第12讲 光合作用和细胞呼吸的联系及综合应用（山东热点情景+2大核心速记+靶向专攻）（专项训练）（山东专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 以考情定向为引领，通过模块化拆解、定量模型构建及本土情境联动，系统整合光合作用与细胞呼吸的物质能量联系，形成“过程-计算-实验-应用”四维突破体系，渗透物质与能量观、科学思维及探究实践素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|----|----|----| |考情定向|5年考情+5大本土情境|过程模块化拆解、三率公式固化、曲线拐点识别|从新课标要求到考频分析，构建“代谢过程-环境影响-生产应用”逻辑链| |核心知识|2大核心（过程联系+实验设计）|同位素标记追踪法、液滴移动/黑白瓶实验建模|物质/元素转移→能量转化→实验变量控制，形成完整代谢网络| |分层专练|3层梯度题（模拟+创新+真题）|密闭体系动态分析、抑制剂作用机理辨析|从基础概念辨析到复杂情境计算，适配高考“概念-曲线-实验”命题逻辑|

第12讲 光合作用和细胞呼吸的联系及综合应用 第一部分 五年考情·精准定向 山东考情概览 山东热点情境 山东备考策略 第二部分 二大核心·主干速记 一图串联·核心梳理·易错辨析 核心知识01 光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系 核心知识02 光合作用与细胞呼吸相关实验设计 第三部分 分层专练·靶向攻关 两年模拟·情境题（全国视野，单选） 一年重难·创新题（侧重山东，辐射全国，单选+不定项） 三年真题·压轴题（侧重山东，辐射全国） 第一部分 五年考情·精准定向 考情概览 新课标要求 考题统计 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子 中的化学能 2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。 2026・云南・温度胁迫下光合呼吸三率定量计算综合非选择题 2026・广东・突变体材料光合与呼吸联动差异实验分析 2025・山东・光合呼吸物质能量转化逻辑正误辨析 2025・河北・环境骤变下光合、呼吸过程连锁变化选择题 2025・安徽・大田情境下光合呼吸速率影响因素综合探究 2024・全国乙卷・O₂浓度对光合呼吸耦合强度变量曲线分析 2024・江苏・光合呼吸抑制剂靶向作用机理图像辨析 2024・福建・光照、CO₂骤变对光合呼吸平衡的动态调控考查 2023・山东・植物逆境下呼吸途径转换对光合速率的调控情境题 2023・湖南・光合呼吸原理在农业增产中的综合应用辨析 2023・广东・密闭装置中昼夜光合呼吸交替变化实验分析 1．考查频次 近5年山东新高考每年必考，属于细胞代谢模块压轴级高频考点，选择题、非选择题均有大量命题，以非选择题实验探究大题为主，选择题多为曲线辨析、过程正误判断。命题极少单一考查光合或呼吸，绝大多数采用二者联动综合考查模式；常结合温度、光照强度、O₂/CO₂浓度、干旱高温逆境、密闭容器动态变化、农业大田生产、种子储藏等真实情境出题，同时辐射全国卷、河北、江苏、云南、湖南等多套高考试卷，是新高考生物区分度最高、分值占比最大的核心专题。每年分值稳定在 8–15 分，涵盖概念辨析、曲线分析、定量计算、机理阐释、生产应用五类题型。 2．考查要点 分为光合作用、细胞呼吸两大板块：涵盖光反应、暗反应及有氧呼吸、无氧呼吸全过程的场所、物质转变与能量转化规律；重点辨析两类代谢中 ATP、NADPH、NADH、丙酮酸、CO₂、O₂的来源与去路；结合环境变量创设情境，综合考查光合呼吸三率判定、定量计算、曲线分析及生产应用。 热点情境 素材1：胶东果品成熟与保鲜 果实生长期光合作用合成淀粉等有机物，后期呼吸酶催化淀粉水解为可溶性糖提升果品甜度；低温冷链贮藏一方面降低呼吸酶活性，减弱细胞呼吸，减少光合产物有机物分解与 ATP 无效消耗，另一方面低温轻度抑制叶绿体残留光合代谢，整体拉大光合净积累差值；低温逆境下线粒体 ATP 合成酶活性下调，植株通过调控呼吸酶合成量维持基础呼吸，为果实糖分主动运输、细胞基础代谢提供必要能量。 素材2：寿光设施大棚果蔬栽培 依据光合酶、呼吸酶最适温度差异进行分段温控，白天适度升温提升总光合作用强度，最大化有机物合成；夜间降低棚温抑制呼吸酶活性，削弱细胞呼吸对光合产物的消耗，显著提升一昼夜有机物净积累量；细胞膜完整性保障线粒体内膜 ATP 合成酶稳定发挥作用，保证呼吸作用持续供能，为叶片气孔开闭、矿质元素主动吸收、暗反应物质转运提供能量支撑。 素材3：黄河三角洲盐碱逆境作物 高盐碱胁迫破坏叶绿体类囊体结构，叶绿素降解直接抑制光反应，暗反应卡尔文循环速率下降，光合产能锐减；同时盐碱损伤线粒体膜，有氧呼吸受阻、ATP 合成不足，而根系排盐、离子逆浓度跨膜运输高度依赖细胞呼吸供能；植株通过上调抗氧化酶保护光合酶与呼吸酶空间结构不发生变性，勉强维持低水平光合作用与平稳有氧呼吸，保障盐碱环境下离子转运的能量供给，实现逆境存活。 素材4：鲁北耐盐小麦盐碱胁迫代谢调节 土壤酸碱度波动直接改变光合暗反应关键酶、呼吸酶的空间结构与催化活性，光合作用 CO₂固定效率下降，有氧呼吸强度大幅波动；根系主动吸收矿质离子持续消耗细胞呼吸产生的大量 ATP，进一步加剧能量缺口；胁迫诱导植株合成保护性蛋白，既稳定呼吸酶结构维持 ATP/ADP 动态平衡、保障基础呼吸，也保护叶绿体光合系统降低光抑制损伤，通过光合产物持续合成弥补呼吸能量损耗。 素材5：鲁西内陆富营养化湖泊水生生物群落代谢联动 夏季高温水体升温，一方面藻类光合色素降解、光合酶活性下降，浮游植物光合作用产氧、造有机物能力降低；另一方面高温提升鱼虾肌肉呼吸水解酶活性，加快糖原分解，通过细胞呼吸释放能量维持生命活动；水温异常扰动水生生物线粒体呼吸酶效率，改变水体溶氧消耗速率，间接影响藻类光合作用的 CO₂供给，形成水体光合与生物呼吸的动态平衡扰动。 备考策略 1. 过程模块化拆解，以场所、物质、能量双线对比，表格厘清易混代谢路径 ①分阶段梳理：光合作用光反应、暗反应，有氧呼吸三阶段、两类无氧呼吸的发生场所、反应物与生成物、能量释放多少及去向；标注叶绿体、细胞质基质、线粒体各结构具体功能。 ②核心物质溯源辨析：对比两条代谢路径中NADPH/NADH、ATP、丙酮酸、CO₂、O₂、H₂O 的来源、去路与作用，明确3- 磷酸甘油酸与丙酮酸本质不同，杜绝概念混淆。 ③能量转化归类：光能→活跃化学能→有机物稳定化学能（光合作用）；有机物稳定化学能→ATP 活跃化学能 + 热能（细胞呼吸），牢记能量单向流动不可逆。 2.定量模型固化记忆，吃透三率判定公式，专项突破计算题型 ①牢牢掌握核心公式：总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率，能从表格数据、黑白瓶装置、曲线图中快速判定三者对应指标。 ②分类刷题计算模型：不同温度下总光合大小比较、光照黑暗交替一昼夜有机物积累量、有氧 / 无氧呼吸葡萄糖消耗量与气体释放比例计算。 ③曲线系统解读：光照强度、CO₂浓度、温度影响净光合速率曲线，精准识别光补偿点、光饱和点、最适温度，理解温度对光合酶、呼吸酶活性差异化影响。 3.维联动整合考点，搭建代谢网络，对接山东本土情境命题 ①代谢内部联动：绑定酶与 ATP 综合记忆，光反应 ATP 仅用于暗反应，细胞呼吸 ATP 供给主动运输、离子转运等生命活动；线粒体 ATP 合成酶、叶绿体光合酶受逆境影响的调控机制统一归纳。 ②逆境情境联动：结合黄河三角洲盐碱胁迫、寿光大棚温控、胶东果品低温贮藏等山东热点素材，分析高温干旱光合午休（气孔 / 非气孔限制）、盐碱损伤膜结构抑制有氧呼吸、低温抑制呼吸减少有机物消耗等原理。 ③生产应用联动：将大棚增产措施、种子果蔬低氧低温储藏、田间松土、合理密植等实操与光合呼吸强弱调控对应作答，规范答题术语。 4.图表与实验专项突破，掌握密闭体系与抑制剂类考题逻辑 ①密闭容器曲线分析：读懂24小时O2、CO2浓度动态变化拐点，判断光合强度与呼吸强度强弱转折点。 ②抑制剂类题型辨析：光合抑制剂、呼吸抑制剂分别阻断的代谢环节，结合图像判断对有机物合成、ATP 生成的影响。 ③实验答题模板固化：速率测定实验自变量、因变量设置，无关变量控制，实验结论表述标准化训练，适配高考大题书面表达要求。 第二部分 二大核心·主干速记 内容速览：光合作用和细胞呼吸的联系及综合应用 一图串联 核心梳理 核心知识1 光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系 (1)物质变化过程 (2)相应元素转移过程 元素 转移过程 C O H (3)能量变化过程 (4)光合作用与有氧呼吸中有关的NADH、NADPH、ATP的来源与去路分析 核心知识2 光合作用与细胞呼吸相关实验设计 1.光合速率和呼吸速率测定中控制变量的方法 2.呼吸速率和净光合速率测定的常用方法 (1)液滴移动法(气体体积变化法) 　　(1)总光合速率=净光合速率+呼吸速率。 (2)物理误差的校正:设置对照装置。对照装置与两装置相比,不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”,其余条件均相同。 　(2)黑白瓶法 “黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下: (3)“半叶法”测定光合作用有机物的产生量 “半叶法”原理是将对称叶片一部分(如图A区)遮光,另一部分(如图B区)不做处理,并采用适当方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡烫伤等)阻止两部分的物质和能量转移,在适宜光照下照射N小时后,在A、B区对应部分用打孔器打下相同面积的叶圆片,烘干称重,分别记为MA、MB,则可计算出该叶片的光合作用强度,即M=MB-MA,M即为B区叶圆片在N小时内光合作用合成的有机物总量。 (4)“叶片上浮法”探究环境因素对光合作用强度的影响 利用“真空渗入法”排出叶肉细胞间隙的空气,充以水分使叶片沉于水中。在光合作用过程中植物吸收CO2放出O2,O2由于在水中溶解度很小而在细胞间积累,使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)比较光合作用的强弱。 第三部分 分层专练·靶向攻关 两年模拟·情境题（全国视野，单选+多选） 考查重点：光合作用和细胞呼吸的联系及综合应用 1.【新情境·同位素标记探究光合作用与细胞呼吸】（2026·贵州安顺·二模）研究人员利用同位素标记技术探究光合作用与呼吸作用的物质联系。以小球藻为材料，设置四组不同处理方式，6小时后分别进行同位素检测。下列对实验结果的预测错误的是（　　） 选项 处理方式 预测结果 A 持续光照，实验开始一段时间后加入3H2O 能在NADPH和NADH中检测到放射性 B 持续光照，实验开始一段时间后加入H218O 能在CO2和O2中检测到18O C 持续黑暗，实验开始一段时间后加入14CO2 能在（CH2O）和C5中检测到放射性 D 持续黑暗，实验开始一段时间后加入18O2 能在H2O和CO2中检测到18O A．A B．B C．C D．D 2.【新情境·光照强度对华容芥菜光合速率的影响】（2026·湖南长沙·三模）科研小组以华容芥菜为实验材料，探究光照强度对其光合速率的影响。测得黑暗条件下CO2释放速率为4 μmol·m-2·s-1，光补偿点对应光照强度为a，光饱和点b对应的净光合速率为18μmol·m-2·s-1。下列分析正确的是（     ） A．a点时，芥菜叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 B．b点时，芥菜植株的总光合速率为18 μmol·m-2·s-1 C．适当降低环境温度，a点一定会右移，b点净光合速率一定会下降 D．光照强度大于b后，限制光合速率的环境因素可能有CO2浓度、温度 3.（2026·北京东城·二模）将火龙果植株置于密闭、恒温的透明容器内进行实验，测得容器内O2含量变化如图，据图分析不能得出的是（　　） A．LM段曲线下降是因细胞呼吸消耗氧气 B．MN段曲线上升说明光合速率不断增加 C．MN段平均净光合速率为8×10-7mol/h D．N点后有机物合成速率等于分解速率 4.（2026·湖南长沙·三模）科研人员探究光照强度对某高等植物光合速率的影响，测得黑暗条件下CO₂释放速率为4 μmol·m⁻²·s⁻¹，光补偿点对应光照强度为m，光饱和点n对应的净光合速率为20 μmol·m⁻²·s⁻¹。下列分析正确的是（　　） A．m点时，植物叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 B．n点时，植物的总光合速率为20 μmol·m⁻²·s⁻¹ C．适当提高环境CO₂浓度，m点左移，n点对应净光合速率升高 D．光照强度超过n后，光合速率不再受任何环境因素的限制 5.【油菜WT与OE的有氧呼吸与光合作用的比较】（2026·山东日照·二模）（不定项）科研人员测定了油菜野生型（WT）与NtPIP基因过量表达株（OE）在低氧（HT，模拟涝渍）条件下的生理指标，发现OE株的根细胞有氧呼吸速率显著高于WT株，且叶片净光合速率也更高。下列相关分析正确的是（    ） A．HT条件下，WT株根细胞中ATP的产生场所是细胞质基质 B．HT条件下，NADH会在WT株根细胞的细胞质基质中积累 C．NtPIP基因过表达可促进矿质元素的吸收和运输，从而提高叶片净光合速率 D．上述实验表明，诱导WT株细胞NtPIP基因过量表达可以提高其抗涝渍胁迫 6.【新情境·转基因技术与光合作用、细胞呼吸】（2026·山东德州·三模）（不定项）拟南芥叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需的ATP，需经叶绿体膜上的转运蛋白H从细胞质基质运入。叶绿体成熟后，H基因表达量降低，细胞质基质中的ATP向叶绿体转运受阻。研究者利用转基因技术使成熟叶肉细胞中H基因过量表达，并将非转H基因叶肉细胞（A组）和转基因叶肉细胞（B组）进行黑暗处理，检测结果如图。下列说法错误的是（　　） A．未成熟叶绿体发育所需的ATP主要由线粒体合成 B．与A组相比，B组细胞叶绿体内ATP消耗增多 C．与A组相比，B组细胞中CO2消耗速率增加 D．H基因过量表达会抑制细胞的有氧呼吸过程 一年重难·创新题（侧重山东，辐射全国，单选+不定项） 设题创新:蒲公英叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸的比较（T1）；温度对叶片光合作用与呼吸作用的影响（T2）；叶片与果实的库源比（T3）；向日葵叶片14C放射性强度（T5） 1.【新情境·蒲公英叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸的比较】（2026·黑龙江哈尔滨·三模）图甲是蒲公英叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中①～⑤为生理过程，a～h为物质；图乙为温度对人工种植的蒲公英光合作用与呼吸作用的影响（一昼夜白天和夜间均为12h）。下列叙述错误的是（    ） A．图甲中在光照下能产生ATP的过程有①③④⑤ B．图甲中的c为还原型辅酶Ⅱ，g为核酮糖-1，5-二磷酸 C．由图乙分析可知，蒲公英光合作用的最适温度是25℃ D．P点所对应的温度下培养蒲公英，一昼夜没有有机物的积累 2.【新情境·温度对叶片光合作用与呼吸作用的影响】（2026·河南信阳·二模）取某绿色植物两叶片，将甲叶片置于一密闭、恒温的透明玻璃容器内进行相关实验探究，测得数据如图甲所示。将乙叶片置于开放环境中，在一定实验条件下检测其CO2吸收量和释放量，研究温度对叶片光合作用与呼吸作用的影响，测得数据如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．甲叶片在第30min时，叶肉细胞内产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质 B．甲叶片第15~45min中叶绿体通过光反应产生的O2量为4×10-7 C．在10~20℃之间，温度对乙叶片光合作用的影响大于呼吸作用的影响 D．22℃和30℃时乙叶片的真正光合速率相同，但积累的有机物的量不同 3.