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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 9
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
【答案】D【详解】A、静脉注射标记的NA，NA可以在细胞内转化为NAD+，NAD+可以在细胞内转化为NAM，
NAM可以被肠道菌群利用，因此肠腔内会出现标记的NAM，A正确；
B、静脉注射标记的NAM，NAM可以在细胞内转化为NAD+，NAD+可以在细胞内转化为NADH，因此细
胞质基质会出现标记的NADH，B正确；
C、结合题图，食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可用NA合成NAD+，C正确；
D、肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自于细胞呼吸（无氧呼吸），D错误。故选D。
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
【答案】D
【详解】A、分析题意可知，AAC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，
该过程中AAC与转运物质结合，故AAC的空间结构发生改变，A正确；
B、把ATP从线粒体基质是逆浓度梯度进行的，运出的方式是主动运输，B正确；
C、接受能量后，ADP可与Pi在线粒体内膜上结合，从而生成ATP，C正确；
D、AAC功能受到抑制，会导致ATP和ADP的转运受阻，细胞能量供应会严重下降，D错误。故选D。
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
【答案】B
【详解】A、第一周马铃薯放在空气中，可以进行有氧呼吸，A正确；B、第二周放在N 中，无氧条件下马铃薯块茎进行无氧呼吸，其无氧呼吸的产物是乳酸，大部分能量存留在乳酸中，
2
B错误；
C、第三周的空气先增大后减少， 故有氧呼吸先强后弱，C正确；
D、马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程是无氧呼吸第一阶段，该过程同时生成少量ATP，D正确。
故选B。
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
【答案】A
【详解】A、由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A正确；
B、由图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误；
C、高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误；
D、高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供
能量，D错误。故选A。
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
【答案】C
【详解】A、酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，随着果酒发酵的进行，装置内会产生气体（二氧化碳），
容器内压强大于外界，所以空气不会回流，A错误；B、果酒发酵时，发酵液中的葡萄糖不断被消耗，因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色
沉淀逐日减少，B错误；
C、以酒精为底物进行醋酸发酵，酒精与氧气发生反应产生醋酸和水，几乎没有气泡产生，发酵液产生的
气泡量明显少于果酒发酵时，C正确；
D、酸性的重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定醋酸含量，D错误。故选C。
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
【答案】D
【分析】1、发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、
产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、PH和溶解氧等发酵条
件。
2、题图分析：横坐标为发酵时间，纵坐标为发酵过程各种相关物质的含量及生物量。从图可知，随着发
酵的进行，葡萄糖逐渐减少，发酵到96h左右减少至0；蛋白胨在0~12h间快速减少，然后缓慢减少，发
酵到96小时左右减少至0；生物量和DHA油脂的产量随着发酵进程逐渐上升。
【详解】A、由图可知，DHA油脂的产量随着发酵进程逐渐增加，生物量也随着发酵进程逐渐增加，它们
的变化呈正相关，A正确；
B、由图可知，生物量与DHA油脂的产量呈正相关，温度和溶解氧影响微生物的生长繁殖，进而影响
