资源简介

重点小专题3　细胞呼吸与光合作用
【网络构建】
①CO2+H2O(CH2O)+O2
②ATP和NADPH　③叶绿体基质　④ATP和NADPH
⑤C6H12O6+6H2O+6O2 12H2O+6CO2+能量　⑥细胞质基质和线粒体　⑦细胞质基质　⑧C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量(少)
考点一
【核心提炼·抓主干】
一、1.细胞质基质　少量能量(均以热能形式散失,不合成ATP)　线粒体基质　大量能量
2.有氧呼吸　无氧呼吸　有氧呼吸　有氧呼吸　无氧呼吸
真题重组1
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　
(7)需要氧气参与;有机物彻底氧化分解;释放大量能量,生成大量ATP
(8)增加营养液中的溶氧量,促进根部细胞的有氧呼吸
[解析] (1)有氧呼吸的前两个阶段均不需要氧气的参与,第三阶段需要氧气作为原料。
(2)无氧呼吸第一阶段产生NADH,第二阶段消耗NADH。
(3)经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中,只释放出少量能量。
(4)蓝细菌属于原核生物,没有线粒体,但能进行有氧呼吸。
(5)葡萄糖经无氧呼吸产生酒精和产生乳酸的第一阶段是相同的,且都只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量ATP,因此每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP与产生乳酸时的一样多。
真题重组2
(1)√　(2)√　(3)√　(4)√
[解析] (3)密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,抑制呼吸作用,有氧呼吸减弱,消耗的有机物减少,故利于保鲜。
【命题追踪·明考向】
1.B　[解析] 酶 Ⅰ 在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,故酶 Ⅰ 主要分布在线粒体基质中,其催化的反应不需要消耗氧气,需要消耗水和丙酮酸,A错误;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH,并释放少量能量, 故低温抑制酶 Ⅰ 的活性,有氧呼吸的第二阶段反应速率减慢,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率,B正确;酶 Ⅰ 参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少,有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段,C错误;由题干可知,酶 Ⅰ 活性与甜菜根重呈正相关,在生长期喷施酶 Ⅰ 抑制剂会导致甜菜产量减少,D错误。
2.B　[解析] 细胞质基质中可以进行葡萄糖的分解,产生[H],[H]进入线粒体参与有氧呼吸的第三阶段,A正确;玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶,T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损,有氧呼吸第二阶段能产生[H],第三阶段消耗[H]生成水,突变体线粒体内膜受损,第三阶段减弱,[H]积累,会抑制第二阶段的进行,因此突变体中有氧呼吸的第二阶段减弱,B错误;T蛋白缺失会造成线粒体内膜受损,线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,因此突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻,C正确;与野生型相比,突变体有氧呼吸中间产物[H]更多且线粒体内膜受损,因此有氧呼吸强度变小,且据图可知无氧呼吸产物乳酸含量增多,因此无氧呼吸增强,D正确。
3.(1)内膜　ATP　热能
(2)正反馈调节
(3)先上升后下降　将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组,编号为a、b、c、d、e、f　在6支试管中分别添加等量的DNS试剂,混匀　在加热的过程中使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性物质的浓度,记录并分析
(4)乙烯促进果实成熟,成熟果实可溶性糖的含量增加,促进呼吸作用
[解析] (1)菠萝蜜在贮藏期间,细胞呼吸消耗氧气的阶段是有氧呼吸的第三阶段,发生在线粒体内膜上,其释放的能量一部分用于生成ATP,另一部分以热能的形式散失。(2)据图可知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,进而加速了果实的成熟,这体现了乙烯产生的调节方式为正反馈调节。(3)图中显示,菠萝蜜在贮藏5天内乙烯的产生量也表现出先上升后下降的趋势,据此推测,该过程中可溶性糖的含量变化趋势是先上升后下降。为证实上述推测,拟设计实验进行验证。本实验假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖,并提供了充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪,可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂,该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等, 本实验的目的是检测葡萄糖含量的变化,利用的原理是颜色反应,颜色的深浅代表葡萄糖含量的多少,据此简要描述实验过程:①分组编号,将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组,编号为a、b、c、d、e、f,实验中保证采摘后用于实验的菠萝蜜生长状态一致;②分别取等量的6组菠萝蜜制作匀浆,取等量(1毫升)匀浆液分别置于6支干净的试管中;③在6支试管中分别添加等量的DNS试剂,混匀;④分别在沸水浴中加热;⑤在加热的过程中使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性物质的浓度,记录并分析。(4)图中呼吸速率与乙烯释放速率变化趋势相同,且正好比乙烯释放速率的变化滞后一天,其原因是乙烯增加了可溶性糖的含量从而导致呼吸速率上升。
【热点情境·拓思维】
1.(1)①2　线粒体基质　不消耗　②水和NADH　③细胞呼吸不仅能为生物体提供能量,还是生物体代谢的枢纽
2.①有氧呼吸第三　一、二
②细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质
③催化　运输
④在无氧条件下,无法形成H+的电化学势能,丙酮酸因缺乏动力而不能通过主动运输穿过线粒体内膜　乳酸或酒精和CO2
考点二
【核心提炼·抓主干】
真题重组1
(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√
(8)叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,选择红光可排除类胡萝卜素的干扰
(9)黑暗条件下,不能进行光反应,不能产生暗反应所需要的ATP和NADPH
(10)五碳化合物供应不足、CO2供应不足、酶活性的限制　强光照射后短时间内,光能吸收速率继续增大,水光解产生氧气的速率继续增加
(11)自身呼吸消耗或建造植物体结构
[解析] (2)叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光,所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量。
(4)用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏。
(5)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越快。
真题重组2
(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
[解析] (1)弱光条件下植物没有氧气的释放,有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度,光合作用产生的氧气均被呼吸作用消耗,此时植物虽然进行了光合作用,但是没有氧气的释放。
(2)温度升高使呼吸酶的活性增强,呼吸作用变强,消耗大量养分;同时温度升高使作物叶绿素降解,光反应生成的NADPH和ATP减少。
【命题追踪·明考向】
1.B　[解析] B组用壳梭孢素处理,可使大豆叶片气孔充分开放,所以B组和A组胞间CO2浓度不相等,A错误;30 min时,B组的光合速率相对值高于A组,叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组,B正确;30 min后随着光照时间延长,A组光合速率相对值不再改变,因此30 min时,限制A组光合速率的主要因素不是光照时间,C错误;B组达到最大光合速率相对值所用的光照时间比A组短,与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更短,D错误。
2.(1)磷脂双分子层　基粒
(2)水的光解　丙酮酸、[H]　氧气(O2)和二氧化碳(CO2)
[解析] (1)叶绿体膜属于生物膜,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、H+和e-,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H12O6。在有氧呼吸的第一阶段,H12O6在细胞质基质中被分解成含有3H标记的丙酮酸和少量的[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3H2O,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、丙酮酸和[H]。培养液中O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,O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。
【热点情境·拓思维】
1.(1)类囊体薄膜上
(2)O2　类囊体腔
(3)类囊体基质侧H+泵入类囊体腔　NADPH
(4)顺　ATP
(5)①水的光解　②逆　③H+和NADP+形成NADPH
2.(1)磷酸丙糖
(2)淀粉　蔗糖
3.①O2、NADPH、ATP　叶绿体基质　基粒　光反应
②C4植物捕获和固定CO2的反应在空间上分离,CAM植物捕获和固定CO2的反应在时间上分离　PEP和C5
③C4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
④高　夜晚没有光照,不能进行光反应,不能为暗反应提供ATP和NADPH
⑤蒸腾作用丢失大量水分　光合作用(暗反应)
⑥C4植物有C4途径, C4途径可以在CO2浓度较低时有效地将其固定,二氧化碳是光合作用的原料之一,且C4植物可以在不同空间分别进行C4途径和卡尔文循环,而CAM植物白天气孔关闭,只能利用前一个晚上固定的有限的CO2进行光合作用
4.①暗反应的底物C5　减弱
a.>　ATP和NADPH　ATP和NADPH
b.降低　CO2
②C4植物　C3植物有光合“午休”现象,气孔关闭,CO2浓度低,而CO2浓度低时,O2会竞争Rubisco,使其在光下驱动加氧反应,而C4植物无光合“午休”现象
考点三
【核心提炼·抓主干】
一、2.光反应水的光解　还原C3
真题重组
(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×　(7)×
[解析] (1)类囊体膜上进行水的光解消耗H2O,而线粒体内膜上进行的有氧呼吸第三阶段生成H2O,线粒体基质中进行的有氧呼吸第二阶段不生成H2O。
(6)光照下,叶肉细胞可以进行光合作用和呼吸作用,光合作用中产生的ATP来源于光能的转化,呼吸作用中产生的ATP来源于有机物的氧化分解。
(7)在适宜且恒定的温度和光照条件下,密闭容器内培养的小麦同时进行光合作用和呼吸作用,在培养初期,容器内CO2含量逐渐降低,说明初期光合作用消耗CO2的速率大于呼吸作用释放CO2的速率,之后CO2含量保持相对稳定,说明光合作用消耗CO2的速率等于呼吸作用产生CO2的速率,即光合速率等于呼吸速率。
【命题追踪·明考向】
1.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,此时净光合速率为0,该植物干重不会增加,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,植物积累有机物越快,生长速率逐渐增大,B正确;光照强度小于b时,光照强度未达到饱和的阶段,此时光照强度为主要限制因素,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),只有当光照强度达到饱和后,提高CO2浓度,CO2固定速率才会增大,C错误;光照强度为b时,适当降低光反应速率,光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少,会使暗反应中CO2固定速率降低,D正确。
2.(1)为光合作用提供能量　作为一种信号调节植物生长发育
(2)①③④　温度和二氧化碳浓度
(3)始终大于　④组呼吸作用强度大于③组,但是两组光补偿点相等
[解析] (1)光可以为植物光合作用提供光能;同时光可以作为一种信号调节植物生长发育。(2)探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,通过①③比较可得出盐胁迫对作物生长的影响,再通过①③④比较来判断实验光是否完全抵消盐胁迫对作物生长的影响。该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。(3)由于④组呼吸作用强度大于③组,但是两组光补偿点,即总光合速率等于呼吸速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。重点小专题3　细胞呼吸与光合作用
