第3单元 第5讲 光合作用与细胞呼吸的综合分析(Word练习)-【金版新学案】2027年高考生物高三总复习大一轮复习讲义（单选）

**基本信息** 以同位素标记法和曲线分析为核心方法，系统构建光合作用与细胞呼吸的物质能量联系，通过典例强化科学思维与生命观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |关系分析|4题（含2026模拟）|同位素追踪物质路径（如14CO2→C3→CH2O）|从O、C元素转移推导代谢关联，建立结构与功能观| |速率辨析|3题（含曲线分析）|净光合=总光合-呼吸，补偿点/饱和点判断|通过实验数据（CO2吸收/释放）构建能量观模型| |综合应用|3题（含实验设计）|图表转换（坐标曲线→生理状态）、变量控制|整合光反应/暗反应与呼吸阶段，形成系统分析能力|

课时作业12　光合作用与细胞呼吸的综合分析 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－7题每小题2分，共14分) 一、光合作用与细胞呼吸的关系 1.(2026·吉林长春模拟)同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律，同位素标记法是探究光合作用和细胞呼吸过程时所用的重要方法之一。下列相关叙述正确的是(　　) A.利用O探究光合作用的过程，可在释放的O2中检测到放射性 B.利用O探究光合作用和细胞呼吸的过程，生成的(CH2O)中检测不到18O C.利用14CO2探究光合作用的过程，放射性可先后出现在C3和(CH2O)中 D.利用H12O6，探究有氧呼吸的过程，放射性最终出现在NADH中 答案：C 解析：利用O探究光合作用的过程，可在释放的O2中检测到18O，但18O没有放射性，A错误；利用O探究光合作用和细胞呼吸的过程，O经有氧呼吸第二阶段生成C18O2，C18O2参与光合作用的暗反应，最终可在生成的(CH2O)中检测到18O，B错误；利用14CO2探究光合作用的过程，14CO2经固定后生成14C3，再经过C3的还原生成(14CH2O)，C正确；利用H12O6探究有氧呼吸的过程，H12O6在有氧呼吸第一、二阶段生成NADH，NADH在第三阶段被利用，生成3H2O，因此放射性最终出现在H2O中，D错误。 2.(2026·湖北武汉模拟)图①～⑥为某高等植物体内一细胞中发生的代谢过程。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A.发生在生物膜上的过程有③④⑤ B.产生ATP的过程有②③④⑤，消耗ATP的过程有① C.光合作用中产生的[H]就是NADPH，有氧呼吸产生[H]是NADH D.NADPH既可作为光合作用暗反应的还原剂，又为C3的还原提供能量 答案：A 解析：图中①～⑥依次表示C3的还原、呼吸作用第一阶段、有氧呼吸第二阶段、有氧呼吸第三阶段、水的光解、CO2的固定，发生在生物膜上的过程有④(线粒体内膜)⑤(类囊体薄膜)，A错误；产生ATP的过程有②③④⑤，消耗ATP的过程有①，B正确；光合作用中产生的[H]是NADPH，有氧呼吸产生的[H]是NADH，C正确；NADPH作为光合作用暗反应的还原剂且能提供能量，D正确。 3.(2026·山西太原模拟)在小鼠肝脏、脂肪组织、骨髓、性腺等处细胞中，除存在有氧呼吸和无氧呼吸外还存在磷酸戊糖途径，该途径是指葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种有机物的过程。下列说法错误的是(　　) A.小鼠吸入18O2，在尿液中可检测到O，呼出的气体中也可能含有C18O2 B.小鼠剧烈运动时，细胞产生的CO2都在细胞质基质中形成 C.葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸不同 D.向小鼠体内注射14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各种有机物的生成 答案：B 解析：小鼠吸入18O2，参与有氧呼吸第三阶段，产生O，O参与有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应产生C18O2，所以在尿液中可检测到O，呼出的气体中也可能含有C18O2，A正确；剧烈运动时，细胞产生的CO2来自线粒体(有氧呼吸第二阶段)和细胞质基质(磷酸戊糖途径)，并非全部在细胞质基质中形成，B错误；磷酸戊糖途径生成NADPH，而有氧呼吸生成NADH，C正确；同位素标记法可追踪物质中原子的去向，14C标记的葡萄糖作为底物参与磷酸戊糖途径，其碳元素可进入中间产物，从而追踪有机物生成，D正确。 4.(2025·吉林期末)下图1表示夏天某一晴天一昼夜中某棉花植株的叶肉细胞CO2的吸收和释放曲线；图2表示该棉花叶肉细胞两种细胞器的四种生理活动状态。则图1中时间b、c、e、h依次发生了图2所示的哪项生理活动(　　) A.①②③④ B.③②④① C.③④①② D.③②①④ 答案：D 解析：图1表示夏季某一晴天一昼夜中某棉花植株的叶肉细胞CO2的吸收和释放曲线，由图可知，b、c、e、h四个时间的情况依次是b时表示既进行光合作用又进行呼吸作用，但是呼吸作用强度较大；c时表示光合作用强度和呼吸作用强度相等；e时表示既进行光合作用又进行呼吸作用，但是光合作用强度比较大；h时表示只有呼吸作用，因此可以判断出图1中时间b、c、e、h依次发生了图2所示的③②①④，D正确。 二、净光合速率、呼吸速率与总光合速率的辨析与测定 5.(2026·四川内江模拟)将一株绿色植物放入一个照光但密闭的三角瓶中(如图甲所示)，在瓶口放置一个测定瓶中CO2浓度变化的传感器，传感器的另一端连接计算机，以检测一段时间瓶中CO2浓度的变化。根据实验所测数据绘制的曲线如图乙所示。下列有关叙述错误的是(　　) A.将装置甲置于黑暗条件下，可测植株的呼吸速率 B.装置甲测得的CO2吸收速率即为植株的总光合速率 C.