文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
专题01 光合作用和细胞呼吸
从近几年高考的考查情况来看，细胞代谢相关知识仍是命题的重点，如光合作用的过程及其影响因素、光
合作用和细胞呼吸的关系等。预计2024 年高考会借助图解和实例考查细胞呼吸和光合作用，一般借助图表、
坐标曲线等形式，将其与实验设计和分析相结合，考查物质变化、影响因素等内容。
1、（2023·河北·高考真题）拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP 须借助其膜上的转
运蛋白H 由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H 基因表达量下降，细胞质基质ATP 向成熟叶绿
体转运受阻。
回答下列问题：
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP 主要在 合成，经细胞质基质进入叶绿体。
(2)光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP 和 中的化学能，这些化学能经 阶段
释放并转化为糖类中的化学能。
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H 基因过量表达，对转H 基因和非转基因叶肉细
胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP 相对浓度，结果如图。相对于非转基因细
胞，转基因细胞的细胞质基质ATP 浓度明显 。据此推测，H 基因的过量表达造成细胞质基质ATP 被
（填“叶绿体”或“线粒体”）大量消耗，细胞有氧呼吸强度 。
(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调 阻止细胞质基质ATP 进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体 ，以
保证光合产物可转运到其他细胞供能。
2、（2022·河北·高考真题）某品种茶树叶片呈现阶段性白化：绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色，
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体（仅残留少量片层结构）。阶段性白化过程中相关生理指
标检测结果如下图。回答下列问题：
(1)从叶片中分离叶绿体可采用 法。
(2)经检测，白化过程中叶绿体合成ATP 和NADPH 的数量显著降低，其原因是 （写出两点即可）。
(3)白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对CO2的需求，又有助于减少 。
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于 中的基因编码，
通过特定的机制完成跨膜运输：其余蛋白质由存在于 中的基因编码。
3、（2021·河北·高考真题）为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分
成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：（1）对照组；（2）施氮组，补充尿素（12g·m-2）（3）水+氮
组，补充尿素（12g·m-2）同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
生理指标
对照组
施氮组
水+氮组
自由水/结合水
6.2
6.8
7.8
气孔导度（mmol·m-2s-1）
85
65
196
叶绿素含量（mg·g-1）
9.8
11.8
12.6
RuBP 羧化酶活性（μmol·h-1g-1）
316
640
716
光合速率（μmol·m-2s-1）
6.5
8.5
11.4
注：气孔导度反映气孔开放的程度
回答下列问题：
（1）植物细胞中自由水的生理作用包括 等（写出两点即可）。补充水分可以促进
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
玉米根系对氮的 ，提高植株氮供应水平。
（2）参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光
能，用于驱动 两种物质的合成以及 的分解；RuBP 羧化酶将CO2转变为羧基加到
分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
（3）施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应
量增加的原因是 。
高考对本专题知识点的考查常结合坐标曲线考查光合作用、细胞呼吸的影响因素及其在
生产实践中的应用，对总光合速率、净光合速率与呼吸速率的考查也较多。强化对相关原理
的分析及相关曲线模型的归纳整合与加强针对性训练是备考的关键。
坐标曲线中，多以时间、位置、温度等易测量的因素为横坐标，以事物的某种性质为纵
坐标，用曲线表示事物的变化及性质间的相互关系，常用来分析生命现象，从而揭示生物体
结构、代谢、生命活动及生物环境相互作用的关系等方面的本质特性。坐标曲线图的类型很
多，有单—曲线型、多重曲线型等。坐标曲线图无论多么复杂，关键是数和形。数就是曲线
中的点——起点、转折点和终点;形就是曲线的变化趋势，乃至将来的动态。解题思维模板如
下∶
具体分析∶（1）快速确认曲线图中"总光合速率"与"净光合速率"。若光照强度为"0"时，
CO2吸收量（或光合速率）从"0"开始，则描述指标为"总光合速率"，若此时CO2吸收量从负
值开始，则描述指标应为"净光合速率"。
（2）读曲线图时必须"全线"关注，不可就某些"片段"盲目下结论。
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解答光合作用相关曲线的基本步骤如下∶
1．某实验小组以变叶葡萄和“贝达”葡萄试管苗为试验材料，接种于培养基上，分别置于LED 白光
（W）、红光（R）、黄光（Y）、蓝光（B）、绿光（G）、蓝光+红光（B+R）6 种光质中，培养相同时
间后，检测各组葡萄的净光合速率，结果如图1 所示。回答下列问题：
(1)光质直接影响葡萄试管苗光反应中 过程，其场所在 。
(2)实验中WFL 组为对照组，对其处理为 。实验中变叶葡萄净光合速率在不同光质下均低于
“贝达”葡萄，根本原因是 。
(3)实验中黄光（Y）和绿光（G）下葡萄幼苗的净光合速率为负值，由此说明 。与单色光相比，红
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
蓝组合光（B+R）能显著提高葡萄的净光合速率，推测其原因可能是 。
(4)小组成员还研究了“贝达”葡萄功能叶片中碳水化合物含量的变化，结果如图2 所示。由图可知，“贝
达”葡萄功能叶片中含量最高的可溶性糖是 ；研究发现，可溶性糖类在逐渐上升的同时，叶片
的净光合速率却逐渐下降，推测可能的原因是 。根据图示分析，开花后45～60d“贝达”葡萄功
能叶片中葡萄糖、蔗糖含量上升，淀粉含量下降，可得出的结论是 。
2．根据光合作用中CO2的固定方式，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。下图中图1 和图2 分别是C3
植物和C4植物利用CO2的途径。请据图回答下列问题：
(1)图1 中所示过程发生在叶肉细胞叶绿体的 结构中。 （填“C3”或“C4”）植物适合生
活在干旱地区，判定理由是 。
(2)C3植物和C4植物CO2的固定方式可以用 法进行研究，该研究中自变量是 ，观察指
标是 。
(3)不同程度的干旱对某种C3植物光合作用的净光合速率、气孔导度（大小与气孔开度呈正相关）、胞间
CO。浓度影响如图3 所示：
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
①据图3 分析15%和20%的干旱在96h 时，干旱不是主要通过气孔导度影响净光合速率，判定理由是
。
②测定某种C4植物15%干旱条件下48h 的净光合速率与24h 相比并未出现明显下降，结合图1、图2、图3
分析原因是 。
3．某研究小组将正常生长的番茄植株置于光照和温度等条件适宜的环境中培养。一段时间后改用含
14CO2
的空气（CO2浓度不变）进行培养，并进行一段时间的光照处理（OB 时段）和黑暗处理（B 点以后）。实
验过程中叶肉细胞的叶绿体内
14C3（含碳14 的三碳化合物）的变化情况如右图所示。请回答下列问题：
(1)图中A 时刻叶绿体中ADP 的移动方向是 ，此时细胞中产生ATP 的场所有 。
(2)图中OA 段
14C3的含量迅速增加的原因是 。AB 段
14C3的含量维持不变的原因是 （答出一点
即可）。B 点以后短时间内
14C5的含量应 （填“上升”“不变”或“下降”）。
(3)为进一步探究番茄生长过程中光照强度对光合作用的影响，选用A、B 两品种的番茄，在正常光照和弱
光照下进行实验。部分实验内容与结果如下表：
品
种
光照处理
叶绿素a 含量（mg/cm2）
叶绿素b 含量（mg/cm2）
CO2吸收速率（mg/cm2）
A
正常光照
1.81
0.42
4.59
A
弱光照
0.99
0.25
2.60
B
正常光照
1.39
0.24
3.97
B
弱光照
3.8
3.04
2.97
该实验的自变量是 ，无关变量是 （写出两个即可）。据表中数据分析：A、B 两个品种中更
耐阴的是 ，判断依据是 。
4．下图1 是某绿色植物叶肉细胞中两种细胞器的生理活动示意图，其中甲、乙代表相关结构，a～e 代表
相关物质，①～③代表相关生理过程。图2 是研究叶肉细胞中上述两种生理活动的实验装置，图3 表示该
植物在自然环境中两昼夜内CO2吸收量或释放量的变化，S1～S5表示曲线与X 轴围成的面积。请回答下列
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