【新情境·叶片与果实的库源比】（2026·湖北荆州·二模）叶片是植物给其他器官提供有机物的“源器官”，果实是储存有机物的“库器官”。为研究这两类器官之间的关系，现将若干生长状态相同的某植物均分为库源比（果实数量与叶片数量的比值）不同的甲、乙、丙三组进行实验，用14CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用，实验处理及结果见下表。下列说法错误的是（    ） 项目 甲组（保留枝条顶部1个果实、2片成熟叶） 乙组（保留枝条顶部1个果实、4片成熟叶） 丙组（保留枝条顶部1个果实、6片成熟叶） 库源比 1/2 1/4 1/6 净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 9.31 8.99 8.75 果实中含14C的光合产物/mg 21.96 37.38 66.06 单果重/g 11.81 12.21 19.59 注：净光合速率是指植物在单位时间单位叶面积从外界环境吸收的14CO2的量 A．库源比升高，植株的叶片相对减少，可提供给果实的有机物会增多 B．根据三组实验结果可知，随着库源比的升高，该植物净光合速率升高 C．该实验的目的是探究不同库源比对该植物叶片光合作用和光合产物分配的影响 D．蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，因为其不具有还原性，稳定性较高 4.（2026·山东潍坊·三模）（不定项）在自然条件下，某植物叶片光合速率(P)和呼吸速率(R)随温度变化的趋势如图所示，下列说法错误的是（　　） A．该植物叶片在温度a和c有机物积累速率相等 B．温度维持在d时，该植物体的干重会保持不变 C．温度超过b时，暗反应速率降低会使该植物P降低 D．温室栽培中，白天温度应控制在P和R之和最大时的温度 5. 【新情境·向日葵叶片14C放射性强度】（2026·山东菏泽·一模）将向日葵叶片置于含已知浓度12CO2和14CO2的密闭透明小室中，并依次进行光照和黑暗处理，叶片对两种CO2的吸收无明显差异。测定小室中12CO2浓度和14C放射性强度，计算得到比活度（14C放射性强度/12CO2浓度），结果如图。下列说法错误的是（　　） A．光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在14C5 B．光照时，产生ATP的细胞器为叶绿体和线粒体 C．6~8min内，叶片细胞固定12CO2的量接近于零 D．转入黑暗后，比活度降低是由于14CO2被快速吸收 三年真题·压轴题（侧重山东，辐射全国，单选+多选+非选择题） 高频考点：光合作用与呼吸作用的联系及其应用能力 1.（2025·河北·高考真题）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 2.（2025·全国卷·高考真题）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 3.（2023·北京·高考真题）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 4.（2023·湖北·高考真题）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（　　） A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 5.（2026·河北·高考真题）（不定项）小立碗藓的叶绿体和线粒体都有为细胞质基质提供ATP的潜力。为探究两者对细胞质基质ATP水平的影响，对①、②和③组小立碗藓进行黑暗预处理后，检测其细胞质基质ATP对光的响应变化，结果如图所示。下列分析正确的是（     ） A．光合产物的缺乏和光反应受阻导致③在光照下ATP无显著变化 B．第一次光照时，①中ATP的增加与叶绿体、线粒体均有关 C．光照时，叶绿体中的部分ATP用于暗反应中CO2与C5的结合 D．小立碗藓中的线粒体有助于维持细胞质基质中ATP的稳定供应 6.（2026·山东·高考真题）某细菌是严格厌氧的光合细菌，在光线充足的条件下主要通过光合作用为自身供能。其光合作用与呼吸作用过程如图所示，其中①~④表示反应过程。 (1)与高等植物相比，该细菌特有的光反应产物有_______和_______。①和②属于光合作用的_______阶段。 (2)②与高等植物有氧呼吸第一阶段的反应过程相反，图中C3是_______（填物质名称），②的进行除C3外还需要的原料有_______和_______。 (3)①和③是合成C3的两个路径，在光线充足、乙酸含量高的环境中，该菌会优先通过③进行光合作用。从能量的角度推测，其原因是________________________________________________________。 7.（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）研究人员以森林中某落叶阔叶树为对象，测定了树冠顶部和底部当年生总枝条的相关指标，结果如表所示。当年生总枝条是指在一个生长季节内（通常是春季萌芽到秋季落叶前）萌发、生长并木质化的枝条及其上的所有叶片。回答下列问题。 相关指标 总枝条位置 叶片最大光合速率 （CO2μmol·m-2·s-1） 叶片呼吸速率 （CO2μmol·m-2·s-1） 相对碳成本 （%） 比叶面积 （m2·kg-1） 树冠顶部 11.9 1.8 15.6 9.8 树冠底部 9.5 1.1 15.2 13.5 注：相对碳成本=（当年生总枝条的碳总量/叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量）×100%； 比叶面积=叶面积/叶干重。 (1)实验中测定最大光合速率时，除使用饱和光照外，还应保证________和________等环境因子一致且适宜。与测定光合速率不同，测定叶片的呼吸速率必须在________环境条件下。 (2)已知，光合速率=净光合速率＋呼吸速率。以一定强度的光照射该植物顶部叶片，此时顶部叶片的呼吸速率与光合速率相等，若用同强度的光照射底部叶片，此时底部叶片的净光合速率应________（填“>0”、“<0”或“=0”）。 (3)植株生长过程中，总枝条可向根等部位输出有机物，总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈________（填“正”或“负”）相关。底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部总枝条通过________和________，使其碳输出量实现最大化。此外，其叶片还可能通过哪些生理或结构变化来提高光能捕获效率？________（答出2点即可），这些变化的作用是________（从光反应的物质和能量转化角度作答）。 8.（2026·云南·高考真题）研究人员使用人工气候室探究温度对某品种水稻产量的影响，实验结果如下表。 温度/℃ 28 34 38 光照下CO2吸收速率/（μmol·m-2·s-1） 22.52 23.41 24.15 黑暗下CO2释放速率/（μmol⋅m-2·s-1） 3.26 4.56 5.59 回答下列问题： (1)水稻叶绿体中吸收光能的色素分布在________上。光能被吸收后转化为________储存在NADPH和ATP中参与暗反应。暗反应将CO2转化为储存能量的________，部分CO2来自细胞呼吸。细胞中产生CO2的场所包括________。 (2)在实验设置的三个温度下，水稻固定CO2速率最高的是________℃，理由是________。 (3)某地持续高温（34~38℃）伴随干燥天气，此时，在大田生产中水稻的光合速率会降低，其原因是________。