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课时规范练 17 光合作用、细胞呼吸的联系与综合运用
(选择题每小题3分)
必备知识基础练
考点一 细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化
1.(2024·山西太原期中)下列关于光合作用与呼吸作用的说法,错误的是( )
A.光合作用和有氧呼吸过程中均能合成ATP
B.只有绿色部位才能进行光合作用和呼吸作用
C.光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢不同
D.光合作用和有氧呼吸过程中均需要H O的参与
2
2.(2024·广东佛山调研)下列关于光合作用与呼吸作用的关系,叙述正确的是( )
A.甲、乙分别表示叶绿体和线粒体,且一定为高等植物
B.绿色植物光合作用利用的CO 全部来自细胞呼吸
2
C.高等植物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关
D.乙合成的ATP一定用于光合作用的暗反应阶段
3.绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的能量转换如图所示,图中①~⑥代表物质,下列有关叙述错
误的是( )
A.植物光反应把光能转变为活跃的化学能贮存在①和NADPH中
B.叶绿体中的NADPH和线粒体中的NADH都具有还原性
C.给植物提供H 18O,短时间内生成的O 和CO 均可含18O
2 2 2
D.物质④在叶绿体基质中合成,在线粒体基质中分解
14.(2024·辽宁朝阳模拟)如图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。下列相关
叙述,错误的是( )
A.若细胞①处于黑暗环境中,那么该细胞单位时间内放出的CO 量即为呼吸速率
2
B.细胞②没有与外界发生O 和CO 交换,可断定此时光合作用速率等于细胞呼吸速率
2 2
C.细胞③处在较强光照条件下,细胞光合作用所利用的CO 量为N 与N 的和
2 1 2
D.对细胞④的分析可得出,此时的光照强度较弱且物质的量N 小于m
1 2
考点二 光合速率、呼吸速率的测定及相互关系
5.(2024·广东中山市调研)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下照光
培养。从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0,之后保持不变。在上述整个时
间段内,玻璃容器内CO 浓度表现出的变化趋势是 ( )
2
A.降低至一定水平时再升高
B.持续保持相对稳定状态
C.降低至一定水平时保持不变
D.升高至一定水平时保持相对稳定
6.(2024·广东六校联考)A、B两种植物在不同温度下(其他条件适宜)光合速率(CO 固定量)和呼
2
吸速率(黑暗条件下CO 释放量)如图所示。下列说法正确的是( )
2
注:光合速率和呼吸速率以与30 ℃时的数据比较所得的百分比表示。
A.温度由40 ℃升至45 ℃,植物B叶绿体中ATP的合成速率增大
B.环境温度由57 ℃降至30 ℃,植物B总光合速率将升高
C.若植物A长期处于45 ℃环境中,有机物积累量比30 ℃条件下低
2D.植物A光合作用比呼吸作用对高温更敏感,可能光合作用相关酶的最适温度更低
7.(2024·福建厦门双十学校质检)研究者将对称叶片一半遮光,另一半照光处理。经过一段时间后,
在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片,烘干称重,用于相关速率的计算。不考
虑光照条件对叶片呼吸速率的影响,下列说法正确的是( )
A.遮光处理后叶绿体基质中C 的含量比照光处理后低
3
B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP+与电子和H+结合
C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的
D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重
8.(2024·江苏扬州期中)如图表示某绿色植物在15 ℃和25 ℃条件下,光照强度和氧气释放速率的
关系。下列说法错误的是( )
A.当光照强度等于0时,该植物在25 ℃时比15 ℃多吸收氧气10 mL/h
B.当光照强度等于5 klx时,该植物在两种温度下制造有机物的量相等
C.当光照强度小于5 klx时,适当降低温度有利于温室内该植物的增产
D.当光照强度大于8 klx时,15 ℃下该植物光合作用的制约因素主要是CO 浓度等
2
关键能力提升练
9.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,结果如图乙所示。下列说法
2
不正确的是( )
甲
乙
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,植株光合速率将会进一步加快
5
C.在t 时向玻璃钟罩内适量补充CO 会加快植株的光反应速率
4 2
3D.在t ~t 阶段,O 释放速率降低的主要原因是玻璃钟罩内CO 含量下降
3 4 2 2
10.(2024·湖北武汉模拟)研究人员对密闭蔬菜大棚中的黄瓜植株进行了一昼夜的光合作用和呼
吸作用调查,结果如下图所示,S 、S 、S 分别表示图中相应图形的面积。下列叙述错误的是
M N m
( )
A.E点时密闭大棚中CO 浓度最高,O 浓度最低
2 2
B.C点过后光照降低,短时间内叶绿体中C 含量升高
3
C.B点和D点时黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率
D.一昼夜后,黄瓜植株有机物的增加量可表示为S -S -S
m M N
11.(不定项)(2024·山东济宁三模)为研究某种植物光合速率和呼吸速率对其生长发育的影响,研
究者做了以下实验,将长势相同的该植物幼苗均分成7组,分别置于不同温度下,先暗处理1 h,再
光照1 h,其他条件相同且适宜,测其干重变化,结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.光照下26 ℃和32 ℃时该植物的净光合速率相等
B.若光照强度突然增加,叶绿体基质中C 的含量将会增加
3
C.30 ℃条件下,一昼夜光照时间超过8 h,该植物幼苗才能生长
D.温度达到34 ℃时,该植物幼苗在光照条件下不能进行光合作用
12.(不定项)(2024·山东菏泽一模)图1为通气法测定植物叶片的光合作用强度,装置中通入的气
体CO 浓度可以调节。将适量叶片置于同化箱中,在一定的光照强度和温度条件下,让空气沿箭
2
头方向缓慢流动,并用CO 分析仪测定A、B两处气体CO 浓度的变化。图2为“半叶法”测定
2 2
番茄叶片的光合作用强度,将对称叶片的一部分(C)遮光处理,另一部分(D)不做处理,且阻断两部
分的物质和能量转移。在适宜光照条件照射1小时后,在C、D的对应部位截取同等面积的叶片,
分别烘干称重为M 和M 。下列说法正确的是( )
C D
4图1
图2
A.图1中可通过A、B两处气体的CO 浓度高低推测出叶片是否积累有机物
2
B.图1中可通过控制同化箱内的CO 浓度和光照强度来调控B处气体CO 浓度
2 2
C.图2中D叶片所截取部分每小时光合作用积累的有机物总量为M
D
D.图2中D叶片所截取部分每小时光合作用合成的有机物总量为M -M
D C
13.(16分)(2025·湖南部分学校月考)下图是燕麦草叶肉细胞中的有关代谢过程,①~④为不同过程,
A、B为相关细胞器。根据所学知识回答下列问题。
(1)过程①的ATP和NADPH来源于A细胞器结构中的 。若要研究CO 参与A细胞器
2
中物质循环时碳元素的去向,实验思路是 。
(2)提取并分离燕麦草叶片的光合色素,滤纸条上色素带间距最小的两种色素的颜色为 。
当燕麦草所处环境由光照转为黑暗时,A细胞器中的核酮糖-1,5-二磷酸和3-磷酸甘油酸的含量
在短时间内的变化分别为 。据图推断,催化淀粉、蔗糖合成所需的酶可能分
别分布于细胞中的 。
(3)酶X的功能是 ,该酶在暗处时其活性会受到抑制,而在有光条件下活性
较高,推测其原因可能是 。
(4)过程②③④中,有氧条件、无氧条件下都能正常进行的过程是 ,释放能量最多的过程
是 。动物细胞内的B细胞器也存在类似图示的过程,若部分乙酰CoA在动物B细胞器
以外被转变为酮体(主要包括乙酰乙酸、丙酮、β-羟丁酸)且过量时,则会导致酮尿症。结合信息
推断,乙酰CoA能进入过程②,其意义可能是
。
514.(10分)(2025·湖南永州模拟)水稻苗期遇到低温天气,会导致水稻减产。为挖掘新的水稻耐冷
调控基因了解其耐冷机理,某团队利用水稻苗期低温敏感突变体ospus1进行了相关研究。将突
变体水稻ospus1置于低温条件下种植,会出现叶绿体发育缺陷、叶片白化现象。活性氧(ROS)
主要来源于有氧呼吸第三阶段,能介导植物受非生物因素胁迫的响应。研究发现细胞内ROS的
积累是引起突变体水稻ospus1出现低温白化的原因。回答下列有关问题。
(1)突变体水稻ospus1白化苗中位于 上的光合色素缺少,直接影响了光合作用的
阶段。
(2)有氧呼吸第三阶段发生在线粒体 上,这里存在由复合物Ⅰ等分子构成的电子传递
链,NADH经电子传递链释放电子和H+,并经过一系列的电子传递最终传递给 ,该过程
会产生大量能量。
(3)研究者欲获得新的水稻耐冷调控基因,进一步研究水稻的耐冷机理。请选取合适选项,完成获
得耐冷调控基因的研究思路。( )
a.建立针对突变体水稻ospus1的诱变库
b.建立针对野生型水稻的诱变库
c.筛选低温下表型为绿色的幼苗
d.筛选低温下表型为白色的幼苗
e.筛选正常温度下表型为绿色的幼苗
f.获取耐冷调控基因并进行克隆
(4)后续实验发现该耐冷调控基因与sop10蛋白的合成有关,该蛋白可以影响线粒体内电子传递
链中复合物Ⅰ的合成。研究者从突变体水稻ospus1中筛选出的sop10突变体(ospus1sop10突变
体)在低温条件下种植,发现其叶片正常,表现为耐冷的特性。请根据以上研究,分析水稻
ospus1sop10突变体耐冷的机理: 。
6参考答案
课时规范练 17 光合作用、细胞呼吸的联系与综合运用
必备知识基础练
1.B 解析 光合作用光反应阶段能合成ATP,有氧呼吸的三个阶段均能合成ATP,A项正确;所有
的活细胞均能进行呼吸作用,植物体的绿色部位含有叶绿体,在光照下可进行光合作用,B项错误;
光合作用过程中产生的还原氢是NADPH,即还原型辅酶Ⅱ,呼吸作用过程中产生的还原氢是
NADH,即还原型辅酶Ⅰ,C项正确;光合作用的光反应阶段有H O的分解,在有氧呼吸的第二阶段
2
中,H O与丙酮酸反应生成CO 和[H],D项正确。
2 2
2.C 解析 图中细胞器甲为叶绿体,细胞器乙为线粒体,两种细胞器在高等植物和低等植物细胞
中均有分布,A项错误;当光合作用强度大于呼吸作用强度时,绿色植物光合作用利用的CO 除来
2
自细胞呼吸外,还有一部分来自外界环境,B项错误;高等植物细胞中,只有在叶绿体中进行的光合
作用能将光能转化为化学能,C项正确;线粒体合成的ATP不可用于光合作用的暗反应阶段,D项
错误。
3.D 解析 植物光反应把光能转变为活跃的化学能贮存在①ATP和NADPH中,A项正确;叶绿
体中的NADPH参与C 的还原,线粒体中的NADH与氧结合生成水,二者都具有还原性,B项正确;
3
给植物提供H 18O,H 18O参与光反应生成18O ,H 18O参与有氧呼吸的第二阶段生成C18O ,因此
2 2 2 2 2
短时间内生成的O 和CO 均可含18O,C项正确;物质④为葡萄糖,在叶绿体基质中合成,在细胞质
2 2
基质中分解,D项错误。
4.D 解析 若细胞①处于黑暗环境中,则只进行呼吸作用,因此可以测定该细胞单位时间内放出
的CO 量即为呼吸速率,A项正确;细胞②中叶绿体产生的氧气全部被线粒体所利用,此时叶肉细
2
胞中光合作用速率等于呼吸作用速率,B项正确;细胞③光合作用强度大于呼吸作用强度,光合作
用所需的CO 来源于外界环境中的CO 和呼吸作用产生的CO ,故细胞光合作用所利用的CO
2 2 2 2
量为N 与N 的和,C项正确;细胞④的呼吸作用强度大于光合作用强度,可能原因是此时光照强
1 2
度较弱,细胞有氧呼吸和光合作用过程中,O 的净消耗量(吸收量)m 与CO 的净生成量N 相等,D
2 2 2 1
项错误。
5.C 解析 密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行呼吸作用,植物净光合
速率=总光合速率-呼吸速率,净光合速率只要大于0,则光合作用消耗的CO 量就大于呼吸作用
2
释放的CO 量。根据题意,从照光开始,净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0,之后保持不
2
变,说明密闭容器内的CO 浓度从照光开始就下降,当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为
2
0时,密闭容器内的CO 浓度停止下降,然后净光合速率为0,保持不变,密闭容器内的CO 浓度也
2 2
保持不变,C项符合题意。
6.D 解析 CO 固定量表示总光合速率,温度由40 ℃升至45 ℃,植物B总光合速率下降,故其叶
2
绿体中ATP的合成速率下降,A项错误;57 ℃时,植物B的总光合速率为0,推测由于温度过高,光
合作用相关酶的活性已丧失,故环境温度由57 ℃降至30 ℃,植物B总光合速率仍为0,B项错
误;45 ℃时,植物A的总光合速率和呼吸速率均为30 ℃时的100%,故其45 ℃时的有机物积累量
与30 ℃时相等,C项错误;大于55 ℃时,植物A的呼吸速率下降,大于50 ℃时,植物A的总光合速
率下降,故其光合作用比呼吸作用对高温更敏感,可能光合作用相关酶的最适温度更低,D项正确。
77.B 解析 遮光后,光反应停止,短时间内C 被还原成C 的过程减弱乃至停止,而C 固定CO 的
3 5 5 2
过程仍能继续,故遮光处理后C 含量会比照光处理后的C 含量高,A项错误;照光处理时类囊体
3 3
薄膜上可产生NADPH,故可发生NADP+与电子和H+结合,B项正确;照光处理后与遮光处理后叶
片的干重差(单位时间内)是真正光合作用速率,因此不需要测定同等面积叶片的初始干重,C、D
两项错误。
8.B 解析 当光照强度等于0时,该植物只能进行细胞呼吸,分析题图可知,该植物在25 ℃时比
15 ℃多吸收氧气10 mL/h,A项正确;当光照强度等于5 klx时,该植物在两种温度下有机物的积累
量相等,因为25 ℃时比15 ℃的呼吸速率大,故25 ℃时比15 ℃的有机物制造量大,B项错误;当光
照强度小于5 klx时,15 ℃条件下净光合作用强于25 ℃条件下,所以适当降低温度有利于温室内
该植物的增产,C项正确;当光照强度大于8 klx时,15 ℃下该植物光合作用的制约因素不是光照
强度,主要是CO 浓度等,D项正确。
2
关键能力提升练
9.B 解析 镁是合成叶绿素的必需元素,所以用仅缺镁的培养液培养该植物一段时间后,叶肉细
胞内叶绿素的合成减少,导致光合速率降低,则t ~t 时间段会延长,A项正确;该实验是在光合作用
1 2
的最适温度下进行的,因此t 时适当升高温度,植株光合速率将会下降,B项错误;在t 时向玻璃钟
5 4
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,O 释放速率降低的主要原因是玻
2 3 4 2
璃钟罩内CO 含量下降,C、D两项正确。
2
10.A 解析 B点之前经过一晚上的呼吸作用释放CO ,且6时前光合作用小于呼吸作用,因此大
2
棚中的CO 浓度在B点达到最大,此后由于光合作用大于呼吸作用,CO 浓度开始下降,同时由于
2 2
晚上消耗氧气,此时氧气浓度最低,即B点时大棚中CO 浓度最高,O 浓度最低,A项错误;C点过
2 2
后光照降低,光反应产生的ATP和NADPH减少,C 还原速率减慢,C 消耗减少,而短时间内C 合
3 3 3
成速率不变,因此短时间内叶绿体中C 含量升高,B项正确;图中B点和D点表示CO 的吸收量等
3 2
于CO 的释放量,即黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率,C项正确;图中S 、S 分别表示
2 M N
0~6时、18~24时呼吸作用消耗的有机物量,S 表示6~18时光合作用积累的有机物量,因此,经过
m
一昼夜后,黄瓜植株有机物的增加量应为S -S -S ,D项正确。
m M N
11.AC 解析 32 ℃时,该植物暗处理1 h后的质量变化是-4 mg,说明呼吸速率是4 mg/h,光照1 h
后与暗处理前的变化是0 mg,即净光合速率是4 mg/h,同理可推知,26 ℃时,呼吸速率是1 mg/h,光
合速率是5 mg/h,净光合速率是4 mg/h,A项正确;当光照强度突然增加时,光反应增强,产生的
ATP和NADPH增加,从而促进了C 的还原,C 的消耗速率加快,但是CO 固定形成的C 的过程
3 3 2 3
不受影响,即C 的生成速率不变,故C 的含量减少,B项错误;30 ℃条件下,该植物呼吸速率为3
3 3
mg/h,光合速率是9 mg/h,一昼夜光照时间等于8 h,则光合作用产生有机物为72 mg,呼吸消耗有
机物为3×24=72(mg),则一昼夜光照时间大于8 h该植物幼苗有机物才可以积累,才能生长,C项
正确;34 ℃时呼吸速率是2 mg/h,光照1 h后比暗处理前减少了3 mg,光照1 h后与暗处理前的质
量变化=光合速率-2×呼吸速率,说明此时光合速率为1 mg/h,呼吸速率大于光合速率,即温度达到
34 ℃时,该植物幼苗在光照条件下能进行光合作用,D项错误。
12.ABD 解析 由图1可知,A处代表原始CO 浓度,B处代表植物经过光合作用与呼吸作用后的
2
CO 浓度,可通过A、B两处气体的CO 浓度高低推测出叶片是否积累有机物,A项正确;B处代
2 2
表植物经过光合作用与呼吸作用后的CO 浓度,可以通过控制光照强度来调节植物的呼吸作用
2
8强度与光合作用强度,进而调控B处气体CO 浓度,B项正确;假设C、D的对应部位截取同等面
2
积的叶片初始质量为M(处理前),因此M-M 表示每小时呼吸作用消耗的有机物总量,M -M表示
C D
每小时光合作用积累的有机物总量,则图2中D叶片所截取部分每小时光合作用合成的有机物
总量=(M -M)+(M-M )=M -M ,C项错误,D项正确。
D C D C
13.答案 (1)类囊体薄膜 用14C标记CO 中的碳元素,研究先后出现的含有放射性的物质及其出
2
现的位置
(2)蓝绿色、黄绿色 降低、升高 叶绿体基质、细胞质基质
(3)催化CO 和核酮糖-1,5-二磷酸的反应(或催化CO 的固定) 酶X的激活可能需要光照条件
2 2
(4)④ ③ 减少了酮体的产生和积累,防止酮尿症产生
解析 (1)ATP和NADPH是光反应的产物,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜;要研究CO 参
2
与叶绿体中物质循环时碳元素的去向,可用14C标记CO 中的碳元素,研究先后出现的含有放射
2
性的物质及其出现的位置。
(2)提取并分离燕麦草叶片中的光合色素,不同色素在层析液中的溶解度不同,滤纸条上色素带间
距最小的两种色素是叶绿素a和叶绿素b,两者的颜色分别是蓝绿色和黄绿色;当植物所处环境
由光照转为黑暗时,光反应生成的NADPH和ATP减少,故过程①减弱,短时间内3-磷酸甘油酸含
量升高,核酮糖-1,5-二磷酸含量降低;据图可知,淀粉、蔗糖合成的反应分别发生在叶绿体基质和
细胞质基质中,推断反应所需的酶可能分别分布于细胞中的叶绿体基质和细胞质基质中。
(3)酶X可催化CO 固定,即催化CO 与核酮糖-1,5-二磷酸反应形成3-磷酸甘油酸;酶X在暗处时
2 2
其活性会受到抑制,在光照条件下活性较高,推测酶X的激活需要光照条件。
(4)葡萄糖到丙酮酸的过程为糖酵解(即过程④),该过程发生在细胞质基质中,在有氧条件和无氧
条件下都可进行,过程②③④中,释放能量最多的过程为有氧呼吸的第三阶段,即过程③;若部分乙
酰CoA不能进入线粒体,则其在动物体内会转变为酮体,酮体过量时会导致酮尿症,故乙酰CoA
能进入过程②,减少了酮体的产生和积累,防止酮尿症产生。
14.答案 (1)叶绿体类囊体薄膜 光反应
(2)内膜 氧气
(3)acf
(4)水稻ospus1sop10突变体中sop10蛋白发生改变,影响了线粒体内电子传递链中复合物Ⅰ的合
成,减少了有氧呼吸第三阶段ROS的产生,从而降低了细胞内ROS的积累,使突变体在低温下表
现为耐冷的特性
解析 (1)突变体水稻ospus1的光合色素分布于叶绿体类囊体薄膜上,白化苗因叶绿体中缺乏光
合色素而表现为叶片白化的现象,导致其缺乏吸收、传递和转化光能的能力,直接影响了光合作
用的光反应阶段。
(2)水稻有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上,这里存在由复合物Ⅰ等分子构成的电子传递
链,NADH经电子传递链释放电子和H+,并最终传递给氧气,发生化学反应生成水,释放大量能量,
其中大部分能量以热能的形式散失,少部分能量参与合成ATP。
(3)欲获得新的水稻耐冷调控基因,则应先建立针对突变体水稻ospus1的诱变库,从中获取具有不
同诱变结果的突变体ospus1,从中筛选低温下表型为绿色的幼苗,再从具有耐冷性状的植株体内
获取耐冷调控基因并进行克隆。
9(4)根据题意和以上研究可知,耐冷调控基因与sop10蛋白的合成有关,该蛋白可以影响线粒体内
电子传递链中复合物Ⅰ的合成,所以水稻ospus1sop10突变体耐冷的机理为水稻ospus1sop10突
变体中sop10蛋白发生改变,影响了线粒体内电子传递链中复合物Ⅰ的合成,减少了有氧呼吸第
三阶段ROS的产生,从而降低了细胞内ROS的积累,使突变体在低温下表现为耐冷的特性,低温
下表型正常。
10
