞呼吸强度为0，而是只进行无氧呼吸；O2浓度大于0小于b%时，两种呼吸类型均有；O2浓度大于或等于b%时，只进行有氧呼吸。
②图中AB＝BC，有氧呼吸吸收的O2量(或释放的CO2量)等于无氧呼吸释放的CO2量。
③在储藏种子或蔬菜水果保鲜时，应保持低温、低氧环境。
溯 考 情
1．(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见下表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是( B )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3-Bi-CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
注：“－”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
解析：由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时，催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5 可能存在相互影响，A正确；由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；由表可知，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。
2．(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( C )
A．揉捻能破坏细胞结构，使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。
3．(2024·广东卷)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是( D )
A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B．线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C．有氧条件下，WT 比Δsqr的生长速度快
D．无氧条件下，WT 比Δsqr产生更多的ATP
解析：有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体中，线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱，B正确；与Δsqr相比，WT线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比Δsqr快，C正确；无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与Δsqr相同，D错误。
4．(2023·广东卷)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是( A )
A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸
C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳
解析：游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ。
5．(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)。分析图表，回答下列问题：
水稻材料 叶绿素/ (mg·g-1) 类胡萝卜素/ (mg·g-1) 类胡萝卜素/ 叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和__类胡萝卜素/叶绿素比例(比值)较高__，叶片主要吸收可见光中的__红光、蓝紫(或蓝)__光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol· m-2· s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl__等于__(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和__呼吸速率较高(或呼吸作用强度高)__。
(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体__光能利用率较高__，是其高产的原因之一。
(4)试分析在0～50 μmol· m-2 ·s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。
如图所示
在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题：__为什么低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl？__
解析：(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)根据图a及题意可知，WT和ygl到达曲线最高点对应的光照强度相当，两者光饱和点相同。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，ygl有较高的光补偿点，结合题表，可能原因是一方面叶绿素含量较低，导致相同光照强度下光合速率偏低；另一方面由图c可知，ygl呼吸速率较高。(3)ygl对光能利用率较高，净光合速率较高，则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较多。(4)由图b、c可知，WT和ygl呼吸速率分别为0.6 μmolCO2· m-2· s-1、接近1.0 μmolCO2· m-2· s-1，由此可确定曲线在纵坐标上的起点；WT和ygl光补偿点分别为15 μmol· m-2· s-1、30 μmol· m-2· s-1，由此可确定曲线与细虚线的相交点(光补偿点时净光合速率为0)，由此可画出曲线趋势。比较两图发现，低光照强度下，ygl净光合速率低于WT，但图a最终ygl净光合速率高于WT，可提出问题：为什么低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而高光照强度下，ygl的净光合速率高于WT
提 考 能
考向1 酶的特点及应用
1．(2025·安徽卷)下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述，正确的是( A )
A．高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工
B．核糖体中有相应的酶，可将氨基酸结合到特定tRNA的3′端
C．溶酶体内含有多种水解酶，仅能消化衰老、损伤的细胞组分
D．叶绿体中的ATP合酶，可将光能直接转化为ATP中的化学能
解析：高尔基体是真核细胞内对蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”，从内质网运来的蛋白质(如分泌蛋白)进入高尔基体后，会经过一系列的修饰和加工，故推测高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工，A正确。将氨基酸活化并连接到特定tRNA上的过程，是由氨酰-tRNA合成酶催化的，这种酶存在于细胞质中，B错误。溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌等，C错误。ATP合酶是利用类囊体膜两侧的质子(H＋)浓度梯度所形成的势能来合成ATP的。因此，光能向ATP中化学能的转化是间接的，D错误。
考向2 (难点)酶相关实验分析
2．(2025·四川卷)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下，测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率＝产物量/底物量×100%)，其变化趋势如下图。下列叙述正确的是( D )
A．升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率
B．D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C．若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D．2 h时，三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
解析：题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D-果糖转化率，A错误；D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物(D-果糖)的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；Co2+可协助酶Y催化反应，但Co2+不是酶，将Co2+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误；转化率＝产物量/底物量×100%，2 h时，500 g·L-1果糖组的转化率不是最高的，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量＝底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。
考向3 (常考点)细胞呼吸
3．(2025·深圳二模)细胞呼吸过程中，由葡萄糖分解产生丙酮酸的过程称为糖酵解。下列叙述正确的是( C )
A．糖酵解是在线粒体基质中进行的
B．有氧呼吸中糖酵解产能效率最高
C．无氧呼吸也要经过糖酵解过程
D．糖酵解过程需要氧气的参与
解析：糖酵解发生在细胞质基质中，不需要氧气参与，A、D错误；有氧呼吸中第三阶段产能效率最高，B错误；无氧呼吸(如乳酸发酵或酒精发酵)的第一阶段都是糖酵解，之后丙酮酸在无氧条件下进一步转化为乳酸或酒精，C正确。
4．(2025·深圳高级中学)有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行(如图甲)，叠氮化物可抑制电子传递给氧；2，4-二硝基苯酚(DNP)使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物、DNP 中的一种，测定消耗的O2量和合成的ATP量，结果如图乙，①②表示生理过程。下列说法正确的是( D )
甲
乙
A．线粒体基质中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解
B．物质x是丙酮酸，①②过程均发生在线粒体内膜上
C．物质y是叠氮化物，影响水的生成，不影响ATP的合成
D．物质z是DNP，使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少
解析：线粒体基质中的NADH除了来自丙酮酸的氧化分解，还来自葡萄糖分解为丙酮酸的过程，A错误；物质x是丙酮酸，过程①消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质，过程②消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B错误；物质y是叠氮化物，叠氮化物可抑制电子传递给氧，也会影响ATP的合成，C错误；细胞呼吸释放的能量有两个用途，一部分用于合成ATP，另一部分以热能的形式释放，物质z是DNP，据图可知，加入该物质后，消耗的O2量增加，细胞呼吸产生的总能量增多，而合成的ATP量几乎无变化，即DNP使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少，D正确。
考向4 (重难点)光合作用及相关实验、数学模型分析
5．(2025·广东一模)玉米的光合作用既有C4途径又有C3途径(如下图)，PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力。据图分析，下列说法正确的是( B )
A．物质B为C3，它和PEP均可固定CO2
B．卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质
C．为过程②提供能量的物质有ATP和NADH
D．在炎热夏季中午，叶肉细胞还可以生成淀粉
解析：由图可知，B可参与CO2的固定，可知B为C5，经过程②生产(CH2O)，则过程②为C3的还原，A为C3，A错误；卡尔文循环(即暗反应)进行的场所是叶绿体基质，B正确；光反应提供的ATP和NADPH可为②提供能量，C错误；由图可知，淀粉等有机物在维管束鞘细胞中合成，D错误。
6．(2025·湛江二模)为研究草莓去果对叶片光合速率的影响，科研人员选取生理状态接近的草莓植株，待长出6个果时开始处理：留5个果和不留果。一段时间后，测定两组草莓的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)，实验结果见图1～3。请回答问题：
图1
图2
图3
注：光合有效辐射(PAR)指的是植物能够用于光合作用的太阳辐射波段，这部分的光能被植物叶片中的光合色素吸收用于光合作用。
(1)12点时叶肉细胞光合作用利用的二氧化碳的来源有__叶肉细胞有氧呼吸产生的CO2和从外界环境中吸收的CO2__。
(2)结合图1、2、3分析，与a点相比，b点时刻光合速率下降的主要原因是__气孔导度下降，导致胞间二氧化碳浓度下降，暗反应原料减少__。
(3)已知光合色素吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的荧光淬灭称为光化学淬灭(qP)，由热能散失引起的荧光淬灭称为非光化学淬灭(NPQ)，NPQ可以避免光系统损伤。科研人员研究了留5个果组和不留果组qP和NPQ随时间的变化，结果如图4。