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第08讲 光合作用和细胞呼吸的联系及综合应用 第一部分 五年考情·精准定向 山东考情概览 山东热点情境 山东备考策略 第二部分 二大核心·主干速记 一图串联·核心梳理·易错辨析 核心知识01 光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系 核心知识02 光合作用与细胞呼吸相关实验设计 第三部分 分层专练·靶向攻关 两年模拟·情境题（全国视野，单选） 一年重难·创新题（侧重山东，辐射全国，单选+不定项） 三年真题·压轴题（侧重山东，辐射全国） 第一部分 五年考情·精准定向 考情概览 新课标要求 考题统计 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子 中的化学能 2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。 2026・云南・温度胁迫下光合呼吸三率定量计算综合非选择题 2026・广东・突变体材料光合与呼吸联动差异实验分析 2025・山东・光合呼吸物质能量转化逻辑正误辨析 2025・河北・环境骤变下光合、呼吸过程连锁变化选择题 2025・安徽・大田情境下光合呼吸速率影响因素综合探究 2024・全国乙卷・O₂浓度对光合呼吸耦合强度变量曲线分析 2024・江苏・光合呼吸抑制剂靶向作用机理图像辨析 2024・福建・光照、CO₂骤变对光合呼吸平衡的动态调控考查 2023・山东・植物逆境下呼吸途径转换对光合速率的调控情境题 2023・湖南・光合呼吸原理在农业增产中的综合应用辨析 2023・广东・密闭装置中昼夜光合呼吸交替变化实验分析 1．考查频次 近5年山东新高考每年必考，属于细胞代谢模块压轴级高频考点，选择题、非选择题均有大量命题，以非选择题实验探究大题为主，选择题多为曲线辨析、过程正误判断。命题极少单一考查光合或呼吸，绝大多数采用二者联动综合考查模式；常结合温度、光照强度、O₂/CO₂浓度、干旱高温逆境、密闭容器动态变化、农业大田生产、种子储藏等真实情境出题，同时辐射全国卷、河北、江苏、云南、湖南等多套高考试卷，是新高考生物区分度最高、分值占比最大的核心专题。每年分值稳定在 8–15 分，涵盖概念辨析、曲线分析、定量计算、机理阐释、生产应用五类题型。 2．考查要点 分为光合作用、细胞呼吸两大板块：涵盖光反应、暗反应及有氧呼吸、无氧呼吸全过程的场所、物质转变与能量转化规律；重点辨析两类代谢中 ATP、NADPH、NADH、丙酮酸、CO₂、O₂的来源与去路；结合环境变量创设情境，综合考查光合呼吸三率判定、定量计算、曲线分析及生产应用。 热点情境 素材1：胶东果品成熟与保鲜 果实生长期光合作用合成淀粉等有机物，后期呼吸酶催化淀粉水解为可溶性糖提升果品甜度；低温冷链贮藏一方面降低呼吸酶活性，减弱细胞呼吸，减少光合产物有机物分解与 ATP 无效消耗，另一方面低温轻度抑制叶绿体残留光合代谢，整体拉大光合净积累差值；低温逆境下线粒体 ATP 合成酶活性下调，植株通过调控呼吸酶合成量维持基础呼吸，为果实糖分主动运输、细胞基础代谢提供必要能量。 素材2：寿光设施大棚果蔬栽培 依据光合酶、呼吸酶最适温度差异进行分段温控，白天适度升温提升总光合作用强度，最大化有机物合成；夜间降低棚温抑制呼吸酶活性，削弱细胞呼吸对光合产物的消耗，显著提升一昼夜有机物净积累量；细胞膜完整性保障线粒体内膜 ATP 合成酶稳定发挥作用，保证呼吸作用持续供能，为叶片气孔开闭、矿质元素主动吸收、暗反应物质转运提供能量支撑。 素材3：黄河三角洲盐碱逆境作物 高盐碱胁迫破坏叶绿体类囊体结构，叶绿素降解直接抑制光反应，暗反应卡尔文循环速率下降，光合产能锐减；同时盐碱损伤线粒体膜，有氧呼吸受阻、ATP 合成不足，而根系排盐、离子逆浓度跨膜运输高度依赖细胞呼吸供能；植株通过上调抗氧化酶保护光合酶与呼吸酶空间结构不发生变性，勉强维持低水平光合作用与平稳有氧呼吸，保障盐碱环境下离子转运的能量供给，实现逆境存活。 素材4：鲁北耐盐小麦盐碱胁迫代谢调节 土壤酸碱度波动直接改变光合暗反应关键酶、呼吸酶的空间结构与催化活性，光合作用 CO₂固定效率下降，有氧呼吸强度大幅波动；根系主动吸收矿质离子持续消耗细胞呼吸产生的大量 ATP，进一步加剧能量缺口；胁迫诱导植株合成保护性蛋白，既稳定呼吸酶结构维持 ATP/ADP 动态平衡、保障基础呼吸，也保护叶绿体光合系统降低光抑制损伤，通过光合产物持续合成弥补呼吸能量损耗。 素材5：鲁西内陆富营养化湖泊水生生物群落代谢联动 夏季高温水体升温，一方面藻类光合色素降解、光合酶活性下降，浮游植物光合作用产氧、造有机物能力降低；另一方面高温提升鱼虾肌肉呼吸水解酶活性，加快糖原分解，通过细胞呼吸释放能量维持生命活动；水温异常扰动水生生物线粒体呼吸酶效率，改变水体溶氧消耗速率，间接影响藻类光合作用的 CO₂供给，形成水体光合与生物呼吸的动态平衡扰动。 备考策略 1. 过程模块化拆解，以场所、物质、能量双线对比，表格厘清易混代谢路径 ①分阶段梳理：光合作用光反应、暗反应，有氧呼吸三阶段、两类无氧呼吸的发生场所、反应物与生成物、能量释放多少及去向；标注叶绿体、细胞质基质、线粒体各结构具体功能。 ②核心物质溯源辨析：对比两条代谢路径中NADPH/NADH、ATP、丙酮酸、CO₂、O₂、H₂O 的来源、去路与作用，明确3- 磷酸甘油酸与丙酮酸本质不同，杜绝概念混淆。 ③能量转化归类：光能→活跃化学能→有机物稳定化学能（光合作用）；有机物稳定化学能→ATP 活跃化学能 + 热能（细胞呼吸），牢记能量单向流动不可逆。 2.定量模型固化记忆，吃透三率判定公式，专项突破计算题型 ①牢牢掌握核心公式：总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率，能从表格数据、黑白瓶装置、曲线图中快速判定三者对应指标。 ②分类刷题计算模型：不同温度下总光合大小比较、光照黑暗交替一昼夜有机物积累量、有氧 / 无氧呼吸葡萄糖消耗量与气体释放比例计算。 ③曲线系统解读：光照强度、CO₂浓度、温度影响净光合速率曲线，精准识别光补偿点、光饱和点、最适温度，理解温度对光合酶、呼吸酶活性差异化影响。 3.维联动整合考点，搭建代谢网络，对接山东本土情境命题 ①代谢内部联动：绑定酶与 ATP 综合记忆，光反应 ATP 仅用于暗反应，细胞呼吸 ATP 供给主动运输、离子转运等生命活动；线粒体 ATP 合成酶、叶绿体光合酶受逆境影响的调控机制统一归纳。 ②逆境情境联动：结合黄河三角洲盐碱胁迫、寿光大棚温控、胶东果品低温贮藏等山东热点素材，分析高温干旱光合午休（气孔 / 非气孔限制）、盐碱损伤膜结构抑制有氧呼吸、低温抑制呼吸减少有机物消耗等原理。 ③生产应用联动：将大棚增产措施、种子果蔬低氧低温储藏、田间松土、合理密植等实操与光合呼吸强弱调控对应作答，规范答题术语。 4.图表与实验专项突破，掌握密闭体系与抑制剂类考题逻辑 ①密闭容器曲线分析：读懂24小时O2、CO2浓度动态变化拐点，判断光合强度与呼吸强度强弱转折点。 ②抑制剂类题型辨析：光合抑制剂、呼吸抑制剂分别阻断的代谢环节，结合图像判断对有机物合成、ATP 生成的影响。 ③实验答题模板固化：速率测定实验自变量、因变量设置，无关变量控制，实验结论表述标准化训练，适配高考大题书面表达要求。 第二部分 二大核心·主干速记 内容速览：光合作用和细胞呼吸的联系及综合应用。 一图串联 核心梳理 核心知识1 光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系 (1)物质变化过程 (2)相应元素转移过程 元素 转移过程 C O H (3)能量变化过程 (4)光合作用与有氧呼吸中有关的NADH、NADPH、ATP的来源与去路分析 核心知识2 光合作用与细胞呼吸相关实验设计 1.光合速率和呼吸速率测定中控制变量的方法 2.呼吸速率和净光合速率测定的常用方法 (1)液滴移动法(气体体积变化法) 　　(1)总光合速率=净光合速率+呼吸速率。 (2)物理误差的校正:设置对照装置。对照装置与两装置相比,不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”,其余条件均相同。 　(2)黑白瓶法 “黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下: (3)“半叶法”测定光合作用有机物的产生量 “半叶法”原理是将对称叶片一部分(如图A区)遮光,另一部分(如图B区)不做处理,并采用适当方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡烫伤等)阻止两部分的物质和能量转移,在适宜光照下照射N小时后,在A、B区对应部分用打孔器打下相同面积的叶圆片,烘干称重,分别记为MA、MB,则可计算出该叶片的光合作用强度,即M=MB-MA,M即为B区叶圆片在N小时内光合作用合成的有机物总量。 (4)“叶片上浮法”探究环境因素对光合作用强度的影响 利用“真空渗入法”排出叶肉细胞间隙的空气,充以水分使叶片沉于水中。在光合作用过程中植物吸收CO2放出O2,O2由于在水中溶解度很小而在细胞间积累,使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)比较光合作用的强弱。 第三部分 分层专练·靶向攻关 两年模拟·情境题（全国视野，单选+多选） 考查重点：光合作用和细胞呼吸的联系及综合应用 1.【新情境·同位素标记探究光合作用与细胞呼吸】（2026·贵州安顺·二模）研究人员利用同位素标记技术探究光合作用与呼吸作用的物质联系。以小球藻为材料，设置四组不同处理方式，6小时后分别进行同位素检测。下列对实验结果的预测错误的是（　　） 选项 处理方式 预测结果 A 持续光照，实验开始一段时间后加入3H2O 能在NADPH和NADH中检测到放射性 B 持续光照，实验开始一段时间后加入H218O 能在CO2和O2中检测到18O C 持续黑暗，实验开始一段时间后加入14CO2 能在（CH2O）和C5中检测到放射性 D 持续黑暗，实验开始一段时间后加入18O2 能在H2O和CO2中检测到18O A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A、持续光照条件下，加入的3H2O可参与光反应中水的光解，使3H进入NADPH；同时3H2O可参与有氧呼吸第二阶段，或光合产生的含3H有机物经呼吸作用分解，使3H进入NADH，因此二者均可检测到放射性，A正确；持续光照条件下，加入的H218O参与光反应水的光解，18O会进入O2；同时H218O参与有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应生成C18O2，因此CO2和O2均可检测到18O，B正确；持续黑暗条件下，光反应无法进行，缺乏暗反应C3还原所需的ATP和NADPH，加入的14CO2仅能与C5结合生成14C3，无法进一步还原生成（CH2O）和C5，因此检测不到放射性，C错误；持续黑暗条件下小球藻只进行有氧呼吸，加入的18O2参与有氧呼吸第三阶段，与[H]结合生成H218O；H218O再参与有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应生成C18O2，因此H2O和CO2中均可检测到18O，D正确。 2.【新情境·光照强度对华容芥菜光合速率的影响】（2026·湖南长沙·三模）科研小组以华容芥菜为实验材料，探究光照强度对其光合速率的影响。测得黑暗条件下CO2释放速率为4 μmol·m-2·s-1，光补偿点对应光照强度为a，光饱和点b对应的净光合速率为18μmol·m-2·s-1。下列分析正确的是（     ） A．a点时，芥菜叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 B．b点时，芥菜植株的总光合速率为18 μmol·m-2·s-1 C．适当降低环境温度，a点一定会右移，b点净光合速率一定会下降 D．光照强度大于b后，限制光合速率的环境因素可能有CO2浓度、温度 【答案】D 【解析】a点为光补偿点，代表整株植物光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，A错误；总光合速率=净光合速率+呼吸速率=18+4=22 μmol·m-2·s-1，B错误；若原温度高于最适温度，适当降温会使光合速率提升，a点左移，b点净光合速率上升，C错误；达到光饱和点后，光照不再是限制因素，CO2浓度、温度等仍可限制光合速率，D正确。 3.（2026·北京东城·二模）将火龙果植株置于密闭、恒温的透明容器内进行实验，测得容器内O2含量变化如图，据图分析不能得出的是（　　） A．LM段曲线下降是因细胞呼吸消耗氧气 B．MN段曲线上升说明光合速率不断增加 C．MN段平均净光合速率为8×10-7mol/h D．N点后有机物合成速率等于分解速率 【答案】B 【解析】LM段处于黑暗环境中，火龙果植株无法进行光合作用，只能进行细胞呼吸，细胞呼吸会消耗容器内的氧气，所以容器内O₂含量下降，A正确；MN段给予光照，植株开始进行光合作用，曲线上升是因为光合速率大于呼吸速率，容器内氧气积累。但曲线上升的斜率逐渐变小，说明光合速率是在逐渐降低的，而不是不断增加，B错误；MN段从第15分钟到第45分钟，时长是30分钟也就是0.5小时，氧气含量从4×10⁻⁷mol上升到8×10⁻⁷mol，氧气增加量是4×10⁻⁷mol，净光合速率=氧气增加量/时间=4×10⁻⁷mol÷0.5h=8×10⁻⁷mol/h，C正确；N点之后容器内氧气含量不再变化，说明光合速率等于呼吸速率，光合作用合成有机物，呼吸作用分解有机物，此时有机物合成速率等于分解速率，D正确。 4.（2026·湖南长沙·三模）科研人员探究光照强度对某高等植物光合速率的影响，测得黑暗条件下CO₂释放速率为4 μmol·m⁻²·s⁻¹，光补偿点对应光照强度为m，光饱和点n对应的净光合速率为20 μmol·m⁻²·s⁻¹。下列分析正确的是（　　） A．m点时，植物叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 B．n点时，植物的总光合速率为20 μmol·m⁻²·s⁻¹ C．适当提高环境CO₂浓度，m点左移，n点对应净光合速率升高 D．光照强度超过n后，光合速率不再受任何环境因素的限制 【答案】C 【解析】m点为整株植物的光补偿点，整株植物的光合速率（主要是叶肉细胞进行光合作用）=整株植物的呼吸速率（所有细胞均进行呼吸作用），但叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，A错误；总光合速率=净光合速率+呼吸速率=20+4=24 μmol·m⁻²·s⁻¹，B错误；提高CO₂浓度可提升光合速率，光补偿点m点左移，光饱和点n点净光合速率升高，C正确；超过光饱和点后，温度、CO₂浓度等环境因素仍为限制因素，D错误。 5.【油菜WT与OE的有氧呼吸与光合作用的比较】（2026·山东日照·二模）（不定项）科研人员测定了油菜野生型（WT）与NtPIP基因过量表达株（OE）在低氧（HT，模拟涝渍）条件下的生理指标，发现OE株的根细胞有氧呼吸速率显著高于WT株，且叶片净光合速率也更高。下列相关分析正确的是（    ） A．HT条件下，WT株根细胞中ATP的产生场所是细胞质基质 B．HT条件下，NADH会在WT株根细胞的细胞质基质中积累 C．NtPIP基因过表达可促进矿质元素的吸收和运输，从而提高叶片净光合速率 D．上述实验表明，诱导WT株细胞NtPIP基因过量表达可以提高其抗涝渍胁迫 【答案】CD 【解析】A、HT条件下，OE株有氧呼吸"显著高于"WT株，说明WT株仍存在一定强度的有氧呼吸，因此WT株根细胞产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，并非只有细胞质基质，A错误；HT条件下，WT株根细胞有氧呼吸速率较低，能量的补充可通过无氧呼吸实现，该过程中不会导致NADH在细胞质基质中积累，B错误；题意显示， NtPIP 基因过量表达使根细胞有氧呼吸增强、叶片净光合速率提高，据此推测，NtPIP基因过表达可促进矿质元素的吸收和运输，从而提高叶片净光合速率，C正确；上述实验表明，诱导WT株细胞NtPIP基因过量表达可以提高呼吸速率，提高光合速率，进而提高其抗涝渍胁迫，D正确。 6.【新情境·转基因技术与光合作用、细胞呼吸】（2026·山东德州·三模）（不定项）拟南芥叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需的ATP，需经叶绿体膜上的转运蛋白H从细胞质基质运入。叶绿体成熟后，H基因表达量降低，细胞质基质中的ATP向叶绿体转运受阻。