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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
【分析】细胞呼吸原理的应用：
1）种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收．
2）利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒，利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头．
3）利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜．
4）稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂．
5）皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖，引起破伤风．
6）提倡慢跑等有氧运动，是不致因剧烈运动导致氧的不足，使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉
酸胀乏力．
7）粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存．
8）果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存．
【解答】解：A、矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，所以在农田施肥的同时，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，有利于作物根系吸收，A正确；
B、稻田定期排水，可抑制水稻根部细胞无氧呼吸产生酒精，防止植株烂根死亡，B错误；
C、在作物生长期进行中耕松土，可增加土壤的溶氧量，促进根系的有氧呼吸，有利于根细胞通过主动
运输对矿质营养的吸收，C正确；
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，从而达到增加
农作物产量等目的，D正确。
故选：B。
【点评】本题考查细胞呼吸的相关知识，要求考生识记细胞呼吸的类型、产物等基础知识，掌握影响细胞呼吸速率的因素，能理论联系实际，运用所学的知识合理解释生活中的生物学问题。
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
【分析】洋葱作为实验材料：
（1）紫色洋葱的叶片分两种：
①管状叶，绿色，这种叶片可用于提取和分离叶绿体中的色素。
②鳞片叶，其内外表皮都由一层细胞构成，适于显微镜观察。
A、外表皮紫色，适于观察质壁分离复原；
B、内表皮浅色，适于观察DNA、RNA在细胞中的分布状况。
（2）根尖分生区是观察有丝分裂的最佳材料，一是色浅，无其他色素干扰；二是此处细胞处于分裂周
期中，能找到进行分裂的细胞。
【解答】解：A、用有机溶剂提取洋葱管状叶中的色素，直接观察纸层析结果，不需要用低倍镜观察，
A错误；
B、制作洋葱根尖临时装片，在高倍镜下观察根尖分生区细胞的有丝分裂，B错误；
C、制作洋葱管状叶的临时装片，在高倍镜下观察叶绿体的形态和分布，C错误；
D、用紫色鳞片叶外表皮制作临时装片，细胞失水时，可在低倍镜下观察到细胞的质壁分离，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查叶绿体中色素的提取和分离实验、观察细胞有丝分裂实验、观察线粒体和叶绿体、观
察植物细胞质壁分离及复原实验，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用
的试剂及试剂的作用、实验现象等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
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
【分析】1、光合作用通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同
时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。2、呼吸作用一般指机体将来自环境的或细胞自己储存的有机营养物的分子（如糖类、脂类、蛋白质
等），通过一步步反应降解成较小的、简单的终产物（如二氧化碳、乳酸、乙醇等）的过程。
3、光合速率与呼吸速率的差值可用净光合速率来表示，具体指标可以是氧气释放量、二氧化碳吸收量、
有机物积累量等。
【解答】解：A、细胞代谢几乎都是在酶催化下的反应，酶具有专一性，有助于细胞代谢能有条不紊地
进行，A正确；
B、油料作物种子富含脂肪，脂肪中含有的H较多，萌发时呼吸作用需要大量氧气，因此播种时宜浅播，
B正确；
C、有氧运动如慢跑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而肌肉酸痛，C正确；
D、花穗不能进行光合作用，却消耗光合作用产物，有利于植物进行光合作用，剪掉开花期禾谷类作物
的部分花穗，叶片中的光合产物输出受阻，产物堆积会导致光合作用强度会暂时降低，D错误。
故选：D。
【点评】本题考查酶、光合作用、细胞呼吸等相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不
大。
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
【分析】1、定性分析法是依据预测者的主观判断分析能力来推断事物的性质和发展趋势的分析方法。
2、定量分析法是依据统计数据，建立数学模型，并用数学模型计算出分析对象的各项指标及其数值的
一种方法。
【解答】解：A、探究光照强度对光合作用的影响，自变量应该是光照强度，即定量分析不同光照强度
下光合作用速率的不同，A错误；
