文档内容
第 11 讲 细胞代谢综合分析
目录
01 模拟基础练
【题型一】光合作用与细胞呼吸的联系
【题型二】光合作用与细胞呼吸相关曲线
【题型三】光合速率的测定
02 重难创新练
03 真题实战练
题型一 光合作用与细胞呼吸的联系
1．正常光照条件下，某植物叶片叶肉细胞进行光合作用、有氧呼吸的示意图如下（数字表示结构，小写
字母表示物质的移动情况），有关说法正确的是（ ）
A．有氧呼吸发生的场所为图中2、3处
B．线粒体产生的CO 被叶绿体利用，至少穿过5层生物膜
2
C．突然黑暗处理，叶绿体内C 含量短时间内将增加
3
D．h=c，d=g时，该植株光合作用速率等于呼吸作用速率
2．下图是水稻叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变化示意简图，其中①～⑤为生理过程，a～h为物
质名称，下列相关叙述正确的是（ ）A．⑤过程是在叶绿体的基质中进行的，⑤为④提供的物质有ATP、NADPH
B．绿叶从外界吸收的g，在相关酶的作用下，与C 结合，这个过程称为CO 的固定
3 2
C．③过程发生的场所是在细胞质基质，②过程需要氧气直接参与，是在线粒体内膜上进行的
D．上述①～⑤过程中，能够产生ATP的过程有①②③⑤
3．如图为某植物细胞内部分物质转化示意图，其中字母代表物质，据图分析，下列叙述错误的是（ ）
A．葡萄糖脱水缩合形成的A可能是不易溶于水且遇碘呈现蓝色的淀粉
B．图中的B为丙酮酸，只能在线粒体基质中被分解产生C
C．图中的D为C ，E为有机物，D合成E的过程发生在叶绿体基质
3
D．若光照强度不变，C增加，则短时间内D增加，C 减少
5
题型二 光合作用与细胞呼吸相关曲线
4．光补偿点为植物的光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度；光饱和点为植物的光合速率刚达到最大
时对应的光照强度。在一定浓度的CO、适宜温度及不同光照条件下，科研人员测得甲、乙两种水稻的光
2
合速率变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．光照强度为1千勒克司时，甲、乙两种水稻的真正光合速率不等
B．在各自光补偿点时，甲水稻的光合速率为乙水稻的光合速率的1.5倍
C．未达到各自光饱和点时，影响甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO 浓度
2
D．在各自光补偿点时，甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO 量与产生的CO 量相等
2 25．以测定的CO 吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图
2
甲所示。图乙装置是在其他条件适宜时，测定该绿色植物在不同温度下的气体变化情况。结合两图分析，
下列叙述错误的是（ ）
A．该绿色植物在30℃时的光合作用强度与35℃时的光合作用强度相等
B．若每天光照12h，则该植物在20℃时生长速率最快
C．若该植物原重Xkg，置于暗处4h后重（X-1）kg，然后光照4h后重（X+2）kg，则总光合速率为
3/4kg·h-1
D．光照下乙装置的液滴在25℃时单位时间内移动的距离最大，此时该植物生长最快；若将NaHCO 液换
3
成NaOH溶液，在黑暗条件下可测曲线B
6．拟南芥广泛应用于植物生理学、遗传学等领域的研究。如图为拟南芥在不同温度下相关指标的变化曲
线（单位：mmol·cm-2·h-1），实线是光照条件下CO 的吸收速率，虚线是黑暗条件下CO 的产生速率。下
2 2
列叙述错误的是（ ）
A．实线表示拟南芥的表观光合速率
B．30℃时真正的光合速率为10mmol·cm-2·h-1
C．B点表示呼吸速率恰好与光合作用速率相同
D．温度通过影响酶活性而影响拟南芥的光合速率
题型三 光合速率的测定
7．放置有绿色植物的某密闭容器中， 浓度随时间的变化如图所示，其中a、b为不同实验阶段，其他
条件适宜且恒定。已知总光合速率=净光合速率+呼吸速率（均用 浓度表示），下列分析正确的是
（ ）8．
A．阶段a该植物不进行呼吸作用
B．阶段a该植物的平均总光合速率为
C．若一直给予适宜光照，则容器中的植物的光合速率会一直增大
D．该植物的光合作用强度受到自身色素及酶的含量的影响
8．为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度，然后将
长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组，通过不同遮光处理一周后，测得结果如下表所示。下
列分析正确的是（ ）
光照强 叶绿素含 净光合速
处理
度（μmol/m2·s） 量（mg·g-1） 率（μmolCO ·m-2·s-1）
2
无遮光处理（A组） 1292.7 40.9 25.4
红色透光膜（B组） 410.3 40.0 10.7
蓝色透光膜（C组） 409.9 39.6 13.2
黄色透光膜（D组） 930.7 42.1 21.2
A．导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光的波长
