题型03 细胞代谢（细胞呼吸与光合作用）（3大考向）（题型专练）（广东专用）2026高考生物二轮复习讲练测

题型03 细胞代谢（细胞呼吸与光合作用） 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 考向解读 方法透视 典例引领 变式演练 考向01 细胞呼吸 考向02 光合作用 考向03 细胞呼吸与光合作用综合 第三部分 新题演练 整合应用，模拟实战 高考真题（三年考情2023-2025） 命题点 常见设问/关键词 2025：甘肃卷、河南卷、北京卷、黑吉辽蒙卷、江苏卷、河北卷、山东卷 2024：安徽卷、贵州卷、广东卷、山东卷 2023：山东卷、广东卷、浙江卷 细胞呼吸 ①有氧呼吸和无氧呼吸的异同与计算； ②探究酵母菌细胞呼吸的方式； ③细胞呼吸的应用； ④光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化； ⑤影响光合作用的因素与光合作用的应用； ⑤C3、C4、CAM、 2025：四川卷、陕晋青宁卷、江苏卷、黑吉辽蒙卷、山东卷、浙江卷 2024：天津卷、重庆卷、贵州卷、北京卷、安徽卷、广东卷、河北卷、新课标卷 2023：福建卷、重庆卷、江苏卷、海南卷、山东卷、湖南卷、湖北卷、浙江卷 光合作用 2025：云南卷、安徽卷、广西卷 2024：福建卷、全国甲卷、吉林卷 2023：辽宁卷、北京卷、广东卷 细胞呼吸与光合作用综合 关键技巧 1.用“总光合=净光合+呼吸”计算； 2.抓光合作用/呼吸作用的“物质变化+能量变化”； 3.对比C3、C4、CAM植物的固碳差异； 思维误区 1.混淆光反应与暗反应的场所、产物、能量转化； 2.误解光合与呼吸速率的关系； 3.实验变量控制不当 考向01 细胞呼吸 核心命题点： ①有氧呼吸与无氧呼吸的过程（场所、反应物、产物）差异； ②酵母菌呼吸方式的探究实验（装置设计、试剂选择）； ③细胞呼吸在发酵、果蔬保鲜等场景中的应用。有氧/无氧呼吸的物质变化、能量释放量计算； ③呼吸方式的实验判定逻辑。 命题规律： 题型：选择题、非选择题（计算填空、实验分析题） 形式：结合“有氧/无氧呼吸过程对比表”“酵母菌呼吸装置图”命题；计算类题依托 “CO2释放量、O2吸收量数据” 1.提炼升华： （1）过程辨析步骤： ①定位阶段：区分有氧呼吸三阶段、无氧呼吸两阶段的场所、反应物、产物； ②对比差异：从“氧气需求、产物类型、能量释放量”对比有氧/无氧呼吸； ③实验判定：酵母菌实验中，通过“澄清石灰水浑浊程度（或溴麝香草酚蓝溶液变色速率+酸性重铬酸钾检测酒精”判断呼吸方式。 （2）计算核心公式： 消耗葡萄糖量：无氧呼吸（产酒精）:有氧呼吸 = 3:1（基于CO₂释放量相等的情况）。 （3）应用逻辑： 联系场景（如“储存水果”→低氧+低温抑制呼吸；“酿酒”→先通氧后密封）。 2.表格判断法 题型类型 解题关键步骤 易错提醒 过程对比题 列场所、反应物、产物→逐一比对 混淆无氧呼吸不同类型的产物 计算类题 抓“CO₂释放量、O₂吸收量”→套比例公式 忽略“总反应式的系数关系” 实验/应用题 场景→呼吸类型→对应原理/操作 实验装置的变量控制（如通气/密封） 1.（2024·广东·高考·T5）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（　） A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B．线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱 C．有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快 D．无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATP 2.（2023·广东·高考真题·T7）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（　） A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸 C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳 1.细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1（PFK1）是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（　） A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B．PFKI与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于负反馈调节 D．运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 2.关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是（　） A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料 B．有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料 C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失 考向02酶与ATP 核心命题点： ①光反应与暗反应的场所、物质变化（如 [H]、ATP 的来源与去向）； ②影响光合作用的单因素（光照、CO₂、温度）曲线分析；C3植物的光合过程； ③光反应与暗反应的能量转化逻辑； ④多因素对光合速率的综合影响；C3、C4、CAM 植物的固碳机制差异。 命题规律： 题型：选择题、非选择题（曲线分析、实验设计题） 形式：结合“光合速率变化曲线”“C3/C4植物结构示意图”命题；常考查 “光/暗反应物质变化”“影响因素限制逻辑” 1.解题模型 （1）过程分析思路： ①光反应：“光→水的光解→[H]、ATP→类囊体薄膜”； ②暗反应：“CO2固定→C3→C3还原（需[H]、ATP）→有机物→叶绿体基质”； ③物质变化逻辑：一个阶段的产物是另一阶段的反应物（如光反应的[H]/ATP供给暗反应）。 （2）曲线分析步骤： ①识变量：明确横坐标（影响因素，如光照强度）、纵坐标（光合指标，如净光合速率）； ②析拐点：判断“光饱和点、CO2补偿点”等关键点的含义； ③联原理：拐点对应的限制因素（如光饱和点后，限制因素为CO2浓度）。 （3）植物固碳对比： 抓“时间/空间分隔CO2固定”：C3植物无分隔；C4植物“叶肉细胞（固定）+维管束鞘细胞（还原）”空间分隔；CAM植物“夜间固定+白天还原”时间分隔。 2.解题模型 光合作用题型分类 解题核心要点 过程类题 1. 定位阶段：区分光反应/暗反应 2. 梳理物质：明确反应物→产物的转化 3. 关联能量：光能→ATP→有机物的能量流动 曲线类题 1. 辨变量：确定横坐标（影响因素）、纵坐标（光合指标） 2. 析拐点：识别光饱和点、CO₂补偿点等关键节点 3. 找限制因素：判断拐点后的主要限制变量 植物对比题 1. 抓分隔方式：C₃植物无分隔；C₄植物空间分隔；CAM植物时间分隔 2. 对比固碳酶：C₄植物的PEP羧化酶对CO₂亲和力更高 1.（2024·广东·高考真题·T3）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（　） A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B．研磨时用水补充损失的提取液 C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D．用过的层析液直接倒入下水道 1.下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（　） A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 2. 下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题： (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是 （填具体名称）,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成 （填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过 长距离运输到其他组织器官。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度 （填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是 （答出三点即可）。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是 （答出三点即可）。 3.海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。 回答下列问题。 (1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第 条。 (2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是 。 (3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。 考向03 细胞呼吸与光合作用综合 核心命题点： ①净光合、总光合、呼吸速率的概念辨析；密闭装置中 “液滴移动” 对应的速率计算； ②“总光合=净光合+呼吸”的公式应用； ③光照/黑暗条件下，O2、CO2、有机物的量变化计算。 命题规律： 题型：非选择题（计算、实验综合题） 形式：依托“密闭装置中O2/CO2含量变化数据”“净光合 / 总光合速率曲线”命题，聚焦“速率关系计算” 1.