B、光合作用的探究历程，目的就是确定光合作用这一未知的生理过程的条件、原料、产物、场所等，
B正确；
C、探究光合作用的最适温度，需要先做预实验，也就是先设计一组梯度比较大的温度梯度进行实验，
属于定量分析，C正确；
D、探究环境因素对光合作用的影响，自变量是不同的环境因素（光照强度、光质、CO 浓度、温度
2等），但因变量都是光合作用速率，而O 释放量是净光合速率，可以代表特定条件下光合速率的大小，
2
D正确。
故选：A。
【点评】本题考查探究影响光合作用速率的环境因素等，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如
实验的原理、实验采用的方法、实验变量的判断等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
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
【分析】题图分析：a组中乳酸含量是血液中乳酸正常值，而b组和c组中乳酸含量都高于血液中乳酸
正常值，说明随着运动强度的增加，无氧呼吸速率提高；随着运动强度的增大，氧气消耗速率增加，说
明说明随着运动强度的增加，有氧呼吸速率提高。
【解答】解：A、有氧运动时，细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失，还有少部分
储存在ATP中，为生命活动提供能量，A正确；
B、有氧呼吸吸收二氧化碳的量与释放氧气的量相等，人体细胞无氧呼吸既不吸收氧气，也不释放二氧
化碳，因此运动强度等于b时，肌细胞CO 的产生量始终等于O 的消耗量，B错误；
2 2
C、c组中乳酸含量高于血液中乳酸含量的正常值，因此当运动强度为 c时，血浆中积累的部分乳酸能
被缓冲物质所中和变成乳酸钠和碳酸，碳酸可分解成二氧化碳和水，二氧化碳通过呼吸系统排出体外，
乳酸钠与大部分水通过泌尿系统排出体外，C正确；
D、随着人体运动强度的增大，细胞需要消耗的能量越多，氧气消耗速率增加，有氧呼吸和无氧呼吸都
会增强，D正确。
故选：B。
【点评】本题结合柱形图，考查细胞呼吸的相关知识，要求考生识记细胞呼吸的类型及产物，能结合图中信息准确判断各选项，属于考纲识记和理解层次的考查。
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
【分析】光合作用和细胞呼吸的综合图解：
。
【解答】解：A、①表示光合作用，②表示呼吸作用，可同时发生在叶肉细胞中，A正确；
B、①表示光合作用，产生的[H]为NADPH，过程②呼吸作用产生的[H]为NADH，B错误；
C、真核生物中，过程①在叶绿体中进行，过程②在细胞质基质和线粒体中进行，在原生生物中，没
有线粒体和叶绿体，依然能进行光合作用和呼吸作用，如蓝藻，C错误；
D、有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，少数储存在ATP中，D错误。
故选：A。
【点评】本题以化学反应式为载体，考查了有氧呼吸和光合作用的相关知识，要求考生能够识记光合作
用和有氧呼吸的场所识记光合作用和有氧呼吸过程中的物质变化以及各元素的去向，再结合所学知识正
确答题。
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【分析】1、放射性同位素标记法在生物学中具有广泛的应用：
（1）用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA，分别侵染细菌，最终证明DNA是遗
传物质；
（2）用3H标记氨基酸，探明分泌蛋白的合成与分泌过程；
（3）15N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制；
（4）卡尔文用14C标记CO ，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO →C →有机物；
2 2 3
（5）鲁宾和卡门用18O标记水，证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。
2、光合作用和呼吸作用的综合图解：
【解答】解：A、小白鼠吸入18O ，18O 参与有氧呼吸第三阶段生成H 18O，H 18O又可参与有氧呼吸第
2 2 2 2
二阶段形成C18O ，则在其尿液中可以检测到H 18O，呼出的CO 也含有18O，A错误；
2 2 2
B、氨基酸是合成蛋白质的原料，而蛋白质的合成场所是核糖体，因此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，B正确；
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4个精细胞中，只有一个含15N，因此含15N 的精子所占比例为25%，C错误；
D、水稻无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，因此在缺氧时给水稻提供14CO ，体内可以存在14C的转移
2
途径14CO →14C →（14CH O）→14C →14C H OH+14CO ，D错误。
2 3 2 3 2 5 2
故选：B。
【点评】本题以同位素标记法为主线，综合考查了细胞呼吸、光合作用、细胞的减数分裂、细胞器等知
识，要求考生识记细胞有氧呼吸和光合作用的具体过程；识记细胞减数分裂不同时期的特点以及 DNA
的半保留复制；识记各种细胞器的结构、分布和功能，掌握分泌蛋白的合成与分泌过程，能结合所学的
知识准确判断各选项。
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
【分析】在夏季正午，由于气温过高，植物的气孔关闭，吸收二氧化碳减少。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，植物吸收的二氧化碳增多，光合速率加快。