B．A、B、C、D四组棉花中，D组棉花光合速率最高
C．将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下，叶绿体中生成NADPH最多的是C组
D．雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
9．将某植物引种到新环境后，其光合速率较原环境发生了一定的变化。将在新环境中产生的该植物种子
培育的幼苗再移回原环境，发现其光合速率变化趋势与其原环境植株一致。在新环境中该植物的光合速率
等生理指标日变化趋势如下图所示。下列叙述错误的是（ ）A．新环境中该植株光合速率变化趋势的不同是由环境因素引起的
B．图中光合作用形成ATP最快的时刻是10：00时左右
C．10：00～12：00时光合速率明显减弱，其原因可能是酶的活性减弱
D．气孔导度增大，能够提高蒸腾速率，有助于植物体内水和有机物的运输
一、单选题
1．生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力（吸收并储存CO 的能力）相关，数值越小说明净生产力
2
越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如下图。相关叙述不正确的是（ ）
A．140天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度
B．150天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加
C．210天后碳通量变化原因是玉米开花结果
D．玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响
2．新疆利用“盐生经济植物+沙漠+盐碱地”模式生产三文鱼、澳洲大龙虾等“海鲜”并迎来大丰收。海
鲜养殖后产生含盐的废水，以经济盐生植物（盐生植物具有“吸盐”功能，还可以作为青贮饲料来喂养鱼
虾等）为媒介、盐碱地为载体，用于盐碱地改良。这样既能节水，又可以治理盐碱地，形成循环的盐碱地
特色产业发展模式，实现改良利用双赢的目标。下列有关说法正确的是（ ）
A．盐生植物的细胞液浓度一定大于含盐废水溶液的浓度
B．盐生植物“吸盐”过程需要大量消耗叶绿体提供的ATP
C．盐生植物在未完全成熟时直接切碎就可以制成青贮饲料
D．该模式遵循自生、循环、整体原理，没有体现协调原理
二、多选题
3．下图是菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用的部分过程，a、b代表气体。相关叙述正确的是（ ）A．物质a、b分别代表O 和CO
2 2
B．过程②④都在生物膜上进行
C．过程③消耗的ATP可由过程①②④提供
D．只有在有光条件下过程①②③④才能同时进行
4．将小麦幼苗叶片放在温度适宜的密闭容器内，测得该容器内氧气量的变化情况如下图所示。下列说法
正确的是（ ）
A．用溴麝香草酚蓝溶液检测0~5min容器内的气体，可观察到溶液由蓝变绿再变黄
B．B点时，小麦叶片的光合作用速率等于呼吸作用速率
C．若小麦叶片的呼吸速率保持不变，则5~15min叶片产生氧气的速率为6×10-8mol/min
D．与A点相比，B点时叶绿体基质中C 含量增加
3
5．如图①～⑥为某高等植物体内一些细胞中发生的代谢过程。下列叙述正确的是（ ）
A．该细胞一定具有叶绿体，且⑤过程发生在叶绿体的内膜上
B．可为成熟叶片细胞中的①过程提供能量的ATP来自②③④⑤过程
C．NADPH可作为光合作用暗反应的还原剂，且能提供能量
D．当细胞内①过程速率大于②过程时，植物不一定积累有机物
6．植物叶肉细胞能进行光合作用亦能进行呼吸作用，两代谢过程中存在多种相似物质的转化，如水的分
解与合成、二氧化碳的产生与消耗等。某叶片有机物量为M，先黑暗处理两小时，叶片重量的变化量为
2；再光照两小时叶片重量变为M+4（光强恒定）。下列相关叙述正确的是（ ）A．若给该叶片提供H18O，四小时后有机物中也能检测出18O
2
B．该光照强度下，此叶片每天至少光照12小时，叶片有机物的量才不会减少
C．光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢都储存了活跃的化学能
D．CO 的产生和CO 的消耗都在生物膜上进行
2 2
三、非选择题
7．自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，已引起全球气候变
暖等-一系列极其严重问题。温室效应会导致某些地区出现干旱，为探究温室效应对植物光合作用速率的影
响，某科研人员以野生大豆为材料，设置3个独立的开放式气室进行了相关实验，部分结果如图所示。回
答下列问题：
注：“1”代表对照组气室（CK），“2”代表+1℃气室，“3”代表+1℃，+200μmol/molCO 气室（“+”表示
2
在“1”的温度或二氧化碳浓度上增加）
(1)野生大豆进行光合作用时，光反应的产物有 。从大气中吸收的CO 经过暗反应最终转化为储存
2
能量的有机物，该过程发生在 （具体部位）。
(2)据图分析可知，温度升高会使野生大豆的净光合速率 ，对比2和3可知，实验条件下可通过
（措施）缓解温度升高对野生大豆净光合速率的影响。
(3)与正常光照相比，适度遮光条件下野生大豆幼苗叶绿素含量升高，其意义是 。野生大豆可缓解
因温室效应引起的干旱对其生长发育的不利影响，据图分析，其机制是 。
8．如图1表示银杏叶肉细胞内部分代谢过程，甲～丁表示物质，①~⑤表示过程。某科研小组研究了不同
温度条件下CO 浓度对银杏净光合速率的影响，得到如图2所示曲线，已知除自变量外，其他条件相同且
2
适宜。请回答下列问题：(1)图1中的乙是 。①~⑤过程中，发生在生物膜上的有 。
(2)据图2可知，当CO 浓度低于400μmol·mol-1时，15℃条件下的银杏净光合速率高于28℃下的，其原因
2
可能是 。
(3)科研小组测定了银杏叶片在28℃时，不同氧气浓度下的净光合速率（以CO 的吸收速率为指标），部分
2
数据如表所示。
氧气浓度 2% 20%
CO 的吸收速率（mg·cm-2·h-1） 23 9
2
探究氧气浓度对光合作用是否产生影响，在表中数据的基础上，可在 条件下测定相应氧气浓度下
银杏叶片的呼吸速率。假设在温度为28℃的情况下，氧气浓度为2%时，银杏叶片呼吸速率为
Xmg·cm-2·h-1，氧气浓度为20%时，银杏叶片呼吸速率为Ymg·cm-2·h-1，如果23+X=9+Y，说明 。
9．光合作用、有氧呼吸、厌氧发酵的和谐有序进行是土壤底栖藻类正常生命活动的基础。某单细胞土壤
底栖藻类在黑暗条件下无氧发酵产生醋酸等有机酸（HA），导致类囊体、线粒体酸化，有利于其从黑暗
向黎明过渡，相关过程如下图1，字母 B~H 代表相关物质。请回答下列问题。
(1)物质 B是 ，除TCA 循环外，图中能产生物质B的过程还有 ；物质C、H分别是 、 。
(2)黑暗条件下，PQ 等电子传递体处于 （氧化、还原）状态。从黑暗转黎明时，整体光合电子传递速
率慢，导致 （填字母）量成为卡尔文循环的限制因素，此时吸收的光能过剩，对电子传递链造成压
力。
(3)光合色素吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的
荧光淬灭称之为光化学淬灭（qP），由热能散失引起的荧光淬灭称之为非光化学淬灭（NPQ）。为了探究
厌氧发酵产酸对光能利用的影响，研究人员以npq4 突变体（缺失LHCSR 蛋白，LHCSR 催化NPQ）和
正常藻为材料，在黑暗中进行厌氧发酵，发酵180min后添加KOH。整个实验过程中连续抽样，在光下测
定荧光强度，结果如下图2、图3。相关推断合理的是____。A．突变体厌氧发酵时间越长，光化学淬灭越强
B．正常藻厌氧发酵后加入 KOH，非光化学淬灭增强
C．正常藻厌氧发酵产生有机酸，降低类囊体pH，促进非光化学淬灭
D．正常藻厌氧发酵产生有机酸，有利于缓解黎明时电子传递链的压力
(4)为进一步研究厌氧发酵产酸对光下放氧的影响，研究人员将正常藻平均分为两组，在黑暗条件下厌氧发
酵3小时后，对照组不加KOH，实验组用KOH 处理，在弱光下连续测定放氧量并计算达到最大氧气释放
量的百分比，结果如下表。
光照时间/h
组别
0.5 1 2 3
对照
30% 80% 100% 100%
组
实验
0% 0% 60% 100%
组
放氧速率等于光合作用产生氧气的速率减去呼吸作用消耗氧气的速率。实验数据说明厌氧发酵产酸
（促进、抑制）有氧呼吸。实验组放氧速率比对照组低，主要原因是 。
10．图1表示黄瓜叶肉细胞光合作用与细胞呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径，其中①~⑥代表有关
生理过程。图2是科研小组在黄瓜幼苗光合作用的最适温度条件下探究环境因素对其光合作用影响时所得
到的实验结果。据图回答下列问题：
(1)图1中⑤过程产生的[H]功能是 ，图1中不能产生ATP的过程是
（填序号）。
(2)图2中n点时黄瓜叶肉细胞消耗[H]的具体场所是 ，该点叶肉细胞中光合作用速率
（填“>”或“=”或“<”）呼吸作用速率。假设黄瓜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n点的位置理论上会向 （填“左”或“右”）移
动。(3)图2中黄瓜幼苗从 点之后开始进行光合作用，若植物呼吸作用的强度不变，d点真正的光合速
率固定的CO 为 mg·h-1．p点之前限制黄瓜幼苗光合作用速率的环境因素有
2
。
一、单选题
1．（2022·福建·高考真题）曲线图是生物学研究中数学模型建构的一种表现形式。下图中的曲线可以表示
相应生命活动变化关系的是（ ）
A．曲线a可表示自然状态下，某植物CO 吸收速率随环境CO 浓度变化的关系
2 2
B．曲线a可表示葡萄糖进入红细胞时，物质运输速率随膜两侧物质浓度差变化的关系
C．曲线b可表示自然状态下，某池塘草鱼种群增长速率随时间变化的关系
D．曲线b可表示在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化的关系
二、非选择题
2．（2022·福建·高考真题）栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为提
高栅藻的培养效率和油脂含量，科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养
（如图1）对栅藻生长和产油量的影响，结果如图2。
