層級二二輪核心?精研專攻【單元網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】RNA降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C、H、O、N、PATP和NADPH中的化學(xué)能(CH2O)中的化學(xué)能

突破點(diǎn)1運(yùn)用“對照”和“變量”思維解答酶類實(shí)驗(yàn)題【高考命題預(yù)測】高考試題對這部分內(nèi)容以選擇題形式考查為主,注重生活與科研情境的融合,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)變量分析、數(shù)據(jù)解讀及跨學(xué)科整合能力。需重點(diǎn)關(guān)注酶的催化功能及酶的特性、酶活性調(diào)控及創(chuàng)新情境應(yīng)用。試題可能引入前沿研究,要求學(xué)生遷移核心概念,體現(xiàn)科學(xué)思維與探究能力。聚焦1酶的抑制劑與酶促反應(yīng)速率【練真題

明方向】1.(2025·四川卷)D-阿洛酮糖是一種低熱量多功能糖,有助于肥胖人群的體重管理。Co2+可協(xié)助酶Y催化D-果糖轉(zhuǎn)化為D-阿洛酮糖。有人在相同體積、相同酶量且最適反應(yīng)條件(含Co2+條件)下,測定不同濃度D-果糖的轉(zhuǎn)化率(轉(zhuǎn)化率=產(chǎn)物量/底物量×100%),其變化趨勢如下圖。下列敘述正確的是(

)A.升高反應(yīng)溫度,可進(jìn)一步提高D-果糖轉(zhuǎn)化率B.D-果糖的轉(zhuǎn)化率越高,說明酶Y的活性越強(qiáng)C.若將Co2+的濃度加倍,酶促反應(yīng)速率也加倍D.2h時(shí),三組中500g/LD-果糖組產(chǎn)物量最高D解析

該實(shí)驗(yàn)是在最適反應(yīng)條件下進(jìn)行的,升高反應(yīng)溫度會(huì)使酶Y的活性降低,從而降低D-果糖轉(zhuǎn)化率,A項(xiàng)錯(cuò)誤。D-果糖的轉(zhuǎn)化率不僅與酶Y的活性有關(guān),還與底物(D-果糖)的濃度、反應(yīng)時(shí)間等因素有關(guān),所以不能僅根據(jù)D-果糖的轉(zhuǎn)化率高就說明酶Y的活性強(qiáng),B項(xiàng)錯(cuò)誤。Co2+可協(xié)助酶Y催化該化學(xué)反應(yīng),但Co2+不是酶,將Co2+的濃度加倍,不一定會(huì)使酶促反應(yīng)速率也加倍,酶促反應(yīng)速率還受到酶的數(shù)量、底物濃度等多種因素影響,C項(xiàng)錯(cuò)誤。轉(zhuǎn)化率=產(chǎn)物量/底物量×100%,2

h時(shí),500

g/L

D-果糖組的轉(zhuǎn)化率不是最高,但底物量是最多的,且轉(zhuǎn)化率也較高,根據(jù)產(chǎn)物量=底物量×轉(zhuǎn)化率,可知其產(chǎn)物量最高,D項(xiàng)正確。2.(2025·江蘇卷)為探究淀粉酶是否具有專一性,有同學(xué)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案,主要步驟如表。下列相關(guān)敘述合理的是(

)步驟甲組乙組丙組①加入2mL淀粉溶液加入2mL淀粉溶液加入2mL蔗糖溶液②加入2mL淀粉酶溶液加入2mL蒸餾水?③60℃水浴加熱,然后各加入2mL斐林試劑,再60℃水浴加熱A.丙組步驟②應(yīng)加入2mL蔗糖酶溶液B.兩次水浴加熱的主要目的都是提高酶活性C.根據(jù)乙組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可判斷淀粉溶液中是否含有還原糖D.甲、丙組的預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果都出現(xiàn)磚紅色沉淀C解析

本題是要探究淀粉酶的專一性,故丙組步驟②應(yīng)加入2

mL淀粉酶溶液,與甲組形成以底物(淀粉、蔗糖)為變量的對照,加入蔗糖酶溶液無法探究淀粉酶的專一性,A項(xiàng)不合理。第一次60

℃水浴加熱是為淀粉酶提供適宜的反應(yīng)溫度,第二次60

℃水浴加熱是為斐林試劑與還原糖反應(yīng)提供條件,B項(xiàng)不合理。乙組加淀粉溶液和蒸餾水,可作為對照,根據(jù)其結(jié)果能判斷淀粉溶液中是否含有還原糖(若乙組出現(xiàn)磚紅色沉淀,則說明淀粉溶液本身含有還原糖;反之則無),C項(xiàng)合理。甲組淀粉酶催化淀粉水解產(chǎn)生還原糖,會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀;丙組淀粉酶不能催化蔗糖水解(淀粉酶的專一性),不會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀,D項(xiàng)不合理?！厩榫虫溄印?.酶的抑制劑和激活劑有機(jī)溶劑、重金屬離子、酶激活劑和酶抑制劑等也會(huì)影響酶的活性。酶激活劑是指某些物質(zhì)可以改變無活性的酶前體,使之成為有活性的酶,或加快某種酶促反應(yīng)速率產(chǎn)生酶激活作用。多種金屬離子可以作為某些酶的激活劑,如鎂離子(Mg2+)能激活磷酸酯酶,氯離子(Cl-)能激活α-淀粉酶等。2.酶促反應(yīng)速率與酶、底物的關(guān)系Km是達(dá)到最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度,Km值反映的是酶對底物的親和力:Km越小,說明在較低的底物濃度下就可以達(dá)到酶促反應(yīng)速率的一半,即酶對底物的親和力高;反之則低。[命題設(shè)計(jì)](1)競爭性抑制劑對酶促反應(yīng)的最大反應(yīng)速率

(填“有”或“沒有”)影響,Km會(huì)

(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)下圖表示相同酶溶液分別在無抑制劑、競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑條件下,酶促反應(yīng)速率隨底物濃度變化的情況。則

為無抑制劑條件下底物濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系,乙組反應(yīng)體系中加入了

抑制劑,丙組反應(yīng)體系中加入了

抑制劑。

沒有增大甲組競爭性非競爭性(3)某物質(zhì)X為淀粉酶抑制劑。結(jié)合情境鏈接中的1,為探究其是競爭性抑制劑還是非競爭性抑制劑,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果:若

,則物質(zhì)X為競爭性抑制劑;若

,則物質(zhì)X為非競爭性抑制劑。

組別實(shí)驗(yàn)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果甲組足量的淀粉溶液+淀粉酶分別測定各酶促反應(yīng)速率乙組足量的淀粉溶液+淀粉酶+物質(zhì)X甲組和乙組的最大反應(yīng)速率大致相同甲組反應(yīng)速率大于乙組【練模擬

拓角度】3.酶抑制劑能降低酶的活性,主要有競爭性抑制劑和非競爭性抑制劑兩大類。圖1表示兩種抑制劑的作用機(jī)理;圖2為最適溫度下的酶促反應(yīng)曲線,Km表示最大反應(yīng)速率(Vmax)一半時(shí)的底物濃度。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是(

)圖1圖2A.酶的合成場所是核糖體,形成過程中脫去水分子B.競爭性抑制劑的抑制作用可以通過增加底物濃度而解除C.加入非競爭性抑制劑會(huì)使Vmax降低,Km值不變D.Km值越小,酶與底物親和力越高答案

A

解析

酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)或RNA,蛋白質(zhì)類酶的合成場所是核糖體,形成過程中脫去水分子,而RNA類酶的合成場所不是核糖體,A項(xiàng)錯(cuò)誤。競爭性抑制劑的抑制作用可以通過增加底物濃度而解除,因?yàn)榭梢栽龃蟮孜锱c酶的接觸概率,B項(xiàng)正確。非競爭性抑制劑可與酶的非活性部位結(jié)合,改變酶的構(gòu)象,使酶的催化活性降低甚至喪失,即使底物能與酶結(jié)合,也無法得到產(chǎn)物,高濃度的底物不能使這種抑制作用逆轉(zhuǎn),故加入非競爭性抑制劑會(huì)使Vmax降低,Km值不變,C項(xiàng)正確。Km值越小,說明在底物濃度較低時(shí)就達(dá)到了Vmax,說明酶與底物親和力高,D項(xiàng)正確。聚焦2圍繞酶的活性考查酶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析【練真題

