2026届高三生物一轮复习核心素养测评 第三单元 第14讲　光合作用与细胞呼吸的关系

**基本信息** 以光合作用与细胞呼吸的物质能量联系为核心，通过过程图解、曲线分析及实验探究整合跨模块知识，强化生命观念与科学思维。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |过程关系辨析|3题（如第1、2、3题）|图解过程判断|基于膜结构（类囊体膜/线粒体内膜）构建光反应与有氧呼吸第三阶段的结构功能观，推导物质（H₂O、CO₂）转化路径| |影响因素分析|3题（如第4、6、7题）|曲线图表解读|结合温度、CO₂浓度、光照强度，分析两过程速率协同关系，体现物质能量观的动态变化| |实验探究|4题（如第8、9、10题）|实验结果推断|通过同位素标记、密闭系统CO₂变化，验证光合与呼吸的代谢联系，培养科学探究能力|

核心素养测评 第三单元 第14讲　光合作用与细胞呼吸的关系 (30分钟　57分) 一、选择题:本题共7小题,每小题3分,共21分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.(2026·韶关模拟)某植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸的部分过程如图所示,其中在生物膜上进行的是(　　) A.过程①、过程② B.过程②、过程③ C.过程③、过程④ D.过程①、过程④ 【解析】选A。光合作用消耗水(物质a)和CO2(物质b)产生葡萄糖(C6H12O6),并且消耗水的过程(光反应阶段)产生了ATP和NADPH(过程①)用于暗反应中C3的还原(过程③),光反应阶段在类囊体膜上进行,故①过程在生物膜上进行;呼吸作用消耗氧气产生水(物质a)和CO2(物质b),过程②为有氧呼吸第三个阶段,在线粒体内膜(生物膜)上进行,过程④为有氧呼吸第一、二个阶段,产生NADH,过程②④都产生ATP。故在生物膜上进行的是过程①、过程②,A正确。 2.如图①~⑨表示某植物叶肉细胞代谢的过程,下列有关说法错误的是(　　) A.过程③所需还原剂不能由过程⑧供给 B.鲁宾和卡门用同位素标记法证明了过程②释放的氧气来自水 C.红光条件下类胡萝卜素可通过过程②将光能转化为ATP中活跃的化学能 D.若突然停止对植物的光照,短时间内过程③的中间产物C3含量增加 【解析】选C。过程③是暗反应过程,过程⑧是有氧呼吸第二阶段,过程③所需还原剂来自光反应,过程⑧有氧呼吸第二阶段产生的还原剂不能用于光合作用,A正确;过程②是光反应过程,鲁宾和卡门用同位素标记法标记氧元素,证明了光反应过程释放的氧气来自水,B正确;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,不能吸收红光,C错误;过程③是暗反应过程,若突然停止对植物的光照,NADPH和ATP的合成减少,二氧化碳固定后形成的C3不能被还原,所以短时间内过程③的中间产物C3含量增加,D正确。 3.如图为在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图,①~⑤表示有关过程,X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法正确的是(　　) A.X、Y、Z物质分别表示C3、ATP和丙酮酸 B.①~⑤过程中能产生ATP的有①②③④ C.②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定 D.光合速率大于呼吸速率时,④过程产生的CO2会释放到细胞外 【解析】选C。Z物质是ATP,Y物质是丙酮酸,X物质是C3,A错误;光合作用的光反应阶段(①)和有氧呼吸的三个阶段(③④)均能产生ATP,而光合作用暗反应阶段中的C3的还原过程(②)不能产生ATP,B错误;图中②过程表示C3的还原,⑤过程表示CO2的固定,C正确;光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO2会释放到细胞外,D错误。 4.