回答下列问题：
(1)实验中，悬浮培养和膜培养装置应给予相同的 （答出2点即可）。
(2)为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O，培养一段时间后检测18O 释
2 2
放量。你认为该方法 （填“可行”或“不可行”），理由是 。
(3)由图2的结果可知，膜培养的栅藻虽然叶绿素含量较低，但膜培养仍具一定的优势，体现在 ① 。结合
图1，从影响光合效率因素的角度分析，膜培养具有这种优势的原因是 ② 。(4)根据图2的结果，对利用栅藻生产油脂的建议是 。
3．（2022·湖南·高考真题）将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长
的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s·m2）时，固定的CO 量等于呼吸作用释放的CO 量;日照
2 2
时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将
沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/（s·m2），每天光照时长为
14小时。回答下列问题:
(1)在此条件下，该水稻种子 （填“能”或“不能”）萌发并成苗（以株高≥2厘米，至少1片绿叶视
为成苗），理由是 。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s·m2），其他条件与上述实验相同，该
水稻 （填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是 （答出两点即可）。
(3)若该水稻种子用于稻田直播（即将种子直接撒播于农田），为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆
盖，该种子应具有 特性。
4．（2022·浙江·高考真题）通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员
从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
指标
低于5klx光合曲 单株果
单株光 单株叶
光饱和 光补偿 线的斜率 叶绿素含量 实光合
处理
合产量 光合产
点 点 （mgCO． （mg·dm-2 产量
2
（g干 量（g
（klx） （lx） dm-2．hr-1． ） （g干
重） 干重）
klx-1） 重）
不遮阴 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25
遮阴2
35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21
小时
遮阴4
30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13
小时
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。回答下列问题：
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加 ，提高吸收
光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的 ；结合光补
偿点的变化趋势，说明植株通过降低 ，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据
表中 的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以 形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，
植株优先将光合产物分配至 中。
(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均 。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物
进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为 （A．<2小时 B．2小时 C．4小
时 D．>4小时），才能获得较高的花生产量。
5．（2021·江苏·高考真题）线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径，虚
线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。
(1)叶绿体在 上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是 。
(2)光合作用时，CO 与C 结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C ），为维持光合作用持续进行，部分新
2 5 3
合成的C 必须用于再生 ；运到细胞质基质中的C 可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当