图4
①结合图1和图4分析，图4中的B组是__不留果组__(填“留5个果组”和“不留果组”)，判断依据是__B组qP较低，光合色素吸收的光能更多地用于NPQ__。
②根据实验结果可知，对于采摘过果实的草莓植株应进行__适当遮光__处理。
(4)基于以上实验，关于草莓去果影响叶片光合速率的生理机制，尝试提出一个新的研究问题：__新的研究问题可以是生理机制与调控方面的内容：如①去果导致的“库”减少是否通过蔗糖积累引发反馈抑制？②去果处理是否调控光合相关基因的表达？③去果后，叶片中细胞分裂素、生长素或脱落酸的浓度如何变化？这些激素是否介导了光合速率的调整？__
解析：(1)12时植物净光合速率大于0，因此光合速率大于呼吸速率，光合作用利用的CO2有两个来源，分别是叶肉细胞有氧呼吸产生的CO2和植物从外界环境中吸收的CO2。(2)结合图1、2、3的数据分析，与a点相比，b点时刻光合速率下降的主要原因是气孔导度下降，导致胞间CO2浓度下降，暗反应原料减少。(3)由图1可知，不留果组的净光合速率较低，结合题干信息“由光合作用引起的荧光淬灭称为光化学淬灭(qP)”，分析图4中的数据可知，B组qP较低，光合色素吸收的光能更多地用于NPQ，所以B组是不留果组。不留果组中光合色素吸收的光能更多地用于NPQ，因此需要对其适度遮光，避免过剩的光能过度损伤光系统。
配 套 热 练
1．(2025·广东省一模)食物热效应是指人在摄取食物过程中因消化、吸收、代谢等过程额外引起的能量消耗，蛋白质的食物热效应是脂肪和糖类的6～8倍。下列分析正确的是( B )
A．蛋白质、脂肪和糖类都是人体内重要的储能物质
B．消化、吸收食物过程中所需的能量由ATP水解提供
C．有氧呼吸时，葡萄糖中的能量小部分以热能的形式散失
D．如摄取食物量相等，冬天多吃米饭比多吃牛肉更能暖身子
解析：糖类是人体重要的能源物质，脂肪是人体内重要的储能物质，蛋白质一般不作为储能物质，A错误；ATP是细胞的直接能源物质，消化、吸收食物过程中所需的能量由ATP水解提供，B正确；有氧呼吸时，葡萄糖中的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，C错误；因为蛋白质的食物热效应是脂肪和糖类的6～8倍，冬天多吃牛肉(含蛋白质较多)，额外引起的能量消耗多，产热也多，更能暖身子，而米饭主要含糖类，D错误。
2．在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到t1时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白质)。在加酶前后反应物浓度随时间的变化如下图所示。下列分析错误的是( A )
A．当反应时间达到t2时，酶完全失去活性
B．适当升高反应体系的温度，t2将会右移
C．t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率
D．受反应物浓度的限制，t1～t2酶促反应速率逐渐减慢
解析：由于是最适条件，当反应时间达到t2时，酶没有失去活性，而是反应物消耗完，A错误；适当升高反应体系的温度，温度将不是最适温度，酶活性下降，反应物消耗完所需时间会延长，因此，t2将会右移，B正确；t1时加入酶，t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率，C正确；由于是不可逆化学反应，且为最适条件，t1～t2酶促反应速率逐渐减慢受反应物浓度的限制，D正确。
3．(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，该阶段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速率减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，A错误，B正确；有氧呼吸中生成ATP最多的阶段是第三阶段，C错误；由题干可知，酶Ⅰ活性与甜菜根重呈现相关，故在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会降低甜菜产量，D错误。
4．(2025·广州三模)ATP荧光检测法是利用荧光素对ATP进行含量测定的方法，常用来检测食品中的微生物含量。下列叙述错误的是( D )
A．检测的前提是生物细胞中含有一定量的ATP
B．荧光素发出荧光需要ATP水解提供能量
C．通过测定发光强度来测定样品中的ATP 含量
D．ATP含量越高，说明待检测的食品越卫生
解析：生物细胞中含有一定量的ATP，才可以用ATP荧光检测法检测，A正确；荧光素发出荧光需要荧光素酶的催化，还需要ATP水解提供能量，B正确；发光强度与ATP的含量相关，因此可以通过测定发光强度来测定样品中的ATP含量，C正确；ATP含量越高，说明待检测的食品所含微生物越多，越不卫生，D错误。
5．(2025·大湾区二模)深秋时节，大自然调出绚丽的色彩，或金黄，或火红，引人入胜。下列叙述正确的是( B )
A．树叶由绿变黄的原因是叶黄素和胡萝卜素大量增加
B．导致树叶变红的色素可能位于一种单层膜细胞器中
C．为分析叶片变黄的原因，常用无水乙醇分离叶片中的色素
D．树叶变黄、变红并脱落，不利于植物适应环境
解析：秋季树叶变色的原因是叶绿素分解，叶黄素和胡萝卜素相对增多，使叶片变黄，A错误；花青素积累，使叶片变红，花青素位于液泡中，液泡是一种单层膜细胞器，B正确；无水乙醇用于提取色素，C错误；树叶变色脱落是植物适应环境的方式，D错误。
6．(2024·安徽卷)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中 ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( D )
A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B．PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D．运动时肌细胞中 AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快
解析：细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应，即需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1(PFK1)只是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A错误；由题意可知，PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，但仍具有活性，B错误；由题意可知，ATP/AMP浓度比变化，引起酶活性改变，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中 ATP减少，ADP和AMP会增多，AMP与PFK1结合增多，为保证细胞中能量的供求平衡，细胞呼吸速率加快，D正确。
7．(2025·大湾区一模)为探究金属离子对纤维素酶活性的影响，某研究小组将无机盐与酶以不同比例均匀混合，测定酶活力(见下表)。下列分析正确的是( D )
待测酶液 的比例 蒸馏水 MnCl2 MgCl2 CuCl2
1∶10 1∶2 1∶10 1∶2 1∶10 1∶2
酶活力/ (U·g-1) 1 000 1 225 1 435 1 000 1 048 957 902
注：U·g-1为酶活力单位，值越大代表活性越高。
A．MnCl2能提高该实验化学反应的活化能
B．CuCl2浓度增加使其对酶活力的激活作用减弱
C．该实验表明Cl－对纤维素酶的活力无影响
D．金属离子与酶结合后可能改变了酶的空间结构
解析：酶的作用是降低化学反应的活化能，MnCl2处理后酶活力比蒸馏水组高，说明MnCl2增强了酶活性，更有利于降低反应活化能，A错误；从表格数据看，CuCl2与待测酶液比例为 1∶10 时酶活力为 957，1∶2时酶活力为902，即CuCl2浓度增加，酶活力降低，说明CuCl2对酶活力具有抑制作用且随CuCl2浓度增加而增强，B错误；表格中各实验组都含有Cl－，但酶活力不同，不能说明Cl－对纤维素酶的活力无影响，C错误；金属离子与酶结合后，酶活力发生变化，很可能是改变了酶的空间结构，从而影响酶活性，D正确。
8．(2025·佛山二模)研究人员对茶树幼苗与不同药用植物间作时的光合生理指标进行了研究，结果如下表所示。下列叙述错误的是( D )
组 别 种植方式 叶绿素含量/ (mg·g-1) 气孔导度/ (molH2O· m-2·s-1) 净光合速率/ (μmolCO2· m-2·s-1)
① 茶树单作 1.50 0.31 15.41
② 元胡— 茶树间作 1.75 0.34 21.28
③ 紫云英— 茶树间作 1.27 0.27 14.88
④ 崧蓝— 茶树间作 1.14 0.24 13.08
A．叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关
B．②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关
C．与③组相比，②组茶树光反应和暗反应速率均提高
D．④组茶树光合速率降低由CO2供应不足引起
解析：叶绿素的合成需要一定的光照，Mg是叶绿素的组成元素，因此叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关，A正确；如果温度过高，植物为了防止蒸腾作用过强导致水分散失，会关闭部分气孔，因此推测②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关，B正确；据表中数据分析可知，与③组相比，②组的叶绿素含量高，光反应对光能的利用率提高，光反应速率提高，②组的气孔导度大，CO2供应充足，暗反应速率也会提高，C正确；与①组相比，④组的叶绿素含量明显减少，光反应会减弱，④组的气孔导度下降，会导致CO2供应不足，暗反应减弱，从而使茶树光合速率降低，D错误。
9．(2025·肇庆二模)线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关，该过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控。衰老过程中，肌肉细胞线粒体碎片化增加。下图是研究运动对衰老线虫肌肉细胞线粒体影响的结果。下列说法错误的是( D )
注：颜色越深代表细胞中的线粒体碎片化程度越高，drp-1、fzo-1代表相关基因突变体。
A．衰老细胞的细胞核体积变大、染色质染色加深
B．运动可减缓野生型线虫衰老引起的线粒体碎片化
C．运动对野生型线虫的作用效果比突变体明显
D．DRP-1和FZO-1基因都会抑制线粒体碎片化
解析：衰老细胞的特征之一是细胞核体积变大、染色质染色加深，A正确；通过与野生型对照组比较，可发现运动会使线粒体碎片化程度降低，B正确；对比10 d龄的野生型线虫与突变体的对照组和运动组，可发现运动对突变体衰老引起的线粒体碎片化程度影响不大，而对野生型的作用效果较明显，C正确；由题意可知，野生型线虫线粒体的变化过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控，与野生型对照组相比较，drp-1、fzo-1的对照组线粒体碎片化细胞比例均上升，说明DRP-1基因、FZO-1基因突变会加重线粒体碎片化，但并不能得出FZO-1基因、DRP-1基因都会抑制线粒体碎片化的结论，D错误。
10．(2025·惠州三调)研究人员将C6(能提高光反应中电子传递效率)和SBP(可促进卡尔文循环中C5的再生)两个基因分别导入烟草中获得C6和SB株系。利用C6和SB株系获得纯合双转基因C6SB株系，在温室提供一定浓度CO2的条件下，检测四种株系的相关指标，结果如下表。下列说法错误的是( C )
组别 电子传递速 率(相对值) C5再生速率/ (μmol·m-2·s－l) 光合速率/ (μmol·m-2·s－l)
野生型 0.118 121.5 24.6
C6株系 0.123 124.8 25.6
SB株系 0.130 128.7 27.0
C6SB株系 0.140 132.0 27.4
A．C6基因的产物可能与ATP、NADPH生成有关
B．SBP基因的产物在叶绿体基质中发挥作用
C．与野生型相比，C6株系光合速率的增加体现暗反应能促进光反应
D．与SB株系相比，C6SB株系光合速率的增加体现光反应能促进暗反应
解析：C6基因能提高光反应中电子传递效率，光反应进行水光解，产生氧气和ATP、NADPH，因此C6基因的产物可能与ATP、NADPH生成有关，A正确；SBP基因可促进卡尔文循环中C5的再生，暗反应包括CO2固定和C3还原再生形成C5，场所是叶绿体基质，SBP基因的产物在叶绿体基质中发挥作用，B正确；与野生型相比，C6株系电子传递效率高，ATP和NADPH生成速率高，使它们参与的C5再生(暗反应)速率高，体现了光反应能促进暗反应，C错误；与SB株系相比，C6SB株系光合速率的增加是因为C6SB株系电子传递速率高于SB株系，体现光反应能促进暗反应，D正确。
11．(2025·广州一模)2022年，我国科学家利用高光敏感的拟南芥突变体揭示了植物光适应的一种新机制。该突变体由正常光强转移到高光条件时，光合速率显著下降，表现出典型的光抑制现象。研究发现，其叶绿体中NAD磷酸激酶基因缺失，NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋。图甲是光合作用的部分过程，其中PSⅠ和PSⅡ组成光反应系统。图乙是野生型与突变型的叶绿体内NADP＋和NADPH的含量。回答下列问题：
甲
乙
(1)图甲所示的生物膜是__类囊体薄膜__。
(2)据图乙结果，可推测在暗反应过程中，突变型拟南芥的C3还原速率__低于__(填“高于”“等于”或“低于”)野生型。
(3)研究发现，该突变型拟南芥中由psaA-psaB蛋白复合体组成的PSⅠ功能受损，进一步研究发现，野生型拟南芥叶绿体的psaA-psaB mRNA与核糖体的结合率明显大于突变型拟南芥。结合上述研究，推测NAD磷酸激酶间接影响PSⅠ功能的机制是NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋，__形成更多的NADPH__，更多的还原剂促进了psaA-psaB mRNA与核糖体的结合，__促进psaA蛋白与psaB蛋白的合成__，进而促进PSⅠ的生成。