DHA油脂的产量，B正确；
C、发酵液中葡萄糖被微生物吸收用于呼吸作用产生能量，供其合成DHA油脂，C正确；D、DHA油脂是一种不饱和脂肪酸，含C、H、O不含N，所以在12～60h，DHA油脂的合成对碳源的需
求高，不需要氮源，D错误。故选D。
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]
【答案】BCD
【分析】线粒体是有氧呼吸的主要场所，其内部可以进行有氧呼吸的第二、三阶段，在第二阶段中，可以
在线粒体基质将丙酮酸分解为二氧化碳和NADH，释放少量的能量，而在第三阶段可以由前两个阶段的
NADH与氧气结合生成水，释放大量的能量，因此线粒体与细胞中能量的供应有很大关系。
【详解】A、LdhA是呼吸作用第一阶段的一种酶，在细胞质基质中发挥作用，A正确；
B、题意显示，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，而此时小鼠表现
为耗氧速率下降，因而说明，HIF2a蛋白含量的提高抑制了有氧呼的吸第三阶段，B错误；
C、PX-478和PT-2385分别为HIFla和HIF2a的抑制剂，图1显示，敲除基因IRP小鼠的耗氧速率明显降低，
而IRP敲除+PT-2385组小鼠的耗氧速率明显上升，IRP敲除+PX-478组小鼠的耗氧速率与IRP敲除组小鼠
的耗氧速率无明显差异，可知HIF2a蛋白含量的提高抑制了小鼠的耗氧速率，氧气参与有氧呼吸第三阶段，
C错误；
D、在有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖在细胞质基质中被分解产生丙酮酸和[H]，D错误。故选BCD。
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
【答案】ACD
【分析】有氧呼吸的三个阶段：细胞质基质进行有氧呼吸第一阶段，葡萄糖形成丙酮酸和[H]，同时释放少
量能量，线粒体基质中，丙酮酸与水反应形成二氧化碳和[H]，同时释放少量能量，有氧呼吸第三阶段，在
线粒体内膜上，[H]与氧气结合生产水，同时释放大量能量，细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，
少部分用于合成ATP。
【详解】A、酵母菌有氧呼吸将葡萄糖彻底氧化分解为CO 和HO，脱硫杆菌无氧呼吸可将葡萄糖彻底氧
2 2
化分解为CO 和HS，A正确；
2 2
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]，丙酮酸和[H]反应生成了其他的有机物，结
合题图可知，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。故选ACD。
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？ 。
【答案】(1)线粒体(或答线粒体基质，线粒体内膜)、细胞质基质
(2) 以热能形式散失 储存在乳酸中 转化到ATP中
(3)甲乙在摄氧量（运动强度）相同并较高的情况下，乙产生的乳酸少。肌肉利用氧的能力强（或随运动强
度/摄氧量增加，乙乳酸值上升比甲慢）
(4) 葡萄糖 葡萄糖可以被直接吸收（是主要能源物质），供能快，脂肪需经消化后才能被吸收，
供能慢（或分解脂肪需要的氧多）。无机盐不供能。
(5)有机物和能量被彻底分解利用（减少物质和能量的浪费）；减少机体内有害物质积累
【详解】（1）运动的过程中，骨骼肌进行有氧呼吸和无氧呼吸，有用呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，
无氧呼吸的场所是细胞质基质，二者均可产生ATP，产生的ATP的场所有细胞质基质和线粒体。
（2）剧烈运动的过程中，葡萄糖无论通过有氧呼吸还是无氧呼吸氧化分解，释放的能量大多都是以热能
的形式散失，少数用于合成ATP。无氧呼吸的过程中，葡萄糖在细胞质基质中首先分解成丙酮酸和
NADH，产生少量的能量，之后再进一步分解成乳酸。
（3）根据乙乳酸的含量低于甲可知，乙更适合从事马拉松运动。因为甲乙在摄氧量（运动强度）相同并
较高的情况下，乙产生的乳酸少。肌肉利用氧的能力强（或随运动强度/摄氧量增加，乙乳酸值上升比甲
慢）。
（4）从迅速提升能量供应的角度，应选用含葡萄糖的饮品。一方面葡萄糖可以被直接吸收，供能快，脂
肪需经消化后才能被吸收，供能慢；另一方面，脂肪的含氢量高，氧化分解脂肪消耗的氧气比糖类多，故
为了减少运动员在运动过程中产生乳酸的量，一般宜选用葡萄糖作为补充能量的物质。
（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有机物和能量被彻底分解利用；减少
机体内有害物质积累等。
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 。
【答案】(1)NADH、ATP、ADP
(2)H+
