文档内容
专题 4 细胞呼吸与光合作用
专题分析
题型解读
该专题是高中阶段的第一个重难点考察点，属于高考必考且压轴的内容，常以大题形式
出现，属于必须攻克的重难点。
考向分析
围绕细胞呼吸和光合作用的基本过程、影响因素、实际应用进行，常把二者结合一起考
察。
答题技巧
结合课本知识和图像分析，精准理解每一个转折点、以及曲线走势的含义，从而获得解
答的关键信息。
对点训练
一、单选题
1．（2023·福建漳州·统考模拟预测）在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的NADH脱去 并
释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给 ，电子传递过程中释放能量驱动 经甲蛋白不断
泵入膜间隙，随后 经乙蛋白返回线粒体基质并促使 ATP合成，然后与接受了电子的 结合
生成水。线粒体内膜合成ATP的方式如下图1所示。为研究短时低温对该阶段的影响，将长
势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图 2所示。已知DNP可使 进入线
粒体基质时不经过乙蛋白。下列相关说法错误的是（ ）A．乙蛋白运输H+的过程属于协助扩散
B．4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
C．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸产热多
D．DNP导致膜间隙中H+浓度降低，生成的ATP减少
【答案】B
【详解】A、由题意可知，H+ 经乙蛋白返回线粒体基质并促使ATP合成，说明H+返回线粒体
基质是顺浓度梯度的，因此乙蛋白运输H+的过程属于协助扩散，A正确；
B、与25℃相比，4℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电子
传递未受阻，B错误；
C、与25℃相比，短时间低温4℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4℃时有氧呼吸
释放的能量较多的用于产热，C正确；
D、DNP使H+不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中 H+浓度降低，导致ATP合
成减少， D正确。
2．（2023·浙江·统考三模）细胞色素C氧化酶（CytC）是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白
复合物，缺氧时，随着膜的通透性增加，外源性 CytC进入线粒体内，参与［H］和氧气的结
合，从而增加ATP的合成，提高氧气利用率，外源性 CytC因此可用于各种组织缺氧的急救或
辅助治疗，下列叙述错误的是（ ）
A．真核细胞中，线粒体内膜折叠形成嵴增加了CytC的附着位点
B．正常情况下，有（需）氧呼吸第三阶段中与氧气结合的[H]部分来自丙酮酸
C．相对缺氧时，外源性CytC进入线粒体发挥作用抑制了肌细胞中乳酸的产生
D．相对缺氧时，外源性CytC的使用提高了有（需）氧呼吸释放能量转化到ATP中的效率
【答案】D
【详解】A、分析题意可知，Cytc是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白复合物，是有氧呼吸第
三阶段的物质，场所是线粒体内膜，故线粒体内膜折叠形成嵴增加了CytC的附着位点，A对；B、正常情况下，有（需）氧呼吸第三阶段中与氧气结合的[H]来自丙酮酸和葡萄糖的分解，B
正确；
C、分析题意可知，缺氧时，外源性CytC进入线粒体内，参与［H］和氧气的结合，从而增加
ATP的合成，即促进了有氧呼吸第三阶段的进行，促进丙酮酸的利用抑制乳酸的产生，C正确；
D、据题可知，外源性 CytC 的使用提高了无氧条件下 ATP 的合成，但无法得出提高了有
（需）氧呼吸释放能量转化到ATP中的效率的结论，D错误。
3．（2023·全国·模拟预测）杜鹃叶山茶是中国特有的珍稀濒危物种，常规育种中种子萌发是
关键环节。科研人员开展了杜鹃叶山茶萌发种子呼吸作用的相关研究，利用如图所示装置探
究其呼吸方式。实验开始前将阀门B打开，红色液滴静止位置标记为O点，关闭阀门B后持