【解答】解：A、结合题意可知，环境变化中光照强度不变，故H O在光下分解速率不变，A错误；
2
B、进入细胞的二氧化碳增多，则卡尔文循环增强，B错误；
C、环境变化中光照强度不变，虽然温度变化酶的活性发生了改变，但是细胞内 ATP和ADP的相互转
化是时刻不停且动态平衡的， 的比值几乎不变，C错误；
D、进入细胞的二氧化碳增多，CO +C →C 的过程加快，短时间内 的比值上升，D正确。
2 5 3
故选：D。
【点评】本题考查光合作用的相关知识，要求考生识记光合作用的具体过程，掌握物质变化和能量变化
过程，能结合所学的知识准确判断各选项。
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
【分析】1、由题意可知，希尔反应为离体叶绿体在适当（铁盐或其他氧化剂、光照）条件下发生水的
光解、产生氧气的化学反应。
2、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；
光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提供的ATP和
2 5 3 3
[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【解答】解：A、根据题意可知，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H O，
2
没有CO ），光照条件下可以释放出O ，因此只提供水、光合色素和酶，适宜光照等条件下不能产生
2 2
O ，A错误；
2B、希尔反应的结果仅说明了离体的叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解，产生氧气，该实验没有
排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移，因此不能说明所产生的氧气中的氧
元素全部来自于水，B错误；
C、希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP+的作用相似，能与水光解产生的H+反应，C正确；
D、希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应，若要证明有机物的最终合成和水的光解无
关，还需要对照实验，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了光合作用的有关知识，要求考生能够识记光合作用过程中的物质变化以及各阶段发
生的场所，能正确分析题文，再结合所学知识正确答题。
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
【分析】1、组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类。（1）大量元素是
指含量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、0、N、P、S、K、Ca、Mg，（2）微量元素是
指含量占生物总重量万分之一 以下的元素，包括Fe、Mn、Zn、Cu、B，Mo等。
2、分离色素的原理是：色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上扩散速度不同，即溶解度越大，随着
层析液扩散的速度越快。滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。
【解答】解：A、叶绿素a主要吸收蓝紫光和红光，叶黄素属于类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，A错误；
B、根据纸层析法的结果可知，胡萝卜素在层析液中的溶解度大于叶绿素a，B错误；
C、组成叶绿素a分子的化学元素有C、H、O、N、Mg都属于大量元素，没有微量元素，C错误；
D、叶绿素a的尾部具有亲脂性特点，而生物膜的基本骨架由磷脂双分子层构成，故叶绿素a的尾部有利于固定在类囊体膜上，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查叶绿素的提取与分离、细胞内的元素和化合物以及细胞器的结构的相关知识，意在考
查学生对基础知识的理解掌握，难度适中。
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
5
【分析】净光合速率是指光合作用产生的糖类减去呼吸作用消耗的糖类（即净光合作用产生的糖类）的
速率或者说净光合速率是指植物光合作用积累的有机物，是总光合速率减去呼吸速率的值；净光合速率
＝总光合速率﹣呼吸速率；净光合速率一般可以用氧气的净生成速率、二氧化碳的净消耗速率和有机物
的积累速率表示。
【解答】解：A、总光合速率＝净光合速率+呼吸速率，由图可看出第5片和第15片叶的净光合速率相
等，不代表总光合速率相等，A错误；
B、图中显示第10片叶净光合速率最大，且大于零，说明光合速率大于呼吸速率，因此，其叶绿体利用
的CO 来自线粒体基质和外界环境，有氧呼吸过程中二氧化氮的产生部位是叶绿体基质，B错误；
2
C、第5片是成熟叶，限制其光合速率的应该是光照强度，第15片接受的光照较强，可能该叶片的气孔
关闭导致二氧化碳吸收减少，进而导致叶光合速率较低，C错误；
D、若突然出现多云天气，光照强度下降，光反应产生的还原氢和ATP减少，会导致C 还原速率下降，
3
C 生成减少，而二氧化碳的固定还在正常进行，因此，该叶片短时间内C 含量将降低，D正确。
5 5
故选：D。
【点评】本题结合曲线图，考查影响光合作用的环境因素以及曲线分析，旨在考查学生的分析能力，识
图能力，难度中等。
12. （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℃
【分析】结合题干分析题图，本题是光合作用与呼吸作用的关系，先分析题图曲线，虚线表示实际有氧
呼吸强度与温度的关系，实线表示实际光合作用强度与温度的关系，中间阴影部分可以看作是净光合作