(3)拟南芥的NRT1.1基因单突变体、SLAH3基因单突变体及正常的拟南芥植株
(4)施加硝态氮肥
【详解】（1）分析上图与细胞呼吸直接相关的物质中含氮元素的物质有NADH、ATP、ADP等。
（2）高效缓解细胞膜外酸化，即降低膜外氢离子浓度的机制是通过NO3-的高效跨膜循环转运，将氢离子
持续运进细胞，降低其在细胞外的浓度。
（3）要研究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
需要的实验材料有：拟南芥的NRT1.1基因单突变体、SLAH3基因单突变体、NRT1.1-SLAH3基因双突变
体及正常的拟南芥。
（4）铵毒发生后，H+在细胞外更多，增加细胞外的NO -，可以促使H+向细胞内转运，减少细胞外的H+，
3
从而减轻铵毒，因此农业上可以施加硝态氮肥。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
【答案】A
【详解】A、研磨绿叶时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；
B、色素不能溶于水，能溶解在乙醇等有机溶剂中，故用无水乙醇提取叶片中的色素，B正确；
C、叶绿素a含量最多，呈蓝绿色，故滤纸条上蓝绿色（叶绿素a）色素带宽度最大，C正确；
D、加入二氧化硅有利于充分研磨，D正确。故选A。
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
【答案】B
【详解】A、ab表示只进行呼吸作用， a点温度降低导致细胞呼吸减弱，CO 释放量减少，A错误；
2
B、d时气温高，蒸腾作用过强导致部分气孔关闭，CO 供应不足，光合速率下降，B正确；
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减少，C错误；
D、番茄通过光合作用制造有机物的时间是bf段，ce段光合作用大于呼吸作用，有机物积累，D错误。故选B。
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
【答案】B
【详解】A、Rubisco酶催化CO 与C 反应进行光合作用，即催化CO 的固定，因此Rubisco酶发挥作用的
2 5 2
场所是叶绿体基质，A正确；
B、Rubisco与CO 或O 的亲和力取决于两种气体的相对浓度，相对浓度高的气体易与Rubisco结合并发生
2 2
反应，CO/ O 的值降低时，O 较多，有利于光呼吸的发生，不利于进行暗反应积累有机物，B错误；
2 2 2
C、当夏季午间光照强度强，温度高，植物光反应速率高产生O 多，气孔导度低导致CO 浓度低，易发生
2 2
光呼吸，C正确；
D、抑制光呼吸可减少有机物的消耗，增加光合作用有机物的产量，对提高作物光合效率与作物增产具有
重要意义，D正确。故选B。
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℃
【答案】D
【详解】A、根据纵坐标可以判断甲曲线表示净光合速率，乙曲线表示呼吸速率，A错误；
B、由图可知光合作用的最适温度为30℃左右（此时净光合速率最大），呼吸作用最适温度为40℃左右
（此时呼吸速率最大），B错误；
C、由图可知M点和N点的净光合速率相等，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率，C错误；
D、该植物能正常生长所需要的温度不能高于40℃，因为40℃时净光合速率为0，没有有机物积累，D正
确。故选D。
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
【答案】B
【详解】A、真光合速率=净光合速率+呼吸速率，30℃环境中蒲公英的实际光合速率为3+3.5=6.5mg/h，35℃环境中蒲公英的实际光合速率为3.5+3=6.5mg/h，故真光合的最适温度在30~35℃之间，A正确；
B、P点时，净光合速率大于0，说明光合作用速率大于呼吸作用速率，叶绿体吸收CO 大于线粒体产生
2
CO，B错误；
2
C、在光照下，图中数据表明温度在25℃时，植物的净光合速率最大，最有利于番茄幼苗生长，C正确；
D、黑暗条件下植物CO 释放量表示呼吸作用，光照条件下植物CO 吸收量表示净光合作用，实际光合作
2 2
用=净光合作用+呼吸作用，日夜各12小时，20℃积累的有机物为12×（3.25+1.5）-24×1.5=21mg/h，在图
中各温度下积累的最多，最有利于番茄幼苗生长，D正确。
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 4
A．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
【答案】D
【详解】A，分析题意可知，C 植物能利用空气中低浓度的CO，由此可知，PEP羧化酶与CO 亲和力高
4 2 2
于Rubisco酶，A正确；
