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3.2 细胞呼吸和光合作用
（共20 题，全为2024 年高考真题）
1．（2024·广东·高考真题）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr 基因后获得的突变株△sqr 中，
线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（ ）
A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B．线粒体数量减少使△sqr 的有氧呼吸减弱
C．有氧条件下，WT 比△sqr 的生长速度快
D．无氧条件下，WT 比△sqr 产生更多的ATP
【答案】D
【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，一般在大多数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。
【详解】A、有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A 正确；
B、有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr 的有氧呼吸减弱，B 正确；
C、与△sqr 相比，WT 正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT 能获得更多的能量，生长速度比△sqr 快，
C 正确；
D、无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT 产生ATP 的量与△sqr 相同，D 错
误。
故选D。
2．（2024·安徽·高考真题）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1）是其中的一
个关键酶。细胞中 ATP 减少时，ADP 和AMP 会增多。当ATP/AMP 浓度比变化时，两者会与PFK1 发生
竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（
）
A．在细胞质基质中，PFK1 催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B．PFK1 与ATP 结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
1
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C．ATP/AMP 浓度比变化对PFK1 活性的调节属于正反馈调节
D．运动时肌细胞中 AMP 与PFK1 结合增多，细胞呼吸速率加快
【答案】D
【分析】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。
【详解】A、细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应即需要多种酶参与，而磷
酸果糖激酶1(PFK1）是其中的一个关键酶，因此PFK1 不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A 错误；
B、由题意可知，当ATP/AMP 浓度比变化时，两者会与PFK1 发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细
胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡，说明PFK1 与ATP 结合后，酶的空间结构发生改变但还具有
其活性，B 错误；
C、由题意可知，ATP/AMP 浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，
C 错误；
D、运动时肌细胞消耗ATP 增多，细胞中 ATP 减少，ADP 和AMP 会增多，从而 AMP 与PFK1 结合增多，
细胞呼吸速率加快，细胞中 ATP 含量增多，从而维持能量供应，D 正确。
故选D。
3．（2024·甘肃·高考真题）梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，
养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是（ ）
A．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B．根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
【答案】B
【分析】1、有氧呼吸是指细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产
生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程；
2、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NADP，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADP，
释放少量能量；第三阶段是氧气和NADP 反应生成水，释放大量能量；
3、无氧呼吸是指在无氧条件下通过酶的催化作用，细胞把糖类等有机物不彻底氧化分解，同时释放少量
能量的过程；
4、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，无氧呼吸的第二阶
2
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段丙酮酸和NADP 反应生成酒精和CO2或乳酸，第二阶段不合成ATP。
【详解】A、大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程，这些过程需要根系细胞呼吸
产生的能量，浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A 正确；
B、根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B 错误；
C、浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C 正确；
D、根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D 正确。
故选B。
4．（2024·安徽·高考真题）真核细胞的质膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的是
（ ）
A．液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子
B．水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞
C．根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建
D．[H]与氧结合生成水并形成ATP 的过程发生在线粒体基质和内膜上
【答案】B
【分析】由细胞膜、核膜以及各种细胞器膜等共同构成生物膜系统。
【详解】A、液泡膜上的一种载体蛋白能转运一种或一类分子或离子，A 错误；
B、水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞，B 正确；
C、根尖分生区细胞的核膜在分裂前期解体，在分裂末期重建，C 错误；
D、[H]与氧结合生成水并形成ATP 的过程发生在线粒体内膜上，D 错误。
故选B。
5．（2024·广东·高考真题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法
探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（ ）
A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B．研磨时用水补充损失的提取液
C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D．用过的层析液直接倒入下水道
【答案】C
【分析】叶绿体色素提取的原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂； 色素分离原理：叶绿体中的色
素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散
得慢。
【详解】A、本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，选择新鲜程度不同的叶片分开研