续观察液滴的移动情况，待稳定后记录测量结果，不考虑环境条件可能造成的影响。下列有
关分析错误的是（ ）
A．为使测量结果更准确，还需增设对照组，即将装置内萌发种子替换为等量煮熟的萌发种子
B．若红色液滴向O点右侧移动了L单位，则L表示萌发种子对O2的消耗量
C．若红色液滴移动至O点左侧，说明该萌发种子中一定存在无氧呼吸
D．若红色液滴移动至O点右侧，说明该萌发种子呼吸作用的底物中可能还有脂肪等物质
【答案】B
【详解】A、增设将装置内萌发种子替换为等量煮熟萌发种子的对照组可排除无关因素的影响，
使测量结果更准确，A正确；
B、装置的烧杯中盛放的是蒸馏水，几乎不吸收 CO2和O2，若红色液滴向O点右侧移动，则
说明种子至少进行了有氧呼吸，L表示萌发种子的O2消耗量和CO2产生量的差值，B错误；
C、红色液滴移动至O点左侧，说明萌发种子的CO2产生量大于O2消耗量，说明该萌发种子
中一定存在无氧呼吸，C正确；
D、若红色液滴移动至O点右侧，表明该萌发种子进行了有氧呼吸，且 O2消耗量大于CO2产
生量，脂质分子比糖类分子的含氢量更高、含氧量更低，可推知呼吸作用的底物中除了葡萄糖外，还可能有脂肪等物质，D正确。
4．（2023·黑龙江·统考二模）下图为研究人员对不同时间和深度的渍涝胁迫程度下不同花生
栽培品种中关键性呼吸酶之一乙醇脱氢酶(简称ADH，可催化底物形成乙醇)活性的测定情况，
下列相关推测不正确的是（ ）
A．ADH催化有机物氧化分解时释放的能量大量储存在ATP中
B．不同程度渍涝处理下3个品种中ADH活性均出现升高和回落
C．长时间渍涝胁迫可使植株因体内乙醇的大量积累而死亡
D．图中所示的不同品种对渍涝胁迫的适应性有一定的差异
【答案】A
【详解】A、ADH催化有机物氧化分解时释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在
ATP中，A错误；
B、根据曲线图可知，几种程度渍涝处理下3个品种中ADH活性均出现升高和回落，B正确；
C、乙醇积累会对细胞产生毒害作用，故长时间渍涝胁迫可使植株因体内乙醇的大量积累而死
亡，C正确；
D、根据不同品种的在不同时间和深度的渍涝胁迫程度下，酶活性的变化有差异可知，图中
所示的不同品种对渍涝胁迫的适应性有一定的差异，D正确。
5．（2023·辽宁·二模）下列有关生物学原理在农业生产中应用的叙述，错误的是（
）
A．在同一块地里轮流种植不同作物可提高产量，这与不同作物根系对矿质元素的选择性吸收
有关
B．脂肪比糖类的碳氢比例高，而油料作物种子富含脂肪，因此油料作物种子要进行深层播种
C．合理密植不仅可以使植物更充分利用光能，而且可以保持空气流通，适当提高 CO₂ 浓度以提高光合效率
D．适当松土不仅可以促进植物根系的有氧呼吸，而且可促进土壤中好氧微生物对土壤中有
机物的氧化分解，但松土过度不利于土壤肥力的保持
【答案】B
【详解】A、各种作物从土壤中吸收各种养分的数量和比例各不相同，在同一块地里轮流种植
不同种类的作物可保证土壤养分的均衡利用，避免其片面消耗，并会提高作物的相对产量，A
正确；
B、脂肪比糖类的碳氢比例高，氧比例少，油料作物种子富含脂肪，故油料作物种子播种前最
好对土壤进行浅播，以满足其对于氧气的需求，B错误；
C、合理密植是指在单位面积上，栽种作物或树木时密度要适当，行株距要合理，合理密植不
仅可以使植物更充分利用光能，而且可以保持空气流通，适当提高 CO₂ 浓度以提高光合效率，
C正确；
D、适当松土不仅可以促进植物根系的有氧呼吸，而且可促进土壤中好氧微生物对土壤中有
机物的氧化分解，但过度松土会极大促进土壤微生物分解有机物的速度，导致有机质消耗过
快，而且过度松土会导致水土流失严重，不利于肥力的保持，D正确。
6．（2020·安徽·统考模拟预测）英国植物学家希尔发现：在光下，若给含叶绿体的叶片提取
液（淡绿色）提供特定的与氢离子结合的氢受体 2，6―D（一种墨绿色染料，接受氢离子并
被还原成无色），在无 CO2时进行光照，可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色，并释放出
O2；但放在暗处，则试管中的液体仍为墨绿色，且无 O2的释放，如图所示。下列关于该实
验的叙述和推论，错误的是（ ）
