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专题二 细胞的代谢
第4讲 光合作用和细胞呼吸
1. （2022•湖北模拟）农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到
增加产量等目的。下列措施与对应原理或目的错误的是（ ）
A．农田施肥的同时，往往需要适当补水，此时补水的原因之一是让肥料中的可矿质元素充分溶解，利
于作物根系吸收
B．稻田定期排水，可抑制水稻根部细胞无氧呼吸产生乳酸，防止植株烂根死亡
C．在作物生长期进行中耕松土，可促进根系的有氧呼吸，利于矿质营养的吸收
D．农业生产常采用间作套种，可满足不同作物对不同光强的需求，提高了光能利用率
2. （2022•重庆模拟）洋葱是高中生物学实验中常用的生物材料，下列相关叙述中，材料选择、观察方法
的选择、实验目的等都正确的是（ ）
A．用有机溶剂提取洋葱管状叶中的色素，再用低倍镜观察纸层析结果
B．制作洋葱根尖临时装片，在高倍镜下观察根尖成熟区细胞的有丝分裂
C．制作洋葱鳞片叶内表皮临时装片，在高倍镜下观察叶绿体的形态和分布
D．制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片，在低倍镜下观察质壁分离验证细胞渗透失水
3. （2022•开封三模）下列有关细胞代谢的叙述，错误的是（ ）
A．细胞代谢之所以能有条不紊地进行，这与酶专一性是分不开的
B．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
C．有氧运动能避免剧烈运动使肌细胞因缺氧而进行无氧呼吸产生大量乳酸
D．剪掉开花期禾谷类作物的部分花穗，叶片的光合作用强度会暂时提高
4. （2022•菏泽一模）生物实验中经常用到定性分析和定量分析。前者是确定研究对象是否具有某种性质
或某种关系。后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用
的实验表述错误的是（ ）
A．“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析有光和无光条件下光合作用速率的不同
B．“光合作用的探究历程”中的实验主要是定性分析，以探究光合作用的条件、原料和产物等
C．“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件
D．“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用O 释放量作为观测指标
2
5. （2022•邯郸一模）“有氧运动”是一种运动时间不低于30分钟的低强度富“韵律性”运动，生理上是指人体吸入的氧气与需求相等的平衡状态。如图表示人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速
率的关系，下列相关分析错误的是（ ）
A．进行有氧运动时，细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量少数储存在ATP中
B．在运动强度为b时，肌细胞CO 的产生量明显大于O 的消耗量
2 2
C．在运动强度为c时，血浆中积累的部分乳酸能被缓冲物质所中和
D．随着人体运动强度的增大，细胞的有氧呼吸和无氧呼吸都会增强
6. （2022•信阳模拟）如下是糖类的合成与分解过程。下列有关叙述正确的是（ ）
CO +H O+能量 （CH O）+O
2 2 2 2
A．①和②过程可在同一个细胞中同时进行
B．过程①和②过程中产生的[H]本质相同
C．过程①在叶绿体中进行，过程②在线粒体中进行
D．过程②产生的能量全部储存在ATP中
7. （2022•冀州区校级模拟）下列有关同位素示踪实验的叙述，正确的是（ ）
A．小白鼠吸入18O ，则在其尿液中可以检测到H 18O，呼出的CO 不含有18O
2 2 2
B．35S标记甲硫氨酸，附着在内质网上的核糖体与游离的核糖体都可能出现放射性
C．将某精原细胞中的某条染色体上的DNA的一条链用15N进行标记，正常情况下，在该细胞分裂形成
的精细胞中，含15N 的精子所占比例为50%
D．在缺氧时给水稻提供14CO ，体内可以存在14C的转移途径14CO →14C →（14CH O）
2 2 3 2
→14C →14C H O
3 3 6 3