3
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磨，A 错误；
B、色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，B 错误；
C、由于滤纸条不会相互影响，层析液从成分相同，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C 正确；
D、用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D 错误。
故选C。
6．（2024·广东·高考真题）2019 年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在
由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小
的是（ ）
A．ATP
B．NADP+
C．NADH
D．DNA
【答案】D
【分析】蓝细菌属于原核生物，含有藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用。
【详解】由题干信息可知，采集到的蓝细菌其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作
用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以将ADP 和Pi 转化为ATP，NADP+和H+转化为
NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA 存在于蓝细菌的拟核
中，D 正确，ABC 错误。
故选D。
7．（2024·浙江·高考真题）植物细胞胞质溶胶中的
、
通过离子通道进入液泡，Na+、Ca2+逆浓度梯
度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质溶
胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度
B．
、
通过离子通道进入液泡不需要ATP 直接供能
C．Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量
D．白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
【答案】C
4
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【分析】液泡内的细胞液中H+浓度大于细胞质基质，说明H+运出液泡是顺浓度梯度，因此方式是协助扩
散；液泡膜上的载体蛋白能将H+转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na+、Ca2+转运到液泡内，说明Na+、
Ca2+进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度，因此该过程Na+、Ca2+的进入液泡的方式为主动
运输。
【详解】A、由图可知，细胞液的pH3-6，胞质溶胶的pH7.5，说明细胞液的H+浓度高于细胞溶胶，若要长
期维持膜内外的H+浓度梯度，需通过主动运输将细胞溶胶中的H+运输到细胞液中，A 正确；
B、通过离子通道运输为协助扩散，
、
通过离子通道进入液泡属于协助扩散，不需要ATP 直接供
能，B 正确；
C、液泡膜上的载体蛋白能将H+转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na+、Ca2+转运到液泡内，说明Na+、
Ca2+进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度，因此该过程Na+、Ca2+的进入液泡的方式为主动
运输，需要消耗能量，能量由液泡膜两侧的H+电化学梯度提供，C 错误；
D、白天蔗糖进入液泡，使光合作用产物及时转移，减少光合作用产物蔗糖在细胞质基质中过度积累，有
利于光合作用的持续进行，D 正确。
故选C。
8．（2024·贵州·高考真题）种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质，也离不开水和无机盐。下列叙述正
确的是（ ）
A．种子吸收的水与多糖等物质结合后，水仍具有溶解性
B．种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类不变
C．幼苗细胞中的无机盐可参与细胞构建，水不参与
D．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH
【答案】D
【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、光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、 ATP 和 NADPH 的生成；②暗反应
场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗 ATP 和 NADPH 。
【详解】A、种子吸收的水与多糖等物质结合后，这部分水位结合水，失去了溶解性，A 错误；
B、种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类增加，B 错误；
C、水也参与细胞构成，如结合水是细胞的重要组成成分，C 错误；
D、幼苗中的水可参与光合作用形成NADPH，也可通过有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水生成NADH，D 正确。
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故选D。
9．（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件
相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，
溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（ ）
A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
【答案】D
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，
所以可用无水酒精等提取色素。（2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离
色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。（3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；
层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。（4）结果：滤纸条从
上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2 宽），色素带的宽窄与色
素含量相关。
【详解】A、提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A 正确；
B、由于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸
层析法，B 正确；
C、不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 ，叶绿素多使叶片呈现绿色，
而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C 正确；
D、叶绿素和类胡萝卜素都可以吸水蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D 错误。
故选D。
10．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的
氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（ ）
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A．增加叶片周围环境CO2浓度
B．将叶片置于4℃的冷室中
C．给光源加滤光片改变光的颜色
D．移动冷光源缩短与叶片的距离
【答案】A
【分析】温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，
光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
【详解】A、二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气
