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2023届高考生物二轮复习细胞代谢学案
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这是一份2023届高考生物二轮复习细胞代谢学案，共53页。
[考纲要求] 1.物质进出细胞的方式(Ⅱ) 2.酶在代谢中的作用(Ⅱ) 3.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ) 4.光合作用与细胞呼吸(Ⅱ) 5.影响光合作用的环境因素(Ⅱ)
真题探究——深析真题明考向
1．(2020·全国卷Ⅱ)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是( )
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
答案 D
解析 由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。
2．(2019·全国卷Ⅱ)某种H＋－ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋－ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是( )
A．H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外
B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输
C．H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供
D．溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
答案 C
解析 由题干可知，用蓝光照射保卫细胞的悬浮液，溶液的pH明显降低，说明细胞内的H＋被转运到细胞外，A正确；细胞内的pH高于细胞外，H＋运出保卫细胞是逆浓度梯度的跨膜运输，需要能量，因H＋－ATPase具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋，且蓝光照射情况下，加入H＋－ATPase抑制剂，不能发生H＋的主动运输，故运输所需能量由H＋－ATPase水解ATP提供，不由蓝光直接提供，B正确，C错误；由①中实验可知，暗处理前后溶液pH未变，说明H＋不能通过自由扩散透过细胞质膜，D正确。
3．(2018·全国卷Ⅲ)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
答案 C
解析 植物在黑暗中有氧时可进行有氧呼吸，无氧时可进行无氧呼吸，A正确；食物链上的营养级同化的能量一般有三个去向：呼吸散失、传递给下一个营养级(除了最高营养级)和被分解者分解利用，B正确；有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物因不同细胞中酶的不同而不同，有的产生CO2和酒精，有的产生乳酸，C错误；植物光合作用的光反应阶段和呼吸作用过程中都可以合成ATP，D正确。
4．(2020·全国卷Ⅰ)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有_____________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是__________________________________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是_________________________________________________________________。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μmol·m－2·s－1
1200
1180
560
623
答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)A和C 作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
解析 (1)中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。
(3)分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，下层的弱光能满足作物C光合作用的需要，从而提高光能利用率。
5．(2016·全国卷Ⅰ)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)γ (2)α
(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记
解析 (1)由题意知，该酶可催化ATP水解产生ADP，此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键，从而使ATP中γ位上的磷酸基团脱离，此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。
(2)dATP分子中A代表腺嘌呤脱氧核苷，由腺嘌呤和脱氧核糖组成，因此A可以与dATP中α位的磷酸基团构成腺嘌呤脱氧核苷酸，作为DNA生物合成原料。
(3)1个噬菌体含有1个双链DNA分子，用DNA分子被32P 标记的噬菌体感染大肠杆菌，由于DNA分子复制为半保留复制，即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来，且分别进入不同的DNA分子中，所以理论上不管增殖多少代，子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。
6．(2019·全国卷Ⅱ)回答下列与生态系统相关的问题。
(1)在森林生态系统中，生产者的能量来自于______，生产者的能量可以直接流向__________________(答出2点即可)。
(2)通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内__________________________________；C与B的差值表示这段时间内__________________________________________；A与B的差值表示这段时间内________________________________。
答案 (1)太阳能 初级消费者、分解者
(2)生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量
解析 (1)生态系统中生产者进行光合作用所固定的能量来自太阳能，生产者固定的能量的去路是一部分通过呼吸作用以热能形式散失(大部分)、一部分流向了初级消费者、一部分通过残枝败叶等形式流向了分解者，所以生产者的能量可以直接流向初级消费者和分解者。
(2)单位时间生产者制造有机物的量等于生产者积累有机物的量和呼吸量的总和。题述测量的三份水样中A为开始时瓶中的氧气量，B为生产者进行呼吸作用后剩余的氧气量，C为生产者进行光合作用和呼吸作用后玻璃瓶中的氧气量；C与A的差值表示该段时间内生产者净光合作用的放氧量，A与B的差值表示该段时间内生产者进行呼吸作用消耗氧气的量，所以，C与B的差值＝[(C－A)＋(A－B)]表示该段时间内生产者光合作用的总放氧量。
7．(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是____________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_______________________________
___________________________________________________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
答案 (1)甲 (2)甲 种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大 (3)乙 (4)CO2
解析 (1)由图分析可知，当光照强度大于a时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大于乙，有机物的积累较多，对光能的利用率较高。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度相对较弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，因此种植密度过大时甲植物净光合速率下降幅度比乙大。
(3)从图中可以看出，乙植物的光饱和点以及光补偿点都比甲植物低，适合在光照强度相对较弱的环境中生长，林下的光照强度低，因此更适合在林下种植的是植物乙。
(4)夏日晴天中午12：00时，植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞固定二氧化碳的含量下降，从而引起光合速率下降。
8．(2020·天津等级考)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
答案 A
解析 乙醇酸等同于光合作用暗反应产生的糖，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
9．(2020·山东等级考)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是__________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是___________________
____________________________。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________
__________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或C5)
(2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足
(3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
解析 (1)叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物(或C5)。
(2)据题干可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP＋不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。
(3)在植物中糖类的积累量＝产生量－消耗量，光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。
(4)在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致CO2的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
考点
全国Ⅰ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
物质进出细胞
细胞吸水和失水
物质进出细胞方式
T2
[6分]
T3
[6分]
★★
酶
定义及影响因素
实验探究
T3
[6分]
★
ATP
T29(1) (2)
[4分]
★
细胞呼吸
过程、原理及应用
影响因素
光合作用
色素
过程、原理及应用
T30
[8分]
T30
[9分]
T3
[6分]
T29
[12分]
T29(5)
[2分]
T30(1)(3)
[8分]
★★
★★
光合作用与细胞呼吸
T30
[9分]
★
每年本专题
考查的分值
24分
9分
15分
18分
16分
五年均分16.4分
考点
全国Ⅱ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
物质进出细胞
细胞吸水和失水
T4
[6分]
T5
[6分]
★★
物质进出细胞方式
T2
[6分]
T3
[6分]
★★
酶
定义及影响因素
T29
[10分]
T3
[6分]
★★
实验探究
ATP
细胞呼吸
过程、原理及应用
T2
[6分]
T31(1)
[2分]
★★
影响因素
光合作用
色素
T4
[6分]
T30(3)
[2分]
★★
过程、原理及应用
T30(1)(2)
[6分]
★
光合作用与细胞呼吸
T31
[8分]
T29
[9分]
T31(2)
[8分]
T30
[9分]
★★
★★
每年本专题
考查的分值
24分
21分
14分
20分
17分
五年均分19.2分
考点
全国Ⅲ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
物质进出细胞
细胞吸水和失水
物质进出细胞方式
酶
定义及影响因素
实验探究
ATP
细胞呼吸
过程、原理及应用
T5
[6分]
★
影响因素
T4
[6分]
★
光合作用
色素
T3
[6分]
T29(1)
[4分]
★★
过程、原理及应用
T29
[10分]
T2(B)
[1.5分]
★★
光合作用与细胞呼吸
T29(2) (3)
[5分]
T27
[10分]
★★
每年本专题
考查的分值
10分
7.5分
15分
6分
10分
五年均分9.7分
1．在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关推测不合理的是( )
A．腺苷酸激酶的数量影响葡萄糖分子进入线粒体
B．腺苷酸激酶极有可能是一种ATP水解酶
C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关
D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成
答案 A
解析 由题“它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP”可推知，腺苷酸激酶极有可能是一种ATP水解酶，与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关，腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成，B、C、D正确；葡萄糖不能进入线粒体，A错误。
2．水分子存在两种跨膜运输机制，一种是通过脂双层的自由扩散，另一种是通过水通道蛋白跨膜运输。研究者为探究哺乳动物成熟红细胞的吸水方式，进行了如下实验，将甲组红细胞用生理盐水配制的蛋白酶溶液处理，乙组红细胞用等量的生理盐水处理。将甲、乙两组制成装片，在盖玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，显微镜下观察在相同时间内两组细胞发生破裂的情况。下列分析不合理的是( )
A．水分子的上述两种跨膜运输方式，都是顺浓度梯度进行的
B．磷脂双分子层内部具有疏水性，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定阻碍
C．若甲、乙两组细胞破裂数差异不大，则说明水分子主要以自由扩散进入红细胞
D．若甲组细胞破裂的数量比乙组少，则说明水分子仅通过通道蛋白进入红细胞
答案 D
解析 若甲、乙两组均出现一定破裂的细胞，甲组细胞破裂数量比乙组少，说明水分子可以通过两种方式进入细胞，D错误。
3．铁皮石斛为我国传统名贵中药材，研究人员对它的栽培条件进行了相关研究，实验结果如下。
处理
L1
L2
L3
W1
W2
W3
W1
W2
W3
W1
W2
W3
干重/g
2.91
3.43
2.31
2.58
3.79
2.86
1.93
2.34
2.41
注：1.L1、L2和L3分别代表光照强度为360 μmol/(m2·s)、240 μmol/(m2·s)和120 μmol/(m2·s)。