A．该实验证明了光照条件下释放的氧气完全来自于H2O的光解
B．该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质
C．若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到（14CH2O）的生成
D．该实验无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所【答案】A
【详解】A、该实验说明了光照条件下释放了氧气，但是不能说明氧气来自于水的光解，A错；
B、该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质（氢离子），B正确；
C、CO2是光合作用暗反应的原料，若给 A组提供14 CO2等物质，可能会检测到（14CH2O）
的生成，C正确；
D、该实验只能证明叶绿体在光照条件下产生了氧气和氢离子，无法证明叶绿体是植物细胞
合成糖类的场所，D正确。
7．（2023·浙江温州·统考二模）德国科学家瓦尔堡设法把光合作用的光反应、碳反应分开研
究，他的办法是在人工光源“间歇光”下测定光合作用。科研人员重新设计瓦尔堡的实验：
分离出某植物的叶绿体，让叶绿体交替接受 5秒光照、5秒黑暗处理，持续进行20分钟，并
用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的变化，部分实验记录如下图所示。
下列分析正确的是（ ）
A．a-c段为光反应阶段，c-e段为碳反应阶段
B．S1、S3可分别表示光反应释放的O2总量与碳反应吸收的CO2总量，且S1=S3
C．由O2的释放速率和CO2的吸收速率推测，光反应速率与碳反应速率始终相等
D．与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟处理的叶绿体有机物合成总量更多
【答案】D
【详解】A、光反应阶段需要光照，碳反应阶段有光无光都可以进行，a-c段既有光反应也有
暗反应，c-e段在黑暗开始之前也有光反应，黑暗开始之后，只有暗反应，没有光反应，A错
误；
B、虚线表示O2的释放速率的变化，实线表示CO2吸收速率的变化，在一个光周期内，二者
从开始的0经过一段时间的反应以后又变为0，结合光合作用的总反应式来看，在一个光周期
内释放的O2总量与暗反应吸收的CO2总量是相等的，S1+S2=S2+S3，所以S1=S3，但是S1不能代表光合作用释放O2的总量，S3也不能代表暗反应吸收的CO2总量，B错误；
C、从图中开始光照的点来看，O2的释放速率明显大于CO2吸收速率，也就是碳反应速率限
制了光反应的速率，所以才会导致O2的释放速率下降，C错误；
D、从一个光周期来看，“间歇光”在一个光周期内光反应的产物恰好能被暗反应利用，如
果用面积来表示，恰好是S1+S2或S2+S3，如果是持续光照，那么光反应与碳反应达到平衡时
反应速率保持相等，也就是图中的cd段，把cd段延长以后能看出，持续光照20分钟叶绿体
释放氧气的总量明显大于“间歇光”，即前者叶绿体有机物合成总量更多，D正确。
8．（2023·安徽黄山·统考一模）“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
【详解】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。
9．“端稳中国碗，装满中国粮”，党的二十大对粮食安全提出了更高要求。农业生产上可采
取相应栽培措施以提高粮食产量，以下哪项措施不能提高粮食产量（ ）
A．适时播种、“正其行，通其风”
B．合理施肥，“犁地深一寸，等于上层粪”
C．“地尽其用田不荒，合理密植多打粮”D．夏季夜间时，关闭蔬菜大棚的门帘
【答案】D
【详解】A、适时播种直接影响种子萌发、保苗率和粮食产量；“正其行，通其风”能保证作
物周围有充足的二氧化碳，可提高粮食产量，A不符合题意；
B、合理施肥能保证作物有充足的矿质元素和水分，从而提高光合作用效率，进而提高粮食产
量，B不符合题意；
C、合理密植能使作物充分利用光照，从而提高光合作用效率，进而提高粮食产量，C不符合
题意；
D、夏季夜间时，关闭蔬菜大棚的门帘，会使大鹏内温度升高，呼吸作用增强，不利用粮食
增产，D符合题意.