释放量，A 符合题意；
B、降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B 不符合题意；
C、给光源加滤光片，减少了光源，会降低光合速率，C 不符合题意；
D、移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，
因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D 不符合题意。
故选A。
11．（2024·江西·高考真题）农谚有云：“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发，是“百谷”丰收的基
础。下列关于种子萌发的说法，错误的是（ ）
A．种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高
B．水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞
C．水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成
D．光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上
【答案】C
【分析】细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，自由水具有能够流动和容易蒸发的特点，结合水与细
胞内其他大分子物质结合是细胞的重要组成成分，自由水与结合水的比值越大，细胞新陈代谢越旺盛，抗
逆性越差，自由水与结合水的比值越小细胞的新陈代谢越弱，抗逆性越强。
【详解】A、种子萌发时，代谢加强，结合水转变为自由水，细胞内自由水所占的比例升高，A 正确；
B、水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞，不需要消耗能量，B 正确；
C、丙酮酸的生成属于有氧呼吸第一阶段，没有水的参与，C 错误；
D、光合作用中，水的光解属于光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，D 正确。
故选C。
12．（2024·湖北·高考真题）植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研
究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是（ ）
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组
别
光照处理
首次开花时
间
茎粗
（mm）
花的叶黄素含量（g/
kg）
鲜花累计平均产量（
）
①
光照8h/黑暗
16h
7 月4 日
9.5
2.3
13000
②
光照12h/黑暗
12h
7 月18 日
10.6
4.4
21800
③
光照16h/黑暗
8h
7 月26 日
11.5
2.4
22500
A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高
B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关
C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理
D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关
【答案】C
【分析】据表分析，该实验的自变量是不同光照处理，因变量是首次开花时间、茎粗、花的叶黄素含量、
鲜花累计平均产量，数据表明③组的产量最高，②组的品质最高，①组最先开花。
【详解】A、由表中数据分析可知，三组中，第①组首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物
甲提前开花，但在三组中产量最低，A 错误；
B、由题干信息可知，植物甲的花品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组光照处理中的
黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组光照处理中的黑暗时长最短，但花的叶黄素含量却不是最
高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不是呈负相关，B 错误；
C、由表中信息可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，植物甲的花品质最好，第③组光照处理，
鲜花累计平均产量最高，说明植物甲的花产量最高，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C
正确；
D、由表中数据分析可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不是最高，说
明植物甲花的产量不是最高，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不是呈正相关，D 错误。
故选C。
13．（2024·山东·高考真题）仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细
胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄
壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是（ ）
A．细胞失水过程中，细胞液浓度增大
B．干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C．失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离
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D．干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用
【答案】B
【分析】成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液
体环境主要指的是液泡里面的细胞液。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质层
有选择透过性，相当于一层半透膜，植物细胞也能通过原生质发生吸水或失水现象。
【详解】A、细胞失水过程中，水从细胞液流出，细胞液浓度增大，A 正确；
B、依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，则外层细胞的细胞液单糖
多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，故外层细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高，B 错误；
C、依题意，内部薄壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大，失水比例相同的情况下，外
层细胞更易发生质壁分离，C 正确；
D、依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，有利于外层细胞光合作用
产物向内部薄壁细胞转移，可促进外层细胞的光合作用，D 正确。
故选B。
14．（2024·贵州·高考真题）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，
某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题。
(1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有
；参与有氧呼吸的酶是 （选填“甲”或“乙”）。
(2)在水淹0～3d 阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ；水淹第3d 时，经检测，作物根
的CO2释放量为0.4μnol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧
呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3d 后排水、稍染长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是 （答出2
点即可）。
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【答案】(1) 有氧条件下，将葡萄糖彻底氧化分解产生能量 乙