8. （2022•石家庄三模）将正常生长的绿萝盆栽，由夏季中午炎热环境转移到温度适宜但光照强度相同的
环境中培养，短时间内叶绿体会发生的变化的是（ ）
A．H O在光下分解速率减弱
2
B．卡尔文循环减弱
C． 的比值下降D． 的比值上升
9. （2022•湖北模拟）在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化削（悬浮液中有 H O，没有CO ），
2 2
光照条件下可以释放出O ，该反应称为希尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是（ ）
2
A．提供水、光合色素和酶，适宜光照等条件下也可能产生O
2
B．希尔反应可以证明水的光解产生的O 全部来自水
2
C．希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP+的作用相似
D．希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关
10. （2022•洛阳一模）叶绿素是由谷氨分子经过一系列酶的催化作用，在光照条件下形成的。如图为叶绿
素a的分子结构式，其头部和尾部分别具有亲水性和亲脂性特点。下列分析正确的是（ ）
A．叶绿素a和叶黄素都能吸收红光用于光合作用
B．叶绿素a在层析液中的溶解度大于胡萝卜素
C．组成叶绿素a分子的化学元素有大量元素和微量元素
D．尾部对于叶绿素a分子在类囊体薄膜上的固定起重要作用
11. （2022•保定模拟）如图表示天气晴朗，阳光明媚的上午10时某植物枝条上不同位置叶片的净光合速
率。以下表述正确的是（ ）
A．由图可看出第5片和第15片叶的总光合速率相等
B．第10片叶叶绿体利用的CO 来自线粒体内膜和外界环境
2
C．限制第5片叶光合速率的主要因素是叶绿素含量，限制第15片叶光合速率的主要因素是光照强度
D．若突然出现多云天气，则该叶片短时间内C 含量将降低
512. （2022•重庆模拟）农科所技术员研究温度对某蔬菜新品种产量的影响，将实验结果绘制成如图曲线，
据此得出以下结论，你认为不合理的是（ ）
A．呼吸作用酶的最适温度高于光合作用酶的最适温度
B．阴影部分可用于表示5﹣35℃时蔬菜有机物的积累量
C．温度越高，该蔬菜新品种的产量越高
D．温室栽培该蔬菜时温度最好控制在25﹣30℃
13. （2022•沙坪坝区校级模拟）为测定某植物的光合速率，某同学将该植物放入如图甲所示装置中，在光
合作用最适温度下进行培养，然后测量不同时段密闭的透明玻璃罩内植物的O 释放速率，结果如图乙
2
所示。下列说法不正确的是（ ）
A．若完全培养液中缺少镁元素，t ﹣t 时间段会延长
1 2
B．在t 时适当升高温度，植株光合速率会将进一步加快
5
C．在t 时向玻璃罩内适量补充CO 会加快植株的光反应速率
4 2
D．在t ﹣t 阶段，氧气释放速率降低的主要原因是玻璃罩内CO 含量下降
3 4 2
14. （2022•开封模拟）食物特殊动力作用（SDA）是指机体的能量代谢因进食而额外增加的现象。如某人
基础代谢率（人体在清醒且极端安静情况下的能量代谢率）为168.80 kJ•h﹣1，当摄取相当于168.80 kJ
的食物，并处于基础代谢条件下，经测定这时的代谢率不是168.80kJ•h﹣1，而是176.40kJ•h﹣1，显然这
部分增加的代谢值是因进食导致的。回答下列问题：
（1）人体细胞代谢产生CO 的具体场所是 ；人体细胞中绝大多数需要能量的生命活动
2
都由ATP直接提供能量，ATP产生的场所有 。
（2）研究发现SDA只能增加体热的外散而不能增加可利用的能量，而这个能量来源于体内营养物质的
储备。由此可判断细胞有氧代谢增强而多消耗的物质中能量的去向是 。（3）研究人员通过实验分别探究了SDA现象的产生与进食行为和食物种类的关系，实验结果表明只有
将氨基酸或葡萄糖经静脉注射后方能观察到SDA现象，且注射氨基酸组的SDA远高于注射葡萄糖组，
说明SDA与 无关，而与 有关，与此关系较大的食物是
；切除动物肝脏后再进行上述实验，SDA现象不再发生，对此现象的合
理推测是 。
15. （2022•河南四模）玉米是我国主要粮食作物之一，合理增大种植密度可以提高玉米的产量。请回答玉
米增产的有关问题。
（1）种植过密会使玉米产量下降。从植物细胞代谢角度分析，过度密植
（写出两点原因），导致植株群体光合速率下降，而 增加，
使得产量下降。