考点一 细胞呼吸
一、细胞呼吸过程
1.细胞呼吸过程图解
2.“三看”法判断细胞呼吸的类型
3.分析细胞呼吸装置中液滴的移动(只以葡萄糖为底物)
呼吸类型 装置 液滴移动
只进行 有氧呼吸 NaOH溶液能够吸收装置中的CO2 装置1:氧气减少,液滴左移
装置2:消耗的氧气量等于产生的二氧化碳量,液滴不移动
只进行产生 酒精的 无氧呼吸 装置1:气体量不变,液滴不移动
蒸馏水不能吸收装置中的任何气体 装置2:二氧化碳量增加,液滴右移
只进行产生 乳酸的 无氧呼吸 装置1:气体量不变,液滴不移动
装置2:气体量不变,液滴不移动
(1)[2025·山东卷]有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料。( )
(2)[2025·山东卷]无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH。( )
(3)[2025·山东卷]经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失。( )
(4)[2022·江苏卷]蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP。( )
(5)[2023·全国乙卷]每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多。( )
(6)[2022·浙江6月选考]人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸。( )
(7)[2024·贵州卷]正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 。
(8)[2021·海南卷]植物工厂用营养液培植生菜过程中,需定时向营养液通入空气,目的是 。
二、影响细胞呼吸速率的因素及应用
(1)[2022·浙江6月选考]酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量。( )
(2)[2024·甘肃卷]兰花浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸。( )
(3)[2021·湖北卷]已知采摘后的梨在密封条件下4℃冷藏能延长贮藏期。因为密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜。( )
(4)[2021·湖南卷]南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气。( )
1.[2025·河南卷]甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
2.[2025·河北卷改编]玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶、T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳,研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量,结果如图。下列分析错误的是( )
A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质
B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
3.[2024·江西卷]当某品种菠萝蜜成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升,再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。回答下列问题:
(1)菠萝蜜在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的 ,其释放的能量一部分用于生成 ,另一部分以 的形式散失。
(2)据图可知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生的调节方式为 。
(3)据图推测,菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是 。为证实上述推测,拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖,现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪,可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂,该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程:
① ;
②分别制作匀浆,取等量匀浆液;
③ ;
④分别在沸水浴中加热;
⑤ 。
(4)综合上述发现,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升,其原因是 。
1.三羧酸循环
(1)三羧酸循环相关的代谢过程
①三羧酸循环是需氧生物体内普遍存在的代谢途径。在该反应过程中,乙酰辅酶A(C2)与草酰乙酸(C4)反应,最终生成 分子CO2,并且重新生成草酰乙酸(C4)。三羧酸循环发生的场所是 ,该过程 (填“消耗”或“不消耗”)O2。
②因为三羧酸循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的有机酸,例如柠檬酸(C6),所以叫作三羧酸循环,又称为柠檬酸循环或者是TCA循环。柠檬酸中的氢可来自于丙酮酸,柠檬酸脱下的氢用于合成 等。
③三羧酸循环是三大营养素糖类、脂肪、蛋白质的最终代谢通路,又能把糖类、脂肪、蛋白质联系起来,这说明细胞呼吸的意义是 。
(2)糖酵解、磷酸戊糖途径和三羧酸循环之间的关系
2.呼吸电子传递链和氧化磷酸化
图示为线粒体内外膜的结构示意图,③是线粒体孔蛋白,负责将丙酮酸运输到膜间隙;④是线粒体丙酮酸载体(MPC),负责将丙酮酸运输到线粒体内部;①是线粒体内膜上的电子传递系统,将电子最终传递给氧;②是ATP合酶,催化ATP的合成。这种产生ATP的方式称为氧化磷酸化。
①图示的过程是 阶段。图中的NADH来自有氧呼吸的第 阶段。
②氧化磷酸化作用是指糖、脂类、氨基酸等有机物在分解过程中的氧化步骤中释放能量驱动ATP合成的过程,是细胞内合成ATP的一种重要方式。氧化磷酸化可发生的场所有 。
③ATP合酶具有 和 的功能。
④在无氧条件下,丙酮酸不能进入线粒体的原因是 。NADH积累在细胞质基质中,将丙酮酸还原为 。
考点二 光合作用
一、梳理光合作用过程
1.进行光合作用的色素
[注意]①这4种色素吸收的光的波长有差别,但都可用于光合作用;
②无色透明薄膜的大棚光合效率最高;
③叶绿素对绿光吸收量最少,绿色塑料薄膜的大棚光合效率最低;
④补充红光、蓝光可以提高光合效率;
⑤吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的深层。
2.光合作用的过程
(1)[2024·贵州卷]光合色素相对含量不同可使叶色出现差异。( )
(2)[2024·贵州卷]测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段。( )
(3)[2023·全国乙卷]用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰。( )
(4)[2023·江苏卷]用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏。( )
(5)[2023·全国乙卷]叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢。( )
(6)[2021·上海卷]小麦通过合理密植后光反应和暗反应速率都提高,进而能提高产量。( )
(7)[2024·浙江6月选考]白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中有利于光合作用的持续进行。( )
(8)[2024·新课标全国卷]光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是 。
(9)[2023·全国甲卷]将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖,原因是 。
(10)[2022·山东卷]强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是 。
(11)[2022·全国甲卷]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)。
二、光合速率的影响因素及应用
1.光照强度:影响光反应阶段ATP、NADPH的产生
2.CO2浓度:影响暗反应阶段C3的生成
3.温度:通过影响酶的活性来影响光合作用
(1)[2021·湖南卷]弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用。( )
(2)[2023·湖北卷]研究发现平均气温每升高1℃,水稻、小麦等作物减产约3%~8%。因为温度升高会导致呼吸作用变强,消耗大量养分;同时叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少。( )
(3)[2025·安徽卷]“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中,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。( )
(4)[2024·北京卷]用植物叶片在室温下进行光合作用实验,测定单位时间单位叶面积的氧气释放量,在光照强度一定时,若想提高氧气释放量,可采取的做法是增加叶片周围环境CO2浓度。( )
(5)[2024·新课标全国卷]干旱缺水条件下,植物可通过减小气孔开度减少水分散失,从而会导致进入叶肉细胞的CO2减少。( )
1.[2024·福建卷]叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系,科研人员将大豆叶片分为两组,A组不处理,B组用壳梭孢素处理,将两组叶片从黑暗中转移到光照下,测定光合速率,结果如图所示。下列分析正确的是( )
A.0min时,A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度
B.30min时,B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组
C.30min时,限制A组光合速率的主要因素是光照时间
D.与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更长
2.[2025·山东卷节选]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O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 。
1.光系统及光合电子传递链
在光合作用的光反应中,叶绿素吸收的光能用于驱动光合作用中的电子传递链。光系统是主要由光合色素和蛋白质结合形成的大型复合物,包括PSⅠ和PSⅡ。电子从光系统Ⅱ(PSⅡ)通过细胞色素b6f和质体蓝素(PC)转移到光系统Ⅰ(PSI),最终生成NADPH。除此之外,PSⅡ还负责光合生物中水的光依赖性氧化,同时释放氧气和质子(H+),质子可以推动ATP合成,过程如图所示。
(1)光系统Ⅰ、Ⅱ位于叶绿体 。
(2)光系统Ⅱ中的色素吸收光能后,能将光能传递给特殊状态下的叶绿素a,使之失去电子变成强氧化剂,能够将H2O分解为H+和 ,其中H+在 (填“类囊体腔”或“叶绿体基质”)积累。
(3)光系统Ⅱ中,光使叶绿素a失去的是高能电子,电子在类囊体膜上进行传递并释放能量,用于将 ,随后丢失能量又变成低能电子,低能电子再经过光系统Ⅰ又能变成高能电子,并最终传递给NADP+形成 。
(4)类囊体膜内的H+浓度明显高于膜外,其通过膜上载体蛋白 (填“顺”或“逆”)浓度梯度回到膜外,用于合成 。
(5)类囊体膜两侧H+浓度梯度产生的原因:
①光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的 产生H+;
②膜上的载体蛋白由外向内 (填“顺”或“逆”)浓度梯度运输H+;
③类囊体的基质侧 的过程,消耗膜外的H+。
2.光合产物及运输
(1) 是光合作用中最先产生的糖,也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。
(2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成 ,暂时储存在叶绿体中,又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体,在细胞质基质中合成 。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内,或从光合细胞中输出,经韧皮部长距离运输到其他部位。
3.C4途径、CAM(景天酸代谢)途径
为了适应高温干旱的环境,某些植物还进化出了其他一些固定CO2的方式,如C4途径、CAM途径。光合作用部分过程如图甲所示:
乙C3植物和C4植物叶片结构
①C3、C4植物和景天科植物光反应产物相同,它们的光反应产物是 ;C4途径和CAM途径固定CO2都要经历卡尔文循环,其发生的场所是 。C4植物维管束鞘细胞没有完整的叶绿体,结合图甲,推测其可能缺少 (填“基粒”或“基质”),不能进行 (填“光反应”或“暗反应”)。