(2) O2的含量 3
(3)无氧呼吸产生酒精对植物有毒害作用，3d 后排水可以将酒精排除，减轻毒害作用；3d 后排水可以使有
氧呼吸增强，增加产能
【分析】细胞呼吸主要为有氧呼吸，有氧呼吸分为三个阶段：
第一阶段：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4 个[H](活化氢)；
在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。这一阶段不
需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。
第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6 个水分子中的氢全部脱下，共脱下20 个[H]，
丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的能量。
这一阶段也不需要氧的参与，是在线粒体基质中进行的。
第三阶段：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24 个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6 个O2
结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的能量。这一阶段需要
氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。
【详解】（1）正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，有氧呼吸是在氧气充足的情况下，
将葡萄糖彻底氧化分解，将能量释放出来。随着水淹天数的增多，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有
关的酶。
（2）在水淹0～3d 阶段，随着水淹天数的增加，氧气含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释放
量为0.4μnol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1，有氧呼吸需要消耗氧气，葡萄糖的消耗量、氧气消耗
量和CO2释放量为1：6：6，所以有氧呼吸葡萄糖消耗1/3，无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量比为1：
2，无氧呼吸产生0.4μnol·g-1·min-1 CO2，消耗葡萄糖为1，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3 倍。
（3）若水淹3d 后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，一方面是排水后氧气含量上升，有氧呼吸增
强，产生的能量增多；另一方面，由图可知，第四天无氧呼吸有关的酶活性显著降低，可能是第四天无氧
呼吸产生的酒精毒害作用达到了一定程度，之后就很难恢复，所以要在水淹3 天排水。
15．（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与
O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。
上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
10
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光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是 过程。
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH 的场所是 和 。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1 和2，测定
净光合速率，结果如图2、图3。图2 中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和
（填生理过程）。7—10 时株系1 和2 与WT 净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3 中的数据
（填“能”或“不能”）计算出株系1 的总光合速率，理由是 。
(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1 进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。
【答案】(1)CO2的固定
(2) 细胞质基质 线粒体基质
(3) 光呼吸 呼吸作用 7—10 时，随着光照强度的增加，株系1 和2 由于转入了改变光呼吸的
相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程 不能
总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0 时二氧化碳的释放速率，图3 的横坐标为二
氧化碳的浓度，无法得出呼吸速率，
(4)与株系2 与WT 相比，转基因株系1 的净光合速率最大
【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，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NADPH 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
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质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP 和NADPH 的作用下还原生成糖类等有机物；光合
作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过
程。
2、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NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，
合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH 反应生成水，合成大量ATP。
【详解】（1）在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称
作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。
（2）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NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和
NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH 的场所是细胞质基质、线粒体基质。
（3）由图1 可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除
了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7—10 时，随着光照强度的增加，株系1 和2 由于转入了
改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程，
因此与WT 相比，株系1 和2 的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强
度为0 时二氧化碳的释放速率，图3 的横坐标为二氧化碳的浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3 中的
数据不能计算出株系1 的总光合速率。
（4）由图2、图3 可知，与株系2 与WT 相比，转基因株系1 的净光合速率最大，因此选择转基因株系1
进行种植，产量可能更具优势。
16．（2024·安徽·高考真题）为探究基因 OsNAC 对光合作用的影响研究人员在相同条件下种植某品种水
稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及 OsNAC 过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最
顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见下表。回答下列问题。