10．（2021·湖北·统考模拟预测）厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，是最古老
的光合细菌之一。图表示绿硫细菌的光复合系统参与的代谢过程简图。下列叙述错误的是（
）
A．绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质
B．绿硫细菌能为生态系统中其他生物提供氧气和有机物
C．培养绿硫细菌时不需要通入氧气也无需提供有机碳源
D．图示过程实现了光能到有机物中的化学能的转化
【答案】B
【详解】A、绿硫细菌的光复合系统也能吸收光能，并发生化学反应（需要相关酶），说明绿
硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质，A正确；
B、厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，由图可知，绿硫细菌光反应不产生氧气，
因此不能为其他生物提供氧气，B错误；
C、厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，因此培养绿硫细菌时不需要通入氧气，
也无需提供有机碳源，C正确；D、图中光反应中绿硫细菌将光能转化为化学能，储存在ATP和NADPH（有机物）中，D正确。
二、多选题
11．（2023·江苏南通·统考模拟预测）下图是酵母菌、脱硫杆菌、乳酸菌葡萄糖氧化分解的过
程。相关叙述正确的是（ ）
A．酵母菌有氧呼吸和脱硫杆菌无氧呼吸都能将葡萄糖彻底氧化分解
B．脱硫杆菌进行②、④过程的场所分别是线粒体基质、线粒体内膜
C．酵母菌的发酵过程和乳酸菌的发酵过程都没有电子传递链途径
D．酵母菌的发酵和乳酸菌的发酵分解等量的葡萄糖产生的热量不等
【答案】ACD
【详解】A、酵母菌有氧呼吸将葡萄糖彻底氧化分解为CO2和H2O，脱硫杆菌无氧呼吸可将
葡萄糖彻底氧化分解为CO2和H2S，A正确；
B、脱硫杆菌是原核生物，没有线粒体，B错误；
C、酵母菌的发酵过程和乳酸菌的发酵过程产生了丙酮酸和[H]，没有电子传递链途径，C正确；
D、由于酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，乳酸菌只能进行无氧呼吸，所以酵母菌的发
酵和乳酸菌的发酵分解等量的葡萄糖产生的热量不等，D正确。
12．（2023·江苏南通·统考三模）活化状态的Rubisco能催化 固定。黑暗条件下，Rubisco
与C5结合呈钝化状态。光照条件下，光激活 Rubisco活化酶，使Rubisco构象发生变化释放
C5暴露出活性位点，然后Rubisco活性位点与 结合后再与类囊体排出的 结合，形成
活化状态的Rubisco，过程如下图所示。相关叙述正确的是（ ）A．Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活
B．光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动
C．类囊体内腔中的pH下降有利于Mg2+释放到基质
D． 和Mg2+既是Rubisco的活化剂也是Rubisco的催化底物
【答案】BC
【详解】A、酶只有催化作用，吸收、传递、转化光能的是光合色素，A错误；
B、由图可知，光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动，进而维持类囊体中的高 H+浓
度，B正确；
C、类囊体内腔中的pH下降，消耗H+势能，有利于Mg2+释放到基质，C正确；
D、Mg2+是Rubisco的活化剂，但不是Rubisco的催化底物，D错误。
三、综合题
13．（2023·海南·统考模拟预测）有氧呼吸过程中的电子、H+需要经一系列过程传递给分子
氧，之后氧与[H]结合生成水，下图为其传递过程的两条途径，生物体内存在其中的一条或两
条途径。请回答下列问题：
(1)在有氧呼吸的过程中，[H]来自__________（填化合物）。
(2)“物质6→物质7”过程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒，呼吸作用全被抑制，导致死