用。
【解答】解：A、分析题图可知光合作用的最适宜温度是 20～30℃，呼吸作用的最适宜温度大于
35℃，因此呼吸作用酶的最适温度高于光合作用酶的最适温度，A正确；
B、分析题图曲线可知，5～35℃光合作用强度大于呼吸作用强度，阴影部分是光合作用强度与呼吸作
用强度的差值，即表示有机物的积累量，B正确；
C、该蔬菜新品种的产量要考虑有机物的积累量，即光合作用强度与呼吸作用强度的差值，温度高于
35℃时，呼吸作用强度大于光合作用强度，产量会下降，C错误；
D、分析题图曲线可知，温度为25～30℃时，光合作用强度与呼吸作用强度之差最大，净光合速率最大，
温室栽培该蔬菜时温度最好控制在25～30℃，D正确。
故选：C。
【点评】本题的知识点是光合作用与呼吸作用与温度的关系，光照强度对光合作用的影响，光合作用、
呼吸作用、净光合作用的关系及在生产实践中的应用，正确分析题图获取信息是解题的关键。
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
【分析】光合作用和呼吸作用的具体关系为：
①光合作用消耗总CO ＝从外界吸收的CO +呼吸产生的CO ；光合作用产生的总O ＝释放到外界的
2 2 2 2
O +呼吸消耗的O ；一昼夜有机物的积累量（用CO 量表示）＝白天从外界吸收的CO ﹣晚上呼吸释放
2 2 2 2
的CO 。
2
②光合作用相对强度可用如下三种方式表示：
a、O 释放量（或实验容器内O 增加量）；
2 2
b、CO 吸收量（或实验容器内CO 减少量）；
2 2
c、植物重量（有机物）的增加量。
③表观光合速率和真正光合速率（表观光合速率常用 O 释放量、CO 吸收量、有机物积累量等来表示；
2 2
真正光合速率常用光合作用产生O 量、CO 固定量、有机物的产生量来表示）：真正光合速率＝表观
2 2
光合速率+呼吸速率。
④测定方法：
a、呼吸速率：将植物置于黑暗中，测定实验容器中CO 增加量、O 减少量或有机物减少量。
2 2
b、净光合速率：将植物置于光下，测定实验容器中O 增加量、CO 减少量或有机物增加量。
2 2
【解答】解：A、镁是合成叶绿素的必需元素，所以用缺镁的完全培养液培养一段时间，叶肉细胞内叶
绿素合成减少，导致光合速率降低，则t ﹣t 时间段会延长，A正确；
1 2
B、该实验是在最适温度下进行的，因此t 时适当升高温度，植株光合速率会将减弱，B错误；
5
C、由图可知，在t 时向玻璃罩内适量补充CO 会加快植株的光反应速率，C正确；
4 2
D、在t 时向玻璃罩内适量补充CO 会加快植株的光反应速率，说明在t ﹣t 阶段，氧气释放速率降低
4 2 3 4
的主要原因是玻璃罩内CO 含量下降，D正确。
2
故选：B。
【点评】本题的易错点在于对实际光合速率、净光合速率、呼吸速率这三者之间的关系模糊不清，在光下植物同时进行光合作用和细胞呼吸，CO 的吸收速率或O 释放速率是指单位时间内，植物从外界环
2 2
境中吸收的CO 量或释放到环境中的O 量，代表植物的净光合速率，此时实际光合速率表示为：实际
2 2
光合速率＝净光合速率+呼吸速率。
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 。
【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜．有氧
呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳
和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
2、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不
同生物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳
酸。
【解答】解：（1）人体内代谢终产物二氧化碳的产生发生在有氧呼吸的第二阶段，场所是线粒体基质；
ATP合成场所分别有：线粒体和细胞质基质。
（2）由于SDA只能增加体热的外散而不能增加可利用的能量，多消耗的物质中能量转化为热量用于维
持体温。
（3）由于注射氨基酸组的SDA原高于注射葡萄糖组，可知SDA与进食行为而与食物种类无关，蛋白
质含量高的食物中氨基酸较多，与此关系较大的食物是含蛋白质（氨基酸）较高的食物。这种现象在进
食后1h左右开始，并延续到7﹣8h，有人将氨基酸注入静脉内，可出现与经口给予相同的代谢率值增加
的现象，这些事实使人们推想，食后的“额外”热量可能来源于肝处理蛋白质分解产物时“额外”消耗的能量，因此，SDA可能与肝脏处理氨基酸或合成糖原的过程有关。
故答案为：
（1）线粒体基质 线粒体和细胞质基质
（2）转化为热量用于维持体温
（3）进食行为 食物种类 含蛋白质（氨基酸）较高的食物 SDA
可能与肝脏处理氨基酸或合成糖原的过程有关
【点评】本题考查了有氧呼吸的过程及探究性实验过程，考查了学生的识记和理解能力，试题难度中等。
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）
。
【分析】1、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及
ATP的形成。
2、光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：二氧化碳被五碳化合物固定形成三碳化合物，
三碳化合物在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类有机物。
3、植物光合速率＝植物净光合速率+植物的呼吸速率。
【解答】解：（1）过度密植会造成株间通风不畅，氧气不够；也会造成植物间相互遮光，导致植株光
合进率下降，而呼吸速率增加使得产量下降。
（2）与光合作用有关的含氮物质有ATP、酶、NADPH、光合色素等。
（3）农田群落结构复杂，即群落的垂直结构与水平结构均变复杂，从而提高了群落利用光等环境资源