②据图甲可知,C4植物和CAM植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别是 。C4植物可固定CO2的物质是 ,PEP羧化酶与CO2的亲和力是Rubisco(卡尔文循环中固定CO2的酶)的60倍,能固定低浓度的CO2。
③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(CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度)的角度分析,可能的原因是 。
④CAM植物叶肉细胞液泡的pH白天比夜晚要 (填“高”或“低”)。CAM植物夜晚能吸收CO2却不能合成葡萄糖是因为 。
⑤气孔白天关闭、晚上打开是CAM植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止 ,又能保证 正常进行。
⑥从CO2固定途径分析(不考虑光呼吸),与C4植物相比,CAM植物的光合速率更小,推测原因是 。
4.光呼吸
光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。在暗反应中,Rubisco能够以CO2为底物实现CO2的固定;在光下,当O2浓度高、CO2浓度低时,O2会竞争Rubisco,在光的驱动下将含碳有机物氧化生成CO2和水。过程如图所示。
①光呼吸的影响:
不利影响:会消耗掉 ,导致光合作用 ,农作物产量降低。
有利影响:
a.强光时,由于光反应速率 (填“>”“<”或“=”)暗反应速率,因此,叶肉细胞中会积累 ,这些物质积累会产生自由基损伤叶绿体。而强光时光呼吸增强,会消耗掉光反应过程中积累的 ,从而减轻对叶绿体的伤害。
b.在干旱和高辐射等环境中,气孔关闭,胞间CO2浓度 ,会导致光抑制。此时光呼吸释放 ,用于光合作用,减少碳损失;消耗高光强产生的过多ATP和NADPH,保护光合结构。(光抑制是指植物吸收的光能超过光合系统所能利用的数量时,光合功能下降的现象。)
②正午时C3植物有光合“午休”现象,而C4植物无此现象,请结合(1)分析在正午时, (填“C3植物”或“C4植物”)的光呼吸强度更小,原因是 。
考点三 光合作用和细胞呼吸综合
一、理清光合作用与细胞呼吸的过程
1.图解光合作用与细胞呼吸的过程联系
2.梳理NADH([H])、NADPH、ATP的来源和去路
3.细胞呼吸和光合作用的经典图像分析
(1)分析光合作用、细胞呼吸中“三率”的关系
①计算公式
光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量
光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳吸收量+呼吸作用二氧化碳释放量
光合作用实际葡萄糖生产量=光合作用葡萄糖净生产量+呼吸作用葡萄糖消耗量
②分析环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系
光补偿点的移动
呼吸速率增加,其他条件不变时,光补偿点应右移,反之左移。呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光补偿点应右移,反之左移。
光饱和点的移动
相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时,光饱和点C应右移(D点右上移),反之左移(D点左下移)。
(2)自然环境和密闭环境中植物在一昼夜内的气体变化图像分析
自然环境中
密闭环境中
注意:对整个植株:光合速率=呼吸速率;对叶肉细胞:光合速率>呼吸速率
二、光合速率和呼吸速率的相关测定及分析
1.光合速率和呼吸速率测定中控制变量的方法
2.光合速率和呼吸速率的测定实验——“液滴移动法”
[注意]物理误差的校正:
①为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应对装置及所测材料进行消毒处理。
②为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测生物材料进行灭活。
(1)[2025·河北卷]类囊体膜上消耗H2O,而线粒体基质中生成H2O。( )
(2)[2025·河北卷]叶绿体基质中消耗CO2,而线粒体基质中生成CO2。( )
(3)[2025·河北卷]类囊体膜上生成O2,而线粒体内膜上消耗O2。( )
(4)[2025·河北卷]叶绿体基质中合成有机物,而线粒体基质中分解有机物。( )
(5)[2024·贵州卷]幼苗中的水可参与形成NADPH,也可参与形成NADH。( )
(6)[2022·江苏卷]光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化。( )
(7)[2022·全国乙卷]将一株生长正常的小麦置于密闭容器中,在适宜且恒定的温度和光照条件下培养,发现容器内CO2含量初期逐渐降低,之后保持相对稳定。原因是初期光合速率和呼吸速率均降低,之后呼吸速率保持稳定。( )
1.[2025·全国卷]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
2.[2025·河南卷]光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。
回答下列问题:
(1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。
(2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述 (填组别)组进行对比分析,该实验中的无关变量有 (答出2点即可)。
(3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率 (填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断依据是 。(共155张PPT)
重点小专题3
细胞呼吸与光合作用
考点一 细胞呼吸
考点二 光合作用
考点三 光合作用和细胞呼吸综合
备用习题
◆
◆
◆
◆
◆
答案速查
和
叶绿体基质
和
能量
细胞质基质和线粒体
细胞质基质
(酒精)能量(少)
考点一 细胞呼吸
一、细胞呼吸过程
1.细胞呼吸过程图解
细胞质基质
少量能量(均以热能形式散失，不合成)
线粒体基质
大量能量
2.“三看”法判断细胞呼吸的类型
有氧呼吸
无氧呼吸
有氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
3.分析细胞呼吸装置中液滴的移动(只以葡萄糖为底物)
呼吸类型 装置 液滴移动
只进行有氧 呼吸 装置1：氧气减少，液滴左
移
__________________________________________________ 蒸馏水不能吸收装置中的 任何气体 装置2：消耗的氧气量等于
产生的二氧化碳量，液滴不
移动
呼吸类型 装置 液滴移动
只进行产生 酒精的无氧 呼吸 装置1：气体量不变，液滴
不移动
__________________________________________________ 蒸馏水不能吸收装置中的 任何气体 装置2：二氧化碳量增加，
液滴右移
续表
呼吸类型 装置 液滴移动
只进行产生乳酸的 无氧呼吸 装置1：气体量不变，液滴不移动
__________________________________________________ 蒸馏水不能吸收装置中的 任何气体 装置2：气体量不变，液滴不移动
续表
真题重组1 自纠自查
(1)[2025·山东卷] 有氧呼吸的前两个阶段均需要 作为原料。( )
×
[解析] 有氧呼吸的前两个阶段均不需要氧气的参与，第三阶段需要
氧气作为原料。
(2)[2025·山东卷] 无氧呼吸的两个阶段均不产生 。( )
×
[解析] 无氧呼吸第一阶段产生，第二阶段消耗 。
(3)[2025·山东卷] 经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能
的形式散失。( )
×
[解析] 经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙
醇中，只释放出少量能量。
(4)[2022·江苏卷] 蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产
生 。( )
×
[解析] 蓝细菌属于原核生物,没有线粒体,但能进行有氧呼吸。
(5)[2023·全国乙卷] 每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的
比产生乳酸时的多。( )
×
[解析] 葡萄糖经无氧呼吸产生酒精和产生乳酸的第一阶段是相同的,
且都只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量 ,因此每分子葡萄
糖经无氧呼吸产生酒精时生成的 与产生乳酸时的一样多。
(6)[2022·浙江6月选考] 人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳
酸。( )
√
(7)[2024·贵州卷] 正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,
从物质和能量的角度分析,其代谢特点有__________________________
_______________________________。
需要氧气参与;有机物彻底氧
化分解;释放大量能量,生成大量
(8)[2021·海南卷] 植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养
液通入空气，目的是__________________________________________
_____。
增加营养液中的溶氧量，促进根部细胞的有氧
呼吸
二、影响细胞呼吸速率的因素及应用
真题重组2 自纠自查
(1)[2022·浙江6月选考] 酵母菌的乙醇发酵过程中通入 会影响乙醇的
生成量。( )
√
(2)[2024·甘肃卷] 兰花浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无
氧呼吸。( )
√
(3)[2021·湖北卷] 已知采摘后的梨在密封条件下 冷藏能延长贮藏期。
因为密封条件下，梨呼吸作用导致减少， 增多，利于保鲜。
( )
√
[解析] 密封条件下，梨呼吸作用导致减少， 增多，抑制呼吸
作用，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜。
(4)[2021·湖南卷] 南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用 左右温
水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和
氧气。( )
√
1.[2025·河南卷]甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖
分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的
第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正
确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和 的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成 最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
√
[解析] 酶 Ⅰ 在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶 Ⅰ 主要分
布在线粒体基质中，其催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和
丙酮酸，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化
碳和 ，并释放少量能量，故低温抑制酶 Ⅰ 的活性，有氧呼吸
的第二阶段反应速率减慢，进而影响二氧化碳和 的生成速率，
B正确；酶 Ⅰ 参与的有氧呼吸第二阶段生成 较少，有氧呼吸中
生成 最多的是第三阶段，C错误；由题干可知，酶 Ⅰ 活性与甜
菜根重呈正相关，在生长期喷施酶 Ⅰ 抑制剂会导致甜菜产量减少，
D错误。
2.[2025·河北卷改编]玉米 蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种
酶、蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对 基因缺失突变体和野
生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质
基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图。下列分析错误的是
( )
A.线粒体中的 可来自细胞质基质
B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
√
[解析] 细胞质基质中可以进行葡萄糖的分解，产生， 进入线
粒体参与有氧呼吸的第三阶段，A正确；玉米 蛋白可影响线粒体内
与呼吸作用相关的多种酶， 蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损，有
氧呼吸第二阶段能产生，第三阶段消耗 生成水，突变体线粒
体内膜受损，第三阶段减弱， 积累，会抑制第二阶段的进行，因
此突变体中有氧呼吸的第二阶段减弱，B错误； 蛋白缺失会造成线
粒体内膜受损，线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，因此突变
体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻，C正确；与野生型相比，突变
体有氧呼吸中间产物 更多且线粒体内膜受损，因此有氧呼吸强度
变小，且据图可知无氧呼吸产物乳酸含量增多，因此无氧呼吸增强，
D正确。