提炼升华： （1）核心公式（解题基石）： 总光合速率=净光合速率+呼吸速率 （2）计算步骤： ①找“黑暗组数据”：得呼吸速率； ②找“光照组数据”：得净光合速率； ③代入公式：总光合 = 净光合 + 呼吸。 （3）装置类题思路： 密闭装置中，“液滴移动距离”对应净光合（O2释放→右移）或呼吸（CO2释放→左移，需NaOH吸收CO2）2.可视呈现： 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或 “环境(容器)中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量 “产生”或“制造” 的O2的量 “释放至容器(环境)中”或 “容器(环境)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 1.（2023·广东·高考真题·T18）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。 水稻材料 叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ，叶片主要吸收可见光中的 光。 (2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和 。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体 ，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线 。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题 。 1.在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　） A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 2.花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题： (1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 光，可用 等有机溶剂从叶片中提取。 (2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是 。 (3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率 （填“大于”“等于”或“小于"）HH1的光合速率，判断的依据是 。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的 含量高，光反应生成更多的 ，促进了暗反应进行。 (4)依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植 品种。 1．（2025·河南·高考真题）甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是（　） A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气 B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 2.（2025·江苏·高考真题）关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是（　） A．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同 B．有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与 C．呼吸作用都能产生[H]和ATP D．无氧呼吸的产物都有CO2 3.（2025·北京·高考真题）下图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是（　） 选项 部位1 部位2 部位3 部位4 A 大量 少量 少量 无 B 大量 大量 少量 无 C 少量 大量 无 少量 D 少量 无 大量 大量 A．A B．B C．C D．D 4.（2025·山东·高考真题）“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是（    ） A．应使用干燥的定性滤纸 B．绿叶需烘干后再提取色素 C．重复画线前需等待滤液细线干燥 D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 5.（2025·山东·高考真题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（　） A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 6.（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（    ） A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 7.（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 8.（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（　） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 9.（2025·云南·高考真题）云南省是著名的鲜花产地，所产鲜花花色鲜艳与其独特的自然环境息息相关。花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫外光受体均可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成。下列说法错误的是（　） A．云南平均海拔高，紫外光强，能够促进花青素苷的合成 B．鲜切花中花青素苷会缓慢降解，在浸泡液中添加适量糖可延缓鲜花褪色 C．云南平均海拔高，昼夜温差大，有利于呈色 D．鲜花中花青素苷的含量，与紫外光受体基因表达水平呈负相关 10.（2024·福建·高考真题）叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。 下列分析正确的是（　） A．0min时，A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B．30min时，B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C．30min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间 D．与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更长 11.（2024·贵州·高考真题）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。 回答下列问题。 (1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有 ；参与有氧呼吸的酶是 （选填“甲”或“乙”）。 (2)在水淹0～3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ；水淹第3d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。 (3)若水淹3d后排水、作物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是 （答出2点即可）。 12.（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol·m-2·s-1 CO2浓度μmol·mol-1 净光合速率μmol·m-2·s-1 气孔导度mol·m-2·s-1 叶绿素含量mg·g-1 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是 。 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择 ，依据是 。 13.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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（如下图）和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的 中催化 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 。 (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 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。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 。 (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。 14.（2023·福建·高考真题）秸秆直接焚烧会造成空气污染等环境问题。秸秆还田是当前农业生产中常用措施，研究秸秆还田模式对秸秆在生产中合理利用有重要的指导意义。科研人员研究了秸秆还田与氮肥配施的模式对玉米光合作用的影响，测定相关指标，结果如图所示。 注:SR表示秸秆还田，NSR表示秸秆不还田;蒸腾速率是指单位时间内单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量。 回答下列问题: (1)玉米绿叶中的叶绿素主要吸收 光。据图1、2可推测，等量配施氮肥条件下，与NSR相比，SR的玉米叶肉细胞中光反应会产生更多的 。据图2可知，与NSR相比，SR显著提高了净光合速率，其净光合速率随着施氮量的增加呈 。 (2)根据图中实验结果，下列关于玉米光合作用的叙述正确的是 。 A．胞间CO₂浓度与气孔开放程度及细胞对CO₂的固定量有关 B．与SR相比，NSR会降低蒸腾速率，但有利于细胞对CO2的吸收 C．与SR相比，NSR的胞间CO2浓度更高，细胞对CO2的固定量更多 D．当配施氮肥量为180kg·hm-2时，细胞加大了对CO2的固定，导致胞间CO2浓度降低 E．与配施氮肥量为180kg·hm-2相比，过多的施氮量会使细胞吸收的CO2减少，最终导致叶绿素转化光能的效率下降 (3)结合上述实验结果，从经济效益和环境保护角度说明玉米种植不宜过量施用氮肥的原因 。 15.（2024·全国甲卷·高考真题）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率 （填“相等”或“不相等”），原因是 。 (2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是 。 (3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是 。（答出一点即可） (4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在 最大时的温度。 16.（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型03 细胞代谢（细胞呼吸与光合作用） 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 考向解读 方法透视 典例引领 变式演练 考向01 细胞呼吸 考向02 光合作用 考向03 细胞呼吸与光合作用综合 第三部分 新题演练 整合应用，模拟实战 高考真题（三年考情2023-2025） 命题点 常见设问/关键词 2025：甘肃卷、河南卷、北京卷、黑吉辽蒙卷、江苏卷、河北卷、山东卷 2024：安徽卷、贵州卷、广东卷、山东卷 2023：山东卷、广东卷、浙江卷 细胞呼吸 ①有氧呼吸和无氧呼吸的异同与计算； ②探究酵母菌细胞呼吸的方式； ③细胞呼吸的应用； ④光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化； ⑤影响光合作用的因素与光合作用的应用； ⑤C3、C4、CAM、 2025：四川卷、陕晋青宁卷、江苏卷、黑吉辽蒙卷、山东卷、浙江卷 2024：天津卷、重庆卷、贵州卷、北京卷、安徽卷、广东卷、河北卷、新课标卷 2023：福建卷、重庆卷、江苏卷、海南卷、山东卷、湖南卷、湖北卷、浙江卷 光合作用 2025：云南卷、安徽卷、广西卷 2024：福建卷、全国甲卷、吉林卷 2023：辽宁卷、北京卷、广东卷 细胞呼吸与光合作用综合 关键技巧 1.用“总光合=净光合+呼吸”计算； 2.抓光合作用/呼吸作用的“物质变化+能量变化”； 3.对比C3、C4、CAM植物的固碳差异； 思维误区 1.混淆光反应与暗反应的场所、产物、能量转化； 2.误解光合与呼吸速率的关系； 3.实验变量控制不当 考向01 细胞呼吸 核心命题点： ①有氧呼吸与无氧呼吸的过程（场所、反应物、产物）差异； ②酵母菌呼吸方式的探究实验（装置设计、试剂选择）； ③细胞呼吸在发酵、果蔬保鲜等场景中的应用。有氧/无氧呼吸的物质变化、能量释放量计算； ③呼吸方式的实验判定逻辑。 命题规律： 题型：选择题、非选择题（计算填空、实验分析题） 形式：结合“有氧/无氧呼吸过程对比表”“酵母菌呼吸装置图”命题；计算类题依托 “CO2释放量、O2吸收量数据” 1.提炼升华： （1）过程辨析步骤： ①定位阶段：区分有氧呼吸三阶段、无氧呼吸两阶段的场所、反应物、产物； ②对比差异：从“氧气需求、产物类型、能量释放量”对比有氧/无氧呼吸； ③实验判定：酵母菌实验中，通过“澄清石灰水浑浊程度（或溴麝香草酚蓝溶液变色速率+酸性重铬酸钾检测酒精”判断呼吸方式。 （2）计算核心公式： 消耗葡萄糖量：无氧呼吸（产酒精）:有氧呼吸 = 3:1（基于CO₂释放量相等的情况）。 （3）应用逻辑： 联系场景（如“储存水果”→低氧+低温抑制呼吸；“酿酒”→先通氧后密封）。 2.表格判断法 题型类型 解题关键步骤 易错提醒 过程对比题 列场所、反应物、产物→逐一比对 混淆无氧呼吸不同类型的产物 计算类题 抓“CO₂释放量、O₂吸收量”→套比例公式 忽略“总反应式的系数关系” 实验/应用题 场景→呼吸类型→对应原理/操作 实验装置的变量控制（如通气/密封） 1.（2024·广东·高考·T5）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（　） A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B．线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱 C．有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快 D．无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATP 1，【答案】D 【分析】 1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 2、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同，一般在大多数植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。 【详解】 A、有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确； B、有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确； C、与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快，C正确； D、无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错误。 故选D。 2.（2023·广东·高考真题·T7）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（　） A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸 C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳 2.【答案】A 【分析】 有氧呼吸过程分三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解成2分子丙酮酸和少量的[H]，同时释放了少量的能量，发生的场所是细胞质基质；第二阶段丙酮酸和水反应产生二氧化碳[H]，同时释放少量的能量，发生的场所是线粒体基质；第三阶段是前两个阶段产生的[H]与氧气结合形成水，释放大量的能量，发生的场所是线粒体内膜。 【详解】 游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A正确。 故选A。 1.细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1（PFK1）是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（　） A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B．PFKI与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于负反馈调节 D．运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 1.【答案】CD 【分析】 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】 A、细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应即需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1(PFK1）是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A错误； B、由题意可知，当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡，说明PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变但还具有其活性，B错误； C、由题意可知，ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C正确； D、运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中 ATP减少，ADP和AMP会增多，从而 AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，细胞中 ATP含量增多，从而维持能量供应，D正确。 故选CD。 2.关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是（　） A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料 B．有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料 C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失 2.【答案】B 【分析】 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同，无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。 【详解】 A、有氧呼吸的前两个阶段不需要氧气的参与，第三阶段需要氧气作为原料，A错误； B、有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应，产生二氧化碳、[H]，释放少量能量，B正确； C、无氧呼吸第一阶段产生NADH，第二阶段消耗NADH，C错误； D、经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中，只释放出少量能量，D错误。 故选B。 考向02酶与ATP 核心命题点： ①光反应与暗反应的场所、物质变化（如 [H]、ATP 的来源与去向）； ②影响光合作用的单因素（光照、CO₂、温度）曲线分析；C3植物的光合过程； ③光反应与暗反应的能量转化逻辑； ④多因素对光合速率的综合影响；C3、C4、CAM 植物的固碳机制差异。 命题规律： 题型：选择题、非选择题（曲线分析、实验设计题） 形式：结合“光合速率变化曲线”“C3/C4植物结构示意图”命题；常考查 “光/暗反应物质变化”“影响因素限制逻辑” 1.解题模型 （1）过程分析思路： ①光反应：“光→水的光解→[H]、ATP→类囊体薄膜”； ②暗反应：“CO2固定→C3→C3还原（需[H]、ATP）→有机物→叶绿体基质”； ③物质变化逻辑：一个阶段的产物是另一阶段的反应物（如光反应的[H]/ATP供给暗反应）。 （2）曲线分析步骤： ①识变量：明确横坐标（影响因素，如光照强度）、纵坐标（光合指标，如净光合速率）； ②析拐点：判断“光饱和点、CO2补偿点”等关键点的含义； ③联原理：拐点对应的限制因素（如光饱和点后，限制因素为CO2浓度）。 （3）植物固碳对比： 抓“时间/空间分隔CO2固定”：C3植物无分隔；C4植物“叶肉细胞（固定）+维管束鞘细胞（还原）”空间分隔；CAM植物“夜间固定+白天还原”时间分隔。 2.解题模型 光合作用题型分类 解题核心要点 过程类题 1. 定位阶段：区分光反应/暗反应 2. 梳理物质：明确反应物→产物的转化 3. 关联能量：光能→ATP→有机物的能量流动 曲线类题 1. 辨变量：确定横坐标（影响因素）、纵坐标（光合指标） 2. 析拐点：识别光饱和点、CO₂补偿点等关键节点 3. 找限制因素：判断拐点后的主要限制变量 植物对比题 1. 抓分隔方式：C₃植物无分隔；C₄植物空间分隔；CAM植物时间分隔 2. 对比固碳酶：C₄植物的PEP羧化酶对CO₂亲和力更高 1.（2024·广东·高考真题·T3）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（　） A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B．研磨时用水补充损失的提取液 C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D．用过的层析液直接倒入下水道 1.【答案】C 【分析】 叶绿体色素提取的原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂； 色素分离原理：叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。 【详解】 A、本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误； B、色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，B错误； C、由于滤纸条不会相互影响，层析液的成分相同，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确； D、用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。 故选C。 1.下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（　） A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 1.【答案】B 【分析】 绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 【详解】 A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误； B、画滤液细线时要间断画2～3次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确； C、该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C错误； D、花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5条色素带，距离滤液细线最近的色素带为花青素，应在叶绿素b的下方，D错误。 故选B。 2. 下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题： (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是 （填具体名称）,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成 （填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过 长距离运输到其他组织器官。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度 （填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是 （答出三点即可）。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是 （答出三点即可）。 2.【答案】 (1)3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织（韧皮部） (2)高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸 (3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同 【分析】 本题主要考查的光合作用过程中的暗反应阶段，也就是卡尔文循环，绿叶通过气孔从外界吸收的 CO2，在特定酶的作用下，与 C5（一种五碳化合物）结合，这个过程称作 CO2 的固定。一分子的 CO2 被固定后，很快形成两个 C3 分子。在有关酶的催化作用下，C3 接受 ATP 和 NADPH 释放的能量，并且被 NADPH 还原。随后，一些接受能量并被还原的 C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的 C3，经过一系列变化，又形成 C5。这些 C5 又可以参与 CO2 的固定。这样，暗反应阶段就形成从 C5 到 C3再到 C5 的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 【详解】 （1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织（韧皮部）。 （2）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。 （3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 3.海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。 回答下列问题。 (1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第 条。 (2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是 。 (3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。 3.【答案】 (1)叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b） 一和二 (2)红光+蓝光 6 不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多 (3)三组长势相同，成花诱导完成的火龙果植株，经不同光照强度的白光处理相同时间到果实成熟时(其他条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光照对应最适光照强度 【分析】 1、光合色素的提取和分离实验中，用纸层析法分离叶绿体色素的原理为，不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，分离后获得4条色素带，由下到上分别为叶绿素b（黄绿色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），其中叶绿素a和叶绿素b统称为叶绿素，主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 2、分析题图，补光时间为6小时/天，且红光+蓝光组平均花朵数最多，即在此条件下最有利于火龙果成花。 【详解】 （1）火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a和叶绿素b，二者统称为叶绿素。用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第一条和第二条。 （2）根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光+蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。 （3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，成花诱导完成后，经不同光照强度的白光处理相同时间到果实成熟时(其他条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高组的光照对应最适光照强度。 考向03 细胞呼吸与光合作用综合 核心命题点： ①净光合、总光合、呼吸速率的概念辨析；密闭装置中 “液滴移动” 对应的速率计算； ②“总光合=净光合+呼吸”的公式应用； ③光照/黑暗条件下，O2、CO2、有机物的量变化计算。 命题规律： 题型：非选择题（计算、实验综合题） 形式：依托“密闭装置中O2/CO2含量变化数据”“净光合 / 总光合速率曲线”命题，聚焦“速率关系计算” 1.提炼升华： （1）核心公式（解题基石）： 总光合速率=净光合速率+呼吸速率 （2）计算步骤： ①找“黑暗组数据”：得呼吸速率； ②找“光照组数据”：得净光合速率； ③代入公式：总光合 = 净光合 + 呼吸。 （3）装置类题思路： 密闭装置中，“液滴移动距离”对应净光合（O2释放→右移）或呼吸（CO2释放→左移，需NaOH吸收CO2）2.可视呈现： 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或 “环境(容器)中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量 “产生”或“制造” 的O2的量 “释放至容器(环境)中”或 “容器(环境)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 1.（2023·广东·高考真题·T18）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。 水稻材料 叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ，叶片主要吸收可见光中的 光。 (2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和 。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体 ，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线 。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题 。 【答案】 (1)类胡萝卜素/叶绿素比例较高 红光和蓝紫 (2)等于 呼吸速率较高 (3)光能利用率较高 (4) 为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl（补充答案：为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl； 为什么在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl） 【分析】 分析题表和题图：与WT相比，ygl植株的叶绿素和类胡萝卜素含量都较低，但类胡萝卜素/叶绿素较高，光饱和点较高，呼吸速率较高。 【详解】 （1）根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由ygl叶色呈黄绿可推测，主要吸收红光和蓝紫光。 （2）光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，即ygl的光饱和点等于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。 （3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体光能利用率高，是其高产的原因之一。 （4）由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率如下图： 分析图a和图示曲线，高光照强度WT的净光合速率小于ygl，低光照强度下WT的净光合速率大于ygl，在此基础上，可对这一现象的原因进行探究。 1.在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　） A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 1.【答案】C 【分析】 本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO2吸收速率。 【详解】 A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确； B、在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确； C、CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误； D、图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 故选C。 2.花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题： (1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 光，可用 等有机溶剂从叶片中提取。 (2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是 。 (3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率 （填“大于”“等于”或“小于"）HH1的光合速率，判断的依据是 。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的 含量高，光反应生成更多的 ，促进了暗反应进行。 (4)依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植 品种。 2.【答案】 (1)叶绿素a和叶绿素b 红光和蓝紫 无水乙醇 (2)HH1 (3)大于 在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和， 叶绿素 ATP和NADPH (4)LH12 【分析】 绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 【详解】 （1）花生叶肉细胞中的叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，可用无水乙醇等有机溶剂从叶片中提取，因为叶片中的色素能溶解到有机溶剂中。 （2）结合图1实验结果可以看出，盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1，因为该品种的叶绿素含量受盐浓度变化影响更显著。　 （3）在光照强度为500μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，因此可以判断，LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照强度为1500μmolm-2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的叶绿素含量高与其他三个品种，光反应生成更多的ATP和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。 （4）根据图2数据可知，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植LH12品种，因为该条件下，该品种的净光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。 1．（2025·河南·高考真题）甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是（　） A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气 B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 1.【答案】B 【分析】 有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；有氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。 【详解】 A、酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误； B、有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确； C、酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误； D、在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，减少甜菜产量，D错误。 故选B。 2.（2025·江苏·高考真题）关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是（　） A．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同 B．有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与 C．呼吸作用都能产生[H]和ATP D．无氧呼吸的产物都有CO2 2.【答案】C 【分析】 有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，同时释放少量能量，第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，同时释放少量能量，第三阶段是[H]和氧结合产生H2O，同时释放大量能量；真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，主要场所是线粒体。 【详解】 A、葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，人体细胞和酵母菌的场所相同，A错误； B、有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，O2参与的是第三阶段（与[H]结合生成水），B错误； C、人体细胞和酵母菌有氧呼吸各阶段均能产生ATP，第一、第二阶段能产生[H]，第三阶段利用[H]，无氧呼吸第一阶段产生少量[H]和ATP（后续被消耗），因此两者呼吸作用均能产生[H]和ATP，C正确； D、人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2；酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精，D错误； 故选C。 3.（2025·北京·高考真题）下图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是（　） 选项 部位1 部位2 部位3 部位4 A 大量 少量 少量 无 B 大量 大量 少量 无 C 少量 大量 无 少量 D 少量 无 大量 大量 A．A B．B C．C D．D 3.【答案】C 【分析】 有氧呼吸过程分为3个阶段： 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量，场所：细胞质基质， 第二阶段：丙酮酸和H2O彻底分解为CO2和[H]，释放少量能量，场所：线粒体基质， 第三阶段：[H]和O2结合产生H2O，释放大量能量，场所：线粒体内膜。 【详解】 部位1是线粒体基质，进行有氧呼吸第二阶段的反应，产生少量ATP，部位2是线粒体内膜，进行有氧呼吸第三阶段的反应，可以产生大量ATP，部位3是线粒体外膜，没有ATP生成，部位4是细胞质基质，可以进行有氧呼吸第一阶段的反应，产生少量ATP，C正确。 故选C。 4.（2025·山东·高考真题）“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是（    ） A．应使用干燥的定性滤纸 B．绿叶需烘干后再提取色素 C．重复画线前需等待滤液细线干燥 D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 4.【答案】B 【分析】 绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇或丙酮，目的是溶解色素；研磨后进行过滤（用单层尼龙布过滤研磨液）；分离色素时采用纸层析法（用干燥处理过的定性滤纸条），原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同。 【详解】 A、光合色素分离实验需要使用干燥的定性滤纸，水分会影响层析液在滤纸条上扩散从而影响色素的分离，A正确； B、提取光合色素可以使用新鲜的绿叶，B错误； C、重复画线前需等待滤液细线干燥，否者会导致滤液细线变粗，最终导致分离的色素条带不清晰，C正确； D、提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D正确。 故选B。 5.（2025·山东·高考真题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（　） A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 5.【答案】ACD 【分析】 光反应可以NADPH、氧气和ATP，NADPH和ATP可以用于暗反应中三碳酸的还原，光反应和暗反应相互联系，互相影响。 【详解】 A、单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP，蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，因此菌-藻体能同时产生O2和H2，A错误； B、对比松散菌-藻体和致密菌-藻体，相同时间产生的H2含量相对值不同，说明菌-藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确； C、某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，说明H2的产生场所是该藻叶绿体的基质中，C错误； D、任意时刻2体系之间的光反应速率无差异，说明光反应产生的NADPH相同，致密菌-藻体产生的H2多，说明消耗的NADPH多，则用于暗反应的NADPH少，因此培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物少于松散菌-藻体，D错误。 故选ACD。 6.（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（    ） A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 6.【答案】D 【分析】 叶绿体色素的提取和分离实验：（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。（2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。（3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。（4）结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。 【详解】 A、提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确； B、由于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸层析法，B正确； C、不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 ，叶绿素多使叶片呈现绿色，而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确； D、叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。 故选D。 7.（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 7.【答案】A 【分析】 温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。 【详解】 A、二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意； B、降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意； C、给光源加滤光片相等于降低了光照强度，会降低光合速率，C不符合题意； D、移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。 故选A。 8.（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（　） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 8.【答案】C 【分析】 该实验的原理是：当叶圆片抽取空气沉入水底后，光合作用大于呼吸作用时产生的氧气在细胞间隙积累，圆叶片的浮力增加，叶片上浮，根据上浮的时间判断出光合作用的强弱。 【详解】 A、用打孔器打出叶圆片的目的是使其进行光合作用产生氧气，依据单一变量原则，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉，A正确； B、调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比实验，B正确； C、实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸强度，无法计算出实际光合作用强度，C错误； D、同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D正确。 故选C。 9.（2025·云南·高考真题）云南省是著名的鲜花产地，所产鲜花花色鲜艳与其独特的自然环境息息相关。花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫外光受体均可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成。下列说法错误的是（　） A．云南平均海拔高，紫外光强，能够促进花青素苷的合成 B．鲜切花中花青素苷会缓慢降解，在浸泡液中添加适量糖可延缓鲜花褪色 C．云南平均海拔高，昼夜温差大，有利于呈色 D．鲜花中花青素苷的含量，与紫外光受体基因表达水平呈负相关 9.【答案】D 【分析】 根据题意：花青素苷是决定花色（色彩呈现）的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫外光受体均可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成。 【详解】 A、云南海拔高紫外光强，紫外光激活的紫外光受体可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，A正确； B、鲜切花褪色与花青素苷降解相关，糖类可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，从而延缓褪色，B正确； C、昼夜温差大时，白天高温促进光合作用积累糖类，夜间低温减少呼吸消耗，积累更多糖类，糖类可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成，花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，所以昼夜温差大，有利于呈色，C正确； D，紫外光受体被激活后，可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，所以紫外光受体基因表达水平越高，花青素苷合成量应越多，两者应为正相关，D错误。 故选D。 10.（2024·福建·高考真题）叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。 下列分析正确的是（　） A．0min时，A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B．30min时，B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C．30min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间 D．与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更长 10.【答案】B 【分析】 二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。植物实际光合速率 = 净光合速率+呼吸速率。 【详解】 A、题图横坐标是光照时间，在0min之前，A和B两组已经黑暗了一段时间，而二者不是相同条件，B组已经用壳梭孢素处理，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放，所以B组和A组胞间CO2浓度不相等，A错误； B、30min时，B组的光合速率相对值高于A组，叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组，B正确； C、30min时，限制A组光合速率的主要因素是气孔开放度，随着光照时间增加，A组光合速率相对值不再改变，限制因素不是光照时间，C错误； D、题意叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。B组达到最高平衡点用的光照时间比A组短，与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更短，D错误。 故选B。 11.（2024·贵州·高考真题）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。 回答下列问题。 (1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有 ；参与有氧呼吸的酶是 （选填“甲”或“乙”）。 (2)在水淹0～3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ；水淹第3d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。 (3)若水淹3d后排水、作物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是 （答出2点即可）。 11.【答案】 (1)需要氧气参与；有机物被彻底氧化分解；释放大量能量，生成大量ATP 乙 (2)O2的含量 3 (3)无氧呼吸积累的酒精较少，对细胞毒害较小；0~3d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动；催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失 【分析】 【关键能力】 （1）信息获取与加工 题干关键信息 所学知识 信息加工 根细胞的呼吸作用 分为有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸需要氧气参与、将有机物彻底氧化分解，释放大量能量 影响呼吸作用的环境因素 氧气浓度、温度、酶的含量及活性等 水淹条件下，氧气为主要影响因素 长势恢复 新陈代谢正常 氧气供应正常，酶活性恢复正常 （2）逻辑推理与论证 【详解】 （1）正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，有氧呼吸是在氧气充足的情况下，将葡萄糖彻底氧化分解，将能量释放出来。随着水淹天数的增多，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有关的酶。 （2）在水淹0～3d阶段，随着水淹天数的增加，氧气含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，有氧呼吸需要消耗氧气，葡萄糖的消耗量、氧气消耗量和CO2释放量为1：6：6，无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量比为1：2，有氧呼吸和无氧呼吸均产生0.2μmol·g-1·min-1 CO2，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。 （3）若水淹3d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，一方面是排水后氧气含量上升，有氧呼吸增强，产生的能量增多；另一方面，由图可知，第四天无氧呼吸有关的酶活性显著降低，可能是第四天无氧呼吸产生的酒精毒害作用达到了一定程度，之后就很难恢复，所以要在水淹3天排水。 12.（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol·m-2·s-1 CO2浓度μmol·mol-1 净光合速率μmol·m-2·s-1 气孔导度mol·m-2·s-1 叶绿素含量mg·g-1 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是 。 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择 ，依据是 。 12.【答案】 (1)无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH 红光 (2)ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II） 环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更多/甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少 (3)光照强度加倍/光强加倍 甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 【分析】 实验的自变量为光照强度和CO2浓度，因变量包括叶绿素含量、气孔导度、净光合速率。影响光合作用的因素包括内因和外因：内因：色素含量、酶数量等；外因：光照强度、二氧化碳浓度、温度、含水量、矿质元素等。 【详解】 （1）叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择红光来测定叶绿素含量。 （2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II），从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的二氧化碳浓度是甲的二倍，与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更多(甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少）。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍/光强加倍。 13.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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（如下图）和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的 中催化 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 。 (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 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。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 。 (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。 13.【答案】 (1)基质 C5 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能 (2)光照强度 CO2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14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 【分析】 光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】 （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C5与CO2结合生成C3。在C3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（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（CH2O）中稳定的化学能。 （2）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）。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①的有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最主要限制因素是CO2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。要验证此结论，实验思路为：用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 14.（2023·福建·高考真题）秸秆直接焚烧会造成空气污染等环境问题。秸秆还田是当前农业生产中常用措施，研究秸秆还田模式对秸秆在生产中合理利用有重要的指导意义。科研人员研究了秸秆还田与氮肥配施的模式对玉米光合作用的影响，测定相关指标，结果如图所示。 注:SR表示秸秆还田，NSR表示秸秆不还田;蒸腾速率是指单位时间内单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量。 回答下列问题: (1)玉米绿叶中的叶绿素主要吸收 光。据图1、2可推测，等量配施氮肥条件下，与NSR相比，SR的玉米叶肉细胞中光反应会产生更多的 。据图2可知，与NSR相比，SR显著提高了净光合速率，其净光合速率随着施氮量的增加呈 。 (2)根据图中实验结果，下列关于玉米光合作用的叙述正确的是 。 A．胞间CO₂浓度与气孔开放程度及细胞对CO₂的固定量有关 B．与SR相比，NSR会降低蒸腾速率，但有利于细胞对CO2的吸收 C．与SR相比，NSR的胞间CO2浓度更高，细胞对CO2的固定量更多 D．当配施氮肥量为180kg·hm-2时，细胞加大了对CO2的固定，导致胞间CO2浓度降低 E．与配施氮肥量为180kg·hm-2相比，过多的施氮量会使细胞吸收的CO2减少，最终导致叶绿素转化光能的效率下降 (3)结合上述实验结果，从经济效益和环境保护角度说明玉米种植不宜过量施用氮肥的原因 。 14.【答案】 (1)红光、蓝紫 ATP、 NADPH和O2 先增加后减少 (2)ADE (3)过量施氮肥增加生产成本，反而可能减产;过量施氮肥会导致土壤污染、水体污染等环境问题 【分析】 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，同时合成ATP。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3， C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 【详解】 （1）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；据图可知，在等量配施氮肥条件下，与秸秆不还田（NSR）相比，秸秆还田（SR）的玉米叶绿素含量高、净光合速率大，所以SR的玉米叶肉细胞的光反应会产生更多的ATP、NADPH和O2；SR玉米的净光合速率随着施氮量的增加呈先增加后减少的趋势。 （2）A、气孔的开放程度影响叶片的CO2摄入量，细胞对CO2的固定量直接消耗二氧化碳，因此胞间CO2浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关，A正确； B、据图3可知，NSR的蒸腾速率低于SR，说明气孔开放程度减小，不利于CO2的吸收，B错误； C、与SR相比，NSR从外界吸收CO2减少，胞间CO2浓度却较高，说明NSR叶肉细胞固定的CO2减少，C错误； D、当配施氮肥量为180kg·hm-²时，玉米的气孔开放程度最大，净光合速率也最大，而胞间CO2浓度却最低，说明细胞对CO2固定量增加，D正确； E、与配施氮肥量为180 kg·hm-²相比，过多的施氮量使气孔导度下降，但胞间CO2浓度却升高，说明细胞吸收的CO2减少，暗反应速率降低，制约了光反应，最终导致叶绿素转化光能的效率下降，E正确。 故选ADE。 （3）从经济效益角度，过量施用氮肥降低了玉米的净光合速率而减产，同时增加成本；从环境保护角度，过量施用氮肥会引发土壤污染、水体污染等。 15.（2024·全国甲卷·高考真题）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率 （填“相等”或“不相等”），原因是 。 (2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是 。 (3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是 。（答出一点即可） (4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在 最大时的温度。 15.【答案】 (1)不相等 自然条件下，黑暗时温度a和c时的呼吸速率不相等 (2)温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物，导致植物体的干重减少 (3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低 (4)光合速率和呼吸速率差值 【分析】 影响光合作用的因素有：光照强度、温度、CO2浓度、酶的活性和数量、光合色素含量等。 【详解】 （1）在自然条件下，该植物叶片在温度a和c时的净光合速率相等，但由于黑暗时呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速率不相等。 （2）在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植物有些细胞不进行光合作用如根部细胞，因此该植物体的干重会减少。 （3）温度超过b时，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，使CO2供应不足，暗反应速率降低；同时使酶的活性降低，导致CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。 （4）为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合速率与呼吸速率差值最大时的温度，有利于有机物的积累。 16.（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。 16.【答案】 (1)CO2的固定 (2)细胞质基质 线粒体基质 (3)光呼吸 呼吸作用 随着光照增强，光呼吸增强，转基因株系1和2降低了光呼吸，净光合速率比Wt更高 不能 总光合速率=净光合速率+光呼吸速率+细胞呼吸速率，无法获得株系1准确的光呼吸、细胞呼吸产生 CO,的速率，不能计算株系1的总光合速率 (4)与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 【分析】 【关键能力】 （1）信息获取与加工 题干关键信息 所学知识 信息加工 反应过程的判断 光合作用暗反应包括二氧化碳固定和C3还原过程 反应①中五碳化合物与二氧化碳反应生成三碳化合物 有氧呼吸过程产生NADH的场所 有氧呼吸第一、二阶段产生NADH，分别发生在细胞质基质和线粒体基质 有氧呼吸以葡萄糖为底物，葡萄糖氧化分解产生NADH 判断植物光合作用中二氧化碳来源 植物叶片有气孔，叶片可通过气孔与外界交换气体；细胞呼吸也可产生二氧化碳 光呼吸可产生二氧化碳，细胞呼吸也产生二氧化碳，及从外界吸收 株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异的原因 净光合速率等于总光合速率减去呼吸速率 株系1和2是转基因植物，且改变的是光呼吸的相关基因； 计算出株系1的总光合速率 总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸速率 光呼吸也提供二氧化碳，故总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸速率+光呼吸速率。图3中提供了呼吸速率、净光合速率，但未提供光呼吸速率。 转基因株系1产量具优势的依据 植物的产量以净光合量来衡量 株系1净光合作用速率大 （2）逻辑推理与论证 【详解】 （1）在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。 （2）有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 （3）由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸速率，7—10时，随着光照强度的增加，光呼吸增强，与WT相比，株系1、株系2降低了光呼吸，净光合速率比Wt更高。总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率，随着CO2浓度增加，光合速率增加，光呼吸速率减弱，图3中有净光合速率，该参数已知。当CO2浓度为0时，不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，此时净光合速率是个负值，取正后相当于呼吸速率，图3曲线虽然没有与纵轴相交，但稍微延长即可见其与纵轴将交于-10的点，因此呼吸速率也可以大致确定。但公式中的最后一项参数光呼吸速率随CO2的变化完全未知，导致总光合速率无法计算。 （4）由图2、图3可知，与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 1 学科网（北京）股份有限公司 $