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专题三 细胞代谢
课时 10 光合作用和细胞呼吸的比较
1．下图为绿色植物叶肉细胞中叶绿体与线粒体相关生理变化之间的联系，A、B、C
代表不同的物质。下列说法错误的是（ ）
A．只有在光照条件下才会出现图中所示联系
B．若A与C的含量相等，不能说明植物光合作用与呼吸作用的强度相等
C．B表示三碳化合物，可在线粒体基质中参与有氧呼吸
D．图中两种细胞器都与能量转换有关，在产生ATP时都有[H]的消耗
【答案】D
【解析】进行光合作用需要光照条件，在光照条件下，叶绿体光合作物的产物可以作
为线粒体呼吸作用的原料，而线粒体呼吸作用的产物，可以作为叶绿体光合作用的原
料，A正确；若A与C的含量相等，不能说明植物光合作用与呼吸作用的强度相等，
因为如果光合作用强度大于呼吸作用强度，A与C相等，但植物会从外界吸收二氧化
碳并释放氧气，B正确； B表示丙酮酸，丙酮酸属于三碳化合物。有氧条件下，丙酮
酸进入线粒体，可在线粒体基质中参与有氧呼吸，C正确；图中两种细胞器都与能量
转换有关，叶绿体在产生ATP时没有[H]的消耗，线粒体基质中产生ATP时没有[H]的
消耗，线粒体内膜上产生ATP时会消耗[H]，D错误。
2．若要用如图所示实验装置来测定一定温度下生物细胞呼吸或光合作用的强度(不考
虑装置中微生物的影响)，相关叙述错误的是（ ）
A．若该装置烧杯中盛放清水，可用于测定酵母菌无氧呼吸的强度B．若该装置烧杯中盛放清水，可用于测定乳酸菌无氧呼吸的强度
C．若该装置烧杯中盛放NaOH溶液，可用于测定酵母菌有氧呼吸的强度
D．若该装置烧杯中盛放NaHCO 溶液，可用于测定一定光照强度下植物的净光合速率
3
【答案】B
【解析】酵母菌无氧呼吸不消耗氧气，但会产生二氧化碳，产生的二氧化碳量则为酵
母菌的净呼吸速率，故可以测定酵母菌无氧呼吸的强度，A正确；乳酸菌无氧呼吸不
消耗氧气，也不产生二氧化碳，故不能用于测定乳酸菌无氧呼吸的强度，B错误；酵
母菌有氧呼吸消耗氧气，产生的二氧化碳被NaOH溶液吸收，消耗的氧气量则为酵母
菌的有氧呼吸的强度，C正确；烧杯中盛放NaHCO 溶液，NaHCO 溶液可以为光合作
3 3
用提供二氧化碳，消耗的氧气量则为植物的净光合速率，故能用于测定一定光强下植
物的净光合速率，D正确。
3．下列关于绿色植物光合作用与细胞呼吸的说法，错误的是（ ）
A．光合作用和细胞呼吸过程中产生的[H]不是同一种物质，但均为还原剂
B．中耕松土、合理密植均有利于植物对CO 的吸收
2
C．光合作用将光能转化为化学能，有氧呼吸将化学能转化为热能和ATP中的化学能
D．在CO 浓度不变的情况下，突然对绿色植物进行遮光，短时间内叶绿体中的C 与
2 3
C 的比值升高
5
【答案】B
【解析】光合作用和细胞呼吸中产生的[H]不是同一种物质（分别为NADPH、
NADH），它们都是还原剂，A正确；通过中耕松土，改善土壤通气状况，增强根系
活力，促进细胞有氧呼吸，吸收的是氧气而不是二氧化碳，B错误；光合作用将光能
转化为化学能，有氧呼吸将化学能转化为热能和ATP中的化学能，C正确；遮光造成
叶绿素吸收光能减少，产生的[H]和ATP减少，而CO 浓度不变，则CO 的固定不变，
2 2
C 的还原减弱，因此C 的含量增加，C 含量减少，D正确。
3 3 5
4．关于细胞中[H]和ATP的叙述，正确的是（ ）
A．细胞呼吸的各个阶段都产生ATP
B．植物细胞都能产生还原型辅酶Ⅱ（NADPH）
C．动物细胞都能产生还原型辅酶Ⅰ（NADH）
D．叶绿体、线粒体内的ATP均可用于植物的各项生命活动
【答案】C
【解析】无氧呼吸第二阶段无ATP形成，A错误；还原型辅酶Ⅱ（NADPH）产生于光
合作用，动物细胞不能产生，B错误；还原型辅酶Ⅰ（NADH）产生于呼吸作用，动
物细胞都能产生，C正确；叶绿体光反应的ATP只能用于暗反应，D错误。5．细胞中糖类的合成与分解过程如图，下列叙述正确的是（ ）
A．过程①产生的能量大部分储存在ATP中
B．过程①在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行
C．过程②产生O 中的氧来自HO和CO
2 2 2
D．过程②中储存的能量来自ATP和NADPH中的化学能
【答案】D
【解析】过程①有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，A错误；过程①有氧