明方向】4.(2025·浙江卷)取雞蛋清,加入蒸餾水,混勻并加熱一段時(shí)間后,過濾得到渾濁的濾液。以該濾液為反應(yīng)物,探究不同溫度對某種蛋白酶活性的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。組別12345溫度/℃2737475767濾液變澄清時(shí)間/min1694650min未澄清據(jù)表分析,下列敘述正確的是(

)A.濾液變澄清的時(shí)間與該蛋白酶活性呈正相關(guān)B.第3組濾液變澄清時(shí)間最短,酶促反應(yīng)速率最快C.若實(shí)驗(yàn)溫度為52℃,則濾液變澄清時(shí)間為4~6minD.若實(shí)驗(yàn)后再將第5組放置在57℃的環(huán)境中,則濾液變澄清時(shí)間為6minB解析

渾濁的濾液為變性的蛋白質(zhì)液體,濾液變澄清的時(shí)間與該蛋白酶活性呈負(fù)相關(guān),即蛋白酶活性越強(qiáng),蛋白質(zhì)水解速度越快,澄清時(shí)間越短,A項(xiàng)錯(cuò)誤。第3組濾液變澄清時(shí)間最短,說明酶活性最高,酶促反應(yīng)速率最快,B項(xiàng)正確。若實(shí)驗(yàn)溫度為52

℃,該溫度介于47

℃(濾液變澄清時(shí)間為4

min)和57

℃(濾液變澄清時(shí)間為6

min)之間,此時(shí)酶活性可能高于47

℃時(shí),時(shí)間可能小于4

min,C項(xiàng)錯(cuò)誤。第5組蛋白酶已經(jīng)失活,實(shí)驗(yàn)后再將第5組放置在57

℃的環(huán)境中,濾液也不會(huì)變澄清,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.(2024·廣東卷)現(xiàn)有一種天然多糖降解酶,其肽鏈由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式連接而成。研究者將各段序列以不同方式構(gòu)建新肽鏈,并評價(jià)其催化活性,部分結(jié)果見下表。關(guān)于各段序列的生物學(xué)功能,下列分析錯(cuò)誤的是(

)肽鏈纖維素類底物褐藻酸類底物W1W2S1S2Ce5-Ay3-Bi-CB+++++++++Ce5+++--Ay3-Bi-CB--+++++Ay3--+++++Bi----CB----注:-表示無活性,+表示有活性,+越多表示活性越強(qiáng)。

A.Ay3與Ce5催化功能不同,但可能存在相互影響B(tài).Bi無催化活性,但可判斷與Ay3的催化專一性有關(guān)C.該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關(guān)D.無法判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關(guān)答案

B

解析

由題表可知,Ce5催化纖維素類底物發(fā)生降解,Ay3催化褐藻酸類底物發(fā)生降解,故Ay3與Ce5催化功能不同,Ay3-Bi-CB與Ce5-Ay3-Bi-CB相比,缺少Ce5后,就不能催化纖維素類底物發(fā)生降解,當(dāng)Ay3與Ce5同時(shí)存在時(shí)能催化纖維素類底物發(fā)生降解,所以Ay3與Ce5可能存在相互影響,A項(xiàng)正確。由題表可知,不論是否與Bi結(jié)合,Ay3均可以催化S1和S2發(fā)生降解,說明Bi與Ay3的催化專一性無關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤。由題表可知,Ay3-Bi-CB和Ce5-Ay3-Bi-CB催化褐藻酸類底物的活性相同,說明該酶對褐藻酸類底物的催化活性與Ce5無關(guān),C項(xiàng)正確。要判斷該酶對纖維素類底物的催化活性是否與CB相關(guān),還需要檢測Ce5-Ay3-Bi肽鏈的活性,D項(xiàng)正確?！練w納拓展】1.探究酶作用和特性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析2.有關(guān)酶的驗(yàn)證、探究或評價(jià)性實(shí)驗(yàn)題解題策略

【練模擬

拓角度】6.(2025·廣東珠海一模)為探究金屬離子對纖維素酶活性的影響,某研究小組將無機(jī)鹽與酶以不同比例均勻混合,測定酶活力(見表)。下列分析正確的是(

)組別蒸餾水MnCl2MgCl2CuCl21∶101∶21∶101∶21∶101∶2酶活力/(U·g-1)10001225143510001048957902注:U/g為酶活力單位,值越大代表酶活性越高。

A.MnCl2能提高該實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的活化能B.CuCl2濃度增加使其對酶活力的激活作用減弱C.該實(shí)驗(yàn)表明Cl-對纖維素酶的活力無影響D.金屬離子與酶結(jié)合后可能改變了酶的空間結(jié)構(gòu)D解析

酶的作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,而不是提高活化能,MnCl2處理后酶活力比蒸餾水組高,說明MnCl2增強(qiáng)了纖維素酶活性,更有利于降低該實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的活化能,A項(xiàng)錯(cuò)誤。從表格數(shù)據(jù)看,CuCl2比例為1∶10時(shí)酶活力為957

U/g,與蒸餾水組相比,說明CuCl2降低了酶活性,CuCl2比例為1∶2時(shí)酶活力為902

U/g,即CuCl2濃度增加,酶活力降低,說明其對酶活力是抑制作用且增強(qiáng),而不是激活作用減弱,B項(xiàng)錯(cuò)誤。表格中各實(shí)驗(yàn)組都含有Cl-,但酶活力不同,不能說明Cl-對纖維素酶的活力無影響,C項(xiàng)錯(cuò)誤。金屬離子與酶結(jié)合后,酶活力發(fā)生變化,很可能是改變了酶的空間結(jié)構(gòu),從而影響酶活性,D項(xiàng)正確。突破點(diǎn)2運(yùn)用“物質(zhì)與能量觀”分析光合作用與細(xì)胞呼吸過程(電子傳遞鏈)【高考命題預(yù)測】細(xì)胞呼吸和光合作用的原理和過程一直是高考的高頻考點(diǎn),細(xì)胞呼吸主要考查細(xì)胞呼吸方式的判定、有氧呼吸和無氧呼吸過程中的物質(zhì)和能量變化等。對光合作用過程的考查通常以過程圖為背景,考查光合作用的場所、物質(zhì)變化和能量變化,新教材有關(guān)光合作用光反應(yīng)的內(nèi)容明確提出了電子傳遞與NADPH的形成關(guān)系,近幾年的高考試題多以光反應(yīng)中光系統(tǒng)與電子傳遞鏈為考查載體進(jìn)行考查。聚焦1細(xì)胞呼吸過程與有氧呼吸電子傳遞鏈【練真題

明方向】1.(2025·河南卷)甜菜是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代謝可影響甜菜塊根的生長,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二階段發(fā)揮催化功能,該酶活性與甜菜根重呈正相關(guān)。下列敘述正確的是(

)A.酶Ⅰ主要分布在線粒體內(nèi)膜上,催化的反應(yīng)需要消耗氧氣B.低溫抑制酶Ⅰ的活性,進(jìn)而影響二氧化碳和NADH的生成速率C.酶Ⅰ參與的有氧呼吸第二階段是有氧呼吸中生成ATP最多的階段D.呼吸作用會(huì)消耗糖分,因此在生長期噴施酶Ⅰ抑制劑會(huì)增加甜菜產(chǎn)量B解析

酶Ⅰ在有氧呼吸的第二階段發(fā)揮催化功能,故酶Ⅰ主要分布在線粒體基質(zhì)中,催化的反應(yīng)不需要消耗氧氣,需要消耗水和丙酮酸,A項(xiàng)錯(cuò)誤。有氧呼吸的第二階段是丙酮酸和水反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳和NADH,故低溫抑制酶Ⅰ的活性,有氧呼吸的第二階段減慢,進(jìn)而影響二氧化碳和NADH的生成速率,B項(xiàng)正確。有氧呼吸中生成ATP最多的是第三階段,C項(xiàng)錯(cuò)誤。在生長期噴施酶Ⅰ抑制劑會(huì)抑制有氧呼吸,使生成的ATP減少,細(xì)胞生長發(fā)育活動(dòng)受抑制,會(huì)減少甜菜產(chǎn)量,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2025·河北卷改編)玉米T蛋白可影響線粒體內(nèi)與呼吸作用相關(guān)的多種酶,T蛋白缺失還會(huì)造成線粒體內(nèi)膜受損。針對T基因缺失突變體和野生型玉米胚乳,研究者檢測了其線粒體中有氧呼吸中間產(chǎn)物和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中無氧呼吸產(chǎn)物乳酸的含量,結(jié)果如圖。下列分析不正確的是(

