第13课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析（Word试题版）-【创新大课堂】2027年高三生物一轮总复习

**基本信息** 聚焦光合作用与细胞呼吸综合应用，整合河北、新课标等真题及模拟题，适配一轮复习核心知识巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|3题|物质能量转化、曲线分析|结合真题情境，考查基础概念辨析| |综合题|5题|“三率”测定、实验分析、曲线应用|真实实验情境（如拟南芥H基因、光合测定装置），梯度设计（基础填空到综合推理）|

第13课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析 考点一 细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化 命题考向·演练 考向一 细胞呼吸、光合作用物质和能量变化 （2025·河北卷，T4） 1. 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 （2023·河北，19） 2. 拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。 回答下列问题： （1）未成熟叶绿体发育所需ATP主要在___合成，经细胞质基质进入叶绿体。 （2）光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和___中的化学能，这些化学能经___阶段释放并转化为糖类中的化学能。 （3）研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显___。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被___（填“叶绿体”或“线粒体”）大量消耗，细胞有氧呼吸强度___。 （4）综合上述分析，叶肉细胞通过下调___阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体___，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。 考点二 “三率”的关系及测定 命题考向·演练 考向二 “三率”的关系及测定 （2026·辽宁凤城月考） 3. 某同学欲测定植物叶片的总光合速率，做如图所示实验。在叶柄基部做环剥处理（仅限制叶片有机物的输入和输出），于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为的叶圆片烘干后称其质量，测得叶圆片的总光合速率。不考虑取叶圆片的机械损伤和温度微小变化对叶片生理活动的影响，则M处的实验条件是（ ） A. 下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时 B. 下午4时后将整个实验装置遮光3小时 C. 下午4时后将整个实验装置遮光1小时 D. 下午4时后在阳光下照射3小时 （2026·湖南益阳模拟） 4. 为了研究温度对绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，某生物兴趣小组利用植物光合测定装置进行实验（如图甲），在适宜的光照和不同的温度条件下测定的CO2的吸收量与释放量绘制了乙图。结合相关知识，回答下列问题：（提示：有色液滴移动1cm相当于乙图中的1个单位） （1）若用甲图装置测定20℃条件下的光合速率，则X应为___________溶液，同时需要适宜的光照强度；为了排除环境中无关因素的影响，还需要设计除__________外均与实验组相同的对照组。 （2）用甲图装置测定20℃条件下该植物的呼吸速率，需要对该装置做__________处理；根据乙图的相关数据，计算此时植物的呼吸速率为__________mg/h。 （3）若在5℃和一定的光照条件下，发现甲图装置的有色液滴在1小时内没有移动，其原因是__________；若在适宜的光照和5℃的条件下，有色液滴在1小时内向右移动了1cm，这1cm代表的含义是__________，结合乙图的相关数据，可知此时该植物的光合速率等于__________mg/h。 （4）在光照等其他条件适宜的情况下，在__________℃条件下，有色液滴向右移动的距离最大。b点代表的含义是__________，b点的光合速率-__________（填“大于”“等于”或“小于”）35℃的光合速率。 考点三 光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 命题考向·演练 考向三 光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 （2026·黑龙江哈尔滨模拟） 5. 某生物研究小组在密闭恒温玻璃室内进行植物栽培实验，从凌晨0点开始连续48小时测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如图所示曲线（假设整个过程呼吸速率保持恒定），下列相关叙述错误的是（　　） A. 经过48 小时，该植物体内有机物积累量大于0 B. 0点时叶肉细胞中产生 ATP 的场所是线粒体和细胞质基质 C. 若夜间突然开启光照，短时间内叶肉细胞中C3含量将上升 D. 12~18小时CO2浓度下降速率渐缓，可能与暗反应速率下降有关 （2024·新课标，31） 6. 某同学将一种高等植物幼苗分为4组（a、b、c、d），分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间（t）后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 （1）太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是________，原因是________。 （2）光照t时间时，a组CO2浓度________（填“大于”“小于”或“等于”）b组。 （3）若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是________组，判断依据是________。 （4）光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________（填“升高”“降低”或“不变”）。 