研究者利用转基因技术使成熟叶肉细胞中H基因过量表达，并将非转H基因叶肉细胞（A组）和转基因叶肉细胞（B组）进行黑暗处理，检测结果如图。下列说法错误的是（　　） A．未成熟叶绿体发育所需的ATP主要由线粒体合成 B．与A组相比，B组细胞叶绿体内ATP消耗增多 C．与A组相比，B组细胞中CO2消耗速率增加 D．H基因过量表达会抑制细胞的有氧呼吸过程 【答案】CD 【解析】ATP是细胞中的直接能源物质，主要由细胞呼吸和光合作用产生，未成熟的叶绿体发育所需的ATP依赖转运蛋白H从细胞质基质输入，因此是来自细胞呼吸，细胞有氧呼吸产生大量ATP，有氧呼吸的场所主要在线粒体，A正确；由图可知，非转H基因叶肉细胞（A组）中，细胞质基质ATP浓度远高于叶绿体基质。转基因叶肉细胞（B组）中，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，即B组细胞叶绿体内ATP消耗增多，B正确；由题干信息可知，AB两组均进行黑暗处理，不能进行光反应产生NADPH，因而暗反应无法进行，因此B组细胞中CO2消耗速率不会增加，C错误；H基因过量表达会促进细胞质基质中的ATP向叶绿体转运，导致细胞质基质中ATP减少，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，故H基因过表达会增强细胞的有氧呼吸过程，D正确。 一年重难·创新题（侧重山东，辐射全国，单选+不定项） 设题创新:蒲公英叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸的比较（T1）；温度对叶片光合作用与呼吸作用的影响（T2）；叶片与果实的库源比（T3）；向日葵叶片14C放射性强度（T5） 1.【新情境·蒲公英叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸的比较】（2026·黑龙江哈尔滨·三模）图甲是蒲公英叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中①～⑤为生理过程，a～h为物质；图乙为温度对人工种植的蒲公英光合作用与呼吸作用的影响（一昼夜白天和夜间均为12h）。下列叙述错误的是（    ） A．图甲中在光照下能产生ATP的过程有①③④⑤ B．图甲中的c为还原型辅酶Ⅱ，g为核酮糖-1，5-二磷酸 C．由图乙分析可知，蒲公英光合作用的最适温度是25℃ D．P点所对应的温度下培养蒲公英，一昼夜没有有机物的积累 【答案】C 【解析】光照下，光反应（①）和有氧呼吸的三个阶段（③④⑤）都能产ATP，A正确；c是光反应产生的NADPH，也就是还原型辅酶 Ⅱ，g是暗反应中与 CO₂结合的 C₅，即核酮糖-1，5-二磷酸，B正确；图乙中 “光照条件下的 CO₂吸收速率” 是净光合速率（总光合 - 呼吸）， 真正的总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率（黑暗条件下的 CO₂释放速率）。总光合速率： 20℃：3.25 + 1.5 = 4.75 ，25℃：3.75 + 2.25 = 6.00 ，30℃：3.5 + 3 = 6.50 ，35℃：3 + 3.5 = 6.50，可以看到，总光合速率在 30℃和 35℃时都比 25℃更高，因此最适温度不是25℃，C错误；P 点的净光合速率（光照吸收）= 呼吸速率（黑暗释放）= 3， 白天12h净光合积累：3 × 12 = 36，夜间12h呼吸消耗：3 × 12 = 36，一昼夜的有机物积累 = 36 - 36 = 0，没有积累，D正确。 2.【新情境·温度对叶片光合作用与呼吸作用的影响】（2026·河南信阳·二模）取某绿色植物两叶片，将甲叶片置于一密闭、恒温的透明玻璃容器内进行相关实验探究，测得数据如图甲所示。将乙叶片置于开放环境中，在一定实验条件下检测其CO2吸收量和释放量，研究温度对叶片光合作用与呼吸作用的影响，测得数据如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．甲叶片在第30min时，叶肉细胞内产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质 B．甲叶片第15~45min中叶绿体通过光反应产生的O2量为4×10-7 C．在10~20℃之间，温度对乙叶片光合作用的影响大于呼吸作用的影响 D．22℃和30℃时乙叶片的真正光合速率相同，但积累的有机物的量不同 【答案】B 【解析】A、甲叶片在第30分钟时，细胞进行光合作用和呼吸作用，叶肉细胞内产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质，A正确；OM阶段，容器处于黑暗环境中，此时只进行细胞呼吸，15分钟内消耗氧气为（5-4）×10-7mol=1×10-7mol，故甲叶片第15~45分钟过程中叶绿体通过光反应产生的O2量=净光合+呼吸消耗的量=（8-4）+（1×2）×10-7mol=6×10-7mol，B错误；图乙中可知，温度在10℃~20℃之间，随温度的升高，真正光合速率的增幅大于呼吸速率，所以温度在10℃~20℃之间温度对乙叶片光合作用的影响大于呼吸作用的影响，C正确；据图可知，22℃和30℃时乙叶片的真正光合速率相同，但积累的有机物的量与净光合速率一致，净光合速率=真正光合速率-呼吸速率，此时两者的呼吸速率不同，故积累的有机物的量不同，D正确。 3.【新情境·叶片与果实的库源比】（2026·湖北荆州·二模）叶片是植物给其他器官提供有机物的“源器官”，果实是储存有机物的“库器官”。为研究这两类器官之间的关系，现将若干生长状态相同的某植物均分为库源比（果实数量与叶片数量的比值）不同的甲、乙、丙三组进行实验，用14CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用，实验处理及结果见下表。下列说法错误的是（    ） 项目 甲组（保留枝条顶部1个果实、2片成熟叶） 乙组（保留枝条顶部1个果实、4片成熟叶） 丙组（保留枝条顶部1个果实、6片成熟叶） 库源比 1/2 1/4 1/6 净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 9.31 8.99 8.75 果实中含14C的光合产物/mg 21.96 37.38 66.06 单果重/g 11.81 12.21 19.59 注：净光合速率是指植物在单位时间单位叶面积从外界环境吸收的14CO2的量 A．库源比升高，植株的叶片相对减少，可提供给果实的有机物会增多 B．根据三组实验结果可知，随着库源比的升高，该植物净光合速率升高 C．该实验的目的是探究不同库源比对该植物叶片光合作用和光合产物分配的影响 D．蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，因为其不具有还原性，稳定性较高 【答案】A 【解析】库源比升高意味着叶片相对减少，实验中甲组库源比最高，但其果实中含14C的光合产物含量最低、单果重最小，说明可提供给果实的有机物更少，A错误；三组库源比大小为甲>乙>丙，对应净光合速率甲（9.31μmol·m-2·s-1）>乙（8.99μmol·m-2·s-1）>丙（8.75μmol·m-2·s-1），说明随库源比升高，该植物净光合速率升高，B正确；该实验自变量是不同的库源比，检测的净光合速率反映叶片光合作用情况，果实中光合产物含量、单果重反映光合产物的分配情况，因此实验目的是探究不同库源比对该植物叶片光合作用和光合产物分配的影响，C正确；蔗糖属于非还原糖，化学性质稳定，不易发生反应，是大多数植物长距离运输有机物的主要形式，D正确。 4.（2026·山东潍坊·三模）（不定项）在自然条件下，某植物叶片光合速率(P)和呼吸速率(R)随温度变化的趋势如图所示，下列说法错误的是（　　） A．该植物叶片在温度a和c有机物积累速率相等 B．温度维持在d时，该植物体的干重会保持不变 C．温度超过b时，暗反应速率降低会使该植物P降低 D．温室栽培中，白天温度应控制在P和R之和最大时的温度 【答案】ABD 【解析】在自然条件下，该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，但由于黑暗时呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速率（净光合速率）不相等，A错误；在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植物有些细胞不进行光合作用如根部细胞，因此该植物体的干重会减少，B错误；温度超过b时，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，使CO2供应不足，暗反应速率降低；同时使酶的活性降低，导致CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，进而使暗反应速率降低，导致植物P降低，C正确；为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合速率与呼吸速率差值最大时的温度，有利于有机物的积累，D错误。 5. （2026·山东菏泽·一模）将向日葵叶片置于含已知浓度12CO2和14CO2的密闭透明小室中，并依次进行光照和黑暗处理，叶片对两种CO2的吸收无明显差异。测定小室中12CO2浓度和14C放射性强度，计算得到比活度（14C放射性强度/12CO2浓度），结果如图。下列说法错误的是（　　） A．光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在14C5 B．光照时，产生ATP的细胞器为叶绿体和线粒体 C．6~8min内，叶片细胞固定12CO2的量接近于零 D．转入黑暗后，比活度降低是由于14CO2被快速吸收 【答案】ACD 【解析】光照情况下，向日葵进行光合作用，吸收的14CO2与C5反应形成三碳化合物，即光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在三碳化合物中，A错误；光照时，叶绿体通过光反应产生ATP，线粒体通过有氧呼吸产生ATP，B正确；6～8 min内，小室内12CO2浓度几乎不变，说明光合作用吸收12CO2和呼吸作用释放12CO2量相等，但是比活度下降，说明光合作用吸收的14CO2比呼吸释放的14CO2多，所以这个时期总光合速率大于总呼吸速率，叶片细胞固定12CO2的量不接近于零，C错误；转入黑暗后，比活度降低是由于12CO2被快速释放，D错误。 三年真题·压轴题（侧重山东，辐射全国，单选+多选+非选择题） 高频考点：光合作用与呼吸作用的联系及其应用能力 1.（2025·河北·高考真题）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 【答案】A 【解析】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；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；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；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。 2.（2025·全国卷·高考真题）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 【答案】C 【解析】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，净光合速率=光合速率-呼吸速率，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，生长速率逐渐增大，B正确；光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，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（因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应）；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，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。 3.（2023·北京·高考真题）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 【答案】C 【解析】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，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。 4.（2023·湖北·高考真题）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（　　） A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 【答案】D 【解析】A、高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温往往使植物叶片变黄、变褐，使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。 5.（2026·河北·高考真题）（不定项）小立碗藓的叶绿体和线粒体都有为细胞质基质提供ATP的潜力。为探究两者对细胞质基质ATP水平的影响，对①、②和③组小立碗藓进行黑暗预处理后，检测其细胞质基质ATP对光的响应变化，结果如图所示。下列分析正确的是（     ） A．光合产物的缺乏和光反应受阻导致③在光照下ATP无显著变化 B．第一次光照时，①中ATP的增加与叶绿体、线粒体均有关 C．光照时，叶绿体中的部分ATP用于暗反应中CO2与C5的结合 D．小立碗藓中的线粒体有助于维持细胞质基质中ATP的稳定供应 【答案】BD 【解析】③用的是DCMU，抑制叶绿体ATP生成，③在光照下ATP无显著变化，应是光反应受阻导致，A错误；③阻断叶绿体ATP，细胞质基质ATP极低；②线粒体有氧呼吸受损，ATP峰值远低于①；说明光照下①野生型叶绿体光反应产生ATP，同时线粒体有氧呼吸持续供ATP，二者共同作用，B正确；CO2与C5的结合是暗反应CO2的固定，该过程不消耗ATP；叶绿体中的部分ATP用于暗反应中三碳酸的还原，C错误；对比①线粒体正常和②线粒体部分有氧呼吸受抑制；全程②的细胞质基质ATP含量都低于①，且黑暗阶段差距更明显，说明线粒体有氧呼吸为细胞质基质提供ATP，维持其ATP稳定供应，D正确。 6.（2026·山东·高考真题）某细菌是严格厌氧的光合细菌，在光线充足的条件下主要通过光合作用为自身供能。其光合作用与呼吸作用过程如图所示，其中①~④表示反应过程。 (1)与高等植物相比，该细菌特有的光反应产物有_______和_______。①和②属于光合作用的_______阶段。 (2)②与高等植物有氧呼吸第一阶段的反应过程相反，图中C3是_______（填物质名称），②的进行除C3外还需要的原料有_______和_______。 (3)①和③是合成C3的两个路径，在光线充足、乙酸含量高的环境中，该菌会优先通过③进行光合作用。从能量的角度推测，其原因是________________________________________________________。 【答案】(1) S NADH 暗反应 (2) 3-磷酸甘油酸 ATP NADH (3)路径③合成有机物消耗的光能更少，能节省光反应固定的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高。 【解析】（1）高等植物光反应以水为供氢体，产物是氧气、ATP、NADPH；该光合细菌以H2S为供氢体，分解产生S，还原剂是NADH而非NADPH，因此特有产物为S和NADH。①二氧化碳固定生成C3、②C3还原生成葡萄糖，均属于光合作用暗反应阶段发生的物质变化。 （2）高等植物有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸；②过程是合成葡萄糖，和该过程完全相反，因此图中三碳化合物是3-磷酸甘油酸；暗反应还原过程需要光反应提供的能量载体ATP、还原剂NADH，所以②的进行除C3外还需要的原料有ATP、NADH。 （3）路径①需要直接固定，要消耗更多光反应产生的ATP、NADH；乙酸是有机物，通过路径③合成无需大量消耗光能，节省光反应产生的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高，因此乙酸充足时优先走③途径。 7.（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）研究人员以森林中某落叶阔叶树为对象，测定了树冠顶部和底部当年生总枝条的相关指标，结果如表所示。当年生总枝条是指在一个生长季节内（通常是春季萌芽到秋季落叶前）萌发、生长并木质化的枝条及其上的所有叶片。回答下列问题。 相关指标 总枝条位置 叶片最大光合速率 （CO2μmol·m-2·s-1） 叶片呼吸速率 （CO2μmol·m-2·s-1） 相对碳成本 （%） 比叶面积 （m2·kg-1） 树冠顶部 11.9 1.8 15.6 9.8 树冠底部 9.5 1.1 15.2 13.5 注：相对碳成本=（当年生总枝条的碳总量/叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量）×100%； 比叶面积=叶面积/叶干重。 (1)实验中测定最大光合速率时，除使用饱和光照外，还应保证________和________等环境因子一致且适宜。与测定光合速率不同，测定叶片的呼吸速率必须在________环境条件下。 (2)已知，光合速率=净光合速率＋呼吸速率。以一定强度的光照射该植物顶部叶片，此时顶部叶片的呼吸速率与光合速率相等，若用同强度的光照射底部叶片，此时底部叶片的净光合速率应________（填“>0”、“<0”或“=0”）。 (3)植株生长过程中，总枝条可向根等部位输出有机物，总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈________（填“正”或“负”）相关。底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部总枝条通过________和________，使其碳输出量实现最大化。此外，其叶片还可能通过哪些生理或结构变化来提高光能捕获效率？________（答出2点即可），这些变化的作用是________（从光反应的物质和能量转化角度作答）。 【答案】(1) CO2​浓度 温度 黑暗 (2)>0 (3) 负 降低呼吸速率 增大比叶面积 增加叶绿素含量、增大叶面积（或增加叶绿体类囊体膜面积，合理即可） 吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率 【解析】（1）测定最大光合速率时，除光照强度外，需要保证其他影响光合作用的环境因子如CO2​浓度、温度等处于适宜且一致的状态；测定呼吸速率时，为排除光合作用吸收CO2​对结果的干扰，必须在黑暗条件下进行。 (2)根据题干定义，光合速率（总光合）=净光合速率+呼吸速率，题目中该光强下顶部叶片总光合=呼吸速率，说明顶部净光合为0，该光强为顶部（阳生叶）的光补偿点。底部叶片是阴生叶，光补偿点低于阳生叶，即该光强高于底部的光补偿点，因此底部叶片净光合速率大于0。 （3）相对碳成本是当年生枝条自身保留的碳量占总吸收碳量的比例，保留比例越高，可输出的碳越少，因此枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈负相关。 底部光照较弱，结合表格数据可知：底部叶片通过降低呼吸速率减少自身有机物消耗、增大比叶面积（相同叶干重获得更大光合面积）捕获更多光能，在相对碳成本接近时实现碳输出量最大化。 弱光环境下，植物还可通过增加叶绿素含量、扩大类囊体膜/叶面积等变化提高光能捕获效率；从光反应的物质能量转化角度看，这些变化能吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率。 8.（2026·云南·高考真题）研究人员使用人工气候室探究温度对某品种水稻产量的影响，实验结果如下表。 温度/℃ 28 34 38 光照下CO2吸收速率/（μmol·m-2·s-1） 22.52 23.41 24.15 黑暗下CO2释放速率/（μmol⋅m-2·s-1） 3.26 4.56 5.59 回答下列问题： (1)水稻叶绿体中吸收光能的色素分布在________上。光能被吸收后转化为________储存在NADPH和ATP中参与暗反应。暗反应将CO2转化为储存能量的________，部分CO2来自细胞呼吸。细胞中产生CO2的场所包括________。 (2)在实验设置的三个温度下，水稻固定CO2速率最高的是________℃，理由是________。 (3)某地持续高温（34~38℃）伴随干燥天气，此时，在大田生产中水稻的光合速率会降低，其原因是________。 【答案】(1) 类囊体薄膜 活跃的化学能 有机物（糖类） 细胞质基质和线粒体基质 (2)38 水稻固定CO2​的速率是总光合速率，总光合速率=净光合速率（光照下CO2​吸收速率）+呼吸速率（黑暗下CO2​释放速率），计算得38℃时总光合速率为29.74，为三组中最大 (3) 高温干燥条件下，水稻为减少水分散失，气孔大量关闭，CO2​吸收量减少，暗反应速率降低，导致光合速率下降 【解析】（1）叶绿体中吸收光能的光合色素只分布在类囊体薄膜上；光反应将光能转化为活跃的化学能，储存在ATP和NADPH中；暗反应最终将CO2转化为储存能量的有机物（糖类）；水稻是真核植物，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质产生CO2，无氧呼吸在细胞质基质产生CO2，因此产CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质。 （2）固定CO2的速率代表总光合速率，总光合速率=净光合速率+呼吸速率：表格中光照下CO2吸收速率是净光合速率，黑暗下CO2释放速率是呼吸速率，计算得：28℃总光合=22.52+3.26=25.78、34℃总光合=23.41+4.56=27.97、38℃总光合=24.15+5.59=29.74，因此38℃时固定CO2速率最高。 （3）高温干燥环境下，水稻蒸腾作用过强，为减少水分散失，叶片气孔会大量关闭，导致CO2吸收量减少，暗反应原料不足，速率下降，最终整体光合速率降低。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12讲 光合作用和细胞呼吸的联系及综合应用 分层专练·靶向攻关 两年模拟·情境题 题号 1 2 3 4 5 6 答案 C D B C CD CD 一年重难·创新题 题号 1 2 3 4 5 答案 C B A ABD ACD 三年真题·压轴题 题号 1 2 3 4 5 答案 A C C D BD 6.(1) S NADH 暗反应 (2)3-磷酸甘油酸 ATP NADH (3)路径③合成有机物消耗的光能更少，能节省光反应固定的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高。 7.(1) CO2​浓度 温度 黑暗 (2)>0 (2) 负 降低呼吸速率 增大比叶面积 增加叶绿素含量、增大叶面积（或增加叶绿体类囊体膜面积，合理即可） 吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率 8.(1) 类囊体薄膜 活跃的化学能 有机物（糖类） 细胞质基质和线粒体基质 (2)38 水稻固定CO2​的速率是总光合速率，总光合速率=净光合速率（光照下CO2​吸收速率）+呼吸速率（黑暗下CO2​释放速率），计算得38℃时总光合速率为29.74，为三组中最大 高温干燥条件下，水稻为减少水分散失，气孔大量关闭，CO2​吸收量减少，暗反应速率降低，导致光合速率下降 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $