2026届高三一轮复习讲义：跨膜运输、细胞呼吸、光合作用专题

该高中生物学高考复习讲义聚焦跨膜运输、细胞呼吸、光合作用三大核心考点，按“判断方法-过程比较-影响因素”逻辑架构知识体系，通过考点梳理（如跨膜运输方式巧判、呼吸光合过程对比）、方法指导（能量法区分主动运输、CO₂固定方式比较）、真题训练（山东卷等典例解析），帮助学生构建知识网络，突破难点。 资料以生命观念和科学思维为引领，如用“能量法”解析Na⁺-K⁺泵与肾小管重吸收，体现结构与功能观；通过表格对比呼吸光合阶段差异、C3/C4植物CO₂固定时空差异，培养比较归纳能力。分层设计典例（选择、不定项、填空），配合详细解析，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供实用参考。

专题一 跨膜运输方式、细胞呼吸、光合作用 1、 跨膜运输方式的判断方法 1.巧判跨膜运输方式 【提醒】两种转运蛋白的区别 2.“能量法”判断主动运输 （1）直接型：直接消耗ATP的主动运输，通常称为泵(ATP驱动泵)，如Na＋－K＋泵(如图1)。 （2）间接型：如可利用依赖ATP的Na＋－K＋泵活动建立的细胞膜两侧Na＋的跨膜浓度梯度提供能量进行主动运输，如肾小管对氨基酸、葡萄糖等的重吸收(如图2)。 3.大分子物质的运输方式——胞吞和胞吐 （1）图示： （2）特点: ①需要膜上蛋白质的参与。 ②需要消耗细胞呼吸所释放的能量。 ③与细胞膜上磷脂双分子层的流动性有关。 【典例1】(2025·山东卷T2)生长于NaCl浓度稳定在100mmol/L的液体培养基中的酵母菌，可通过离子通道吸收Na+，但细胞质基质中Na+浓度超过30mmol/L时会导致酵母菌死亡。为避免细胞质基质Na+浓度过高，液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中，细胞膜上的蛋白W也可将Na+排出细胞。下列说法错误的是（　　） A．Na+在液泡中的积累有利于酵母细胞吸水 B．蛋白N转运Na+过程中自身构象会发生改变 C．通过蛋白W外排Na+的过程不需要细胞提供能量 D．Na+通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合 【典例2】(2025·山东大联盟)已知是一种位于细胞膜上的载体蛋白，如图表示细胞中几种离子的转运方式。下列说法正确的是（　　） A.为ATP水解提供活化能 B.NHX既能运输又能运输，因此不具有专一性 C.运出细胞的过程中蛋白NHX的自身构象会发生改变 D.抑制细胞呼吸之后，的吸收不会受到影响 二、细胞呼吸 1. 比较有氧呼吸与无氧呼吸的过程 类型 场所 反应物 产物 能量释放 关键酶 有氧呼吸第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量 葡萄糖激酶 有氧呼吸第二阶段 线粒体基质 丙酮酸、水 CO₂、[H] 少量 丙酮酸脱氢酶 有氧呼吸第三阶段 线粒体内膜 [H]、O₂ H₂O 大量 细胞色素c氧化酶 无氧呼吸（植物） 细胞质基质 葡萄糖 酒精、CO₂ 少量 酒精脱氢酶 无氧呼吸（动物） 细胞质基质 葡萄糖 乳酸 少量 乳酸脱氢酶 【拓展】有氧呼吸第三阶段反应过程 2.影响细胞呼吸的两大因素 【典例1】(2025·山东卷T4)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 【典例2】(2025·河南天一联考)某科研小组研究不同氧气浓度对小鼠细胞呼吸的影响，测得的数据如下表（单位：mol·h-¹）。已知小鼠细胞呼吸底物为葡萄糖，且无氧呼吸仅产生乳酸。下列相关叙述不合理的是（ ） O2浓度/% CO2释放量 O2吸收量 乳酸生成量 0 1.2 0 1.2 5 1.8 1.2 0.6 10 2.4 2.4 0 20 2.4 2.4 0 A. O2浓度为0时测得的CO2释放量不是小鼠细胞代谢产生的CO2 B. O2浓度为5%时小鼠细胞有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为2：3 C. O2浓度由10%升至20%，CO2释放量不变可能是由于细胞呼吸相关酶数量有限 D. 若线粒体功能受损，O2浓度为20%时小鼠的O2吸收量会超过2.4mol·h-1 【典例3】(2025·聊城月考)（不定项）水稻作物根部积水会影响土壤溶氧量，从而影响其根细胞的呼吸。实验人员测定的与细胞呼吸相关的甲、乙两种酶的活性随水淹天数变化的情况如图所示。已知第3d时根细胞的氧气消耗量为二氧化碳释放量的一半（底物为葡萄糖）。下列叙述正确的是（　　） A. 推测甲酶主要分布于线粒体中，乙酶主要分布于细胞质基质中 B. 0~3d，影响呼吸速率的主要环境因素是氧气含量 C. 3~4d，无氧呼吸产生的酒精可能对细胞造成了损伤 D. 第3d时，根细胞有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗的一半 三、光合作用 （一）光合作用的过程及主要影响因素 1.光系统和电子传递链（光反应） （1）光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 （2）电子(e)经过电子传递链：质体醌→细胞色素b6f复合体→质体蓝素→光系统Ⅰ→铁氧还蛋白→NADPH。 （3）电子传递过程是高电势到低电势(光系统Ⅱ和Ⅰ中的电子传递由于光能的作用，从而逆电势传递，这是一个吸能的过程)，因此，电子传递过程中释放能量，质体醌利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。当然，光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)以及在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程，为建立质子浓度(电化学)梯度也有所贡献。 （4）类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。 2.CO2固定方式的比较（C3植物、C4植物和CAM植物） （1）比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 相同点：都对CO2进行了两次固定。 不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。 （2）比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径， C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 【总结】光反应与暗反应的关联 阶段 场所 条件 物质变化 能量转化 光反应 类囊体薄膜 光照、光合色素、酶 水的光解（产生O₂、[H]）、ATP合成 光能→ATP中活跃化学能 暗反应 叶绿体基质 酶、ATP、[H] CO₂固定（生成C₃）、C₃还原（生成有机物） ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能 3.光合作用的主要影响因素 (1)光照强度 (2)CO2浓度 ①图乙中A点时植物光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的CO2浓度为CO2补偿点，而图甲中D点的CO2浓度是植物进行光合作用时所需的最小CO2浓度，从D点才开始启动光合作用。 ②B点和P点的限制因素：外因有温度和光照强度等，内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等。 (3)温度 AB段 在B点之前，随着温度升高，光合速率增大 B点 酶的最适温度，光合速率最大 BC段 随着温度升高，酶活性下降，光合速率减小，50 ℃左右光合速率几乎为零 （二）光呼吸与光抑制 1.光呼吸 (1)发生原因：Rubisco是一种双功能酶，当CO2/O2的值高时，可催化C5固定CO2合成有机物；当CO2/O2的值低时，可催化C5结合O2发生氧化分解，消耗有机物，此过程称为光呼吸。 (2)一定条件下光呼吸使光合效率下降25%～30%，抑制光呼吸的措施：适当降低环境中O2浓度或提高CO2浓度。 (3)光呼吸对植物有重要的正面意义，在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少。其生理作用体现在： ①光呼吸是高耗能反应，可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP。 ②光呼吸的产物有CO2，可以弥补CO2不足，维系暗反应，暗反应也可以消耗掉NADPH和ATP。 ③正常光照下体内产生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸对细胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。 (4)光呼吸与细胞呼吸的比较 项目 光呼吸 细胞呼吸(有氧呼吸) 底物 C2化合物 糖类等有机物 发生部位 过氧化物酶体、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体 反应条件 光照 光或暗都可以 能量 消耗能量 产生能量 共同点 消耗O2、释放CO2 2.光抑制 植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。 (1)光抑制机理：光合系统的破坏，PS Ⅱ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果：电子传递受阻，光合效率下降。 (2)光抑制的主要防御机制 ①减少光吸收，植物体也可以通过叶运动(减少叶片与主茎的夹角)或叶绿体运动这种对强光的快速响应以减少对光的吸收，从而避免光抑制。 ②增加热耗散：a.当依赖能量的叶绿素荧光猝灭增加时，通过增加激发能的热耗散可以部分避免光抑制。降低光饱和条件下的PSⅡ的光化学效率，可以避免光抑制破坏的发生。b.在强光下非光辐射能量耗散增加的同时，玉米黄素含量增加，玉米黄素与激发态的叶绿素作用，从而耗散其激发能，保护光合机构免受过量光能破坏。 ③进行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止强光和CO2亏缺条件下发生光抑制。 【典例1】(2025·山东卷T16)（不定项）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 【典例2】(2025·山东卷T21)（9分）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。 （1）叶绿体膜的基本支架是 　 　 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 　 　 ，扩展了受光面积。 （2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 　 　 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、　 　 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 　 　 。 （3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 　 　 。 【典例3】(2025·河北调研)新居装修后，选择适宜的室内植物可降低装修产生的苯污染。科研人员配制了一定浓度的苯，测定其对四种室内观叶植物叶绿素含量和气孔导度（大小与气孔开度呈正相关）影响的相关实验，结果如表1和图1所示。回答下列问题： 表1 品种 叶绿素a含量/（mg·g-1） 叶绿素b含量/（mg·g-1） 对照组 实验组 下降比/% 对照组 实验组 下降比/% 常春藤 2.55 1.99 22 1.39 1.09 21 万年青 1.95 1.62 17 1.73 1.11 36 绿萝 1.99 1.28 36 0.89 0.66 26 吊兰 1.02 0.58 43 0.2 0.1 48 （1）叶绿素主要分布在叶绿体的________上，其主要吸收的光能与类胡萝卜素不同的是________光，两类色素吸收的光能在光反应中用于生成________（填写三种物质）。 （2）据表1可知，四种植物中，________的叶绿素a和叶绿素b下降比均最大，苯污染导致四种植物的叶绿素含量下降，短时间内会使其光合作用过程中C3的含量________（填“升高”“降低”或“不变”）。 （3）苯对四种植物光合速率的影响如图2。结合上述相关实验数据分析，吊兰净光合速率下降的原因是________（写出两点）。四种植物中，苯对其光合作用的影响不是通过气孔导度实现的是________，判定理由是________。 （4）科研人员进一步研究了四种植物吸收苯的能力，结果如表2。综上实验表明：为降低装修产生的苯污染，四种植物中应选择________效果最佳，原因是________（写出两点）。 表2 处理 苯初始浓度/（mg·L⁻1） 处理后浓度/（mg·L⁻1） 苯浓度下降率/% 空白 48.6 47.8 — 常春藤 48.6 12.2 73 万年青 48.6 31.1 34 绿萝 48.6 25.3 46 吊兰 48.6 39.9 16 参考答案 一、跨膜运输方式的判断方法 【典例1】【解析】选C。Na+在液泡中积累，使细胞液浓度增加，从而有利于酵母细胞吸水，A正确；根据题意，液泡膜上的蛋白N可将Na+以主动运输的方式转运到液泡中，则蛋白N为载体蛋白，转运Na+过程中自身构象会发生改变，B正确；根据题意，生长于NaCl浓度稳定在100mmol/L的液体培养基中的酵母菌，可通过离子通道吸收Na+，推知Na+进入细胞是顺浓度梯度的协助扩散，则细胞膜上的蛋白W将Na+排出细胞则是逆浓度梯度的主动运输，需要细胞提供能量，C错误；离子通道不需要与所运输的物质结合，故Na+通过离子通道进入细胞时不需要与通道蛋白结合，D正确。 【典例2】【解析】选C。酶的作用是降低化学反应的活化能，而非提供活化能。H+−ATPase即使具有催化ATP水解的功能，也只能降低ATP水解的活化能，A错误；载体的专一性是指一种载体蛋白能特异性结合并转运特定类型的物质（并非只能转运一种物质）。NHX能运输和H+，是其专一性针对的底物类型，不能因此认为它不具有专一性，B错误；载体蛋白在运输物质的过程中，自身构象会发生可逆性改变（通过构象变化实现物质的结合与释放）。因此通过NHX运出细胞时，NHX的构象会发生改变，C正确；图中的吸收依赖H+的浓度梯度（属于协同运输，间接消耗ATP）：H+−ATPase通过消耗ATP（细胞呼吸提供）维持H+的跨膜梯度，若抑制细胞呼吸，ATP供应减少，H+梯度无法维持，的吸收会受到影响，D错误。 二、细胞呼吸 【典例1】【解析】选B。有氧呼吸的第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和少量NADH，不需要O2；第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和大量NADH，也不需要O2；只有第三阶段才需要O2与NADH反应生成水，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和大量NADH，确实需要H2O作为原料，B正确；无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸第一阶段相同，都是葡萄糖分解成丙酮酸和少量NADH，所以无氧呼吸第一阶段会产生NADH，C错误；经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在不彻底的氧化产物（如酒精或乳酸）中，而不是以热能形式散失，D错误。 【典例2】【解析】选D。小鼠无氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2。因此O2浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，此时测得的CO2释放量不是细胞代谢产生的，A正确；有氧呼吸反应式：C6H12O6 + 6O2 + 6H2O6CO2 + 12H2O + 能量，因此有氧呼吸消耗葡萄糖的量与消耗O2的量的关系为：C6H12O6 ：6O2； 无氧呼吸（产乳酸）反应式：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量，因此无氧呼吸消耗葡萄糖的量与产生乳酸的量的关系为：C6H12O6：2乳酸。O2浓度为5%时： 有氧呼吸消耗O2量为1.2，因此有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1.2÷6=0.2；无氧呼吸产生乳酸量为0.6，因此无氧呼吸消耗葡萄糖的量为0.6÷2=0.3； 有氧与无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为0.2：0.3=2：3，B正确；O2浓度由10%升至20%时，CO2释放量不变，说明有氧呼吸速率未继续增加。细胞呼吸速率受酶的数量、温度等因素限制，因此可能是细胞呼吸相关酶的数量有限，导致有氧呼吸速率不再提高，CO2释放量不变，C正确；O2浓度为20%时，细胞只进行有氧呼吸，此时O2吸收量为2.4（与CO2释放量相等）。若线粒体功能受损，有氧呼吸会受抑制（因为线粒体是有氧呼吸的主要场所），O2吸收量会减少，而不是超过2.4，D错误。 【典例3】【解析】选BC。据图分析，随着水淹天数的增多，甲酶的活性增强，乙酶的活性减弱，根据水淹后由于氧气不足，有氧呼吸逐渐减弱，酶的活性逐渐减弱；同时根部细胞开始无氧呼吸并逐渐增强，酶的活性逐渐增强，所以甲酶可能是无氧呼吸有关的酶，主要分布在细胞质基质中，乙酶是与有氧呼吸有关的酶，主要分布在线粒体中，A错误；由于水可以隔绝空气进入根部细胞，所以在水淹0~3d内，随着水淹天数的增加，根部细胞O2含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，氧气成为影响呼吸速率的主要环境因素，B正确；由图可知，水淹4d后，无氧呼吸有关的酶活性也显著降低，可能是无氧呼吸产生的酒精破坏了细胞结构，造成了损伤，C正确；水淹第3d时，根细胞的氧气消耗量为二氧化碳释放量的一半（底物为葡萄糖），设有氧呼吸消耗的葡萄糖的量为x，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为y，根据有氧呼吸反应式可知，消耗x葡萄糖需要消耗6x氧气，产生6x二氧化碳；根据无氧呼吸反应式可知，消耗y葡萄糖会产生2y二氧化碳，6x=（6x+2y）/2，x/y=1/3，所以根细胞有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗的1/3，D错误。 三、光合作用 【典例1】【解析】选ACD。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；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；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；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。 【典例2】【答案】（1）磷脂双分子层；基粒 （2）H2O；丙酮酸、[H]；18O2和C18O2 （3）途径①以电能的方式耗散光能；途径②以热能的方式耗散光能 【解析】（1）生物膜的基本支架是磷脂双分子层，叶绿体膜也不例外，所以叶绿体膜的基本支架是磷脂双分子层。叶绿体中由类囊体堆叠而成的结构是基粒，基粒扩展了受光面积。 （2）观察可知，生成NADPH所需的电子源自于水的光解，即电子源自于H2O。用含3H2O的溶液培养绿藻，3H2O参与绿藻通过光合作用产生含3H的葡萄糖（光反应产生NADPH中含有3H，含有3H的NADPH并用于暗反应产生有机物﹣葡萄糖），以含3H的葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，葡萄糖在细胞质基质分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体，所以能进入线粒体的是丙酮酸。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下，O参与光合作用的光反应产生18O2；同时18O2参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2，所以绿藻产生的带18O标记的气体有18O2和C18O2。 （3）对于途径①，图中显示途径②使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子，进而减轻光合系统损伤。对于途径②，从图中可以看到，通过途径①将过剩的光能转化为热能散失，从而减轻光合系统损伤。 【典例3】【答案】（1） 类囊体薄膜 红 ATP、、（NADPH） （2）吊兰 升高 （3）吊兰的叶绿素减少，光反应减弱；气孔导度下降，进入叶绿体的减少，暗反应下降（合理即可） 绿萝 在苯的作用下，绿萝的气孔导度上升（但净光合速率下降） （4）常春藤 该植物吸收苯的效率最高，净光合速率下降的相对幅度最小 【解析】（1）叶绿素主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上。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，所以二者对光能吸收的不同在于红光。两类色素吸收的光能主要用于水的光解和ATP的生成，故产物是（NADPH）、、ATP。 （2）据表1可知，四种植物中，吊兰的叶绿素a和叶绿素b下降比均最大，苯污染会导致四种植物的叶绿素含量下降，从而使光反应产生的ATP和NADPH减少，暗反应的还原减弱，短时间内的含量升高。 （3）结合相关实验数据分析，吊兰净光合速率下降的原因应从叶绿素和气孔导度两方面分析，即叶绿素减少，光反应减弱；气孔导度下降，进入叶绿体的减少，暗反应下降。在苯的作用下绿萝的气孔导度上升，但其净光合速率下降，所以苯对绿萝光合作用的影响不是通过气孔导度实现的。 （4）题述实验表明，常春藤吸收苯的效率最高，且净光合速率下降的相对幅度最小，是降低装修产生的苯污染的最佳植物。 1 学科网（北京）股份有限公司 $