2．W1、W2和W3分别代表基质含水量为基质最大持水量的100%、70%和40%。
(1)该实验研究了____________________对铁皮石斛光合作用的影响。
(2)据表分析，铁皮石斛在________条件下的生长状况最好。请绘出在此含水量条件下，铁皮石斛产量与光照强度关系的柱形图。
(3)在低光照情况下，由于________阶段产生的__________________少，使得铁皮石斛的产量较低。
(4)进一步研究发现，在基质含水量低的情况下植物细胞内可溶性糖的含量提高，表明植株可以通过积累可溶性糖________________________，这是植株的一种保护性反应。
(5)为保证铁皮石斛的产量，请提出在强光条件下的栽培建议：_______________________________________。
答案 (1)光照强度和基质含水量
(2)L2W2 柱形图如图所示
(3)光反应 ATP和[H]
(4)从而提高细胞的渗透压，增强吸水能力
(5)将基质含水量控制在基质最大持水量的70%左右
4．增施CO2是提高温室植物产量的主要措施之一。但有人发现，随着增施CO2时间的延长，植物光合作用逐渐减弱。为探究其原因，研究者以黄瓜为材料进行实验，结果如下图。
(1)CO2进入叶绿体，被位于______________的Rubisco酶催化，与________化合物结合而被固定。
(2)由图可知，常温＋CO2处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组。此阶段，常温＋CO2组淀粉含量与光合速率的变化趋势________，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。叶绿体中淀粉的积累一方面会导致________膜结构被破坏而影响光反应。另—方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的________等含氮化合物合成不足，进而抑制了光合作用。
(3)由图可知，在增施CO2情况下，适当升高温度可以________光合作用速率。有人认为，这是由于升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。图中支持该假设的证据是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)请根据本研究的结果，对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，提出两项合理化建议：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)叶绿体基质 C5
(2)相反 类囊体 酶
(3)提高 高温＋CO2组淀粉含量一直低于常温＋CO2组，可溶性糖相反
(4)单独增施CO2时间不宜超过30天；增施CO2的同时合理补充氮肥；增施CO2时适当提高温度
解析 (1)二氧化碳是光合作用暗反应的原料，在叶绿体基质中与五碳化合物结合生成三碳化合物。
(2)据图分析，图1中常温＋CO2处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组，而图2中29天后，常温＋CO2组淀粉含量反而增加，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。光反应的场所是类囊体薄膜，因此叶绿体中淀粉的积累一方面会导致类囊体薄膜结构被破坏而影响光反应，另一方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的叶绿素、酶等含氮化合物合成不足，进而抑制了光合作用。
(3)根据图1可知，高温＋CO2组的净光合速率在36天前都是最高的，说明在增施CO2情况下，适当升高温度可以提高光合作用速率。由图2、图3可知高温＋CO2组淀粉含量一直低于常温＋CO2组，而可溶性糖相反，可能是因为升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。
5．阅读下面的材料，完成(1)～(4)题。
《Science》发表的这项新发现会导致教科书重写吗？
据报道，研究人员发现了一种新型的光合作用——利用近红外光进行的光合作用，研究成果于2018年6月在《科学》杂志网站发表。
地球上绝大多数的放氧光合生物在光合作用过程中利用的都是可见光，但这种新类型光合作用利用的是近红外光，它广泛存在于蓝(藻)细菌(cyanobacteria，bluegreen algae)中。研究人员在澳大利亚赫伦岛海滩岩石表面之下几毫米处发现了含有叶绿素f的蓝(藻)细菌，它们在缺少可见光的条件下也可以借助近红外光生长。
常见的光合作用利用来自红光的能量驱动。这一特征存在于我们已知的所有植物、藻类中，因此人们认为红光的能量为光合作用设定了“红色极限”。
然而，当一些蓝(藻)细菌在近红外光下生长时，常见的工作系统关闭了，取而代之的是叶绿素f(chlorophyllf)的系统。在此研究成果公布之前，人们一直认为植物中的叶绿素f只起捕获光能的作用。新的研究表明，在荫蔽或者光线较暗的条件下，叶绿素f在光合作用中起着关键作用，利用低能量的近红外光来进行复杂的化学反应，这就是“超越红色极限”的光合作用。在新的光合作用工作系统中，通常被称为“辅助色素”的叶绿素f，实际上是在执行关键的化学步骤，而不是教科书所描述的发挥辅助作用。
研究人员彼得·伯林森评价：这是光合作用的一个重要发现，它突破了我们对生命的理解，比尔·卢瑟福教授和英国伦敦帝国理工学院的研究团队应该得到祝贺，因为他们揭示了光合作用基础过程的一个新途径。
这一发现改变了我们对光合作用基本机制的认识，教科书中的相关内容应该重写；它扩大了我们寻找外星生命存在的范围，并为培育更有效利用光能的作物新品种提供了参考。
(1)将你学过的光合作用知识与本文中介绍的新知识进行比较，将不同之处填入下表。
叶绿素种类
相应的功能
教材知识
________________
________________
本文知识
________________
________________
(2)请解释上述材料中“红色极限”的含义：________________________。
(3)本项研究最重要的发现是：________。(选填序号)
A．存在一种新的叶绿素——叶绿素f
B．具有叶绿素f的生物中没有其他叶绿素
C．叶绿素f具有吸收近红外光的作用
D．叶绿素f在光合作用中起辅助作用
E．叶绿素f可作为关键色素转换光能
(4)请结合本文撰写一段文字，作为教科书中介绍叶绿素的内容。(120字以内)_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
答案 (1)
叶绿素种类
相应的功能
教材知识
叶绿素a、叶绿素b
吸收、利用红光、蓝紫光
本文知识
叶绿素f
吸收、利用近红外光
(2)波长大于红光的光波无法驱动光合作用
(3)E
(4)叶绿素是进行光合作用的主要色素。在植物和藻类细胞中含有叶绿素a、b，能吸收、利用可见光中红光和蓝紫光的能量，合成有机物。蓝(藻)细菌中除含有叶绿素a、b外，某些还含有叶绿素f，可吸收、利用近红外光的能量，合成有机物。(答案合理即可)
核心考点——重点难点全突破
考点1 物质进出细胞的实例和方式
1 动植物细胞的吸水和失水
项目
动物细胞
植物细胞
条件
①细胞膜具有选择透过性，相当于半透膜
②细胞内液与细胞外溶液具有浓度差
①细胞壁是全透性的
②原生质层(由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成)相当于半透膜
③细胞液与外界溶液具有浓度差
原理
渗透作用
渗透作用
水分子
运动方向
低浓度溶液→高浓度溶液
低浓度溶液→高浓度溶液
现象
皱缩或涨破
质壁分离、质壁分离复原
(1)人工膜≠生物膜：生物膜具有选择透过性，人工膜为半透膜，物质能否通过取决于孔径大小。
(2)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。
(3)渗透平衡≠浓度相等：达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，此时膜两侧溶液的浓度未必相等，如透析袋内蔗糖溶液与透析袋外的清水可达渗透平衡，但浓度总不会相等。
2 熟记常见物质的运输方式
(1)判断葡萄糖、氨基酸等分子出入细胞的方式要看具体信息，若为高浓度到低浓度的运输则为协助扩散，若为低浓度到高浓度的运输则为主动运输，若题干无信息，一般默认主动运输。
(2)主动运输消耗的能量不一定来自ATP，也有可能来自离子电化学梯度等。
(3)并不是只有大分子物质才以胞吞胞吐方式运输，如神经递质。
(4)胞吐过程一定会发生囊泡膜与细胞膜的融合。
3 影响物质跨膜运输的因素——物质浓度、O2浓度、温度、载体数量
(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)
(2)O2浓度
(3)温度
温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性，进而影响物质运输的速率。
(4)载体数量
主动运输和协助扩散都需要载体蛋白的协助，所以载体数量会影响它们的运输速率。
1．如图所示，某些植物细胞利用①把细胞内的H＋运出，导致细胞外H＋浓度较高；②能够依靠H＋浓度差把H＋和蔗糖分子运入细胞。以下叙述正确的是( )
A．①和②的化学本质不同
B．①和②的空间结构相同
C．H＋运出细胞的方式是主动运输
D．氧气浓度对细胞吸收蔗糖分子无影响
答案 C
解析 根据题意和图示分析可知，①②均为载体蛋白，化学本质均为蛋白质，A错误；蛋白质的结构决定功能，①②的功能不同，故可推测其结构也不相同，B错误；根据图示可知，H＋运出细胞需要载体和消耗能量，运输方式为主动运输，C正确；细胞外和细胞内的H＋浓度梯度产生的势能推动H＋和蔗糖的吸收，而氧气浓度可影响H＋外运，进而影响细胞外和细胞内H＋浓度差，从而影响蔗糖的吸收，故氧气浓度对细胞吸收蔗糖分子有影响，D错误。
2．(2020·陕西省汉中市高三教学质量检测)下列关于物质跨膜运输的叙述中，不正确的是( )
A．同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞
B．不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞
C．同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞
D．不同物质进入不同细胞的方式可能相同，如乙醇进入小肠上皮细胞和Na＋进入神经细胞
答案 D
解析 同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞，都是主动运输，A正确；不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞，都是主动运输，B正确；同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞，有自由扩散和协助扩散两种运输方式，C正确；乙醇进入小肠上皮细胞是自由扩散，Na＋进入神经细胞是协助扩散，这两种物质进入不同细胞的运输方式不同，D错误。
3．(2020·北京东城一模)柽柳属植物主要分布在我国荒漠、半荒漠地带，能在盐碱环境中正常生长，具有耐盐性。它能积累土壤中的无机盐离子，使其细胞液浓度高于土壤溶液。下列相关叙述，正确的是( )
A．柽柳积累土壤中无机盐离子的过程不需要消耗ATP
B．柽柳耐盐性的形成与环境因素有关，与遗传因素无关
C．柽柳根细胞吸收无机盐离子和吸收水分子的方式不同
D．进入冬季气温较低时柽柳吸收无机盐的能力会有所提高
答案 C
解析 柽柳积累土壤中的无机盐离子，使其细胞液浓度高于土壤溶液，为逆浓度梯度运输，为主动运输，需要消耗ATP供能，A错误；柽柳耐盐性的形成与环境因素和遗传因素均有关，B错误；柽柳根细胞吸收无机盐离子为主动运输，吸收水分子的方式为被动运输，二者吸收方式不同，C正确；冬季气温较低时，代谢减弱，呼吸减弱，能量减少，吸收无机盐的能力会有所降低，D错误。
4．比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图所示。不能得出的结论是( )
A．当分子自由扩散进入细胞时，分子越小通透性越高
B．人工膜对CO2的通透性较H2O大，生物膜几乎无差异
C．在检测通透性时，需向体系中加入ATP和ATP水解酶
D．生物膜上有K＋、Na＋和Cl－通道，且它们的通透性不同
答案 C
解析 甘油、CO2和O2三者相比，得出当分子自由扩散进入细胞时，分子越小通透性越高的结论，A正确；比较CO2和H2O两个点的横纵坐标，可知人工膜对CO2的通透性较H2O大，生物膜几乎无差异，B正确；由题干不能判断三种离子的运输是否需要能量，C错误；由K＋、Na＋、Cl－对应的纵坐标知，生物膜对K＋、Na＋和Cl－的通透性不同，D正确。
5．在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是( )
A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
答案 B
解析 由甲、乙、丙三种细胞状态可知：甲→乙为细胞失水过程，乙→丙为细胞吸水过程。本实验的对照方法为自身对照，对比图中三种细胞的大小可知，在实验过程中显微镜放大倍数未改变，A错误；实验过程中同一个细胞可依次发生失水和吸水过程，B正确；与甲相比，乙所示细胞由于失水细胞液浓度增大，C错误；质壁分离和复原过程中水分子的扩散是双向的，D错误。
6．(2020·北京西城二模)某种水生植物细胞内与细胞外水环境中盐离子的浓度如图所示。以下相关叙述正确的是( )
A．该植物细胞通过扩散作用吸收这些盐离子
B．该植物细胞膜上运输不同盐离子的载体数量相同
C．植物细胞对盐离子的吸收具有选择性
D．植物细胞外的盐离子浓度越大植物吸收越多
答案 C
解析 由柱形图可知，这些离子在细胞内的浓度均高于细胞外，该植物细胞吸收这些离子为逆浓度梯度，方式为主动运输，A错误；植物细胞膜上运输不同盐离子的载体数量不同，因为细胞对不同离子的需求不同，B错误；活细胞会按照生命活动的需要，主动吸收某些离子，即植物细胞对盐离子的吸收具有选择性，C正确；植物对盐离子的吸收量取决于自身生命活动的需要，与细胞外盐离子的浓度无关，细胞外盐离子浓度大可能会导致植物细胞失水，严重时会导致植物死亡，D错误。
考点2 酶与ATP
1 熟知酶
2 掌握有关酶的两类实验设计思路
(1)验证类实验设计思路
实验名称
对照组
实验组
衡量标准
验证某种酶的本质
是蛋白质
已知蛋白质溶液
＋双缩脲试剂
待测酶液＋
双缩脲试剂
是否出
现紫色
验证酶具有
催化作用
底物＋适
量蒸馏水
底物＋等量
的酶液
底物分
解速率
验证酶具
有专一性
底物＋相
应酶液
不同底物＋相同酶液或同一底物
＋另一酶液
底物是
否分解
验证酶具
有高效性
底物＋无
机催化剂
底物＋等量
的相应酶液
底物分
解速率
(2)探究类——探究酶的最适温度或最适pH
①实验设计思路：
实验名称
自变量
因变量及检测指标
无关变量
探究温度对淀粉酶活性的影响
温度
因变量：酶的活性
检测指标：加碘液后溶液颜色的变化
底物量、酶量、pH、反应时间、试管的洁净程度、操作程序等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
pH
因变量：酶的活性
检测指标：气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度
底物量、酶量、温度、反应时间、试管的洁净程度、操作程序等
②实验设计程序：
探究酶最适温度和pH的实验设计程序
(1)选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。
(2)探究温度对酶活性的影响时不宜用H2O2作反应物，因为H2O2遇热会分解，氧气的产生速率增加并不能反映酶的活性增大。
(3)探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作鉴定示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。