若将装置甲中蒸馏水换成NaHCO3溶液，则CO2吸收速率可能会增大 D.25 min后瓶中CO2浓度几乎不变，最可能的原因是光合速率等于呼吸速率 答案：B 解析：将该装置置于黑暗条件下，绿色植物只进行细胞呼吸，此时测得的数值经计算可得呼吸速率，A正确；此装置中植物进行光合作用消耗CO2，进行呼吸作用产生CO2，故测得的CO2吸收速率是净光合速率，B错误；若将图甲中蒸馏水换成NaHCO3溶液，可以使得装置内CO2不变，则光合速率不会减小，净光合速率可能会增大，则CO2吸收速率可能会增大，C正确；25 min之前光合速率大于呼吸速率，装置内CO2减少，导致光合速率减慢，25 min后光合速率和呼吸速率相等，导致瓶中CO2浓度几乎不变，D正确。 6.下图表示一株生长迅速的植物在夏季24 h内CO2的吸收量和释放量，光合速率和呼吸速率用单位时间内CO2吸收量和CO2释放量表示(图中a、b、c表示相应图形的面积)。下列表述不正确的是(　　) A.在18：00和6：00，该植物光合作用强度与呼吸作用强度相等 B.假设该植物在24 h内呼吸速率不变，则其最大光合速率为85 mg·h－1 C.该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为a＋c D.中午12：00左右，叶片上部分气孔关闭，光合速率下降，与植物光合速率最大时相比，此时该植物叶绿体内C5的含量增加 答案：C 解析：在18：00和6：00，CO2的吸收量均为0，即呼吸作用产生的CO2刚好被光合作用吸收，此时该植物光合作用强度与呼吸作用强度相等，A正确；由图可知，该植物夜间呼吸速率为10 mg·h－1，最大净光合速率为75 mg·h－1，假设该植物在24 h内呼吸速率不变，则最大光合速率＝最大净光合速率＋呼吸速率＝75＋10＝85 mg·h－1，B正确；a和c表示白天积累的有机物，b表示夜间消耗的有机物，因此该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为a＋c－b，C错误；中午12：00左右，叶片上部分气孔关闭，CO2浓度降低，导致CO2的固定减少，即C5消耗速率减慢，而C3的还原仍在发生，即C5生成速率几乎不变，故与植物光合速率最大时相比，此时该植物叶绿体内C5的含量增加，D正确。 7.(2026·重庆城口阶段练习)以测定的O2吸收量与释放量为指标，研究温度对某阳生植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析不正确的是(　　) A.光照相同时间，在40 ℃条件下植物积累的有机物量最多 B.两曲线的交点A、C表示补偿点 C.低于A点对应温度时，植物呼吸作用消耗的有机物随温度升高而增加 D.光照相同时间，A、B 两点植物光合作用制造的有机物的量相等 答案：B 解析：实线表示的是净光合作用速率的曲线，故由图可知在40 ℃下有机物净积累速率最快，其积累的有机物量也就最多，A正确；两曲线的交点A、C两点表示单位时间内植物净光合作用积累的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，而光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗的有机物的二倍，故A、C不是补偿点(光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物)，B错误；由虚线可知，低于A点对应温度时，植物呼吸作用消耗的有机物随温度升高而增加，C正确；A点时有机物制造速率＝3.75＋3.75＝7.5 mg/h，B点时有机物制造速率＝4＋3.5＝7.5 mg/h，因此，在相同的时间内，A点和B点有机物制造的量相等，D正确。 (8－10题每小题3分，共9分) 8.下图为植物细胞代谢的部分过程，①～⑦为相关生理过程。下列叙述不正确的是(　　) A.若植物缺Mg，则首先会受到显著影响的是过程③ B.过程②的进行与过程⑤⑥密切相关 C.蓝细菌中过程④发生在叶绿体基质中 D.叶肉细胞过程③中O2的产生量小于过程⑥中O2的吸收量，则该细胞内有机物的总量将减少 答案：C 解析：Mg是构成叶绿素的元素，光反应阶段需要叶绿素吸收光能，若植物缺Mg，则叶绿素的合成受到影响，首先会受到显著影响的生理过程是过程③(光反应过程)，A正确；过程②(植物细胞吸收无机盐离子)是主动运输过程，需要消耗能量，故与过程⑤⑥(细胞呼吸)密切相关，B正确；蓝细菌是原核生物，没有叶绿体，C错误；叶肉细胞过程③(光反应过程)中O2的产生量小于过程⑥(有氧呼吸过程)中O2的吸收量，则净光合作用量小于0，该植物细胞内有机物的总量将减少，D正确。 9.植物叶片的光合作用强度可通过如图所示装置来测定(通入气体的CO2浓度可以调节)。将适量叶片置于同化箱中，在一定的光照强度和温度条件下，让空气沿箭头方向缓慢流动，并用CO2分析仪在压强恒定下测定A、B两处气体CO2浓度的变化。下列叙述正确的是(　　) A.只有通过控制光照强度，才能实现A、B两处的气体CO2浓度相同 B.若B处CO2浓度高于A处，说明叶片进行无氧呼吸产生更多CO2 C.黑暗条件下，该装置测得A、B两处的差值代表吸收O2和产生CO2的差值 D.不断增大通入的CO2浓度后，限制光合速率增大的因素可能是酶的数量 答案：D 解析：欲使A、B两处气体CO2浓度相同，即净光合速率为0，可以控制光照强度、温度、CO2浓度等条件使光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误。若B处气体CO2浓度高于A处，则表示植物叶片的净光合速率小于0，即叶片的光合作用强度小于细胞呼吸强度，B错误。利用该同化箱在黑暗条件下研究叶片的细胞呼吸，CO2分析仪测定的体积差值表示呼吸作用产生CO2量，C错误。若适当增加通入气体CO2浓度，将会促进光合作用，因此叶片光饱和点的值将增大。当通入气体CO2浓度增加到一定值以后，若继续增加，A、B两处CO2浓度的差值不再继续增大，表示CO2浓度不再是光合作用的限制因素，此时叶绿体数量、色素数量、光合酶数量、C5数量等都可能是限制光合作用的因素，D正确。 