(4)为验证NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用。研究小组设置A、B、C组进行实验，A组为野生型拟南芥，B组为突变型拟南芥，C组为__导入了NAD磷酸激酶基因的突变型拟南芥__，三组均给予强光照射，并在相同且适宜的条件下培养，测定并比较三组拟南芥光合作用的速率。预期结果为__A组和C组光合作用的速率相当，且高于B组__。
解析：(1)图甲发生的是光合作用光反应阶段，光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，所以图甲所示的生物膜是类囊体薄膜。(2)据图乙结果，野生型体内的NADP＋与NADPH含量均高于突变型，说明野生型光合作用中的暗反应所需的NADPH量高于突变型，因此可推测在暗反应过程中，突变型拟南芥的C3还原速率低于野生型。(3)NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋，则野生型中可以形成更多的NADPH，更多的还原剂可以促进psaA-psaB mRNA与核糖体的结合，进而促进psaA蛋白与psaB蛋白的合成，提高mRNA与核糖体的结合率，从而促进PSⅠ的生成。(4)为验证NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用，可以设置A、B、C组进行实验，A组为野生型拟南芥，作为对照实验，B组为突变型拟南芥，C组为导入了NAD磷酸激酶基因的突变型拟南芥，三组均给予强光照射，并在相同且适宜的条件下培养，测定并比较三组拟南芥光合作用的速率。若NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用，则预期结果应是A组和C组光合作用的速率无明显差异，且高于B组。
12．(2025·深圳二模)甘蔗是我国南方重要的糖料作物。为研究磷元素对两个甘蔗品种(简称R和Y)光合作用及生长的影响，研究人员设置无磷、低磷和高磷三组处理进行实验，测定部分指标如下表。回答下列问题：
品 种 供磷 水平 净光合速率/ (μmol·m-2 ·s-1) 叶绿素总量/ (mg·g-1) 气孔导度/ (mol·m-2·s-1)
R 无磷 10.31 16.65 0.07
Y 6.32 16.89 0.04
R 低磷 15.70 18.93 0.15
Y 11.25 16.31 0.13
R 高磷 17.60 21.60 0.14
Y 12.23 18.89 0.12
注：气孔导度越大，气孔开放程度越高。
(1)植物体缺磷常表现为生长发育不正常，这说明__P对于植物正常的生长发育是必不可少的__。在作物光合作用过程中，H＋与氧化型辅酶Ⅱ结合，形成的__还原型辅酶Ⅱ(NADPH)__含有磷元素。
(2)与无磷组相比，低磷和高磷组品种R的净光合速率较高，推测原因可能是：①叶绿素总量增加，可以转化更多光能；②__气孔导度增加__，可以__吸收更多CO2__。
(3)不同组别呼吸速率基本一致的情况下，从光合作用整体性的角度并结合表格数据，推测整个实验过程中低磷组品种Y的光反应强度__大于__(填“大于”“小于”或“等于”)无磷组，判断的理由是__低磷组品种Y的净光合速率高__。
(4)某兴趣小组抽样检测甘蔗叶绿素总量时，为提高数据的可信度，在选择甘蔗叶片进行测定时，合理的处理是__随机取样并重复测定__。
解析：品种Y的净光合速率高，而呼吸速率各组别基本一致，故品种Y光合作用速率高，推测整个实验过程中低磷组品种Y的光反应强度大于无磷组。
13．(2025·陕晋青宁卷)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1。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2。回答下列问题：
图1
图2
(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1、2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，暗反应速率加快__。
(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，再补充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__。
解析：(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，保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，CO2竞争R酶的能力减弱，暗反应速率减小，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CO2的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。
14．(2025·佛山期末)绿潮是一种常见的海洋生态灾害，通常由海洋绿藻大量增殖并聚集形成。浒苔是一种常见的绿潮藻类，其光合作用途径如图1所示，其中PEPCase与Rubisco为两种固定CO2的酶。科研人员对浒苔、肠浒苔和U.expansa(一种绿藻)在不同条件下的PEPCase酶活性进行了研究，结果如图2所示。回答下列问题：
图1
图2
(1)据图1分析，浒苔细胞光合作用中CO2的固定产物有__C4、C3__。图中(CH2O)的生成除C3和相关酶外，还需__ATP、NADPH__参与反应。
(2)已知PEPCase对CO2的亲和能力比Rubisco对CO2的亲和能力更强。水体中的CO2浓度低，与U.expansa相比，浒苔的竞争能力__更强__。由图2可知，影响水体中浒苔种群密度的非密度制约因素有__光照、温度__。随着季节的变化，浒苔更易在夏天发展成优势种的原因是__浒苔在温度高、光照强的中午时PEPCase酶活性较高，而夏季光照强、温度高，浒苔具有更强的光合作用能力__。
(3)研究显示，入海河流中的水产养殖业(养殖过程中会投放饵料)、海洋中的紫菜养殖业(紫菜养殖中的半漂浮养殖筏为浒苔提供了附着场所)与浒苔的大量繁殖有关。请结合生态工程整体原理提出预防浒苔绿潮的措施：__养殖紫菜时及时清理附着的浒苔、做好水中无机盐浓度的检测等__。
解析：(1)浒苔细胞光合作用中CO2的固定产物有C4和C3。在相关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，经过一系列的反应转化为糖类(CH2O)。(2)分析图2，在相同的采样时间下，浒苔的PEPCase酶活性远大于U.Expansa，因此，在低CO2浓度条件下，浒苔固定CO2能力强，竞争CO2能力强。根据图2可知，光照强度和温度等气候因素(非密度制约因素)不同时浒苔的PEPCase酶活性不同，光合速率不同，进而导致种群密度不同。图2显示，中午时光照强度和温度都较高，浒苔PEPCase酶活性较高，所以，浒苔在夏天具有更强的光合作用能力，有利于形成优势种。
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大专题一
专题3 细胞的代谢
分子与细胞
知能融通
1．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。 ( )
2．“探究pH对胰蛋白酶活性的影响”实验中，两支试管中的pH不同，其反应速率可能相同。 ( )
提示：酶具有最适pH，在最适pH的两侧存在pH不同，但反应速率相同的情况。
3．“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”。 ( )
提示：ATP是储存能量的高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质，ATP是物质而不是能量。
辨 易 错
√
√
×
4．放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量可储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。 ( )
5．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用。 ( )
6．有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多。 ( )
提示：有氧呼吸中，第一阶段葡萄糖分解产生丙酮酸和[H]，释放少量能量，第二阶段丙酮酸和水彻底分解，产生CO2和[H]，释放少量能量，第三阶段[H]与O2结合生成水，此阶段会释放大量能量。
√
√
×
7．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。 ( )
提示：有氧呼吸过程中前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水，并释放大量的能量。
8．在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验中，直接向酵母菌培养液加入酸性重铬酸钾，若变为灰绿色则说明呼吸产物有酒精。 ( )
提示：葡萄糖与酸性重铬酸钾溶液会发生颜色反应，在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验中，应在培养液中葡萄糖耗尽后，取少量酵母菌培养液，加入酸性重铬酸钾溶液检验产物中是否有酒精。
×
×
9．用纸层析法分离色素时，若滤液细线画得不直可能会导致色素带出现重叠。 ( )
提示：用纸层析法分离色素时，滤液细线不直会导致色素扩散起点不一样，进而导致色素带出现重叠。
10．如果土壤中缺乏镁元素，分离叶绿体中色素后得到的结果是4条色素带变窄。 ( )
提示：缺乏镁元素，影响叶绿素a、叶绿素b的合成，而不影响胡萝卜素、叶黄素的合成，所以有2条色素带变窄。
√
×
11．适宜条件下停止供应CO2后，光合作用过程中C5/C3的比值升高。 ( )
提示：停止CO2供应后，CO2固定过程减弱，在短时间内C3的生成降低，而C3消耗基本不变，所以C3含量降低，而C5的消耗降低，由C3还原而来的C5基本不变，所以C5含量上升，因此C5/C3的比值上升。
12．合理增施磷肥可以促进光合作用，从而提高产量。 ( )
提示：合理增施磷肥有利于组成叶绿体膜结构的磷脂的合成，可以促进光合作用，从而提高产量。
√
√
1．常见酶总结
破 重 难
突破1 酶的种类与影响因素
与代谢有
关的酶 淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、肽酶、DNA酶、RNA酶、过氧化氢酶、ATP合酶、ATP水解酶、溶菌酶、酪氨酸酶(衰老细胞中其活性下降)等，以及光合作用、细胞呼吸所需的系列酶
与遗传物质
相关的酶 解旋酶(作用于氢键)；DNA聚合酶和RNA聚合酶(分别催化DNA和RNA合成，形成磷酸二酯键)；逆转录酶(催化的反应一般发生在逆转录病毒侵入的宿主细胞中)
生物工程
中的酶 限制性内切核酸酶、DNA连接酶(基因工程中的2种工具酶)；纤维素酶和果胶酶(在植物体细胞杂交中去除细胞壁)；胰蛋白酶或胶原蛋白酶(动物细胞培养中分散组织细胞)
2．酶促反应速率的影响因素
因素 曲线 解读
温度和
pH 高温、过酸、过碱都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从图中可以看出：反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)
因素 曲线 解读
底物浓
度和酶
浓度
图中O～P段的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素是酶浓度
1．ATP结构解读
ATP、ADP、AMP分别为腺苷三磷酸(A—P～P～P) 、腺苷二磷酸(A—P～P)、腺苷一磷酸[腺嘌呤核糖核苷酸，由腺苷“A”(由一分子腺嘌呤、一分子核糖组成)及一分子磷酸“P”组成]。由于磷酸基团带有负电荷，相邻两个磷酸基团间的互斥力使得ATP的结构不稳定，同时也赋予了将两个磷酸基团连接在一起的化学键较高的转移势能。
突破2 ATP与能量转换
拓 展
cAMP、dNTP与ddATP
除ATP外，生物体内还有UTP、GTP、CTP等高能磷酸化合物，它们在特定的生理过程中也参与供能，如GTP在蛋白质合成中起重要作用。
(1)脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)的结构：每个dNTP由磷酸基团、脱氧核糖和含氮碱基组成。
拓 展
(2)双脱氧核苷三磷酸腺嘌呤(ddATP)，其核糖的2号、3号C上羟基的O被脱去。由于其掺入DNA后，可终止DNA的合成，故应用双脱氧链末端终止法来测序。
ATP、dATP和ddATP的结构
拓 展
(3)环磷酸腺苷(cAMP)即3′，5′-环腺苷酸，是细胞内的第二信使，由某些激素或其他分子信号激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成。其信号的继续传递依赖于蛋白激酶A(PKA)。
ATP在细胞内和细胞外信号转导中也发挥一定作用，如作为第二信使cAMP的前体，参与细胞内一些信号传导通路。
2．ATP与能量供应
(1)供能原理：ATP水解供能常涉及基团的转移。ATP水解时，末端磷酸基团脱离并转移给其他分子，释放能量，使接受磷酸基团的分子活化，从而推动各种生命活动的进行。
拓 展
1．ATP的作用机理——磷酸化和去磷酸化
在ATP的合成中，ATP合酶(ATPsynthase)是关键酶。它广泛分布于线粒体内膜、叶绿体类囊体膜和细菌细胞膜上，是一种ATP驱动的质子运输体，在氧化磷酸化和光合磷酸化过程中，当质子顺电化学梯度流动时催化ADP和无机磷酸合成ATP。
腺苷三磷酸酶简称ATP酶，是存在于细胞膜和液泡膜中催化ATP水解并释放能量的酶，它们与无机离子和代谢物的跨膜主动运输有关。
拓 展