3 3
于固定了 个CO 分子。
2
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地
将光照产生的 中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为 中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是:取培养
10~14d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，
测定，计算光合放氧速率（单位为µmolO2•mg-1chl•h-1，chl为叶绿素）。请完成下表。
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物
酮溶液 浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的
①
对照组② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定
6．（2021·海南·高考真题）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工
厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
(1)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 。除通气外，还需
更换营养液，其主要原因是 。
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是 。生菜成熟叶片在不同
光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在 点所对应的光照强度；为
提高生菜产量，可在培植区适当提高CO 浓度，该条件下B点的移动方向是 。
2
(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果
如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度 ；若将培植区的温度从T 调至T，培植24h
5 6
后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量 。
7．（2021·福建·高考真题）大气中浓度持续升高的CO 会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋
2
生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置
不同大气CO 浓度（大气CO 浓度LC和高CO 浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP和高磷浓度HP）的实验
2 2 2
组合进行相关实验，结果如下图所示。
回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下， 。(2)ATP水解酶的主要功能是 。ATP水解酶活性可通过测定 表示。
(3)由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因
是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，因而细胞 增强，
导致有机物消耗增加。
(4)由图2可知，大气CO 条件下，高磷浓度能 龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排
2
放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果，从经济效益和环
境保护的角度分析种植龙须菜的理由是 。
8．（2021·浙江·高考真题）现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影
响。实验结果如下图，图中的绿藻质量为鲜重。
回答下列问题：
（1）实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素，经处理后，用光电比色法测定色素提取液的 ，计
算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较 ，以适应低光强
环境。由乙图分析可知，在 条件下温度对光合速率的影响更显著。
（2）叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种 反应。光反应的
产物有 和O
2。
（3）图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O 的速率 ，理由是 。
2
（4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1，则在该条件下每克绿藻每小时光
合作用消耗CO 生成 μmol的3-磷酸甘油酸。
2