10.(2026·湖北武汉模拟)研究人员在适宜光强和黑暗条件下分别测定发菜放氧和耗氧速率随温度的变化，绘制曲线如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.发菜生长的最适温度是35 ℃左右 B.30 ℃时叶绿体的放氧速率是150 μmol/(mg·h) C.35 ℃时光合作用速率等于呼吸作用速率 D.在放氧和耗氧过程中都有ATP的产生 答案：D 解析：发菜的生长状况取决于净光合速率，放氧速率表示净光合速率，据图可知，发菜在25 ℃左右放氧速率最大，故发菜生长的最适温度是25 ℃左右，A错误；据图可知，30 ℃时发菜的放氧速率是150 μmol/(mg·h)，表示的是净光合速率，但发菜还有细胞呼吸消耗氧气，因此30 ℃时叶绿体的放氧速率大于150 μmol/(mg·h)，B错误；35 ℃时两曲线相交，由于放氧速率表示净光合速率，耗氧速率表示呼吸速率，所以该温度下净光合速率等于呼吸速率，总光合速率是呼吸速率的两倍，C错误；放氧过程(光合作用光反应)和耗氧过程(有氧呼吸第三阶段)均通过跨膜H＋浓度梯度驱动ATP合酶产生ATP，D正确。 11.(12分)(2026·云南文山模拟)图1为植物叶肉细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程，图2表示在不同光照强度下该植物的氧气释放速率。请据图回答： (1)植物根系吸收无机盐的主要方式是　　　　，在作物栽培过程中，松土的目的是　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。 植物吸收含P的无机盐用于合成植物体内的多种化合物，如　　　　　　　　　　　　(写出两种即可)。 (2)图2中若植物在缺镁的土壤中生长，则b点将　　　　(填“左移”“右移”“不动”或“无法确定”)；此时若升高环境温度，则b点将　　　　(填“左移”“右移”“不动”或“无法确定”)，如果在b点突然停止光照，叶绿体中C5的含量将 　　　　(填“上升”“下降”或“不变”)。 (3)图2中b～c阶段限制光合作用的环境因素主要是　　　　。在d点所对应的光照强度下，该植物的真正光合速率为　　　　mL·h－1。 (4)叶绿素b/a的比值可作为植物利用弱光能力的判断指标。研究人员发现遮光处理提高了野生型植株中叶绿素b/a的比值。可以通过色素的提取并采用　　　　法分离色素验证该结论，得出结论的实验现象：遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)非遮光组。 答案：(1)主动运输　使土壤疏松，增加土壤中的氧气，有利于促进根的呼吸作用，为无机盐的吸收提供能量　DNA、RNA、磷脂、ATP、NADPH等　(2)右移　无法确定　下降　(3)光照强度　23　(4)纸层析　大于 解析：(1)植物根系吸收无机盐的主要方式是主动运输，在作物栽培过程中，松土的目的是使土壤疏松，增加土壤中的氧气，有利于促进根的呼吸作用，为无机盐的吸收提供能量。植物吸收含P的无机盐用于合成植物体内的多种化合物，如DNA、RNA、磷脂、ATP、NADPH等。(2)b点是光的补偿点，此时植物的光合速率与呼吸速率相等，若植物在缺镁的土壤中生长，叶绿素合成减少，光合速率降低，b点将右移。若升高环境温度，酶的活性可能降低也可能升高，故b光补偿点的变化无法确定。在b点突然停止光照，光反应不再产生NADPH和ATP，C3还原生成C5的量减少，而二氧化碳固定消耗C5化合物的量基本不变，故C5化合物的含量将下降。(3)图2中b～c阶段限制光合作用的环境因素主要是光照强度。d点所对应的光照强度是该植株的光饱和点，在d点所对应的光照强度下，细胞呼吸速率为6 mL/h，该植物细胞的氧气释放速率(净光合速率)为17 mL/h，该植物的真正光合速率为17＋6＝23 mL/h。(4)分离色素的方法是纸层析法，不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素在滤纸条上扩散速度较快。遮光处理能提高野生型植株中叶绿素b/a的比值。叶绿素b是黄绿色，叶绿素a是蓝绿色，因此遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组。 12.(12分)(2025·甘肃卷)波长为400～700 nm的光属于光合有效辐射(PAR)，其中400～500 nm为蓝光(B)，600～700 nm为红光(R)。远红光(700～750 nm，FR)通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A(高)和B(低)两个位置的PAR、红光/远红光比例(R/FR)和叶片指标(厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸)，并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题： 冠层位置 PAR R/FR 叶片厚度/μm 叶绿素含量/(μg·g－1) 线粒体暗呼吸 A 0.90 3.40 160 0.15 1.08 B 0.20 0.29 100 0.20 1.08 A(施氮肥) 0.70 1.75 150 0.28 1.08 B(施氮肥) 0.02 0.01 — — — (1)植物叶片中　　　　　可吸收红光用于光合作用，　　　　　可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低；　　　　　虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 (2)由表中数据可知，施氮肥　　　　　(填“提高”或“降低”)了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片(未施氮肥)在不同光照强度下的净光合作用速率(下图)，发现冠层　　　　　位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)叶绿素　光敏色素　类胡萝卜素　(2)提高　施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少　(3)B　B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光(700～750 nm，FR)通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点 解析：(1)叶绿素(主要是叶绿素a和叶绿素b)是光合作用中的主要色素，能吸收红光(600～700 nm)用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光(R， 600～700 nm)和远红光(FR，700～750 nm)，并通过构象变化传递光信号，调节植物生长发育。