问题：
(1)图1 中的两种细胞器在结构上的共同点有 （答出2 点）。物a 代表的物质有 ，
其作用是 。
(2)将图2 装置置于光照充足条件下一段时间后，刻度毛细管中的液滴会向 （填“左”或
“右”）移动，原因是 。若利用图2 装置测定图1 中①～③生理过程的速率，该装置必须进
行的改变是 。
(3)图3 中植物在这两昼夜内能否生长，可通过比较 来判断。
5．科研人员利用人工气候箱，以某品种草莓为材料，研究环境因素对其叶绿素含量和净光合速率的影响，
定期对叶片进行测定，结果见图1、图2。回答下列问题：
(1)分离草莓叶肉细胞中的光合色素需要用到的试剂为 ，层析后的滤纸条上色素带颜色为
的是叶绿素a，该色素分布的部位进行光合作用相关反应时需要暗反应提供的原料是 。
(2)由图1、2 可知，相对于低温处理，在低温弱光处理下，净光合速率下降得更明显，主要是因为
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
。12-18d 之间，对照组净光合速率下降，可能的内部因素为 。
(3)如图3 所示，在植物体内，制造并输出有机物的组织器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮藏的
组织器官被称为“库”。若要验证“源”、“库”之间存在上述物质代谢关系，可以使用
14CO2饲喂草莓
叶片，检测 。
(4)光合产物从“源”向“库”主要以 形式运输，若该过程受阻会导致叶绿体中的淀粉积累，
进一步会导致 膜结构被破坏，从而直接影响光反应的进行。
6．玉米幼苗在春季遇连续低温天气会减产。为了研究低温胁迫对玉米幼苗生长的影响，科研人员开展了
相关研究。回答下列问题：
(1)细胞膜的脂质过氧化损伤是低温伤害植物的一种表现，损伤程度可通过检测叶片的电导率进行分析（叶
片的损伤程度越高电导率越高）。科研人员选择低温敏感型和耐受型两个玉米品种进行不同低温与不同时
间胁迫处理，相关研究结果如图所示。
据图可知，在一定范围内，同一品种玉米的细胞膜损伤程度与温度呈 （填“正”或“负”）相关，与
处理时间呈 （填“正”或“负”）相关。两个玉米品种中，低温耐受型玉米品种是 。
(2)玉米细胞中的过氧化物酶（POD）能清除膜脂过氧化产生的过氧化氢，抑制氧自由基的产生，从而减轻
膜脂过氧化的程度。该酶有利于玉米幼苗抵御低温胁迫，使低温耐受型玉米幼苗保持相对稳定的净光合速
率。推测低温耐受型玉米在一定程度上能抵御低温胁迫的原因可能是 （答出两点）。
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(3)聚糠萘合剂（PKN）是一种抗冷调节剂。科研人员以玉米幼苗叶片为实验材料，探究了低温胁迫下PKN
对玉米叶片光合作用的影响，结果如表所示。
胁迫天
数
叶绿素含量（mg·g-1）
净光合速率（μmolCO2·m-2·s-1）
气孔导度（mmol·m-2·s-1）
PKN 组
清水组
PKN 组
清水组
PKN 组
清水组
0
0.55
0.56
8.91
8.06
40.58
36.78
1
0.49
0.50
7.92
6.89
34.45
30.56
3
0.42
0.33
5.75
4.17
18.67
13.67
5
0.37
0.26
4.38
2.81
11.56
4.32
①分离玉米叶片中的光合色素时可利用 法，其中叶绿素分布在从上往下数第 条色素带。
②随着胁迫天数的增加，PKN 组和清水组净光合速率均减小，分析表中数据，推测其原因是 。
③某同学对实验结果进行分析时提出以下观点，你认为错误的是 。
A．低温胁迫下，玉米叶片中自由水含量/结合水含量的值增大
B．培养液中N 的含量可能影响PKN 的作用效果
C．清水组胁迫第5 天时的叶片干重低于胁迫前
7．叶绿体类囊体膜上主要有光系统I（PSI）、光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素b6f 蛋白复合体和ATP 酶复合
体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化，电子传递，H+输送及ATP 合成等过程，如图1 所示。回
答下列问题：
(1)图1 表示光合作用的 过程，膜上发生的反应过程将H2O 分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，
最终转化为 中活跃的化学能。
(2)科研人员将正常叶片置于适量的溶液B 中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离叶绿体，该实
验所用溶液B 应满足的条件是 （从pH 和渗透压的角度作答）。将分离得到的叶绿体悬浮在适宜
溶液中，照光后有O2释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外膜破裂后再照光， （填“有”或“没
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
有”）O2释放，原因是 。
(3)研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中，人为调整类囊体膜两侧的pH，并适时加入适量
的ADP 和Pi，过程如图2 所示。一段时间后检测，只有实验组有ATP 产生。结合图1 和实验结果，可得出
的实验结论是 。
8．科学家在研究原产热带和亚热带植物时，发现部分植物的光合作用还存在C4途径，而地球上多数植物
的光合作用只有C3途径。下图是玉米的光合作用途径（含C4、C3途径）和花生的光合作用途径（只有C3
途径）。回答下列问题：
(1)结合上图，PEPC 酶能催化叶肉细胞周围的CO2和 生成C4酸，C4酸进入维管束鞘细胞再分解为CO2
供暗反应利用，由此可见，玉米和花生的C3途径分别发生在 细胞。
(2)研究表明，PEPC 酶与CO2的亲和力比Rubisca 酶与CO2的亲和力高60 多倍，由此推测，在晴朗夏季的
中午，玉米的净光合速率可能 （填“高于”“等于”或“低于”）花生的净光合速率，原因是 。
(3)已知光合作用中产生ATP 的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨膜的质子梯度（△H⁺），形
成质子动力势，质子动力势推动ADP 和Pi 合成ATP。已知NH4Cl 可消除类囊体膜内外的质予梯度
（△H⁺），科研人员利用不同浓度的NH4Cl 溶液处理玉米的两种叶绿体，并测定ATP 的相对含量，实验结
果如下表：
处理
维管束鞘细胞叶绿体光合磷酸化活
力
叶肉细胞叶绿体光合磷酸化活力
μ molesATP/mg·chl-1·h-1
μ molesATP/mg·chl-1·h-1
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
对照
91.10
135.9
1×105M
85.82
104.7
1×10-4M
77.09
76.24
1×103M
65.18
35.23
5×10-3M
55.39
5.49
①随着NH4Cl 溶液浓度的增加两种叶绿体产生ATP 的相对含量下降的原因是 ，其中 细胞叶绿体产
生ATP 相对含量卡降得更明显。
②根据实验结果，对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP 的机制进行推测 。
9．盐胁迫是植物生长过程中常见的非生物逆境之一，对植物的光合作用和光呼吸过程产生显著影响。光
合作用是植物利用光能合成有机物的过程，而光呼吸则是植物在较强光照条件下分解有机物的过程。为了
研究盐胁迫对这两个过程的影响，某研究小组设计了一系列实验。下图为光合作用（部分）和光呼吸的示
意图，请根据提供的信息回答下列问题：
(1)据图分析：光呼吸是植物在 （填细胞中的部位）中进行的生理过程，它消耗 （填
气体），并释放 （填气体）。
(2)实验步骤：选取生长状况相同的某种植物幼苗，平均分为5 组。各组分别用蒸馏水（对照组）和0.1%、
0.3%、0.5%、0.7%的NaCl 溶液浇灌。在相同且适宜的环境条件下培养14 天。测定并记录各组幼苗的净光
合作用速率和光呼吸速率。实验结果如下表所示。
组
别
NaCl 溶
液浓度
净光合作用速率
（μmol·m-2·s-1）
气孔导度
（mmol·m-2·s-1）
叶绿体色素含量
（mg/g）
光呼吸速率
（μmol·m-2·s-1）
A
蒸馏水
12.5
0.21
2.0
1.5
B
0.1%
10.8
0.21
1.8
1.8
C
0.3%
9.2
0.14
1.5
2.2
D
0.5%
7.4
0.10
1.1
2.8
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
E
0.7%
5.0
0.07
0.7
3.5
根据实验数据，随着盐浓度的增加，植物的净光合作用速率 ，光呼吸速率 。
(3)据表分析，推测盐胁迫对植物光合作用的可能影响机制是： （答出两点）。
(4)请根据题干信息和实验结果分析，提出三条降低植物光呼吸速率的有效措施 。
10．落地生根、景天等景天科植物具有一个很特殊的二氧化碳同化方式，该类植物夜晚气孔开放，白天气
孔关闭，其气孔开、闭情况及相关代谢途径如图所示。回答下列有关问题：
(1)景天科植物夜晚利用CO2的场所是 ，该类植物夜晚气孔开放，白天气孔关闭的生物学意义是 ，气
孔开闭的特点与其生活环境相适应，推测景天科植物生活的环境的特点可能是 。
(2)景天科植物在进行卡尔文循环过程中，提供能量的物质是 ，若只在白天提高大气中的CO2浓度，则
景天科植物的光合速率将 ，判断依据是 。
(3)景天科植物叶肉细胞细胞质中丙酮酸的去向有 （写出2 个）。
(4)在极其恶劣的条件下，景天科植物会在夜晚关闭气孔，而在其体内进行CO2循环，假设其他过程不受影
响，则这一机制 （填“能”或“不能”）使植物正常生长，原因是 。
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
13
