《2026年新高考5年真题生物河北专版》

5. [2025·辽宁卷，21T，11分]Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率(如图)和产量潜力。请回答下列问题：

(1)Rubisco在叶绿体的基质中催化$C_5$与CO₂结合。部分产物经过一系列反应形成(CH₂O)，这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物$(CH_2O)$中稳定的化学能。
(2)据图分析，当胞间CO₂浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于光照强度不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是胞间$CO_2$浓度。胞间CO₂浓度为300μmol·mol⁻¹时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。
(3)研究发现，在饱和光照和适宜CO₂浓度条件下，S植株固定CO₂生成C₃的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路：用$^{14}C$标记$CO_2$，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜$^{14}CO_2$浓度条件下，其他条件相同且适宜，定时检测$C_3$放射性强度，比较S植株与WT的$C_3$生成速率。

答案： 5. 参考答案
(1)基质 $C_5$ ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物$(CH_2O)$中稳定的化学能
(2)光照强度 胞间$CO_2$浓度 曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高
(3)用$^{14}C$标记$CO_2$，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜$^{14}CO_2$浓度条件下，其他条件相同且适宜，定时检测$C_3$放射性强度，比较S植株与WT的$C_3$生成速率
命题意图 本题主要考查光合作用的过程与影响光合作用的因素的相关知识，意在考查考生的理解能力、获取信息的能力、实验与探究能力和综合运用能力。
解题思路
(1)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体基质中催化$C_5$与$CO_2$结合生成$C_3$。在$C_3$的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成$(CH_2O)$，这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物$(CH_2O)$中稳定的化学能。
(2)分析题图可知，①②曲线的自变量是有无补光(光照强度)，②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因(Rubisco的含量)，当胞间$CO_2$浓度低于B点时，曲线②高于③，这是因为②中Rubisco的含量多，固定$CO_2$的能力强，当胞间$CO_2$浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的含量已经不是限制光合速率的因素，而光合速率高于曲线②③是由于曲线①具有更高的光照强度，因此曲线②与③重合的曲线①具有更高的光照强度，因此曲线②与③重合的原因是光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，故光照强度不是限制因素，此时最主要限制因素是胞间$CO_2$浓度。当胞间$CO_2$浓度为$300\ \mu mol· mol^{-1}$时，曲线①②不重合，此时曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。
(3)研究发现，在饱和光照和适宜$CO_2$浓度条件下，S植株固定$CO_2$生成$C_3$的速率比WT更快。若要使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，可以同位素的放射强度作为检测指标，实验思路如下：用$^{14}C$标记$CO_2$，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜$^{14}CO_2$浓度条件下，其他条件相同且适宜，定时检测$C_3$放射性强度，比较S植株与WT的$C_3$生成速率。

6. [2025·安徽卷，16T，11分]为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT，模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。请回答下列问题：

(1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强，原因是在低氧胁迫下，NtPIP基因过表达株的根细胞呼吸速率和氧浓度均大于野生型。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为NADH中储存的能量。
(2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积(图2a)；当加入F、G或H时，E也同样累积(图2b)。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：物质H能转化为A。

注：字母A~H表示一系列分子。
(3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是NtPIP基因过量表达株根细胞呼吸速率高于野生型，其产生的能量更多，有利于根细胞吸收无机盐，从而提高植物的光合作用速率。
(4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质(最终电子受体)是$NADP^+$，而最终提供电子的物质(最终电子供体)是$H_2O$。

答案： 6. 参考答案
(1)增强 在低氧胁迫下，NtPIP基因过表达株的根细胞呼吸速率和氧浓度均大于野生型
(2)物质H能转化为A NADH
(3)NtPIP基因过量表达株根细胞呼吸速率高于野生型，其产生的能量更多，有利于根细胞吸收无机盐，从而提高植物的光合作用速率
(4)$NADP^+$ $H_2O$
命题意图 本题主要考查细胞呼吸、光合作用的相关知识，意在考查考生的理解能力、获取信息的能力和综合运用能力。
解题思路
(1)据图1分析，正常供氧时，NtPIP基因过表达株和野生型的根细胞呼吸速率和氧浓度基本相同，而低氧胁迫下，NtPIP基因过表达株的根细胞呼吸速率和氧浓度均大于野生型，故NtPIP基因过表达会使根细胞的有氧呼吸增加。有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳(无机物)、NADH(储存大量能量)并释放出少量的能量(绝大部分以热能形式散失，少量用于合成ATP)的过程。
(2)在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累加；当加入F、G或H时，E也同样累积，再结合图2中显示的代谢路径可推测，有氧呼吸第二阶段代谢路径存在循环特性，即分子A、B、C均为E的前体，F、G、H可通过代谢转化为E，即有$H\rightarrow A$，故可提出假设：物质H能转化为A。
(3)由图可知，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的根细胞呼吸速率高于野生型，则其产生的能量更多，有利于根细胞吸收无机盐，提高植物的光合作用速率，从而使NtPIP基因过量表达的叶片净光合速率高于野生型。
(4)光合作用光反应中，水在光下分解为$H^+$、$O_2$和$e^-$，$e^-$经传递最终与$H^+$和$NADP^+$结合生成NADPH，因此，光反应中最终的电子供体是$H_2O$，最终的电子受体是$NADP^+$。