教材知识·落实 （2022·福建，10节选） 7. 栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入，培养一段时间后检测释放量。你认为该方法____（填“可行”或“不可行”），理由是_______________。 （2020·山东，21节选） 8. 人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。请回答下列问题： 在与植物光合作用固定的量相等的情况下，该系统糖类的积累量___（填“高于”“低于”或“等于”）植物，原因是______________。 第13课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析 考点一 细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化 命题考向·演练 考向一 细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化 （2025·河北卷，T4） 【1题答案】 【答案】A 【解析】 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段发生在类囊体薄膜上，完成水的光解和ATP的合成，暗反应阶段发生在叶绿体基质，完成二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。 【详解】A 、类囊体膜上进行水的光解消耗H2O，而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段不生成H2O，A错误； B、叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，涉及丙酮酸和水反应生成CO2，B正确； C、类囊体膜上进行水的光解生成O2，线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，消耗O2和NADH生成水，C正确； D、叶绿体基质中进行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物（丙酮酸），生成CO2和NADH，D正确。 故选A。 （2023·河北，19） 【2题答案】 【答案】（1）线粒体（或“线粒体内膜”） （2） ①. NADPH（或“还原型辅酶Ⅱ”） ②. 暗反应（或“卡尔文循环”） （3） ①. 降低 ②. 叶绿体 ③. 升高 （4） ①. H基因表达（或“H蛋白数量”） ②. 过多消耗光合产物（或“有氧呼吸增强”） 【解析】 【分析】由题干可知，拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育需要来自细胞质基质的ATP，ATP是细胞中的直接能源物质，主要细胞呼吸和光合作用产生，其中细胞呼吸产生的ATP可以用于各种生命活动，因此未成熟的叶绿体发育所需的ATP来自细胞呼吸，细胞有氧呼吸产生大量ATP，有氧呼吸的场所主要在线粒体，因此细胞线粒体产生大量ATP通过叶绿体膜上的H蛋白转运至叶绿体促进其发育。待叶绿体发育成熟，H基因表达量下降，细胞有氧呼吸产生的ATP向叶绿体转运受阻，ATP可用于其他的生命活动，避免有机物的过度消耗。 【小问1详解】 由题干可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育且时，消耗的ATP主要来自自身线粒体。线粒体通过有氧呼吸为细胞提供生命活动所需的大约95%的能量。线粒体中能够大量合成ATP的化学反应在线粒体内膜上进行。 【小问2详解】 在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。在暗反应阶段ATP和NADPH中的化学能再进一步转化固定到糖类等有机物中。 【小问3详解】 由图可知，叶绿体成熟的非转基因叶肉细胞中H基因表达下调，细胞质基质ATP浓度远高于叶绿体基质。H基因过表达后，细胞质基质中ATP含量下降，且叶绿体基质中ATP含量未显著升高，表明叶绿体消耗了从细胞质基质中转入的ATP。推测，H基因过表达后，大量的ATP转运至叶绿体中被消耗，细胞需代偿性提高线粒体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。 【小问4详解】 由题分析可知，ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达下调，H转运蛋白的数量减少，进而ATP向叶绿体的流入被有效阻止，细胞质基质ATP可保持正常生理水平，从而避免了线粒体呼吸作用的额外增强、过多消耗光合产物，保证光合产物能被转运到其他细胞供能。 考点二 “三率”的关系及测定 命题考向·演练 考向二 “三率”的关系及测定 （2026·辽宁凤城月考） 【3题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】上午10时叶圆片干重为x克，下午4时叶圆片干重为y克，这段时间内叶圆片既进行了光合作用，又进行了细胞呼吸，因此可表示这段时间内叶圆片的净光合速率；已测得叶圆片的总光合速率，因此叶圆片的呼吸速率可求得为，因此M处的实验条件是下午4时后将整个实验装置遮光1小时，C符合题意。 （2026·湖南益阳模拟） 【4题答案】 【答案】（1） ①. NaHCO3 ②. 绿色植物 （2） ①. 黑暗 ②. 1.5 （3） ①. 光合速率=呼吸速率 ②. 植物的净光合速率是1mg/h ③. 1.5 （4） ①. 25 ②. 净光合速率=呼吸速率 ③. 等于 【解析】 【分析】净光合作用（即光照下测定的CO2吸收量）=实际光合作用-呼吸作用（黑暗下测定的CO2释放量），乙图虚线表示净光合作用，实线表示呼吸作用，因此可以根据公式计算相关值。 【小问1详解】 若用甲图装置测定20℃条件下的光合速率，则X应为NaHCO3溶液，为植物的光合作用提供CO2，同时需要适宜的光照强度；为了排除环境中无关因素的影响，还需要设计除绿色植物（将植物换做死的植物）外均与实验组相同的对照组。 【小问2详解】 呼吸作用是消耗氧气排出二氧化碳的过程，为排除光合作用的影响，故用甲图装置测定20℃条件下该植物的呼吸速率，需要对该装置做黑暗处理；乙图中黑暗条件下二氧化碳的释放量表示呼吸强度，据图可知，此时（20℃）植物的呼吸速率为1.5mg/h。 