(4)探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应。因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下，淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。
(5)检验蛋白酶对蛋白质的分解时，应选用蛋白块为实验材料，通过观察其消失情况得出结论。不能用双缩脲试剂鉴定，因为蛋白酶也是蛋白质。
3 ATP
(1)归纳识记ATP的结构与能量转换
(2)ATP的产生与消耗
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
与ATP相关的8个易错点
(1)ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。
(2)细胞中ATP含量很少，但其与ADP相互转化的速度很快。因此可以保证生物体所需能量的持续供应。
(3)ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。
(4)ATP并非“唯一”的直接能源物质。直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP、dATP、dGTP、dCTP、dTTP等。
(5)除光能、有机物中化学能之外，硝化细菌等可以进行化能合成作用的细菌，可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放能量来合成ATP。
(6)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。
(7)光合作用光反应产生的ATP用于暗反应C3还原，而细胞呼吸产生的ATP用于各项生命活动。
(8)ATP产生与O2间的关系
1．(2020·广东省汕头市高三第一次模拟)下列有关酶和ATP的叙述，正确的是( )
A．ATP脱去两个磷酸基团后，形成的物质是某些酶的基本组成单位之一
B．人成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP
C．无氧呼吸的两个阶段都需要酶的参与，都有ATP产生
D．同一生物体内各种酶的催化条件都相同，其催化效率受温度和pH的影响
答案 A
解析 ATP中文名称叫三磷酸腺苷，结构简式A－P～P～P，～代表高能磷酸键，其断裂后，形成的一磷酸腺苷(腺嘌呤核糖核苷酸)是某些酶(RNA)的基本组成单位之一，A正确；人成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器，但可通过无氧呼吸合成ATP，B错误；无氧呼吸的两个阶段均需要酶的参与，但只有第一阶段能产生少量ATP，C错误；同一生物体内各种酶的催化条件不一定相同，其催化效率受温度和pH的影响，D错误。
2．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是( )
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
答案 C
解析 测定酶活力的实验中缓冲液可维持溶液的pH，所以缓冲液应在底物与酶混合之前加入，反应时间的测定则应在底物与酶混合之后开始，据此可判断C项符合题意。
3．(2020·河南省新乡市高三第二次模拟)甲图表示反应物浓度对酶促反应速率的影响；乙图表示将A、B两种物质混合，再在T1时加入某种酶后，A、B两种物质的浓度变化曲线。实验均在最适温度和最适pH条件下完成，下列叙述错误的是( )
A．甲图中反应速率达到最大后，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量
B．若乙图中的物质A是淀粉，则B可以是麦芽糖，该酶可以是唾液淀粉酶
C．乙图中T2时刻后限制酶促反应速率的主要因素是酶的活性
D．甲、乙两图所示的实验中，温度和pH都属于无关变量
答案 C
解析 甲图中反应速率达到最大后，此时再增加反应物浓度，反应速率不再增加，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量，A正确；若乙图中的物质A是淀粉，则B可以是麦芽糖，该图表示的反应为A(淀粉)B(麦芽糖)，该酶可以是唾液淀粉酶，B正确；乙图中T2时刻后限制酶促反应速率的主要因素是底物浓度，C错误；甲、乙两图所示的实验探究均在最适温度和最适pH条件下完成，温度和pH都属于无关变量，D正确。
4．请回答下列有关酶的实验探究问题：
(1)为证明过氧化氢酶的活性受pH的影响，同学甲做了如下实验：
试管编号
A
B
实验步骤
1
加入2 mL 5% H2O2溶液
加入2 mL 5% H2O2溶液
2
5滴2%过氧化氢酶溶液
5滴2%过氧化氢酶溶液
3
0.5 mL 5% NaOH溶液
0.5 mL 5% HCl溶液
4
观察气泡的产生速率
观察气泡的产生速率
上述实验设计中有两处不妥，请指出：
①_____________________________________________________________；
②__________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)一般情况下，不能用过氧化氢酶为材料探究温度对酶活性的影响，若要设置实验来证明温度能影响过氧化氢酶的活性，你认为应该怎样设置？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(写出设计思路即可)。
查阅资料发现：H2O2在受热和日光照射时分解速率加快，在温度为30 ℃以下时比较稳定，在70 ℃以上时，分解速率加快。你认为设计上述实验时，应特别注意的事项是______________________________________。
答案 (1)①缺少pH＝7的对照组 ②加入NaOH溶液和HCl溶液的时间顺序不合理
(2)将盛有过氧化氢酶的试管保温于一系列不同温度下一段时间，然后与同温度的H2O2溶液混合，计算同温度下加过氧化氢酶和不加过氧化氢酶的两组试管中气泡的产生速率的差值然后比较不同温度下差值的大小 将温度控制在70 ℃以下
解析 (1)①验证酶的活性受pH影响时，除了设置酸性条件、碱性条件的实验组外，还需要设置pH＝7的对照组。②探究pH对酶活性的影响时，应先将酶和底物pH调至相应的pH下，然后再将酶与底物混合。
(2)若要设置实验来证明温度能影响过氧化氢酶的活性，可采取每一温度下设置两支试管，一支试管中加入过氧化氢酶，另一支不加，比较同一温度下这两支试管中气泡的产生速率的差异，然后比较不同温度下该差异的大小。但是要注意温度不宜太高，因为在较高温度下保温时，H2O2分解速率较快，可能会出现未加酶而H2O2已全部分解的情况。
5．已知大麦在萌发过程中可以产生α－淀粉酶，用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α－淀粉酶。为验证这一结论，某同学做了如下实验：
试管号
GA
溶液
缓冲液
水
半粒种
子10个
实验步骤
实验
结果
步骤1
步骤2
1
0
1
1
带胚
25 ℃保温24 h后去除种子，在各试管中分别加入1 mL淀粉液
25 ℃保温10 min后各试管中分别加入1 mL碘液，混匀后观察溶液颜色深浅
＋＋
2
0
1
1
去胚
＋＋＋＋
3
0.2
1
0.8
去胚
＋＋
4
0.4
1
0.6
去胚
＋
5
0.4
1
0.6
不加种子
＋＋＋＋
注：实验结果中“＋”越多表示颜色越深。表中液体量的单位均为mL。
回答下列问题：
(1)α－淀粉酶催化________水解可生成二糖，该二糖是________。
(2)综合分析试管1和2的实验结果，可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的_________________，这两支试管中淀粉量不同的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)综合分析试管2、3和5的实验结果，说明在该实验中GA的作用是___________________________________________________________________。
(4)综合分析试管2、3和4的实验结果，说明________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)淀粉 麦芽糖
(2)少 带胚的种子保温后能够产生α－淀粉酶，使淀粉被水解
(3)诱导种子生成α－淀粉酶
(4)GA浓度高对α－淀粉酶的诱导效果好
解析 (1)在α－淀粉酶的催化下，淀粉被水解为麦芽糖。
(2)对比1号和2号试管，1号试管剩余的淀粉量少，其原因是带胚的种子保温后能够产生α－淀粉酶，使淀粉更多地被水解。
(3)分析题表实验结果：在试管5中，虽然加入足量的GA，但没有加种子，淀粉不能被水解，说明GA不能直接水解淀粉；试管2中，虽然有去胚的半粒种子，但未加入GA，被水解的淀粉少，而试管3中加入GA溶液和去胚的半粒种子，实验结果是颜色较浅，被水解的淀粉较多，说明GA能诱导种子生成α－淀粉酶。
(4)分析试管2、3、4的实验结果可知，随着GA浓度的升高，淀粉被水解的量增多，说明GA浓度与其对种子产生α－淀粉酶的诱导效果呈正相关。
考点3 光合作用与细胞呼吸
考向1 光合作用与细胞呼吸的过程及联系
比较项目
光合作用
呼吸作用
发生范围
含叶绿体的植物细胞；蓝藻、光合细菌等
所有活细胞
发生场所
叶绿体(真核生物)；细胞质(原核生物)
真核生物有氧呼吸：细胞质基质、线粒体；真核生物无氧呼吸：细胞质基质；原核生物：细胞质
发生条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
实质
无机物有机物；储存能量
有机物无机物(或简单有机物)；释放能量
能量转化的联系
物质转化
C：CO2(CH2O)丙酮酸CO2
H：H2O[H](CH2O)
[H]H2O
过程
联系
1．(2020·云南省曲靖市高三二模)某同学为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，将少量的酵母菌混入适量的面粉揉成光滑面粉团后均等分装在2个洁净的塑料袋中，一组充满空气(甲组)，一组则排净空气(乙组)，扎紧袋口后放在相同且适宜的环境中观察20～30 min。下列叙述不正确的是( )
A．一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现，面团变湿润
B．该实验中甲组为实验组，乙组为对照组
C．若放置的时间足够长，甲组也会产生酒精
D．该实验应选择大小合适，气密性良好的塑料袋
答案 B
解析 甲组充满空气，因此其中的酵母菌进行的是有氧呼吸，而有氧呼吸能产生水，因此一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现，面团变湿润，A正确；该实验为对比实验，甲和乙都属于实验组，B错误；若放置的时间足够长，甲组中空气会被消耗完，酵母菌会因缺氧进行无氧呼吸而产生酒精，C正确；该实验应选择大小合适，气密性良好的塑料袋，D正确。
2．下列有关细胞代谢过程的叙述，正确的是( )
A．气孔关闭会导致叶肉细胞中的C3含量下降
B．蓝藻细胞中水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜上
C．光合作用产生的[H]进入线粒体中参与H2O的生成
D．光合作用和细胞呼吸都是在相应细胞器的内膜上产生ATP
答案 A
解析 气孔关闭，会导致细胞中CO2浓度降低，C3生成速率下降而短时间内，C3的消耗速率不变，所以叶肉细胞中的C3含量下降，A正确；蓝藻属于原核生物，其细胞内没有叶绿体，B错误；光合作用产生的[H]只能用来还原C3，C错误；光合作用过程中，叶绿体的类囊体薄膜上可产生ATP，而叶绿体内膜上不可以产生ATP，有氧呼吸过程中，在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜上产生ATP，无氧呼吸过程中，在细胞质基质中产生ATP，D错误。
3．(2020·朝阳二模)下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是( )
A．零上低温、无氧、干燥的环境细胞呼吸最弱，有利于果蔬储藏
B．马拉松比赛中人体主要是从分解有机物产生乳酸的过程中获得能量
C．选用透气性好的“创可贴”，可保证人体细胞的有氧呼吸，增强免疫能力
D．用玉米经酵母菌发酵产生酒精来替代汽油，主要利用了酵母菌的无氧呼吸
答案 D
解析 低温、低氧、湿度适宜的环境细胞呼吸最弱，有利于果蔬储藏，A错误；马拉松比赛中人体主要是从分解有机物产生二氧化碳和水的过程中获得能量，也能从产生乳酸的过程中获得少量能量，B错误；用透气性好的“创可贴”的目的是防止厌氧菌繁殖，C错误；用玉米经酵母菌发酵产生酒精来替代汽油，主要利用了酵母菌的无氧呼吸，产生了酒精和二氧化碳，D正确。
4．(2020·河北衡水中学周测)研究发现在玉米的光合作用过程中，叶绿体的类囊体膜蛋白PSBS会感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活，激活了的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物造成损伤(即光保护效应)。具体过程如下图所示，其中A～G分别表示不同物质。
(1)图中B、E分别表示____________、____________。
(2)研究发现抑制ATP合成酶的活性________(填“有利于”或“不利于”)PSBS发挥功能，原因是__________________________________________
________________________________________。
(3)据图可知A物质为O2，它来自水的分解，而不是来自物质G。请以玉米植株为材料，用同位素标记法通过实验来验证这一结论。
实验思路：将长势良好且相同的多株玉米分为A、B两组。向A组提供__________；向B组提供__________，其他条件相同且适宜。一段时间后，____________________________________。
预期结果：____________________________________________________。
答案 (1)ADP＋Pi NADPH
(2)有利于 抑制ATP合成酶的活性导致ATP的合成受阻，会引起类囊体腔内的高质子浓度而激活PSBS
(3)HO和CO2 与A组等量的H2O和C18O2 观察A、B两组释放氧气的放射性 A组释放的氧气有放射性，B组释放的氧气没有放射性
考向2 光合作用和细胞呼吸的影响因素
1 细胞呼吸影响因素
(1)温度机理：影响酶活性应用：蔬菜、水果储藏
(2)氧气机理：有氧呼吸需要氧气，氧气抑制无氧呼吸应用：储藏水果等；中耕松土；有氧运动；伤 口包扎
(3)含水量机理：有氧呼吸的原料应用：粮食贮藏前晾晒；干种子萌发前浸泡
2 解读净光合速率和真正光合速率
(1)植物“三率”间的内在联系
①呼吸速率：植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织(如苹果果肉细胞)测得的值——单位时间内植物组织的CO2释放量或O2吸收量。
②净光合速率：植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内CO2的吸收量或O2的释放量。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(2)植物“三率”的判定
①根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则该曲线表示真正光合速率曲线；若CO2吸收值有负值，该曲线表示净光合速率曲线。
②根据关键词判定
真正光
合速率
O2产
生速率
CO2固定(或
消耗)速率
有机物产生(或制
造、生成)速率
净光合
速率
O2释放
速率
CO2吸收
速率
有机物
积累速率
呼吸
速率
黑暗中O2
吸收速率
黑暗中CO2
释放速率
有机物
消耗速率
特例：如果题干给出的信息是叶绿体吸收CO2或叶绿体释放O2的量，则该数据为真正光合速率。
(3)光合作用和细胞呼吸综合曲线解读