3.[2024·江西卷] 当某品种菠萝蜜成熟到一定程度，会出现呼吸速率迅
速上升，再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材
料，测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率，变
化趋势如图。回答下列问题：
(1)菠萝蜜在贮藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的______，其释
放的能量一部分用于生成_____，另一部分以______的形式散失。
内膜
热能
[解析] 菠萝蜜在贮藏期间，细胞呼吸消耗氧气的阶段是有氧呼吸的
第三阶段，发生在线粒体内膜上，其释放的能量一部分用于生成
，另一部分以热能的形式散失。
(2)据图可知，菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生
成，这体现了乙烯产生的调节方式为____________。
正反馈调节
[解析] 据图可知，菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯，随后有大量
乙烯生成，进而加速了果实的成熟，这体现了乙烯产生的调节方式
为正反馈调节。
(3)据图推测，菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是_______
_________。为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中
的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备
(如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂
(如 试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶
性物质)等。简要描述实验过程：
先上
升后下降
①__________________________________________________________
_________________；
②分别制作匀浆，取等量匀浆液；
③________________________________________；
将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组，编号为
、、、、、
在6支试管中分别添加等量的试剂，混匀
④分别在沸水浴中加热；
⑤__________________________________________________________
_____________________。
在加热的过程中使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性物
质的浓度，记录并分析
[解析] 图中显示，菠萝蜜在贮藏5天内乙烯的产生量也表现出先上升
后下降的趋势，据此推测，该过程中可溶性糖的含量变化趋势是先
上升后下降。为证实上述推测，拟设计实验进行验证。本实验假设
菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，并提供了充足的新采摘菠萝蜜、
仪器设备(如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿
和试剂(如 试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红
色的可溶性物质)等，本实验的目的是检测葡萄糖含量的变化，利用
的原理是颜色反应，颜色的深浅代表葡萄糖含量的多少，据此简要
描述实验过程：①分组编号，将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5
天的菠萝蜜分成6组，编号为、、、、、 ，实验中保证采摘后
用于实验的菠萝蜜生长状态一致；②分别取等量的6组菠萝蜜制作匀
浆，取等量(1毫升)匀浆液分别置于6支干净的试管中；③在6支试管
中分别添加等量的 试剂，混匀；④分别在沸水浴中加热；⑤在
加热的过程中使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性物质的
浓度，记录并分析。
(4)综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果
实的呼吸速率上升，其原因是__________________________________
___________________________。
乙烯促进果实成熟，成熟果实可溶性
糖的含量增加，促进呼吸作用
[解析] 图中呼吸速率与乙烯释放速率变化趋势相同，且正好比乙烯
释放速率的变化滞后一天，其原因是乙烯增加了可溶性糖的含量从
而导致呼吸速率上升。
1.三羧酸循环
(1)三羧酸循环相关的代谢过程
①三羧酸循环是需氧生物体内普遍存
在的代谢途径。在该反应过程中，乙
酰辅酶与草酰乙酸 反应，最
终生成___分子 ，并且重新生成草
酰乙酸 。三羧酸循环发生的场所
是____________，该过程________
(填“消耗”或“不消耗”) 。
2
线粒体基质
不消耗
②因为三羧酸循环中几个主要的中间
代谢物是含有三个羧基的有机酸，例
如柠檬酸 ，所以叫作三羧酸循环，
又称为柠檬酸循环或者是 循环。
柠檬酸中的氢可来自于丙酮酸，柠檬
酸脱下的氢用于合成___________等。
水和
③三羧酸循环是三大营养素糖类、脂
肪、蛋白质的最终代谢通路，又能把
糖类、脂肪、蛋白质联系起来，这说
明细胞呼吸的意义是_______________
_________________________________
_______。
细胞呼吸不仅能
为生物体提供能量，还是生物体代谢
的枢纽
(2)糖酵解、磷酸戊糖途径和三羧酸循环之间的关系
2.呼吸电子传递链和氧化磷酸化
图示为线粒体内外膜的结构示意图，③是线粒体孔蛋白，负责将丙酮
酸运输到膜间隙；④是线粒体丙酮酸载体 ，负责将丙酮酸运输
到线粒体内部；①是线粒体内膜上的电子传递系统，将电子最终传递
给氧；②是合酶，催化的合成。这种产生 的方式称为氧化
磷酸化。
①图示的过程是______________阶段。图中的 来自有氧呼吸的
第________阶段。
有氧呼吸第三
一、二
②氧化磷酸化作用是指糖、脂类、氨基酸等有机物在分解过程中的氧
化步骤中释放能量驱动合成的过程，是细胞内合成 的一种重
要方式。氧化磷酸化可发生的场所有____________________________
_________。
细胞质基质、线粒体内膜、线
粒体基质
③ 合酶具有______和______的功能。
催化
运输
④在无氧条件下，丙酮酸不能进入线粒体的原因是________________
____________________________________________________________
______________。 积累在细胞质基质中，将丙酮酸还原为
___________________。
在无氧条件下，
无法形成的电化学势能，丙酮酸因缺乏动力而不能通过主动运输穿
过线粒体内膜
乳酸或酒精和
考点二 光合作用
一、梳理光合作用过程
1.进行光合作用的色素
［注意］①这4种色素吸收的光的波长有差别，但都可用于光合作用;
②无色透明薄膜的大棚光合效率最高;
③叶绿素对绿光吸收量最少，绿色塑料薄膜的大棚光合效率最低;
④补充红光、蓝光可以提高光合效率;
⑤吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿
光较多的红藻分布于海水的深层。
2.光合作用的过程
真题重组1 自纠自查
(1)[2024·贵州卷] 光合色素相对含量不同可使叶色出现差异。( )
√
(2)[2024·贵州卷] 测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段。( )
×
[解析] 叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光
波段测定叶绿素含量。
(3)[2023·全国乙卷] 用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱
在蓝紫光区有吸收峰。( )
√
(4)[2023·江苏卷] 用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类
胡萝卜素被破坏。( )
×
[解析] 用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏。
(5)[2023·全国乙卷] 叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层
析液在滤纸上扩散得越慢。( )
×
[解析] 叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸
上扩散得越快。
(6)[2021·上海卷] 小麦通过合理密植后光反应和暗反应速率都提高，
进而能提高产量。( )
√
(7)[2024·浙江6月选考] 白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中有利
于光合作用的持续进行。( )
√
(8)[2024·新课标全国卷] 光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,测
定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是_____________
____________________________________________________________
____________。
叶绿素主要吸
收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,选择红光可排除类胡萝
卜素的干扰
(9)[2023·全国甲卷] 将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬
浮液,发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖,原因是_________________
____________________________________________。
黑暗条件下,不能进
行光反应,不能产生暗反应所需要的和
(10)[2022·山东卷] 强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到
一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用
暗反应速率不再增加,可能的原因有______________________________
___________________(答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的
原因是______________________________________________________
_______________。
五碳化合物供应不足、供应
不足、酶活性的限制
强光照射后短时间内,光能吸收速率继续增大,水光解产生氧气
的速率继续增加
(11)[2022·全国甲卷] 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)。
自身呼吸消耗或建造植物体结构
二、光合速率的影响因素及应用
1.光照强度:影响光反应阶段、 的产生
2.浓度:影响暗反应阶段 的生成
3.温度:通过影响酶的活性来影响光合作用
真题重组2 自纠自查
(1)[2021·湖南卷] 弱光条件下植物没有 的释放，说明未进行光合作
用。( )
×
[解析] 弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小
于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的氧气均被呼吸作用消耗，
此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放。
(2)[2023·湖北卷] 研究发现平均气温每升高 ，水稻、小麦等作物减
产约 。因为温度升高会导致呼吸作用变强，消耗大量养分；
同时叶绿素降解，光反应生成的和 减少。( )
×
[解析] 温度升高使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养
分；同时温度升高使作物叶绿素降解，光反应生成的和
减少。
(3)[2025·安徽卷] “探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，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。
( )
√
(4)[2024·北京卷] 用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位
时间单位叶面积的氧气释放量，在光照强度一定时，若想提高氧气释
放量，可采取的做法是增加叶片周围环境 浓度。( )
√
(5)[2024·新课标全国卷] 干旱缺水条件下，植物可通过减小气孔开度
减少水分散失，从而会导致进入叶肉细胞的 减少。( )
√
1.[2024·福建卷]叶片从黑暗中转移到光照下，
其光合速率要先经过一个增高过程，然后达
到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光
合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片
气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆
叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将