)A.線粒體中的[H]可來自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B.突變體中有氧呼吸的第二階段增強(qiáng)C.突變體線粒體內(nèi)膜上的呼吸作用階段受阻D.突變體有氧呼吸強(qiáng)度的變化可導(dǎo)致無氧呼吸的增強(qiáng)B解析

有氧呼吸第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,產(chǎn)生的[H]可進(jìn)入線粒體參與后續(xù)反應(yīng),所以線粒體中的[H]可來自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),A項(xiàng)正確。有氧呼吸第二階段在線粒體基質(zhì)內(nèi)進(jìn)行,該過程發(fā)生丙酮酸的分解,突變體線粒體中丙酮酸的含量高于野生型,說明有氧呼吸第二階段受抑制,B項(xiàng)錯(cuò)誤。T蛋白缺失使線粒體內(nèi)膜受損,線粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三階段進(jìn)行的場所,故突變體線粒體內(nèi)膜上的呼吸作用階段受阻,C項(xiàng)正確。突變體的有氧呼吸因內(nèi)膜受損等受影響,導(dǎo)致供能不足,且由題圖可知,突變體無氧呼吸產(chǎn)物乳酸含量明顯升高,說明突變體的無氧呼吸增強(qiáng),D項(xiàng)正確。3.(2024·安徽卷)細(xì)胞呼吸第一階段包含一系列酶促反應(yīng),磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個(gè)關(guān)鍵酶。細(xì)胞中ATP減少時(shí),ADP和AMP會(huì)增多。當(dāng)ATP/AMP濃度比變化時(shí),兩者會(huì)與PFK1發(fā)生競爭性結(jié)合而改變酶活性,進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞呼吸速率,以保證細(xì)胞中能量的供求平衡。下列敘述正確的是(

)A.在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,PFK1催化葡萄糖直接分解為丙酮酸等B.PFK1與ATP結(jié)合后,酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而變性失活C.ATP/AMP濃度比變化對PFK1活性的調(diào)節(jié)屬于正反饋調(diào)節(jié)D.運(yùn)動(dòng)時(shí)肌細(xì)胞中AMP與PFK1結(jié)合增多,細(xì)胞呼吸速率加快D解析

細(xì)胞呼吸第一階段葡萄糖最終分解為丙酮酸,包含一系列酶促反應(yīng)即需要多種酶參與,而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個(gè)關(guān)鍵酶,根據(jù)酶的名稱可判斷PFK1的作用對象不是葡萄糖,A項(xiàng)錯(cuò)誤。由題意可知,當(dāng)ATP/AMP濃度比變化時(shí),兩者會(huì)與PFK1發(fā)生競爭性結(jié)合而改變酶活性,進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞呼吸速率,以保證細(xì)胞中能量的供求平衡,說明PFK1與ATP結(jié)合后,酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變但還具有活性,B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)ATP/AMP濃度比較高時(shí),促進(jìn)ATP與PFK1結(jié)合,改變酶活性,抑制細(xì)胞呼吸;當(dāng)ATP/AMP濃度比較低時(shí),會(huì)解除酶抑制,促進(jìn)細(xì)胞呼吸。因此,ATP/AMP濃度比變化對PFK1活性的調(diào)節(jié)屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié),C項(xiàng)錯(cuò)誤。運(yùn)動(dòng)時(shí)肌細(xì)胞消耗ATP增多,細(xì)胞中ATP減少,ADP和AMP會(huì)增多,從而導(dǎo)致AMP與PFK1結(jié)合增多,細(xì)胞呼吸速率加快,細(xì)胞中ATP含量增多,從而維持能量供應(yīng),D項(xiàng)正確。【情境鏈接】在線粒體內(nèi)膜上存在著呼吸鏈,呼吸鏈?zhǔn)怯梢唤M遞氫和遞電子復(fù)合物組成,其中復(fù)合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都能利用電子傳遞所釋放的能量將線粒體基質(zhì)中的H+轉(zhuǎn)移到膜間隙。據(jù)圖回答下列問題。[命題設(shè)計(jì)](1)在細(xì)胞呼吸中,NADH來源于

(細(xì)胞結(jié)構(gòu)),NADH被氧化的過程中產(chǎn)生電子,電子的最終受體是

。

(2)圖中H+進(jìn)入線粒體內(nèi)外膜間隙的方式是

,能量來源是

。

(3)據(jù)圖分析,線粒體內(nèi)膜兩側(cè)H+的濃度差是如何維持的?細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)氧氣主動(dòng)運(yùn)輸電能復(fù)合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ對H+的主動(dòng)運(yùn)輸;有氧呼吸第三階段消耗H+;線粒體內(nèi)膜對H+高度不通透,H+僅能通過ATP合酶或特定轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白順濃度梯度回流至線粒體基質(zhì)。(4)影響氧化磷酸化的因素①ATP/ADP表示體內(nèi)能量狀態(tài),推測當(dāng)ATP含量高時(shí)氧化磷酸化的速率會(huì)

。

②2,4-二硝基酚(DNP)為脂溶性物質(zhì),可攜帶H+自由穿梭線粒體內(nèi)膜,通過

減少ATP合成。DNP曾被不良商家作為減肥藥售賣,其減肥的機(jī)理是

,

使用DNP減肥可能會(huì)對人體產(chǎn)生的危害有

。

下降降低H+電化學(xué)梯度

服用DNP后,細(xì)胞需要通過消耗更多的葡萄糖以維持ATP的濃度

導(dǎo)致細(xì)胞供能不足、體溫過高等問題③甲狀腺激素通過兩種機(jī)制影響氧化磷酸化和產(chǎn)熱,一是促進(jìn)鈉泵表達(dá),提高ADP濃度,從而

(填“提高”或“降低”)氧化磷酸化;二是誘導(dǎo)解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá),令氧化磷酸化的能量更多以熱能形式散失,________

(填“提高”或“降低”)ATP產(chǎn)生量?？偟膩碚f,甲狀腺激素能同時(shí)促進(jìn)氧化釋能與產(chǎn)熱比例,導(dǎo)致基礎(chǔ)代謝提高。所以,甲亢患者體重較

,體溫較

。

提高降低輕高【練模擬

拓角度】4.(2025·重慶模擬)有氧呼吸第三階段在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行(如圖甲),疊氮化物可抑制電子傳遞給氧;2,4-二硝基酚(DNP)使H+進(jìn)入線粒體基質(zhì)時(shí)不經(jīng)過ATP合酶。將完整的離體線粒體放在緩沖液中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在不同的時(shí)間加入丙酮酸、ADP+Pi、疊氮化物、DNP中的一種,測定消耗的O2量和合成的ATP量,結(jié)果如圖乙,①②表示生理過程。下列說法正確的是(

)甲乙A.線粒體基質(zhì)中的NADH全部來自丙酮酸的氧化分解B.物質(zhì)x是丙酮酸,①②過程均發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上C.物質(zhì)y是疊氮化物,影響水的生成,不影響ATP的合成D.物質(zhì)z是DNP,使線粒體中氧化釋放的能量轉(zhuǎn)移到ATP的比例減少答案

D

解析

線粒體基質(zhì)中的NADH除了來自丙酮酸的氧化分解,葡萄糖分解為丙酮酸的過程也會(huì)產(chǎn)生NADH,A項(xiàng)錯(cuò)誤。物質(zhì)x是丙酮酸,過程①消耗的O2量處于較低水平,且相對穩(wěn)定,屬于有氧呼吸第二階段,發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,過程②消耗的O2量增加,屬于有氧呼吸第三階段,發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,B項(xiàng)錯(cuò)誤。物質(zhì)y是疊氮化物,疊氮化物可抑制電子傳遞給氧,影響水的生成,同時(shí)也會(huì)影響ATP的合成,因?yàn)橛醒鹾粑谌A段產(chǎn)生大量ATP,C項(xiàng)錯(cuò)誤。細(xì)胞呼吸釋放的能量一部分用于合成ATP,另一部分以熱能的形式散失,物質(zhì)z是DNP,據(jù)圖乙可知,加入該物質(zhì)后,消耗的O2量增加,可知細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的總能量增多,而合成的ATP量減少,即線粒體中氧化釋放的能量轉(zhuǎn)移到ATP的比例減少,D項(xiàng)正確。聚焦2光合作用過程及光系統(tǒng)【練真題

明方向】5.(2025·黑吉遼蒙卷)黑暗條件下,葉綠體內(nèi)膜的載體蛋白NTT順濃度梯度運(yùn)輸ATP、ADP和Pi的過程示意圖如下。其他條件均適宜,下列敘述正確的是(

)A.ATP、ADP和Pi通過NTT時(shí),無需與NTT結(jié)合B.NTT轉(zhuǎn)運(yùn)ATP、ADP和Pi的方式為主動(dòng)運(yùn)輸C.圖中進(jìn)入葉綠體基質(zhì)的ATP均由線粒體產(chǎn)生D.光照充足,NTT運(yùn)出ADP的數(shù)量會(huì)減少甚至停止D解析

載體蛋白運(yùn)輸物質(zhì)時(shí),需與被運(yùn)輸物質(zhì)結(jié)合,A項(xiàng)錯(cuò)誤。NTT順濃度梯度運(yùn)輸物質(zhì),運(yùn)輸方式屬于協(xié)助擴(kuò)散,B項(xiàng)錯(cuò)誤。黑暗條件下,葉綠體不能進(jìn)行光反應(yīng)產(chǎn)生ATP,進(jìn)入葉綠體基質(zhì)的ATP主要由線粒體產(chǎn)生,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是有氧呼吸第一階段的場所,也可提供少量ATP,C項(xiàng)錯(cuò)誤。光照充足時(shí),葉綠體光反應(yīng)產(chǎn)生ATP,葉綠體基質(zhì)內(nèi)ATP增多、ADP減少,NTT順濃度梯度運(yùn)出ADP的數(shù)量會(huì)減少甚至停止,D項(xiàng)正確。6.(2025·山東卷節(jié)選)高光強(qiáng)環(huán)境下,植物光合系統(tǒng)吸收的過剩光能會(huì)對光合系統(tǒng)造成損傷,引起光合作用強(qiáng)度下降。植物進(jìn)化出的多種機(jī)制可在一定程度上減輕該損傷。某綠藻可在高光強(qiáng)下正常生長,其部分光合過程如圖所示。注:表示電子的傳遞路徑;Y、Z表示光合色素分子。

磷脂雙分子層

基粒H2O丙酮酸(C3H4O3)、[H]O2、CO2

【歸納拓展】1.光系統(tǒng)(1)光系統(tǒng)是由葉綠素、類胡蘿卜素和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物,是進(jìn)行光吸收的功能單位。光系統(tǒng)包括PSⅠ、PSⅡ兩種類型。(2)光系統(tǒng)包含兩個(gè)部分:“天線”復(fù)合體和反應(yīng)中心?！疤炀€”復(fù)合體由幾百個(gè)光色素分子組成,用于收集光子,以及將捕獲的光能提供給反應(yīng)中心;反應(yīng)中心由特殊葉綠素分子、蛋白質(zhì)分子等組成,葉綠素分子負(fù)責(zé)將能量傳出光系統(tǒng)。2.光反應(yīng)與電子傳遞鏈

(1)光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解,產(chǎn)生氧氣、H+和電子(e-),電子(e-)經(jīng)過電子傳遞鏈傳遞,最終介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。(2)電子傳遞過程中釋放能量,利用這部分能量將質(zhì)子(H+)逆濃度梯度從類囊體膜的基質(zhì)側(cè)泵入囊腔側(cè),從而建立了質(zhì)子(H+)濃度(電化學(xué))梯度。在類囊體膜的囊腔側(cè)光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解產(chǎn)生質(zhì)子(H+)以及在類囊體膜的基質(zhì)側(cè)H+、e-和NADP+形成NADPH的過程,為建立質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度也有貢獻(xiàn)。(3)類囊體膜對質(zhì)子(H+)是高度不通透的,因此,類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子(H+)只能通過ATP合酶順濃度梯度流出,而ATP合酶利用質(zhì)子(H+)的濃度梯度來合成ATP。【練模擬

拓角度】7.(2025·湖南長沙模擬)研究發(fā)現(xiàn),光反應(yīng)過程中光合電子傳遞包括線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞。線性電子傳遞中,電子經(jīng)PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產(chǎn)生NADPH和ATP。環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH。擬南芥中親環(huán)素蛋白C37可以調(diào)控植物光合電子傳遞效率,提高植物對強(qiáng)光的適應(yīng)性(如圖)。在強(qiáng)光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結(jié)合更加緊密,有利于提高電子傳遞效率,避免產(chǎn)生大量活性氧(ROS),而ROS的過度積累會(huì)導(dǎo)致光損傷加劇、葉綠素降解增加。ROS超過一定水平后會(huì)引發(fā)細(xì)胞凋亡。注:光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、細(xì)胞色素復(fù)合體(Cb6/f)、光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)均為光合電子傳遞鏈的光合復(fù)合體;表示線性電子傳遞;表示環(huán)式電子傳遞;

表示電子。上述研究揭示出,植物通過調(diào)節(jié)光合鏈上的電子流動(dòng)速率以適應(yīng)強(qiáng)光脅迫。(1)從圖示推出,光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)位于葉綠體的

上,作用是

。

(2)環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比,能夠

(填“提高”或“降低”)ATP/NADPH比例。

(3)請概括出擬南芥抵御強(qiáng)光脅迫的機(jī)制:

(至少答出2點(diǎn))。

類囊體薄膜吸收利用光能,并進(jìn)行電子傳遞提高在強(qiáng)光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結(jié)合更加緊密,有利于提高電子傳遞效率;同時(shí)C37蛋白可減少ROS積累,保證了強(qiáng)光下光反應(yīng)的順利進(jìn)行(4)已知光反應(yīng)場所內(nèi)的H+濃度適當(dāng)增加,可以保護(hù)PSⅡ免受強(qiáng)光破壞,在植物面臨脅迫環(huán)境時(shí),環(huán)式電子傳遞會(huì)加強(qiáng)。綜合所有信息,總結(jié)環(huán)式電子傳遞對于植物應(yīng)對光脅迫的作用:

。

環(huán)式電子傳遞可以適當(dāng)增加H+濃度,可以保護(hù)PSⅡ免受強(qiáng)光破壞,同時(shí),可以降低強(qiáng)光下的細(xì)胞凋亡率解析

(1)該光合復(fù)合體能吸收轉(zhuǎn)化光能,推測為葉綠體類囊體薄膜上的結(jié)構(gòu),其作用是吸收利用光能,并進(jìn)行電子傳遞。(2)線性電子傳遞中,電子經(jīng)PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產(chǎn)生NADPH和ATP。環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH。因此環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比,能夠提高ATP/NADPH比例。(3)擬南芥抵御強(qiáng)光脅迫的機(jī)制:在強(qiáng)光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結(jié)合更加緊密,有利于提高電子傳遞效率,同時(shí)C37蛋白可減少ROS積累,避免出現(xiàn)光損傷和葉綠素降解,保證了強(qiáng)光下光反應(yīng)的順利進(jìn)行。(4)環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH,因此可以適當(dāng)增加H+濃度,可以保護(hù)PSⅡ免受強(qiáng)光破壞。同時(shí),植物面臨脅迫環(huán)境時(shí)環(huán)式電子傳遞加強(qiáng),也可以降低強(qiáng)光下的細(xì)胞凋亡率。突破點(diǎn)3環(huán)境脅迫對光合作用的影響及細(xì)胞代謝與生產(chǎn)實(shí)踐【高考命題預(yù)測】影響光合作用和細(xì)胞呼吸的因素及應(yīng)用在高考命題中屬于高頻考點(diǎn),也是高考的熱點(diǎn)。試題情境既有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活實(shí)踐中的學(xué)科情境,又有科學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究的學(xué)科情境。重點(diǎn)考查對題干信息的獲取、分析和理解以及識(shí)圖析圖的能力。在復(fù)習(xí)中要重點(diǎn)關(guān)注相關(guān)曲線變化與光合作用和細(xì)胞呼吸原理之間的聯(lián)系,通過訓(xùn)練,掌握解答有關(guān)光合作用和細(xì)胞呼吸類曲線的答題技巧。聚焦1補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)與光合作用的關(guān)系及應(yīng)用【練真題

明方向】注:光照強(qiáng)度在曲線②和③中為n,在曲線①中為n×120%。

1.(2025·黑吉遼蒙卷)Rubisco是光合作用暗反應(yīng)中的關(guān)鍵酶。科研人員將Rubisco基因轉(zhuǎn)入某作物的野生型(WT)獲得該酶含量增加的轉(zhuǎn)基因品系(S),并做了相關(guān)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這一改良提高了該作物的光合速率(如下圖)和產(chǎn)量潛力。回答下列問題。(1)Rubisco在葉綠體的

中催化

與CO2結(jié)合。部分產(chǎn)物經(jīng)過一系列反應(yīng)形成(CH2O),這一過程中能量轉(zhuǎn)換是

。

(2)據(jù)圖分析,當(dāng)胞間CO2濃度高于B點(diǎn)時(shí),曲線②與③重合是由于

不足。A點(diǎn)之前曲線①和②重合的最主要限制因素是

。胞間CO2濃度為300μmol/mol時(shí),曲線①比②的光合速率高的具體原因是

。

基質(zhì)C5ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

光照強(qiáng)度(或ATP、NADPH)

CO2濃度

光照強(qiáng)度大,光反應(yīng)速率快,為暗反應(yīng)提供更多的ATP、NADPH,暗反應(yīng)速率加快,光合速率提高(3)研究發(fā)現(xiàn),在飽和光照和適宜CO2濃度條件下,S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素標(biāo)記的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證,簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路。在飽和光照和適宜CO2濃度條件下,用14C標(biāo)記CO2,取等量生長狀況相同的S植株和WT植株,在飽和光照和適宜14CO2濃度條件下培養(yǎng),一段時(shí)間后,分別檢測兩種植株中C3的放射性強(qiáng)度。解析

(1)由題干“Rubisco是光合作用暗反應(yīng)中的關(guān)鍵酶”可知,暗反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì),與CO2結(jié)合的是C5,經(jīng)過暗反應(yīng)過程,ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。(2)據(jù)圖分析,當(dāng)胞間CO2濃度高于B點(diǎn)時(shí),曲線②與③重合,而曲線①仍高于曲線②與③,可知曲線①高是因?yàn)檫M(jìn)行了補(bǔ)光,推知曲線②與③重合是由于光照強(qiáng)度(或ATP、NADPH)不足。(3)要驗(yàn)證在飽和光照和適宜CO2濃度條件下,S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快,可用14C標(biāo)記CO2,作為S植株和WT進(jìn)行光合作用的原料,一段時(shí)間后,分別檢測兩種植株中C3的放射性強(qiáng)度。【歸納拓展】1.光合作用與細(xì)胞呼吸曲線中的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動(dòng)分析(1)A點(diǎn):代表呼吸速率,細(xì)胞呼吸增強(qiáng),A點(diǎn)下移;反之,A點(diǎn)上移。(2)B點(diǎn)與C點(diǎn)的變化(注:只有橫坐標(biāo)為自變量,其他條件不變)條件B點(diǎn)(補(bǔ)償點(diǎn))C點(diǎn)(飽和點(diǎn))適當(dāng)增大光照強(qiáng)度(或CO2濃度)左移右移適當(dāng)減小光照強(qiáng)度(或CO2濃度)右移左移土壤缺Mg2+右移左移注意:細(xì)胞呼吸速率增加,其他條件不變時(shí),CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移,反之左移。(3)D點(diǎn):代表最大光合速率,若增大光照強(qiáng)度或增大CO2濃度使光合速率增大時(shí),D點(diǎn)向右上方移動(dòng);反之,移動(dòng)方向相反。2.光飽和點(diǎn)和補(bǔ)償點(diǎn)與植物生長的關(guān)系(1)在一定條件下,飽和點(diǎn)越大,表示植物的光合作用能力越強(qiáng)。(2)高于補(bǔ)償點(diǎn),植物開始生長;低于補(bǔ)償點(diǎn),植物會(huì)凈消耗有機(jī)物。補(bǔ)償點(diǎn)低,說明植物在較弱光照或低CO2濃度下就能生長。(3)通常,陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都比陽生植物的低,由此可以區(qū)分判斷陰生植物和陽生植物?！揪毮M

拓角度】2.(2025·河北保定模擬)下圖表示某實(shí)驗(yàn)小組對影響小麥和玉米的光合速率的因素的研究結(jié)果。CO2補(bǔ)償點(diǎn)是植物凈光合速率等于零時(shí)的外界CO2濃度,CO2飽和點(diǎn)是植物光合速率最大時(shí)的外界CO2濃度。下列相關(guān)說法正確的是(

)圖1圖2A.圖1所示實(shí)驗(yàn)的自變量為光照強(qiáng)度,溫度是無關(guān)變量B.光照強(qiáng)度為P時(shí),小麥和玉米的CO2固定速率相等C.與玉米相比,小麥能夠較好地適應(yīng)較低濃度的CO2環(huán)境D.一般情況下,玉米的CO2補(bǔ)償點(diǎn)和CO2飽和點(diǎn)均低于小麥的答案

D

解析

圖1所示實(shí)驗(yàn)的自變量為光照強(qiáng)度以及植物種類,溫度是無關(guān)變量,A項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)圖1,光照強(qiáng)度為P時(shí),小麥和玉米的CO2吸收速率相等,但根據(jù)曲線與縱軸交點(diǎn)分析,二者呼吸速率不同,故CO2固定速率(總光合速率)不相等,B項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)圖2,胞間CO2濃度較低時(shí),玉米有更大的光合速率,故與小麥相比,玉米能夠較好地適應(yīng)較低濃度的CO2環(huán)境,C項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)圖2,玉米的CO2補(bǔ)償點(diǎn)(凈光合速率為0時(shí)的CO2濃度)和CO2飽和點(diǎn)(光合速率最大時(shí)的CO2濃度)均低于小麥的,D項(xiàng)正確。3.(2025·廣東一模)滴灌是干旱缺水地區(qū)最有效的節(jié)水灌溉方式。為制定珍稀中藥龍腦香樟的施肥方案,研究者設(shè)置3個(gè)實(shí)驗(yàn)組(T1~T3,滴灌)和對照組(CK,傳統(tǒng)施肥方式),按下表中施肥量對龍腦香樟林中生長一致的個(gè)體施肥,培養(yǎng)一段時(shí)間后測得相關(guān)指標(biāo)如下表。據(jù)表分析下列敘述錯(cuò)誤的是(

)處理施肥量/(mg·kg-1)呼吸速率/(μmol·m-2·s-1)最大凈光合速率/(μmol·m-2·s-1)光補(bǔ)償點(diǎn)/(μmol·m-2·s-1)光飽和點(diǎn)/(μmol·m-2·s-1)T135.02.7413.74841340T245.52.4716.96611516T356.02.3215.33611494CK35.03.1311.591021157注:光飽和點(diǎn)為光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加時(shí)的光照強(qiáng)度;光補(bǔ)償點(diǎn)為光合作用過程中吸收的CO2與呼吸作用過程中釋放的CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度。A.光照強(qiáng)度為100μmol/(m2·s)時(shí),實(shí)驗(yàn)組比對照組積累更多有機(jī)物B.光照強(qiáng)度為1600μmol/(m2·s)時(shí),實(shí)驗(yàn)組的光合速率比對照組更高C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能說明滴灌能夠提高水肥利用效率D.各處理中T2的施肥方案最有利于龍腦香樟生長答案

C

解析

由表可知,當(dāng)光照強(qiáng)度為100

μmol/(m2·s)時(shí),實(shí)驗(yàn)組都超過光補(bǔ)償點(diǎn),而對照組還未達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn),與對照組相比,實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率都大于對照組,說明實(shí)驗(yàn)組比對照組積累更多的有機(jī)物,A項(xiàng)正確。由表可知,當(dāng)光照強(qiáng)度為1

600

μmol/(m2·s)時(shí),各組都達(dá)到光飽和點(diǎn),總光合速率=呼吸速率+凈光合速率,實(shí)驗(yàn)組的光合速率都大于對照組,B項(xiàng)正確。由表可知,當(dāng)光照強(qiáng)度都達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn),與對照組相比,實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率都大于對照組,說明實(shí)驗(yàn)組比對照組積累更多的有機(jī)物;當(dāng)各組光照強(qiáng)度都達(dá)到光飽和點(diǎn),實(shí)驗(yàn)組的光合速率都大于對照組,說明滴灌能提高水肥利用效率,C項(xiàng)錯(cuò)誤。由表可知,T2處理組的凈光合速率最大,植物積累的有機(jī)物最多,最有利于龍腦香樟的生長,D項(xiàng)正確。聚焦2環(huán)境脅迫對光合作用的影響及生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用【練真題

明方向】4.(2025·四川卷)在溫室中種植番茄,光照強(qiáng)度和CO2濃度是制約其產(chǎn)量的主要因素。某地冬季溫室的平均光照強(qiáng)度約為200μmol/(m2·s),CO2濃度約為400μmol/mol。為提高溫室番茄產(chǎn)量,有人測定了補(bǔ)充光照和CO2后番茄植株相關(guān)生理指標(biāo),結(jié)果見下表。回答下列問題。組別光照強(qiáng)度/(μmol·m-2·s-1)CO2濃度/(μmol·mol-1)凈光合速率/(μmol·m-2·s-1)氣孔導(dǎo)度/(mol·m-2·s-1)葉綠素含量/(mg·g-1)對照2004007.50.0842.8甲40040014.00.1559.1乙20080010.00.0855.3丙40080017.50.1365.0注:氣孔導(dǎo)度和氣孔開放程度呈正相關(guān)。

(1)為測定番茄葉片的葉綠素含量,可用

提取葉綠素。色素對特定波長光的吸收量可反映色素的含量,為減少類胡蘿卜素的干擾,應(yīng)選擇

(填“藍(lán)紫光”或“紅光”)來測定葉綠素含量。

(2)與對照組相比,甲組光合作用的光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供了更多的

,從而提高了凈光合速率。與甲組相比,丙組的凈光合速率更高,氣孔導(dǎo)度略低,但經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)其葉肉細(xì)胞間的CO2濃度卻更高,可能的原因是

。

(3)根據(jù)本研究結(jié)果,在冬季溫室種植番茄的過程中,若只能從CO2濃度加倍或光照強(qiáng)度加倍中選擇一種措施來提高番茄產(chǎn)量,應(yīng)選擇

,依據(jù)是_______________________________________________________

。

無水乙醇

紅光ATP和NADPH給丙組補(bǔ)充的CO2更多

光照強(qiáng)度加倍

甲組的凈光合速率大于乙組,光照強(qiáng)度加倍使凈光合速率提高幅度更大,且更契合冬季弱光環(huán)境的需求解析

(1)葉綠素可溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中,故為測定番茄葉片的葉綠素含量,可用無水乙醇提取葉綠素。色素對特定波長光的吸收量可反映色素的含量,光合作用中葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。為減少類胡蘿卜素的干擾,應(yīng)選擇紅光來測定葉綠素含量。(2)與對照組相比,甲組光合作用的光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供了更多的ATP和NADPH,從而提高了凈光合速率。甲組和丙組的光照強(qiáng)度相同,丙組的CO2濃度是甲組的2倍,與甲組相比,丙組的凈光合速率更高,氣孔導(dǎo)度略低,但經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)其葉肉細(xì)胞間的CO2濃度卻更高,可能的原因是給丙組補(bǔ)充的CO2更多。(3)根據(jù)題表可知,在冬季溫室種植番茄的過程中,甲組的凈光合速率大于乙組,光照強(qiáng)度加倍可使凈光合速率提高幅度更大,且更契合冬季弱光環(huán)境的需求。5.(2025·河南卷)光質(zhì)和土壤中的鹽含量是影響作物生理狀態(tài)的重要因素。為探究不同光質(zhì)對高鹽含量(鹽脅迫)下某作物生長的影響,將作物分組處理一段時(shí)間后,結(jié)果如圖所示(光補(bǔ)償點(diǎn)指當(dāng)總光合速率等于呼吸速率時(shí)的光照強(qiáng)度)?；卮鹣铝袉栴}。(1)光對植物生長發(fā)育的作用有

和

兩個(gè)方面。

(2)上述實(shí)驗(yàn)需控制變量,為探究實(shí)驗(yàn)光處理是否完全抵消了鹽脅迫對該作物生長的影響,至少應(yīng)選用上述

組(填組別)進(jìn)行對比分析,該實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量有

(答出2點(diǎn)即可)。

(3)在光照強(qiáng)度達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)之前(CO2消耗量與光照強(qiáng)度視為正比關(guān)系),④組的總光合速率

(填“始終大于”“始終小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③組的總光合速率,判斷依據(jù)是

。

為光合作用提供能量

作為信號(hào)調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育①②④或①③④溫度和CO2濃度等

始終大于

④組呼吸速率大于③組,但是兩組光補(bǔ)償點(diǎn)相同,即在光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)④組的總光合速率大于③組,CO2消耗量與光照強(qiáng)度視為正比關(guān)系,所以④組達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)之前的總光合速率也大于③組解析

(1)光可以為植物光合作用提供光能;同時(shí)光可以作為信號(hào)調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育。(2)探究實(shí)驗(yàn)光處理是否完全抵消了鹽脅迫對該作物生長的影響,實(shí)驗(yàn)的自變量為光質(zhì)(正常光和實(shí)驗(yàn)光)以及是否鹽脅迫,因變量是作物生長情況,故該實(shí)驗(yàn)至少應(yīng)選用題述①②④或①③④組進(jìn)行對比分析。實(shí)驗(yàn)中除了自變量和因變量,其余變量稱為無關(guān)變量,該實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量有溫度和CO2濃度等。(3)由于④組呼吸速率大于③組,但是兩組光補(bǔ)償點(diǎn)相同,即在光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)④組的總光合速率大于③組,CO2消耗量與光照強(qiáng)度視為正比關(guān)系,所以④組達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)之前的總光合速率始終大于③組。【歸納拓展】1.脅迫(逆境)對光合作用的影響(1)脅迫可分為生物脅迫和非生物脅迫兩大類。非生物脅迫主要有水分(干旱和淹澇)、溫度(高溫和低溫)、鹽堿、環(huán)境污染等理化逆境,生物脅迫主要包括病害、蟲害、雜草等。(2)非生物脅迫的主要類型

類型影響原理主要表現(xiàn)光照主要指不合乎植物生長要求的光照強(qiáng)度和光質(zhì)條件,通過影響光反應(yīng)來影響農(nóng)作物的光合作用影響植物葉綠素的合成;對類囊體膜造成損傷CO2CO2是光合作用的反應(yīng)物,低于CO2補(bǔ)償點(diǎn)的CO2濃度會(huì)通過影響暗反應(yīng)速率而影響光合作用強(qiáng)度CO2不足導(dǎo)致暗反應(yīng)速率下降溫度低溫逆境和高溫逆境,主要通過影響酶的活性和氣孔開放程度來影響光合作用葉綠體的結(jié)構(gòu)和酶的功能受到破壞;引起氣孔關(guān)閉,影響CO2的吸收類型影響原理主要表現(xiàn)水分水分脅迫包括干旱和水淹兩種情況。干旱時(shí)氣孔關(guān)閉,影響CO2吸收而影響暗反應(yīng),進(jìn)而影響光合作用;農(nóng)作物被水淹時(shí),根細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精,對細(xì)胞造成毒害無機(jī)鹽礦質(zhì)營養(yǎng)對光合作用的影響主要包括:①影響葉綠體中物質(zhì)和結(jié)構(gòu)的形成,如葉綠素(Mg2+);②鹽脅迫影響根系吸收水分,進(jìn)而影響氣孔開放程度;③重金屬鹽會(huì)影響葉綠素的合成和光合作用有關(guān)酶的活性2.通常認(rèn)為在自然環(huán)境條件下植物光合作用降低的原因包括兩個(gè)方面,一方面是由氣孔導(dǎo)度的限制引起,稱為氣孔限制;另一方面是由于在高光照條件下,植物吸收過量的光能無法及時(shí)利用而發(fā)生光抑制,稱為非氣孔限制。(1)胞間CO2濃度(2)氣孔限制、非氣孔限制與環(huán)境脅迫

3.傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式及應(yīng)用

【練模擬

拓角度】6.(2025·湖南衡陽模擬)在作物生長過程中,常會(huì)遇到生物脅迫和非生物脅迫?？蒲腥藛T研究了干旱脅迫、煙草花葉病毒脅迫對煙草幼苗凈光合速率的影響,得到如圖甲所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果;研究了干旱脅迫下添加水、煙草花葉病毒脅迫下添加寧南霉素處理對恢復(fù)期煙草幼苗凈光合速率的影響,結(jié)果如圖乙所示。甲乙(1)植物的光合作用是將

轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)化合物并釋放出氧氣的過程,分析圖甲,干旱脅迫能降低煙草幼苗的凈光合速率,主要原因可能是

。

(2)對比圖甲、圖乙結(jié)果,可以得出恢復(fù)期

組煙草幼苗的凈光合速率恢復(fù)程度最大;寧南霉素的作用可能是

。

(3)與干旱脅迫相比,煙草花葉病毒脅迫下,煙草幼苗含有的有機(jī)物的量

(填“較多”“較少”或“基本相等”),依據(jù)是

。

水和二氧化碳

干旱導(dǎo)致煙草葉片的氣孔開放程度降低,使煙草幼苗吸收的CO2減少

E減少煙草花葉病毒對煙草幼苗的侵害

較少圖甲中,煙草花葉病毒脅迫下,煙草幼苗的凈光合速率小于干旱脅迫下的(4)研究表明,長時(shí)間處于干旱土壤中的煙草幼苗,重新種回濕潤土壤中,煙草幼苗的光合速率反而降低。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路:

。

將長時(shí)間處于干旱土壤中的煙草幼苗均分為兩組,一組移栽到濕潤土壤中種植,另一組在原條件下繼續(xù)種植,間隔相同時(shí)間后分別測定并比較兩組幼苗的光合速率大小解析

(1)光合作用是將水和二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)化合物并釋放出氧氣的過程;分析圖甲可知,與對照組相比,其他組的凈光合速率都下降;干旱能降低凈光合速率的原因可能是干旱導(dǎo)致煙草葉片的氣孔開放程度降低,使煙草幼苗吸收的CO2減少。(2)對比圖甲、圖乙結(jié)果,恢復(fù)期E組即干旱脅迫后加水組的煙草幼苗的凈光合速率恢復(fù)程度最大;恢復(fù)期,向只有煙草花葉病毒脅迫的組中加寧南霉素后,幼苗凈光合速率有所恢復(fù),即F組,故推測寧南霉素的作用可能是減少煙草花葉病毒對煙草幼苗的侵害。(3)分析圖甲實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,煙草花葉病毒脅迫下,煙草幼苗的凈光合速率小于干旱脅迫下的,即與干旱脅迫相比,煙草花葉病毒脅迫下的煙草幼苗含有的有機(jī)物的量較少。(4)實(shí)驗(yàn)需要遵循對照原則、單一變量原則等;實(shí)驗(yàn)思路為將長時(shí)間處于干旱土壤中的煙草幼苗均分為兩組,一組移栽到濕潤土壤中種植,另一組在原條件下繼續(xù)種植,間隔相同時(shí)間后分別測定并比較兩組幼苗的光合速率大小。突破點(diǎn)4植物對特殊環(huán)境的適應(yīng)性【高考命題預(yù)測】光呼吸重點(diǎn)考查光呼吸的觸發(fā)條件(高O2、低CO2、強(qiáng)光照)及其與Rubisco酶雙功能性的關(guān)聯(lián)?？赡芤蠓治龉夂粑c光抑制的相互作用或結(jié)合圖示判斷光呼吸的代謝路徑。C4植物的“CO2泵”機(jī)制(PEP羧化酶的高效性)及空間分離(葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞的分工)也是考查重點(diǎn)。在復(fù)習(xí)時(shí)要強(qiáng)化代謝流程圖解讀(如C4途徑的CO2轉(zhuǎn)運(yùn)、CAM植物的晝夜代謝分離),重點(diǎn)掌握代謝途徑的分子機(jī)制、植物類型的適應(yīng)性差異及實(shí)驗(yàn)分析能力,結(jié)合真題演練提升綜合解題能力。聚焦1光呼吸與光抑制【練真題

明方向】1.(2025·陜晉寧青卷)葉綠體中R酶既能催化CO2固定,也能催化C5與O2反應(yīng),CO2和O2兩種底物競爭R酶同一活性位點(diǎn);線粒體中G酶參與催化甘氨酸轉(zhuǎn)化為絲氨酸,如圖(a)。為探究保衛(wèi)細(xì)胞中G酶對植物光合作用的影響,研究者以野生型植株W為參照,構(gòu)建了G酶表達(dá)量僅在保衛(wèi)細(xì)胞中增加的植株S,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖(b)。回答下列問題。圖(a)圖(b)(1)R酶催化CO2固定的場所是葉綠體的

,產(chǎn)物C3在光反應(yīng)生成的

參與下合成糖類等有機(jī)物。

(2)植物保衛(wèi)細(xì)胞吸水,氣孔開度增大。由圖(a)(b)可知,相同光照條件下植株S保衛(wèi)細(xì)胞中G酶表達(dá)量提高,葉片的凈光合速率高于植株W,原因是

。

(3)保持環(huán)境中CO2濃度不變,當(dāng)O2濃度從21%升高到40%時(shí),植株S的凈光合速率

(填“增大”或“減小”);相較于植株W,植株S的凈光合速率變化幅度

(填“大”“小”或“無法判斷”)。

基質(zhì)

ATP和NADPH

減小小(4)若需確認(rèn)保衛(wèi)細(xì)胞中G酶對葉片凈光合速率的影響,還需補(bǔ)充一個(gè)實(shí)驗(yàn)組。寫出實(shí)驗(yàn)思路及預(yù)期結(jié)果:

。

構(gòu)建G酶表達(dá)量減少的植株(或敲除G酶基因或用G酶抑制劑處理),其他條件與對照組(植株W)相同且適宜,培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測兩組葉片的凈光合速率;預(yù)期結(jié)果為實(shí)驗(yàn)組凈光合速率低于對照組

2.(2024·黑吉遼卷)在光下葉綠體中的C5能與CO2反應(yīng)形成C3,當(dāng)CO2/O2的值低時(shí),C5也能與O2反應(yīng)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(xué)反應(yīng)完成光呼吸過程。上述過程在葉綠體與線粒體中的主要物質(zhì)變化如圖1所示。在葉綠體中:C5+CO22C3①C5+O2C3+C2

②在線粒體中:2C2+NAD+C3+CO2+NADH+H+③注:C2表示不同種類的二碳化合物,C3也類似。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。回答下列問題。(1)反應(yīng)①是

過程。

(2)與光呼吸不同,以葡萄糖為反應(yīng)物的有氧呼吸產(chǎn)生NADH的場所是

和

。

(3)我國科學(xué)家將改變光呼吸的相關(guān)基因轉(zhuǎn)入某種農(nóng)作物野生型植株(WT),得到轉(zhuǎn)基因株系1和2,測定凈光合速率,結(jié)果如圖2、圖3所示。圖2中植物光合作用所需CO2的來源除了有外界環(huán)境,還有

和

(填生理過程)。CO2的固定

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)(兩空答案可對調(diào))光呼吸呼吸作用(兩空答案可對調(diào))7—10時(shí)株系1和2與WT的凈光合速率逐漸產(chǎn)生差異,原因是

。據(jù)圖3中的數(shù)據(jù)

(填“能”或“不能”)計(jì)算出株系1的總光合速率,理由是

。

株系1和2導(dǎo)入了改變光呼吸的基因,光呼吸強(qiáng)度發(fā)生改變,因?yàn)楣夂粑軐⒁呀?jīng)同化的碳釋放,故株系1和2與WT的凈光合速率產(chǎn)生差異不能

除了凈光合速率,總光合速率還與呼吸速率、光呼吸速率有關(guān),從圖3無法得出呼吸速率和光呼吸速率,所以不能計(jì)算出株系1的總光合速率(4)結(jié)合上述結(jié)果分析,選擇轉(zhuǎn)基因株系1進(jìn)行種植,產(chǎn)量可能更具優(yōu)勢,判斷的依據(jù)是______________________________________________________

。

圖2圖3

在相同光照強(qiáng)度和CO2濃度下,株系1與株系2和WT相比,株系1的凈光合速率最大解析

本題考查光合作用、呼吸作用和光呼吸過程中的物質(zhì)變化以及對光合作用圖像的分析。(1)由反應(yīng)式①可知,這個(gè)過程在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行,稱為CO2的固定。(2)以葡萄糖為反應(yīng)物的有氧呼吸有三個(gè)階段,第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,產(chǎn)物為丙酮酸和NADH;第二階段在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行,產(chǎn)物為CO2和NADH;第三階段在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行,產(chǎn)物為水,故以葡萄糖為反應(yīng)物的有氧呼吸產(chǎn)生NADH的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)。(3)由題干可知,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,再根據(jù)題圖2和題圖3可以判斷出凈光合速率的大小與光照強(qiáng)度以及CO2濃度的關(guān)系,從而進(jìn)行解題。(4)由題圖2可知,在相同光照條件下,株系1的凈光合速率最大;由題圖3可知,在相同CO2濃度下,株系1的凈光合速率最大。3.(2025·山東卷節(jié)選)高光強(qiáng)環(huán)境下,植物光合系統(tǒng)吸收的過剩光能會(huì)對光合系統(tǒng)造成損傷,引起光合作用強(qiáng)度下降。植物進(jìn)化出的多種機(jī)制可在一定程度上減輕該損傷。某綠藻可在高光強(qiáng)下正常生長,其部分光合過程如圖所示。注:表示電子的傳遞路徑;Y、Z表示光合色素分子。據(jù)圖分析,通過途徑①和途徑②消耗過剩的光能減輕光合系統(tǒng)損傷的機(jī)制分別為

。

途徑①以電能的形式耗散光能;途徑②以熱能的形式耗散光能

解析

途徑①利用傳遞的電能使O2生成H2O2,后續(xù)H2O2分解為H2O,實(shí)現(xiàn)過剩光能轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O2中的化學(xué)能,再釋放;途徑②直接以熱輻射形式釋放過剩光能,減輕光合系統(tǒng)損傷。4.(2024·重慶卷)重慶石柱是我國著名傳統(tǒng)中藥黃連的主產(chǎn)區(qū)之一,黃連生長緩慢,存在明顯的光飽和(光合速率不再隨光強(qiáng)增加而增加)和光抑制(光能過剩導(dǎo)致光合速率降低)現(xiàn)象。(1)探尋提高黃連產(chǎn)量的技術(shù)措施,研究人員對黃連的光合特征進(jìn)行了研究,結(jié)果見圖1。圖1圖2①黃連的光飽和點(diǎn)約為

μmol/(m2·s)。光強(qiáng)大于1300μmol/(m2·s)后,胞間CO2濃度增加主要是由于

。

②推測光強(qiáng)對黃連生長的影響主要表現(xiàn)為

。

黃連葉片適應(yīng)弱光的特征有______________________________________

(答2點(diǎn))。

500光合作用受到抑制,消耗的CO2減少,且氣孔導(dǎo)度增加

黃連在弱光條件下,隨光強(qiáng)增加其快速生長,光照過強(qiáng)其生長受到抑制

葉片較薄,葉綠素含量較多(或葉色深綠,葉綠體顆粒較大,葉綠體類囊體膜面積更大)(2)黃連露天栽培易發(fā)生光抑制,嚴(yán)重時(shí)其光合結(jié)構(gòu)被破壞(主要受損的部位是位于類囊體薄膜上的色素蛋白復(fù)合體),為減輕光抑制,黃連能采取調(diào)節(jié)光能在葉片上各去向(如圖2)的比例,提升修復(fù)能力等防御機(jī)制,具體可包括

(多選)。①葉片葉綠體避光運(yùn)動(dòng);②提高光合產(chǎn)物生成速率;③自由基清除能力增強(qiáng);④提高葉綠素含量;⑤增強(qiáng)熱耗散。

(3)生產(chǎn)上常采用搭棚或林下栽培等措施減輕黃連的光抑制,為增強(qiáng)黃連光合作用以提高其產(chǎn)量還可采取的措施及其作用是

。

①②③⑤

合理施肥增加光合面積,補(bǔ)充CO2提高暗反應(yīng)

解析

(1)光飽和點(diǎn)為光合速率不再隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度,由圖1可知,當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到500

μmol/(m2·s)時(shí)凈光合速率不再增加;光照強(qiáng)度大于1

300

μmol/(m2·s)后,光合作用受到抑制,且氣孔導(dǎo)度增加,所以胞間CO2濃度增加主要是由于光合作用受到抑制,消耗的CO2減少,且氣孔導(dǎo)度增加。由圖1凈光合速率曲線可知,光強(qiáng)對黃連生長的影響主要表現(xiàn)為在弱光條件下,黃連隨光強(qiáng)增加快速生長,光照過強(qiáng)其生長受到抑制;弱光時(shí),黃連可通過增加受光面積或增加光合色素的含量來增加光合速率,所以黃連葉片適應(yīng)弱光的特征有葉片較薄,葉綠素含量較多(或葉色深綠,葉綠體顆粒較大,葉綠體類囊體膜面積更大)。(2)為減輕光抑制,黃連能采取調(diào)節(jié)光能在葉片上各去向的比例,由圖2可看出光能的主要去向?yàn)闊嵯?所以黃連提升修復(fù)能力等防御機(jī)制,具體可包括⑤增強(qiáng)熱耗散;①葉片葉綠體避光運(yùn)動(dòng):減少對光的吸收;②提高光合產(chǎn)物生成速率,從而提高光合速率消耗更多的光能;③自由基清除能力增強(qiáng):減少對光合結(jié)構(gòu)的破壞。而④提高葉綠素含量會(huì)增加對光能的吸收不能減輕光抑制。(3)為增強(qiáng)黃連光合作用以提高其產(chǎn)量還可采取的措施及其作用有合理施肥增加光合面積,補(bǔ)充CO2提高暗反應(yīng),合理密植等。【情境鏈接】1.光呼吸(1)光呼吸簡要過程RuBP羧化酶是雙功能酶,既可催化C5與CO2的固定(羧化),又可催化C5與O2(加氧)的反應(yīng),其催化方向取決于CO2與O2的比值:①比值增大,羧化反應(yīng)增強(qiáng),進(jìn)行光合作用;②比值減小,加氧反應(yīng)增強(qiáng),進(jìn)入C2途徑。因此,高O2環(huán)境下,光呼吸會(huì)明顯加強(qiáng),而提高CO2濃度可明顯抑制光呼吸。(2)光呼吸的有利影響——減少光抑制在高光強(qiáng)、高溫、干旱環(huán)境下,植物氣孔關(guān)閉,CO2不能進(jìn)入葉肉細(xì)胞,會(huì)導(dǎo)致光抑制。此時(shí),植物的光呼吸釋放CO2,消耗多余的ATP和NADPH,減少活性氧的產(chǎn)生,對光合器官起保護(hù)作用。

[命題設(shè)計(jì)](1)強(qiáng)光條件下,限制光合速率的主要是

反應(yīng)階段,從O2的來源和去路分析,此時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)O2濃度過高的原因是

。

(2)Rubisco酶是雙功能酶,光照條件下,它既能催化C5與CO2發(fā)生羧化反應(yīng)固定CO2,又能催化C5與O2發(fā)生加氧反應(yīng)進(jìn)行光呼吸,CO2和O2競爭性結(jié)合Rubisco酶的同一活性位點(diǎn)。結(jié)合以上信息,光呼吸對解除光抑制的積極意義是__________________________________________________________

。暗

強(qiáng)光條件下葉肉細(xì)胞光反應(yīng)增強(qiáng),產(chǎn)生更多的O2,而此時(shí)植物氣孔關(guān)閉,葉肉細(xì)胞釋放的O2量減少

強(qiáng)光條件下,葉肉細(xì)胞中O2濃度升高,而光呼吸可以消耗一部分O2,降低葉肉細(xì)胞中的O2濃度,減少光有毒產(chǎn)物的產(chǎn)生,減少對光合結(jié)構(gòu)的損傷(3)下面是一段“光呼吸”的陳述文字,請指出其中的兩處錯(cuò)誤。Rubisco酶是植物進(jìn)行光呼吸所必需的一種酶,也是一種存在于葉綠體中的雙功能酶,可以催化羧化反應(yīng)(C5+CO2→2C3)和加氧反應(yīng)(C5+O2→C3+C2)。但其催化反應(yīng)方向取決于CO2與O2的量比值。當(dāng)“植物工廠”關(guān)燈或者降低CO2供應(yīng)量時(shí),植物進(jìn)入光呼吸階段,加氧反應(yīng)增強(qiáng)。Rubisco酶的催化產(chǎn)物磷酸乙醇酸(C2)與水反應(yīng)后生成Pi和乙醇酸,借