第3单元 第13讲 光合作用和细胞呼吸的综合(学用讲义)-【优学精研】2027年高考生物一轮总复习学用Word（冀赣专版）

该高中生物学高考复习学案聚焦光合作用与细胞呼吸的综合专题，系统梳理物质能量联系及总光合、净光合与呼吸速率关系两大核心考点，通过同位素标记问题链、过程图解分析等任务驱动设计，引导学生自主构建知识网络，体现考点梳理的系统性和层次性。 亮点在于诊断性自测与实验探究结合，如基础诊断判断题帮助学生自主诊断薄弱点，液滴移动法、黑白瓶法等实验设计培养科学思维与探究实践素养。真题演练含曲线分析题提升综合应用能力，助力学生自主提升，教师可依学情精准指导，支持个性化复习。

第13讲　光合作用和细胞呼吸的综合 核心考点 考题统计 考情分析 1.光合作用与细胞呼吸联系 2025·河北卷T4 2025·黑吉辽蒙卷T10 2025·山东卷T21 2024·新课标卷T30 1.命题特点：注重光合作用与呼吸作用在物质和能量上的联系、注重总光合速率、净光合速率和呼吸速率的测定等。 2.备考重点：（1）以过程图解等，考查呼吸作用和光合作用的关系； （2）结合农业生产问题考查光合速率和呼吸速率的测定及实验的设计 2.真正光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 2025·全国卷T2 2025·陕晋青宁卷T17 2025·四川卷T16 2025·安徽卷T16 2025·河南卷T17 2024·广西卷T19 考点一　光合作用和细胞呼吸的关系 　光合作用与细胞呼吸的联系 （1）物质方面 ①如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O的转移途径。 ②给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，分析其最可能的转移途径是什么？ （2）能量方面 （3）光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路 1.在适宜光照条件下，叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质。（　　） 2.线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同。（　　） 3.光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP。（　　） 4.线粒体、叶绿体都能产生ATP，且均可用于各项生命活动。（　　） 光合作用与细胞呼吸在场所、物质与能量转化方面的比较 1.NADH和NADPH是两种重要的还原型辅酶，在细胞呼吸和光合作用等反应中发挥重要作用。下列说法正确的是（　　） A.细胞呼吸和光合作用过程中均能产生NADH和NADPH B.光合作用暗反应过程中所需的能量由NADH和ATP提供 C.有氧呼吸过程中只有前两个阶段有NADPH生成 D.NADH与氧结合发生在线粒体内膜 2.（2025·陕西宝鸡二模）呼吸作用和光合作用是生物能量转换的核心生理过程，在线粒体和叶绿体的生物膜上都存在一系列电子载体（传递电子）组成的电子传递链，电子传递过程中释放的能量用于运输H＋从而建立起跨膜的 H＋浓度梯度，膜两侧的 H＋浓度梯度驱动ATP合成酶合成ATP，相关过程如图所示，关于呼吸、光合的电子传递链，下列说法正确的是（　　） A.图 1、2 的生物膜分别是线粒体内膜、叶绿体内膜 B.图 1 和图 2 的最终电子受体分别为O2、NADP＋ C.图示两过程均发生化学能转换为电能 D.合成的 ATP 均能用于生物体的各项生命活动 考点二　总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系及其测定 1.辨析净光合速率与总光合速率 （1）微观辨析（以光合速率大于呼吸速率为例） （2）结合曲线辨析 提醒：当植株处于B点时，叶肉细胞中光合速率大于呼吸速率；当叶肉细胞处于B点时，植株光合速率小于呼吸速率。 2.真正（总）光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 （1）判定方法 （2）相关计算 ①光合作用实际产氧量（叶绿体产氧量）＝实测植物氧气释放量＋　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 ②光合作用实际CO2消耗量（叶绿体消耗CO2量）＝实测植物CO2吸收量＋　　　　　　　　　　 　　　　。 ③光合作用葡萄糖净生产量（葡萄糖积累量）＝光合作用实际葡萄糖生产量（叶绿体产生或合成的葡萄糖量）－　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 3.“三率”的常考曲线分析 （1）以“物质的量”为指标 （2）以“测定的CO2吸收量与释放量”为指标： 4.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 （1）“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化 ①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“真正光合速率”。 ②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。与图示两装置相比，对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。 （2）“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 a.“黑瓶”不透光，测定的是　　　　　　；“白瓶”给予光照，测定的是　　　　　　　　。 b.在有初始值的情况下，黑瓶中　　　　　　　　　　　　　　　　为有氧呼吸量；白瓶中　　　　　　　　　　　　　　　　　　　为净光合作用量；二者之和为　　　　　　　　　　　　。 