大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从
黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。下列分析正确
的是( )
A.时，A组胞间浓度等于B组胞间 浓度
B.时，B组叶绿体中 生成和还原速率均大于A组
C. 时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间
D.与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更长
√
[解析] B组用壳梭孢素处理，可使大豆叶
片气孔充分开放，所以B组和A组胞间
浓度不相等，A错误； 时，B组的光
合速率相对值高于A组，叶绿体中 生成
和还原速率均大于A组，B正确； 后
随着光照时间延长，A组光合速率相对值不再改变，因此 时，
限制A组光合速率的主要因素不是光照时间，C错误；B组达到最大
光合速率相对值所用的光照时间比A组短，与A组叶片相比，B组叶
片光合作用的光诱导期更短，D错误。
2.[2025·山东卷节选] 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。
磷脂双分子层
基粒
[解析] 叶绿体膜属于生物膜，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，生成 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 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
标记的物质有、____________。离心收集绿藻并重新放入含
的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带 标记的
气体有________________________。
水的光解
丙酮酸、
氧气和二氧化碳
[解析] 据图分析，水在光下分解为、和 ，电子经传递可用于
与结合形成，即生成 所需的电子源自于水
的光解。被植物细胞吸收后参与光合作用，生成 。在
有氧呼吸的第一阶段，在细胞质基质中被分解成含有 标
记的丙酮酸和少量的 ，并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二
阶段，丙酮酸与在线粒体基质中被彻底分解生成和 ，
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，
与结合生成，并释放大量的能量。可见，用含 的溶
液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质被 标记的物质有
、丙酮酸和。培养液中 被绿藻吸收后，在光合作用的光
反应阶段被分解产生；在有氧呼吸的第二阶段， 与丙酮酸
被彻底分解为和，即产生的带标记的气体有和 。
1.光系统及光合电子传递链
在光合作用的光反应中，叶绿素吸收的光能用于驱动光合作用中的电
子传递链。光系统是主要由光合色素和蛋白质结合形成的大型复合物，
包括 和 。电子从光系统 Ⅱ通过细胞色素 和质体
蓝素转移到光系统 Ⅰ，最终生成。除此之外，
还负责光合生物中水的光依赖性氧化，同时释放氧气和质子 ，质
子可以推动 合成，过程如图所示。
(1)光系统 Ⅰ 、 Ⅱ 位于叶绿体______________。
类囊体薄膜上
(2)光系统 Ⅱ 中的色素吸收光能后,能将光能传递给特殊状态下的叶绿
素,使之失去电子变成强氧化剂,能够将分解为和____,其中
在__________(填“类囊体腔”或“叶绿体基质”)积累。
类囊体腔
(3)光系统 Ⅱ 中,光使叶绿素 失去的是高能电子,电子在类囊体膜上进
行传递并释放能量,用于将____________________________,随后丢失
能量又变成低能电子,低能电子再经过光系统 Ⅰ 又能变成高能电子,并
最终传递给 形成________。
类囊体基质侧泵入类囊体腔
(4)类囊体膜内的 浓度明显高于膜外,其通过膜上载体蛋白____
(填“顺”或“逆”)浓度梯度回到膜外,用于合成_____。
顺
(5)类囊体膜两侧 浓度梯度产生的原因:
①光系统 Ⅱ 在类囊体的囊腔侧进行的__________产生 ;
②膜上的载体蛋白由外向内____(填“顺”或“逆”)浓度梯度运输 ;
③类囊体的基质侧_______________________的过程,消耗膜外的 。
水的光解
逆
和形成
2.光合产物及运输
(1)__________是光合作用中最先产生
的糖,也是光合作用产物从叶绿体运输
到细胞质基质的主要形式。
磷酸丙糖
(2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在
叶绿体中形成______,暂时储存在叶绿
体中,又可以通过叶绿体膜上的磷酸转
淀粉
蔗糖
运器运出叶绿体,在细胞质基质中合成______。合成的蔗糖或临时储藏
于液泡内,或从光合细胞中输出,经韧皮部长距离运输到其他部位。
3.途径、 (景天酸代谢)途径
为了适应高温干旱的环境,某些植物还进化出了其他一些固定 的方
式,如途径、 途径。光合作用部分过程如图甲所示:
乙植物和 植物叶片结构
①、 植物和景天科植物光反应产物相同,它们的光反应产物是
__________________;途径和途径固定 都要经历卡尔文循环,
其发生的场所是____________。 植物维管束鞘细胞没有完整的叶绿
体,结合图甲,推测其可能缺少______(填“基粒”或“基质”),不能进行
________(填 “光反应”或“暗反应”)。
、、
叶绿体基质
基粒
光反应
②据图甲可知,植物和植物在捕获和固定大气中的 的方式上
最明显的区别是______________________________________________
___________________________________。植物可固定 的物质是
_________,羧化酶与的亲和力是 (卡尔文循环中固定
的酶)的60倍,能固定低浓度的 。
植物捕获和固定的反应在空间上分离,植
物捕获和固定的反应在时间上分离
和
③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, 植物
比植物生长得好。从两种植物补偿点( 补偿点通常是指环境
浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境 浓度)的角度
分析,可能的原因是____________________________________________
______________。
植物的补偿点低于植物,植物能够利用
较低浓度的
④植物叶肉细胞液泡的 白天比夜晚要____(填“高”或“低”)。
植物夜晚能吸收 却不能合成葡萄糖是因为_________________
_________________________________________。
高
夜晚没有光照,不
能进行光反应,不能为暗反应提供和
⑤气孔白天关闭、晚上打开是 植物适应干旱环境的一种方式,这种
方式既能防止______________________,又能保证_________________
正常进行。
蒸腾作用丢失大量水分
光合作用(暗反应)
⑥从固定途径分析(不考虑光呼吸)，与植物相比， 植物的光
合速率更小,推测原因是 _______________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
__________________________________________________ 。
植物有途径,途径可以在 浓度较
低时有效地将其固定,二氧化碳是光合作用的原料之一，且 植物可以
在不同空间分别进行途径和卡尔文循环，而 植物白天气孔关闭，
只能利用前一个晚上固定的有限的 进行光合作用
4.光呼吸
光呼吸现象产生的分子机制是和竞争 。在暗反应中，
能够以为底物实现的固定；在光下，当 浓度高、
浓度低时，会竞争 ，在光的驱动下将含碳有机物氧化生
成 和水。过程如图所示。
①光呼吸的影响：
不利影响：会消耗掉________________，导致光合作用______，农作
物产量降低。
暗反应的底物
减弱
有利影响：
.强光时，由于光反应速率___
(填“ ”“ ”或“ ”)暗反应速率，
因此，叶肉细胞中会积累_______
__________，这些物质积累会产
和
和
生自由基损伤叶绿体。而强光时光呼吸增强，会消耗掉光反应过程中
积累的 ______________，从而减轻对叶绿体的伤害。
.在干旱和高辐射等环境中，气
孔关闭，胞间 浓度______，
会导致光抑制。此时光呼吸释
放_____，用于光合作用，减少
碳损失；消耗高光强产生的过
降低
多和 ，保护光合结构。(光抑制是指植物吸收的光能超过光
合系统所能利用的数量时，光合功能下降的现象。)
②正午时植物有光合“午休”现象,而 植物无此现象,请结合(1)分析
在正午时,________(填“植物”或“ 植物”)的光呼吸强度更小,原因是
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
植物
植物有光合“午休”现象,气孔关闭,浓度低,而浓度低时,会竞争，使其在光下驱动加氧反应,而植物无光合“午休”现象
考点三 光合作用和细胞呼吸综合
一、理清光合作用与细胞呼吸的过程
1.图解光合作用与细胞呼吸的过程联系
2.梳理、、 的来源和去路
光反应水的光解
还原
3.细胞呼吸和光合作用的经典图像分析
(1)分析光合作用、细胞呼吸中“三率”的关系
①计算公式
光合作用实际产氧量实测的氧气释放量 呼吸作用耗氧量
光合作用实际二氧化碳消耗量实测的二氧化碳吸收量 呼吸作用二
氧化碳释放量
光合作用实际葡萄糖生产量光合作用葡萄糖净生产量 呼吸作用葡
萄糖消耗量
②分析环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系
光补偿点的移动
呼吸速率增加,其他条件不变时,光补偿点应右移,反之左移。呼吸速率
基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光补偿点应右移,反之左移。
光饱和点的移动
相关条件的改变(如增大 浓度)使光合速率增大时,光饱和点C应右移
(D点右上移),反之左移(D点左下移)。
(2)自然环境和密闭环境中植物在一昼夜内的气体变化图像分析
自然环境中
密闭环境中
注意：对整个植株：光合速率呼吸速率;对叶肉细胞：光合速率 呼
吸速率
二、光合速率和呼吸速率的相关测定及分析
1.光合速率和呼吸速率测定中控制变量的方法
2.光合速率和呼吸速率的测定实验——“液滴移动法”
［注意］物理误差的校正:
①为防止微生物呼吸对实验结果的干
扰,应对装置及所测材料进行消毒处理。
②为防止气压、温度等物理因素所引
起的误差,应设置对照实验,将所测生物
材料进行灭活。
真题重组 自纠自查
(1)[2025·河北卷] 类囊体膜上消耗，而线粒体基质中生成 。
( )
×
[解析] 类囊体膜上进行水的光解消耗 ，而线粒体内膜上进行的
有氧呼吸第三阶段生成 ，线粒体基质中进行的有氧呼吸第二阶
段不生成 。
(2)[2025·河北卷] 叶绿体基质中消耗，而线粒体基质中生成 。
( )
√
(3)[2025·河北卷] 类囊体膜上生成，而线粒体内膜上消耗 。( )
√
(4)[2025·河北卷] 叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有
机物。( )
√
(5)[2024·贵州卷] 幼苗中的水可参与形成 ，也可参与形成
。( )
√
(6)[2022·江苏卷] 光照下,叶肉细胞中的 均源于光能的直接转化。
( )
×
[解析] 光照下,叶肉细胞可以进行光合作用和呼吸作用,光合作用中产
生的来源于光能的转化,呼吸作用中产生的 来源于有机物的
氧化分解。
(7)[2022·全国乙卷] 将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜
且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内 含量初期逐渐降低，
之后保持相对稳定。原因是初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼
吸速率保持稳定。( )
×
[解析] 在适宜且恒定的温度和光照条件下，密闭容器内培养的小麦
同时进行光合作用和呼吸作用，在培养初期，容器内 含量逐渐降
低，说明初期光合作用消耗的速率大于呼吸作用释放 的速率，
之后含量保持相对稳定，说明光合作用消耗 的速率等于呼吸
作用产生 的速率，即光合速率等于呼吸速率。
1.[2025·全国卷]在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率
(固定速率)和呼吸速率( 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 时，该植物的干重不会
增加
B.光照强度从逐渐增加到 时，该植
物生长速率逐渐增大
C.光照强度小于时，提高大田 浓
度， 固定速率会增大
D.光照强度为 时，适当降低光反应速
率， 固定速率会降低
√
[解析] 光照强度为 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，
此时净光合速率为0，该植物干重不
会增加，A正确；光照强度从 逐渐增
加到 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
累有机物越快，生长速率逐渐增大，B正确；光照强度小于 时，光
照强度未达到饱和的阶段，此时光照强度为主要限制因素，提高大
田浓度， 固定速率不会增大
(因为光照不足，光反应提供的 和
有限，限制暗反应)，只有当
光照强度达到饱和后，提高 浓
度， 固定速率才会增大，C错误；
光照强度为 时，适当降低光反应速
率，光反应为暗反应提供的 和
减少，会使暗反应中 固定
速率降低，D正确。
2.[2025·河南卷] 光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因