（2）适当多施氮肥，可以提高玉米植株光合作用的能力，其原因是叶肉细胞中与光合作用有直接关系
的
物质增加所导致的（写出三种）。
（3）农民常采用小麦一玉米套种、玉米一大豆间作等传统种植模式。这些种植模式使得农田群落结构
复杂，从而提高了 。
（4）研究发现叶片喷施褪黑素能促进干旱处理后复水条件下玉米净光合速率的恢复。请设计实验进行
验证。（写出实验思路和结果）
。
16. （2022•河南模拟）根瘤菌﹣﹣豆科植物构成的共生体系是自然界生物固氮效率最高的体系，共生固氮
能为宿主提供氮素从而提高作物产量。自然条件下，豌豆根系有根瘤菌着生，但其数量有限且固氮能
力不强。科研人员为研究接种根瘤菌D对豌豆光合能力的影响，做了相关实验，处理方法和结果如下
表所示。回答下列问题：
处理 苗期 花期 结荚期
净光合速 净光合速 净光合速
单株结瘤 单株结瘤 单株结瘤
水分 菌种 率/（μmol•m﹣2•s 率/（μmol•m﹣2•s 率/（μmol•m﹣2•s﹣
数/个 ﹣2） 数/个 ﹣2） 数/个 2）
充分 不接 0 5.947 3.3 22.887 2.3 8.273种
供水
接种D
7.0 8.597 28.0 24.222 27.3 22.287
菌
不接
2.3 3.757 3.3 9.307 3.3 6.553
轻度 种
干旱 接种D
7.0 6.607 22.0 12.060 25.0 7.667
菌
不接
0 2.370 2.0 5.960 2.3 3.357
重度 种
干旱 接种D
5.7 3.983 25.3 8.723 20.3 5.670
菌
（1）豌豆为根瘤菌提供糖类等有机营养，进入根瘤菌细胞的糖类的作用是
（答出1点）。根瘤菌为豌豆生长提供氮素，氮素
可参与合成 等有机物质，从而促进豌豆进行光合作用。
（2）根据实验结果，接种根瘤菌D能促进豌豆生长、提高产量，判断依据是
。接种根瘤菌D提高豌豆净光合速率最明显的时期及对应
的条件分别是 。
（3）除了控制虫害、施肥等措施外，结合实验结果，可通过 等措施
能提高豌豆产量。
17. （2022•荆州模拟）细胞内脂肪合成与有氧呼吸过程的关系如图1。科研人员用13C标记的葡萄糖饲喂
野生型果蝇和蛋白S基因突变体，一段时间后，分别检测二者体内13C﹣丙酮酸和13C﹣柠檬酸的量，
结果如图2。下列分析错误的是（ ）A．Ca2+进入线粒体内，促进有氧呼吸，也影响脂肪的合成
B．突变体脂肪合成减少，原因可能是Ca2+吸收减少，丙酮酸生成柠檬酸过程受阻
C．与野生型相比，突变型果蝇更能适应低温环境
D．实验中可检测到的13C标记物质有葡萄糖、丙酮酸、CO
2
18. （2022•沙坪坝区校级模拟）阿霉素是广泛用于急性白血病、恶性淋巴瘤、乳腺癌治疗的化疗药物，其
机理是通过抑制细胞DNA和RNA的合成来阻止癌细胞的增殖。但研究表明，阿霉素在人体内代谢时
产生的活性氧（ROS），会损伤心肌细胞线粒体膜和破坏心肌细胞线粒体的DNA，导致其对人体心脏
有明显副作用。下列有关叙述错误的是（ ）
A．心肌细胞进行有氧呼吸过程中，氧气的消耗伴随能量的大量释放
B．为了降低使用阿霉素的副作用，可在用药时配合使用清除ROS的药物
C．阿霉素因抑制了成人心肌细胞的有丝分裂过程而具有心脏毒性
D．给乳腺癌患者使用阿霉素治疗时，需要监控患者的心率
19. （2022•冀州区校级模拟）图一是某绿色植物某个细胞内生命活动示意图：其中 1、2、3、4、5表示生
理过程：A、B、C、D表示生命活动产生的物质。图二为将生长状况相同的等量花生叶片分成4等份，
在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h（光照强度相同），测其有机物变化，得到如图数据，下列
相关叙述不正确的是（ ）A．图一中在生物膜上发生的生理过程有③和④
B．该细胞中CO 由2过程产生到5过程利用，至少穿过8层磷脂双分子层
2
C．当花生叶片所处温度为29℃时，CO 固定速率最大
2
D．如果昼夜恒温，在白天光照10小时，最适合花生生长的温度是27℃
20. （2021•广东模拟）图甲，乙分别表示置于透明玻璃罩内的两棵相同的植物。在自然条件下，测得一昼
夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示，下列说法正确的是（ ）
A．b点时，甲玻璃罩内二氧化碳浓度高于a点
B．e点时，气孔关闭导致光合作用基本停止
C．c点时，植物叶绿体中三碳化合物含量低于d点