在光照充足、CO2浓度适宜的条件下,温度对某植物光合速率和呼吸速率的影响如图甲所示;图乙表示该植物在CO2浓度适宜条件下,光照强度对光合作用的影响。据图分析,下列说法正确的是(　　) A.与呼吸作用有关的酶对温度更敏感 B.温度25 ℃时,一天中至少需要10 h以上光照植物才能正常生长 C.图乙是用温度30 ℃时测得的数据绘制的 D.提高CO2浓度,图乙中a点会右移 【解析】选B。分析图甲,实线代表的是光合作用,虚线代表的是呼吸作用,由两条曲线看出光合作用的温度范围小并且变化剧烈,超过50 ℃光合速率为0,而呼吸速率还很大,可推测出与光合作用相关的酶对温度更敏感,A错误;温度25 ℃时,光合速率为6 mg·h-1,呼吸速率为2.5 mg·h-1,净光合速率为3.5 mg·h-1,每天的净积累量大于0时,植物才能正常生长,假设一天光照为X小时,6X-2.5×24>0,X>10,所以温度25 ℃时,一天中需要10 h以上光照植物才能正常生长,B正确;图乙光照强度为0时的O2吸收量代表的是呼吸速率,为3 mg·h-1,不对应图甲的30 ℃,C错误;图乙中的a是光补偿点,提高CO2浓度,光合速率增加,此时若要光合速率=呼吸速率,应降低光照强度,图乙中a点会左移,D错误。 5.在有氧呼吸过程中,代谢物脱下的氢经呼吸链氧化生成水,同时释放能量驱动ADP发生磷酸化生成ATP,这种氧化与磷酸化相偶联的过程称为氧化磷酸化,是细胞生成ATP的主要途径。下列叙述错误的是(　　) A.上述氧化磷酸化过程发生在线粒体内膜上 B.有氧呼吸过程生成水,但不需要水参与 C.氧化磷酸化过程中,ATP合酶的空间构象发生改变 D.抑制氧化磷酸化过程,动物细胞内可能会积累乳酸 【解析】选B。代谢物脱下的氢经呼吸链氧化生成水,该过程发生在线粒体内膜,A正确;有氧呼吸的第二阶段为丙酮酸与水生成CO2与[H]并释放少量能量,B错误;氧化磷酸化过程中,ADP发生磷酸化生成ATP,该过程需要ATP合成酶的催化,ATP合酶的空间构象发生改变,C正确;抑制氧化磷酸化过程,动物细胞内可能进行无氧呼吸,会积累乳酸,D正确。 6.将叶面积相等的甲、乙两种植物分别置于两个相同的、温度恒定且适宜的密闭透明玻璃小室内,给予充足光照,定时测定CO2含量。一段时间后,甲、乙植物的装置内CO2含量均达到平衡且乙植物的装置内CO2含量较低。下列有关说法正确的是(　　) A.实验过程中,甲、乙两植物的呼吸速率相同且一直保持不变 B.达到平衡时,甲、乙两植物的光合作用强度均与呼吸作用强度相等 C.达到平衡时,甲、乙两植物积累的有机物相等 D.若两植物放在上述同一密闭装置中,乙植物可能先死亡 【解析】选B。由题干信息无法判断甲、乙植物的呼吸速率大小,且因为氧气含量的变化,呼吸作用的速率也是变化的,A错误;达到平衡时,密闭小室中CO2浓度相对稳定,表示为既不吸收CO2,也不消耗CO2,即光合作用强度等于呼吸作用强度,B正确;甲、乙植物的装置内CO2含量均达到平衡且乙植物的装置内CO2含量较低,乙植物固定CO2的能力比甲高,故乙植物积累的有机物量大于甲植物,C错误;甲、乙植物的装置内CO2含量均达到平衡且乙植物的装置内CO2含量较低,说明乙植物CO2的补偿点低,因此若两植物放在上述同一密闭装置中,甲植物可能先死亡,D错误。 7.植物光合速率目前主要使用CO2红外分析仪进行测定,一般用单位时间内同化CO2的浓度变化量表示。将生长状况相同的某种植物在不同温度下分别暗处理1 h,再光照1 h(光照强度相同),测定分析仪密闭气路中CO2的浓度,转换得到如图数据。下列分析正确的是(　　) A.该植物在29 ℃和30 ℃时依然表现生长现象 B.该植物细胞呼吸和光合作用的最适温度都在28 ℃左右 C.在27 ℃、28 ℃和29 ℃时,光合作用制造的有机物的量相等 D.30 ℃时光合作用速率等于细胞呼吸速率,CO2变化都是20μ mol/h 【解析】选A。暗处理后CO2浓度的增加量代表呼吸作用强度,光照后与暗处理前的CO2浓度变化表示的是光合作用进行了1 h和呼吸作用进行了2 h后的重量变化。由表中数据可知:四组温度下,该植物都表现为生长现象,A正确。总光合作用强度=CO2浓度的减少量+2×CO2浓度的增加量,表格中29 ℃最大,而呼吸作用强度也是在29 ℃最大,故该植物细胞呼吸和光合作用的最适温度都是29 ℃,B错误。图中白柱代表1 h呼吸产生的CO2,黑柱代表1 h光合作用吸收的CO2减去2 h细胞呼吸产生的CO2,光合作用强度等于黑柱读数减去2倍的白柱读数,所以,27 ℃、28 ℃和29 ℃时光合作用固定的CO2分别为100、140、180,光合作用制造的有机物的量不相等,C错误。30 ℃时,光合作用速率大于细胞呼吸速率,呼吸作用过程中CO2变化是20 μmol/h;光合作用过程中CO2变化是60 μmol/h,D错误。 二、非选择题 8.(12分)(2024·天津高考)蓝细菌所处水生环境随时会发生光线强弱变化。蓝细菌通过调控图1中关键酶XPK的活性以适应这种变化。 (1)图1所示循环过程为蓝细菌光合作用的暗反应,反应场所为________ ________。  (2)光暗循环条件下,将蓝细菌的野生型和xpk基因敲除株(Δxpk)分别用含NaH14CO3的培养基培养,测定其碳固定率和胞内ATP浓度,结果如图2。 在第10~11 min,野生型菌XPK被激活,将暗反应的中间产物6-磷酸果糖等转化为其他物质,导致暗反应快速终止。推测ATP是XPK的____________(填“激活剂”或“抑制剂”)。在同一时期,Δxpk会继续进行暗反应,此时消耗的ATP和NADPH来源于__________________。在第11~13 min,Δxpk碳固定率继续升高,胞内__________过程来源的ATP被用于________而消耗,导致Δxpk的生长速率比野生型更慢。  (3)蓝细菌在高密度培养时,由于互相遮挡,菌体环境也会出现光线强弱变化。为验证该条件下,蓝细菌是否采用上述机制进行调节,可分别使用野生型和Δxpk,选用如下____________条件组合进行实验,定时测定14C固定率和胞内ATP浓度。  ①高浓度蓝细菌　②低浓度蓝细菌　③持续光照　④光暗循环　⑤培养基中加入NaH14CO3　⑥培养基中加入14C6H12O6 【解析】(1)蓝细菌为原核生物,其光合作用的暗反应发生于细胞质基质。 (2)由图2可知,在第10~11 min,野生型蓝细菌ATP含量急剧下降,同时由题意可知,此时野生型菌XPK被激活,可见ATP含量与XPK活性存在负相关,推测ATP是XPK的抑制剂。同一时期,Δxpk由于敲除了“xpk”基因,暗反应中间产物未受影响,会继续进行暗反应,其消耗的ATP和NADPH来源于第10 min之前的光反应。在第11~13 min,无光反应提供ATP,但Δxpk碳固定率继续升高,消耗ATP的暗反应并未终止,曲线显示胞内ATP浓度反而开始逐渐升高,判断此时的ATP应来自细胞呼吸,并部分提供给了暗反应。细胞呼吸消耗大量的营养物质,且产生的ATP部分被暗反应所消耗,可用于其他生理活动的ATP相对减少,导致Δxpk的生长速率比野生型更慢。 (3)为验证高密度培养时蓝细菌是否采用题干所示机制来适应菌体互相遮挡造成的光线强弱变化,可分别使用野生型和Δxpk,在一定条件下进行实验,条件的选择要能够满足研究目的。要研究的是高密度培养下蓝细菌互相遮挡的情况,所以要选用高浓度蓝细菌;光线强弱变化是互相遮挡造成的,而不是外界光源的变化而形成的,所以要进行持续光照;实验需要研究的是蓝细菌通过光合作用进行的碳固定,所以需要使用无机碳源NaHCO3提供CO2,而不能利用有机碳源C6H12O6提供CO2,故应在培养基中加入NaH14CO3。 答案:(1)细胞质基质(或细胞质) (2)抑制剂　第10 min之前的光反应　细胞呼吸(或呼吸作用)　暗反应(或碳固定,或C3还原,或碳反应)　 (3)①③⑤ 9.(12分)图1是长势相同、数量相等的甲、乙两品种的大豆幼苗,分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内,在光照、温度等相同且适宜的条件下培养,定时测定玻璃罩内的CO2含量。图2表示在不同温度下,测定甲品种大豆叶片1 cm2质量(mg)变化情况(均考虑为有机物的质量变化)的操作流程及实验结果,据图分析回答问题。 (1)图1中0~25 min,影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是______含量。  (2)若将图1中的甲、乙两个品种大豆幼苗置于同一密闭的玻璃罩中,在光照等其他条件适宜的情况下,一段时间内,生长首先受影响的是____品种,判断依据是_______________________________________。  (3)分析图2可知,该植物的呼吸速率可表示为____mg·cm-2·h-1(用图中字母表示),实际光合速率可表示为________mg·cm-2·h-1(用图中字母表示)。  (4)从图2分析,恒定在上述14 ℃下,维持10 h光照,14 h黑暗,该植物叶片100 cm2增重了______mg。 【解析】(1)图1中0~25 min,在密闭容器内随着光合作用的进行,玻璃罩内CO2含量随着时间的推移而逐渐下降,影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是CO2含量。  (2)二氧化碳浓度变化对两种植物光合作用强度的影响不同,在低浓度二氧化碳条件下,甲植物利用二氧化碳进行光合作用能力弱,积累光合产物少,随着玻璃罩中二氧化碳浓度的降低,甲植物生长首先受影响,所以将上述两种植物幼苗置于同一密闭的玻璃罩中,在光照等其他条件适宜的情况下,一段时间内,生长首先受影响的是甲植物。 (3)图2无光时单位时间内叶片重量的减少量等于呼吸强度,故1小时呼吸消耗的有机物为X,该植物的呼吸速率可表示为X mg·cm-2·h-1,而单位时间光照下叶片重量的增加量表示的是净光合速率,故光照1小时总光合速率=净光合速率+呼吸速率=M+Y-(M-X)+X=Y+2X mg·cm-2·h-1。 (4)从结果可以看出,在14 ℃下,维持10小时光照,14小时黑暗,1 cm2叶片净光合作用=总光合作用-呼吸作用=(3+2×2)×10-2×24=22 mg,则100 cm2叶片增重了22×100=2 200 mg。 答案:(1)CO2　(2)甲　在低浓度CO2条件下,与乙相比,甲植物利用CO2进行光合作用的能力弱,积累光合产物少,故随着玻璃罩中CO2浓度的降低,甲植物生长首先受到影响 (3)X　Y+2X (4)2 200 10.(12分)★为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答问题。 (1)由图可知,B叶片是树冠________(填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是________________________________________。  (2)据图分析,黑暗条件下A叶片呼吸速率__________(填“大于”“小于”或“等于”)B叶片呼吸速率。  (3)光照强度达到一定数值时,B叶片的净光合速率不再增加,其原因可能是______反应受到限制,如果提高________浓度,净光合速率会升高。  【解析】(1)根据题图中的曲线可知,A叶片净光合速率最大时,对应的光照强度约为1 200 μmol·m-2·s-1,B叶片净光合速率最大时,对应的光照强度至少为2 000 μmol·m-2·s-1,即A叶片的净光合速率达到最大时所需的光照强度低于B叶片,因此A叶片位于树冠下层,B叶片位于树冠上层。 (2)根据题图中的曲线可知,黑暗条件下A叶片呼吸速率为2 μmol·m-2·s-1,黑暗条件下B叶片呼吸速率为5 μmol·m-2·s-1,所以黑暗条件下A叶片呼吸速率小于B叶片呼吸速率。 (3)光合作用包括光反应和暗反应过程,其中光反应可为暗反应提供NADPH和ATP,此外,光合作用还需要酶的催化,光照强度达到一定数值时,B叶片的净光合速率不再增加,其原因可能是光反应中产生的ATP、NADPH的含量增加,但暗反应中CO2不足,导致暗反应受到限制,所以提高CO2浓度会提高净光合速率。 答案:(1)上层　B叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度高于A叶片　(2)小于　(3)暗　CO2 - 1 - 学科网（北京）股份有限公司 $