2．蛋白质磷酸化——调节和控制蛋白质活力和功能最重要的机制
在有机体内，磷酸化对蛋白质功能的正常发挥起着重要的调节作用，该过程是由蛋白激酶催化的把ATP或GTP的γ位磷酸基转移到底物蛋白质的氨基酸残基上的过程，而其逆向过程则是由蛋白质磷酸酶
去除相应的磷酸基团。正是这两种酶的相反
作用及其中所涉及的能量消耗与生成使磷酸
化成为体内很多生理活动调控的首选方式。
(2)ATP系统的动态平衡
ATP是细胞内能量转换的枢纽，将放能反应释放的能量储存起来，又在吸能反应中释放出来，为细胞的各项生命活动提供直接能量，维持生物体的正常运转。
在活细胞中，ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的，其消耗与再生的速度是相对平衡的，ATP的含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的水平。
突破3 光合作用和细胞呼吸关系模型
光合作用和呼吸作用关系图解
1．研究曲线变化前需理清的三个数量关系：总(真)光合速率、净光合速率和呼吸速率
突破4 光合作用与细胞呼吸相关曲线分析
项目 表示方法
净光合速率(又称表观光合速率) O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量
总光合速率(又称实际光合速率、真光合速率) O2的产生量(制造量)、CO2的固定量(利用量)、有机物的制造量(产生量)
呼吸速率(黑暗中测量) O2的吸收量、CO2的释放量、有机物的消耗量
2．用曲线模型分析呼吸作用和光合作用的关系
曲线
模型
模型分析
范围 细胞生理活动 植物组织外观表现 图示
A点 只进行细胞呼吸，不进行光合作用 从外界吸收O2，向外界排出CO2
A～B段
(不含A、B点) 呼吸量>光合量 从外界吸收O2，向外界排出CO2
模型分析
范围 细胞生理活动 植物组织外观表现 图示
B点 光合量＝呼吸量 与外界不发生气体交换
B点
之后 光合量>呼吸量 从外界吸收CO2，向外界释放O2
应用 ①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低，如曲线模型中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能
3．CO2浓度随时间变化曲线分析
图1 密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
图2 植物在夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线
图1对应区段 生理活动 图2对应区段
A～C段 无光照，植物只进行呼吸作用，其中2时左右温度低，呼吸作用弱 b点之前
3．CO2浓度随时间变化曲线分析
图1 密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
图2 植物在夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线
C～D段 4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<呼吸作用强度 b～c段
D点 光合作用强度＝呼吸作用强度 c点
3．CO2浓度随时间变化曲线分析
图1 密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
图2 植物在夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线
D～H段 光合作用强度>呼吸作用强度，其中F～G段、d点温度过高，部分气孔关闭，出现“光合午休”现象 c～e段
H点 光合作用强度＝呼吸作用强度 e点
3．CO2浓度随时间变化曲线分析
图1 密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
图2 植物在夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线
H～I段 光照继续减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止 e～g段
4．氧气浓度与细胞呼吸方式的关系
(1)有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段场所都是细胞质基质，由于所需酶所在场所不同，后面发生阶段有区别：有氧呼吸第二、三阶段在线粒体进行，有机物彻底分解，产生大量能量；而无氧呼吸第二阶段仍在细胞质基质进行。
(2)氧气浓度影响细胞呼吸
①图中O2浓度为0时，并非细胞呼吸强度为0，而是只进行无氧呼吸；O2浓度大于0小于b%时，两种呼吸类型均有；O2浓度大于或等于b%时，只进行有氧呼吸。
②图中AB＝BC，有氧呼吸吸收的O2量(或释放的CO2量)等于无氧呼吸释放的CO2量。
③在储藏种子或蔬菜水果保鲜时，应保持低温、低氧环境。
考能提升
1．(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见下表。
溯 考 情
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3-Bi-CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
注：“－”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是 ( )
A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3-Bi-CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
注：“－”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
B
解析：由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能催化纤维素类底物，当Ay3与Ce5同时存在时，催化纤维素类底物的活性增强，所以Ay3与Ce5 可能存在相互影响，A正确；由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；由表可知，Ay3-Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；需要检测Ce5-Ay3-Bi肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。
解析：红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；发酵过程的实质是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。
2．(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是 ( )
A．揉捻能破坏细胞结构，使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
C
3．(2024·广东卷)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是 ( )
A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B．线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C．有氧条件下，WT 比Δsqr的生长速度快
D．无氧条件下，WT 比Δsqr产生更多的ATP
解析：有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体中，线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱，B正确；与Δsqr相比，WT线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比Δsqr快，C正确；无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与Δsqr相同，D错误。
D
4．(2023·广东卷)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是 ( )
A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸
C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳
解析：游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ。
A
5．(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)。分析图表，回答下列问题：
水稻材料 叶绿素/
(mg·g-1) 类胡萝卜素/(mg·g-1) 类胡萝卜素/叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和____________________________ _______，叶片主要吸收可见光中的___________________光。
类胡萝卜素/叶绿素比例(比值)较高
红光、蓝紫(或蓝)
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol· m-2· s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl_______(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和_________________________________。
等于
呼吸速率较高(或呼吸作用强度高)
(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体_________________，是其高产的原因之一。
光能利用率较高
(4)试分析在0～50 μmol· m-2 ·s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。
如图所示：
在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题：_____________________________________________________________________________________
为什么低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl？
解析：(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 (2)根据图a及题意可知，WT和ygl到达曲线最高点对应的光照强度相当，两者光饱和点相同。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，ygl有较高的光补偿点，结合题表，可能原因是一方面叶绿素含量较低，导致相同光照强度下光合速率偏低；另一方面由图c可知，ygl呼吸速率较高。(3)ygl对光能利用率较高，净光合速率较高，则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较多。(4)由图b、c可知，WT和ygl呼吸速率分别为0.6 μmolCO2· m-2· s-1、接近1.0 μmolCO2· m-2· s-1，由此可确定曲线在纵坐标上的起点；WT和ygl光补偿点分别为15 μmol· m-2· s-1、30 μmol· m-2· s-1，由此可确定曲线与细虚线的相交点(光补偿点时净光合速率为0)，由此可画出曲线趋势。比较两图发现，低光照强度下，ygl净光合速率低于WT，但图a最终ygl净光合速率高于WT，可提出问题：为什么低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而高光照强度下，ygl的净光合速率高于WT
考向1 酶的特点及应用
1．(2025·安徽卷)下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述，正确的是 ( )
A．高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工
B．核糖体中有相应的酶，可将氨基酸结合到特定tRNA的3′端
C．溶酶体内含有多种水解酶，仅能消化衰老、损伤的细胞组分
D．叶绿体中的ATP合酶，可将光能直接转化为ATP中的化学能
提 考 能
A
解析：高尔基体是真核细胞内对蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”，从内质网运来的蛋白质(如分泌蛋白)进入高尔基体后，会经过一系列的修饰和加工，故推测高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工，A正确。将氨基酸活化并连接到特定tRNA上的过程，是由氨酰-tRNA合成酶催化的，这种酶存在于细胞质中，B错误。溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌等，C错误。ATP合酶是利用类囊体膜两侧的质子(H＋)浓度梯度所形成的势能来合成ATP的。因此，光能向ATP中化学能的转化是间接的，D错误。
考向2 (难点)酶相关实验分析
2．(2025·四川卷)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下，测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率＝产物量/底物量×100%)，其变化趋势如图。下列叙述正确的是 ( )
A．升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率