呼吸在细胞质基质和线粒体中进行，B错误；过程②光合作用产生O 中的氧只来自
2
HO，C错误；过程②光合作用中储存的能量来自ATP和NADPH中的化学能，D正确。
2
6．用同位素作为示踪元素标记的化合物化学性质不变，人们可以据此对有关的一系列
生命活动进行追踪观测。下列有关此类实验的叙述，正确的是（ ）
①给玉米叶片提供C18O，玉米的根细胞中可能会产生C H18OH
2 2 5
②给小球藻提供14CO 一段时间后，14C可出现在C 、（CHO）等化合物中
2 3
③用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
A．①② B．②③ C．①③ D．①②③
【答案】D
【解析】给玉米叶片提供C18O，形成的有机物中含18O，所以玉米的根细胞无氧呼吸，
2
则会产生含18O的酒精，①正确；给小球藻提供14CO 一段时间后，经过暗反应，二氧
2
化碳固定后14C可出现在C 、（CHO）等化合物中，②正确；用35S标记甲硫氨酸，
3 2
由于核糖体是合成蛋白质的场所，故一段时候，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，③正确，ABC错误，D正确。
7．如图表示某植株在不同光强度下，单位时间内 释放量和 产生总量的相对变
化。对植物生理过程分析正确的是（ ）A．光强度为a时，该植株内有机物总量将减少
B．光强度为b时，该植株的光合作用强度是细胞呼吸强度的两倍
C．光强度为c时，叶肉细胞的光合作用强度与细胞呼吸强度相等
D．光强度为d时，叶肉细胞产生ATP的细胞器是细胞溶胶、线粒体、叶绿体
【答案】A
【解析】光照强度为a时，只有CO 的释放，并且氧气的产生总量为0，说明此时只进
2
行呼吸作用，不进行光合作用，所以该植株内有机物总量将减少，A正确；光照强度
为b时，有CO 的释放，说明呼吸作用大于光合作用，B错误；光照强度为c时，氧气
2
的产生总量等于a时的二氧化碳的释放量，说明此时净光合作用强度等于呼吸作用强
度，但总光合作用大于呼吸作用，C错误；光照强度为d时，叶肉细胞既进行呼吸作
用，又进行光合作用，所以叶肉细胞产生ATP的细胞器是线粒体和叶绿体，细胞溶胶
不属于细胞器，D错误。
8．如图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中 a、b 为测
定过程中某些生理指标相对量的变化。下列说法不正确的是（ ）
A．图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动
B．若将图甲中的 CO 缓冲液换成质量分数为 1% 的 NaOH 溶液，其他条件不变，
2
则植物幼苗叶绿体产生 NADPH 的速率将变小
C．一定光照条件下，如果再适当升高温度，真光合速率会发生图乙中从 b 到 a 的变
化，同时呼吸速率可能会发生从 a 到 b 的变化
D．若图乙表示图甲植物光合速率由 a 到 b 的变化，则可能是适当提高了 CO 缓冲
2
液的浓度
【答案】B
【解析】装置中的二氧化碳缓冲液在光照下可以为光合作用提供氧气，所以在较强光照下氧气不断产生导致气压增大，有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中，二氧化碳
缓冲液可以吸收呼吸作用产生的二氧化碳，氧气不断被消耗，气压减小，有色液滴向
左移动，A正确；将图甲中的二氧化碳缓冲液换成质量分数为1%的氢氧化钠溶液，装
置内的二氧化碳全部被氢氧化钠吸收，光合作用只能利用来自于植物自身呼吸作用产
生的二氧化碳，光合速率下降，暗反应会抑制光反应的进行，故植物幼苗叶绿体产生
NADPH的速率将减小，B错误；图甲为光合作用最适温度条件下的反应，再适当升高
温度，光合速率下降，真光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率可能
增大，故可能会发生从a到b的变化，C正确；图示是在最适温度条件下进行的，若适
当提高二氧化碳缓冲液的浓度，二氧化碳浓度升高，光合强度会增加，D正确。
9．研究人员欲利用密闭玻璃容器探究环境因素对光合作用的影响，图甲、图乙分别是
在温度适宜、CO 浓度为0.03%的条件下测得的相关曲线。下列相关叙述错误的是（
2
）
A．图甲中，若每天光照8h，则平均光照强度至少要大于6klx，植株才能够正常生长
B．乙图B、H点产生ATP的场所不完全相同
C．图乙曲线中有光照且光照强度一定保持不变的区段是AB段、CD段和EF段
D．当CO 浓度变为0.3%的条件下再测得相关的曲线，S、S 和S 的面积变化分别是
2 1 2 3
不变、增大、不变
【答案】C
【解析】在图甲实验的环境条件下，若每天光照8小时，由于呼吸作用速率为
2mmol/h，则24×2÷8=6，故光合速率应至少为6mmol/h，即净光合速率为4mmol/h，依
据曲线数据可知，平均光照强度至少要大于6klx时，植株才能够正常生长，A正确；
B点既有光合作用又有呼吸作用，产生ATP的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体，
H点时光合作用消失，产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体，故B、H两点产生
ATP的场所不完全相同，B正确；图乙是在温度适宜、CO 浓度为0.03%的条件下测得
2
的，AB段无光照，EF净光合速率不变，不能确定光照强度是否保持不变，C错误；当CO 浓度变为0.3%时，即增加了环境中二氧化碳的浓度，但细胞的呼吸作用不受影
2
响，即细胞的呼吸速率不变，6时前、18时候受光照强度限制，光合作用强度不会发
生变化，故S、S 的面积不变，EF段的光照强度较大，限制光合速率的因素是二氧化
1 3
碳的浓度，当二氧化碳的浓度增加时，光合速率增加，由于呼吸速率不变，故EF段的
净光合速率增加，积累的有机物增加，而S 的面积表示6~18h积累有机物的量，所以
2
S 的面积增加，D正确。
2
10．科研人员研究了温度对人工种植的蒲公英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．在光照条件下，蒲公英幼苗30℃与35℃总光合速率相同
B．昼夜时间相同且温度不变，则适合蒲公英生长的最适温度是25℃
C．P点时，叶肉细胞产生ATP的细胞器为叶绿体和线粒体
D．一直处于光照条件下，25℃最有利于蒲公英生长
【答案】B
【解析】实际光合速率等于净光合速率+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，A正确；每
天光照与黑暗时间相等，在恒温条件下，植物积累的有机物最多的温度应该为净光合
作用与呼吸作用速率的差值最大，即20℃时植物积累的有机物最多，故适合蒲公英生
长的最适温度是20℃，B错误；P点时，净光合速率大于0，蒲公英既进行光合作用，
又进行呼吸作用，叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体，叶绿体
和线粒体是细胞器，C正确；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，最有利于植物的生长，D正确。
11．某生物兴趣小组研究植物A和植物B的光合作用速率与光照强度之间的关系设计
并进行相关实验，实验结果如图所示，请回答下列问题：(1)该实验应该在___的温度下进行，以排除____变量对实验结果的影响。
(2)该实验中二氧化碳的吸收速率代表的是______（选填“净光合速率”、“总光合速
率”或“呼吸作用速率”），除此以外还可以用单位时间内_______来表示。
(3)间作套种是指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式，据上图
实验结果可知，植物A和植物B是否适合间作套种？___，你的依据是_____。
(4)图中属于阴生植物的是植物_______。阳生植物和阴生植物在叶片的形态结构、叶绿
体的结构和光合色素含量等方面都有所不同，适应各自的生活环境，试从这些角度说
出阴生植物适应环境的特点_______（答出一点即可）。
【答案】(1) 适宜 无关(2) 净光合速率 氧气的释放量或有机物的
积累量(3) 适合（或是） 植物 A 光饱和点较强，适合强光下生长，植物 B
光饱和点较弱，适合弱光下生长，间作套种能提高它们对阳光等资源的利用率，从而
提高农作物产量(4) B 叶片大而薄，叶绿体中类囊体膜面积更大，光合色素含量更高
【解析】(1)该实验研究植物A和植物B的光合作用速率与光照强度之间的关系，自变
量为光照强度。实验过程中需遵循单一变量原则，应保证无关变量相同且适宜，而温
度属于无关变量，所以该实验应该在适宜的温度条件下进行，以排除无关变量对实验
结果的影响。(2)净光合作用速率是总光合作用速率与呼吸作用速率之差。当光照强度
较弱时，光合作用速率小于呼吸速率，图中二氧化碳的吸收速率为负值，说明该实验
中二氧化碳的吸收速率代表的是净光合速率。光合作用过程中CO 为原料，产物有O
2 2
和有机物，故除了可用CO 的吸收速率来表示，还可用单位时间内氧气的释放量或有
2
机物的积累量来表示。(3)光饱和点是指植物达到最大光合速率时所需的最小光照强度，
由图可知，植物 A 的光饱和点较大，适合在光照强度较强的条件下生长，而植物 B
的光饱和点较小，适合在光照强度较弱的条件下生长，二者进行间作套种能有效利用
不同层次的阳光，提高它们对阳光等资源的利用率，从而提高农作物产量，所以植物
A和植物B适合间作套种。(4)阴生植物适合在弱光条件下生长，其光补偿点和光饱和
点都较小，故图中属于阴生植物的是植物B。在较低光照下阴生植物光合作用强度大
于阳生植物，说明阴生植物在较低的光照条件下可以更好地吸收光能。从叶片的形态结构看，阴生植物叶片大而薄，增大了受光面积；从叶绿体的结构看阴生植物叶绿体
基粒较大，基粒上的类囊体数目多而且膜面积更大；从光合色素含量看阴生植物所含
的光合色素更高。
12．如图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系（D点对应的光照强度是C
点对应光照强度的2倍），图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构（M和N分别表示某
种气体，m和n表示气体的交换路径），据此回答下列有关问题（不考虑无氧呼吸）。
(1)图乙中，产生M和N的具体场所分别是________________________。
(2)当该植物处于图甲中的C点时，理论上图乙中发生的气体交换路径有
__________________（用图中字母表示）。
(3)若图甲是在最适温度和最适CO 浓度下测得的结果，那么E点后随着光照强度的增
2
大，光合作用强度不再改变的原因最可能是__________________________________。
(4)若在缺镁的环境下培养该植物，则达到图甲中C点时对应的光照强度会______（填
“增大”或“减小”）。
(5)假设一天中白天和夜晚均为12h且该植物细胞呼吸速率不变。只有当白天的平均光
照强度大于图甲中D点对应的光照强度时，该植物才能长高。请根据所学知识进行解
释：____________________________________。
【答案】(1)线粒体基质、类囊体薄膜(2)m 、m、m、n、n、n(3)植物细胞中含有的
1 3 4 1 3 4
光合色素和与光合作用相关的酶的数量是有限的(4)增大(5)D点时，该植物的CO 吸收
2
速率与细胞呼吸释放CO 的速率相等，而CO 吸收速率相当于光合产物的积累速率，
2 2
所以白天和夜晚的时长均为12h的情况下，欲使该植物长高，白天光合产物的积累量
需要大于夜晚细胞呼吸的消耗量，即光照强度要大于D点对应的光照强度（合理即可，
3分）
【解析】(1)M为CO，N为O，图乙中产生CO 的具体场所是线粒体基质，产生O 的
2 2 2 2
具体场所是叶绿体的类囊体薄膜。(2)当该植物处于图甲中的C点时，植物的光合速率
等于呼吸速率，但因植物还存在不能进行光合作用的细胞，故叶肉细胞的光合速率大
于呼吸速率，即光合作用利用的CO 大于呼吸作用产生的CO（还有一部分CO 需要
2 2 2
从外界环境吸收），光合作用产生的O 大于呼吸作用吸收的O（还有一部分O 会排
2 2 2出叶肉细胞），理论上此时叶肉细胞不需要从外界环境中吸收O，也不会将CO 排出
2 2
细胞，故此时图乙中发生的气体交换路径有呼吸作用产生CO 的路径m，从外界环境
2 1
吸收CO 的路径m，CO 进入叶绿体的路径m，呼吸作用消耗O 的路径n，将O 释
2 3 2 4 2 1 2
放到细胞外的路径n，叶绿体产生O 的路径n。(3)若图甲是在最适温度和最适CO 浓
3 2 4 2
度下测得的结果，那么E点后光合速率最可能的限制因素是内部因素，即植物细胞中
含有的光合色素和有关酶的数量是有限的。(4)若在缺镁的环境下培养该植物，则植物
的光合色素含量会减少，若想达到C点则需要更大的光照强度，需要增大光照强度。
(5)题干信息显示，D点对应的光照强度是C点对应光照强度的2倍，故D点对应的光
照强度下光合产物的积累速率等于细胞呼吸的消耗速率，该植物经过一昼夜（白天和
夜晚均为12h），光合产物积累量为0。欲使该植物长高，该植物在白天光合产物的积
累量需要大于夜晚细胞呼吸的消耗量，即光照强度要大于D点对应的光照强度。
