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第 04 讲 细胞呼吸和光合作用
目 录
01 细胞呼吸及影响因素 1
02 光合作用及细胞代谢综合 5
01 细胞呼吸及影响因素
1．（2023·重庆·高考真题）哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+，进而转化为NADH
（[H]）。研究者以小鼠为模型，探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系，如图所示。下列叙述
错误的是（ ）
A．静脉注射标记的NA，肠腔内会出现标记的NAM
B．静脉注射标记的NAM，细胞质基质会出现标记的NADH
C．食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可用NAM合成NAD+
D．肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自于NADH
2．ADP/ATP转运蛋白（AAC）位于线粒体内膜上，能与ATP和ADP结合，从而把线粒体基质中的ATP逆浓度梯度运出，同时把线粒体外的ADP运入。下列分析错误的是（ ）
A．转运ATP和ADP时，AAC的空间结构发生改变
B．把ATP从线粒体基质运出的方式属于主动运输
C．接受能量后，ADP可与Pi在线粒体内膜上结合
D．AAC功能受到抑制，细胞能量供应不会严重下降
3．（2023·四川宜宾一模）把马铃薯块茎依次放在空气、N 和空气中各储藏一周。在实验室中测定CO 的
2 2
释放量，得到如图所示的实验结果。下列关于马铃薯块茎细胞呼吸过程叙述，错误的是（ ）
A．第一周马铃薯块茎细胞在空气中进行了有氧呼吸
B．第二周葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精中
C．第三周马铃薯块茎细胞的有氧呼吸先增强后减弱
D．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的同时生成ATP
4．（2023·北京·高考真题）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼
肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（ ）
A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP
D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
5．某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是（ ）
A．果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器
B．果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多C．果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时
D．果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深
6．（2023·辽宁·高考真题）利用某种微生物发酵生产DHA油脂，可获取DHA（一种不饱和脂肪酸）。下
图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是（ ）
A．DHA油脂的产量与生物量呈正相关
B．温度和溶解氧的变化能影响DHA油脂的产量
C．葡萄糖代谢可为DHA油脂的合成提供能量
D．12～60h，DHA油脂的合成对氮源的需求比碳源高
7．（不定项）（2023·辽宁三模）敲除铁调节蛋白(IRP)基因会明显减弱线粒体的功能，在敲除IRP基因的
小鼠中HIFla和HIF2a两种蛋白的含量明显高于野生型。为探究这两种蛋白的作用，科学家测量了野生型
和敲除IRP基因小鼠线粒体的耗氧速率，结果如图1所示；测量LdhA(呼吸作 用第一阶段的一种酶)的表
达量，结果如图2所示。已知PX-478和PT-2385分别为HIFla和HIF2a的抑制剂。下列相关说法错误的是
（ ）
A．LdhA 在细胞质基质中发挥作用
B．HIF2a蛋白含量的提高促进了有氧呼吸第三阶段
C．HIFla和HIF2a对LdhA的合成分别表现为促进和抑制
D．葡萄糖在线粒体基质中被分解产生丙酮酸和[H]
8．（不定项）（2023·河北保定二模）下图是酵母菌、脱硫杆菌、乳酸菌细胞内葡萄糖氧化分解的过程。下列叙述正确的是（ ）
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②④过程的场所分别是线粒体基质、线粒体内膜
C．酵母菌的无氧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相等
9．（2023·吉林一模）马拉松是一项高负荷、大强度的竞技运动，改善运动肌利用氧的能力是马拉松项目
首先要解决的问题。请结合甲、乙两名运动员在不同运动强度下，摄氧量与血液中乳酸含量的变化情况。
回答下列问题：
(1)据图分析，骨骼肌细胞中产生ATP的场所是 。
(2)赛跑运动中，葡萄糖储存的能量经呼吸作用后的去向是： 、 、
。
(3)据图分析乙运动员更适合从事马拉松运动。依据是： 。
(4)比赛中沿途设有为运动员提供饮用水、饮料及其他用品的区域。运动员根据自己情况选择使用。从迅速
提升能量供应的角度，应选用含 （无机盐/脂肪/葡萄糖）的饮品，理由是
。
(5)从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？ 。
10．（2023·河南·襄城一模）氮肥有铵态氮肥和硝态氮肥等多种。下图所示为野生型拟南芥的根系吸收氮
素营养的相关机制。 的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动， 的吸收由H+浓度梯度驱动。铵态氮
肥施用过多时，根细胞内 的浓度增加，使细胞膜外酸化，从而引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。细胞膜上的 载体蛋白NRT1.1和 通道蛋白SLAH3相互作用形成一个功能单元，即
NRT1.1-SLAH3复合体，在高 /低 ,条件下介导 的循环跨膜运输，从而有效抑制铵胁迫，达到
缓解铵毒的目的。回答下列问题。
(1)与细胞呼吸直接相关的物质中含氮元素的物质有 。（至少答出两项）
(2) 载体蛋白NRT1.1和 通道蛋白SLAH3在根细胞膜上位置相近，功能相关，以功能单元形式协
同发挥作用，高效缓解细胞膜外酸化的机制是通过NO -的高效跨膜循环转运，将 持续运
3
进细胞，降低其在细胞外的浓度。
(3)现通过定点诱变技术，研究者获得了NRT1.1-SLAH3双突变体拟南芥植株(NRT1.1和SLAH3均失去活
性)，为了验证NRT1.1-SLAH3复合体中的NRT1.1和SLAH3在缓解铵毒中是协同配合的作用关系，研究
者还需要的实验材料是 。
(4)在农业生产上，为减小铵毒对植物生长的影响，可采取的措施是 。
02 光合作用及细胞代谢综合
1．（2023上·陕西安康期中）某兴趣小组以新鲜的绿叶为实验材料，进行“光合色素的提取和分离”的实
验。下列有关叙述错误的是（ ）
A．加入碳酸钙的作用是防止滤液挥发
B．用无水乙醇提取叶片中的色素
C．滤纸条上蓝绿色的色素带宽度最大
D．加入二氧化硅有利于充分研磨
2．（2023·福建龙岩期中）下图是大棚番茄在24小时内测得的CO 含量和CO 吸收速率的变化曲线图，下
2 2列有关叙述正确的是（ ）
A．a点CO 释放量减少可能是由于温度升高导致细胞呼吸强度减弱
2
B．d点是由于温度过高，蒸腾作用过强导致部分气孔关闭，CO 供应减少
2
C．如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
D．番茄细胞时刻进行细胞呼吸，而进行光合作用的时间只有c~e段
3．（2023·江西赣州期中）光呼吸是植物依赖光能吸收O 并释放CO 的过程，会损耗25%~30%的光合产
2 2
物，在干旱、高温等逆境胁迫下，光合产物损耗可达50%。Rubisco能催化C 与O 结合而发生光呼吸，也
5 2
能催化C 与CO 结合，这两种反应的比例取决于O 和CO 的相对含量。光呼吸的过程如图所示。下列相
5 2 2 2
关叙述错误的是（ ）
A．叶绿体基质中的 能催化CO 的固定
2
B．叶肉细胞中CO/O 的值降低时，有利于植物积累有机物
2 2
C．夏季午间植物光反应速率高、气孔导度低，易发生光呼吸
D．抑制光呼吸对提高作物光合效率与作物增产具有重要意义
4．外界因素影响植物光合作用速率。如图表示某植物在不同温度条件下（适宜的光照和一定的CO 浓
2
度）的净光合速率和呼吸速率曲线，下列说法正确的是（ ）A．甲曲线表示呼吸速率，乙曲线表示净光合速率
B．由图可知光合作用的最适温度高于呼吸作用
C．由图可知M点和N点的总光合速率相等
D．该植物能正常生长所需要的温度不能高于40℃
5．科研人员研究了温度对人工种植的番茄幼苗光合作用与呼吸作用的影响，其他条件相同且适宜，实验
结果如图所示。据图分析，下列说法错误的是（ ）
A．真光合的最适温度在30~35℃之间 B．P点时，叶绿体吸收CO 与线粒体产生CO 达到平衡
2 2
C．持续光照条件下，25℃最有利于番茄幼苗生长 D．日夜各12小时，20℃最有
利于番茄幼苗生长
6．玉米等C 植物对空气中二氧化碳的浓度要求比较低，这主要与玉米的光合作用方式有关。其光合作用
4
特点如图所示，其过程是：在PEP羧化酶的催化下，一个CO 被磷酸烯醇式丙酮酸C 所固定，生成草酰乙
2 3
酸被NADPH还原成苹果酸，苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞，在酶的催化作用下，
生成丙酮酸和CO，CO 在Rubisco酶作用下被C 所固定。下列与C 植物有关叙述错误的是（ ）
2 2 5 4A．与Rubisco酶相比，PEP羧化酶与CO 亲和力更强
2
B．叶肉细胞中苹果酸浓度受维管束鞘细胞生命活动影响
C．丙酮酸转变磷酸烯醇式丙酮酸后，空间结构发生了变化
D．高等植物细胞之间的胞间连丝，只参与两细胞间的物质运输
7．（2023·天津·高考真题）下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是（
）
A．HCO -经主动运输进入细胞质基质
3
B．HCO -通过通道蛋白进入叶绿体基质
3
C．光反应生成的H+促进了HCO -进入类囊体
3
D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO 供应
2
8．（2023·四川南充一模）春见柑橘俗称“耙耙柑”，是橘橙和椪柑杂交育成的最新品种，肉质脆嫩，酸
甜适口，深受人们的喜爱。几年前，耙耙柑的种植作为扶贫项目引进南充，为贫困乡村找到了一条稳步脱
贫致富的路子。图表示发生在柑橘叶肉细胞中某一过程，表示科研人员进行了镁胁迫(镁缺乏或过量)对春
见柑橘植株生长影响的研究结果。
Mg²⁺/(mg·L⁻¹) 株高 叶绿素(a+b)含量/(mg·g⁻¹) 干物质质量(g)
0 27.83 0.31 132.4 33.83 0.40 16.5
12 36.42 0.53 17.2
24(对照组) 44.50 0.59 19.8
240 36.00 0.44 17.0
(1)图所示反应过程进行的场所是 ，此反应过程中需要的 CO 来源有 。CO 充足的条件下，停
2 2
止光照，短时间内C 的含量会 。
5
(2)矿质元素是除 C、H、O外植物生长发育所必须的元素(如N、P、B 、Mg 等)，其中组成叶绿素的矿质
元素有 。
(3)光补偿点是指植物的光合作用和呼吸作用相等时的光照强度。据图分析，镁胁迫会导致柑橘光的补偿点
(填“变大”、“变小”或“不变”)，原因是 。
(4)科研人员取镁过量这一组的叶肉细胞进行亚显微观察，发现部分叶绿体解体，部分叶绿体未解体，但内
部的淀粉粒明显增多，从此现象分析，镁过量导致干物质质量降低的原因可能有 。(写出两点)
9．炎热条件下，植物体内用于散失的水分多少与气孔开放度大小呈正相关。为了探究光照强度和土壤含
水量对密闭容器中某植株光合速率的影响，研究小组进行了相关实验，实验处理及其结果如下表所示。请
回答下列问题：
土壤含水量
光合速率 20% 40% 60%
光照强度
强 13.3（A组） 13.9（B组） 14.5（C组）
中 19.3（D组） 20.4（E组） 21.5（F组）弱 10.1（G组） 11.1（H组） 12.3（Ⅰ组）
注：光合速率单位为mgCO ·dm-2·h-1，密闭容器中每组的温度和CO 浓度均相同
2 2
(1)由实验可知，对该植株的光合速率影响较大的因素是 ，判断依据是
。
(2)炎热的中午植物会产生“光合午休”现象。通常认为引起植物“光合午休”的原因包括两个方面：一是
气孔限制值增大引起 ，直接影响暗反应；二是温度升高，导致 上的光合色素或
者酶的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的 减少，导致叶片光合作用能力降低。
(3)炎热条件下，适当提高土壤含水量能提高光合速率的原理是 。
(4)当土壤中含水量过高时，反而不利于植物的正常生长，可能的原因有 （答出两点即可）。
10．图甲是叶绿体模式图，图乙表示光合作用的部分过程，图丙表示在密闭恒温（温度为25℃）小室内测
定的a、b两种不同植物光合作用强度和光照强度的关系。请回答下列问题：
(1)绿色叶片长时间浸泡在乙醇中会变成白色，原因是 。
(2)图乙中A的作用是 ，①表示的过程是 。若光照强度突然减弱，短时间内叶绿体中含量随之减
少的物质有 （填序号：①C 、②ATP、③[H]、④C 选不全不得分）。
5 3
(3)图丙中光照强度为Z时，a、b植物制造葡萄糖速率之比为 ，对a植物而言，假如白天和黑夜的时
间各为12h，平均光照强度在 klx以上才能使该植物处于生长状态。若a植物光合速率和呼吸速率的
最适温度分别是25℃和30℃，若将温度提高到30℃（其他条件不变），则图中M点的位置理论上会向
（选填“左”“左下”、“右”或“右上”）移动。
11．（2023·海南·高考真题）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照
时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究
了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ；用纸层析法分离叶绿体色素获得
的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第 条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小时/天，判断该光
源是最佳补光光源的依据是 。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果
产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。
12．（2023·江苏·高考真题）气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。
图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下
列问题：
(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在 （从①~④中选填）；NADPH可用于CO 固定产物的
2
还原，其场所有 （从①~④中选填）。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有HO、 （填写2
2
种）等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有 （从①~④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为 进入线粒体，经过TCA循环产生的 最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的
，驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降（溶质浓度
提高），导致保卫细胞 ，促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟
南芥野生型WT和NTT突变体ntt1（叶绿体失去运入ATP的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小
的变化如图2．下列相关叙述合理的有______。
A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
13．（2023·重庆·高考真题）水稻是我国重要的粮食作物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。
(1)通常情况下，叶绿素含量与植物的光合速率成正相关。但有研究发现，叶绿素含量降低的某一突变体水
稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因，有研究者在相同光照强度的强光
条件下，测定了两种水稻的相关生理指标（单位省略），结果如下表。
光反应 暗反应
光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 V
max
野生
0．49 180．1 4．6 129．5
型
突变
0．66 199．5 7．5 164．5
体
注：RuBP羧化酶：催化CO 固定的酶：Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率
2
①类囊体薄膜电子传递的最终产物是 。RuBP羧化酶催化的底物是CO 和 。
2
②据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是 。(2)研究人员进一步测定了田间光照和遮荫条件下两种水稻的产量（单位省略），结果如下表。
田间光照产量 田间遮阴产量
野生
6．93 6．20
型
突变
7．35 3．68
体
①在田间遮荫条件下，突变体水稻产量却明显低于野生型，造成这个结果的内因是 ，外因是 。
②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和 ，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开
花结实期主要运往籽粒。
③根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点（光合速率和呼吸速率相等时的光照强度），突变体水稻较野
生型 （填“高”、“低”或“相等”）。