A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，如图甲所示。
AB段：真正光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0，如图乙所示。
B点：真正光合速率等于呼吸速率，净光合速率等于0，如图丙所示。
B点以后：真正光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0，如图丁所示。
3 光合作用的影响因素
(1)光照强度
①原理：影响光反应阶段ATP、[H]的产生。
②图像及解读
P点的限制因素
a．外因：温度、CO2浓度等。
b．内因：色素含量、酶的数量和活性等。
③应用
间作套种农作物和林带树种的合理搭配可以提高光能利用率；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)CO2浓度
①原理：影响暗反应阶段C3的生成。
②图像及解读
P点的限制因素
a．外因：温度、光照强度等。
b．内因：酶的数量和活性、色素含量、C5的含量等。
③应用：在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。
(3)温度
①原理：通过影响酶的活性来影响光合作用。
②图像及解读
P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。
③应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
(4)水
①原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还能影响气孔的开闭，从而间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用有较大的影响。
②应用：生产上为保证植物光合作用的正常进行，常采用预防干旱(如地膜覆盖，一方面是为了保温，另一方面是为了保水)和及时灌溉等措施。
(5)矿质元素
①原理：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。
N：是蛋白质、叶绿素的组成元素。
P：是细胞膜及ATP的组成元素。
Mg：是叶绿素的组成元素。
②应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
5．(2020·河北衡水中学期末)夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光，②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上，③关上门和通风口。下列对这些做法的生物学原理的分析，错误的是( )
A．①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B．②起到降氧、降温、降湿度的作用，这都对抑制细胞呼吸、减少有机物的消耗有利
C．与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D．③会提高棚内CO2浓度，抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利
答案 C
解析 ①延长2小时人工照光，可以延长光合作用时间，提高有机物的制造量，A正确；②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上，可以起到降氧、降温、降湿度的作用，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，B正确；与①时的状态相比，②③时细胞呼吸受抑制，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误；③关上门和通风口，棚内CO2浓度升高，会抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利，D正确。
6．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后
B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内CO2的浓度最高
C．图甲中的F点对应图乙中的g点
D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加
答案 C
解析 B点后二氧化碳的增加量减少，同时对应的时间为4点，表示B点时开始进行光合作用，C、F点表示光合速率等于呼吸速率，光合作用消失的点是F点之后，A正确；图乙中d点表示光合速率等于呼吸速率，d点后光合速率大于呼吸速率，使二氧化碳的浓度减少，故d点时密闭容器的二氧化碳浓度最高，B正确；图甲中的C、F点表示光合速率等于呼吸速率，与图乙中的d、h点相符，即C点对应d点，F点对应h点，C错误；由于G点二氧化碳浓度低于A点，表明经过这一昼夜之后，二氧化碳的含量减少，植物进行光合作用积累了有机物，D正确。
7．(2020·北京西城二模)气孔是由2个保卫细胞构成，保卫细胞吸水气孔张开。如图为蚕豆气孔开度与胞内K＋和蔗糖浓度的关系，下列据图分析错误的是( )
A．气孔是植物水分散失和气体进出的门户
B．7：00～9：00气孔开度增大与细胞内K＋浓度呈正相关
C．11：00～13：00气孔开度增大的原因与蔗糖含量增加有关
D．16：00～18：00蔗糖含量迅速下降的原因是呼吸作用强度大于光合作用强度
答案 D
解析 气孔是植物与外界进行气体交换以及通过蒸腾作用散失水分的门户，可通过保卫细胞的开闭作用来调节，A正确；由图中曲线可知，7：00～9：00胞内K＋浓度逐渐增大，气孔开度也增大，二者呈正相关，B正确；由图示可知，11：00～13：00胞内蔗糖含量迅速增大，使细胞内液渗透压增大，保卫细胞吸水增加，则气孔开度增大，C正确；16：00～18：00胞内蔗糖含量迅速下降，是由于气孔开度迅速减小，气孔吸收CO2强度和蒸腾作用强度均减弱，使光合作用强度减弱，进而影响蔗糖的合成，而细胞内的蔗糖又会转移到植物其他部位或转化成其他物质而持续消耗，此过程呼吸作用强度和光合作用强度的大小无法判断，D错误。
8．研究发现某水稻突变体的叶肉细胞中，叶绿素含量仅为野生型的一半，而CO2固定酶的活性显著高于野生型。下图为两种植物在不同光照强度下的CO2吸收速率曲线。请回答下列问题：
(1)B点时，突变体的光合速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率；P点前，限制突变体光合速率的主要环境因素是____________。若其他条件保持不变，只降低环境中CO2浓度，则B点将向________(填“左”或“右”)移动，原因是_______________________________________________。
(2)P点后，与突变体相比，野生型水稻的光合速率增速缓慢，最后不再增加，限制野生型水稻光合速率的主要内部因素是叶肉细胞中_______________；与野生型水稻的光合速率相比，突变体在P点前低而在P点后高的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)等于 光照强度 右 环境中CO2浓度降低，光合速率降低，呼吸速率不变，达到光补偿点所需的光照强度增强
(2)CO2固定酶的活性 P点前光照弱，突变体叶绿素含量少，光反应弱，为暗反应提供的ATP、[H]少，光合速率低；P点后光照充足，光反应为暗反应提供的ATP、[H]充足，且CO2固定酶活性强，故突变体光合速率高于野生型水稻
考向3 测定光合速率的相关实验
1 控制自变量的方法
光照强度
光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制
CO2
若确认CO2是光合作用的原料，应以CO2有无(如一组添加NaHCO3，另一组添加NaOH)为自变量
若确认CO2浓度对光合速率的影响，则应设置不同浓度的NaHCO3缓冲液
温度
不同温度可用不同恒温装置控制
2 光合速率和呼吸速率的测定
(1)液滴移动法(气体体积变化法)
①黑暗条件下，装置甲中单位时间内红色液滴左移的距离代表植物的O2吸收速率，即呼吸速率。
②适宜光照下，装置乙中单位时间内红色液滴右移的距离代表净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
(2)黑白瓶法
将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶氧量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用，白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真正光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
(3)叶圆片称重法
原理
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示，以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)
实验过程
计算
净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S
(4)半叶法
①将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。②一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，光照后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
(5)叶圆片上浮法
利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中，在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。
9．如图所示，将对称叶片左侧遮光右侧曝光，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等单位面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位：g)。下列相关叙述正确的是( )
A．所代表的是该叶片的呼吸速率
B．所代表的是该叶片的光合速率
C．所代表的是该叶片净光合速率
D．所代表的是该叶片真正光合速率
答案 D
解析 a＝叶片原重－12 h呼吸消耗量，b＝叶片原重＋12光合量－12 h呼吸消耗量，即12 h光合量＝b－a，光合速率＝，D正确。
10．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片，烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时。则测得叶片叶绿体的总光合速率为(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)( )
A．(3y－2z－x)/6 B．(3y－2z－x)/3
C．(2y－x－z)/6 D．(2y－x－z)/3
答案 A
解析 上午10时到下午16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行细胞呼吸，因此其重量变化表示净光合量，则净光合速率＝净光合量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行细胞呼吸，呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。
11．(2020·陕西省西安中学高三第二次模拟)某课外小组用传感器测定了不同条件下250 mL有鱼和无鱼池塘水的溶解氧变化，获得如下数据。下列说法正确的是
编号
1
2
3
4
5
条件
26 ℃
光照
26 ℃
黑暗
26 ℃
光照
10 ℃
光照
10 ℃
黑暗
材料
池水
池水
池水＋鱼
池水
池水＋鱼
2小时后的溶解氧变化(μg)
0.378
－0.065
－0.758
－0.03
－0.215
A．1号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378 μg
B．4号瓶池水中藻类不能进行光合作用
C．26 ℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136 μg
D．池水中藻类光合作用的最适温度为26 ℃
答案 C
解析 1号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378 μg＋0.065 μg＝0.443 μg，A错误；4号瓶有光照，池水中藻类可以进行光合作用，B错误；26 ℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为0.378 μg＋0.758 μg＝1.136 μg，C正确；题目中只有10 ℃和26 ℃，无法确定池水中藻类光合作用的最适温度，D错误。
12．某兴趣小组利用绿叶和黄叶两种青菜叶片为实验材料，探究光照强度对光合作用的影响，实验结果如表所示。
光照强度
7 min内叶圆片上浮的数量
绿叶
黄叶
弱光
1
0
中光
3
0
强光
5
1
下列推测不合理的是( )
A．环境温度属无关变量，对实验结果无明显影响
B．青菜叶叶圆片上浮的数量与叶绿素的含量有关
C．相同光照强度下，绿叶光合作用强度高于黄叶
D．该实验可证明植物的光合作用强度受内外因素的共同影响
答案 A
解析 无关变量指可影响实验结果，但与实验探究目的无关的变量，该实验中环境温度属于无关变量，A错误；青菜叶片上浮数量的多少反应了光合作用强度的高低，光合作用强度与叶片中的叶绿素含量呈正相关，B正确；对比三种光照条件下，绿叶和黄叶组的实验结果，可知相同光照强度下，绿叶光合作用强度强于黄叶，C正确；由表中实验结果可知，植物的光合作用强度受内外因素的共同影响，D正确。
13．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入____________，乙装置作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入___________________________________________________________________。
②把甲、乙装置放在___________________________________________________________________。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表所示：
实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度
甲装置
______(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
测定植物净光
合作用强度
甲装置
______(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是_______g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是_______g (不考虑昼夜温差的影响)。
答案 (1)①等量NaOH溶液 ②遮光 (2)①等量NaHCO3溶液 ②光照、温度等相同且适宜的环境中
(3)左 右 (4)4 84
解析 测定呼吸作用强度要将植株遮光，并在容器中放NaOH吸收CO2，根据O2变化量计算出呼吸作用强度，测光合作用强度时，植株要在光下，且容器中放NaHCO3保证CO2浓度不变，根据O2变化量测出光合作用强度。乙装置中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，甲装置同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)×2＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。
