生物老师划重点：一道高考植物生理压轴题，讲透水通道蛋白、三羧酸循环与光合作用

 

来源公众号：师者解忧馆

安徽卷的题，这两年有个特点：看着像大学内容，但答案往往落在高中原理上。2025年这道压轴题，就是个典型。它把水通道蛋白、有氧呼吸、三羧酸循环和光合作用串在了一起。今天我们就来彻底搞懂它。

一、题目速览

（25安徽16）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。

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______，原因是______。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为______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：______。

（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______。

（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______，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是______。

二、第(1)小题：图形里的“双线证据”

这道题的前两空，考的是从图形中提取信息的能力。

第1空：低氧胁迫下，OE株的有氧呼吸怎么了？

答案：增强

解析： 看图1，它给了左右两个图。你得把两个图结合起来看。

先看右边的图。低氧条件下，OE株根细胞内的氧气浓度，比野生型高出一大截。再看左边的图。同样在低氧下，OE株的呼吸速率也比野生型高很多。

这说明什么？说明OE株能吸收更多氧气。氧气多了，有氧呼吸自然就增强了。所以第一空填“增强”。

第2空：原因是什么？

官方答案：在低氧胁迫下，OE的根细胞氧气浓度明显高于WT 

民间答案：在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株（OE）的根细胞呼吸速率和氧气浓度均明显高于WT组

解析： 这道题的答案，其实就是把你从图形里读出的信息，用文字表述出来。注意，题目问的是“原因”，但根据图形，你只能给出“判断依据”。真正的生理机制（比如水通道蛋白如何影响氧气扩散），题目并没有交代。所以，老老实实把图形信息转述出来就行。

第3空：有氧呼吸第二阶段的能量去哪了？

答案：NADH（或［H］）

解析： 这道题突然跳到了细胞呼吸的基础知识。有氧呼吸第二阶段，丙酮酸被分解，产生CO₂和大量的［H］（即NADH）。同时释放少量能量，大部分储存在NADH中，少部分用于合成ATP。所以，答案是NADH。需要注意的是：这些大量的［H］会在有氧呼吸第三阶段参与反应并转化为ATP。具体来说，一对［H］大约可兑换相当于2.5个ATP。因此，有氧呼吸第二阶段释放的能量大部分并非储存在ATP中，而是储存在NADH。

三、第(2)小题：三羧酸循环（大学知识）的“侦探推理”

这道题考的是科学史中的经典实验，以及从实验现象中提出假设的能力。

问题：根据实验结果，提出什么假设？

官方答案：假设物质 H 能转化为 A 或 B 或 C

民间答案：有氧呼吸第二阶段的代谢途径是一个环状结构（或H可以转化为A，形成循环的通路）

解析： 我们一步步推理。

第一步：看实验现象。

图2a：加入A、B或C，E都累积。

图2b：加入F、G或H，E也累积。

第二步：分析原因。
丙二酸的作用是抑制“E→F”这一步。所以，加入A、B、C会导致E累积，这好理解——它们都在E的上游，被丙二酸堵住了。

但加入F、G、H也会导致E累积，这就奇怪了。F、G、H明明在E的下游，为什么上游的E反而会累积呢？

第三步：提出假设。
唯一的合理解释是：这个代谢途径不是一条直线，而是一个环。F、G、H在环的下游，但它们可以通过某种方式转化回上游的A、B、C。所以，当丙二酸堵住E→F时，下游的物质越积越多，最终通过环状路径“倒灌”回来，导致上游的E也累积了。

这个环状路径，就是大学课本里著名的三羧酸循环（TCA循环）。如果你知道这个背景，解题会快很多。如图：

四、第(3)小题：根系与叶片的“远程联动”

这道题考的是植物体各器官之间的协调配合。

问题：为什么OE株的叶片净光合速率更高？

官方答案：低氧条件下，OE 根有氧呼吸比 WT 强，主动运输吸收更多无机盐，为叶绿体提供了更多物质条件

民间答案：NtPIP基因过量表达植株根呼吸较强，产生的能量多，有利于根细胞吸收N、Mg等用于合成叶绿素，提高植物的光反应速率

解析： 这道题看起来矛盾。呼吸速率升高，消耗的有机物多了，净光合速率（总光合-呼吸）应该下降才对。但结果却是上升的。

怎么解释？你得跳出“呼吸消耗”这个点，看到呼吸的另一个作用：提供能量。

根细胞呼吸增强，会产生更多ATP。这些ATP可以用来做什么？可以用来进行主动运输，吸收土壤中的矿质离子，比如N、P、Mg等。

N和Mg是合成叶绿素的原料。叶绿素多了，光反应效率就高了。光反应效率高了，总光合速率就上去了。总光合速率上升的幅度，超过了呼吸速率上升的幅度，净光合速率自然就高了。

这个逻辑，跟“中耕松土能增产”是一样的道理。

五、第(4)小题：光反应的“电子高速公路”

这道题考的是光合作用光反应的最基础概念。

第1空：最终电子受体是什么？

答案：NADP⁺

第2空：最终电子供体是什么？

答案：H₂O

解析： 光反应的实质，是光能引起的氧化还原反应。电子从低能量状态被激发到高能量状态，然后沿着电子传递链传递，最终被接收。

最终电子供体：电子从哪来？从水（H₂O）的光解来。水被分解，释放出电子，同时产生O₂和H⁺。所以，水是最终电子供体。

最终电子受体：电子最终去了哪？去了NADP⁺。NADP⁺得到电子和H⁺，被还原成NADPH。NADPH随后被用于暗反应，还原C₃。所以，NADP⁺是最终电子受体。

这两个概念，高中课本没有直接给出，但大学教材里是基础内容。如果你提前了解过，这道题就是送分题。

六、核心知识点总结

序号	关键结论
1	图形分析：把两个图结合起来看，找出逻辑关系。
2	有氧呼吸第二阶段：大部分能量储存在NADH中。
3	三羧酸循环：是一个环状代谢途径。
4	丙二酸：抑制“E→F”这一步，导致E累积。
5	根呼吸的作用：不仅消耗有机物，还提供能量用于吸收矿质离子。
6	净光合速率：受总光合速率和呼吸速率的共同影响。
7	光反应电子传递：最终电子供体是H₂O，最终电子受体是NADP⁺。
8	大学知识拓展：了解三羧酸循环、电子传递链等，有助于快速解题。

这道安徽高考题，表面上看涉及很多大学知识，但核心考的还是高中生物的基本原理。把图形分析、能量代谢和物质转化这几个点搞清楚了，再复杂的题也能迎刃而解。收藏起来，考前翻一翻，你也能成为解题高手！

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