B．D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C．若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D．2 h时，三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
D
解析：题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D-果糖转化率，A错误；D-果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物(D-果糖)的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；Co2+可协助酶Y催化反应，但Co2+不是酶，将Co2+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误；转化率＝产物量/底物量×100%，2 h时，500 g·L-1果糖组的转化率不是最高的，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量＝底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。
考向3 (常考点)细胞呼吸
3．(2025·深圳二模)细胞呼吸过程中，由葡萄糖分解产生丙酮酸的过程称为糖酵解。下列叙述正确的是 ( )
A．糖酵解是在线粒体基质中进行的 B．有氧呼吸中糖酵解产能效率最高
C．无氧呼吸也要经过糖酵解过程 D．糖酵解过程需要氧气的参与
解析：糖酵解发生在细胞质基质中，不需要氧气参与，A、D错误；有氧呼吸中第三阶段产能效率最高，B错误；无氧呼吸(如乳酸发酵或酒精发酵)的第一阶段都是糖酵解，之后丙酮酸在无氧条件下进一步转化为乳酸或酒精，C正确。
C
4．(2025·深圳高级中学)有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行(如图甲)，叠氮化物可抑制电子传递给氧；2，4-二硝基苯酚(DNP)使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物、DNP 中的一种，测定消耗的O2量和合成的ATP量，结果如图乙，①②表示生理过程。
甲
乙
下列说法正确的是 ( )
A．线粒体基质中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解
B．物质x是丙酮酸，①②过程均发生在线粒体内膜上
C．物质y是叠氮化物，影响水的生成，不影响ATP的合成
D．物质z是DNP，使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少
乙
甲
D
解析：线粒体基质中的NADH除了来自丙酮酸的氧化分解，还来自葡萄糖分解为丙酮酸的过程，A错误；物质x是丙酮酸，过程①消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质，过程②消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B错误；物质y是叠氮化物，叠氮化物可抑制电子传递给氧，也会影响ATP的合成，C错误；细胞呼吸释放的能量有两个用途，一部分用于合成ATP，另一部分以热能的形式释放，物质z是DNP，据图可知，加入该物质后，消耗的O2量增加，细胞呼吸产生的总能量增多，而合成的ATP量几乎无变化，即DNP使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少，D正确。
考向4 (重难点)光合作用及相关实验、数学模型分析
5．(2025·广东一模)玉米的光合作用既有C4途径又有C3途径(如下图)，PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力。据图分析，下列说法正确的是 ( )
B
A．物质B为C3，它和PEP均可固定CO2
B．卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质
C．为过程②提供能量的物质有ATP和NADH
D．在炎热夏季中午，叶肉细胞还可以生成淀粉
解析：由图可知，B可参与CO2的固定，可知B为C5，经过程②生产(CH2O)，则过程②为C3的还原，A为C3，A错误；卡尔文循环(即暗反应)进行的场所是叶绿体基质，B正确；光反应提供的ATP和NADPH可为②提供能量，C错误；由图可知，淀粉等有机物在维管束鞘细胞中合成，D错误。
6．(2025·湛江二模)为研究草莓去果对叶片光合速率的影响，科研人员选取生理状态接近的草莓植株，待长出6个果时开始处理：留5个果和不留果。一段时间后，测定两组草莓的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)，实验结果见图1～3。请回答问题：
注：光合有效辐射(PAR)指的是植物能够用于光合作用的太阳辐射波段，这部分的光能被植物叶片中的光合色素吸收用于光合作用。
图1
图2
图3
(1)12点时叶肉细胞光合作用利用的二氧化碳的来源有_______________________ _______________________________。
叶肉细胞有氧呼吸产生的CO2和从外界环境中吸收的CO2
(2)结合图1、2、3分析，与a点相比，b点时刻光合速率下降的主要原因是______ ___________________________________________________。
气孔导度下降，导致胞间二氧化碳浓度下降，暗反应原料减少
注：光合有效辐射(PAR)指的是植物能够用于光合作用的太阳辐射波段，这部分的光能被植物叶片中的光合色素吸收用于光合作用。
图1
图2
图3
(3)已知光合色素吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的荧光淬灭称为光化学淬灭(qP)，由热能散失引起的荧光淬灭称为非光化学淬灭(NPQ)，NPQ可以避免光系统损伤。科研人员研究了留5个果组和不留果组qP和NPQ随时间的变化，结果如图4。
图4
①结合图1和图4分析，图4中的B组是___________(填“留5个果组”和“不留果组”)，判断依据是_____________________________________________。
②根据实验结果可知，对于采摘过果实的草莓植株应进行___________处理。
不留果组
B组qP较低，光合色素吸收的光能更多地用于NPQ
适当遮光
(4)基于以上实验，关于草莓去果影响叶片光合速率的生理机制，尝试提出一个新的研究问题：___________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
新的研究问题可以是生理机制与调控方面的内容：如①去果导致的“库”减少是否通过蔗糖积累引发反馈抑制？②去果处理是否调控光合相关基因的表达？③去果后，叶片中细胞分裂素、生长素或脱落酸的浓度如何变化？这些激素是否介导了光合速率的调整？
解析：(1)12时植物净光合速率大于0，因此光合速率大于呼吸速率，光合作用利用的CO2有两个来源，分别是叶肉细胞有氧呼吸产生的CO2和植物从外界环境中吸收的CO2。(2)结合图1、2、3的数据分析，与a点相比，b点时刻光合速率下降的主要原因是气孔导度下降，导致胞间CO2浓度下降，暗反应原料减少。(3)由图1可知，不留果组的净光合速率较低，结合题干信息“由光合作用引起的荧光淬灭称为光化学淬灭(qP)”，分析图4中的数据可知，B组qP较低，光合色素吸收的光能更多地用于NPQ，所以B组是不留果组。不留果组中光合色素吸收的光能更多地用于NPQ，因此需要对其适度遮光，避免过剩的光能过度损伤光系统。
热练
1．(2025·广东省一模)食物热效应是指人在摄取食物过程中因消化、吸收、代谢等过程额外引起的能量消耗，蛋白质的食物热效应是脂肪和糖类的6～8倍。下列分析正确的是 ( )
A．蛋白质、脂肪和糖类都是人体内重要的储能物质
B．消化、吸收食物过程中所需的能量由ATP水解提供
C．有氧呼吸时，葡萄糖中的能量小部分以热能的形式散失
D．如摄取食物量相等，冬天多吃米饭比多吃牛肉更能暖身子
B
解析：糖类是人体重要的能源物质，脂肪是人体内重要的储能物质，蛋白质一般不作为储能物质，A错误；ATP是细胞的直接能源物质，消化、吸收食物过程中所需的能量由ATP水解提供，B正确；有氧呼吸时，葡萄糖中的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，C错误；因为蛋白质的食物热效应是脂肪和糖类的6～8倍，冬天多吃牛肉(含蛋白质较多)，额外引起的能量消耗多，产热也多，更能暖身子，而米饭主要含糖类，D错误。
2．在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到t1时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白质)。在加酶前后反应物浓度随时间的变化如下图所示。下列分析错误的是
( )
A．当反应时间达到t2时，酶完全失去活性
B．适当升高反应体系的温度，t2将会右移
C．t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的
速率
D．受反应物浓度的限制，t1～t2酶促反应速率逐渐减慢
A
解析：由于是最适条件，当反应时间达到t2时，酶没有失去活性，而是反应物消耗完，A错误；适当升高反应体系的温度，温度将不是最适温度，酶活性下降，反应物消耗完所需时间会延长，因此，t2将会右移，B正确；t1时加入酶，t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率，C正确；由于是不可逆化学反应，且为最适条件，t1～t2酶促反应速率逐渐减慢受反应物浓度的限制，D正确。
3．(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，该阶段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速率减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，A错误，B正确；有氧呼吸中生成ATP最多的阶段是第三阶段，C错误；由题干可知，酶Ⅰ活性与甜菜根重呈现相关，故在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会降低甜菜产量，D错误。
4．(2025·广州三模)ATP荧光检测法是利用荧光素对ATP进行含量测定的方法，常用来检测食品中的微生物含量。下列叙述错误的是 ( )
A．检测的前提是生物细胞中含有一定量的ATP
B．荧光素发出荧光需要ATP水解提供能量
C．通过测定发光强度来测定样品中的ATP 含量
D．ATP含量越高，说明待检测的食品越卫生
解析：生物细胞中含有一定量的ATP，才可以用ATP荧光检测法检测，A正确；荧光素发出荧光需要荧光素酶的催化，还需要ATP水解提供能量，B正确；发光强度与ATP的含量相关，因此可以通过测定发光强度来测定样品中的ATP含量，C正确；ATP含量越高，说明待检测的食品所含微生物越多，越不卫生，D错误。
D
5．(2025·大湾区二模)深秋时节，大自然调出绚丽的色彩，或金黄，或火红，引人入胜。下列叙述正确的是 ( )
A．树叶由绿变黄的原因是叶黄素和胡萝卜素大量增加
B．导致树叶变红的色素可能位于一种单层膜细胞器中
C．为分析叶片变黄的原因，常用无水乙醇分离叶片中的色素
D．树叶变黄、变红并脱落，不利于植物适应环境
解析：秋季树叶变色的原因是叶绿素分解，叶黄素和胡萝卜素相对增多，使叶片变黄，A错误；花青素积累，使叶片变红，花青素位于液泡中，液泡是一种单层膜细胞器，B正确；无水乙醇用于提取色素，C错误；树叶变色脱落是植物适应环境的方式，D错误。
B
6．(2024·安徽卷)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中 ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是 ( )
A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B．PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D．运动时肌细胞中 AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快
D
解析：细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应，即需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1(PFK1)只是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A错误；由题意可知，PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，但仍具有活性，B错误；由题意可知，ATP/AMP浓度比变化，引起酶活性改变，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中 ATP减少，ADP和AMP会增多，AMP与PFK1结合增多，为保证细胞中能量的供求平衡，细胞呼吸速率加快，D正确。
7．(2025·大湾区一模)为探究金属离子对纤维素酶活性的影响，某研究小组将无机盐与酶以不同比例均匀混合，测定酶活力(见下表)。下列分析正确的是 ( )
D
注：U·g-1为酶活力单位，值越大代表活性越高。
A．MnCl2能提高该实验化学反应的活化能
B．CuCl2浓度增加使其对酶活力的激活作用减弱
C．该实验表明Cl－对纤维素酶的活力无影响
D．金属离子与酶结合后可能改变了酶的空间结构
待测酶液的比例 蒸馏水 MnCl2 MgCl2 CuCl2
1∶10 1∶2 1∶10 1∶2 1∶10 1∶2
酶活力/(U·g-1) 1 000 1 225 1 435 1 000 1 048 957 902
解析：酶的作用是降低化学反应的活化能，MnCl2处理后酶活力比蒸馏水组高，说明MnCl2增强了酶活性，更有利于降低反应活化能，A错误；从表格数据看，CuCl2与待测酶液比例为 1∶10 时酶活力为 957，1∶2时酶活力为902，即CuCl2浓度增加，酶活力降低，说明CuCl2对酶活力具有抑制作用且随CuCl2浓度增加而增强，B错误；表格中各实验组都含有Cl－，但酶活力不同，不能说明Cl－对纤维素酶的活力无影响，C错误；金属离子与酶结合后，酶活力发生变化，很可能是改变了酶的空间结构，从而影响酶活性，D正确。
8．(2025·佛山二模)研究人员对茶树幼苗与不同药用植物间作时的光合生理指标进行了研究，结果如下表所示。下列叙述错误的是 ( )
组
别 种植方式 叶绿素含量/
(mg·g-1) 气孔导度/
(molH2O·m-2·s-1) 净光合速率/
(μmolCO2·m-2·s-1)
① 茶树单作 1.50 0.31 15.41
② 元胡—茶树间作 1.75 0.34 21.28
③ 紫云英—茶树间作 1.27 0.27 14.88
④ 崧蓝—茶树间作 1.14 0.24 13.08
A．叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关
B．②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关
C．与③组相比，②组茶树光反应和暗反应速率均提高
D．④组茶树光合速率降低由CO2供应不足引起
D
解析：叶绿素的合成需要一定的光照，Mg是叶绿素的组成元素，因此叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关，A正确；如果温度过高，植物为了防止蒸腾作用过强导致水分散失，会关闭部分气孔，因此推测②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关，B正确；据表中数据分析可知，与③组相比，②组的叶绿素含量高，光反应对光能的利用率提高，光反应速率提高，②组的气孔导度大，CO2供应充足，暗反应速率也会提高，C正确；与①组相比，④组的叶绿素含量明显减少，光反应会减弱，④组的气孔导度下降，会导致CO2供应不足，暗反应减弱，从而使茶树光合速率降低，D错误。
9．(2025·肇庆二模)线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关，该过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控。衰老过程中，肌肉细胞线粒体碎片化增加。下图是研究运动对衰老线虫肌肉细胞线粒体影响的结果。下列说法错误的是 ( )
D
注：颜色越深代表细胞中的线粒体碎片化程度越高，drp-1、fzo-1代表相关基因突变体。
A．衰老细胞的细胞核体积变大、染色质染色加深
B．运动可减缓野生型线虫衰老引起的线粒体碎片化
C．运动对野生型线虫的作用效果比突变体明显
D．DRP-1和FZO-1基因都会抑制线粒体碎片化
解析：衰老细胞的特征之一是细胞核体积变大、染色质染色加深，A正确；通过与野生型对照组比较，可发现运动会使线粒体碎片化程度降低，B正确；对比10 d龄的野生型线虫与突变体的对照组和运动组，可发现运动对突变体衰老引起的线粒体碎片化程度影响不大，而对野生型的作用效果较明显，C正确；由题意可知，野生型线虫线粒体的变化过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控，与野生型对照组相比较，drp-1、fzo-1的对照组线粒体碎片化细胞比例均上升，说明DRP-1基因、FZO-1基因突变会加重线粒体碎片化，但并不能得出FZO-1基因、DRP-1基因都会抑制线粒体碎片化的结论，D错误。
10．(2025·惠州三调)研究人员将C6(能提高光反应中电子传递效率)和SBP(可促进卡尔文循环中C5的再生)两个基因分别导入烟草中获得C6和SB株系。利用C6和SB株系获得纯合双转基因C6SB株系，在温室提供一定浓度CO2的条件下，检测四种株系的相关指标，结果如下表。下列说法错误的是 ( )
C
A．C6基因的产物可能与ATP、NADPH生成有关
B．SBP基因的产物在叶绿体基质中发挥作用
C．与野生型相比，C6株系光合速率的增加体现暗反应能促进光反应
D．与SB株系相比，C6SB株系光合速率的增加体现光反应能促进暗反应
组别 电子传递速率(相对值) C5再生速率/(μmol·m-2·s－l) 光合速率/(μmol·m-2·s－l)
野生型 0.118 121.5 24.6
C6株系 0.123 124.8 25.6
SB株系 0.130 128.7 27.0
C6SB株系 0.140 132.0 27.4
解析：C6基因能提高光反应中电子传递效率，光反应进行水光解，产生氧气和ATP、NADPH，因此C6基因的产物可能与ATP、NADPH生成有关，A正确；SBP基因可促进卡尔文循环中C5的再生，暗反应包括CO2固定和C3还原再生形成C5，场所是叶绿体基质，SBP基因的产物在叶绿体基质中发挥作用，B正确；与野生型相比，C6株系电子传递效率高，ATP和NADPH生成速率高，使它们参与的C5再生(暗反应)速率高，体现了光反应能促进暗反应，C错误；与SB株系相比，C6SB株系光合速率的增加是因为C6SB株系电子传递速率高于SB株系，体现光反应能促进暗反应，D正确。
11．(2025·广州一模)2022年，我国科学家利用高光敏感的拟南芥突变体揭示了植物光适应的一种新机制。该突变体由正常光强转移到高光条件时，光合速率显著下降，表现出典型的光抑制现象。研究发现，其叶绿体中NAD磷酸激酶基因缺失，NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋。图甲是光合作用的部分过程，其中PSⅠ和PSⅡ组成光反应系统。图乙是野生型与突变型的叶绿体内NADP＋和NADPH的含量。回答下列问题：
(1)图甲所示的生物膜是_____________。
类囊体薄膜
甲
乙
(2)据图乙结果，可推测在暗反应过程中，突变型拟南芥的C3还原速率_______ (填“高于”“等于”或“低于”)野生型。
低于
(3)研究发现，该突变型拟南芥中由psaA-psaB蛋白复合体组成的PSⅠ功能受损，进一步研究发现，野生型拟南芥叶绿体的psaA-psaB mRNA与核糖体的结合率明显大于突变型拟南芥。结合上述研究，推测NAD磷酸激酶间接影响PSⅠ功能的机制是NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋，__________________，更多的还原剂促进了psaA-psaB mRNA与核糖体的结合，_______________________________，进而促进PSⅠ的生成。
形成更多的NADPH
促进psaA蛋白与psaB蛋白的合成
(4)为验证NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用。研究小组设置A、B、C组进行实验，A组为野生型拟南芥，B组为突变型拟南芥，C组为______________________________________，三组均给予强光照射，并在相同且适宜的条件下培养，测定并比较三组拟南芥光合作用的速率。预期结果为_________ _________________________________。
导入了NAD磷酸激酶基因的突变型拟南芥
A组和C组光合作用的速率相当，且高于B组
解析：(1)图甲发生的是光合作用光反应阶段，光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，所以图甲所示的生物膜是类囊体薄膜。(2)据图乙结果，野生型体内的NADP＋与NADPH含量均高于突变型，说明野生型光合作用中的暗反应所需的NADPH量高于突变型，因此可推测在暗反应过程中，突变型拟南芥的C3还原速率低于野生型。(3)NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋，则野生型中可以形成更多的NADPH，更多的还原剂可以促进psaA-psaB mRNA与核糖体的结合，进而促进psaA蛋白与psaB蛋白的合成，提高mRNA与核糖体的结合率，从而促进PSⅠ的生成。(4)为验证NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用，可以设置A、B、C组进行实验，A组为野生型拟南芥，作为对照实验，B组为突变型拟南芥，C组为导入了NAD磷酸激酶基因的突变型拟南芥，三组均给予强光照射，并在相同且适宜的条件下培养，测定并比较三组拟南芥光合作用的速率。若NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用，则预期结果应是A组和C组光合作用的速率无明显差异，且高于B组。
12．(2025·深圳二模)甘蔗是我国南方重要的糖料作物。为研究磷元素对两个甘蔗品种(简称R和Y)光合作用及生长的影响，研究人员设置无磷、低磷和高磷三组处理进行实验，测定部分指标如下表。回答下列问题：
品
种 供磷
水平 净光合速率/
(μmol·m-2·s-1) 叶绿素总量/(mg·g-1) 气孔导度/(mol·m-2·s-1)
R 无磷 10.31 16.65 0.07
Y 6.32 16.89 0.04
R 低磷 15.70 18.93 0.15
Y 11.25 16.31 0.13
R 高磷 17.60 21.60 0.14
Y 12.23 18.89 0.12
注：气孔导度越大，气孔开放程度越高。
(1)植物体缺磷常表现为生长发育不正常，这说明__________________________ ____________。在作物光合作用过程中，H＋与氧化型辅酶Ⅱ结合，形成的________ _______________含有磷元素。
(2)与无磷组相比，低磷和高磷组品种R的净光合速率较高，推测原因可能是：①叶绿素总量增加，可以转化更多光能；②_______________，可以______________。
(3)不同组别呼吸速率基本一致的情况下，从光合作用整体性的角度并结合表格数据，推测整个实验过程中低磷组品种Y的光反应强度_______(填“大于”“小于”或“等于”)无磷组，判断的理由是____________________________。
P对于植物正常的生长发育是必不可少的
还原型辅酶Ⅱ(NADPH)
气孔导度增加
吸收更多CO2
大于
低磷组品种Y的净光合速率高
(4)某兴趣小组抽样检测甘蔗叶绿素总量时，为提高数据的可信度，在选择甘蔗叶片进行测定时，合理的处理是_____________________。
解析：品种Y的净光合速率高，而呼吸速率各组别基本一致，故品种Y光合作用速率高，推测整个实验过程中低磷组品种Y的光反应强度大于无磷组。
随机取样并重复测定
13．(2025·陕晋青宁卷)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1。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2。回答下列问题：
图1
(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。
基质
ATP、NADPH
图2
(2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图1、2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，暗反应速率加快
(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_______(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”)。
减小
小
(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，再补充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
解析：(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，保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，CO2竞争R酶的能力减弱，暗反应速率减小，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CO2的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。
14．(2025·佛山期末)绿潮是一种常见的海洋生态灾害，通常由海洋绿藻大量增殖并聚集形成。浒苔是一种常见的绿潮藻类，其光合作用途径如图1所示，其中PEPCase与Rubisco为两种固定CO2的酶。科研人员对浒苔、肠浒苔和U.expansa(一种绿藻)在不同条件下的PEPCase酶活性进行了研究，结果如图2所示。回答下列问题：
图1
(1)据图1分析，浒苔细胞光合作用中CO2的固定产物有_________。图中(CH2O)的生成除C3和相关酶外，还需_____________参与反应。
C4、C3
ATP、NADPH
(2)已知PEPCase对CO2的亲和能力比Rubisco对CO2的亲和能力更强。水体中的CO2浓度低，与U.expansa相比，浒苔的竞争能力_______。由图2可知，影响水体中浒苔种群密度的非密度制约因素有_____________。随着季节的变化，浒苔更易在夏天发展成优势种的原因是______________________________________________________________________________________________________。
图2
更强
光照、温度
浒苔在温度高、光照强的中午时PEPCase酶活性较高，而夏季光照强、温度高，浒苔具有更强的光合作用能力
(3)研究显示，入海河流中的水产养殖业(养殖过程中会投放饵料)、海洋中的紫菜养殖业(紫菜养殖中的半漂浮养殖筏为浒苔提供了附着场所)与浒苔的大量繁殖有关。请结合生态工程整体原理提出预防浒苔绿潮的措施：___________________________ ________________________________。
养殖紫菜时及时清理附着的浒苔、做好水中无机盐浓度的检测等
解析：(1)浒苔细胞光合作用中CO2的固定产物有C4和C3。在相关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，经过一系列的反应转化为糖类(CH2O)。(2)分析图2，在相同的采样时间下，浒苔的PEPCase酶活性远大于U.Expansa，因此，在低CO2浓度条件下，浒苔固定CO2能力强，竞争CO2能力强。根据图2可知，光照强度和温度等气候因素(非密度制约因素)不同时浒苔的PEPCase酶活性不同，光合速率不同，进而导致种群密度不同。图2显示，中午时光照强度和温度都较高，浒苔PEPCase酶活性较高，所以，浒苔在夏天具有更强的光合作用能力，有利于形成优势种。专题3 细胞的代谢
辨 易 错
1．酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸。（）
2．“探究pH对胰蛋白酶活性的影响”实验中，两支试管中的pH不同，其反应速率可能相同。（）
3．“能量”就是指ATP，ATP就是“能量”。（）
4．放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量可储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。（）
5．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用。（）
6．有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多。（）
7．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。（）
8．在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验中，直接向酵母菌培养液加入酸性重铬酸钾，若变为灰绿色则说明呼吸产物有酒精。（）
9．用纸层析法分离色素时，若滤液细线画得不直可能会导致色素带出现重叠。（）
10．如果土壤中缺乏镁元素，分离叶绿体中色素后得到的结果是4条色素带变窄。（）
11．适宜条件下停止供应CO2后，光合作用过程中C5/C3的比值升高。（）
12．合理增施磷肥可以促进光合作用，从而提高产量。（）
破 重 难
突破1 酶的种类与影响因素
1．常见酶总结
与代谢有 关的酶 淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、肽酶、DNA酶、RNA酶、过氧化氢酶、ATP合酶、ATP水解酶、溶菌酶、酪氨酸酶(衰老细胞中其活性下降)等，以及光合作用、细胞呼吸所需的系列酶
与遗传物质 相关的酶 解旋酶(作用于氢键)；DNA聚合酶和RNA聚合酶(分别催化DNA和RNA合成，形成磷酸二酯键)；逆转录酶(催化的反应一般发生在逆转录病毒侵入的宿主细胞中)
生物工程 中的酶 限制性内切核酸酶、DNA连接酶(基因工程中的2种工具酶)；纤维素酶和果胶酶(在植物体细胞杂交中去除细胞壁)；胰蛋白酶或胶原蛋白酶(动物细胞培养中分散组织细胞)
2．酶促反应速率的影响因素
因素 曲线 解读
温度和 pH 高温、过酸、过碱都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从图中可以看出：反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度（pH）
底物浓 度和酶 浓度 图中O～P段的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素是酶浓度
突破2 ATP与能量转换
1．ATP结构解读
ATP、ADP、AMP分别为腺苷三磷酸（A—P~P~P） 、腺苷二磷酸（A—P~P）、腺苷一磷酸[腺嘌呤核糖核苷酸，由腺苷“A”(由一分子腺嘌呤、一分子核糖组成)及一分子磷酸“P”组成]。由于磷酸基团带有负电荷，相邻两个磷酸基团间的互斥力使得ATP的结构不稳定，同时也赋予了将两个磷酸基团连接在一起的化学键较高的转移势能。
拓展
cAMP、dNTP与ddATP
除ATP外，生物体内还有UTP、GTP、CTP等高能磷酸化合物，它们在特定的生理过程中也参与供能，如GTP在蛋白质合成中起重要作用。
(1)脱氧核糖核苷三磷酸（dNTP）的结构：每个dNTP由磷酸基团、脱氧核糖和含氮碱基组成。
(2)双脱氧核苷三磷酸腺嘌呤（ddATP），其核糖的2号、3号C上羟基的O被脱去。由于其掺入DNA后，可终止DNA的合成，故应用双脱氧链末端终止法来测序。
ATP、dATP和ddATP的结构
(3)环磷酸腺苷（cAMP）即3′，5′-环腺苷酸，是细胞内的第二信使，由某些激素或其他分子信号激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成。其信号的继续传递依赖于蛋白激酶A（PKA）。
ATP在细胞内和细胞外信号转导中也发挥一定作用，如作为第二信使cAMP的前体，参与细胞内一些信号传导通路。
2．ATP与能量供应
(1)供能原理：ATP水解供能常涉及基团的转移。ATP水解时，末端磷酸基团脱离并转移给其他分子，释放能量，使接受磷酸基团的分子活化，从而推动各种生命活动的进行。
拓展
1．ATP的作用机理——磷酸化和去磷酸化
在ATP的合成中，ATP合酶（ATPsynthase）是关键酶。它广泛分布于线粒体内膜、叶绿体类囊体膜和细菌细胞膜上，是一种ATP驱动的质子运输体，在氧化磷酸化和光合磷酸化过程中，当质子顺电化学梯度流动时催化ADP和无机磷酸合成ATP。
腺苷三磷酸酶简称ATP酶，是存在于细胞膜和液泡膜中催化ATP水解并释放能量的酶，它们与无机离子和代谢物的跨膜主动运输有关。
2．蛋白质磷酸化——调节和控制蛋白质活力和功能最重要的机制
在有机体内，磷酸化对蛋白质功能的正常发挥起着重要的调节作用，该过程是由蛋白激酶催化的把ATP或GTP的γ位磷酸基转移到底物蛋白质的氨基酸残基上的过程，而其逆向过程则是由蛋白质磷酸酶去除相应的磷酸基团。正是这两种酶的相反作用及其中所涉及的能量消耗与生成使磷酸化成为体内很多生理活动调控的首选方式。
(2)ATP系统的动态平衡
ATP是细胞内能量转换的枢纽，将放能反应释放的能量储存起来，又在吸能反应中释放出来，为细胞的各项生命活动提供直接能量，维持生物体的正常运转。
在活细胞中，ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的，其消耗与再生的速度是相对平衡的，ATP的含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的水平。
突破3 光合作用和细胞呼吸关系模型
光合作用和呼吸作用关系图解
突破4 光合作用与细胞呼吸相关曲线分析
1．研究曲线变化前需理清的三个数量关系：总(真)光合速率、净光合速率和呼吸速率
项目 表示方法
净光合速率(又称表观光合速率) O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量
总光合速率(又称实际光合速率、真光合速率) O2的产生量(制造量)、CO2的固定量(利用量)、有机物的制造量(产生量)
呼吸速率(黑暗中测量) O2的吸收量、CO2的释放量、有机物的消耗量
2．用曲线模型分析呼吸作用和光合作用的关系
曲线 模型
模型分析
范围 细胞生 理活动 植物组织 外观表现 图示
A点 只进行细胞呼吸，不进行光合作用 从外界吸收O2，向外界排出CO2
A～B段 (不含 A、B点) 呼吸量>光合量 从外界吸收O2，向外界排出CO2
范围 细胞生 理活动 植物组织 外观表现 图示
B点 光合量＝呼吸量 与外界不发生气体交换
B点 之后 光合量>呼吸量 从外界吸收CO2，向外界释放O2
应用 ①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产； ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低，如曲线模型中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能
3．CO2浓度随时间变化曲线分析
图1 密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
图2 植物在夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线
图1对应 区段 生理活动 图2对应 区段
A～C段 无光照，植物只进行呼吸作用，其中2时左右温度低，呼吸作用弱 b点之前
C～D段 4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<呼吸作用强度 b～c段
D点 光合作用强度＝呼吸作用强度 c点
D～H段 光合作用强度>呼吸作用强度，其中F～G段、d点温度过高，部分气孔关闭，出现“光合午休”现象 c～e段
H点 光合作用强度＝呼吸作用强度 e点
H～I段 光照继续减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止 e～g段
4．氧气浓度与细胞呼吸方式的关系
(1)有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段场所都是细胞质基质，由于所需酶所在场所不同，后面发生阶段有区别：有氧呼吸第二、三阶段在线粒体进行，有机物彻底分解，产生大量能量；而无氧呼吸第二阶段仍在细胞质基质进行。
(2)氧气浓度影响细胞呼吸
①图中O2浓度为0时，并非细胞呼吸强度为0，而是只进行无氧呼吸；O2浓度大于0小于b%时，两种呼吸类型均有；O2浓度大于或等于b%时，只进行有氧呼吸。
②图中AB＝BC，有氧呼吸吸收的O2量(或释放的CO2量)等于无氧呼吸释放的CO2量。
③在储藏种子或蔬菜水果保鲜时，应保持低温、低氧环境。
溯 考 情
1．(2024·广东卷)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见下表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是（）
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3-Bi-CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
注：“－”表示无活性，“＋”表示有活性，“＋”越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5 催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
2．(2023·广东卷)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（）
A．揉捻能破坏细胞结构，使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
3．(2024·广东卷)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（）
A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B．线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C．有氧条件下，WT 比Δsqr的生长速度快
D．无氧条件下，WT 比Δsqr产生更多的ATP
4．(2023·广东卷)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（）
A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸
C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳
5．(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)。分析图表，回答下列问题：
水稻材料 叶绿素/ (mg·g-1) 类胡萝卜素/ (mg·g-1) 类胡萝卜素/ 叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和__ __，叶片主要吸收可见光中的__ __光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol· m-2· s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl__ __(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和__ __。
(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体__ __，是其高产的原因之一。
(4)试分析在0～50 μmol· m-2 ·s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题： _。
提 考 能
考向1 酶的特点及应用
1．(2025·安徽卷)下列关于真核细胞内细胞器中的酶和化学反应的叙述，正确的是( )
A．高尔基体膜上分布有相应的酶，可对分泌蛋白进行修饰加工
B．核糖体中有相应的酶，可将氨基酸结合到特定tRNA的3′端
C．溶酶体内含有多种水解酶，仅能消化衰老、损伤的细胞组分
D．叶绿体中的ATP合酶，可将光能直接转化为ATP中的化学能
考向2 (难点)酶相关实验分析
2．(2025·四川卷)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下，测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率＝产物量/底物量×100%)，其变化趋势如下图。下列叙述正确的是（）