的能力。（4）实验思路：选植株大小，生长状况相同的干旱处理后复水条件的玉米平均分为A、B两组，A组
用适量且适宜浓度的褪黑素喷施叶片，B组用等量清水喷施叶片、其余栽种条件相同且适宜、一段时间
后，测量A、B两组玉米的净光合速率；
实验结果：A组的玉米净光合速率大于B组玉米，即喷施褪黑素有助于促进干旱处理后复水条件下玉米
的净光合速率的恢复。
故答案为：
（1）造成植株中下部叶片受光相对不足；空气流动不畅，CO 供应不足 呼吸作用总量
2
（2）叶绿素、酶、ATP（ADP）、NADPH（NADP+）
（3）对光能的利用率
（4）实验思路：将玉米植株平均分为三组：第一组正常培养，第二组干旱处理后正常给水，第三组干
旱处理后正常给水的同时进行叶面喷施褪黑素，培养一段时间后，分别测其净光合速率；
结果：净光合速率将是第一组等于第三组，都大于第二组（或第三组的净光合速率最先恢复接近第一组
的）
【点评】熟知光合作用中物质变化和能量变化是解答本题的关键，深入研究光合作用的有关问题是解答
该类题目的首选，掌握影响光合作用的因素的影响机理是解答本题的另一关键。
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）
不接
0 5.947 3.3 22.887 2.3 8.273
充分 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
重度 0 2.370 2.0 5.960 2.3 3.357
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。
【分析】影响光合作用的因素除了光照强度外，还有温度、CO 浓度等，其中前者是通过影响酶的活性
2
影响光合作用速率的，后者作为光合作用的原料，直接影响暗反应速率进而影响光合作用速率。
【解答】解：（1）细胞中的糖类可氧化分解为耗能的生命活动供能，其中间代谢产物也能为其他物质
的合成提供原料。根瘤菌为固氮菌，能为豌豆生长提供氮素，氮素可参与 ATP、叶绿素、与光合作用有
关的酶等含氮有机物质的合成，从而促进豌豆进行光合作用。
（2）根据表格数据可知，充分供水或干旱条件下，接种D菌的豌豆在不同发育时期的净光合速率均高
于对照组的，积累更多的有机物，因此接种根瘤菌 D能促进豌豆生长、提高产量。其中在水分供应充
足、豌豆结荚期时净光合速率提高最为明显。
（3）除虫可调整能量更多的流向农作物、施肥可提高作物的光合速率、接种根瘤菌可提高土壤中氮肥
含量，进而提高光合速率、适当浇水灌溉有利于无机盐的吸收，从而促进光合作用，这些措施都能有效
提高豌豆作物的产量。
故答案为：
（1）通过氧化分解提供能量、为合成其他有机物提供原料（或提供能量、碳源） ATP、叶绿素、
与光合作用有关的酶
（2）充分供水或干旱条件下，接种D菌的豌豆在不同发育时期的净光合速率均高于对照组的，积累更
多的有机物 结荚期、水分供应充足
（3）接种固氮菌、适当浇水灌溉
【点评】本题结合实验设计分析和表格数据分析考查影响光合作用的因素，要理解光合作用的过程，明
确光合作用的结构基础、物质和能量变化，在准确分析题干实验设计和表格中数据的基础上，结合所学
知识分析作答。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
【分析】分析图1：钙离子进入内质网，由内质网进入线粒体基质，在线粒体基质内，丙酮酸形成柠檬
酸，柠檬酸从线粒体进入细胞质基质，在细胞中基质中形成脂肪。
分析图2：13C标记的葡萄糖饲喂野生型果蝇和蛋白S基因突变体果蝇，一段时间后，突变体内丙酮酸
放射性增加，柠檬酸放射性减少，结合图1分析可知，蛋白S基因突变体脂肪合成减少的原因可能是
Ca2+吸收减少，导致丙酮酸生成柠檬酸受阻，柠檬酸减少使脂肪合成减少。
【解答】解：A、分析图1可知，Ca2+进入线粒体基质，调控有氧呼吸第二阶段，也影响脂肪的合成，
A正确；
B、分析图2可知，突变体丙酮酸含量更多，柠檬酸含量更少，再结合图1可知Ca2+吸收减少，丙酮酸
生成柠檬酸过程受阻，B正确；
C、突变型柠檬酸合成受阻，脂肪合成减少，脂肪含量低，不利于在低温环境下生活，C错误；D、13C标记的葡萄糖经过有氧呼吸第一阶段转变为13C的丙酮酸，13C的丙酮酸经过有氧呼吸第二阶段
转变为13C的CO ，D正确。
2
故选：C。
【点评】本题结合图解，考查细胞呼吸的相关知识，本题属于信息题，解答本题的关键是正确分析题图，
从中提取有效信息准确答题。
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
【分析】线粒体是有氧呼吸的主要场所。有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮
酸和[H]，发生在细胞质基质中；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线
粒体基质中；有氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。
【解答】解：A、心肌细胞有氧呼吸消耗氧气，释放大量能量，A正确；
B、由于阿霉素通过抑制细胞DNA和RNA的合成能有效治疗急性白血病、恶性淋巴瘤、乳腺癌，但阿
霉素在人体内代谢过程中产生ROS，而ROS会造成心肌细胞线粒体膜及线粒体DNA损伤，导致其具有
明显副作用，所以使用阿霉素时可配合使用清除ROS的药物以减轻其副作用，B正确；
C、阿霉素在人体内代谢过程中产生活性氧，造成心肌细胞线粒体膜及线粒体DNA损伤，导致其具有
心脏毒性，C错误；
D、阿霉素对人体心脏有明显副作用，因此给乳腺癌患者使用阿霉素治疗时，需要监控患者的心率，D
正确。
故选：C。
【点评】本题考查细胞呼吸的过程及意义，要求考生识记细胞呼吸的具体过程、场所及产物，考查学生
理解能力和获取信息的能力，考查生命观念和科学思维的核心素养。
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℃
【分析】分析图一，表示光合作用和呼吸作用的生理过程，1是细胞质基质，2是线粒体基质，3是线粒