c.在没有初始值的情况下，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＝真正光合作用量。 1.实验中测得的O2产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。 〔必修1 P105“旁栏思考”〕（　　） 2.整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和呼吸作用强度相等。（　　） 3.如果两种农作物的光补偿点相同，则它们在光补偿点时实际光合作用速率也相同。（　　） 4.绿色植物在生长过程中，光合作用产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量。（　　） 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 1.（2025·安徽合肥模拟）将高等植物幼苗分成a、b、c、d四组并置于密闭装置中照光培养，四组光照强度依次增强，温度恒定。一段时间（t）后测得装置内O2浓度如图（M为初始浓度），且c、d组O2浓度相同。下列推测合理的是（　　） A.a组幼苗叶肉细胞产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体 B.t时间内，装置中植物积累有机物的量关系为c＝d＞b＞a C.延长光照时间使c、d组中O2浓度不再增加时，c组植株的光合速率大于d组 D.若降低d组装置中CO2的浓度，当暗反应再次稳定时，其叶绿体中C5的浓度比C3的高 2.（2023·北京高考3题）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 光合速率的测定 3.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。图乙装置是在其他条件适宜时，测定该绿色植物在不同温度下的气体变化情况。结合两图分析。下列叙述错误的是（　　） A.该绿色植物在30 ℃时的光合作用强度与35 ℃时的光合作用强度相等 B.若每天光照12 h，则该植物在20 ℃时生长速率最快 C.若该植物原重X kg，置于暗处4 h后重为（X－l）kg，然后光照4 h后重为（X＋2）kg，则总光合速率为3/4 kg·h－1 D.乙装置的液滴约在25 ℃时单位时间内向右移动的距离最大 自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率的变化分析 4.科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率（Pn）日变化情况，并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是（　　） A.光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因 B.致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔导度下降 C.致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱 D.适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施 题后归纳：开放和密闭环境中CO2、O2含量昼夜变化分析 （1）自然环境中，绿色植物一昼夜内CO2的吸收与释放速率的曲线分析 （2）相对密闭的环境中，绿色植物一昼夜内CO2含量的变化曲线分析 考教衔接　光合作用与细胞呼吸的比较 （2025·河北高考4题）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（　　） A.类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B.叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 〔必修1 P93正文〕（1）有氧呼吸第二阶段是在线粒体基质中将丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量。第三阶段是在线粒体内膜上，将上两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量，这一阶段需要氧的参与。 〔必修1 P103～104正文〕（2）在叶绿体的类囊体膜上进行水的光解，叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二氧化碳的固定和三碳化合物的还原合成有机物。 考法1：结合图像考查光合作用与细胞呼吸的联系 1.（2025·云南昭通模拟）如图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是（　　） A.过程A中类胡萝卜素吸收的紫外光可为ATP的合成提供能量 B.过程A产生的ATP和NADPH可用于过程B中CO2的固定 C.突然停止光照或提高CO2浓度均可使④的含量在短时间内增加 D.过程B发生在叶绿体基质中，过程C和过程D均会产生ATP 考法2：同位素标记考查光合作用与细胞呼吸的物质变化 2.科研人员用适宜光照条件下正常生长的水稻植株，进行同位素标记实验。下列有关叙述错误的是（　　） A.提供O，一段时间后，能在CO2中检测到18O B.提供O，一段时间后，不能在有机物中检测到18O C.提供14CO2，则根细胞在缺氧状态下可能出现14C2H5OH D.提供14CO2，叶绿体中14C的转移途径大致是14CO2→14C3→（14CH2O） 一、命题角度练 角度一 结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查生命观念及科学思维 1.