亡；而天南星科植物经氰化物处理后，呼吸速率降低，但并未完全被抑制。则出现这种差异
的原因是小鼠体内只存在图中途径__________，天南星科植物体内存在图中途径
_________________________。(3)天南星在开花时，其花序会释放大量能量，花序温度比周围高 15-35℃，促使恶臭物质散
发以吸引昆虫进行传粉。研究发现，此时花序中 ATP生成量并没有明显增加。花序温度升高
但ATP 生成没有明显增加的原因可能是______________________________________________
（从物质传递途径分析）。
【答案】(1)葡萄糖和水/葡萄糖、丙酮酸和水 (2) 1 1和2
(3)途径2增强，物质氧化分解释放的能量储存在ATP中较少，大量以热能形式散失
【详解】（1）有氧呼吸第一阶段和第二阶段都能产生[H]，其中第一阶段产生的[H]来自葡萄
糖，第二阶段产生的[H]来自丙酮酸和水。
（2）“物质6→物质7”过程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒，呼吸作用全被抑制，导
致死亡，说明小鼠只存在途径 1；对天南星科植物用氰化物处理，呼吸速率降低，但并未完
全被抑制，说明南星科植物存在途径1和途径2。
（3）天南星在开花时，花序温度升高但 ATP生成没有明显增加的原因途径2增强，物质氧化
分解释放的能量储存在ATP中较少，大量以热能形式散失。
14．科研人员将某绿色植物放在温度适宜的密闭容器内（如图1所示），经黑暗处理后置于
5W的LED灯下并测量容器内氧气的变化量，测量的结果如图2所示。回答下列问题：
(1)图1中，若不改变灯泡的功率，可通过__________来调节光照强度。
(2)将多株生长状态相同且大小相似（假设干重相同）的该植株幼苗随机均分为甲、乙两组，
置于图1的装置中。甲组适宜光照处理，乙组黑暗处理，其他条件相同且适宜。8小时后，将
甲、乙两组中的植株烘干称重，分别记为 M 甲、M 乙。若 M=M 甲-M 乙，则 M 表示
__________。
(3)图2中，A点后叶片通过__________上的光合色素将光能转化成__________。B点时，叶肉
细胞的光合作用速率__________（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸作用速率，判断的
理由是__________。
【答案】(1)调节光源（LED灯）与容器的距离(2)甲组植株在8小时内（实验过程中）通过光合作用合成的有机物总量
(3) （叶绿体）类囊体膜 ATP和NADPH中的化学能 大于 B点时，容器内
氧气量不再变化，整个植株的光合速率等于呼吸速率，但植物体非绿色器官只进行呼吸作用，
因此叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率
【详解】（1）图1中，若不改变灯泡的功率，也可以通过调节光源与容器的距离来调节光照
强度，距离越近，光照强度越强。
（2）据题意可知：甲组适宜光照处理，乙组黑暗处理，8小时后甲、乙植株烘干称重，分别
记为M甲、M乙，设实验前甲、乙植株的干重均为a，则甲组植株在8小时内光合作用积累
有机物的量=M甲-a，即净光合量，甲组植株在8小时内呼吸作用消耗有机物的量=a-M乙，那
么，甲组植株在8小时内光合作用合成的有机物总量=净光合作用量+呼吸作用量=（M甲-a）
+（a-M乙）=M甲-M乙。若M=M甲-M乙，则M表示甲组植株在8小时内（或实验过程中）
通过光合作用合成的有机物总量，即总光合量。
（3）A点后开始进行光合作用，通过叶绿体类囊体膜上的光合色素吸收光能并将其转变成
ATP和NADPH中的化学能。图2中，B点时，密闭容器内氧气量不再变化，就整个植株而言
光合速率=呼吸速率，影响光合作用强度的因素最可能是CO2浓度、光照强度等。植物体某些
部位如根只进行呼吸作用，故此时叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率。