体内膜，4是类囊体薄膜，5是叶绿体基质；A是丙酮酸，B是[H]，C是ADP和Pi，D是ATP和[H]。
分析图二，暗处理后的重量变化指的是1h呼吸消耗的有机物，光照后和暗处理前的重量变化是指呼吸
作用两小时光合作用一小时后的有机物积累。由图中数值可计算出总光合作用，总光合作用﹣光照后和
暗处理前的重量变化+暗处理后的重量变化×2。
【解答】解：A、据图一分析，3表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜，4表示光合作用的光
反应阶段，发生在叶绿体的类囊体薄膜，A正确；
B、该细胞中CO 由2线粒体基质过程产生到5叶绿体基质过程利用，至少穿过4层膜，8层磷脂分子层，
2
B错误；
C、据图二分析，花生叶片真正的光合作用强度为：27℃真正的光合作用强度是3+1+1＝5，28℃真正的
光合作用强度是3+2+2＝7，29℃真正的光合作用强度是3+3+3＝9，30℃真正的光合作用强度是1+1+1
＝3，所以当花生叶片所处温度为29℃时，CO 固定速率最大，数值为9mg/h，C正确；
2
D、昼夜恒温，呼吸速率不变，所以呼吸速率最小则有机物积累最多，所以适合花生生长的温度是
27℃，D正确。
故选：B。
【点评】本题以曲线图为载体，考查了影响光合作用和呼吸作用的因素以及与光合作用和呼吸作用有关
的计算，要求考生具有一定的识图分析能力和数据处理能力．本题考查“图文转换”能力，在高考中经
常有图文转换能力的题目的考查，这类题目以图为载体，实质考查相关的知识点，所以要读懂图，就要
找准相关的知识点，将他转化成所学的知识点．
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
【分析】据图分析：甲植物在密闭的透明玻璃罩内，限制光合作用的因素主要是二氧化碳浓度，ab段
下降的原因是二氧化碳供应不足，图乙植物在自然状态下会出现光合午休现象，cd段下降的原因是光
照不足。据此分析作答
【解答】解：A、ab段下降的原因是二氧化碳供应不足，b点时，甲玻璃罩内二氧化碳浓度低于a点，
A错误。
B、e点时，气孔部分关闭导致光合作用下降，B错误；
C、c点光照强度高于d点，光反应产生的ATP和[H]较多，三碳化合物还原量较多，但生成量不变，则
三碳化合物含量比d点少，C正确；
D、丙和丁图中横轴以上与曲线围成的面积表示净光合强度，据图分析，一昼夜中，装置乙中植物积累
的有机物比甲多，D错误；
故选：C。
【点评】本题结合图示主要考查影响光合作用的因素，意在强化学生的识图判断和分析作答能力。
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
【分析】本题的自变量是不同的遮光环境，因变量是光照强度、叶绿素含量和净光合作用。根据实验数
据可知，黄色透光膜处理组，光照强度、叶绿素含量和净光合作用强度均高于红色和蓝色透光膜。
【解答】解：A、不同的透光膜透过的光的波长不同，光照强度不同，进而导致了净光合作用不同，故
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，A正确；
B、由于不同环境中的呼吸速率未知，故无法判断哪种透光膜下棉花叶的光合速率最高，B错误；
C、不同的处理条件下，D组处理下叶绿素含量最高，故推测将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜
下，D组吸收的光能最多，光合作用最强，叶绿体中生成NADPH最多，C正确；
D、根据B、C、D三组实验结果可知，黄色透光膜下，棉花叶的净光合作用更强，故推测雾霾天气下，
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，D正确。
故选：B。
【点评】本题考查光合作用的相关知识，理清净光合速率的含义及影响因素，从表格中获取有效信息是
解答本题的关键。
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
【分析】1、叶绿体是具有双层膜结构的细胞器，叶绿体基质中类囊体薄膜堆叠成基粒，类囊体薄膜上
分布着光合作用有关的色素，与光能的吸收、传递和转化有关。
2、光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解生成还
原氢和氧气以及ATP的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原
两个过程。【解答】解：A、叶绿体中的光合色素可吸收、传递和转化光能，其中能量可以储存在NADPH和ATP
中，A错误；
B、据图1可知，弱光条件下，叶绿体会汇集到细胞顶面，能最大限度的吸收光能，保证高效率的光合
作用，而强光条件下，叶绿体移动到细胞两侧，以避免强光的伤害，B错误；
C、细胞骨架与细胞运动、分类、分化以及物质的运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关，处
理破坏细胞内的微丝蛋白（细胞骨架成分）后，叶绿体定位异常，可知叶绿体的定位于微丝蛋白有关，
因此可推测叶绿体的移动是沿着微丝蛋白（细胞骨架）进行，C正确；
D、由于CHUP1蛋白缺失型拟南芥的叶绿体分布和野生型不同，所以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，D正确。
故选：CD。
【点评】本题考查叶绿体的结构和功能之间的关系、光反应和暗反应的之间的关系，要结合结构和功能
相适应的观点进行理解分析。
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
【分析】光合作用的过程：①光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体薄膜）：水的光解产生 NADPH与
O ，以及ATP的形成；②暗反应阶段（场所是叶绿体的基质）：CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提
2 2 5 3 3
供的ATP和NADPH的作用下还原生成C 和糖类等有机物。
5【解答】解：A、根据题干“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”可知，原初反应实现了光能到电能的能量转化过程，A正确；
B、由图可知，类囊体膜内外H+浓度梯度的形成（即基质中的H+浓度低，类囊体腔中的H+浓度高）与
水的裂解、质体醌的转运以及NADP+的还原有关，B正确；
C、由图可知，叶绿体基质中的H+浓度低，类囊体腔中的H+浓度高，即H+从类囊体腔进入叶绿体基质
属于顺浓度梯度运输，且需要载体蛋白，故图中H+通过协助扩散进入叶绿体基质，C错误；
D、C （3﹣磷酸甘油酸）在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成C 和糖类等有机物，D正
3 5
确。
故选：ABD。
【点评】本题主要考查光合作用的过程、光合速率的影响因素，主要考查学生的识图能力以及对结果的
分析推理能力。
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
【分析】1、蓝细菌属于原核生物，细胞内含有光合色素（藻蓝素、叶绿素），是能进行光合作用的自
养型生物。2、光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP 和
NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还
原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。
【解答】解：A、蓝藻的光反应阶段产物为O 、ATP和NADPH，将光能转化为ATP和NADPH中的化
2
学能，A正确；
B、叶绿素和藻蓝素都是蓝藻的光合色素，参与蓝藻的光反应阶段，B正确；
C、据图2所示结果可知，SM6中有CTFAB基因、ADC基因，无sADH基因，而sADH能催化丙酮形
成异丙醇，故与野生型蓝藻相比，SM6细胞中积累的物质最可能是丙酮，C正确；
D、SM7中有sADH基因，在sADH的催化下消耗NADPH，将丙酮转化成异丙醇，NADPH不会积累，
从而提高光合速率，故三种菌株在适宜条件下，光合速率最快的可能是SM7，D错误。
故选：D。
【点评】本题结合图示作用机理，考查了光合作用的相关知识，意在考查考生的分析能力、理解能力，
实验设计能力以及能够运用所学知识解决问题的能力。
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：。
【分析】分析表格：本实验的自变量为光照强度，因变量为溶解氧及光合作用强度等，图表中可以看出
在一定的范围内，光照强度越高，该水生植物光合作用强度越强。
【解答】解：（1）由分析可知：该实验的自变量是光照强度，依据记录表信息，可以看出，在一定的
范围内，光照强度越高，该水生植物光合作用强度越强。
（2）由于在光下植物体既进行光合作用，又进行呼吸作用，故记录表中的光合作用强度属于净光合速
率，其数值小于植物实际的光合作用强度数值，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，改进的实验方案为把该实验装置放在黑暗的条件下，保持其他条件不变，测量500s后溶解氧的变
化量，计算出该植物的呼吸强度，加上表中的净光合强度即可计算出该植物实际的光合作用强度。
（3）若要利用该实验装置探究该水生植物的光补偿点可通过降低光照强度，测量溶解氧含量，计算出
单位时间内溶解氧的变化量，当溶解氧的变化量为0时，对应的光照强度为光补偿。
故答案为：
（1）光照强度 在一定的范围内，光照强度越高，该水生植物光合作用强度越强
（2）小于 该植物同时进行了呼吸作用，测量得到的是净光合作用强度 把该实验装置放在黑暗
的条件下，保持其他条件不变，测量500s后溶解氧的变化量，计算出该植物的呼吸强度，加上表中的
净光合强度即可计算出该植物实际的光合作用强度
（3）通过降低光照强度，测量溶解氧含量，计算出单位时间内溶解氧的变化量，当溶解氧的变化量为
0时，对应的光照强度为光补偿点
【点评】本题考查了光合作用的有关知识，设置的情景较新颖，干扰项较多，需要运用物理学知识解决
生物问题，所以能够较好地对学生综合能力进行考查。
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
。
【分析】据图和题意可知，光系统涉及两个反应中心：光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSⅠ）。PSⅡ光
解水，PSI还原NADP+。光系统II的色素吸收光能以后，能产生高能电子，光系统I吸收光能后，产生
的高能电子与H+、NADP+在类囊体薄膜上结合形成NADPH。ATP合成酶利用类囊体薄膜两侧的H+浓
度差合成了ATP。
【解答】解：（1）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 ATP中的活跃的化学能，
光系统Ⅱ中丢失的电子由水光解产生的电子作为补充；光系统 I吸收光能后，也产生高能电子，可与
H+、NADP+在类囊体薄膜上结合形成NADPH。光系统的两个反应都发生在叶绿体的类囊体薄膜上。
（2）水分对光合作用非常重要，缺水可导致气孔关闭，光合作用会因暗反应阶段的原料不足而受到影响；缺水会使物质运输变慢，当光合产物在叶肉细胞中积累过多时，会抑制光合速率；缺水会影响类囊
体薄膜上的电子传递，严重时还会造成叶绿体囊状结构的破坏。
（3）柱形图中自变量为是否干旱和施加外源 5ALA，丙组喷施PEG是为了模拟干旱环境。表中数据显
示，与对照组相比较，丙组干旱处理后，叶绿体 psbA基因表达量、CO 吸收速率下降，而几组对照显
2
示，在干旱条件下，施加外源5ALA，叶绿体psbA基因表达量、CO 吸收速率升高，说明干旱条件下，
2
5ALA提高了psbA基因的表达量，加快受损D1蛋白的周转，可减少光系统Ⅱ结构和功能的破坏，提高
了小麦幼苗的净光合速率，从而缓解了干旱对小麦造成的伤害。
故答案为：
（1）ATP H O NADPH 类囊体膜
2
（2）缺水可导致气孔关闭，光合作用会因暗反应阶段的原料不足而受到影响；缺水会使物质运输变慢，
当光合产物在叶肉细胞中积累过多时，会抑制光合速率；缺水会影响类囊体薄膜上的电子传递，严重时
还会造成叶绿体囊状结构的破坏
（3）干旱 干旱条件下，5ALA提高了psbA基因的表达量，加快受损D1蛋白的周转，可减少光系
统Ⅱ结构和功能的破坏，提高了小麦幼苗的净光合速率，从而缓解了干旱对小麦造成的伤害
【点评】本题考查光合作用的过程，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能
从材料中获取有效的生物学信息，运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问
题进行解释、推理，做出合理判断或得出正确结论的能力。
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： 。
【分析】图1中，在胁迫期，干旱处理、冷害处理、干旱+冷害均导致植物的净光合速率明显降低；在
恢复期，干旱处理的植物、干旱+冷害处理的植物的净光合速率均有明显的恢复，冷害处理的植物净光
合速率不能恢复。
图2中，在光系统Ⅱ的作用下，类囊体内H+的浓度远高于类囊体外，类囊体内H+顺浓度梯度转运到类
囊体外，为ATP的合成提供能量；在光系统Ⅰ的作用下，合成NADPH。ATP和NADPH用于暗反应阶
段。
【解答】解：（1）由图1可知，在恢复期，植物的净光合速率没有明显改变的组是冷害胁迫组（或C
组）。据图2可知，在光反应阶段，在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的作用下，合成了ATP和NADPH，用于暗
反应阶段。玉米幼苗对低温较敏感，单一冷害对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ会造成极大程度的损伤，影响光能
的吸收、转换与电子的传递，进而影响NADPH与ATP的生成，影响了暗反应，导致单一冷害胁迫下玉
米净光合速率下降。
（2）据图2可知，在光系统Ⅱ的作用下，水的光解导致类囊体内H+浓度升高，类囊体内H+的浓度远高
于类囊体外，通过H+从高浓度向低浓度的转运过程，为ATP的合成提供能量，促进ATP的合成。
（3）①选择若干生长健壮的、长势一致的突变型和野生型玉米植株，在相同且适宜的条件下种植一定
时间，检测两种类型植株的胞间CO 浓度。
2
②据题干信息可知，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当，进入细胞
间隙的CO 相同，但突变株系 M的叶绿体膜上超量表达的P蛋白能促进CO 被吸收进入叶绿体参与暗
2 2
反应，故在相同的正常种植条件下，与野生型玉米相比较，突变株系 M玉米的胞间CO 浓度低，净光
2
合速率高。故答案为：
（1）冷害胁迫组（或C组） 冷害能够影响光能的吸收、转换与电子的传递，进而影响 NADPH与
ATP的生成，影响了暗反应
（2）水的光解 通过H+从高浓度向低浓度的转运过程，为ATP的合成提供能量
（3）选择若干生长健壮的、长势一致的突变型和野生型玉米植株，在相同且适宜的条件下种植一定时
间，检测两种类型植株的胞间CO 浓度，并比较分析
2
与野生型玉米相比较，突变株系M玉米的胞间CO 浓度低，净光合速率高
2
【点评】本题主要考查光合作用的综合应用，要求考生能获取题干信息，准确理解其含义，并结合所学
知识准确答题。
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
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP
的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提供
2 5 3 3
的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【解答】解：（1）水光解产生H+和e﹣（或H+，或氢）和O ，其中光解产生H+和e﹣（或H+，或氢）
2
为NADPH的合成提供原料。光反应过程中的能量转换是光能→电能→化学能（或光能→化学能，或光
能→ATP、NADPH中的化学能，或光能→ATP中的化学能）。
（2）卡尔文循环和三羧酸循环进行的场所分别是叶绿体基质和线粒体基质。叶绿体中光合产物暂时以
淀粉形式储存以减少丙糖磷酸等积累，避免对光合作用的抑制，维持叶绿体内的渗透压。
（3）强光条件下“苹果酸/草酰乙酸穿梭”加快速度可以（加快NADPH运出，）减少NADPH积累，
避免对叶绿体的伤害。在线粒体中将NADH中的能量转化为ATP中的能量的场所是线粒体内膜。
（4）为了保持无关变量的一致，需要用动物细胞培养液作溶剂，配制具有一定浓度梯度的MAS抑制剂
溶液。实验步骤：黑色素瘤细胞的培养是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。为了探究MAS抑制剂对黑色素瘤细胞增殖影响，实验组的处理是按对照
组方法处理，弃去原培养液后分别加入等量的不同浓度MAS抑制剂溶液。
故答案为：
（1）H+和e﹣（或H+，或氢） 光能→电能→化学能（或光能→化学能，或光能→ATP、NADPH中
的化学能，或光能→ATP中的化学能）
（2）叶绿体基质和线粒体基质 减少丙糖磷酸等积累，避免对光合作用的抑制，维持叶绿体内的渗
透压
（3）（加快NADPH运出，）减少NADPH积累，避免对叶绿体的伤害 线粒体内膜
（4）动物细胞培养液 黑色素瘤细胞的培养 按对照组方法处理，弃去原培养液后分别加入等量
的不同浓度MAS抑制剂溶液【点评】本题考查了光合作用的过程以及影响光合作用的环境因素等方面的知识，要求考生能够识记光
合作用光反应和暗反应过程中的物质变化，进而识别图中标号所示结构和物质是解答本题的关键。
