專題二細胞的代謝考情透視核心考點考試頻次考題統(tǒng)計ATP的結構和功能3年7次（2024安徽卷）載體蛋白磷酸化（2024甘肅卷）ATP的作用酶的作用及特性3年9次（2024廣東卷）酶的實驗設計（2024河北卷）酶的作用（2023浙江卷）酶的特性有氧呼吸和無氧呼吸的相關過程3年17次（2024貴州卷）細胞呼吸過程（2024甘肅卷）細胞呼吸過程（2024廣東卷）有氧呼吸和無氧呼吸細胞呼吸的影響因素及其應用

3年5次（2024山東卷）種子萌發(fā)與細胞呼吸（2024甘肅卷）細胞呼吸的應用綠葉中色素的提取和分離3年7次（2024貴州卷）綠葉中色素的提取與分離（2024廣東卷）綠葉中色素的提取與分離影響光合作用的因素和應用3年31次（2024天津卷）光合作用物質變化（2024福建卷）影響光合作用的因素（2024重慶卷）光合作用物質能量變化、影響光合作用的因素考情透視

酶和ATP內容的命題以選擇題為主，也可能在大題中以實驗設計的形式考查。

細胞呼吸和光合作用的命題以非選擇題為主，屬于年年必考的題目。試題情境多樣，以下兩種居多，一是大學教材中有氧呼吸和光合作用過程的文字或圖解，二是科學家所做的一種或多種環(huán)境因素對兩過程影響的實驗數(shù)據(jù)表或坐標曲線圖，考察考生對兩過程基礎知識的實際和對圖表數(shù)據(jù)的分析推理。壹貳叁酶的特性及相關實驗設計分析細胞呼吸和光合作用的原理光呼吸與二氧化碳固定的其他途徑目錄/DIRECTORY肆光合作用與細胞呼吸的影響因素及應用叁光呼吸與二氧化碳固定的其他途徑深化點(一)光呼吸與細胞呼吸1.光呼吸

光呼吸細胞呼吸底物底物是光照下葉綠體新形成的,如乙醇酸常用底物是葡萄糖,可以是新形成,也可以是儲存的場所只發(fā)生在光合細胞中,在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體協(xié)同作用下進行所有活細胞中都可以進行條件光下,O2與CO2比值相對高時有氧、無氧都可進行,光下、暗處都可進行意義CO2供應不足時,消耗過多的NADPH和ATP,以避免對細胞造成傷害為生命活動提供直接能源物質ATP深化點(一)光呼吸與細胞呼吸2.辨析光呼吸與細胞呼吸的關系(1)Rubisco酶催化的底物有______________,植物進行光呼吸需要的條件有_____________________________(至少寫出兩點)。(2)光呼吸會消耗有機物、釋放CO2,降低了植物的凈光合速率,影響農作物產量,可適當?shù)匾种乒夂粑栽黾幼魑锂a量,可采取的措施有________________________________________________________________________________________________________________________(至少寫出兩點)。(3)光呼吸也有積極意義,在干旱高溫天氣或過強光照下,水稻等作物的光合產物有較大比例要消耗在光呼吸底物上。這些作物中光呼吸存在的意義是_____________________________________________________________________________________________________。C5、CO2、O2光照、高O2含量或低CO2含量提高Rubisco酶催化C5與CO2的反應速率、減少其C5與O2的反應速率、多通風、大棚內釋放干冰、使用農家肥、使用光呼吸抑制劑避免光反應過程中積累的ATP和NADPH對葉綠體的傷害,同時消除乙醇酸對細胞的毒害,回收碳元素,減少碳的流失深化點(二)二氧化碳的三種濃縮機制1.C4植物的CO2濃縮機制C4植物通過將光合作用的不同階段在細胞的特定區(qū)域進行分離，提高了整體效率。C4途徑的生物學意義在于,熱帶植物為了防止水分過度蒸發(fā),常常關閉葉片上的氣孔,這樣空氣中的CO2就不易進入葉肉細胞,不能滿足光合作用對CO2的需求;而C4途徑中能固定CO2的PEP羧化酶對CO2有很高的親和力,使葉肉細胞能有效地固定和濃縮CO2,供維管束鞘細胞中葉綠體內的C3途徑利用。玉米植株中固定CO2的酶的能力要遠遠強于水稻植株中相應的酶,因此玉米的光合效率大于水稻,特別是在低CO2濃度下,這種差別更為明顯。深化點(二)二氧化碳的三種濃縮機制1.C4植物的CO2濃縮機制2、特別提醒：1.凡考查C3、C4植物，需先思考兩者的差別與聯(lián)系：（1）兩者聯(lián)系C4途徑的光反應與暗反應的反應方程式與C3植物相同②C4途徑與C3途徑的CO2固定過程有區(qū)別，因前者具有PEPC酶，與CO2親和力高，可提升維管束鞘細胞中的CO2濃度，進而提升光合速率①C4途徑與C3途徑的光反應與暗反應的場所不同，前者光反應發(fā)生在葉肉細胞，暗反應發(fā)生在維管束鞘細胞，而后者全程發(fā)生在葉肉細胞（2）兩者主要區(qū)別例6（2023·湖南·高考真題節(jié)選）如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應示意圖?？栁难h(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450μmol·L-1(Km越小，酶對底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應，進行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應，進行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應)。該酶的酶促反應方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細胞的葉綠體主要與ATP生成有關。玉米的暗反應先在葉肉細胞中利用PEPC酶(PEPC對CO2的Km為7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應生成C4，固定產物C4轉運到維管束鞘細胞后釋放CO2，再進行卡爾文循環(huán)。回答下列問題:(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個光合還原產物是

(填具體名稱)，該產物跨葉綠體膜轉運到細胞質基質合成

(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通過

長距離運輸?shù)狡渌M織器官。

3-磷酸甘油醛蔗糖維管組織玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然CO2的來源不同，但其卡爾文循環(huán)的過程是相同的。光合作用的產物是淀粉，但淀粉不能長距離運輸，因其不溶于水。而葡萄糖有還原性且對滲透壓影響大，故不選(2)在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度

(填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機制及其調控分析，原因是

(答出三點即可)。

高于②干旱、高光強時植物氣孔關閉，吸收的CO2減少，而玉米的PEPC酶與CO2的親和力比水稻的Rubisco高，可利用低濃度的CO2進行光合作用③玉米的PEPC酶與CO2親和力高，C4植物的另一個優(yōu)點得以突顯，即：玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘細胞內的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸（注：見題干第2、3、4行）①結合第（1）小題，玉米的光合產物經(jīng)轉化為蔗糖后，可通過維管組織運輸?shù)狡渌M織器官，故推測：高光照條件下玉米可以將光合產物及時轉移深化點(二)二氧化碳的三種濃縮機制2.淀粉和蔗糖的產生、運輸與積累（課本104-相關信息）真核生物必須把糖從它合成和吸收位點（源）移送到使用它們的細胞（庫）中去（為了生長和能量）。動物血管可以運輸葡萄糖，而植物微管運輸?shù)氖钦崽恰＠?2020·江蘇，27節(jié)選)大豆與根瘤菌是互利共生關系，下圖所示為大豆葉片及根瘤中部分物質的代謝、運輸途徑。請據(jù)圖回答下列問題：(1)上圖所示的代謝途徑中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在___________中，PGA還原成磷酸丙糖(TP)運出葉綠體后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于___________。(4)蔗糖是大多數(shù)植物長距離運輸?shù)闹饕袡C物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運輸物質的優(yōu)點是____________________________________________________________。葉綠體基質細胞質基質非還原糖較穩(wěn)定(或蔗糖分子為二糖，對滲透壓的影響相對小)深化點(二)二氧化碳的三種濃縮機制2.藍細菌的CO2濃縮機制注：羧化體具有蛋白質外殼,可限制氣體擴散。(1)C4植物光反應和CO2固定發(fā)生在哪些場所：___________________________________________________________________。(2)科學家用含14C標記的CO2來追蹤玉米光合作用中的碳原子的轉移途徑,請表示這種碳原子的轉移途徑：____________________。(3)與水稻、小麥等C3植物相比,C4植物的CO2的補償點較____。高溫、干旱時C4植物還能保持高效光合作用的原因是_______________________________________________________________________。(4)CO2依次以___________________方式通過藍細菌細胞膜和光合片層膜。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度,從而促進___________。C4植物光反應發(fā)生在葉肉細胞的葉綠體類囊體薄膜上,而CO2固定發(fā)生在葉肉細胞和維管束鞘細胞中CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)低PEP羧化酶對CO2具有高親和力,C4植物可利用低濃度的CO2進行光合作用自由擴散和主動運輸CO2固定深化點(二)二氧化碳的三種濃縮機制3.景天科植物的CO2濃縮機制(CAM途徑)(5)從進化角度看,景天科植物這種氣孔開閉特點的形成是_________的結果。夜晚,該類植物吸收的CO2________

(填“能”或“不能”)合成葡萄糖,原因是______________________________________。(6)CAM途徑是對______

(填“干旱”或“濕潤”)環(huán)境的適應;該途徑除維持光合作用外,對植物的生理意義還表現(xiàn)在_______________________。自然選擇不能沒有光反應為暗反應提供ATP和NADPH干旱有效避免白天旺盛的蒸騰作用造成水分過多散失特征C3植物C4植物CAM植物與CO2結合的物質RuBP(C5)PEPPEPCO2固定的最初產物C3C4（草酰乙酸）草酰乙酸CO2固定的時間白天白天夜晚和白天光反應的場所葉肉細胞類囊體薄膜葉肉細胞類囊體薄膜葉肉細胞類囊體薄膜卡爾文循環(huán)的場所葉肉細胞的葉綠體基質維管束鞘細胞的葉綠體基質葉肉細胞的葉綠體基質有無光合午休有無無

C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機物。1.(2024·肇慶二模)大豆、玉米等植物的葉綠體中存在一種名為Rubisco的酶,參與卡爾文循環(huán)和光呼吸。在較強光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時,使RuBP結合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時,使RuBP結合O2發(fā)生氧化進行光呼吸,具體過程如下圖所示。下列有關說法正確的是(

)A.大豆、玉米等植物的葉片中消耗O2的場所有葉綠體、線粒體B.光呼吸發(fā)生在葉肉細胞的細胞質基質和葉綠體中C.有氧呼吸和光呼吸均產生ATPD.干旱、晴朗的中午,葉肉細胞中光呼吸強度較通常條件下會降低A胞間CO2濃度會降低,葉肉細胞中光呼吸強度較通常條件下會增2.(2024·黑吉遼高考)在光下葉綠體中的C5能與CO2反應形成C3;當CO2/O2比值低時,C5也能與O2反應形成C2等化合物。C2在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體中經(jīng)過一系列化學反應完成光呼吸過程。上述過程在葉綠體與線粒體中主要物質變化如圖1。光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放,且整體上是消耗能量的過程?；卮鹣铝袉栴}。(1)反應①是____________過程。CO2的固定(2)與光呼吸不同,以葡萄糖為反應物的有氧呼吸產生NADH的場所是_____________和______________。

細胞質基質線粒體基質(3)我國科學家將改變光呼吸的相關基因轉入某種農作物野生型植株(WT),得到轉基因株系1和2,測定凈光合速率,結果如圖2、圖3。圖2中植物光合作用CO2的來源除了有外界環(huán)境,還可來自_______和________(填生理過程)。7~10時株系1和2與WT凈光合速率逐漸產生差異,原因是________________________________________________________________________________________________。據(jù)圖3中的數(shù)據(jù)______(填“能”或“不能”)計算出株系1的總光合速率,理由是___________________________________________________________________________________________________________________。

(4)結合上述結果分析,選擇轉基因株系1進行種植,產量可能更具優(yōu)勢,判斷的依據(jù)是_________________________________________總光合速率=凈光合速率+細胞呼吸速率+光呼吸速率,由圖3中的數(shù)據(jù)無法獲得株系1的細胞呼吸速率和光呼吸速率光呼吸細胞呼吸與WT相比,隨著光照的增強,改變光呼吸的轉基因株系1和2的光呼吸增長較慢,從而使其凈光合速率增長較快不能相同光照強度或CO2濃度下,株系1的凈光合速率比株系2和WT的更高4.(2024·菏澤一模)下圖是某綠藻適應水生環(huán)境、提高光合效率的機制圖。光反應產生的物質X可進入線粒體促進ATP合成。下列敘述錯誤的是()

B

5.(2024·漳州模擬)小麥和玉米是兩種主要的糧食作物,但其產量一直存在明顯差異。玉米固定CO2的能力強,光合速率約為小麥的1.5倍。科學家對小麥和玉米的光合作用過程進行研究,給小麥提供14CO2,發(fā)現(xiàn)最早出現(xiàn)14C標記的是C3,然后是C5、丙糖磷酸、葡萄糖等,該途徑稱為C3途徑;給玉米提供14CO2,最早出現(xiàn)14C標記的有機物卻是C4,玉米光合作用部分過程如下圖所示。請回答下列問題：(1)玉米葉片進行光合作用時,CO2先在葉肉細胞中被固定,圖中a代表的物質是__,該物質進一步轉化成蘋果酸后轉移到與其相鄰的維管束鞘細胞中再釋放CO2,為C3途徑提供原料,這種濃