（2024·广东高考2题）2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是（　　） A.ATP B.NADP＋ C.NADH D.DNA 2.（2025·黑吉辽蒙高考10题）黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如图。其他条件均适宜，下列叙述正确的是（　　） A.ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合 B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输 C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生 D.光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止 角度二 结合总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系，考查科学思维 3.（2025·全国卷2题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（　　） A.光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B.光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C.光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D.光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 二、长句表达练 4.〔经典高考题节选〕（1）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　（答出1点即可）。 （2）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。 提示：完成课后作业　第三单元　第13讲 答案 第13讲　光合作用和细胞呼吸的综合 考点一 必备知识·夯基 （1）C6H12O6　H2O　NADPH　[H] ①提示：有，O经过光合作用的光反应转移给18O2，O经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。 ②提示：有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了O，有氧呼吸第二阶段利用O生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物（CO）。 （2）ATP、NADPH　热能　（3）还原C3 基础诊断 1.√ 2.×　提示：线粒体基质是有氧呼吸第二阶段的场所，叶绿体基质是光合作用暗反应的场所，酶具有专一性，故它们所含酶的种类不相同。 3.×　提示：细胞呼吸过程中有机物中的化学能转变为热能和ATP中的能量，ATP是直接能源物质，不是能量。 4.×　提示：线粒体进行细胞有氧呼吸的第二、三阶段合成的ATP可用于生物体的各项生命活动，叶绿体光反应产生的ATP只能用于暗反应中C3的还原。 关键能力·提升 1.D　细胞呼吸过程中在细胞质基质和线粒体中都能产生NADH，而光合作用的光反应产生的是NADPH，A错误；光合作用暗反应过程需要的能量由光反应产生的NADPH和ATP来提供，而不是NADH，B错误；由分析可知有氧呼吸前两个阶段生成的是NADH，不是NADPH，C错误；有氧呼吸前两个阶段生成的NADH在线粒体内膜上与O2结合生成水，D正确。 2.B　图1表示H＋与O2反应生成H2O，该生物膜结构属于线粒体内膜，表示的生理过程是有氧呼吸第三阶段，图2表示H2O分解成H＋与O2，属于光反应，发生于叶绿体的类囊体薄膜，A错误；图 1（有氧呼吸第三阶段）：电子最终传递给O2，生成水，最终电子受体是O2， 图 2（光反应）：电子最终传递给NADP＋，生成NADPH ，最终电子受体是NADP＋，B正确；图1的能量转换为有机物中的化学能→电能→化学能（ATP），图2的能量转换为光能→电能→化学能，由此可知图2过程没有发生化学能转换为电能，C错误；图1呼吸作用产生的ATP可用于各项生命活动，图2光合作用产生的ATP仅用于暗反应，一般不能直接用于其他生命活动，D错误。 考点二 必备知识·夯基 2.（1）􀀁固定量　􀀂产生量　􀀃吸收量　􀀄释放量　􀀅积累量 （2）①细胞呼吸耗氧量　②细胞呼吸CO2释放量　③细胞呼吸葡萄糖消耗量 4.（1）有氧呼吸消耗O2　呼吸　释放O2　净光合　（2）a.有氧呼吸量　净光合作用量　b.O2的减少量（或CO2的增加量）　O2的增加量（或CO2的减少量）　真正光合作用量　c.白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量 基础诊断 1.×　提示：实验中测得的O2产生量是净光合速率，而植物光合作用实际产生的总O2量是总光合速率。 2.×　提示：整株植物处于光补偿点时，此时植株既不从环境吸收CO2，也不向环境释放CO2，即光合作用吸收的CO2不来自外界，完全由细胞呼吸释放的CO2提供；整株植物细胞皆进行呼吸作用，而光合作用在叶肉细胞等部分植物细胞中进行，所以在叶肉细胞中的光合作用强度应大于叶肉细胞的呼吸作用强度。 3.×　提示：如果两种农作物的光补偿点相同，由于不知道它们的呼吸速率大小，所以它们在光补偿点时实际光合作用速率不一定相同。 4.√ 关键能力·提升 1.B　a组的光合速率等于呼吸速率，产生ATP的场所有细胞质基质、叶绿体类囊体薄膜和线粒体，A错误；t时间内，c、d组氧气含量大于M且相同，说明有机物积累相同，b组大于M小于c和d组，因此装置中植物积累有机物的量关系为c＝d＞b＞a，B正确；延长光照时间使c、d组中O2浓度不再增加时，c组植株的光合速率等于d组，C错误；C5与CO2反应生成2分子C3，C3的含量是C5的两倍，若降低d组装置中CO2的浓度，当暗反应再次稳定时，其叶绿体中C5的浓度依然低于C3，D错误。 