D．丁图中积累有机物最多的时间点是d点对应的时间
21. （2022•德州三模）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
得结果如表所示。下列分析不正确的是（ ）
处理 光照强度 叶绿素含量（SPAD） 净光合作用（mg•g﹣
（μmol/m2•s） 1）
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照强度和光的波长
B．将处理后的D组棉花分别置于不同遮光环境中，黄色透光膜下的棉花叶光合速率最高
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D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
22. （多选）（2022•临沂三模）叶绿体是一种动态的细胞器，随着光照强度的变化，在细胞中的分布和位
置也会发生相应改变，称为叶绿体定位。CHUP1蛋白能与叶绿体移动有关的肌动蛋白（构成细胞骨架
中微丝蛋白的重要成分）相结合，用野生型拟南芥和CHUP1蛋白缺失型拟南芥进行实验，观察到在
不同光照强度下叶肉细胞中叶绿体的分布情况如图。下列叙述正确的是（ ）A．叶绿体中的光合色素可吸收、传递和转化光能，并将吸收的能量全部储存在ATP中
B．叶绿体随光照强弱发生的定位改变，有利于叶肉细胞更充分地吸收光能
C．若破坏细胞微丝蛋白后叶绿体定位异常，可推测叶绿体是沿着微丝蛋白移动的
D．实验表明，CHUP1蛋白和光强在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定位中起重要作用
23. （2022•威海二模）光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素
的吸收和传递后使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电子，高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。
电子传递的结果是一方面引起水的裂解以及NADP+的还原；另一方面建立跨膜的H+浓度梯度，启动
光合磷酸化形成ATP。光反应的部分过程如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．原初反应实现了光能到电能的能量转化过程
B．类囊体膜内外H+浓度梯度的形成与水的裂解、质体醌的转运以及NADP+的还原有关
C．图中H+通过主动运输进入叶绿体基质
D．光反应产生的NADPH和ATP用于暗反应中3﹣磷酸甘油酸的还原
24. （2022•桃城区校级模拟）研究发现光合作用的光反应阶段产生的ATP与NADPH的数量比是2.57：
2，而暗反应阶段消耗的ATP与NADPH的数量比是3：2，NADPH积累成为光合作用的限速因素之一。
我国科学家向蓝藻中导入了合成异丙醇（一种工业原料）的三种关键酶基因﹣﹣辅酶 A转移酶
（CTFAB）基因、乙酰乙酸脱羧酶（ADC）基因、仲醇脱氢酶（sADH）基因，以期提高细胞光合速
率，相关机理如图1。研究人员培育出了两种蓝藻（SM6、SM7），提取这两种蓝藻的（总）RNA，
利用RT﹣PCR技术，比较SM6、SM7细胞中三种关键酶基因的转录情况，得到图 2所示结果。下列
叙述不正确的是（ ）A．蓝藻的光反应阶段将光能转化为ATP和NADPH中的化学能
B．蓝藻的光反应阶段需要叶绿素和藻蓝素等物质的参与
C．与野生型蓝藻相比，SM6细胞中积累的物质最可能是丙酮
D．野生型、SM6、SM7三种菌株在适宜条件下，光合速率最快的可能是SM6
25. （2022•南召县校级模拟）为探究光照强度对某水生植物光合作用强度的影响，研究人员使用溶解氧传
感器进行数据采样，并将测定数值录入实验记录表中。请回答下列问题：
（1）该实验的自变量是 ，依据记录表信息，可得出的结论有
（答出1点即可）。
（2）记录表中的光合作用强度数值 （“大于”或“小于”）植物实际的光合作用强度数值”，
原因是 ，为使实验所得数值能精确反映该植
物实际的光合作用强度，改进的实验方案为
。
（3）若要利用该实验装置探究该水生植物的光补偿点（光补偿点是指植物光合作用强度等于呼吸作用
强度时所需的光照强度），请简要写出探究思路及确定方法：
。