【小问3详解】 图甲装置中若液滴右移，表示有氧气的释放，植物的光合速率＞呼吸速率，若左移，证明呼吸速率＞光合速率，若在5℃和一定的光照条件下，发现甲图装置的有色液滴在1小时内没有移动，其原因是植物的光合速率与呼吸速率相等；若在适宜的光照和5℃的条件下，有色液滴在1小时内向右移动了1cm，这1cm代表的含义是1h内氧气的释放量，即植物的净光合速率是1mg/h（有色液滴移动1cm相当于乙图中的1个单位）；结合乙图的相关数据，可知此时该植物的光合速率=净光合速率＋呼吸速率=1mg/h＋0.5mg/h=1.5mg/h。 【小问4详解】 有色液滴向右移动表示净光合速率，据乙图可知，在光照等其他条件适宜的情况下，在25℃条件下光照下二氧化碳的吸收量最大，表示净光合速率最大；b点时净光合速率与呼吸速率的交点，表示净光合速率=呼吸速率；b点的光合速率≈3.25×2=6.5mg/h，35℃的光合速率=（3＋3.5）mg/h=6.5mg/h，两者相等。 考点三 光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 命题考向·演练 考向三 光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 （2026·黑龙江哈尔滨模拟） 【5题答案】 【答案】C 【解析】 【分析】分析图形：图中细线是在恒温密闭环境中测得的二氧化碳吸收速率，当CO2吸收速率为零时，表示植物不从外界吸收二氧化碳，此时光合作用所需的所有二氧化碳全由呼吸作用提供，即呼吸速率与光合速率相等。 【详解】A、观察，比较 a 点和 c 点的室内CO2浓度，c 点的CO2浓度低于 a 点。这意味着经过 48 小时，温室内CO2浓度减少了，植物从外界吸收了CO2用于光合作用合成有机物，所以该植物体内有机物积累量大于 0，A 正确； B、0 点时没有光照，植物叶肉细胞不能进行光合作用，只能进行呼吸作用。呼吸作用产生 ATP 的场所是线粒体和细胞质基质，B 正确； C、若夜间突然开启光照，光反应会迅速产生 ATP 和NADPH。C3的还原需要 ATP 和NADPH，光反应产生的 ATP 和NADPH增多，会使C3的还原加快，而C3的生成速率短时间内不变，所以短时间内叶肉细胞中C3含量将下降，而不是上升，C 错误； D、12 - 18 小时CO2浓度下降速率渐缓，此时光照强度较强。可能是因为暗反应中某些因素限制了暗反应的速率，比如暗反应中酶的活性、C5的含量等，从而导致暗反应速率下降，使得CO2的固定速率减慢，进而使CO2浓度下降速率渐缓，D 正确。 故选C。 （2024·新课标，31） 【6题答案】 【答案】（1） ①. 红光和蓝紫光 ②. 光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，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 （2）大于 （3） ①. b ②. 再延长光照时长，c和d组氧气的浓度不再增加，说明此时受CO2的影响，光合速率等于呼吸速率，由于温度保持恒定，所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的，ac两组的光合速率都等于呼吸速率，说明a、c两组的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b组的由于光照较弱，消耗的CO2较少，所以t时光合速率仍然大于呼吸速率 （4）升高 【解析】 【分析】1、光合作用的过程： （1）光反应阶段：①场所：类囊体薄膜；②物质变化：水的光解、ATP的合成；③能量变化：光能→ATP、NADPH中的化学能。 （1）暗反应阶段：①场所：叶绿体基质；②物质变化：CO2的固定、C3的还原；③能量变化：ATP、NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能。 2、分析题干：将植株置于密闭容器中并给予光照，植株会进行光合作用和呼吸作用，瓶内O2浓度的变化可表示净光合速率。a、b、c、d组的光照强度依次增大，但c、d组O2浓度相同，说明c点的光照强度为光饱和点。 【小问1详解】 光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素两大类，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，属于可见光。 【小问2详解】 植物会进行光合作用和呼吸作用，光合作用消耗CO2产生O2，呼吸作用消耗O2产生CO2。分析图可知，光照t时间时，a组中的O2浓度少于b组，说明b组产生的O2更多，光合速率更大，消耗的CO2更多，即a组CO2浓度大于b组。 【小问3详解】 a、b、c、d组的光照强度依次增大，再延长光照时长，c和d组氧气的浓度不再增加，说明此时受CO2的影响，光合速率等于呼吸速率，由于温度保持恒定，所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的，ac两组的光合速率都等于呼吸速率，说明a、c两组的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b组的由于光照较弱，消耗的CO2较少，所以t时光合速率仍然大于呼吸速率。 【小问4详解】 光照t时间后，c、d组O2浓度相同，即c、d组光合速率不再变化，c组的光照强度为光饱和点。将d组密闭装置打开，会增加CO2浓度，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会升高。 教材知识·落实 （2022·福建，10节选） 【7题答案】 【答案】 ①. 不可行 ②. 中的在暗反应中随转移到糖类等有机物中，光反应中释放的来自，排出的气体中检测不到 【解析】 【详解】光反应产生的O2全部来自水的光解，与CO2无关。C18O2的去向：18O会参与暗反应，依次进入C3、糖类等有机物中，不会进入H2O，因此不会出现在释放的 O2中，故不可行。 （2020·山东，21节选） 【8题答案】 【答案】 ①. 高于 ②. 人工光合作用系统不进行细胞呼吸消耗糖类（或植物细胞呼吸消耗糖类） 【解析】 【详解】人工光合作用系统：仅模拟光合作用的光反应和暗反应（模块 3 模拟叶绿体基质中糖类合成），不存在细胞呼吸，因此固定的 CO₂全部用于合成糖类，糖类积累量高。 植物：光合作用合成糖类的同时，细胞会进行细胞呼吸，分解部分糖类供生命活动利用，因此在固定等量 CO₂的情况下，植物的糖类净积累量更少。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $