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第7 课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析
课标要求 1.熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。2.通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互
关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
1．光合作用与有氧呼吸的关系
(1)图解光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系
(2)光合作用和细胞呼吸的比较
比较项目
光合作用
细胞呼吸
代谢类型
合成作用(或同化作用)
分解作用(或异化作用)
1
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发生范围
含叶绿体的植物细胞；蓝细菌、光合细菌等
所有活细胞
发生场所
叶绿体(真核生物)；细胞质(原核生物)
有氧呼吸：细胞质基质、线粒
体(真核生物)；细胞质(原核生
物)
无氧呼吸：细胞质基质
发生条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
物质变化
无机物――→有机物
有机物――→无机物
能量变化
光能→化学能
化学能→热能、ATP 中活跃的
化学能
实质
无机物――→有机物；储存能量
有机物――→无机物(或简单有机
物)；释放能量
能量转化
的联系
元素转移
的联系
C：CO2――→(CH2O)→丙酮酸→CO2
O：H2O――→O2→H2O
H：H2O――→H＋→NADPH――→(CH2O)→[H]→H2O
过程联系
2.真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率
(1)光合速率与呼吸速率的常用表示方法
项目
含义
表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量)
O2
CO2
有机物
真正光
合速率
植物在光下实际合
成有机物的速率
O2 产生
( 生成
)
速率或叶绿体
释放O2量
CO2 固定速率或叶绿
体吸收CO2量
有机物产生
( 制造、生成
)
速率
净光合
速率
植物有机物的积累
速率
植物或叶片或
叶肉细胞O2 释
放速率
植物或叶片或叶肉细
胞CO2吸收速率
有机物积累
速率
呼吸
速率
单位面积的叶片在
单位时间内分解有
机物的速率
黑暗中O2 吸收
速率
黑暗中CO2释放速率
有机物消耗
速率
(2)曲线模型及分析
2
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①植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A 点)。
②植物绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率＝呼吸速率＋净光合速率。
3．测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
方法1 测定装置中气体体积变化
(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时NaOH 溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合
速率时NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
(2)测定原理
①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸，由于NaOH 溶液吸收了细胞呼吸产生的
CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内
CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净
光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(3)测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用
死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
方法2 “半叶法”测定光合作用有机物的产生量
将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度，曝光的一半
测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该
种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
方法3 “黑白瓶法”测定溶氧量的变化
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有细胞呼吸，而白瓶既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所
以用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合
3
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作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
方法4 叶圆片称重法——测定有机物的变化量
本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定
光合速率(S 为叶圆片面积)。
净光合速率＝(z－y)/2S；
呼吸速率＝(x－y)/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
方法5 叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率
本方法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用
过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来
下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长
短)，即能比较光合作用强度的大小。
方法6 间隔光照法——比较有机物的合成量
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数
量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP 和
NADPH 不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的NADPH 和ATP 不能及
时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交
替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反
应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相
对多。
1．如果用18O 标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写
出18O 的转移途径。
提示 有，H2
18O 经过光合作用的光反应转移给18O2，H2
18O 经过有氧呼吸的第二阶段转移给
C18O2。
2．给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，分析其最可能的转移途径是
什么？
提示 有氧呼吸第三阶段18O2 与[H]结合生成了H2
18O，有氧呼吸第二阶段利用H2
18O 生成
C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O 的有机物(CH2
18O)。
1．(2023·江苏南通高三期末)如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列有关说法
4
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不正确的是( )
A．过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程②释放的能量用于C3的还原
C．过程③既产生[H]也消耗[H]
D．若过程①②的速率大于过程③的速率，甘蔗植株的干重不一定增加
答案 A
解析 过程①表示光反应，叶绿素a 和叶绿素b 主要吸收蓝紫光和红光，而胡萝卜素和叶黄
素主要吸收蓝紫光，A 错误；过程②表示暗反应，只发生在叶绿体基质中，暗反应中释放的
能量用于C3的还原，B 正确；③是细胞呼吸过程，有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]，用于
第三阶段与氧气发生反应，因此过程③既产生[H]也消耗[H]，C 正确；如图所示为甘蔗叶肉
细胞内的一系列反应过程，过程①②的速率大于过程③的速率，由于甘蔗植株部分细胞只进
行细胞呼吸，甘蔗植株的干重不一定增加，D 正确。
2．如图的纵坐标表示某种植物O2吸收相对速率的变化(非适宜条件下)，下列说法不正确的
是( )
A．可以判断d 点开始进行光合作用
B．降低土壤中的Mg2＋浓度，一段时间后d 点将向右移
C．提高大气中的CO2浓度，e 点将向右下移
D．该植物细胞呼吸消耗O2的相对速率是4
答案 A
解析 根据图示分析可知，d 点以前就开始进行光合作用了，A 错误；降低土壤中的Mg2＋
浓度，则叶绿素合成不足，导致光合速率降低，因此一段时间后d 点将向右移，B 正确；提
高大气中的CO2浓度，光合速率增强，因此e 点将向右下移，C 正确；曲线与纵坐标相交的
点代表细胞呼吸强度，即该植物细胞呼吸消耗O2的相对速率是4，D 正确。
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考点二 光合作用与细胞呼吸综合应用
1．自然环境中(夏季)一昼夜植物CO2吸收量与CO2释放量变化曲线
(1)曲线各点的含义及形成原因分析
①a 点：凌晨3 时～4 时，温度降低，细胞呼吸强度减弱，CO2释放减少。
②b 点：上午6 时左右，太阳出来，开始进行光合作用。
③bc 段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
④c 点：上午7 时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
⑤ce 段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。
⑥d 点：温度过高，部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。
⑦e 点：下午6 时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
⑧ef 段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
⑨fg 段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。
(2)绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累”
2．密闭容器内一昼夜CO2浓度变化曲线
6
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曲线
模型
模型分析
AB 段
无光照，植物只进行细胞呼吸
BC 段
温度降低，细胞呼吸减弱
CD 段
C 点后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度
D 点
光合作用强度＝细胞呼吸强度
DH 段
光合作用强度>细胞呼吸强度。其中FG 段表示“光合午休”现象
H 点
光合作用强度＝细胞呼吸强度，有机物积累最多
HI 段
光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止
I 点
I 点低于A 点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸
量，植物能生长。
方法技巧 巧据小室内CO2(或O2)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长(注意：植
株≠叶肉细胞)
密闭小室中气体变化是整棵植株(绿色、非绿色部位)光合与细胞呼吸综合影响的结果。
3．光(CO2)补偿点与光(CO2)饱和点及其移动问题
(1)光(CO2)补偿点的移动
①呼吸速率增加，其他条件不变时，光(CO2)补偿点应右移，反之左移。
②呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光(CO2)补偿点应右移，反之左
移。
(2)光(CO2)饱和点的移动：相关条件的改变，使光合速率增大时，光(CO2)饱和点C 点应右移
(C′点右上移)，反之左移(C′点左下移)。
(3)阴生植物与阳生植物相比，光(CO2)补偿点和饱和点都应向左移动。
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4．植物“三率”的含义、关系及判定
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(2)常考曲线分析
①
②
③以“测定的CO2吸收量与释放量”为指标：
科研人员将绿色的甲植物放在温度适宜的密闭容器内，在不同的光照条件下，测定该容器内
氧气量的变化如下图所示。
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(1)5 min 时容器中的二氧化碳浓度最大。
(2)如果叶片的呼吸速率始终不变，则在5～15 min 内，小麦叶片光合作用的平均速率(用氧
气产生量表示)是6 ×
10
－ 8 mol/min
。
(3)B 点时，容器内氧气量不再增加的原因是什么？
提示 容器内CO2浓度降低，导致光合速率等于呼吸速率，O2含量不再增加。
3．玻璃温室里栽培植物，对室内空气中CO2含量进行了24 小时测定，图中曲线能正确表示
测定结果的是(横轴为时间，纵轴为CO2浓度)( )
答案 D
解析 0 点到6 点这一时间段，细胞呼吸强度大于光合作用强度，产生CO2多，导致玻璃温
室中的CO2浓度越来越高；6 点与18 点之间，光合作用强度大于细胞呼吸强度，消耗了更
多的CO2，使玻璃温室中的CO2浓度逐渐降低；18 点时，光合作用强度等于细胞呼吸强度，
之后，光合作用强度逐渐减小直至停止，而细胞呼吸一直进行，所以玻璃温室中的CO2浓度
又逐渐升高，D 正确。
4．下面甲、乙两图分别表示一天内某丛林水分的失与得(A、B)和CO2的吸收与释放(m、
N、L)的变化情况(S 代表面积)。请据图分析，下列说法错误的是( )
A．若SB－SA>0，则多余的水分用于光合作用等生理过程
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B．若SB－SA>0，且Sm－SN－SL>0，则丛林树木净光合作用大于0
C．从暗反应的角度考虑，若在一昼夜内SN＋SL<Sm，植物就能正常生长
D．若SB－SA<0，仅从环境推测，当日气温可能偏高或土壤溶液浓度偏低
答案 D
解析 分析题图可知，SB是植物细胞吸收的水分，SA是植物通过蒸腾作用散失的水分，SB
－SA>0，多余的水分用于光合作用等生理过程，A 正确；SB－SA>0，代表植物细胞吸收的水
分大于蒸腾作用散失的水分，Sm－SN－SL>0，代表有机物的积累量大于0，B 正确；若在一
昼夜内SN＋SL<Sm，说明有机物的积累量大于0，该植物能正常生长，C 正确；SB－SA<0，
代表植物细胞吸收的水分小于蒸腾作用散失的水分，从环境推测，当日气温可能偏高，蒸腾
作用强或者土壤溶液浓度高，细胞不能吸水，甚至失水，D 错误。
1．(2022·全国乙，2)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和
光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现
象，下列解释合理的是( )
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
答案 D
解析 培养初期，容器内CO2含量逐渐降低，光合速率逐渐减慢，之后光合速率等于呼吸速
率，A 错误；初期光合速率减慢，由于光合速率大于呼吸速率，容器内O2含量升高，呼吸
速率会有所升高，之后保持稳定，B 错误；根据上述分析，初期光合速率大于呼吸速率，之
后光合速率等于呼吸速率，C 错误，D 正确。
2．(2021·北京，3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT 植株和生长在
正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT 植株能积累有机物而CT 植株不能
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D．HT 植株表现出对高温环境的适应性
答案 B
解析 CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。35 ℃时两
组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法
比较，B 错误。
3．(2018·江苏，29)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢
途径示意图(NADPH 指[H])，请回答下列问题：
(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为________________________，
其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运
到甲内，在________________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转
运到甲内，在________(填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的
________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合
成NADPH，NADPH 中的能量最终可在乙的________(填场所)转移到ATP 中。
(4)乙产生的ATP 被甲利用时，可参与的代谢过程包括____________(填序号)。
①C3的还原 ②内外物质运输 ③H2O 裂解释放O2 ④酶的合成
答案 (1)叶绿素、类胡萝卜素 叶绿素 (2)类囊体膜上 基质中 (3)丙酮酸 基质中 内
膜上 (4)①②④
解析 (1)图中甲是叶绿体，是进行光合作用的场所。叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，
可以吸收光能，并将光能转变为化学能；叶绿素通常需要在有光的条件下才能合成。(2)光
反应在叶绿体的类囊体膜上进行，参与光反应的酶(蛋白质)在细胞质中合成后，转运到叶绿
体的类囊体膜上组装；CO2的固定发生在叶绿体基质中，催化CO2固定的酶在叶绿体基质中
组装。(3)图中乙为线粒体，是进行有氧呼吸的主要场所。氧气充足时，光合作用产生的三
碳糖可被氧化为丙酮酸后进入线粒体，丙酮酸在线粒体基质中被彻底氧化分解成CO2，同时
产生[H]和ATP；有氧呼吸前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上参与有氧呼吸的第三阶段，
即和O2反应生成水，同时产生大量ATP。叶绿体中产生的过多的还原能通过物质转化合成
NADPH，NADPH 可通过参与有氧呼吸第三阶段产生ATP。(4)由图示可知，乙(线粒体)产生
的ATP 能够进入甲(叶绿体)，所以在线粒体中合成的ATP 可以用于C3的还原，同时还能用
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于内外物质的运输、酶的合成等。水的光解不需要ATP。
4．(2022·江苏，20)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。
Rubisco 是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5
羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成
光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题：
(1)图Ⅰ中，类囊体膜直接参与的代谢途径有__________(从①～⑦中选填)，在红光照射条件
下，参与这些途径的主要色素是________________。
(2)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的__________在过氧
化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0 和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度
的变化，获得曲线a、b(图Ⅱ)。
①曲线a,0～t1时(没有光照，只进行呼吸作用)段释放的CO2源于细胞呼吸；t1～t2时段，CO2
的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于__________。
②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是_____________________
______________________________________________________________________________。
(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸
脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，从而降低了光呼吸，提高了植株生物量。
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上述工作体现了遗传多样性的__________价值。
答案 (1)①⑥ 叶绿素a 和叶绿素b (2)过氧化氢 (3)①光呼吸 ②光合作用强度等于呼
吸作用强度 (4)直接
解析 (1)类囊体薄膜发生的反应有水的光解产生NADPH 与氧气，以及ATP 的形成，即
①⑥。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿素主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种，叶绿素a 呈
蓝绿色，叶绿素b 呈黄绿色；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用红光照射参与反应的主要是叶
绿素a 和叶绿素b。(2)过氧化氢酶能将过氧化氢分解为O2和H2O，所以在C2循环途径中，
乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的过氧化氢在过氧化氢酶催化下迅速分解为
O2和H2O。(3)②曲线b 有光照后t1～t2时段CO2下降最后达到平衡，说明细胞呼吸和光合作
用达到了平衡。(4)图Ⅲ代谢途径降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生态
系统的能量，是直接价值的体现。
1．判断关于光合作用与细胞呼吸关系的叙述
(1)线粒体、叶绿体都能产生ATP，且均可用于各项生命活动( × )
(2)提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，可以独立完成有氧呼吸和光合作用过程( × )
(3)用HO 浇灌植物，周围空气中的H2O、O2、CO2都能检测到18O( √ )
(4)整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和细胞呼吸强度相等( × )
(5)植物细胞都能产生还原型辅酶Ⅱ(NADPH)( × )
2．填空默写
下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答下
列问题：
(1)7～10 时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。
(2)10～12 时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，蒸腾作用加强导致气孔
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大量关闭，
CO
2 无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。
(3)14～17 时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。
(4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有光照强度、温度、
CO
2。
(5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的措施有可以利用温室大棚控制
光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度
；
“
正其行、通其风
”
，增施有机肥增大
CO
2浓度。
课时精练
一、选择题
1．下列关于细胞内ATP、NADH、NADPH 等活性分子的叙述，错误的是( )
A．ATP 脱去两个磷酸基团后可参与RNA 的合成
B．ATP 的合成通常与细胞内的放能反应相联系
C．NADH 和NADPH 都是具有还原性的活性分子
D．叶肉细胞可通过光合作用和细胞呼吸合成NADPH
答案 D
解析 NADH 是细胞呼吸产生的还原型辅酶Ⅰ，而NADPH 是光合作用产生的还原型辅酶Ⅱ，
是两种不同的物质，D 错误。
2．(2023·安徽六安高三检测)请根据下图分析，下列有关植物进行光合作用和细胞呼吸的叙
述，正确的是( )
A．植物长时间处于黑暗中时，②③④⑥过程都会发生
B．晴朗夏天的中午，③④将减弱，净光合速率降低
C．晴朗夏天的上午10 时左右，北方植物的叶肉细胞中①多于⑥
D．进行②和③时，物质从产生部位到利用部位都将穿过8 层膜
答案 B
解析 植物叶肉细胞处于黑暗环境下，不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，②③④⑥过
程都不会发生，A 错误；晴朗夏天的中午，植物为了降低蒸腾作用，大量气孔关闭，影响了
叶肉细胞吸收二氧化碳，导致暗反应减弱，进而导致光合作用强度减弱，B 正确；晴朗夏天
的上午10 时左右，光合作用强度大于细胞呼吸强度，故没有二氧化碳①的释放，C 错误。
3.8 月下旬，在某校园内，甲、乙两株不同种植物CO2吸收速率的变化如图。若按一昼夜进
行统计，则下列说法中，正确的是( )
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A．a 点之前，甲植株均同时进行光合作用和细胞呼吸
B．e 点时，乙植株有机物积累量达到最高
C．曲线b～c 段和d～e 段下降的原因相同
D．b～d 段，观测到甲植株气孔保持关闭，可推测其拥有更为高效的光合系统
答案 D
解析 图中曲线的b～c 段下降的主要原因是气温较高，蒸腾作用旺盛，气孔部分关闭导致
CO2吸收速率降低，d～e 段下降的原因是光照强度减弱，光反应产生NADPH 和ATP 的速率
减慢，这两段下降的原因不相同，C 错误；b～d 段，观测到甲植株气孔保持关闭，但甲的
光合作用并没有减少，因此推测其拥有更为高效的光合系统，D 正确。
4．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d 时，单位时间内CO2释放量和O2
产生总量的变化。图乙表示蓝细菌光合速率与光照强度的关系。下列说法正确的是( )
A．图甲中，光照强度为b 时，光合速率等于呼吸速率
B．图甲中，光照强度为d 时，单位时间内细胞从周围吸收2 个单位的二氧化碳
C．图乙中，当光照强度为X 时，细胞中产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D．图乙中，限制a、b、c 点光合速率的因素主要是光照强度
答案 B
解析 图甲中，光照强度为a 时，O2产生总量为0，此时只进行细胞呼吸，据此可知，呼吸
强度为6；光照强度为b 时，CO2释放量大于0 且有氧气产生，说明此时光合速率小于细胞
呼吸速率，A 错误；光照强度为d 时，O2产生总量为8，则光合作用总吸收CO2量为8，因
而单位时间内细胞从周围吸收8－6＝2(个)单位的CO2，B 正确；图乙中所示生物为蓝细菌，
蓝细菌为原核生物，不含线粒体和叶绿体，C 错误；图乙中c 点时光合速率达到最大值，此
时限制光合速率的因素不再是光照强度，可能是温度或CO2浓度等，D 错误。
5．下列关于曲线的描述，正确的是( )
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A．图1 中，两曲线的交点对应的是净光合速率为0 时的温度
B．图2 中，C 点对所有进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量等于细胞呼吸产生
的CO2量
C．图3 中A、B 两点为光合速率和呼吸速率相等的点
D．若在30 ℃时一昼夜光照10 h，则一天CO2的净吸收量为7
答案 C
解析 图1 中，两曲线的交点对应的是净光合速率与呼吸速率相等时的温度，A 错误；图2
中，C 点表示整个植物体光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量，由于植株部分
细胞不进行光合作用，因此叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量，B 错误；图3
中，A 点前呼吸速率大于光合速率，A 点后呼吸速率小于光合速率，B 点前光合速率大于呼
吸速率，B 点后光合速率小于呼吸速率，故A、B 两点为光合速率和呼吸速率相等的点，C
正确；若在30 ℃时一昼夜光照10 h，则一天CO2的净吸收量为3.5×10－3×14＝－7，D 错
误。
6．(2023·江苏扬州高三阶段练习)用某种绿色植物轮藻的大小相似叶片分组进行光合作用实
验：已知叶片实验前质量相等，在不同温度下分别暗处理1 h，测其质量变化，立即光照1
h(光照强度相同)，再测其质量变化。得到如下结果：
组别
一
二
三
四
温度/℃
27
28
29
30
暗处理后质量变化/mg
－2
－3
－4
－1
光照后与暗处理前质量变化/mg
＋3
＋3
＋3
＋2
据表分析，以下说法错误的是( )
A．29 ℃时轮藻呼吸酶的活性高于其他3 组
B．光照时，第一、二、三组轮藻释放的氧气量相等
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C．光照时，第四组轮藻光合作用强度大于细胞呼吸强度
D．光照时，第三组轮藻制造的有机物总量为11 mg
答案 B
解析 第一组的净光合速率为2＋3＝5(mg/h)，第二组的净光合速率为3＋3＝6(mg/h)，第三
组的净光合速率为4＋3＝7(mg/h)，因此这三组在光下的净光合作用是不同的，氧气的释放
量不相等，B 错误。
7．(2023·江西吉安高三调研)“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(A)遮光，另
一部分(B)不作处理，设法阻止两部分联系。光照6 小时，在A、B 截取等面积的叶片，烘
干称重，分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m0，下列说法错误
的是( )
A．若m0－a＝b－m0，则表明该实验条件下叶片的光合速率等于呼吸速率
B．本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送
C．忽略水和无机盐的影响，A 部分叶片可在给B 光照时剪下，进行等时长的暗处理
D．选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
答案 A
解析 A 遮光，只进行细胞呼吸，故m0－a 代表细胞呼吸消耗，B 不作处理，进行光合作用
和细胞呼吸，b－m0代表净光合作用积累，若m0－a＝b－m0，即净光合速率等于呼吸速率，
则表明该实验条件下叶片的光合速率大于呼吸速率，A 错误。
8．(2023·河北石家庄高三检测)下图表示夏季时某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率
的部分日变化曲线，据图分析，有关叙述正确的是( )
A．一天中30%的适当遮光均会显著增强净光合速率
B．a～b 段大部分叶表皮细胞能产生ATP 的场所只有细胞质基质和线粒体
C．M 点时该植物体内叶肉细胞消耗的CO2量等于该细胞呼吸产生的CO2量
D．该植物c 点和d 点有机物含量相同
答案 B
解析 据图分析，在5：30 至7：30 间，30%遮光时的净光合速率较不遮光的低，A 错误；a
～b 段位于图中80%遮光曲线上，此时净光合速率小于0，叶表皮细胞没有叶绿体，只能进
行细胞呼吸，能产生ATP 的场所是细胞质基质和线粒体，B 正确；M 点80%遮光时该植物
体净光合速率等于0，即植物体内叶肉细胞光合作用消耗的CO2量等于所有细胞呼吸产生的
CO2量，叶肉细胞光合作用消耗的CO2量应大于该细胞呼吸产生的CO2量，C 错误；该植物
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c 点和d 点的净光合速率都大于0，则有机物会积累，随着时间的延长有机物的积累量增加
所以d 点有机物的含量多于c 点有机物的含量，D 错误。
9．(2023·上海徐汇高三学情调研)下图表示植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程，
其中①～⑤表示代谢过程，A～F 表示代谢过程中产生的物质。下列相关叙述错误的是(
)
A．过程①③④⑤都可以产生ATP
B．过程①和过程③在生物膜上进行
C．物质C 的元素只来自水
D．物质A、B、D、E、F 中都含H
答案 D
解析 ①为光反应过程，场所是类囊体薄膜；③为有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，
两者均在生物膜上进行，B 正确；C 为氧气，在光反应过程中O 元素只来自水，C 正确；D
为二氧化碳，不含H，D 错误。
10．(2023·江苏六校联合模拟)下图表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物
光合速率和呼吸速率的影响。下列有关叙述正确的是( )
A．15 ℃时细胞呼吸为暗反应提供的ATP 不足
B．5～37 ℃范围内，植物均表现为生长状态
C．当温度达到50 ℃时，植物因蛋白质失活而死亡
D．温室栽培中温度控制在30 ℃左右，不利于该植物生长
答案 B
解析 暗反应所需ATP 只能来自光反应，A 错误；5～37 ℃范围内，实际光合速率大于呼
吸速率，净光合速率大于0，所以植物均表现为生长状态，B 正确；当温度达到50 ℃时，
植物细胞仍能进行细胞呼吸，说明植物没有因蛋白质失活而死亡，C 错误；由于在温度为
30 ℃条件下，实际光合速率与呼吸速率的差值最大，所以温室栽培中温度控制在30 ℃左
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右时最利于该植物生长，D 错误。
11．(2023·湖北宜昌高三模拟)植物光合速率目前主要使用CO2红外分析仪进行测定，一般用
单位时间内同化CO2的微摩尔数表示。将生长状况相同的某种植物在不同温度下分别暗处理
1 h，再光照1 h(光照强度相同)，测定分析仪密闭气路中CO2的浓度，转换得到如图数据。
下列分析正确的是( )
A．该植物在29 ℃和30 ℃时依然表现生长现象
B．该植物细胞呼吸和光合作用的最适温度分别是29 ℃和28 ℃
C．在27 ℃、28 ℃和29 ℃时，光合作用制造的有机物的量相等
D．30 ℃时，光合速率等于细胞呼吸速率，CO2变化都是20 微摩尔/小时
答案 A
解析 暗处理后CO2浓度的增加量表示细胞呼吸强度，光照后与暗处理前CO2浓度的减少量
表示光合作用进行了1 h 和细胞呼吸进行了2 h 后的重量变化。四组温度下，该植物都表现
为生长现象，A 正确；因为光合作用强度即：CO2浓度的减少量＋2×CO2浓度的增加量，29
℃最大；细胞呼吸强度也是在29 ℃最大，B 错误；27 ℃、28 ℃、29 ℃时，光合作用制
造的有机物的量分别为60＋20×2＝100(微摩尔/小时)、60＋40×2＝140(微摩尔/小时)、60
＋60×2＝180(微摩尔/小时)，光合作用制造的有机物的量不相等，C 错误；30 ℃时，光合
速率大于细胞呼吸速率，D 错误。
12．下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和细胞呼吸过程中气体产生情况的实验
示意图，给这两组实验提供相同的环境条件，下列相关叙述不正确的是( )
A．装置中的碳酸氢钠溶液可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平
B．若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的绿色植物能正常生长
C．装置甲中的水滴可能不动，装置乙中的水滴左移
D．若装置甲中的水滴左移，则装置甲中绿色植物的叶绿体中不能产生NADPH 和ATP
答案 D
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解析 碳酸氢钠溶液可吸收多余的CO2，也可释放CO2，因此可使瓶内的CO2浓度维持在稳
定水平，A 正确；分析题图中装置乙可知，青蛙处于正常生活状态，就需要消耗容器内的
O2，由于CO2浓度稳定，故装置乙中的水滴会左移，若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，
则装置甲中的水滴右移，说明植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物能正常生长，B 正
确；当装置甲中的绿色植物的光合作用强度等于细胞呼吸强度时，水滴可能不动，装置乙中
的水滴左移，C 正确；若装置甲中的水滴左移，可表示植物光合作用强度小于细胞呼吸强度，
但不能说明绿色植物的光合作用不进行，在光照条件下，绿色植物叶绿体中能产生NADPH
和ATP，D 错误。
二、非选择题
13．番茄含有丰富的营养，据营养学家研究测定：每人每天食用50～100 克鲜番茄，即可满
足人体对几种维生素和矿物质的需要。为了进一步了解番茄的生理特征，某兴趣小组在一定
浓度的CO2和适宜的温度(25 ℃)下，测定番茄在不同光照条件下的光合速率，结果如下表。
据表中数据回答问题：
光合速率与呼吸速率
相等时光照强度(klx)
光饱和时光
照强度(klx)
光饱和时CO2吸收量/
(mg·100 cm－2叶·h－1)
黑暗条件下CO2释放
量/(mg·100 cm－2叶·h－1)
3
9
32
8
(1)本实验的自变量是________。当光照强度超过9 klx 时，番茄光合速率不再增加，此时限
制番茄光合作用的主要外界因素是__________________。
(2)当光照强度为9 klx 时，番茄的根细胞中能产生ATP 的场所有____________________。当
光照强度为3 klx 时，番茄固定的CO2量为________mg·100 cm－2叶·h－1；当光照强度为9 klx
时，番茄固定的CO2量为________mg·100 cm－2叶·h－1。
(3)下面图甲表示种植番茄的密闭大棚内，一昼夜空气中CO2含量的变化情况。由图可知番
茄开始进行光合作用的时间是__________(填“早于6 点”“始于6 点”或“晚于6 点”)；
BD 段CO2相对含量显著下降，影响其变化的主要环境因素是________________；一天之中
植物有机物积累量最多的时候是曲线中的__________(填字母)点。
(4)图乙表示空气中CO2含量对番茄植株光合作用的影响，在X、Y 对应的CO2含量下，叶绿
体中NADPH 和ATP 的生成速率的关系为________(填“X>Y”“X＝Y”或“X<Y”)。
答案 (1)光照强度 CO2浓度 (2)细胞质基质和线粒体 8 40 (3)早于6 点 光照强度
F (4)X<Y
解析 (1)根据题干“测定番茄在不同光照条件下的光合速率”可知，本实验的自变量是光
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照强度。当光照强度超过9 klx 时，番茄光合速率不再增加，由于此结果是在适宜温度(25
℃)条件下测定的，所以此时的外界限制因素主要是CO2浓度。(2)光合作用和细胞呼吸都能
产生ATP，番茄的根细胞中没有叶绿体，当光照强度为9 klx 时，番茄的根细胞中能产生
ATP 的场所有细胞质基质和线粒体。当光照强度为3 klx 时，达到了光补偿点，番茄固定的
CO2量等于黑暗条件下CO2释放量，即8 mg·100 cm－2叶·h－1。光照强度为9 klx 时，达到了
光饱和点，番茄固定的CO2量为光饱和时CO2吸收量与黑暗条件下CO2释放量之和，即40
mg·100 cm－2叶·h－1。(3)据图甲分析，图中B、F 点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等，
密闭大棚内CO2含量既不增加也不减少。所以番茄开始进行光合作用的时间是早于6 点。
BD 段CO2相对含量显著下降，影响其变化的主要环境因素是光照强度。CO2含量降低表示
番茄的净光合速率大于0，当CO2含量降低到F 点之后，密闭大棚内CO2含量随即增加，净
光合速率开始小于0，所以一天之中植物有机物积累量最多的时候是曲线中的F 点。(4)分析
图乙，X 对应的CO2含量低于Y，X 对应的暗反应弱，影响光反应，所以在X、Y 对应的
CO2含量下，叶绿体中NADPH 和ATP 的生成速率的关系为X<Y。
14．马铃薯是中国五大主食之一，其营养价值高、适应力强、产量高，是全球第三大重要的
粮食作物。为了探究便于其储藏的有利条件，某研究小组利用马铃薯块茎做了相应实验，实
验结果如图甲所示。在研究温度对光合作用与细胞呼吸的影响时，在不同温度下采用“半叶
法”对马铃薯植株上叶片的光合速率进行测定，将A 侧遮光，B 侧照光，在适宜的光照强度
下照射1 小时后，分别在A、B 两侧截取同等单位面积的叶片称出干重(如图乙)，实验结果
如下表所示(光合速率的单位为mg/h)。请据此回答下列问题：
温度(℃)
10
15
20
25
30
35
MA(干重，mg)
4.25
4.00
3.50
2.75
2.00
1.50
MB(干重，mg)
6.75
7.50
8.25
8.75
8.50
8.00
(1)马铃薯植株中根细胞无氧呼吸的产物是______________，马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产
物是________，造成这种差异的直接原因是__________________________。
(2)由图甲可知，在______________条件下更有利于储藏马铃薯块茎；与25 ℃相比，在3
℃条件下光照对马铃薯块茎细胞呼吸的促进作用较________(填“强”或“弱”)。
(3)根据表格数据分析，与30 ℃相比，35 ℃时的总光合速率________(填“更强”“更弱”
“不变”或“不确定”)，理由是_____________________________________________。
(4)昼夜不停地光照，在________℃时该马铃薯叶片生长得相对最快，判断依据是_________
_______________________________________________________________________________
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_______________________________________________________________________________
。
答案 (1)酒精和CO2 乳酸 催化反应的酶的种类不同 (2)低温(3 ℃)、黑暗 强 (3)不
变 MB－MA表示总光合速率，两者均为6.5 mg/h (4)25 MB减去实验开始时的干重可表示
其净光合速率，不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，所以MB值越大，则净光合速
率就越大，叶片生长的速度相对就越快
解析 (1)马铃薯植株中根细胞无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯块茎细胞无氧呼吸的
产物是乳酸，造成这种差异的直接原因是催化反应的酶的种类不同。(2)由图甲可知，在低
温、黑暗条件下更有利于储藏马铃薯块茎；由图甲可知，3 ℃时黑暗条件下与光照条件下呼
吸速率差值比25 ℃时大，即在3 ℃条件下光照对马铃薯块茎细胞呼吸的促进作用较强。
(3)不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，设为a。其呼吸速率为a－MA，其净光合速
率为MB－a，则总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝ MB－a＋ a－MA＝ MB－MA,35 ℃时
的总光合速率为8－1.5＝6.5 (mg/h)，30 ℃时的总光合速率为8.5－2＝6.5 (mg/h)。(4)
不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，设为a，其净光合速率为MB－a，净光合速率
大小与MB 成正比，所以MB 值越大，净光合速率就越大，叶片生长的速度相对就越快，故在
25 ℃时该马铃薯叶片生长得相对最快。
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