26. （2022•荆州模拟）小麦是我国最主要的粮食作物之一，其产量直接关系到国家粮食安全。干旱胁迫会降低小麦的生长速度和生物量积累，造成小麦减产。因此，小麦的抗旱生长调节机制的研究已成为当
前研究的热点之一。请回答下列问题：
（1）小麦的光反应过程包括多个反应，其中最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体（称为光系统
Ⅰ和光系统Ⅱ）中的电子被光激发的反应，如图1所示。据图可知，光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个
电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统Ⅰ，这时一部分丢失的能量
便转化为 中的能量。光系统Ⅱ中丢失的电子由 中的电子补充；光系统Ⅰ中也有高能电
子，其作用是形成 。图示反应发生的场所是 。
（2）水分对光合作用的影响是多方面的。请从两个方面分析缺水对光合作用的影响
。
（3）研究发现，由叶绿体psbA基因编码的D1蛋白是光系统Ⅱ反应中心的重要蛋白，干旱胁迫对D1
的损伤最为明显。5氨基乙酰丙酸（5ALA）能缓解干旱胁迫，为了了解外源5ALA如何缓解干旱胁迫，
某研究小组做了相关实验，实验结果如下：
注：甲组为对照组，乙组喷施5 ALA溶液，丙组喷施PEG，丁组喷施PEG+5ALA溶液
喷施PEG是为了模拟 环境。据图分析，外施5ALA能缓解干旱胁迫的原因是
。
27. （2022•莆田三模）农作物的生长受外界环境因素的影响很大，在长期进化过程中，农作物对各种胁迫
具有了一定的应激反应。科研工作者为探究干旱、冷害等胁迫对玉米幼苗代谢活动的影响进行了相关实验、对胁迫期和恢复期进行了相关指标的测量，结果如图 1所示。图2为光反应示意图。回答下列
问题：
注：“CT”起示对照组，“D”表示干旱胁迫组，“C”表示冷害胁迫组，“D&C”表示干旱+冷害胁迫组
（1）图1对玉米幼苗进行了四种不同的处理，在恢复期，植物的净光合速率没有明显改变的组是
。研究表明，玉米幼苗对低温较敏感。单一冷害胁迫会对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ造成极
大损伤，请据此分析单一冷害胁迫条件下玉米幼苗的净光合速率下降的原因：
。
（2）据图2可知，类囊体内高浓度的H+来源于 。类囊体内产生的高浓度的H的作用是
。
（3）玉米叶肉细胞中的P蛋白是一种水通道蛋白，由P基因编码，在干旱胁迫的条件下，其对水分的
吸收具有重要的调节功能。研究过程中，科研工作者得到P蛋白超量表达的突变株系M。正常种植条件
下，野生型玉米和突变株系M的气孔开放程度基本相同，但突变株系M具有较高的光合效率，推测其
叶绿体膜上超量表达的P蛋白能促进CO 的吸收。请设计实验来验证上述推测（检测方法不做要求，只
2
写出检测指标即可）。
实验设计：
。
预期实验结果： 。
28. （2022•重庆模拟）通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”可实现叶绿体和线粒体
中物质和能量的转移。如图表示某植物细胞中部分代谢过程，请据图回答问题。（1）NADPH是光反应的产物，光反应过程中水的光解为NADPH的合成提供 ，
光反应过程中的能量转换是 。
（2）图中卡尔文循环和三羧酸循环进行的场所分别是 ，叶绿体中光合产物暂
时以淀粉形式储存的意义是
。
（3）强光条件下“苹果酸/草酰乙酸穿梭”加快的意义是
。“苹果酸/天冬氨酸穿梭”将细胞质基质中NADH运入线粒体，在 （场所）转化为ATP
中的化学能。
（4）“苹果酸/天冬氨酸穿梭”途径（MAS）不仅存在于植物细胞，也广泛存在于动物细胞中，影响着
细胞的能量代谢。MAS抑制剂可抑制细胞增殖，为癌症的治疗提供了新思路。下表为研究 MAS抑制剂
对黑色素瘤细胞增殖影响的实验步骤和操作过程，请完成表格：
实验步骤 简要操作过程
配制动物细胞培养液 按配方经计算、称量、溶解等步骤配制动物细胞培养液
配制不同浓度MAS抑制剂 ①用 作溶剂，配制具有一定浓度梯度的
溶液 MAS抑制剂溶液
② . 将黑色素瘤细胞接种到动物细胞培养液中，在适宜条件下培
养，获取处于对数生长期的细胞
对照组处理 将黑色素瘤细胞适度稀释后接种到96孔培养液中，培养24h
后观察到正常贴壁，弃去原培养液，加入新鲜培养液
实验组处理 ③ .
实验结果统计 在培养24、48和72h后，用合适方法分别统计各组黑色素瘤
细胞的增殖率