素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响，将作
物分组处理一段时间后，结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于
呼吸速率时的光照强度)。
回答下列问题：
(1)光对植物生长发育的作用有____________________和____________
___________________两个方面。
为光合作用提供能量
作为一种信
号调节植物生长发育
[解析] 光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种信号
调节植物生长发育。
(2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对
该作物生长的影响，至少应选用上述________(填组别)组进行对比分
析，该实验中的无关变量有____________________(答出2点即可)。
①③④
温度和二氧化碳浓度
[解析] 探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，
通过①③比较可得出盐胁迫对作物生长的影响，再通过①③④比较
来判断实验光是否完全抵消盐胁迫对作物生长的影响。该实验中的
无关变量有温度和二氧化碳浓度等。
(3)在光照强度达到光补偿点之前( 消耗量与光照强度视为正比关
系)，④组的总光合速率__________(填“始终大于”“始终小于”“先大于
后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率，判断依据是_________
_________________________________________。
始终大于
④组呼
吸作用强度大于③组，但是两组光补偿点相等
[解析] 由于④组呼吸作用强度大于③组，但是两组光补偿点，即总
光合速率等于呼吸速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点
之前的总光合速率始终大于③组。
备用习题
1. 如图表示植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的过程简图,其中a、b、c、d表示生理过程,甲、乙表示场所,下列有关叙述正确的是 ( )
A.a过程产生的NADPH可以用于CO2的固定
B.甲的内膜上含有催化ATP合成的酶
C.给植物提供O一段时间后,a、b、c、d
的产物都会出现18O
D.该植物用于叶肉细胞中载体蛋白合成的能量可来自a、c、d
√
[解析] a过程为水的光解,产生的NADPH可以用于C3的还原,A错误。甲表示的场所是叶绿体,叶绿体类囊体薄膜上含有催化ATP合成的酶,其内膜上不含,B错误。给植物提供H218O一段时间后,水的光解(a)产生18O2,18O2参与有氧呼吸的第三阶段生成H2O,d过程会出现H218O;水参与有氧呼吸的第二阶段(H2O+丙酮酸 CO2+[H]+能量),c过程会出现C18O2;C18O参与暗反应(b过程),会生成含18O的葡萄糖,C正确。呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动,光反应产生的ATP只用于暗反应,因此该植物用于叶肉细胞中载体蛋白合成的能量可来自c(有氧呼吸的第一、二阶段)、d(有氧呼吸的第三阶段),D错误。
2. 如图表示植物细胞光合作用及淀粉与蔗糖合成的调节过程,a~d表示物质。酶A是淀粉合成关键酶,其活性受叶绿体基质中磷酸丙糖与Pi的比值调节,比值越大活性越强。磷酸转运体是叶绿体膜上的重要蛋白质,夜间细胞质基质Pi浓度较高,促进磷酸转运体顺浓度梯度将Pi从细胞质基质运入叶绿体,同时将磷酸丙糖运出叶绿体。下列相关说法正确的是 ( )
A.a、b分别代表ATP与ADP,光反应将光能转化为活跃的化学能
B.植物从黑暗中转入适宜光照环境后,叶绿体内c含量上升,d含量下降
C.磷酸转运体活性高可促进蔗糖合成,从而降低暗反应中CO2固定速率
D.白天叶绿体中淀粉合成较活跃,夜晚细胞质基质中蔗糖合成较活跃
√
[解析]由图可知,a在类囊体薄膜上消耗,
在叶绿体基质生成,代表ADP、Pi和
NADP+,b在叶绿体基质中参与暗反应,
代表ATP、NADPH,A错误;由图可知,d
接受CO2参与反应,代表C5,生成了c,所以
c代表C3,光合作用产生的ATP和NADPH用于暗反应阶段C3的还原,植物从黑暗中转入适宜光照环境,则叶绿体中NADPH和ATP增多,导致C3含量减少,C5含量增加,B错误;
由题干信息可知:磷酸转运体活性高,
可促进磷酸丙糖转运出叶绿体,用于
合成蔗糖,从而提高暗反应中CO2的固
定速率,C错误;由题干信息可知:夜间
细胞质基质Pi浓度较高,促进磷酸转运
体顺浓度梯度将Pi从细胞质基质运入叶绿体,同时将磷酸丙糖运出叶绿体,促进蔗糖合成,即夜间细胞质基质中蔗糖合成较活跃,而白天叶绿体中淀粉合成较活跃,D正确。
3.细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时,ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是 ( )
A.在细胞质基质中,PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快
√
[解析] 根据题干信息“细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶”推测,在细胞质基质中,PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等,而是参与其中部分酶促反应,A错误。当PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变,活性降低,但不会变性失活,B错误。当ATP/AMP浓度比较高时,促进ATP与PFK1结合,改变酶活性,减小细胞呼吸速率;当ATP/AMP浓度比较低时,会解除酶抑制,促进细胞呼吸,因此,ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于负反馈调节,C错误。运动时,肌细胞需要的能量多,AMP与PFK1结合增多,使细胞呼吸速率加快,产生更多的能量,D正确。
4. 在光照恒定、温度最适条件下,某研究小组用图甲的实验装置测量一小时内密闭容器中CO2的变化量,绘成曲线如图乙所示。下列叙述正确的是 ( )
A.a~b段,叶绿体中ATP从基质向
类囊体膜运输
B.该绿色植物前30分钟真正光合
速率平均为64 ppm CO2/min
C.适当提高温度进行实验,该植物光合作用的光饱和点将增大
D.若第10 min时突然黑暗,叶绿体基质中C3的含量在短时间内将下降
√
[解析] a~b段,在光照条件下
瓶中二氧化碳含量在下降,说
明植物在进行光合作用,因此
叶绿体中ATP从类囊体膜向
基质运输,A错误;真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由a~b段可以计算出净光合速率,为(1680-180)/30=50 ppm CO2/min,由b~c段可以计算出呼吸速率,为(600-180)/30=14 ppm CO2/min,因此前30分钟真正光合速率平均为64 ppm CO2/min,B正确;
题干中提出,该实验在最适温度条件下进行,因此适当提高温度进行实验,光合速率下降,导致该植物光合作用的光饱和点下降,C错误;若第10 min时突然黑暗,导致光反应产生的ATP和NADPH含量下降,C3的还原速率减小,短时间内C3合成速率不变,所以叶绿体基质中C3的含量在短时间内将增加,D错误。
5.图甲是采用黑、白瓶法(黑瓶不透光),分别测定某池塘夏季白天不同深度水层每小时的平均氧浓度变化曲线(不考虑微生物的影响),纵轴表示水池深度(假定不同深度的水温相同),横轴表示瓶中O2的变化量[g/(m2·h)];图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图,下列有关选项不正确的是( )
A.黑瓶中的水藻及水深4 m时白瓶中的水藻都不能进行光合作用,此时水藻产生ATP的结构有细胞质基质、线粒体
B.白瓶在水深3 m时,O2的变化量为0,表明在此深度时,水藻的光合速率等于呼吸速率
C.若将白瓶水藻从2 m处移到3 m处,则一段时间后水藻细胞中C3的合成速率将升高
D.若图乙实验中将试管向右移,随着距离的增加,气泡产生速率下降
√
[解析]黑瓶中的水藻及水深4 m时白瓶中的水藻
都不能进行光合作用,此时水藻只通过细胞呼吸
产生ATP,场所为线粒体和细胞质基质,A正确;白
瓶在水深3 m时,O2的变化量为0,说明净光合速率
为0,则光合速率等于呼吸速率,B正确;若将白瓶从
2 m移到3 m处,光照强度变小,光合作用速率降低,
所以C3合成速率降低,C错误;若图乙实验中将试管
向右移,随着距离的增加,光照强度下降,则光合速
率下降,气泡产生速率下降,D正确。
6. 从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示,其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度/ (μmolCO2·mol-1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度/ (mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
(1)光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有　 　。 结合细胞分裂素的作用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是_____________________
______________________________________________________。
ATP、NADPH
突变体中细胞分裂素含量多,叶绿素合成多,类囊体膜蛋白稳定性高，叶绿素降解慢
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度/ (μmolCO2·mol-1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度/ (mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
[解析]光反应产生的 ATP 和 NADPH 可用于暗反应中 C3 的还原。 根据题干和图表信息,可以推 断,突 变 体 中 的 细 胞 分 裂 素 合 成 增加,又由掌握的细胞分裂素具有促进叶绿素合成的基础知识,推出突变体的叶绿素合成增多,加上题干和图表信息,突变体的类囊体稳定性更高,叶绿素降解慢,因此突变体叶片变黄的速度慢的原因是突变体中细胞分裂素含量多,叶绿素合成多,类囊体膜蛋白稳定性高,叶绿素降解慢。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天后突变体的光饱和点______(填 “高”或“低”),理由是　________________________________________________。
高
突变体气孔导度大,胞间 CO2 浓度低,固定 CO2 能力强
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度/ (μmolCO2·mol-1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度/ (mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
[解析]光反应产生的 ATP 和 NADPH 可用于暗反应中 C3 的还原。 根据题干和图表信息,可以推 断,突 变 体 中 的 细 胞 分 裂 素 合 成 增加,又由掌握的细胞分裂素具有促进叶绿素合成的基础知识,推出突变体的叶绿素合成增多,加上题干和图表信息,突变体的类囊体稳定性更高,叶绿素降解慢,因此突变体叶片变黄的速度慢的原因是突变体中细胞分裂素含量多,叶绿素合成多,类囊体膜蛋白稳定性高,叶绿素降解慢。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含量低的原因是_____________________________
______________________________________________。
突变体的蔗糖酶转化活性高,有更多的蔗糖被分解成单糖,运输到籽粒中的蔗糖减少
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度/ (μmolCO2·mol-1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度/ (mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
[解析]突变体中的蔗糖转化酶活性升高,光合作用产物蔗糖更多的被分解成单糖,可供运输至籽粒的蔗糖减少,淀粉合成的原料减少。 因此,突变体籽粒淀粉含量低的原因是突变体的蔗糖转化酶活性高,有更多的蔗糖被分解成单糖,运输至籽粒中的蔗糖减少。
快速核答案
网络构建
和 叶绿体基质 和
能量 细胞质基
质和线粒体 细胞质基质 (酒精)能量
(少)
考点一 细胞呼吸
核心提炼 抓主干
一、1.细胞质基质 少量能量(均以热能形式散失，不合成) 线粒体基质 大量能量
2.有氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸
真题重组1 自纠自查
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)需要氧气参与;有机物彻底氧
化分解;释放大量能量,生成大量 (8)增加营养液中的溶氧量，促
进根部细胞的有氧呼吸
真题重组2 自纠自查
(1)√ (2)√ (3)√ (4)√
命题追踪 明考向
1.B 2.B
3.(1)内膜 热能 (2)正反馈调节 (3)先上升后下降 将采摘