A．升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率
B．D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C．若将Co2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D．2 h时，三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
考向3 (常考点)细胞呼吸
3．(2025·深圳二模)细胞呼吸过程中，由葡萄糖分解产生丙酮酸的过程称为糖酵解。下列叙述正确的是（）
A．糖酵解是在线粒体基质中进行的
B．有氧呼吸中糖酵解产能效率最高
C．无氧呼吸也要经过糖酵解过程
D．糖酵解过程需要氧气的参与
(2025·深圳高级中学)有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行(如图甲)，叠氮化物可抑制电子传递给氧；2，4-二硝基苯酚（DNP）使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物、DNP 中的一种，测定消耗的O2量和合成的ATP量，结果如图乙，①②表示生理过程。下列说法正确的是（）
甲
乙
A．线粒体基质中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解
B．物质x是丙酮酸，①②过程均发生在线粒体内膜上
C．物质y是叠氮化物，影响水的生成，不影响ATP的合成
D．物质z是DNP，使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少
考向4 (重难点)光合作用及相关实验、数学模型分析
5．(2025·广东一模)玉米的光合作用既有C4途径又有C3途径(如下图)，PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力。据图分析，下列说法正确的是（）
A．物质B为C3，它和PEP均可固定CO2
B．卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质
C．为过程②提供能量的物质有ATP和NADH
D．在炎热夏季中午，叶肉细胞还可以生成淀粉
(2025·湛江二模)为研究草莓去果对叶片光合速率的影响，科研人员选取生理状态接近的草莓植株，待长出6个果时开始处理：留5个果和不留果。一段时间后，测定两组草莓的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci），实验结果见图1～3。请回答问题：
图1
图2
图3
注：光合有效辐射（PAR）指的是植物能够用于光合作用的太阳辐射波段，这部分的光能被植物叶片中的光合色素吸收用于光合作用。
(1)12点时叶肉细胞光合作用利用的二氧化碳的来源有__ __。
(2)结合图1、2、3分析，与a点相比，b点时刻光合速率下降的主要原因是__ __。
(3)已知光合色素吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的荧光淬灭称为光化学淬灭（qP），由热能散失引起的荧光淬灭称为非光化学淬灭（NPQ），NPQ可以避免光系统损伤。科研人员研究了留5个果组和不留果组qP和NPQ随时间的变化，结果如图4。
图4
①结合图1和图4分析，图4中的B组是__ __(填“留5个果组”和“不留果组”)，判断依据是 。
②根据实验结果可知，对于采摘过果实的草莓植株应进行__ __处理。
（4）基于以上实验，关于草莓去果影响叶片光合速率的生理机制，尝试提出一个新的研究问题 。
配 套 热 练
1．(2025·广东省一模)食物热效应是指人在摄取食物过程中因消化、吸收、代谢等过程额外引起的能量消耗，蛋白质的食物热效应是脂肪和糖类的6～8倍。下列分析正确的是（）
A．蛋白质、脂肪和糖类都是人体内重要的储能物质
B．消化、吸收食物过程中所需的能量由ATP水解提供
C．有氧呼吸时，葡萄糖中的能量小部分以热能的形式散失
D．如摄取食物量相等，冬天多吃米饭比多吃牛肉更能暖身子
2．在最适条件下，某一不可逆化学反应进行到t1时，加入催化该反应的酶(成分为蛋白质)。在加酶前后反应物浓度随时间的变化如下图所示。下列分析错误的是（）
A．当反应时间达到t2时，酶完全失去活性
B．适当升高反应体系的温度，t2将会右移
C．t1后反应物浓度降低的速率可表示酶促化学反应的速率
D．受反应物浓度的限制，t1～t2酶促反应速率逐渐减慢
3．(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
4．(2025·广州三模)ATP荧光检测法是利用荧光素对ATP进行含量测定的方法，常用来检测食品中的微生物含量。下列叙述错误的是（）
A．检测的前提是生物细胞中含有一定量的ATP
B．荧光素发出荧光需要ATP水解提供能量
C．通过测定发光强度来测定样品中的ATP 含量
D．ATP含量越高，说明待检测的食品越卫生
5．(2025·大湾区二模)深秋时节，大自然调出绚丽的色彩，或金黄，或火红，引人入胜。下列叙述正确的是（）
A．树叶由绿变黄的原因是叶黄素和胡萝卜素大量增加
B．导致树叶变红的色素可能位于一种单层膜细胞器中
C．为分析叶片变黄的原因，常用无水乙醇分离叶片中的色素
D．树叶变黄、变红并脱落，不利于植物适应环境
6．(2024·安徽卷)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中 ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（）
A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B．PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D．运动时肌细胞中 AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快
7．(2025·大湾区一模)为探究金属离子对纤维素酶活性的影响，某研究小组将无机盐与酶以不同比例均匀混合，测定酶活力(见下表)。下列分析正确的是（）
待测酶液 的比例 蒸馏水 MnCl2 MgCl2 CuCl2
1∶10 1∶2 1∶10 1∶2 1∶10 1∶2
酶活力/ (U·g-1) 1 000 1 225 1 435 1 000 1 048 957 902
注：U·g-1为酶活力单位，值越大代表活性越高。
A．MnCl2能提高该实验化学反应的活化能
B．CuCl2浓度增加使其对酶活力的激活作用减弱
C．该实验表明Cl－对纤维素酶的活力无影响
D．金属离子与酶结合后可能改变了酶的空间结构
8．(2025·佛山二模)研究人员对茶树幼苗与不同药用植物间作时的光合生理指标进行了研究，结果如下表所示。下列叙述错误的是（）
组 别 种植方式 叶绿素含量/ (mg·g-1) 气孔导度/ (molH2O· m-2·s-1) 净光合速率/ (μmolCO2· m-2·s-1)
① 茶树单作 1.50 0.31 15.41
② 元胡— 茶树间作 1.75 0.34 21.28
③ 紫云英— 茶树间作 1.27 0.27 14.88
④ 崧蓝— 茶树间作 1.14 0.24 13.08
A．叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关
B．②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关
C．与③组相比，②组茶树光反应和暗反应速率均提高
D．④组茶树光合速率降低由CO2供应不足引起
9．(2025·肇庆二模)线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关，该过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控。衰老过程中，肌肉细胞线粒体碎片化增加。下图是研究运动对衰老线虫肌肉细胞线粒体影响的结果。下列说法错误的是（）
注：颜色越深代表细胞中的线粒体碎片化程度越高，drp-1、fzo-1代表相关基因突变体。
A．衰老细胞的细胞核体积变大、染色质染色加深
B．运动可减缓野生型线虫衰老引起的线粒体碎片化
C．运动对野生型线虫的作用效果比突变体明显
D．DRP-1和FZO-1基因都会抑制线粒体碎片化
10．(2025·惠州三调)研究人员将C6(能提高光反应中电子传递效率)和SBP(可促进卡尔文循环中C5的再生)两个基因分别导入烟草中获得C6和SB株系。利用C6和SB株系获得纯合双转基因C6SB株系，在温室提供一定浓度CO2的条件下，检测四种株系的相关指标，结果如下表。下列说法错误的是（）
组别 电子传递速 率(相对值) C5再生速率/ (μmol·m-2·s－l) 光合速率/ (μmol·m-2·s－l)
野生型 0.118 121.5 24.6
C6株系 0.123 124.8 25.6
SB株系 0.130 128.7 27.0
C6SB株系 0.140 132.0 27.4
A．C6基因的产物可能与ATP、NADPH生成有关
B．SBP基因的产物在叶绿体基质中发挥作用
C．与野生型相比，C6株系光合速率的增加体现暗反应能促进光反应
D．与SB株系相比，C6SB株系光合速率的增加体现光反应能促进暗反应
11．(2025·广州一模)2022年，我国科学家利用高光敏感的拟南芥突变体揭示了植物光适应的一种新机制。该突变体由正常光强转移到高光条件时，光合速率显著下降，表现出典型的光抑制现象。研究发现，其叶绿体中NAD磷酸激酶基因缺失，NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋。图甲是光合作用的部分过程，其中PSⅠ和PSⅡ组成光反应系统。图乙是野生型与突变型的叶绿体内NADP＋和NADPH的含量。回答下列问题：
甲
乙
(1)图甲所示的生物膜是__ __。
(2)据图乙结果，可推测在暗反应过程中，突变型拟南芥的C3还原速率__ __(填“高于”“等于”或“低于”)野生型。
(3)研究发现，该突变型拟南芥中由psaA-psaB蛋白复合体组成的PSⅠ功能受损，进一步研究发现，野生型拟南芥叶绿体的psaA-psaB mRNA与核糖体的结合率明显大于突变型拟南芥。结合上述研究，推测NAD磷酸激酶间接影响PSⅠ功能的机制是NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋，__ __，更多的还原剂促进了psaA-psaB mRNA与核糖体的结合，__ __，进而促进PSⅠ的生成。
(4)为验证NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用。研究小组设置A、B、C组进行实验，A组为野生型拟南芥，B组为突变型拟南芥，C组 _，三组均给予强光照射，并在相同且适宜的条件下培养，测定并比较三组拟南芥光合作用的速率。预期结果为__ __。
12．(2025·深圳二模)甘蔗是我国南方重要的糖料作物。为研究磷元素对两个甘蔗品种(简称R和Y)光合作用及生长的影响，研究人员设置无磷、低磷和高磷三组处理进行实验，测定部分指标如下表。回答下列问题：
品 种 供磷 水平 净光合速率/ (μmol·m-2 ·s-1) 叶绿素总量/ (mg·g-1) 气孔导度/ (mol·m-2·s-1)
R 无磷 10.31 16.65 0.07
Y 6.32 16.89 0.04
R 低磷 15.70 18.93 0.15
Y 11.25 16.31 0.13
R 高磷 17.60 21.60 0.14
Y 12.23 18.89 0.12
注：气孔导度越大，气孔开放程度越高。
(1)植物体缺磷常表现为生长发育不正常，这说明__ __。在作物光合作用过程中，H＋与氧化型辅酶Ⅱ结合，形成的__ __含有磷元素。
(2)与无磷组相比，低磷和高磷组品种R的净光合速率较高，推测原因可能是：①叶绿素总量增加，可以转化更多光能；②__ __，可以__ __。
(3)不同组别呼吸速率基本一致的情况下，从光合作用整体性的角度并结合表格数据，推测整个实验过程中低磷组品种Y的光反应强度__ __(填“大于”“小于”或“等于”)无磷组，判断的理由是__ __。
(4)某兴趣小组抽样检测甘蔗叶绿素总量时，为提高数据的可信度，在选择甘蔗叶片进行测定时，合理的处理是__ __。
13．(2025·陕晋青宁卷)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1。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2。回答下列问题：
图1
图2
(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1、2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·佛山期末)绿潮是一种常见的海洋生态灾害，通常由海洋绿藻大量增殖并聚集形成。浒苔是一种常见的绿潮藻类，其光合作用途径如图1所示，其中PEPCase与Rubisco为两种固定CO2的酶。科研人员对浒苔、肠浒苔和U.expansa(一种绿藻)在不同条件下的PEPCase酶活性进行了研究，结果如图2所示。回答下列问题：
图1
图2
(1)据图1分析，浒苔细胞光合作用中CO2的固定产物有__ __。图中(CH2O)的生成除C3和相关酶外，还需__ __参与反应。
(2)已知PEPCase对CO2的亲和能力比Rubisco对CO2的亲和能力更强。水体中的CO2浓度低，与U.expansa相比，浒苔的竞争能力__ __。由图2可知，影响水体中浒苔种群密度的非密度制约因素有__ __。随着季节的变化，浒苔更易在夏天发展成优势种的原因是__ __。
(3)研究显示，入海河流中的水产养殖业(养殖过程中会投放饵料)、海洋中的紫菜养殖业(紫菜养殖中的半漂浮养殖筏为浒苔提供了附着场所)与浒苔的大量繁殖有关。请结合生态工程整体原理提出预防浒苔绿潮的措施：__ __。
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