2027年高考生物一轮复习 突破练习含答案 015-能力提升课1 光呼吸、光抑制、CO2固定的三条途径（教用）

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1．（2025·广东广州二模）光照充足时，叶肉细胞中Rubisc催化O2与CO2竞争性结合C5。O2和CO2与Rubisc的亲和力与各自的相对浓度有关，相对浓度高则与酶的亲和力高。如图中实线部分表示植物叶肉细胞的光合作用和光呼吸等正常的生命活动过程，虚线部分表示为科学家通过基因工程所构建的新的光呼吸代谢支路。下列叙述错误的是 （ ）
A. Rubisc既能催化CO2的固定，又能催化C5与O2反应
B. 光呼吸会消耗一部分的C5，从而降低光合作用产量
C. 新的光呼吸代谢支路，有利于植物积累有机物
D. 在农业生产中，可通过给大棚通风的方式，提高农作物的光呼吸过程
【答案】D
【解析】光呼吸过程中O2与C5结合生成C3与C2，C2最终又生成CO2，参与二氧化碳固定的C5减少，导致光合作用产量降低，B正确；新的光呼吸代谢支路，将C2转化为叶绿体内的二氧化碳，增大叶绿体中二氧化碳浓度，促进叶绿体中二氧化碳的固定，有利于植物积累有机物，C正确；在农业生产中，给大棚通风可增大大棚中的气体交换速率，从而增大大棚中的CO2浓度，降低O2浓度，可降低农作物的光呼吸过程，D错误。
2．（2025·湖南长沙三模）强光照射时，光反应产生的NADPH大量积累进而造成叶绿体损伤。细胞可通过草酰乙酸—苹果酸循环及AOX（交替氧化酶）途径消耗掉叶绿体中过剩的NADPH，相关过程如图所示。AOX能促进NADH与O2反应生成H2O，此过程产生极少量ATP。下列说法正确的是（ ）
A. NADPH和NADH均为还原剂，其消耗场所均在膜上
B. AOX途径生成的ATP主要为细胞内外的生命活动供能
C. 强光照射时阻断草酰乙酸—苹果酸循环，细胞产热增加
D. 强光时增大CO2浓度可导致AOX途径生成的H2O减少
【答案】D
【解析】NADPH在叶绿体基质中参与暗反应，其消耗场所不在膜上，A错误；由题可知，AOX途径生成的ATP作为信号分子参与信号转导，B错误；据图可知，若强光照射时阻断草酰乙酸—苹果酸循环，细胞产热就会减少，C错误；强光时增大CO2浓度，会促进卡尔文循环（暗反应），更多地消耗NADPH，使得叶绿体中过剩的NADPH减少，通过草酰乙酸—苹果酸循环转运到线粒体的NADH减少，进而使AOX途径消耗的NADH减少，AOX途径生成的H2O也会减少，D正确。
3．（2025·湖北鄂东联考）玉米等C4植物对空气中二氧化碳的浓度要求比较低，这主要与玉米的光合作用方式有关。其光合作用特点如图所示，其过程是：在PEP羧化酶的催化下，一个CO2被磷酸烯醇式丙酮酸(C3)所固定，生成的草酰乙酸被NADPH还原成苹果酸，苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞，在酶的催化作用下，生成丙酮酸和CO2，CO2在Rubisc作用下被C5所固定。下列与C4植物有关叙述错误的是（ ）
A. 与Rubisc相比，PEP羧化酶与CO2亲和力更强
B. 叶肉细胞中苹果酸浓度变化与维管束鞘细胞中的暗反应过程无关
C. 丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸后，空间结构发生了变化，活性也被改变
D. 高等植物细胞之间通过胞间连丝连接，有信息交流的作用，还有物质运输的作用
【答案】B
【解析】由题干可知，C4植物能浓缩空气中低浓度的CO2用于光合作用，故PEP羧化酶与CO2亲和力高于Rubisc，A正确；苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞，在酶的催化作用下，生成丙酮酸和CO2，CO2参与暗反应，因此叶肉细胞中苹果酸浓度变化与维管束鞘细胞中的暗反应过程有关，B错误。
4．（2026·河南漯河期末）落地生根属于景天科植物，其叶子有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸（一种有机酸）储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列有关分析错误的是（ ）
A. 落地生根叶肉细胞的液泡白天pH升高，夜晚pH降低
B. 落地生根叶片光合作用所需CO2来自细胞呼吸和苹果酸脱羧
C. 白天适当提高CO2浓度，落地生根叶肉细胞中的C3含量升高
D. 晚上落地生根叶绿体由于缺乏ATP和NADPH而不能进行光合作用
【答案】C
【解析】白天落地生根叶肉细胞气孔关闭，外界CO2不能进入细胞，即使适当提高外界CO2浓度，也不会影响细胞内CO2的供应，同时C3的还原也在正常进行，因此C3含量基本不变，而不是升高，C错误。