后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组，编号为、、、
、、 在6支试管中分别添加等量的试剂，混匀 在加热的过
程中使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性物质的浓度，记录
并分析 (4)乙烯促进果实成熟，成熟果实可溶性糖的含量增加，促
进呼吸作用
热点情境 拓思维
1.(1)①2 线粒体基质 不消耗 ②水和 ③细胞呼吸不仅能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽
2.①有氧呼吸第三 一、二 ②细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基
质 ③催化 运输 ④在无氧条件下，无法形成的电化学势能，
丙酮酸因缺乏动力而不能通过主动运输穿过线粒体内膜 乳酸或酒精
和
考点二 光合作用
核心提炼 抓主干
真题重组1 自纠自查
(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)叶绿素主要吸收蓝紫
光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,选择红光可排除类胡萝卜素的
干扰 (9)黑暗条件下,不能进行光反应,不能产生暗反应所需要的
和 (10)五碳化合物供应不足、供应不足、酶活性的限制
强光照射后短时间内,光能吸收速率继续增大,水光解产生氧气的速率
继续增加 (11)自身呼吸消耗或建造植物体结构
真题重组2 自纠自查
(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
命题追踪 明考向
1.B
2.(1)磷脂双分子层 基粒 (2)水的光解 丙酮酸、 氧气和
二氧化碳
热点情境 拓思维
1.(1)类囊体薄膜上 (2) 类囊体腔 (3)类囊体基质侧泵入类
囊体腔 (4)顺 (5)①水的光解 ②逆 ③和
形成
2.(1)磷酸丙糖 (2)淀粉 蔗糖
3.①、、 叶绿体基质 基粒 光反应 ②植物捕获
和固定的反应在空间上分离,植物捕获和固定的反应在时
间上分离 和 ③植物的补偿点低于植物,植物能够
利用较低浓度的 ④高 夜晚没有光照,不能进行光反应,不能为
暗反应提供和 ⑤蒸腾作用丢失大量水分 光合作用
(暗反应) ⑥植物有途径,途径可以在浓度较低时有效地将
其固定,二氧化碳是光合作用的原料之一，且植物可以在不同空间分
别进行途径和卡尔文循环，而植物白天气孔关闭，只能利用前
一个晚上固定的有限的进行光合作用
4.①暗反应的底物 减弱 和 和 降
低 ②植物 植物有光合“午休”现象,气孔关闭,浓度低,
而浓度低时,会竞争，使其在光下驱动加氧反应,而植
物无光合“午休”现象
考点三 光合作用和细胞呼吸综合
核心提炼 抓主干
一、2.光反应水的光解 还原
真题重组 自纠自查
(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)× (7)×
命题追踪 明考向
1.C
2.(1)为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育 (2)①
③④ 温度和二氧化碳浓度 (3)始终大于 ④组呼吸作用强度大于
③组，但是两组光补偿点相等限时集训(三)A
1.C　[解析] 乳酸菌是厌氧菌,进行无氧呼吸产生乳酸,酿造酸奶时密封发酵装置是为了提供无氧环境,促进乳酸发酵,A正确;农业生产中适当降温可以降低酶的活性,从而减弱细胞呼吸强度,减少有机物的消耗,有利于作物积累有机物,B正确;皮肤受伤时,选用透气纱布包扎是为了抑制厌氧菌的繁殖,防止感染,C错误;油料种子含脂肪较多,与等质量的糖类相比,脂肪氧化分解需要更多氧气,浅播可以保证氧气供应,促进种子萌发和生长,D正确。
2.A　[解析] 类囊体膜上进行的H2O的光解消耗H2O,而线粒体内膜上进行的有氧呼吸第三阶段生成H2O,线粒体基质中进行的有氧呼吸第二阶段消耗H2O,A错误;叶绿体基质中进行暗反应,CO2被固定,即消耗CO2,线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段,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,O2和NADH反应生成水,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。
3.B　[解析] 受损伤的冬枣更容易滋生微生物,微生物分解导致其腐烂变质,A正确;据图可知,储藏的冬枣会产生乙醇,说明其进行了产乙醇的无氧呼吸,同时会产生CO2,B错误,C正确;由图可知,低温下产生的乙醇少,消耗的有机物少,更有利于延长冬枣贮藏保鲜期,D正确。
4.C　[解析] 据图可知,在24小时之前,CO2释放速率大于O2吸收速率,且O2吸收速率大于零,表明此时同时存在有氧呼吸与无氧呼吸,因此细胞呼吸过程发生在细胞质基质和线粒体中,A错误;交点A处O2吸收速率与CO2释放速率相等,但可能有非糖物质参与呼吸,故可能同时存在有氧呼吸和无氧呼吸,B错误;与等量糖类相比,脂肪含有更多的C、H,氧化分解消耗的氧气量大于产生的二氧化碳量,48小时后,O2的吸收速率大于CO2的释放速率是因为有非糖物质参与呼吸作用,C正确;胚根长出前,黄豆种子既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸,产生的酒精量少于二氧化碳释放量,D错误。
5.C　[解析] 叶绿体通过类囊体的堆叠增大膜面积,线粒体通过内膜向内折叠形成嵴增大膜面积,A正确;低光照强度胁迫下水稻叶绿体变厚增大,基粒变厚、类囊体片层数增多,推测其含有的色素更多,因此叶黄素与胡萝卜素捕获蓝紫光的效率得到提高,B正确;光合作用过程中,CO2被叶绿体吸收后参与暗反应,该过程发生在叶绿体基质中,C错误;不同的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的则扩散得慢,故利用纸层析法可以分离叶绿体中的色素,而根据分离后得到的色素带的宽度来分析各种色素的相对含量,D正确。
6.A　[解析] 乙组装置中,酵母菌进行呼吸作用,若左管液面升高,由于乙组装置中没有NaOH溶液吸收CO2,所以其液面变化量表示的是酵母菌呼吸作用产生CO2的量与消耗O2的量的差值,而不是单纯产生CO2的量,A错误;为了排除温度变化、气压波动等物理因素对实验结果的影响,该实验应加设一个对照组,B正确;甲组装置中有NaOH溶液吸收CO2,若右管液面升高,说明酵母菌呼吸消耗了O2,乙组液面不变,说明酵母菌呼吸产生CO2的量与消耗O2的量相等,综合说明酵母菌只进行有氧呼吸,C正确;芝麻种子中脂肪含量较高,脂肪氧化分解时消耗O2的量大于产CO2的量,用两装置测定芝麻种子有氧呼吸时的气体变化时,甲组因CO2被吸收,消耗O2使右管液面升高,乙组因消耗O2的量多于产生CO2的量,也会使右管液面升高,D正确。
7.D　[解析] 光照强度和无机盐含量均会影响叶绿素的合成,即叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关,A正确;温度过高会提高蒸腾速率,而植物通过自我调节会使气孔导度下降,据此推测,②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关,B正确;与③组相比,②组茶树的叶绿素含量和气孔导度均更高,故②组茶树光反应和暗反应速率均提高,C正确;与①组相比,④组茶树气孔导度低,且叶绿素含量也低,据此推测,④组茶树光合速率降低是由叶绿素含量降低和二氧化碳供应不足共同引起的,D错误。
8.B　[解析] 生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质,磷脂中含有磷元素,当归叶肉细胞的细胞膜、核膜和细胞器膜都属于生物膜,所以含有较多的磷元素,A正确;叶绿素的组成元素是C、H、O、N、Mg,不包括磷元素,B错误;由图可知,当磷含量为400 kg/hm2时,净光合速率略低于对照组(磷含量为0 kg/hm2),净光合速率可以用叶肉细胞单位时间单位叶面积的CO2吸收量来表示,所以实验组当归叶肉细胞单位时间单位叶面积的CO2吸收量不一定都高于对照组,C正确;由图可知,当磷含量为120 kg/hm2时净光合速率最大,故应在60~400 kg/hm2磷浓度范围进一步探究磷的最适补充含量以提高当归产量,D正确。
9.(1)细胞质基质、线粒体基质　是　温度、CO2含量、O2含量
(2)4 　23 ℃环境条件下,随着储藏时间的延长,O2含量快速降低,而CO2含量快速升高,说明微生物大量繁殖
(3)随着石榴果粒呼吸作用的进行,密封系统中的O2含量不断降低,新生成的CO2又不能及时排出,导致整个密封系统形成一个低O2高CO2的环境,从而抑制呼吸作用,降低有机物的消耗
[解析] (1)无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段的物质变化及场所完全相同,均可在细胞质基质中产生[H],有氧呼吸第二阶段在线粒体基质进行,也可以产生[H];有氧呼吸中,[H]的消耗在线粒体内膜上进行,该过程中[H]与氧气结合生成水;由图可知,影响细胞呼吸的因素有温度、CO2含量、O2含量等。(2)据图可知,4 ℃环境条件下单位时间内产生的CO2量最少,所以4 ℃环境条件下储藏的石榴果粒在休眠期的呼吸强度最低;23 ℃环境条件下随着储藏时间的延长,O2含量快速下降、CO2含量快速上升,说明出现了微生物大量繁殖的现象,石榴果粒出现了腐败。(3)细胞呼吸作用可以消耗O2产生CO2,随着石榴果粒呼吸作用的进行,密封系统中的O2含量不断降低,新生成的CO2又不能及时排出,导致整个密封系统形成一个低O2高CO2的环境,从而抑制呼吸作用,降低有机物的消耗。限时集训(三)A　光合作用与细胞呼吸
1.[2025·广东东莞一模] 下列有关细胞呼吸的应用与细胞呼吸的原理匹配错误的是 (　)
A.利用乳酸菌酿造酸奶时,尽量密封发酵装置,以提供无氧的环境
B.农业生产中适当降温,以降低作物的呼吸强度,减少有机物的消耗
C.皮肤受伤时选用透气纱布包扎,以促进皮肤细胞的有氧呼吸,防止伤口感染
D.播种油料种子时适当浅播,以保证氧气的供应,利于种子的萌发和生长
2.[2025·河北卷] 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
3.[2025·北京西城区二模] 研究人员选取大小、成熟度一致且无损伤的冬枣若干,放在不同温度条件下储藏,检测乙醇含量,结果如图。下列推断错误的是 (　)
A.受损伤的冬枣易滋生微生物而腐烂
B.储藏的冬枣细胞呼吸不产生CO2
C.乙醇是冬枣细胞无氧呼吸的产物
D.低温利于延长冬枣贮藏保鲜期
4.[2025·安徽安庆一模] 黄豆种子在萌发过程中,某一段时间内CO2释放速率和O2吸收速率的变化趋势如图所示。下列有关叙述正确的是 (　)
A.在24小时之前,细胞呼吸过程均发生在细胞质基质
B.图中两条曲线的交点处A,种子细胞只进行有氧呼吸
C.A点后,可能有非糖物质参与到种子的呼吸作用过程
D.胚根长出前,种子产生的酒精量与二氧化碳释放量相等
5.[2025·湘豫名校三模] 研究发现,在低光照强度胁迫下水稻叶绿体变厚增大,基粒变厚、类囊体片层数增多,光合作用效率得到有效提高。下列相关分析错误的是 (　)
A.叶绿体与线粒体增大膜面积的方式存在差异
B.叶黄素与胡萝卜素捕获蓝紫光的效率得到提高
C.基粒变厚、片层数增多有利于增大接触与吸收CO2的面积
D.可用纸层析法分离叶绿体中的色素并分析其相对含量
6.[2025·辽宁大连二模] 科研小组欲通过以下实验装置检测酵母菌的呼吸方式,下列说法错误的是 (　)
A.乙组左管液面升高,变化量表示酵母菌呼吸产生CO2的量
B.该实验应加设一个对照组排除物理因素对实验结果的影响
C.甲组右管液面升高,乙组液面不变,说明酵母菌只进行有氧呼吸
D.用两装置测定芝麻种子有氧呼吸的气体变化,则甲、乙组右管液面均升高
7.[2025·广东佛山一模] 研究人员对茶树幼苗与不同药用植物间作时的光合生理指标进行了研究,结果如表所示。下列叙述错误的是(　)
组别 种植方式 叶绿素含量 /(mg·g-1) 气孔导度 /(mol H2O· m-2·s-1) 净光合速率 /(μmol CO2 m-2·s-1)
① 茶树单作 1.50 0.31 15.41
② 元胡— 茶树间作 1.75 0.34 21.28
③ 紫云英— 茶树间作 1.27 0.27 14.88
④ 崧蓝— 茶树间作 1.14 0.24 13.08
A.叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关
B.②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关
C.与③组相比,②组茶树光反应和暗反应速率均提高
D.④组茶树光合速率降低仅由CO2供应不足引起
8.[2025·江西九江三模] 磷是维持植物正常生长发育所必需的元素。研究人员在环境条件相同的情况下,对长势一致的4组当归植株,分别补充一定量的磷(如图),测定其叶肉细胞的净光合速率和总叶绿素含量。下列说法错误的是 (　)
A.当归叶肉细胞的细胞膜、核膜和细胞器膜含有较多的磷元素
B.磷元素是当归叶肉细胞合成叶绿素的原料
C.实验组当归叶肉细胞单位时间单位叶面积的CO2吸收量不一定都高于对照组
D.可选取60~400 kg/hm2磷浓度范围进一步探究磷的最适补充含量以提高当归产量
9.[2025·陕青宁晋四省质检] 人们在生产、生活中可通过一系列的方法来保证果蔬的新鲜度和品质。气调诱导休眠保鲜法通过控制储藏环境中各气体组分含量来诱导果蔬长期处于休眠期,该方法可使果蔬的生理活动的消耗维持在最低水平。通过测量石榴果粒储藏环境的气体含量变化,分析不同温度下石榴果粒在不同阶段的呼吸特征,结果如图所示。回答下列问题:
(1)细胞呼吸过程中能够产生[H]的具体场所有　　　　　　　　　　　　,[H]的消耗是否可在生物膜上进行 　　　　(填“是”或“否”)。据图分析可知,影响细胞呼吸速率的因素有　　　　　　　　　　　　　　(答出2点)。
(2)据图可知,在　　　℃环境条件下储藏的石榴果粒有着最低的呼吸强度。相比于其他温度,有人推测在23 ℃环境条件下石榴果粒可能出现了腐败,据图分析其依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)据图分析,气调诱导休眠保鲜法的原理是　　　　　　　　　　　　　。 限时集训(三)B
1.D　[解析] NADH和NADPH分别是还原型辅酶 Ⅰ 和还原型辅酶Ⅱ,两者组成元素均有C、H、O等,A正确;细胞呼吸产生NADH,光反应产生NADPH,植物的叶肉细胞既可以进行光合作用又可以进行细胞呼吸,因此NADH和NADPH均可在植物的叶肉细胞中生成,B正确;NADH可与氧气结合产生水,NADPH可为C3的还原提供还原剂和能量,因此NADH和NADPH均可作为还原剂参与细胞代谢,C正确;NADH和NADPH作为辅酶参与氧化还原反应,其本身不具有降低活化能的催化作用,仅作为辅助因子帮助酶发挥作用,D错误。
2.D　[解析] 当检测到夜间温度升高时,启动动态降温,降低温度可抑制呼吸酶活性,从而抑制呼吸作用,减少有机物的消耗,A正确;植物吸收无机盐的方式主要是主动运输,主动运输需要消耗能量,且能量主要由有氧呼吸提供,当检测到培养液中O2浓度降低时,及时通入空气,能增加培养液中的氧气含量,促进无机盐的吸收,B正确;光照强度升高时,光反应较强,产生的ATP和NADPH较多,此时及时开启CO2发生器,增加CO2浓度,能为暗反应提供更多的原料,促进暗反应的进行,进而促进光合作用,提高产量,C正确;连续阴雨天气光照不足,此时开启补光系统,增强光照强度,主要是为了增强光合色素对光的捕获以促进光反应,进而为暗反应提供更多的ATP和NADPH,从而促进光合作用,D错误。
3.D　[解析] 无氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中,人线粒体呼吸链受损,丙酮酸则直接在细胞质基质中被还原成乳酸,A正确;代谢物X为乳酸,酶A加速乳酸分解,避免了乳酸的大量积累,有利于维持细胞内的pH稳定,B正确;酶B催化过氧化氢的分解,可避免过氧化氢对细胞的毒害,C正确;无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量的ATP,D错误。
4.C　[解析] CAM植物晚上不能进行光合作用,A错误;白天CAM植物细胞液泡中储存的苹果酸脱羧也可产生CO2,故CAM植物细胞白天产生CO2的部位是线粒体基质和液泡,B错误;CAM植物白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放CO2,苹果酸浓度下降,故叶肉细胞液泡中的pH白天有所升高,晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中,故夜间液泡中的pH有所降低,C正确;CAM植物吸收CO2的方式为自由扩散,不需要转运蛋白,D错误。
5.C　[解析] 科研人员分离叶绿体所用缓冲液应为叶绿体基质的等渗溶液,这样可以保证叶绿体的正常形态,有利于实验的进行,A正确;结合实验数据可推测,悬浮液中加入磷酸可以增加碳的固定量,提高TP/PGA 的值,B正确;悬浮液中加入磷酸可能会促进ATP的合成,进而促进光合作用,提高CO2固定的速率,C错误;若延长光照时间,光合作用持续进行,C3反应生成C5和糖类,因而会在五碳化合物和培养液内的有机物中检出14C,D正确。
6.C　[解析] 样品处理时需加入无水乙醇、CaCO3等,无水乙醇的作用是溶解和提取色素,CaCO3的作用是防止研磨时叶绿素被酸破坏,A正确;叶绿素a和叶绿素b对不同波长光的吸光度不同,通过测量样品在不同波长光下的吸光度,可计算出叶绿素的含量,B正确;利用相似相溶原理将水溶性的花青素过滤掉再进行液相色谱法分离,可避免花青素的干扰,使色素分离更高效,C错误;根据HPLC的原理可知,色素的分子大小、性质不同均会影响其分离的速度及在色谱柱中保留的时间,D正确。
7.B　[解析] 寡霉素抑制细胞呼吸中ATP合成酶的活性,在细胞呼吸过程中,有氧呼吸第三阶段产生的ATP最多,场所位于线粒体内膜,故寡霉素在细胞呼吸过程中起作用的部位主要在线粒体内膜,A正确;寡霉素通过抑制ATP合成酶的活性,直接降低了光合作用的能量供应,故提高CO2浓度无法缓解寡霉素对光合作用的抑制作用,B错误;据图分析,不论干旱胁迫与否,喷施NaHSO3的植株的光合速率均比喷施H2O的对照组高,说明NaHSO3对光合作用有促进作用,C正确;对比W+H2O组和T+H2O组,自变量为是否转入基因Z,可知Z基因能提高光合作用的速率,再结合W+H2O组(胁迫和未胁迫)和T+H2O组(胁迫和未胁迫),可知转入Z基因能降低干旱胁迫引起的光合速率的减小(差值减小),因此基因Z能减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降,D正确。
8.C　[解析] 在ATP-PC系统中,磷酸肌酸(PC)分解时释放能量,产生磷酸基团与ADP结合,合成ATP,A正确;ATP-PC系统最多坚持10秒的原因可能是人体储存的磷酸肌酸少,磷酸肌酸(PC)是ATP-PC系统中的主要能量来源,但它在细胞内的储存量有限,能够提供的能量也有限,B正确;在A点无氧呼吸和有氧呼吸供能所占总能量的百分比相等,此时无氧呼吸消耗的葡萄糖多于有氧呼吸消耗的葡萄糖,骨骼肌细胞无氧呼吸产生乳酸,不产生CO2,骨骼肌细胞有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质,C错误;正常情况下肌细胞无氧呼吸产生的乳酸释放到血浆中,由于血浆中有调节酸碱平衡的缓冲物质,使细胞中的pH处于相对平衡状态,但当乳酸浓度升高超过调节能力时,细胞中的pH会下降,导致无氧呼吸有关酶的活性减弱,D正确。
9.(1)蓝紫光和红光　纸层析法　色素在层析液中的溶解度
(2)使幼苗长势良好且一致或使幼苗处于相同的生理状态(避免由于幼苗生长不良或不一致导致对实验结果的干扰)
(3)否,应在100~500MT范围内缩小浓度梯度,进行进一步实验
(4)①增加叶绿素含量,捕获更多光能;②通过提高SOD酶活性,加速丙二醛等氧化物的分解,减少对类囊体膜的破坏,保障光反应顺利进行;③增加气孔导度,促进CO2的吸收,有利于暗反应的进行
[解析] (1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,分离光合色素的方法是纸层析法。色素在滤纸条上的扩散速度由其在层析液中的溶解度决定,溶解度越高,扩散得越快。(2) 实验前在标准环境(24 ℃、70%相对湿度、500 μmol·mol-1·s-1光照)下缓苗一周,目的是让幼苗适应环境, 确保各组幼苗初始生长状态一致,减少实验误差。(3)与其他各组相比,虽然高温+300MT组的叶绿素含量、气孔导度、净光合速率均最高,丙二醛含量最低,但设置的浓度梯度较大,不能确定最适浓度。需在100~500MT范围内设置更小梯度进行进一步实验,以确定更精确的最适浓度。(4)表格数据表明,褪黑素处理显著提高了叶绿素含量、气孔导度和SOD酶活性,同时降低了丙二醛含量。 增加叶绿素含量可以捕获更多光能,提升光反应效率;提高SOD酶活性加速清除丙二醛等氧化物,减少膜脂过氧化,保护类囊体膜完整性,保障光反应;增加气孔导度促进CO2吸收,利于暗反应的进行。三者共同作用,缓解了高温对光合作用的抑制。限时集训(三)B　光合作用与细胞呼吸
1.[2025·江苏苏州三模] 关于NADH和NADPH的叙述,错误的是 (　)
A.两者组成元素均有C、H、O等
B.两者均可在植物的叶肉细胞中生成
C.两者均可作为还原剂参与细胞代谢
D.两者均可作为辅酶降低反应活化能
2.[2025·福建福州四模] 某温室大棚利用AI技术实现环境实时监控,可精准调节温度、湿度、光照强度等,显著提升产量。下列AI增产措施中蕴含的生物学原理,错误的是 (　)
A.检测到夜间温度升高开启动态降温,抑制呼吸以减少有机物消耗
B.检测到培养液中O2浓度降低,及时通入空气以促进无机盐的吸收
C.检测到光照强度升高,及时开启CO2发生器以促进暗反应的进行
D.检测到连续阴雨天气,开启补光系统以增强光敏色素对光的捕获
3.[2025·湖北武汉二模] 人线粒体呼吸链受损,有氧呼吸受阻,可导致代谢物X的积累,由此引发多种疾病。动物实验发现,给呼吸链受损的小鼠注射适量的酶A和酶B溶液,可发生如图所示的代谢反应,从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。下列叙述错误的是 (　)
A.人线粒体呼吸链受损,丙酮酸直接在细胞质基质中被还原成乳酸
B.代谢物X为乳酸,酶A加速代谢物X氧化有利于维持细胞内的pH
C.酶B催化过氧化氢的分解,可避免过氧化氢对细胞的毒害
D.无氧呼吸第一阶段和第二阶段都释放能量,生成ATP
4.[2025·江西南昌二模] CAM(景天科)植物具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭时,液泡中储存的苹果酸则脱羧释放CO2用于光合作用。下列叙述正确的是(　)
A.CAM植物白天和晚上均进行光合作用和细胞呼吸
B.CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质
C.CAM植物叶肉细胞液泡中的pH白天有所升高,夜间有所降低
D.CAM植物吸收CO2的速率与细胞膜上转运蛋白的数量呈正相关
5.[2025·安徽合肥一中三模] 探究磷酸对光合作用的影响,科研人员向菠菜叶绿体悬浮液中加入磷酸(Pi),照光并通入14CO2,数分钟后取样,分离叶绿体并测定14C标记化合物的相对含量,结果如表所示(注:TP和 PGA为暗反应中的三碳化合物)。关于此实验,判断错误的是(　)
加入 Pi的 浓度/ (mmol/L) 14C标记化合 物的相对含量 TP/PGA
0 10 0.8
1 60 5.5
A.科研人员分离叶绿体所用缓冲液应为叶绿体基质的等渗溶液
B.悬浮液中加入磷酸可以增加碳的固定量,提高TP/PGA 的值
C.悬浮液中加入磷酸可能会促进ATP的合成,从而抑制CO2固定
D.若延长光照时间,会在五碳化合物和培养液内的有机物中检出14C
6.[2025·山东滨州模拟] 高效液相色谱法(HPLC)可以检测叶绿素含量,原理是利用不同极性的溶剂对叶绿素各组分的溶解度不同,通过改变流动相的极性,使叶绿素溶液流过色谱柱时实现成分分离,然后根据各组分的吸光度,从而定量测定叶绿素的含量。流程包括:样品处理→色谱柱和流动相选择→分光光度检测和定量计算。下列叙述错误的是 (　)
A.样品处理时加入无水乙醇的目的是溶解叶绿体中的色素
B.吸光度大小是定量测定叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量的依据
C.可利用相似相溶原理将脂溶性的花青素过滤掉再进行液相色谱法分离
D.色素分子大小、性质不同会影响其在色谱柱中的运动速度和保留时间
7.[2025·广东广州二模] 取野生型小麦(W)和转Z基因的小麦(T)各数株,分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3,24 h后进行干旱胁迫处理,测得未胁迫组和胁迫组植株8 h时的光合速率如下图所示。下列叙述错误的是 (　)
A.寡霉素在细胞呼吸过程中起作用的部位主要在线粒体内膜
B.寡霉素对光合作用的抑制作用可以通过提高CO2的浓度来缓解
C.在干旱胁迫和未胁迫环境下,喷施NaHSO3都能促进光合作用
D.Z基因能提高光合作用速率,且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降
8.[2025·重庆九龙坡区二模] 人体运动时有三大系统供应能量:①ATP-PC系统(磷酸原系统):PC(磷酸肌酸,一种高能磷酸化合物)分解时产生的能量可以用来合成ATP,该系统最多坚持10秒。②无氧呼吸系统:机体通过无氧呼吸产生ATP,该系统可维持60~120秒。③有氧呼吸系统:理论上该系统可持续至能源物质耗尽。如图为人体剧烈运动时骨骼肌供能情况,以下有关说法错误的是 (　)
A.ATP-PC系统中PC分解产生的磷酸和ADP结合形成ATP
B.ATP-PC系统最多坚持10秒的原因可能是人体内PC含量有限
C.A点时骨骼肌细胞产生CO2的部位有细胞质基质和线粒体基质
D.随着乳酸浓度升高,细胞中pH可能会下降,无氧呼吸有关酶的活性减弱
9.[2025·湖南湘潭二模] 褪黑素可作为一种抗氧化剂参与许多细胞活动。为研究外源褪黑素对高温胁迫下草莓幼苗光合作用的影响,科研人员在40 ℃(高温)下分别用蒸馏水和等量的不同浓度的褪黑素处理各组草莓幼苗,并于6天后检测生理指标,结果如下表所示。请回答下列问题:
处理 叶绿素 含量/ (mg/g) 气孔导度 /(mmol· mol-1·s-1) 净光合速率 /(μmol· mol-1·s-1) 丙二醛 含量/ (ng/g) SOD酶 活性/ (U/g)
高温组 1.48 15.20 3.16 9.16 122
高温+ 100MT 1.80 23.81 5.32 8.21 132
高温+ 300MT 2.52 36.70 7.97 7.73 146
高温+ 500MT 2.38 32.31 6.81 8.42 133
注:MT为褪黑素的浓度单位,丙二醛为膜脂氧化物,生物膜受损程度与其含量呈正相关,SOD酶具有清除氧化物的功能。
(1)草莓叶肉细胞中叶绿素主要吸收光为　　　　　　　。可用
　　　　　　(填具体方法)分离色素,色素在滤纸条上的扩散速度与
　　　　　　　　　　　　有关。
(2)在进行实验之前,需要将各组放置于光照培养箱,温度24 ℃,相对湿度70%,光照强度500 μmol·mol-1·s-1条件下缓苗一周,目的是_____________________
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)该实验能否确定喷施褪黑素的最适浓度为300MT 若是,请说明理由;若否,请写出进一步的实验思路:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)据图表分析,高温胁迫下,喷施适宜浓度褪黑素能缓解草莓幼苗光合速率下降的作用机制是　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答三点)。

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