在冠层中，B位置(低处)的R/FR较低，这是因为上层叶片吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素(如β-胡萝卜素、叶黄素)主要吸收蓝光(400～500 nm)，不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光，减少了透射到下层的蓝光，导致B位置PAR降低。(2)由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少。(3)据表可知，B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光(700～750 nm，FR)通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。 13.(13分)(2025·广东卷)我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线(图a)；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图b)，鉴定到突变体发生了PIL15基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间CO2浓度在900～1 200 μmol·mol－1范围时，红光下光合速率的限制因子是　　　　　　，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是　　　　　　　。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为　　　　　　　　　　。通路2中吸收光的物质②为　　　　。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“(＋)”或“(－)”标注前后两者间的作用，(＋)表示正相关，(－)表示负相关。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式：　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。 答案：(1)光照强度、光质　蓝光能促进光合作用相关酶的活性(或蓝光被光合色素吸收的效率更高等合理答案)　(2)突变体中PIL15基因功能缺失，阻断了脱落酸信号对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异　(3)有机物中的化学能　光敏色素　 (4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程 解析：(1)当胞间CO2浓度在900～1 200 μmol·mol－1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光照强度、光质等其他因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶的活性，或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。(2)已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了PIL15基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中PIL15基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质(远红光和红光)下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。(3)通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能(储存在ATP和NADPH中，最终储存在有机物中)。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。由于突变体发生PIL15基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响PIL15基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图b中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对PIL15基因表达的影响是正相关，PIL15基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即图见答案。(4)根据图c中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因(如PIL15基因)表达，进而影响植物的生理过程(如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度)。 学科网（北京）股份有限公司 $