B，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
2 2
参与暗反应，因此叶肉细胞中苹果酸浓度变化与维管束鞘细胞中的暗反应过程有关，B正确；
C，丙酮酸转变磷酸烯醇式丙酮酸后，空间结构发生了变化，结构决定功能，活性也会被改变，C正确；
D，高等植物细胞之间通过胞间连丝连接，除了进行物质运输，还能进行信息交流，D错误。故选D。
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
【答案】B
【详解】A、据图可知，HCO -进入细胞质基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，A正确；
3
B、HCO -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
3
错误；
C、据图可知，光反应中水光解产生的H+促进HCO -进入类囊体，C正确；
3
D、据图可知，光反应生成的物质X（O）促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于HCO -进入叶
2 3
绿体基质，产生CO，保证了暗反应的CO 供应，D正确。
2 2
故选B。
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 13
2.4 33.83 0.40 16.5
12 36.42 0.53 17.2
24(对照组) 44.50 0.59 19.8240 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)
【答案】(1) 叶绿体基质 叶肉细胞呼吸作用和外界环境 下降
(2)N、Mg
(3) 变大 镁胁迫导致光合作用速率降低
(4)叶绿体解体，光合作用降低；叶绿体中淀粉粒数量会增多，进而抑制光合作用
【详解】（1）据图可知，图示过程表示碳反应过程，进行的场所是叶绿体基质；该反应过程中需要的
CO 来源有叶肉细胞呼吸作用和外界环境；CO 充足的条件下，如突然停止光照，光反应停止，产生的
2 2
NADPH和ATP减少，C 的还原停止，生成C 减少，但此时CO 的固定还在进行，消耗C ，所以C 的含
3 5 2 5 5
量下降。
（2）叶绿素的元素组成C、H、O、N、Mg，故组成叶绿素的矿质元素有N、Mg。
（3）分析题意，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，结合表格数据可知，镁胁
迫处理下叶绿素含量降低，光合作用降低，而呼吸速率不变，故镁胁迫会导致柑橘光的补偿点会变大。
（4）叶绿体中的叶绿素可参与光合作用的光反应过程，分析题意可知，部分叶绿体解体，导致叶绿素含
量降低，光反应减弱，且叶绿体中淀粉粒数量会增多，进而抑制光合作用。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）。
【答案】(1) 光照强度 在相同土壤含水量条件下，改变光照强度时光合速率变化更大
(2) CO 供应不足 叶绿体类囊体薄膜 NADPH和ATP
2
(3)炎热条件下，适当增大土壤含水量，气孔开放度提高，进入气孔的CO 增多，光合速率提高
2
(4)植物根部因缺氧进行无氧呼吸，根部能量供应不足，影响物质运输；无氧呼吸产生大量酒精而出现烂根
现象等
【详解】（1）根据分析可知，在相同土壤含水量条件下，改变光照强度时光合速率变化更大，因此光照
强度对植物的光合速率影响较大。
（2）引起植物“光合午休”的原因：一是气孔限制值增大引起CO 供应不足，直接影响暗反应；二是温
2
度升高，导致叶绿体类囊体薄膜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NADPH
和ATP减少，导致叶片光合作用能力降低。
（3）根据题意，炎热条件下，植物体内用于散失的水分的多少与气孔开放度大小呈正相关。因此在炎热
条件下，适当提高土壤含水量，气孔开放度提高，进入气孔的CO 增多，光合速率提高。
2
（4）当土壤中含水量过高时，会导致土壤中含氧量降低，引起植物细胞的无氧呼吸，无氧呼吸产生能量较少，导致根部能量供应不足，影响物质的运输，同时由于无氧呼吸产生大量酒精，会出现烂根现象等，
因此不利于植物的生长。
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。
【答案】(1)绿叶中的色素会溶解在乙醇中
(2) 还原C 二氧化碳的固定 ①②③（写不全，不给分）
3
(3) 10：7 Y 左下方
【详解】（1）绿叶中的色素是有机物，可溶于有机溶剂乙醇中，因此，绿色叶片长时间浸泡在乙醇中会
变成白色。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，绿光因为吸收最少而被反射出去。
（2）据图可知，图乙中A是［H］，其作用是还原C ，①表示的过程是二氧化碳的固定。若光照强度突
3
然减弱，则光反应强度减弱，产生的［H］和ATP减少，被还原的C 减少，剩余的C 增多，C 的变化与
3 3 5
C 相反，C 含量减少，因此短时间内叶绿体中含量随之减少的物质有①②③。
3 5
（3）题图丙中光照强度为Z时，a、b植物二氧化碳的吸收速率分别是8mg•m-2•h-1、6mg•m-2•h-1，呼吸速率
为2mgm-2h-1、1mgm-2h-1，故二氧化碳的固定速率分别是10mgm-2h-1、7mg•m-2h-1（可以代表葡萄糖的制
• • • • • • •
造速率），所以a、b植物制造葡萄糖的速率之比为10：7。对a植物而言，假如白天和黑夜的时间各为
12h，当每小时二氧化碳的吸收量-每小时二氧化碳的产生量大于0时，才能使a植物处于生长状态。由题
图可知，平均光照强度在Yklx以上时，每小时二氧化碳的吸收量-每小时呼吸作用二氧化碳的产生量大于
0。25℃为a植物光合速率所需的最适温度，而呼吸速率的最适温度是30℃，所以若将温度提高到30℃，a
植物的光合速率将下降，呼吸速率将上升，题图中M（光饱和点）点的位置理论上的变化是向左下方移。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）。
【答案】(1) 叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b） 一和二
(2) 红光+蓝光 6 不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多
(3)三组长势相同，成花诱导完成的火龙果植株，经不同光照强度的白光处理相同时间到果实成熟时(其他
条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光线对应最适光线强度
【分析】1、光合色素的提取和分离实验中，用纸层析法分离叶绿体色素的原理为，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，反之则慢，分离后获得4条色素带，由下到上
分别为叶绿素b（黄绿色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），其中叶绿素a
和叶绿素b统称为叶绿素，主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2、分析题图，补光时间为6小时/天，且红光+蓝光组平均花朵数最多，即在此条件下最有利于火龙果成花。
【详解】（1）火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a和叶绿素b，二者统称为叶绿素。
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
的色素带位于第一条和第二条。
（2）根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光+蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。
（3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，
所以将生长状况相同的火龙果分三组，成花诱导完成后，经不同光照强度的白光处理相同时间到果实成熟
时(其他条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光线对应最适光线强度。
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
【答案】(1) ④ ①④ K+等无机离子、苹果酸（Mal）等有机酸
(2) ①②④ 丙酮酸
NADH
(3)氢离子电化学势能
(4)吸水膨胀（或吸水或膨胀）
(5)ABD
【详解】（1）光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在④叶绿体中；NADPH可用于CO 固定产物的还
2
原，据图可知，OAA的还原也需要NADPH的参与，NADPH用于CO 固定产物还原的场所有①④。液泡
2
中与气孔开闭相关的主要成分有HO、钾离子等无机盐离子和Mal等有机酸，其中钾离子和Mal影响细胞
2
液的渗透压，进而影响保卫细胞的吸水力，影响气孔的开闭。
（2）研究证实气孔运动需要ATP，叶绿体可通过光反应产生ATP，细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒
体，因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，即图中的①②④。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再
转化为丙酮酸进入线粒体参与有氧呼吸的第二、三阶段，经过TCA循环产生的NADH最终通过电子传递
链氧化产生ATP，即有氧呼吸的第三阶段。
（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，形成跨膜的氢离
子浓度梯度，并提供电化学势能驱动细胞吸收K+等离子，进而提高细胞液浓度，促进细胞吸水，进而表现
为气孔张开。
（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，进入到细胞液中，使细胞内
水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞吸水膨胀，促进气孔张开。
（5）A、结合图示可知，黑暗时突变体ntt1淀粉粒面积远小于WT，突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能
力，据此推测保卫细胞淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP ，A正确；B、保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，结合图1可以看出，光照条件会促进保卫细胞
淀粉粒的水解，光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B正确；
C、NTT突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能力，光照条件下突变体ntt1保卫细胞的的淀粉粒几乎无变化，
不能说明该突变体不能进行光合作用，C错误；
D、结合图示可以看出，较长时间光照可使WT叶绿体面积增大，因而推测，积累较多的淀粉，D正确。
故选ABD.。
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”）。
【答案】(1) NADPH（[H]） C （核酮糖—1，5-二磷酸，RuBP） 突变体的光反应与暗反应
5速率都较野生型快
(2) 突变体叶绿素含量太低 光照强度太低 蔗糖 高
【分析】1、光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，
并且释放出氧气的过程。光合作用过程十分复杂，根据是否需要光能，将这些化学反应分为光反应和暗反
应，现在也成为碳反应阶段。
2、光反应阶段：必须有光才能进行，反应部位在类囊体的薄膜上。在这个阶段，叶绿体中光合色素吸收
的光能首先将水分解成氧和H+。其中氧以分子形式氧气释放，H+与NADP+结合，形成NADPH。NADPH
是活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应。光合色素吸收的另一部分光能，在酶的作用下，使ADP与
Pi反应形成ATP，用于暗反应。
3、暗反应阶段：需要多种酶参与，在有光、无光的条件下均可进行，反应部位在叶绿体基质中。这个阶
段绿叶通过气孔从外界吸收CO，在特定酶（CO 固定酶）的作用下与C （一种五碳化合物）结合，这个
2 2 5
过程叫作CO 的固定。一分子的CO 被固定后，很快形成两个C 。在酶的作用下C 接受ATP和NADPH释
2 2 3 3
放的能量，并且被NADPH还原，一部分接受能量并被还原的C 经过一系列酶的作用转化为糖类，另一些
3
接受能量被还原的C 又形成C ，参与CO 的固定。暗反应的实质是同化CO，将活跃的化学能转化为稳定
3 5 2 2
的化学能，储存在有机物中。
【详解】（1）①根据分析可知，光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上反应。这个阶段电子传递的最终
产物是NADPH。RuBP羧化酶是催化CO 固定的酶，根据分析可知这个阶段是暗反应阶段（CO 的固定），
2 2
在这个反应中 CO，在CO 固定酶的作用下与C （一种五碳化合物）结合，所以RuBP羧化酶催化的底物
2 2 5
是CO 和C 。
2 5
②根据分析可知，表中的类囊体薄膜电子传递速率代表了光反应速率，电子传递速率越高，则光反应速率
越快；RuBP羧化酶含量高低与暗反应速率有关，RuBP羧化酶含量越高，暗反应速率越快。由表可知突变
体的光反应和暗反应速率都比野生型快，所以突变型水稻的光合速率高于野生型。
（2）①根据光合作用的分析可知，只要影响到原料、能量的供应都是影响光合作用的因素，比如CO 的
2
浓度、叶片气孔的开闭情况，光照强度等；叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成，结构的因素，
比如叶绿体光合色素含量低等也会影响光合作用。根据题干可知在遮荫情况下突变体水稻产量明显低于野
生型，因此推测这种结果的内因则是突变体自身叶绿素含量太低，外因则是光照强度太低。
②蔗糖是光合作用的主要产物，也是植物光合作用远距离运输的主要形式。所以水稻叶肉细胞的光合产物
有淀粉和蔗糖，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根据以上结果可知，在同等光合速率下突变体水稻所需要的光照更强，因此突变体水稻的光补偿点较野
生型高。