5．如图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，研究表明，磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足时，TPT活性降低。下列有关叙述错误的是（ ）
A. Pi输入叶绿体减少时，磷酸丙糖从叶绿体输出减少
B. 暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATP
C. 叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的
D. 农业生产上可通过增加CO2浓度来提高作物中蔗糖的含量
【答案】D
【解析】根据题意可知，CO2充足时，TPT活性降低，则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影响，作物中淀粉含量会上升，而蔗糖含量下降，D错误。
6．（2026·吉林东北师大附中期末）（15分）马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎储藏。图甲是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图，图乙是蔗糖进入筛分子—伴胞复合体的一种模型。回答下列问题。
（1） 图甲中，为②过程提供能量的光反应产物是。为种植在密闭透明容器内的马铃薯提供​18O2，不久后块茎中会出现含​18O的淀粉，请完善如下所示​18O转移的路径：
（2） 图乙中，蛋白质M的功能是_ _ _ _ _ _ _ _ 。SUT1是一种蔗糖转运蛋白，在成功导入蔗糖转运蛋白反义基因（能够与特定的mRNA或DNA序列特异性结合）的马铃薯植株中SUT1的表达水平降低，叶片中可溶性糖和淀粉总量_ _ _ _ （填“升高”或“降低”），最终导致块茎产量_ _ _ _ （填“升高”或“降低”）。
（3） 科研人员以Q9、NB1、G2三个品种的马铃薯为材料，研究不同光周期处理对马铃薯块茎产量的影响，在24h昼夜周期中对马铃薯幼苗分别进行16h（长日照）、12h（中日照）、8h（短日照）三种光照时间处理，保持其他条件相同且适宜，培养一段时间后，发现长日照组叶绿素含量最高，但只有中日照和短日照组有块茎生成，结果如图丙。
① 分析上述信息可知，光影响的马铃薯幼苗的生理过程可能有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （答出2点）。
② 若将马铃薯叶片分为对照组和实验组，对照组叶片遮光处理，一天后检测到叶片的干物质减少量为Amg；某实验组一天后检测到叶片的干物质增加量为Bmg，实验叶片的面积为Ccm2，则该组的光合速率可以表示为_ _ _ _ _ _ _ _ mg⋅cm−2⋅h−1。
③ 若要进一步研究不同CO2浓度对马铃薯叶片光合速率的影响，并尽量避免有机物的输出对实验结果的影响，应该选择_ _ _ _ _ _ （填“长日照”“中日照”或“短日照”）组的植株为实验材料。
【答案】（1） ATP和NADPH；有氧呼吸第二阶段；C3→ 磷酸丙糖
（2） 催化和运输；升高；降低
（3） ① 叶绿素的合成、光合作用、有机物的运输和储存等
② A+B24C
③ 长日照
【解析】
（1） 图甲中，②过程是叶绿体中C3的还原反应，需要光反应提供ATP和NADPH，为种植在密闭透明容器内的马铃薯提供​18O2，不久后块茎中会出现含​18O的淀粉，说明​18O2先通过有氧呼吸第三阶段生成H​218​O，再通过有氧呼吸第二阶段生成C18O2。由图可知，C18O2通过暗反应生成C3，然后生成磷酸丙糖，最后以蔗糖形式通过韧皮部运输至块茎细胞合成淀粉。
（2） 由图可知，在蛋白质M的作用下，ATP水解，H+逆浓度运输至胞外，说明蛋白质M具有催化与物质运输的功能；成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUT1的表达水平降低，筛分子—伴胞复合体的蔗糖转运蛋白含量减少，叶肉细胞中蔗糖分子通过SUT1转运出叶肉细胞的量减少，叶肉细胞中蔗糖积累，可溶性糖和淀粉总量升高，抑制光合作用，最终导致块茎产量降低。
（3） ① 本实验研究不同光周期处理对马铃薯块茎产量的影响，最终发现长日照组叶绿素含量最高，但只有中日照和短日照组有块茎生成，由此推断光影响的马铃薯幼苗的生理过程可能有叶绿素的合成、光合作用、有机物的运输和储存、细胞呼吸、酶的合成等。
② 对照组叶片遮光处理，1天(24h)后检测到叶片的干物质减少量为Amg，此时检测的是1天(24h)的呼吸消耗；实验组1天(24h)后检测到叶片的干物质增加量为Bmg，该值代表的是24h有机物的增加量（净光合量），实验叶片的面积为Ccm2，则该组的光合速率可以表示为(A+B)÷24÷C=A+B24C(mg⋅cm−2⋅h−1)。
③ 若要进一步研究不同CO2浓度对马铃薯叶片光合速率的影响，为了尽量避免有机物的输出对实验结果的影响，应该选择上述3组实验中长日照组的植株为实验材料，因为该实验组没有块茎生成，说明没有有机物的输出。