2.C　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；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；CP点代表呼吸速率等于光合速率，此时植物可以进行光合作用，C错误；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。 3.C　在光照时间相同的情况下，30 ℃时光合作用的总量为3.50（净合成量）＋3.00（呼吸消耗量）＝6.50 mg/h，35 ℃时光合作用的总量为3.00（净合成量）＋3.50（呼吸消耗量）＝6.50 mg/h，二者相同，A正确；若每天交替进行12小时光照，12小时黑暗，则幼苗积累有机物为12小时的净光合－12小时的呼吸，数值最大的是20 ℃，B正确；若该植物原重X g，置于暗处4 h后重（X－1）g，则呼吸速率为1/4 g·h－1，然后光照4 h后重（X＋2）g，则4 h内的净光合量为3 g，总光合量为（3＋1）g，故总光合速率为1 g·h－1，C错误；图乙中NaHCO3溶液作为CO2缓冲液，因此水滴的移动方向和距离与装置中的O2变化有关，结合图甲，光照下乙装置的液滴在25 ℃时净光合速率最强，因此单位时间内向右移动的距离最大，D正确。 4.B　早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，A正确；大棚栽培条件下的油桃在bc段Pn下降，主要原因是太阳出来后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降，而露天栽培的油桃在mn段Pn下降，是因为环境温度过高导致气孔导度下降，不能吸收CO2，B错误；15时以后，两种栽培条件下的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致，C正确；适时浇水从而避免植物因缺水导致气孔关闭，增施农家肥从而增加CO2浓度是提高大田作物产量的重要措施，D正确。 考教衔接 高考真题 A　光反应发生在类囊体膜上，水分解产生氧和H＋；暗反应发生在叶绿体基质，该过程发生CO2的固定和C3的还原，生成有机物；有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，该阶段丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量；有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，[H]和氧气结合形成水。A错误，B、C、D正确。 拓展延伸 1.D　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，基本不吸收紫外光，且紫外光会损伤细胞，不能为ATP合成供能，A错误；光反应（过程A）产生的ATP和NADPH用于暗反应（过程B）中C3的还原，不是CO2的固定，B错误；突然停止光照，光反应产物减少，C3还原减慢，CO2固定正常，C5（④）含量短时间内减少，提高CO2浓度，CO2固定加快，C5消耗增多，合成暂不变，故C5含量短时间内也减少，C错误；过程B是暗反应，发生在叶绿体基质，过程C是细胞呼吸第一阶段，过程D包含有氧呼吸第二、三阶段，细胞呼吸过程会产生ATP，D正确。 2.B　给水稻提供O，O可参与有氧呼吸的第二阶段，所以生成的CO2中会有18O，含有18O的二氧化碳可参与光合作用暗反应过程，故能在有机物中检测到18O，A正确，B错误；给水稻提供14CO2，14C在水稻光合作用过程中的转移途径大致是14CO2→14C3→（14CH2O），根细胞在缺氧状态下进行无氧呼吸时，14C6H12O6会分解形成14C2H5OH，C、D正确。 【高考真题感悟】 1.D　由题干信息可知，采集到的蓝细菌其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以将ADP和Pi转化为ATP，NADP＋和H＋转化为NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核中，D正确，A、B、C错误。 2.D　NTT属于载体蛋白，载体蛋白转运时需要与所运输的物质结合，A错误；根据题干信息可知，NTT介导的是顺浓度梯度运输，因此NTT转运物质的方式不是主动运输，B错误；图中进入叶绿体基质的ATP也可能由细胞质基质产生，C错误；光照充足时，叶绿体通过光合作用合成的ATP增多，所需要的原料ADP和Pi增加，因此NTT运出ADP的数量会减少甚至停止，D正确。 3.C　光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，此时净光合为0，干重不会增加，A正确；光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率越大，B正确；光照强度小于b时，光照强度未达饱和，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大，只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误；光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，光反应提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。 4.提示：（1）自身呼吸消耗或建造植物体结构 （2）C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2 8 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $