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第11讲 细胞代谢综合分析
目录 01 课标达标练 【题型一】细胞代谢过程中的物质能量关系 【题型二】植物光合作用和呼吸作用的日变化曲线分析 【题型三】光合速率的测定方法 02 能力突破练（新角度+新情境+新考法） 03 高考溯源练（含2025年高考真题）
题型一 细胞代谢过程中的物质能量关系
1．西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示（①～④表示过程）。某实验室用水培法栽培西红柿进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示，下列说法正确的是（　　）
A．图1中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP的过程是①③④
B．图2中，9～10h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度
C．培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高
D．图2中两曲线的交点时，叶肉细胞不吸收外界的CO2
【答案】A
【解析】A、图1中，①过程中H2O分解产生O2和H+，是光合作用的光反应阶段，合成ATP，②过程中H+将CO2还原成C6H12O6的过程是光合作用暗反应，消耗光反应产生的ATP，④过程是C6H12O6分解成CO2和H+是有氧呼吸的第一和第二阶段，产生少量的ATP，③过程是H+与O2结合生成水，有氧呼吸第三阶段，产生大量ATP，A正确；
B、图2中，9-10h间，光合速率迅速下降的原因最可能是突然停止光照，导致光合作用停止，呼吸作用没有明显变化，B错误；
C、培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，是由于蒸腾作用导致植物体内水分散失，细胞内无机盐浓度升高，C错误；
D、图2表示的是植株的光合速率与呼吸速率，A点时光合速率与呼吸速率相等，因植物只有叶肉细胞能光合作用，因此也就是叶肉细胞的光合速率与全株细胞的呼吸速率相等，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，因此叶肉细胞会吸收外界的CO2，D错误。
故选A。
2．光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，其中I~VII代表物质，①~⑤代表过程。下列叙述错误的是（ ）
A．图中VII被相邻细胞利用至少需要穿过6层生物膜
B．图中Ⅱ和Ⅴ是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同物质
C．图中①~⑤均伴随着ATP的合成或水解，其中③合成的ATP可被②利用
D．细胞中脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解可通过细胞呼吸联系起来
【答案】C
【解析】A、由图可知，图中Ⅶ是有氧呼吸第二阶段的产物，表示CO2，产生场所是线粒体基质，被相邻细胞利用是在相邻细胞的叶绿体基质，至少需要穿过线粒体2层膜、线粒体所在细胞的细胞膜1层膜、相邻细胞的细胞膜1层膜、相邻细胞的叶绿体2层膜，至少需要穿过6层生物膜，A正确；
B、由图可知，图中Ⅱ是水光解产物O2，Ⅲ能与C5结合形成C3，表示CO2，V与有氧呼吸前两个阶段产生的Ⅳ参与有氧呼吸第三阶段形成水，因此V是O2，Ⅳ是NADH，Ⅱ（O2）和V（O2）是同一种物质，Ⅰ是NADPH，是还原性辅酶Ⅰ，Ⅳ是NADH，是还原性辅酶Ⅱ，是不同物质，B正确；
C、据图可知，①表示CO2固定，②表示C3还原，③表示有氧呼吸第一阶段，④表示有氧呼吸第三阶段，⑤表示有氧呼吸第二阶段，其中②过程伴随着ATP的水解，③④⑤过程伴随着ATP的合成，③合成的ATP不能被②利用，C错误；
D、呼吸作用一方面能为生物体的生命活动提供能量，另一方面能为体内其它化合物的合成提供原料，光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来，D正确。
故选C。
3．如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线，下列说法正确的是（ ）
A．在A点时，叶肉细胞中产生ATP的场所只有线粒体
B．在B点时，植物细胞产生的O2不一定只来自光合作用
C．若适当增加CO2浓度，则B点向右移，C点向左移
D．在D点时，ADP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
【答案】B
【解析】A、A点时，光照强度是0，此时植物只进行呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，A错误；
B、在B点（光补偿点）光合作用速率=呼吸作用速率，此时植物细胞产生的O2不一定只来自光合作用，如过氧化氢酶分解H2O2也可产生氧气，B正确；
C、若适当增加CO2浓度，则光合作用强度增加，B点（光补偿点）左移，C点（光饱和点）右移，C错误；
D、在D点（光饱和点），ADP的移动方向应为 叶绿体基质→类囊体薄膜（参与光反应ATP合成），D错误。
故选B。
4．如图为叶肉细胞内碳元素的部分转移路径，①~④表示生理过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．图中①②过程发生在叶绿体，③④过程发生在线粒体
B．图中过程①和过程③产生的C3为同一种物质
C．图中过程②的C3的碳原子全部转移到C6H12O6
D．若①②的速率大于③④的速率，整棵植株的干重不一定会增加
【答案】D
【解析】A、图中①②过程为光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，③④过程分别表示有氧呼吸的第一、二阶段，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，A错误；
B、图中过程①和过程③产生的C3不是同一种物质，前者是甘油醛3-磷酸，后者是丙酮酸，B错误；
C、图中过程②的C3的碳原子没有全部转移到C6H12O6，同时又产生了部分五碳化合物，C错误；
D、若①②的速率大于③④的速率，可说明叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用，但整棵植株的干重不一定会增加，D正确。
故选D。
5．小麦是我国重要的粮食作物之一，其进行光合作用和呼吸作用的过程如图所示，①~④表示生理过程。下列分析合理的是（　　）
A．①过程发生在叶绿体基质中
B．NADPH在②过程中的作用是仅作为还原剂
C．③过程生成CO2时伴随着大量的ATP产生，以供大多数生命活动使用
D．对于整株小麦，④过程消耗的O2的量小于①过程产生的O2的量时，小麦可以正常生长
【答案】D
【解析】A、①过程是光合作用的光反应阶段中的水的光解，光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，而不是叶绿体基质，A错误；
B、NADPH不仅作为还原剂，将C3 还原为糖类等有机物，同时还为该过程提供能量，B错误；
C、③过程是有氧呼吸的第二阶段，有氧呼吸第二阶段生成CO2 时伴随着少量ATP产生，而大多数生命活动的能量主要由有氧呼吸第三阶段产生的ATP提供，C错误；
D、①过程是光合作用产生O2，④过程是有氧呼吸消耗O2 ，对于整株小麦来说，净光合大于零，有有机物的积累，植物可以正常生长，D正确。
故选D。
题型二 植物光合作用和呼吸作用的日变化曲线分析
6．将某种植物栽培于密闭玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况（整个过程呼吸速率恒定）。则下列相关说法正确的是（　　）
A．b点叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率
B．经过一昼夜后，该玻璃温室内的O2浓度将下降
C．de段光合速率下降的原因是玻璃温室内的CO2浓度将下降
D．f点时玻璃罩内CO2浓度最低，故此时光合作用速率最慢
【答案】A
【解析】A、b点时玻璃温室内CO2浓度最高，说明植物整体的光合作用速率等于呼吸作用速率，但叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，A正确；
B、经过一昼夜后，玻璃温室内CO2浓度降低，说明植物光合作用产生的O2量大于呼吸作用消耗的O2量，该玻璃温室内的O2浓度将上升，B错误；
C、de段部分气孔关闭，CO2吸收减少，胞间二氧化碳浓度降低，导致光合速率下降，C错误；
D、f 点时玻璃罩内CO2浓度最低，说明此时光合作用积累的有机物最多，但光合作用速率不是最慢，D错误。
故选A。
7．将一株植物放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．图中开始进行光合作用的点是C点、c点
B．图甲中的F点对应于图乙中的h点
C．图中出现光合速率等于呼吸速率的点有4个
D．经过一昼夜之后，植物的有机物含量增加
【答案】A
【解析】A、图甲中的C点是玻璃罩内二氧化碳浓度升高和降低的临界点，此时光合速率与细胞呼吸速率相等，说明在此之前植物已经开始进行了光合作用，图乙中c点开始进行光合作用，此后二氧化碳释放量开始下降，A错误；
B、图甲中的F点是玻璃罩内二氧化碳浓度下降和升高的临界点，此时光合速率与细胞呼吸速率相等，此时二氧化碳吸收速率为0，对应乙图中的h点，B正确；
C、图中出现光合速率等于呼吸速率的点有4个，分别是C、F、d和h点，C正确；
D、由图甲可知，G点小于A点，说明一昼夜后，密闭玻璃罩内二氧化碳浓度减少，减少的二氧化碳用于有机物的积累储存，即植物的有机物含量增加，D正确。
8．晴朗夏季，某兴趣小组将用全素营养液培养的花生植株放入密闭的玻璃罩内，置于室外继续培养，获得实验结果如下图所示。其中甲图表示玻璃罩内的CO2含量一昼夜的变化情况（A点表示玻璃罩内起始（CO2浓度），乙图表示该植株一昼夜CO2释放速率或吸收速率，丙图表示花生叶肉细胞中两种细胞器的四种生理状态。下列有关叙述正确的是（ ）
A．甲图中的D点与丙图中的（2）对应，D点之后植株开始进行光合作用
B．甲图中的H点与乙图中的e点对应，此时植株的光合作用最强
C．乙图中ac段发生的生理过程对应丙图中的（4）
D．乙图中积累有机物的时段是ci段
【答案】C
【解析】A、甲图中的D点表示光合速率与呼吸速率相等的状态，此时叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用，对应于丙图中的（1）对应，D点之前植株已经开始进行光合作用，A错误；
B、甲图中的H点表示光合速率与呼吸速率相等的状态，与乙图中的h点对应。甲图中的DE段CO2含量下降速度最快即净光合速率最大，此时光合作用最强，B错误；
C、乙图中ac段植物处于黑暗状态细胞，只进行呼吸作用，对应于丙图中的（4）状态，cd段表示呼吸速率大于光合速率的状态，对应于图丙中的（3）状态，C正确；
D、乙图中dh段植物吸收CO2，光合速率大呼吸速率，积累有机物，而hi段植物释放CO2，光合速率小于呼吸速率，体内有机物减少，D错误。
故选C。
9．图1为某植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况，图2为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量转变示意图，图中①~⑥代表物质。据图判断下列说法不正确的是（ ）
A．图1中该植物进行光合作用的时间区段是 ah段，ce段与fg段光合速率下降的原因不相同
B．图1中若c、f时刻的光合速率相等，则该植物呼吸速率为c时刻小于 f时刻
C．图2中①中的能量转化成④中的能量，给植物提供C18O2，则植物释放的CO2中没有18O
D．图2中光照突然增强，短时间内可能会导致①与②的比值增大，随后该比值减小，最终基本不变
【答案】C
【解析】A、分析图1，a点以前植物只进行呼吸作用，a点以后开始进行光合作用，ab段，光合作用小于呼吸作用，b点以后植物的光合作用大于呼吸作用，g点光合作用等于呼吸作；gh段表示呼吸作用大于光合作用，h点以后植物进行呼吸作用，即图1中该植物进行光合作用的时间区段是 ah段；ce段下降主要是由于光合午休导致气孔关闭使二氧化碳吸收减少，导致光合作用减弱，fg段下降是由于接近傍晚，光照强度减弱是导致光合作用强度下降的主要原因，A正确；
B、呼吸作用速率等于真光合作用速率-净光合作用速率，由于c点净光合作用速率大于f点净光合作用速率，因此若c、f时刻的光合速率相等，则c点的呼吸作用速率低于f点的呼吸作用速率，B正确；
C、①ATP中的能量用于三碳化合物的还原，形成④（CH2O），ATP中活跃的化学能转化成（CH2O）中稳定的化学能；给植物提供C18O2，会通过光合作用过程出现在有机物中，而后通过有氧呼吸过程转移到二氧化碳中，故植物释放的CO2中含有18O，C错误；
D、光照突然增强，短时间内会产生更多的ATP，因而消耗的ADP会增多，可能会导致①ATP与②ADP的比值增大，随后该比值减小，最终达到新的平衡，保持基本不变，D正确。
10．光是绿色植物进行光合作用的条件。某兴趣小组为探究光对植物光合作用的影响，设计了以下实验。将密闭玻璃罩内的某植物置于适宜光照下一定时间，迅速进行遮光处理，一段时间后给予适宜光照，检测到玻璃罩内CO2含量的变化如图。下列选项不正确的是（ ）
A．ab段含量减少是因为植物的光合作用强度大于呼吸作用强度
B．bc段含量上升是因为遮光处理后植物只进行呼吸作用
C．ab段和cd段植物都有有机物积累，有机物含量最多的是c点
D．de段CO2含量不变是因为该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等
【答案】C
【解析】A、玻璃罩内CO2含量的变化取决于光合作用和呼吸作用的大小，ab段CO2含量的减少说明植物的光合作用吸收的CO2大于呼吸作用释放的CO2，即植物的光合作用强度大于呼吸作用强度，A正确；
B、bc段CO2含量上升，根据题意可知，光照后会迅速进行遮光处理，所以bc段含量上升是因为遮光处理后植物只进行呼吸作用，B正确；
C、ab段和cd段CO2含量都减少，说明光合作用强度大于呼吸作用强度，都有有机物积累，但有机物含量最多的是b点，因为b点是密闭容器内CO2含量的最低点，有机物积累最多，C错误；
D、de段玻璃罩内CO2含量不变，说明没有与密闭环境中发生气体交换，该植物光合作用强度与细胞呼吸作用强度相等，D正确。
故选C。
题型三 光合速率的测定方法
11．某科研小组在不同环境条件下，针对某植物的氧气吸收量和释放量进行测定后，所得结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）
A．该植物在20℃的呼吸速率小于10℃的呼吸速率
B．在10klx、10℃时，该植物5小时O2的产生量为22.5mg
C．20℃条件，10klx光照10小时，一昼夜该植物O2的释放量为26mg
D．光照强度为5klx时，该植物细胞内能产生ATP的场所是线粒体、叶绿体
【答案】B
【解析】A、在黑暗条件下（0klx），植物只进行呼吸作用，10℃时O 变化量为-0.5mg/h，20℃时为-1mg/h。呼吸速率绝对值越大，说明呼吸作用越强。因此，20℃的呼吸速率大于10℃，A错误；
B、在10klx、10℃时，O 变化量（净光合速率）为+4.0mg/h。总光合速率=净光合速率+呼吸速率=4.0+0.5=4.5mg/h。5小时O 总产生量为4.5×5=22.5mg，B正确；
C、20℃、10klx时，净光合速率为+5.0mg/h，光照10小时积累O 量为5.0×10=50mg。黑暗14小时呼吸消耗O 量为1×14=14mg。一昼夜O 净释放量为50-14=36mg，C错误；
D．光照强度为5klx时，植物同时进行光合作用和呼吸作用。ATP产生的场所包括叶绿体（光反应）、线粒体（呼吸作用第三阶段）和细胞质基质（呼吸作用第一阶段），D错误。
故选B。
12．光饱和点是植物光合作用达到最强时对应的最低光照强度。将两种作物单独种植（单作）或隔行种植（间作），测得两种植物的光合速率如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．与单作相比，间作时两种作物的呼吸作用强度均受到影响
B．与单作相比，间作时甲的光饱和点增大，乙的减小
C．间作虽然提高了甲的光合速率但降低了乙的光合速率
D．间作时乙作物可以积累有机物的最低光照强度小于单作时
【答案】C
【解析】A、由图示曲线可知，甲的呼吸强度在间作时大于单作时，乙的呼吸强度在间作时小于单作，说明间作或单作会影响两种植物的呼吸强度，A正确；
B、由图示可知，甲间作时的光饱和点明显大于单作时，而乙在间作时的光饱和点小于单作时，即与单作相比，间作时甲光饱和点增大，乙光饱和点减小，B正确；
C、由图可知，乙在光照强度达到两条曲线相交之前时，间作的光合速率是比单作还要高的，C错误；
D、当光照强度大于光补偿点时植株开始积累有机物，由图示可知，乙在单作时的光补偿点大于间作时，说明乙植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作，D正确。
13．下图甲、乙表示某植物内的光合作用与呼吸作用过程及其与温度的关系，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．图甲中光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多
B．图甲中两曲线的交点表示光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物量相等
C．图乙中过程①发生在细胞质基质中，过程②发生在叶绿体基质中
D．图乙中①②③④四个过程既不消耗O2也不产生O2，过程①④都能产生[H]
【答案】B
【解析】A、图甲中可以看出，在25℃条件下植物的二氧化碳的吸收量最大，即净光合速率最高，因此此温度条件下积累的有机物的量最多，A正确；
B、图甲中两曲线的交点表示光合作用积累的有机物（净光合量）与呼吸作用消耗的有机物量相等，即光合作用总量是呼吸作用的两倍，B错误；
C、图乙中①过程表示有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，②过程表示三碳化合物的还原，属于暗反应中的物质变化，因此发生在叶绿体基质中，C正确；
D、图乙中①④过程表示有氧呼吸的第一、二两个阶段，②③两个过程表示光合作用的暗反应阶段，因此这些过程既不消耗氧气也不产生氧气，①④过程都能产生[H]，D正确。
14．下表是采用黑白瓶（不透光瓶-可透光瓶）测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并比较计算后的数据。下列有关分析正确的是（　　）
水深/m l 2 3 4
白瓶中O2浓度/（g·m-3） 3 1．5 0 -1
黑瓶中O2浓度/（g·m-3） -1．5 -1．5 -1．5 -1．5
A．水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为3g/m3
B．水深2m处白瓶中植物光合速率等于呼吸速率
C．水深3m处白瓶中产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D．水深4m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
【答案】C
【解析】A、由分析可知：在水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为3+1.5=4.5(g/m3)，A错误；
B、水深2m处白瓶中植物净光合作用速率为1.5 g/m3大于），光合作用速率大于呼吸速率，B错误；
C、水深3 m处白瓶中水生植物光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量相等，即植物光合作用等于呼吸作用，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；
D、在水深4 m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为-1+1.5=0.5(g/m3)，能进行光合作用，D错误。
故选C。
15．“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，设法阻止两部分之间的物质运输。适宜光照下4小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b。下列说法错误的是（ ）
A．若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重
B．选择叶片时需注意叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等的一致性
C．分析实验数据可知，该叶片的净光合作用速率的数值为：（b-a）/4
D．若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理
【答案】C
【解析】A、黑暗条件下植物只进行呼吸作用，不进行光合作用，因此对称叶的遮光部分在单位时间内干重的减少量为细胞呼吸速率，因此若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重，作为起始干重，A正确；
B、本实验的自变量为是否光照，叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等属于无关变量，各组应保证其他条件相同且适宜，否则会导致实验结果不准确，B正确；
C、该叶片的净光合作用速率=（b－初始干重）÷4，初始干重=a+呼吸速率×4，因此净光合作用速率=（b－a－呼吸速率×4）÷4，由于初始干重和呼吸速率都是未知的，因此不能确定该叶片的净光合作用速率，C错误；
D、若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理，以排除自身储存的淀粉对实验结果的影响，D正确。
1．（以CO2的猝发为情境）植物具有“CO2的猝发”现象，“CO2的猝发”指的是正在进行光合作用的叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2。如图为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线。下列说法错误的是（ ）
A．遮光后叶绿体中光反应和暗反应都立即停止
B．光照条件下，A的面积越大植物生长速度越快
C．遮光后短时间内叶绿体中C5/C3比值会降低
D．遮光前，该植物叶片固定CO2的速率为10μmol m-2 s-1
【答案】A
【解析】A、光照停止后，由于光反应产生的ATP和NADPH还没有完全消耗尽，所以暗反应并没有立即停止，A错误；
B、图中A的面积代表的是植物净光合作用量，净光合作用量越大则植物生长越快，B正确；
C、遮光后光反应不能进行，为暗反应提供的ATP和NADPH减少，导致暗反应C3的还原速度减慢，叶绿体中C3含量会增加而C5含量会减少，所以短时间内C5/C3比值会降低，C正确；
D、计算该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率时，应该加上释放CO2速率，所以该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为7+3=10μmol·m-2·S-1，D正确。
故选A。
2．（2025·湖北黄石·二模）下图是某植株叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述，错误的是（ ）
A．若细胞①处于黑暗环境中。那么该细胞单位时间内放出的CO2量即为呼吸速率
B．若将该植株置于细胞②对应的光照强度下一段时间，则植株的干重将减小
C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和
D．对细胞④的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N1小于m2
【答案】D
【解析】A、细胞①处于黑暗环境中，细胞只进行呼吸作用，因此该细胞单位时间内放出的CO2量即为呼吸速率，A正确；
B、细胞②对应的光照强度下光合作用等于呼吸作用，但由于植株中存在不能进行光合作用的细胞，会消耗有机物，所以若将该植株置于细胞②对应的光照强度下一段时间，则植株的干重将减小，B正确；
C、③光合作用强度大于呼吸作用，故光合作用所需的CO2，来源的外来的CO2和呼吸作用产生的CO2，故合作用所利用的CO2量为N1与N2的和，C正确；
D、④表示的呼吸作用强度大于光合用强度，故呼吸作用释放的CO2大于光合作产生的O2，物质的量N1等于m2，D错误。
3．（2025·湖南长沙·二模）生物兴趣小组在密封容器的两侧放置完全相同的植株A、B，A植株左上角有适宜光源，B植株无光源，中间用挡板隔开（挡板既能遮光又能隔绝气体交换）（如图甲）。然后在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养，测定培养过程A植株的光合速率与呼吸速率，得到图乙曲线L1。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是（　　）
A．a点对应的时刻为测定的起始时刻
B．ab、cd段限制光合速率的因素均为CO2浓度
C．b点为撤去挡板的时刻
D．c点时A植株光合速率等于B植株
【答案】D
【解析】A、观察图乙，a点之前没有对A植株的光合速率与呼吸速率进行测定相关操作，所以a点对应的时刻为测定的起始时刻，A正确；
B、ab段挡板存在，A植株的光合作用消耗CO2，导致容器内CO2浓度逐渐降低，限制光合速率，cd段挡板撤去后，B植株的呼吸作用释放CO2被A植株利用，但随CO2消耗，浓度再次成为限制因素，因此ab、cd段均受CO2浓度限制，B正确；
C、ab段，A植株光合速率逐渐降低，由于有适宜光源，因此ab段A植株光合速率下降的原因是随着容器内CO2浓度逐渐降低，在b点之后，光合速率又逐渐上升，说明b点对应撤去挡板的时刻，C正确；
D、 挡板打开后，B植株有光照，但因为距离远，光照强度小于A植株，所以c点时A植株光合速率大于B植株，D错误。
故选D。
4．（2025·重庆渝中·三模）植物的气孔由两个保卫细胞构成，保卫细胞吸水膨大时气孔打开，反之关闭，BLINK1是保卫细胞膜上一种特殊K+通道蛋白，如图甲。转入BLINK1合成相关基因的转基因植株，气孔可快速开启与关闭，而野生型植株无BLJNK1，气孔开闭较慢；该转基因植株和野生植株在一天中连续光照和间隔光照（强光和弱光交替光照）下，测得每升水产生植株干重变化的结果，如图乙。下列说法错误的是（　　）
A．K+通过协助扩散进入保卫细胞，提高细胞渗透压，使其吸水膨胀
B．推测连续光照下野生型植株和转基因植株气孔状态无明显差异
C．间隔光照下，转基因植株干重增加比野生型植株多的原因是气孔开闭速度快
D．若测得某植株单位时间内二氧化碳吸收量等于氧气消耗量，则干重将不变
【答案】D
【解析】A、从图甲可知，K+通过BLINK1通道蛋白进入保卫细胞，需要载体蛋白，不消耗能量，属于协助扩散，K+进入保卫细胞后，提高细胞渗透压，使细胞吸水膨胀，A正确；
B、连续光照下，野生株和转基因植株每升水产植株茎干重差别不大，推测气孔状态无明显差异，B正确；
C、间隔光照下，转基因植株气孔开闭速度快，在强光时能快速开启气孔吸收CO2，进行光合作用，在弱光时能快速关闭气孔，减少水分散失，所以转基因植株干重增加比野生型植株多，C正确；
D、单位时间内氧气的消耗量代表呼吸速率，单位时间内二氧化碳的吸收量代表净光合速率，因此某环境条件下，若测得该植株单位时间内二氧化碳的吸收量等于氧气的消耗量，说明净光合速率与呼吸速率相等，说明此时光合速率大于呼吸速率，因此该条件下该植物的于重会增加，D错误。
5．（2025·湖北黄冈·二模）下图1为植物甲和乙的光合作用光响应曲线，图2为长期在一定光强下生长的两株甲的光合作用光响应曲线，下列相关说法正确的是（ ）
A．PAR>800μmolm-2 s-1时增加CO2会提高乙光合速率
B．甲能够在较低光合有效辐射时可达到其最大光合速率
C．图1中相同光合有效辐射条件下甲的净光合速率大于乙
D．图2表明叶片光合作用的特性与其生长条件无关
【答案】A
【解析】A、分析图1可知，当PAR>800μmolm-2 s-1时乙净光合速率不再变化，此时光照强度不再是限定因素，增加CO2可能会提高乙光合速率，A正确；
B、当PAR>800μmolm-2 s-1时乙净光合速率不再变化，而甲依然在上升，因此乙能够在较低光强达到其最大光合速率，B错误；
C、分析图1可知，当光照强度较弱时，相同光强甲净光合速率小于乙，C错误；
D、分析图2可知光下生长的甲光饱和点更大，因此表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关，D错误。
故选A。
6．（2025·江西·三模）如图为某植物在不同温度下，测得相关指标的变化曲线。下列叙述错误的是（ ）
A．光下叶肉细胞的线粒体基质生成CO2，叶绿体基质消耗CO2
B．在40℃时，该植物在光下的呼吸速率等于光合速率，不能正常生长
C．该植物的呼吸作用最适温度高于光合作用的最适温度
D．给该植物浇灌含18O的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O
【答案】B
【解析】A、光下叶肉细胞会进行光合作用和呼吸作用，光合作用叶绿体基质消耗CO2，呼吸作用线粒体基质中有CO2生成，A正确；
B、40℃条件下，净光合速率和呼吸速率相等，由于光照时间未知，无法判断植物一天的有机物积累量，即无法判断植物能否正常生长，B错误；
C、据图可知，实验范围内，该植物呼吸作用的最适温度约为40℃，而光合作用的最适温度约为30℃，C正确；
D、给该植物浇灌含18O的H2O，光反应水的光解，生成18O标记的O2，18O标记的H2O参与有氧呼吸第二阶段，可生成C18O2，一段时间后空气中能检测出C18O2，18O标记的H2O还参与有氧呼吸第二阶段，可生成C18O2，C18O2参与光合作用暗反应合成（CH218O），D正确。
故选B。
7．（2025·河南郑州·一模）用不同强度的光照射某种植物叶片，并将其每100cm2叶面积的CO2吸收速率表示在下图中。假设每天光照为14小时，昼间的光照强度超过光饱和点，而夜晚为完全黑暗，请根据下图计算该植物每100cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量（ ）
A．370mg B．300mg C．360mg D．440mg
【答案】A
【解析】由题图可知，该植物的净光合速率为30mg/100cm2叶面积 小时，呼吸速率为5mg/100cm2叶面积 小时；由题意可知，该植物每天光照为14小时，由黑暗时间为10小时。故该植物每100cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量=14×30-5×10=370mg，A正确，BCD错误。
故选A。
8．（2025·四川巴中·三模）某实验小组欲探究 O2浓度增大和温度升高对水稻叶片光合作用的影响，以水稻为实验材料，设置两个 O2浓度（环境大气 O2浓度和 1.5 倍环境大气 O2浓度）和三个温度处理[环境温度（CK）、冠层红外增温+1.5℃和冠层红外增温+2℃]，于灌浆后期测定各组水稻叶片的饱和光合速率（饱和光合速率是指在一定的光照强度下，植物光合作用速率达到最大值时的光合速率），结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．各组应选取数量相等、长势较一致的水稻叶进行饱和光合速率的测定
B．实验结果不能表明，O2对饱和光合速率的抑制作用随 O2暴露时间的延长而增强
C．实验结果不能表明，O2浓度增大会显著降低水稻灌浆后期叶片的饱和光合速率
D．推测适当增温能在一定程度上缓解高浓度 O2对水稻饱和光合速率的抑制作用
【答案】C
【解析】A、测定饱和光合速率时，各组需选取数量相等、长势较一致的水稻叶进行测定，目的是控制无关变量对实验结果的干扰，A正确；
B、实验并未进行自变量为O3暴露时间的实验，不能得出O3对光合速率的抑制作用随O3暴露时间的延长而增强的结论，B正确；
C、实验结果表明，O2浓度增大容易显著降低水稻灌浆后期叶片的饱和光合速率，C错误；
D、冠层内增温2℃处理下，1.5倍环境大气O3浓度的饱和光合速率大于CK组中1.5倍环境大气O3浓度的饱和光合速率，推测增温能在一定程度上缓解高浓度O3对水稻光合速率的抑制作用，D正确。
故选C。
9．（2025·江西南昌·二模）甜椒是我国温室栽培的主要蔬菜之一，某小组利用甜椒叶圆片探究光照强度对光合作用速率的影响，实验装置如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．本实验材料需选取颜色相同的甜椒叶制成大小相同的叶圆片
B．本实验通过改变白炽灯在刻度尺上的位置模拟光照强度的变化
C．本实验用一定方法先排除叶肉细胞间隙的空气使叶圆片沉于溶液中
D．相同时间内叶圆片浮起个数可以作为实际光合作用速率的检测指标
【答案】D
【解析】A、为了确保实验的准确性和可比性，实验材料（甜椒叶）应选取颜色相同、大小一致的叶圆片，以排除因叶片大小或颜色差异导致的实验误差，A正确；
B、实验中是探究光照强度对光合速率影响的实验装置，光源和装置的距离代表了光照强度的改变，即实验中通过调整白炽灯的位置来改变光照强度，B正确；
C、在光合作用实验中，通常需要将叶圆片沉于溶液中，以便观察光合作用产生的气泡，排除叶肉细胞间隙的空气是实现这一步骤的必要操作，C正确；
D、叶圆片浮起的个数可以作为光合作用速率的检测指标，但它反映的是净光合作用速率，而不是实际光合作用速率，实际光合作用速率还应包括呼吸作用消耗的氧气量，D错误。
故选D。
10．（2025·广西柳州·三模）科研人员利用“间隙光”（光照20秒、黑暗20秒交替进行）处理叶肉细胞一段时间后，检测叶肉细胞O2释放速率和CO2吸收速率，部分实验结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．在AB段，产生O2的部位是叶绿体内膜
B．在BC段，叶绿体中没有ATP消耗
C．在CD段，光合作用强度等于呼吸作用强度
D．在EF段，叶绿体能利用CO2合成有机物
【答案】D
【解析】A、AB段光照下进行光合作用，产生氧气的场所在叶绿体的类囊体膜，A错误；
B、在BC段，叶绿体中可以进行暗反应，消耗光反应产生的ATP和NADPH，B错误；
C、在CD段，叶肉细胞O2释放速率（光合速率）和CO2吸收速率（光合速率-呼吸速率）相等，说明净光合速率大于0，光合作用强度大于呼吸作用强度，C错误；
D、在EF段，CO2吸收速率下降但仍大于0，因此叶绿体能利用CO2合成有机物，D正确。
1．（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（ ）
A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验
C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度
D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关
【答案】C
【解析】A、用打孔器打出叶圆片的目的是使其进行光合作用产生氧气，依据单一变量原则，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉，A正确；
B、调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比实验，B正确；
C、实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸强度，无法计算出实际光合作用强度，C错误；
D、同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D正确。
2．（2024·贵州·高考真题）种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质，也离不开水和无机盐。下列叙述正确的是（ ）
A．种子吸收的水与多糖等物质结合后，水仍具有溶解性
B．种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类不变
C．幼苗细胞中的无机盐可参与细胞构建，水不参与
D．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH
【答案】D
【解析】A、种子吸收的水与多糖等物质结合后，这部分水为结合水，失去了溶解性，A错误；
B、种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类增加，B错误；
C、水也参与细胞构成，如结合水是细胞的重要组成成分，C错误；
D、幼苗中的水可参与光合作用形成NADPH，也可通过有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水生成NADH，D正确。
故选D。
3．（2024·浙江·高考真题）植物细胞胞质溶胶中的、通过离子通道进入液泡，Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度
B．、通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能
C．Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量
D．白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
【答案】C
【解析】A、由图可知，细胞液的pH3-6，胞质溶胶的pH7.5，说明细胞液的H+浓度高于细胞溶胶，若要长期维持膜内外的H+浓度梯度，需通过主动运输将细胞溶胶中的H+运输到细胞液中，A正确；
B、通过离子通道运输为协助扩散，、通过离子通道进入液泡属于协助扩散，不需要ATP直接供能，B正确；
C、液泡膜上的载体蛋白能将H+转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na+、Ca2+转运到液泡内，说明Na+、Ca2+进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度，因此该过程Na+、Ca2+的进入液泡的方式为主动运输，需要消耗能量，能量由液泡膜两侧的H+电化学梯度提供，C错误；
D、白天蔗糖进入液泡，使光合作用产物及时转移，减少光合作用产物蔗糖在细胞质基质中过度积累，有利于光合作用的持续进行，D正确。
4．（2024·山东·高考真题）仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是（　　）
A．细胞失水过程中，细胞液浓度增大
B．干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C．失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离
D．干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用
【答案】B
【解析】A、细胞失水过程中，水从细胞液流出，细胞液浓度增大，A正确；
B、依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，则外层细胞的细胞液单糖多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，故外层细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高，B错误；
C、依题意，内部薄壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大，失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离，C正确；
D、依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，有利于外层细胞光合作用产物向内部薄壁细胞转移，可促进外层细胞的光合作用，同时内薄壁细胞细胞液浓度降低，水分从内向外转移，促进外细胞光合作用，D正确。
故选B。
5．（2023·天津·高考真题）下图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的 机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述 错误的是（ ）
A．物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO3-进入细胞质基质
B．HCO3-利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质
C．水光解产生的H+提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D．光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
【答案】B
【解析】A、光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成，因此物质X可通过提高 有氧呼吸水平促进HCO3-进入细胞质基质。A正确；
B、HCO3-进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误；
C、据图可知，光反应中水光解产生的H+促进HCO3-进入类囊体，并与HCO3-在类囊体腔内反应产生CO2，因此能提高类囊体腔CO2水平，C正确；
D、据图可知，光反应生成的物质X（O2）促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于HCO3-进入叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2供应，D正确。
故选B。
6．（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】A、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；
B、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；
C、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；
D、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。
故选C。
7．（2023·湖北·高考真题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　）
A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
【答案】C
【解析】A、叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；
B、Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱 ，B正确；
C、弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；
D、PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O2，D正确。
8．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm为蓝光（B），600~700nm为红光（R）。远红光（700~750nm，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 B A（施氮肥） B（施氮肥） 0.90 0.20 0.70 0.02 3.40 0.29 1.75 0.01 160 100 150 — 0.15 0.20 0.28 — 1.08 1.08 1.08 —
(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（700~750nm，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b）是光合作用中的主要色素，能吸收红光（600-700nm）用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光（R, 600-700nm）和远红光（FR, 700-750nm），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（400-500nm），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（700~750nm，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。
9．（2025·山东·高考真题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
(1)叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。
(2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、 ，离心收集绿藻并重新放入含H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 。
(3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。
【答案】(1) 磷脂双分子层 基粒
(2) 水的光解 丙酮酸、[H] 氧气（或O2）和二氧化碳（CO2）
(3)途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤
【解析】（1）叶绿体膜属于生物膜的范畴，生物膜的基本支架是磷脂双分子层；叶绿体中含有许多由类囊体组成的基粒，扩展了受光面积。
（2）据图分析，水在光下分解为O2和H+，同时产生的电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH，即生成NADPH所需的电子源自于水的光解。3H2O被植物细胞吸收后参与光合作用，生成C63H12O6。在有氧呼吸的第一阶段，C63H12O6在细胞质基质中被分解成含有3H的丙酮酸，产生少量的[3H]，并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸与3H2O在线粒体基质中被彻底分解生成CO2和[3H]，释放少量的能量；在线粒体内膜上完成的有氧呼吸的第三阶段，[3H]与O2结合生成H2O，并释放大量的能量。可见，用含3H2O的溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、丙酮酸。培养液中H218O被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产生18O2；在有氧呼吸的第二阶段，H218O与丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H]，即产生的带18O标记的气体有O2和CO2。
（3）据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。
1第11讲 细胞代谢综合分析
目录 01 课标达标练 【题型一】细胞代谢过程中的物质能量关系 【题型二】植物光合作用和呼吸作用的日变化曲线分析 【题型三】光合速率的测定方法 02 能力突破练（新角度+新情境+新考法） 03 高考溯源练（含2025年高考真题）
题型一 细胞代谢过程中的物质能量关系
1．西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示（①～④表示过程）。某实验室用水培法栽培西红柿进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示，下列说法正确的是（　　）
A．图1中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP的过程是①③④
B．图2中，9～10h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度
C．培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高
D．图2中两曲线的交点时，叶肉细胞不吸收外界的CO2
2．光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，其中I~VII代表物质，①~⑤代表过程。下列叙述错误的是（ ）
A．图中VII被相邻细胞利用至少需要穿过6层生物膜
B．图中Ⅱ和Ⅴ是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同物质
C．图中①~⑤均伴随着ATP的合成或水解，其中③合成的ATP可被②利用
D．细胞中脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解可通过细胞呼吸联系起来
3．如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线，下列说法正确的是（ ）
A．在A点时，叶肉细胞中产生ATP的场所只有线粒体
B．在B点时，植物细胞产生的O2不一定只来自光合作用
C．若适当增加CO2浓度，则B点向右移，C点向左移
D．在D点时，ADP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
4．如图为叶肉细胞内碳元素的部分转移路径，①~④表示生理过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．图中①②过程发生在叶绿体，③④过程发生在线粒体
B．图中过程①和过程③产生的C3为同一种物质
C．图中过程②的C3的碳原子全部转移到C6H12O6
D．若①②的速率大于③④的速率，整棵植株的干重不一定会增加
5．小麦是我国重要的粮食作物之一，其进行光合作用和呼吸作用的过程如图所示，①~④表示生理过程。下列分析合理的是（　　）
A．①过程发生在叶绿体基质中
B．NADPH在②过程中的作用是仅作为还原剂
C．③过程生成CO2时伴随着大量的ATP产生，以供大多数生命活动使用
D．对于整株小麦，④过程消耗的O2的量小于①过程产生的O2的量时，小麦可以正常生长
题型二 植物光合作用和呼吸作用的日变化曲线分析
6．将某种植物栽培于密闭玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况（整个过程呼吸速率恒定）。则下列相关说法正确的是（　　）
A．b点叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率
B．经过一昼夜后，该玻璃温室内的O2浓度将下降
C．de段光合速率下降的原因是玻璃温室内的CO2浓度将下降
D．f点时玻璃罩内CO2浓度最低，故此时光合作用速率最慢
7．将一株植物放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．图中开始进行光合作用的点是C点、c点
B．图甲中的F点对应于图乙中的h点
C．图中出现光合速率等于呼吸速率的点有4个
D．经过一昼夜之后，植物的有机物含量增加
8．晴朗夏季，某兴趣小组将用全素营养液培养的花生植株放入密闭的玻璃罩内，置于室外继续培养，获得实验结果如下图所示。其中甲图表示玻璃罩内的CO2含量一昼夜的变化情况（A点表示玻璃罩内起始（CO2浓度），乙图表示该植株一昼夜CO2释放速率或吸收速率，丙图表示花生叶肉细胞中两种细胞器的四种生理状态。下列有关叙述正确的是（ ）
A．甲图中的D点与丙图中的（2）对应，D点之后植株开始进行光合作用
B．甲图中的H点与乙图中的e点对应，此时植株的光合作用最强
C．乙图中ac段发生的生理过程对应丙图中的（4）
D．乙图中积累有机物的时段是ci段
9．图1为某植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况，图2为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量转变示意图，图中①~⑥代表物质。据图判断下列说法不正确的是（ ）
A．图1中该植物进行光合作用的时间区段是 ah段，ce段与fg段光合速率下降的原因不相同
B．图1中若c、f时刻的光合速率相等，则该植物呼吸速率为c时刻小于 f时刻
C．图2中①中的能量转化成④中的能量，给植物提供C18O2，则植物释放的CO2中没有18O
D．图2中光照突然增强，短时间内可能会导致①与②的比值增大，随后该比值减小，最终基本不变
10．光是绿色植物进行光合作用的条件。某兴趣小组为探究光对植物光合作用的影响，设计了以下实验。将密闭玻璃罩内的某植物置于适宜光照下一定时间，迅速进行遮光处理，一段时间后给予适宜光照，检测到玻璃罩内CO2含量的变化如图。下列选项不正确的是（ ）
A．ab段含量减少是因为植物的光合作用强度大于呼吸作用强度
B．bc段含量上升是因为遮光处理后植物只进行呼吸作用
C．ab段和cd段植物都有有机物积累，有机物含量最多的是c点
D．de段CO2含量不变是因为该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等
题型三 光合速率的测定方法
11．某科研小组在不同环境条件下，针对某植物的氧气吸收量和释放量进行测定后，所得结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）
A．该植物在20℃的呼吸速率小于10℃的呼吸速率
B．在10klx、10℃时，该植物5小时O2的产生量为22.5mg
C．20℃条件，10klx光照10小时，一昼夜该植物O2的释放量为26mg
D．光照强度为5klx时，该植物细胞内能产生ATP的场所是线粒体、叶绿体
12．光饱和点是植物光合作用达到最强时对应的最低光照强度。将两种作物单独种植（单作）或隔行种植（间作），测得两种植物的光合速率如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．与单作相比，间作时两种作物的呼吸作用强度均受到影响
B．与单作相比，间作时甲的光饱和点增大，乙的减小
C．间作虽然提高了甲的光合速率但降低了乙的光合速率
D．间作时乙作物可以积累有机物的最低光照强度小于单作时
13．下图甲、乙表示某植物内的光合作用与呼吸作用过程及其与温度的关系，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．图甲中光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多
B．图甲中两曲线的交点表示光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物量相等
C．图乙中过程①发生在细胞质基质中，过程②发生在叶绿体基质中
D．图乙中①②③④四个过程既不消耗O2也不产生O2，过程①④都能产生[H]
14．下表是采用黑白瓶（不透光瓶-可透光瓶）测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并比较计算后的数据。下列有关分析正确的是（　　）
水深/m l 2 3 4
白瓶中O2浓度/（g·m-3） 3 1．5 0 -1
黑瓶中O2浓度/（g·m-3） -1．5 -1．5 -1．5 -1．5
A．水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为3g/m3
B．水深2m处白瓶中植物光合速率等于呼吸速率
C．水深3m处白瓶中产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D．水深4m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
15．“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，设法阻止两部分之间的物质运输。适宜光照下4小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b。下列说法错误的是（ ）
A．若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重
B．选择叶片时需注意叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等的一致性
C．分析实验数据可知，该叶片的净光合作用速率的数值为：（b-a）/4
D．若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理
1．（以CO2的猝发为情境）植物具有“CO2的猝发”现象，“CO2的猝发”指的是正在进行光合作用的叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2。如图为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线。下列说法错误的是（ ）
A．遮光后叶绿体中光反应和暗反应都立即停止
B．光照条件下，A的面积越大植物生长速度越快
C．遮光后短时间内叶绿体中C5/C3比值会降低
D．遮光前，该植物叶片固定CO2的速率为10μmol m-2 s-1
2．（2025·湖北黄石·二模）下图是某植株叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述，错误的是（ ）
A．若细胞①处于黑暗环境中。那么该细胞单位时间内放出的CO2量即为呼吸速率
B．若将该植株置于细胞②对应的光照强度下一段时间，则植株的干重将减小
C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和
D．对细胞④的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N1小于m2
3．（2025·湖南长沙·二模）生物兴趣小组在密封容器的两侧放置完全相同的植株A、B，A植株左上角有适宜光源，B植株无光源，中间用挡板隔开（挡板既能遮光又能隔绝气体交换）（如图甲）。然后在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养，测定培养过程A植株的光合速率与呼吸速率，得到图乙曲线L1。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是（　　）
A．a点对应的时刻为测定的起始时刻
B．ab、cd段限制光合速率的因素均为CO2浓度
C．b点为撤去挡板的时刻
D．c点时A植株光合速率等于B植株
4．（2025·重庆渝中·三模）植物的气孔由两个保卫细胞构成，保卫细胞吸水膨大时气孔打开，反之关闭，BLINK1是保卫细胞膜上一种特殊K+通道蛋白，如图甲。转入BLINK1合成相关基因的转基因植株，气孔可快速开启与关闭，而野生型植株无BLJNK1，气孔开闭较慢；该转基因植株和野生植株在一天中连续光照和间隔光照（强光和弱光交替光照）下，测得每升水产生植株干重变化的结果，如图乙。下列说法错误的是（　　）
A．K+通过协助扩散进入保卫细胞，提高细胞渗透压，使其吸水膨胀
B．推测连续光照下野生型植株和转基因植株气孔状态无明显差异
C．间隔光照下，转基因植株干重增加比野生型植株多的原因是气孔开闭速度快
D．若测得某植株单位时间内二氧化碳吸收量等于氧气消耗量，则干重将不变
5．（2025·湖北黄冈·二模）下图1为植物甲和乙的光合作用光响应曲线，图2为长期在一定光强下生长的两株甲的光合作用光响应曲线，下列相关说法正确的是（ ）
A．PAR>800μmolm-2 s-1时增加CO2会提高乙光合速率
B．甲能够在较低光合有效辐射时可达到其最大光合速率
C．图1中相同光合有效辐射条件下甲的净光合速率大于乙
D．图2表明叶片光合作用的特性与其生长条件无关
6．（2025·江西·三模）如图为某植物在不同温度下，测得相关指标的变化曲线。下列叙述错误的是（ ）
A．光下叶肉细胞的线粒体基质生成CO2，叶绿体基质消耗CO2
B．在40℃时，该植物在光下的呼吸速率等于光合速率，不能正常生长
C．该植物的呼吸作用最适温度高于光合作用的最适温度
D．给该植物浇灌含18O的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O
7．（2025·河南郑州·一模）用不同强度的光照射某种植物叶片，并将其每100cm2叶面积的CO2吸收速率表示在下图中。假设每天光照为14小时，昼间的光照强度超过光饱和点，而夜晚为完全黑暗，请根据下图计算该植物每100cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量（ ）
A．370mg B．300mg C．360mg D．440mg
8．（2025·四川巴中·三模）某实验小组欲探究 O2浓度增大和温度升高对水稻叶片光合作用的影响，以水稻为实验材料，设置两个 O2浓度（环境大气 O2浓度和 1.5 倍环境大气 O2浓度）和三个温度处理[环境温度（CK）、冠层红外增温+1.5℃和冠层红外增温+2℃]，于灌浆后期测定各组水稻叶片的饱和光合速率（饱和光合速率是指在一定的光照强度下，植物光合作用速率达到最大值时的光合速率），结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．各组应选取数量相等、长势较一致的水稻叶进行饱和光合速率的测定
B．实验结果不能表明，O2对饱和光合速率的抑制作用随 O2暴露时间的延长而增强
C．实验结果不能表明，O2浓度增大会显著降低水稻灌浆后期叶片的饱和光合速率
D．推测适当增温能在一定程度上缓解高浓度 O2对水稻饱和光合速率的抑制作用
9．（2025·江西南昌·二模）甜椒是我国温室栽培的主要蔬菜之一，某小组利用甜椒叶圆片探究光照强度对光合作用速率的影响，实验装置如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．本实验材料需选取颜色相同的甜椒叶制成大小相同的叶圆片
B．本实验通过改变白炽灯在刻度尺上的位置模拟光照强度的变化
C．本实验用一定方法先排除叶肉细胞间隙的空气使叶圆片沉于溶液中
D．相同时间内叶圆片浮起个数可以作为实际光合作用速率的检测指标
10．（2025·广西柳州·三模）科研人员利用“间隙光”（光照20秒、黑暗20秒交替进行）处理叶肉细胞一段时间后，检测叶肉细胞O2释放速率和CO2吸收速率，部分实验结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．在AB段，产生O2的部位是叶绿体内膜
B．在BC段，叶绿体中没有ATP消耗
C．在CD段，光合作用强度等于呼吸作用强度
D．在EF段，叶绿体能利用CO2合成有机物
1．（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（ ）
A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验
C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度
D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关
2．（2024·贵州·高考真题）种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质，也离不开水和无机盐。下列叙述正确的是（ ）
A．种子吸收的水与多糖等物质结合后，水仍具有溶解性
B．种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类不变
C．幼苗细胞中的无机盐可参与细胞构建，水不参与
D．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH
3．（2024·浙江·高考真题）植物细胞胞质溶胶中的、通过离子通道进入液泡，Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度
B．、通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能
C．Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量
D．白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
4．（2024·山东·高考真题）仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是（　　）
A．细胞失水过程中，细胞液浓度增大
B．干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C．失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离
D．干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用
5．（2023·天津·高考真题）下图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的 机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述 错误的是（ ）
A．物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO3-进入细胞质基质
B．HCO3-利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质
C．水光解产生的H+提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D．光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
6．（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
7．（2023·湖北·高考真题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　）
A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
8．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm为蓝光（B），600~700nm为红光（R）。远红光（700~750nm，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 B A（施氮肥） B（施氮肥） 0.90 0.20 0.70 0.02 3.40 0.29 1.75 0.01 160 100 150 — 0.15 0.20 0.28 — 1.08 1.08 1.08 —
(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 。
9．（2025·山东·高考真题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
(1)叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。
(2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、 ，离心收集绿藻并重新放入含H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 。
(3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。
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