[考纲要求] 1.物质进出细胞的方式(Ⅱ) 2.酶在代谢中的作用(Ⅱ) 3.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ) 4.光合作用与细胞呼吸(Ⅱ) 5.影响光合作用的环境因素(Ⅱ)
真题探究——深析真题明考向
1．(2020·全国卷Ⅱ)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是( )
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
答案 D
解析 由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。
2．(2019·全国卷Ⅱ)某种H＋－ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋－ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是( )
A．H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外
B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输
C．H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供
D．溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
答案 C
解析 由题干可知，用蓝光照射保卫细胞的悬浮液，溶液的pH明显降低，说明细胞内的H＋被转运到细胞外，A正确；细胞内的pH高于细胞外，H＋运出保卫细胞是逆浓度梯度的跨膜运输，需要能量，因H＋－ATPase具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋，且蓝光照射情况下，加入H＋－ATPase抑制剂，不能发生H＋的主动运输，故运输所需能量由H＋－ATPase水解ATP提供，不由蓝光直接提供，B正确，C错误；由①中实验可知，暗处理前后溶液pH未变，说明H＋不能通过自由扩散透过细胞质膜，D正确。
3．(2018·全国卷Ⅲ)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
答案 C
解析 植物在黑暗中有氧时可进行有氧呼吸，无氧时可进行无氧呼吸，A正确；食物链上的营养级同化的能量一般有三个去向：呼吸散失、传递给下一个营养级(除了最高营养级)和被分解者分解利用，B正确；有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物因不同细胞中酶的不同而不同，有的产生CO2和酒精，有的产生乳酸，C错误；植物光合作用的光反应阶段和呼吸作用过程中都可以合成ATP，D正确。
4．(2020·全国卷Ⅰ)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有_____________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是__________________________________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是_________________________________________________________________。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μmol·m－2·s－1
1200
1180
560
623
答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)A和C 作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
解析 (1)中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。
(3)分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，下层的弱光能满足作物C光合作用的需要，从而提高光能利用率。
5．(2016·全国卷Ⅰ)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)γ (2)α
(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记
解析 (1)由题意知，该酶可催化ATP水解产生ADP，此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键，从而使ATP中γ位上的磷酸基团脱离，此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。
(2)dATP分子中A代表腺嘌呤脱氧核苷，由腺嘌呤和脱氧核糖组成，因此A可以与dATP中α位的磷酸基团构成腺嘌呤脱氧核苷酸，作为DNA生物合成原料。
(3)1个噬菌体含有1个双链DNA分子，用DNA分子被32P 标记的噬菌体感染大肠杆菌，由于DNA分子复制为半保留复制，即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来，且分别进入不同的DNA分子中，所以理论上不管增殖多少代，子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。
6．(2019·全国卷Ⅱ)回答下列与生态系统相关的问题。
(1)在森林生态系统中，生产者的能量来自于______，生产者的能量可以直接流向__________________(答出2点即可)。
(2)通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内__________________________________；C与B的差值表示这段时间内__________________________________________；A与B的差值表示这段时间内________________________________。
答案 (1)太阳能 初级消费者、分解者
(2)生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量
解析 (1)生态系统中生产者进行光合作用所固定的能量来自太阳能，生产者固定的能量的去路是一部分通过呼吸作用以热能形式散失(大部分)、一部分流向了初级消费者、一部分通过残枝败叶等形式流向了分解者，所以生产者的能量可以直接流向初级消费者和分解者。
(2)单位时间生产者制造有机物的量等于生产者积累有机物的量和呼吸量的总和。题述测量的三份水样中A为开始时瓶中的氧气量，B为生产者进行呼吸作用后剩余的氧气量，C为生产者进行光合作用和呼吸作用后玻璃瓶中的氧气量；C与A的差值表示该段时间内生产者净光合作用的放氧量，A与B的差值表示该段时间内生产者进行呼吸作用消耗氧气的量，所以，C与B的差值＝[(C－A)＋(A－B)]表示该段时间内生产者光合作用的总放氧量。
7．(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是____________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_______________________________
___________________________________________________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
答案 (1)甲 (2)甲 种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大 (3)乙 (4)CO2
解析 (1)由图分析可知，当光照强度大于a时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大于乙，有机物的积累较多，对光能的利用率较高。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度相对较弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，因此种植密度过大时甲植物净光合速率下降幅度比乙大。
(3)从图中可以看出，乙植物的光饱和点以及光补偿点都比甲植物低，适合在光照强度相对较弱的环境中生长，林下的光照强度低，因此更适合在林下种植的是植物乙。
(4)夏日晴天中午12：00时，植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞固定二氧化碳的含量下降，从而引起光合速率下降。
8．(2020·天津等级考)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
答案 A
解析 乙醇酸等同于光合作用暗反应产生的糖，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
9．(2020·山东等级考)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是__________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是___________________
____________________________。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________
__________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或C5)
(2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足
(3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
解析 (1)叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物(或C5)。
(2)据题干可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP＋不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。
(3)在植物中糖类的积累量＝产生量－消耗量，光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。
(4)在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致CO2的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
考点
全国Ⅰ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
物质进出细胞
细胞吸水和失水
物质进出细胞方式
T2
[6分]
T3
[6分]
★★
酶
定义及影响因素
实验探究
T3
[6分]
★
ATP
T29(1) (2)
[4分]
★
细胞呼吸
过程、原理及应用
影响因素
光合作用
色素
过程、原理及应用
T30
[8分]
T30
[9分]
T3
[6分]
T29
[12分]
T29(5)
[2分]
T30(1)(3)
[8分]
★★
★★
光合作用与细胞呼吸
T30
[9分]
★
每年本专题
考查的分值
24分
9分
15分
18分
16分
五年均分16.4分
考点
全国Ⅱ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
物质进出细胞
细胞吸水和失水
T4
[6分]
T5
[6分]
★★
物质进出细胞方式
T2
[6分]
T3
[6分]
★★
酶
定义及影响因素
T29
[10分]
T3
[6分]
★★
实验探究
ATP
细胞呼吸
过程、原理及应用
T2
[6分]
T31(1)
[2分]
★★
影响因素
光合作用
色素
T4
[6分]
T30(3)
[2分]
★★
过程、原理及应用
T30(1)(2)
[6分]
★
光合作用与细胞呼吸
T31
[8分]
T29
[9分]
T31(2)
[8分]
T30
[9分]
★★
★★
每年本专题
考查的分值
24分
21分
14分
20分
17分
五年均分19.2分
考点
全国Ⅲ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
物质进出细胞
细胞吸水和失水
物质进出细胞方式
酶
定义及影响因素
实验探究
ATP
细胞呼吸
过程、原理及应用
T5
[6分]
★
影响因素
T4
[6分]
★
光合作用
色素
T3
[6分]
T29(1)
[4分]
★★
过程、原理及应用
T29
[10分]
T2(B)
[1.5分]
★★
光合作用与细胞呼吸
T29(2) (3)
[5分]
T27
[10分]
★★
每年本专题
考查的分值
10分
7.5分
15分
6分
10分
五年均分9.7分
1．在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。以下有关推测不合理的是( )
A．腺苷酸激酶的数量影响葡萄糖分子进入线粒体
B．腺苷酸激酶极有可能是一种ATP水解酶
C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关
D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成
答案 A
解析 由题“它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP”可推知，腺苷酸激酶极有可能是一种ATP水解酶，与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关，腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成，B、C、D正确；葡萄糖不能进入线粒体，A错误。
2．水分子存在两种跨膜运输机制，一种是通过脂双层的自由扩散，另一种是通过水通道蛋白跨膜运输。研究者为探究哺乳动物成熟红细胞的吸水方式，进行了如下实验，将甲组红细胞用生理盐水配制的蛋白酶溶液处理，乙组红细胞用等量的生理盐水处理。将甲、乙两组制成装片，在盖玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，显微镜下观察在相同时间内两组细胞发生破裂的情况。下列分析不合理的是( )
A．水分子的上述两种跨膜运输方式，都是顺浓度梯度进行的
B．磷脂双分子层内部具有疏水性，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定阻碍
C．若甲、乙两组细胞破裂数差异不大，则说明水分子主要以自由扩散进入红细胞
D．若甲组细胞破裂的数量比乙组少，则说明水分子仅通过通道蛋白进入红细胞
答案 D
解析 若甲、乙两组均出现一定破裂的细胞，甲组细胞破裂数量比乙组少，说明水分子可以通过两种方式进入细胞，D错误。
3．铁皮石斛为我国传统名贵中药材，研究人员对它的栽培条件进行了相关研究，实验结果如下。
处理
L1
L2
L3
W1
W2
W3
W1
W2
W3
W1
W2
W3
干重/g
2.91
3.43
2.31
2.58
3.79
2.86
1.93
2.34
2.41
注：1.L1、L2和L3分别代表光照强度为360 μmol/(m2·s)、240 μmol/(m2·s)和120 μmol/(m2·s)。
2．W1、W2和W3分别代表基质含水量为基质最大持水量的100%、70%和40%。
(1)该实验研究了____________________对铁皮石斛光合作用的影响。
(2)据表分析，铁皮石斛在________条件下的生长状况最好。请绘出在此含水量条件下，铁皮石斛产量与光照强度关系的柱形图。
(3)在低光照情况下，由于________阶段产生的__________________少，使得铁皮石斛的产量较低。
(4)进一步研究发现，在基质含水量低的情况下植物细胞内可溶性糖的含量提高，表明植株可以通过积累可溶性糖________________________，这是植株的一种保护性反应。
(5)为保证铁皮石斛的产量，请提出在强光条件下的栽培建议：_______________________________________。
答案 (1)光照强度和基质含水量
(2)L2W2 柱形图如图所示
(3)光反应 ATP和[H]
(4)从而提高细胞的渗透压，增强吸水能力
(5)将基质含水量控制在基质最大持水量的70%左右
4．增施CO2是提高温室植物产量的主要措施之一。但有人发现，随着增施CO2时间的延长，植物光合作用逐渐减弱。为探究其原因，研究者以黄瓜为材料进行实验，结果如下图。
(1)CO2进入叶绿体，被位于______________的Rubisco酶催化，与________化合物结合而被固定。
(2)由图可知，常温＋CO2处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组。此阶段，常温＋CO2组淀粉含量与光合速率的变化趋势________，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。叶绿体中淀粉的积累一方面会导致________膜结构被破坏而影响光反应。另—方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的________等含氮化合物合成不足，进而抑制了光合作用。
(3)由图可知，在增施CO2情况下，适当升高温度可以________光合作用速率。有人认为，这是由于升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。图中支持该假设的证据是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)请根据本研究的结果，对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，提出两项合理化建议：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)叶绿体基质 C5
(2)相反 类囊体 酶
(3)提高 高温＋CO2组淀粉含量一直低于常温＋CO2组，可溶性糖相反
(4)单独增施CO2时间不宜超过30天；增施CO2的同时合理补充氮肥；增施CO2时适当提高温度
解析 (1)二氧化碳是光合作用暗反应的原料，在叶绿体基质中与五碳化合物结合生成三碳化合物。
(2)据图分析，图1中常温＋CO2处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组，而图2中29天后，常温＋CO2组淀粉含量反而增加，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。光反应的场所是类囊体薄膜，因此叶绿体中淀粉的积累一方面会导致类囊体薄膜结构被破坏而影响光反应，另一方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的叶绿素、酶等含氮化合物合成不足，进而抑制了光合作用。
(3)根据图1可知，高温＋CO2组的净光合速率在36天前都是最高的，说明在增施CO2情况下，适当升高温度可以提高光合作用速率。由图2、图3可知高温＋CO2组淀粉含量一直低于常温＋CO2组，而可溶性糖相反，可能是因为升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。
5．阅读下面的材料，完成(1)～(4)题。
《Science》发表的这项新发现会导致教科书重写吗？
据报道，研究人员发现了一种新型的光合作用——利用近红外光进行的光合作用，研究成果于2018年6月在《科学》杂志网站发表。
地球上绝大多数的放氧光合生物在光合作用过程中利用的都是可见光，但这种新类型光合作用利用的是近红外光，它广泛存在于蓝(藻)细菌(cyanobacteria，bluegreen algae)中。研究人员在澳大利亚赫伦岛海滩岩石表面之下几毫米处发现了含有叶绿素f的蓝(藻)细菌，它们在缺少可见光的条件下也可以借助近红外光生长。
常见的光合作用利用来自红光的能量驱动。这一特征存在于我们已知的所有植物、藻类中，因此人们认为红光的能量为光合作用设定了“红色极限”。
然而，当一些蓝(藻)细菌在近红外光下生长时，常见的工作系统关闭了，取而代之的是叶绿素f(chlorophyllf)的系统。在此研究成果公布之前，人们一直认为植物中的叶绿素f只起捕获光能的作用。新的研究表明，在荫蔽或者光线较暗的条件下，叶绿素f在光合作用中起着关键作用，利用低能量的近红外光来进行复杂的化学反应，这就是“超越红色极限”的光合作用。在新的光合作用工作系统中，通常被称为“辅助色素”的叶绿素f，实际上是在执行关键的化学步骤，而不是教科书所描述的发挥辅助作用。
研究人员彼得·伯林森评价：这是光合作用的一个重要发现，它突破了我们对生命的理解，比尔·卢瑟福教授和英国伦敦帝国理工学院的研究团队应该得到祝贺，因为他们揭示了光合作用基础过程的一个新途径。
这一发现改变了我们对光合作用基本机制的认识，教科书中的相关内容应该重写；它扩大了我们寻找外星生命存在的范围，并为培育更有效利用光能的作物新品种提供了参考。
(1)将你学过的光合作用知识与本文中介绍的新知识进行比较，将不同之处填入下表。
叶绿素种类
相应的功能
教材知识
________________
________________
本文知识
________________
________________
(2)请解释上述材料中“红色极限”的含义：________________________。
(3)本项研究最重要的发现是：________。(选填序号)
A．存在一种新的叶绿素——叶绿素f
B．具有叶绿素f的生物中没有其他叶绿素
C．叶绿素f具有吸收近红外光的作用
D．叶绿素f在光合作用中起辅助作用
E．叶绿素f可作为关键色素转换光能
(4)请结合本文撰写一段文字，作为教科书中介绍叶绿素的内容。(120字以内)_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
答案 (1)
叶绿素种类
相应的功能
教材知识
叶绿素a、叶绿素b
吸收、利用红光、蓝紫光
本文知识
叶绿素f
吸收、利用近红外光
(2)波长大于红光的光波无法驱动光合作用
(3)E
(4)叶绿素是进行光合作用的主要色素。在植物和藻类细胞中含有叶绿素a、b，能吸收、利用可见光中红光和蓝紫光的能量，合成有机物。蓝(藻)细菌中除含有叶绿素a、b外，某些还含有叶绿素f，可吸收、利用近红外光的能量，合成有机物。(答案合理即可)
核心考点——重点难点全突破
考点1 物质进出细胞的实例和方式
1 动植物细胞的吸水和失水
项目
动物细胞
植物细胞
条件
①细胞膜具有选择透过性，相当于半透膜
②细胞内液与细胞外溶液具有浓度差
①细胞壁是全透性的
②原生质层(由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成)相当于半透膜
③细胞液与外界溶液具有浓度差
原理
渗透作用
渗透作用
水分子
运动方向
低浓度溶液→高浓度溶液
低浓度溶液→高浓度溶液
现象
皱缩或涨破
质壁分离、质壁分离复原
(1)人工膜≠生物膜：生物膜具有选择透过性，人工膜为半透膜，物质能否通过取决于孔径大小。
(2)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。
(3)渗透平衡≠浓度相等：达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，此时膜两侧溶液的浓度未必相等，如透析袋内蔗糖溶液与透析袋外的清水可达渗透平衡，但浓度总不会相等。
2 熟记常见物质的运输方式
(1)判断葡萄糖、氨基酸等分子出入细胞的方式要看具体信息，若为高浓度到低浓度的运输则为协助扩散，若为低浓度到高浓度的运输则为主动运输，若题干无信息，一般默认主动运输。
(2)主动运输消耗的能量不一定来自ATP，也有可能来自离子电化学梯度等。
(3)并不是只有大分子物质才以胞吞胞吐方式运输，如神经递质。
(4)胞吐过程一定会发生囊泡膜与细胞膜的融合。
3 影响物质跨膜运输的因素——物质浓度、O2浓度、温度、载体数量
(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)
(2)O2浓度
(3)温度
温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性，进而影响物质运输的速率。
(4)载体数量
主动运输和协助扩散都需要载体蛋白的协助，所以载体数量会影响它们的运输速率。
1．如图所示，某些植物细胞利用①把细胞内的H＋运出，导致细胞外H＋浓度较高；②能够依靠H＋浓度差把H＋和蔗糖分子运入细胞。以下叙述正确的是( )
A．①和②的化学本质不同
B．①和②的空间结构相同
C．H＋运出细胞的方式是主动运输
D．氧气浓度对细胞吸收蔗糖分子无影响
答案 C
解析 根据题意和图示分析可知，①②均为载体蛋白，化学本质均为蛋白质，A错误；蛋白质的结构决定功能，①②的功能不同，故可推测其结构也不相同，B错误；根据图示可知，H＋运出细胞需要载体和消耗能量，运输方式为主动运输，C正确；细胞外和细胞内的H＋浓度梯度产生的势能推动H＋和蔗糖的吸收，而氧气浓度可影响H＋外运，进而影响细胞外和细胞内H＋浓度差，从而影响蔗糖的吸收，故氧气浓度对细胞吸收蔗糖分子有影响，D错误。
2．(2020·陕西省汉中市高三教学质量检测)下列关于物质跨膜运输的叙述中，不正确的是( )
A．同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞
B．不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞
C．同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞
D．不同物质进入不同细胞的方式可能相同，如乙醇进入小肠上皮细胞和Na＋进入神经细胞
答案 D
解析 同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞，都是主动运输，A正确；不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞，都是主动运输，B正确；同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞，有自由扩散和协助扩散两种运输方式，C正确；乙醇进入小肠上皮细胞是自由扩散，Na＋进入神经细胞是协助扩散，这两种物质进入不同细胞的运输方式不同，D错误。
3．(2020·北京东城一模)柽柳属植物主要分布在我国荒漠、半荒漠地带，能在盐碱环境中正常生长，具有耐盐性。它能积累土壤中的无机盐离子，使其细胞液浓度高于土壤溶液。下列相关叙述，正确的是( )
A．柽柳积累土壤中无机盐离子的过程不需要消耗ATP
B．柽柳耐盐性的形成与环境因素有关，与遗传因素无关
C．柽柳根细胞吸收无机盐离子和吸收水分子的方式不同
D．进入冬季气温较低时柽柳吸收无机盐的能力会有所提高
答案 C
解析 柽柳积累土壤中的无机盐离子，使其细胞液浓度高于土壤溶液，为逆浓度梯度运输，为主动运输，需要消耗ATP供能，A错误；柽柳耐盐性的形成与环境因素和遗传因素均有关，B错误；柽柳根细胞吸收无机盐离子为主动运输，吸收水分子的方式为被动运输，二者吸收方式不同，C正确；冬季气温较低时，代谢减弱，呼吸减弱，能量减少，吸收无机盐的能力会有所降低，D错误。
4．比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图所示。不能得出的结论是( )
A．当分子自由扩散进入细胞时，分子越小通透性越高
B．人工膜对CO2的通透性较H2O大，生物膜几乎无差异
C．在检测通透性时，需向体系中加入ATP和ATP水解酶
D．生物膜上有K＋、Na＋和Cl－通道，且它们的通透性不同
答案 C
解析 甘油、CO2和O2三者相比，得出当分子自由扩散进入细胞时，分子越小通透性越高的结论，A正确；比较CO2和H2O两个点的横纵坐标，可知人工膜对CO2的通透性较H2O大，生物膜几乎无差异，B正确；由题干不能判断三种离子的运输是否需要能量，C错误；由K＋、Na＋、Cl－对应的纵坐标知，生物膜对K＋、Na＋和Cl－的通透性不同，D正确。
5．在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是( )
A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
答案 B
解析 由甲、乙、丙三种细胞状态可知：甲→乙为细胞失水过程，乙→丙为细胞吸水过程。本实验的对照方法为自身对照，对比图中三种细胞的大小可知，在实验过程中显微镜放大倍数未改变，A错误；实验过程中同一个细胞可依次发生失水和吸水过程，B正确；与甲相比，乙所示细胞由于失水细胞液浓度增大，C错误；质壁分离和复原过程中水分子的扩散是双向的，D错误。
6．(2020·北京西城二模)某种水生植物细胞内与细胞外水环境中盐离子的浓度如图所示。以下相关叙述正确的是( )
A．该植物细胞通过扩散作用吸收这些盐离子
B．该植物细胞膜上运输不同盐离子的载体数量相同
C．植物细胞对盐离子的吸收具有选择性
D．植物细胞外的盐离子浓度越大植物吸收越多
答案 C
解析 由柱形图可知，这些离子在细胞内的浓度均高于细胞外，该植物细胞吸收这些离子为逆浓度梯度，方式为主动运输，A错误；植物细胞膜上运输不同盐离子的载体数量不同，因为细胞对不同离子的需求不同，B错误；活细胞会按照生命活动的需要，主动吸收某些离子，即植物细胞对盐离子的吸收具有选择性，C正确；植物对盐离子的吸收量取决于自身生命活动的需要，与细胞外盐离子的浓度无关，细胞外盐离子浓度大可能会导致植物细胞失水，严重时会导致植物死亡，D错误。
考点2 酶与ATP
1 熟知酶
2 掌握有关酶的两类实验设计思路
(1)验证类实验设计思路
实验名称
对照组
实验组
衡量标准
验证某种酶的本质
是蛋白质
已知蛋白质溶液
＋双缩脲试剂
待测酶液＋
双缩脲试剂
是否出
现紫色
验证酶具有
催化作用
底物＋适
量蒸馏水
底物＋等量
的酶液
底物分
解速率
验证酶具
有专一性
底物＋相
应酶液
不同底物＋相同酶液或同一底物
＋另一酶液
底物是
否分解
验证酶具
有高效性
底物＋无
机催化剂
底物＋等量
的相应酶液
底物分
解速率
(2)探究类——探究酶的最适温度或最适pH
①实验设计思路：
实验名称
自变量
因变量及检测指标
无关变量
探究温度对淀粉酶活性的影响
温度
因变量：酶的活性
检测指标：加碘液后溶液颜色的变化
底物量、酶量、pH、反应时间、试管的洁净程度、操作程序等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
pH
因变量：酶的活性
检测指标：气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的猛烈程度
底物量、酶量、温度、反应时间、试管的洁净程度、操作程序等
②实验设计程序：
探究酶最适温度和pH的实验设计程序
(1)选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。
(2)探究温度对酶活性的影响时不宜用H2O2作反应物，因为H2O2遇热会分解，氧气的产生速率增加并不能反映酶的活性增大。
(3)探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作鉴定示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。
(4)探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应。因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下，淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。
(5)检验蛋白酶对蛋白质的分解时，应选用蛋白块为实验材料，通过观察其消失情况得出结论。不能用双缩脲试剂鉴定，因为蛋白酶也是蛋白质。
3 ATP
(1)归纳识记ATP的结构与能量转换
(2)ATP的产生与消耗
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
与ATP相关的8个易错点
(1)ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。
(2)细胞中ATP含量很少，但其与ADP相互转化的速度很快。因此可以保证生物体所需能量的持续供应。
(3)ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。
(4)ATP并非“唯一”的直接能源物质。直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP、dATP、dGTP、dCTP、dTTP等。
(5)除光能、有机物中化学能之外，硝化细菌等可以进行化能合成作用的细菌，可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放能量来合成ATP。
(6)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。
(7)光合作用光反应产生的ATP用于暗反应C3还原，而细胞呼吸产生的ATP用于各项生命活动。
(8)ATP产生与O2间的关系
1．(2020·广东省汕头市高三第一次模拟)下列有关酶和ATP的叙述，正确的是( )
A．ATP脱去两个磷酸基团后，形成的物质是某些酶的基本组成单位之一
B．人成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP
C．无氧呼吸的两个阶段都需要酶的参与，都有ATP产生
D．同一生物体内各种酶的催化条件都相同，其催化效率受温度和pH的影响
答案 A
解析 ATP中文名称叫三磷酸腺苷，结构简式A－P～P～P，～代表高能磷酸键，其断裂后，形成的一磷酸腺苷(腺嘌呤核糖核苷酸)是某些酶(RNA)的基本组成单位之一，A正确；人成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器，但可通过无氧呼吸合成ATP，B错误；无氧呼吸的两个阶段均需要酶的参与，但只有第一阶段能产生少量ATP，C错误；同一生物体内各种酶的催化条件不一定相同，其催化效率受温度和pH的影响，D错误。
2．(2016·全国卷Ⅰ)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是( )
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
答案 C
解析 测定酶活力的实验中缓冲液可维持溶液的pH，所以缓冲液应在底物与酶混合之前加入，反应时间的测定则应在底物与酶混合之后开始，据此可判断C项符合题意。
3．(2020·河南省新乡市高三第二次模拟)甲图表示反应物浓度对酶促反应速率的影响；乙图表示将A、B两种物质混合，再在T1时加入某种酶后，A、B两种物质的浓度变化曲线。实验均在最适温度和最适pH条件下完成，下列叙述错误的是( )
A．甲图中反应速率达到最大后，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量
B．若乙图中的物质A是淀粉，则B可以是麦芽糖，该酶可以是唾液淀粉酶
C．乙图中T2时刻后限制酶促反应速率的主要因素是酶的活性
D．甲、乙两图所示的实验中，温度和pH都属于无关变量
答案 C
解析 甲图中反应速率达到最大后，此时再增加反应物浓度，反应速率不再增加，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量，A正确；若乙图中的物质A是淀粉，则B可以是麦芽糖，该图表示的反应为A(淀粉)B(麦芽糖)，该酶可以是唾液淀粉酶，B正确；乙图中T2时刻后限制酶促反应速率的主要因素是底物浓度，C错误；甲、乙两图所示的实验探究均在最适温度和最适pH条件下完成，温度和pH都属于无关变量，D正确。
4．请回答下列有关酶的实验探究问题：
(1)为证明过氧化氢酶的活性受pH的影响，同学甲做了如下实验：
试管编号
A
B
实验步骤
1
加入2 mL 5% H2O2溶液
加入2 mL 5% H2O2溶液
2
5滴2%过氧化氢酶溶液
5滴2%过氧化氢酶溶液
3
0.5 mL 5% NaOH溶液
0.5 mL 5% HCl溶液
4
观察气泡的产生速率
观察气泡的产生速率
上述实验设计中有两处不妥，请指出：
①_____________________________________________________________；
②__________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)一般情况下，不能用过氧化氢酶为材料探究温度对酶活性的影响，若要设置实验来证明温度能影响过氧化氢酶的活性，你认为应该怎样设置？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(写出设计思路即可)。
查阅资料发现：H2O2在受热和日光照射时分解速率加快，在温度为30 ℃以下时比较稳定，在70 ℃以上时，分解速率加快。你认为设计上述实验时，应特别注意的事项是______________________________________。
答案 (1)①缺少pH＝7的对照组 ②加入NaOH溶液和HCl溶液的时间顺序不合理
(2)将盛有过氧化氢酶的试管保温于一系列不同温度下一段时间，然后与同温度的H2O2溶液混合，计算同温度下加过氧化氢酶和不加过氧化氢酶的两组试管中气泡的产生速率的差值然后比较不同温度下差值的大小 将温度控制在70 ℃以下
解析 (1)①验证酶的活性受pH影响时，除了设置酸性条件、碱性条件的实验组外，还需要设置pH＝7的对照组。②探究pH对酶活性的影响时，应先将酶和底物pH调至相应的pH下，然后再将酶与底物混合。
(2)若要设置实验来证明温度能影响过氧化氢酶的活性，可采取每一温度下设置两支试管，一支试管中加入过氧化氢酶，另一支不加，比较同一温度下这两支试管中气泡的产生速率的差异，然后比较不同温度下该差异的大小。但是要注意温度不宜太高，因为在较高温度下保温时，H2O2分解速率较快，可能会出现未加酶而H2O2已全部分解的情况。
5．已知大麦在萌发过程中可以产生α－淀粉酶，用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α－淀粉酶。为验证这一结论，某同学做了如下实验：
试管号
GA
溶液
缓冲液
水
半粒种
子10个
实验步骤
实验
结果
步骤1
步骤2
1
0
1
1
带胚
25 ℃保温24 h后去除种子，在各试管中分别加入1 mL淀粉液
25 ℃保温10 min后各试管中分别加入1 mL碘液，混匀后观察溶液颜色深浅
＋＋
2
0
1
1
去胚
＋＋＋＋
3
0.2
1
0.8
去胚
＋＋
4
0.4
1
0.6
去胚
＋
5
0.4
1
0.6
不加种子
＋＋＋＋
注：实验结果中“＋”越多表示颜色越深。表中液体量的单位均为mL。
回答下列问题：
(1)α－淀粉酶催化________水解可生成二糖，该二糖是________。
(2)综合分析试管1和2的实验结果，可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的_________________，这两支试管中淀粉量不同的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)综合分析试管2、3和5的实验结果，说明在该实验中GA的作用是___________________________________________________________________。
(4)综合分析试管2、3和4的实验结果，说明________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)淀粉 麦芽糖
(2)少 带胚的种子保温后能够产生α－淀粉酶，使淀粉被水解
(3)诱导种子生成α－淀粉酶
(4)GA浓度高对α－淀粉酶的诱导效果好
解析 (1)在α－淀粉酶的催化下，淀粉被水解为麦芽糖。
(2)对比1号和2号试管，1号试管剩余的淀粉量少，其原因是带胚的种子保温后能够产生α－淀粉酶，使淀粉更多地被水解。
(3)分析题表实验结果：在试管5中，虽然加入足量的GA，但没有加种子，淀粉不能被水解，说明GA不能直接水解淀粉；试管2中，虽然有去胚的半粒种子，但未加入GA，被水解的淀粉少，而试管3中加入GA溶液和去胚的半粒种子，实验结果是颜色较浅，被水解的淀粉较多，说明GA能诱导种子生成α－淀粉酶。
(4)分析试管2、3、4的实验结果可知，随着GA浓度的升高，淀粉被水解的量增多，说明GA浓度与其对种子产生α－淀粉酶的诱导效果呈正相关。
考点3 光合作用与细胞呼吸
考向1 光合作用与细胞呼吸的过程及联系
比较项目
光合作用
呼吸作用
发生范围
含叶绿体的植物细胞；蓝藻、光合细菌等
所有活细胞
发生场所
叶绿体(真核生物)；细胞质(原核生物)
真核生物有氧呼吸：细胞质基质、线粒体；真核生物无氧呼吸：细胞质基质；原核生物：细胞质
发生条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
实质
无机物有机物；储存能量
有机物无机物(或简单有机物)；释放能量
能量转化的联系
物质转化
C：CO2(CH2O)丙酮酸CO2
H：H2O[H](CH2O)
[H]H2O
过程
联系
1．(2020·云南省曲靖市高三二模)某同学为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，将少量的酵母菌混入适量的面粉揉成光滑面粉团后均等分装在2个洁净的塑料袋中，一组充满空气(甲组)，一组则排净空气(乙组)，扎紧袋口后放在相同且适宜的环境中观察20～30 min。下列叙述不正确的是( )
A．一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现，面团变湿润
B．该实验中甲组为实验组，乙组为对照组
C．若放置的时间足够长，甲组也会产生酒精
D．该实验应选择大小合适，气密性良好的塑料袋
答案 B
解析 甲组充满空气，因此其中的酵母菌进行的是有氧呼吸，而有氧呼吸能产生水，因此一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现，面团变湿润，A正确；该实验为对比实验，甲和乙都属于实验组，B错误；若放置的时间足够长，甲组中空气会被消耗完，酵母菌会因缺氧进行无氧呼吸而产生酒精，C正确；该实验应选择大小合适，气密性良好的塑料袋，D正确。
2．下列有关细胞代谢过程的叙述，正确的是( )
A．气孔关闭会导致叶肉细胞中的C3含量下降
B．蓝藻细胞中水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜上
C．光合作用产生的[H]进入线粒体中参与H2O的生成
D．光合作用和细胞呼吸都是在相应细胞器的内膜上产生ATP
答案 A
解析 气孔关闭，会导致细胞中CO2浓度降低，C3生成速率下降而短时间内，C3的消耗速率不变，所以叶肉细胞中的C3含量下降，A正确；蓝藻属于原核生物，其细胞内没有叶绿体，B错误；光合作用产生的[H]只能用来还原C3，C错误；光合作用过程中，叶绿体的类囊体薄膜上可产生ATP，而叶绿体内膜上不可以产生ATP，有氧呼吸过程中，在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜上产生ATP，无氧呼吸过程中，在细胞质基质中产生ATP，D错误。
3．(2020·朝阳二模)下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是( )
A．零上低温、无氧、干燥的环境细胞呼吸最弱，有利于果蔬储藏
B．马拉松比赛中人体主要是从分解有机物产生乳酸的过程中获得能量
C．选用透气性好的“创可贴”，可保证人体细胞的有氧呼吸，增强免疫能力
D．用玉米经酵母菌发酵产生酒精来替代汽油，主要利用了酵母菌的无氧呼吸
答案 D
解析 低温、低氧、湿度适宜的环境细胞呼吸最弱，有利于果蔬储藏，A错误；马拉松比赛中人体主要是从分解有机物产生二氧化碳和水的过程中获得能量，也能从产生乳酸的过程中获得少量能量，B错误；用透气性好的“创可贴”的目的是防止厌氧菌繁殖，C错误；用玉米经酵母菌发酵产生酒精来替代汽油，主要利用了酵母菌的无氧呼吸，产生了酒精和二氧化碳，D正确。
4．(2020·河北衡水中学周测)研究发现在玉米的光合作用过程中，叶绿体的类囊体膜蛋白PSBS会感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活，激活了的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物造成损伤(即光保护效应)。具体过程如下图所示，其中A～G分别表示不同物质。
(1)图中B、E分别表示____________、____________。
(2)研究发现抑制ATP合成酶的活性________(填“有利于”或“不利于”)PSBS发挥功能，原因是__________________________________________
________________________________________。
(3)据图可知A物质为O2，它来自水的分解，而不是来自物质G。请以玉米植株为材料，用同位素标记法通过实验来验证这一结论。
实验思路：将长势良好且相同的多株玉米分为A、B两组。向A组提供__________；向B组提供__________，其他条件相同且适宜。一段时间后，____________________________________。
预期结果：____________________________________________________。
答案 (1)ADP＋Pi NADPH
(2)有利于 抑制ATP合成酶的活性导致ATP的合成受阻，会引起类囊体腔内的高质子浓度而激活PSBS
(3)HO和CO2 与A组等量的H2O和C18O2 观察A、B两组释放氧气的放射性 A组释放的氧气有放射性，B组释放的氧气没有放射性
考向2 光合作用和细胞呼吸的影响因素
1 细胞呼吸影响因素
(1)温度机理：影响酶活性应用：蔬菜、水果储藏
(2)氧气机理：有氧呼吸需要氧气，氧气抑制无氧呼吸应用：储藏水果等；中耕松土；有氧运动；伤 口包扎
(3)含水量机理：有氧呼吸的原料应用：粮食贮藏前晾晒；干种子萌发前浸泡
2 解读净光合速率和真正光合速率
(1)植物“三率”间的内在联系
①呼吸速率：植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织(如苹果果肉细胞)测得的值——单位时间内植物组织的CO2释放量或O2吸收量。
②净光合速率：植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内CO2的吸收量或O2的释放量。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(2)植物“三率”的判定
①根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则该曲线表示真正光合速率曲线；若CO2吸收值有负值，该曲线表示净光合速率曲线。
②根据关键词判定
真正光
合速率
O2产
生速率
CO2固定(或
消耗)速率
有机物产生(或制
造、生成)速率
净光合
速率
O2释放
速率
CO2吸收
速率
有机物
积累速率
呼吸
速率
黑暗中O2
吸收速率
黑暗中CO2
释放速率
有机物
消耗速率
特例：如果题干给出的信息是叶绿体吸收CO2或叶绿体释放O2的量，则该数据为真正光合速率。
(3)光合作用和细胞呼吸综合曲线解读
A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，如图甲所示。
AB段：真正光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0，如图乙所示。
B点：真正光合速率等于呼吸速率，净光合速率等于0，如图丙所示。
B点以后：真正光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0，如图丁所示。
3 光合作用的影响因素
(1)光照强度
①原理：影响光反应阶段ATP、[H]的产生。
②图像及解读
P点的限制因素
a．外因：温度、CO2浓度等。
b．内因：色素含量、酶的数量和活性等。
③应用
间作套种农作物和林带树种的合理搭配可以提高光能利用率；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)CO2浓度
①原理：影响暗反应阶段C3的生成。
②图像及解读
P点的限制因素
a．外因：温度、光照强度等。
b．内因：酶的数量和活性、色素含量、C5的含量等。
③应用：在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。
(3)温度
①原理：通过影响酶的活性来影响光合作用。
②图像及解读
P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。
③应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
(4)水
①原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还能影响气孔的开闭，从而间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用有较大的影响。
②应用：生产上为保证植物光合作用的正常进行，常采用预防干旱(如地膜覆盖，一方面是为了保温，另一方面是为了保水)和及时灌溉等措施。
(5)矿质元素
①原理：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。
N：是蛋白质、叶绿素的组成元素。
P：是细胞膜及ATP的组成元素。
Mg：是叶绿素的组成元素。
②应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
5．(2020·河北衡水中学期末)夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光，②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上，③关上门和通风口。下列对这些做法的生物学原理的分析，错误的是( )
A．①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B．②起到降氧、降温、降湿度的作用，这都对抑制细胞呼吸、减少有机物的消耗有利
C．与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D．③会提高棚内CO2浓度，抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利
答案 C
解析 ①延长2小时人工照光，可以延长光合作用时间，提高有机物的制造量，A正确；②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上，可以起到降氧、降温、降湿度的作用，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，B正确；与①时的状态相比，②③时细胞呼吸受抑制，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误；③关上门和通风口，棚内CO2浓度升高，会抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利，D正确。
6．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后
B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内CO2的浓度最高
C．图甲中的F点对应图乙中的g点
D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加
答案 C
解析 B点后二氧化碳的增加量减少，同时对应的时间为4点，表示B点时开始进行光合作用，C、F点表示光合速率等于呼吸速率，光合作用消失的点是F点之后，A正确；图乙中d点表示光合速率等于呼吸速率，d点后光合速率大于呼吸速率，使二氧化碳的浓度减少，故d点时密闭容器的二氧化碳浓度最高，B正确；图甲中的C、F点表示光合速率等于呼吸速率，与图乙中的d、h点相符，即C点对应d点，F点对应h点，C错误；由于G点二氧化碳浓度低于A点，表明经过这一昼夜之后，二氧化碳的含量减少，植物进行光合作用积累了有机物，D正确。
7．(2020·北京西城二模)气孔是由2个保卫细胞构成，保卫细胞吸水气孔张开。如图为蚕豆气孔开度与胞内K＋和蔗糖浓度的关系，下列据图分析错误的是( )
A．气孔是植物水分散失和气体进出的门户
B．7：00～9：00气孔开度增大与细胞内K＋浓度呈正相关
C．11：00～13：00气孔开度增大的原因与蔗糖含量增加有关
D．16：00～18：00蔗糖含量迅速下降的原因是呼吸作用强度大于光合作用强度
答案 D
解析 气孔是植物与外界进行气体交换以及通过蒸腾作用散失水分的门户，可通过保卫细胞的开闭作用来调节，A正确；由图中曲线可知，7：00～9：00胞内K＋浓度逐渐增大，气孔开度也增大，二者呈正相关，B正确；由图示可知，11：00～13：00胞内蔗糖含量迅速增大，使细胞内液渗透压增大，保卫细胞吸水增加，则气孔开度增大，C正确；16：00～18：00胞内蔗糖含量迅速下降，是由于气孔开度迅速减小，气孔吸收CO2强度和蒸腾作用强度均减弱，使光合作用强度减弱，进而影响蔗糖的合成，而细胞内的蔗糖又会转移到植物其他部位或转化成其他物质而持续消耗，此过程呼吸作用强度和光合作用强度的大小无法判断，D错误。
8．研究发现某水稻突变体的叶肉细胞中，叶绿素含量仅为野生型的一半，而CO2固定酶的活性显著高于野生型。下图为两种植物在不同光照强度下的CO2吸收速率曲线。请回答下列问题：
(1)B点时，突变体的光合速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率；P点前，限制突变体光合速率的主要环境因素是____________。若其他条件保持不变，只降低环境中CO2浓度，则B点将向________(填“左”或“右”)移动，原因是_______________________________________________。
(2)P点后，与突变体相比，野生型水稻的光合速率增速缓慢，最后不再增加，限制野生型水稻光合速率的主要内部因素是叶肉细胞中_______________；与野生型水稻的光合速率相比，突变体在P点前低而在P点后高的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)等于 光照强度 右 环境中CO2浓度降低，光合速率降低，呼吸速率不变，达到光补偿点所需的光照强度增强
(2)CO2固定酶的活性 P点前光照弱，突变体叶绿素含量少，光反应弱，为暗反应提供的ATP、[H]少，光合速率低；P点后光照充足，光反应为暗反应提供的ATP、[H]充足，且CO2固定酶活性强，故突变体光合速率高于野生型水稻
考向3 测定光合速率的相关实验
1 控制自变量的方法
光照强度
光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制
CO2
若确认CO2是光合作用的原料，应以CO2有无(如一组添加NaHCO3，另一组添加NaOH)为自变量
若确认CO2浓度对光合速率的影响，则应设置不同浓度的NaHCO3缓冲液
温度
不同温度可用不同恒温装置控制
2 光合速率和呼吸速率的测定
(1)液滴移动法(气体体积变化法)
①黑暗条件下，装置甲中单位时间内红色液滴左移的距离代表植物的O2吸收速率，即呼吸速率。
②适宜光照下，装置乙中单位时间内红色液滴右移的距离代表净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
(2)黑白瓶法
将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶氧量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用，白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真正光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
(3)叶圆片称重法
原理
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示，以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)
实验过程
计算
净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S
(4)半叶法
①将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。②一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，光照后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
(5)叶圆片上浮法
利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中，在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。
9．如图所示，将对称叶片左侧遮光右侧曝光，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等单位面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位：g)。下列相关叙述正确的是( )
A．所代表的是该叶片的呼吸速率
B．所代表的是该叶片的光合速率
C．所代表的是该叶片净光合速率
D．所代表的是该叶片真正光合速率
答案 D
解析 a＝叶片原重－12 h呼吸消耗量，b＝叶片原重＋12光合量－12 h呼吸消耗量，即12 h光合量＝b－a，光合速率＝，D正确。
10．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片，烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时。则测得叶片叶绿体的总光合速率为(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)( )
A．(3y－2z－x)/6 B．(3y－2z－x)/3
C．(2y－x－z)/6 D．(2y－x－z)/3
答案 A
解析 上午10时到下午16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行细胞呼吸，因此其重量变化表示净光合量，则净光合速率＝净光合量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行细胞呼吸，呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。
11．(2020·陕西省西安中学高三第二次模拟)某课外小组用传感器测定了不同条件下250 mL有鱼和无鱼池塘水的溶解氧变化，获得如下数据。下列说法正确的是
编号
1
2
3
4
5
条件
26 ℃
光照
26 ℃
黑暗
26 ℃
光照
10 ℃
光照
10 ℃
黑暗
材料
池水
池水
池水＋鱼
池水
池水＋鱼
2小时后的溶解氧变化(μg)
0.378
－0.065
－0.758
－0.03
－0.215
A．1号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378 μg
B．4号瓶池水中藻类不能进行光合作用
C．26 ℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136 μg
D．池水中藻类光合作用的最适温度为26 ℃
答案 C
解析 1号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378 μg＋0.065 μg＝0.443 μg，A错误；4号瓶有光照，池水中藻类可以进行光合作用，B错误；26 ℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为0.378 μg＋0.758 μg＝1.136 μg，C正确；题目中只有10 ℃和26 ℃，无法确定池水中藻类光合作用的最适温度，D错误。
12．某兴趣小组利用绿叶和黄叶两种青菜叶片为实验材料，探究光照强度对光合作用的影响，实验结果如表所示。
光照强度
7 min内叶圆片上浮的数量
绿叶
黄叶
弱光
1
0
中光
3
0
强光
5
1
下列推测不合理的是( )
A．环境温度属无关变量，对实验结果无明显影响
B．青菜叶叶圆片上浮的数量与叶绿素的含量有关
C．相同光照强度下，绿叶光合作用强度高于黄叶
D．该实验可证明植物的光合作用强度受内外因素的共同影响
答案 A
解析 无关变量指可影响实验结果，但与实验探究目的无关的变量，该实验中环境温度属于无关变量，A错误；青菜叶片上浮数量的多少反应了光合作用强度的高低，光合作用强度与叶片中的叶绿素含量呈正相关，B正确；对比三种光照条件下，绿叶和黄叶组的实验结果，可知相同光照强度下，绿叶光合作用强度强于黄叶，C正确；由表中实验结果可知，植物的光合作用强度受内外因素的共同影响，D正确。
13．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入____________，乙装置作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入___________________________________________________________________。
②把甲、乙装置放在___________________________________________________________________。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表所示：
实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度
甲装置
______(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
测定植物净光
合作用强度
甲装置
______(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是_______g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是_______g (不考虑昼夜温差的影响)。
答案 (1)①等量NaOH溶液 ②遮光 (2)①等量NaHCO3溶液 ②光照、温度等相同且适宜的环境中
(3)左 右 (4)4 84
解析 测定呼吸作用强度要将植株遮光，并在容器中放NaOH吸收CO2，根据O2变化量计算出呼吸作用强度，测光合作用强度时，植株要在光下，且容器中放NaHCO3保证CO2浓度不变，根据O2变化量测出光合作用强度。乙装置中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，甲装置同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)×2＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。
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