净光合速率（umol.m2.s-1）
叶绿素含量（mg·g-1）
WT
24.0
4.0
KO
20.3
3.2
OE
27.7
4.6
(1)旗叶从外界吸收1 分子 CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2 分子3-磷酸甘油酸；在有
关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受 释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为 。
(2)与WT 相比，实验组KO 与OE 的设置分别采用了自变量控制中的 、 （填科学方法）。
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(3)据表可知，OsNAC 过量表达会使旗叶净光合速率 。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定
了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。
结合图表，分析OsNAC 过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：① ；②
。
【答案】(1) ATP 和 NADPH 核酮糖-1,5－二磷酸和淀粉等
(2) 减法原理 加法原理
(3) 增大 与 WT 组相比，OE 组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增
强，促进旗叶光合作用 与 WT 组相比OE 组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高,可以及时将
更多的光合产物(蔗糖)向外运出,从而促进旗叶的光合作用速率
【分析】在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种
影响因素的称为“加法原理”。与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
【详解】（1）在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3-磷酸甘油酸（C3）分子，在有关酶的
催化作用下，接受ATP 和NADPH 释放的能量，并且被NADPH 还原。随后在叶绿体基质中转化为核酮
糖-1,5－二磷酸（C5）和淀粉等。
（2）与某品种水稻的野生型（WT）相比，实验组KO 为OsNAC 敲除突变体，其设置采用了自变量控制
中的减法原理；实验组OE 为 OsNAC 过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。
（3）题图和表中信息显示：OE 组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达
量、单株产量都明显高于WT 组和KO 组，OE 组蔗糖含量却低于WT 组和KO 组，说明OsNAC 过量表达
会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与 WT 组相比，OE 组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、
传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；②与 WT 组相比OE 组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表
达量较高，可以及时将更多的光合产物（蔗糖）向外运出，从而促进旗叶的光合作用速率。
17．（2024·浙江·高考真题）原产热带的观赏植物一品红，花小，顶部有像花瓣一样的红色叶片，下部叶
片绿色。回答下列问题：
(1)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。
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①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。
②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入
沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘-碘化钾溶液（或碘
液），观察颜色变化。
③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设： 。
④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。
分组处理
预期结果
绿叶+光照
变蓝
绿叶+黑暗
不变蓝
ⅰ
ⅱ
ⅲ
ⅳ
⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是 。热甲醇处理的目的是 ．
(2)对一品红研究发现，红叶和绿叶的叶绿素含量分别为0.02g（Chl）·m-2和0.20g（Chl）·m-2，红叶含有较
多的水溶性花青素。在不同光强下测得的qNP值和电子传递速率（ETR）值分别如图甲、乙所示。qNP值反
映叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力；ETR 值反映光合膜上电子传递的速率，与光反应速率呈
正相关。花青素与叶绿素的吸收光谱如图丙所示。
①分析图甲可知，在光强500～2000μmol·m-2·s-1范围内，相对于绿叶，红叶的 能力较弱。分析图乙可
知，在光强800～2000μmol·m-2·s-1，范围内，红叶并未出现类似绿叶的光合作用被 现象。结合图丙可
知，强光下，贮藏于红叶细胞 内的花青素可通过 方式达到保护叶绿体的作用。
②现有实验证实，生长在高光强环境下的一品红，红叶叶面积大，颜色更红。综合上述研究结果可知，在
强光环境下，红叶具有较高花青素含量和较大叶面积，其作用除了能进行光合作用外，还有保护 的
功能。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引 ，完成传粉。
【答案】(1) 红叶具有光合作用能力 红叶+光照 变蓝 红叶+黑暗 不变蓝 杀死
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红叶细胞，溶解花青素，以免影响实验结果的观察 溶解叶绿素，以免影响实验结果的观察
(2) 叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能 抑制 液泡 吸收过剩光能的 叶绿体
昆虫（蜜蜂、蝴蝶等）
【分析】1、花青素功能：①光保护作用：花青素具有2 个吸收高峰，分别位于270~290 nm 紫外光区域和
500~550 nm 可见光区域，这也就决定了植物中所含的花青素在一定程度上会影响光合作用，因此，推测其
具有吸收过滤可见光和紫外光的保护作用。②渗透调节作用：花青素作为一种水溶性色素，具有渗透调节
的作用。在低温胁迫下，植物花青素合成的相关酶活性增加，促使营养器官中积累的碳水化合物转化为花
青素，表皮细胞液泡中的花青素使得叶片渗透势降低，降低冰点以减少冻害，从而抵御逆境胁迫。
2、根据题意及表格内容可知，该实验为对照实验，需要设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶+光照、红叶
+黑暗四个小组。
3、图甲：自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为qNP值；图乙：自变量为光照强度和叶片颜色，因变量
为ETR 值。
【详解】（1）根据实验的问题，提出假设：红叶具有光合作用能力。
为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶+光照、红叶
+黑暗四个小组。若假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶+光照组中，溶液变蓝；红叶+黑暗组中，溶
液不变蓝。整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，将细胞杀死，溶解细胞中的花青素；再将叶片转移到甲
醇溶液中，溶解细胞中的叶绿素，以免影响后续实验结果的观察。
（2）分析图甲可知，自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为qNP值，当光照强度为500～
2000μmol·m-2·s-1范围内时，红叶的qNP值较小，即红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较
弱。
分析图乙可知，随着光照强度的增加，绿叶的ETR 值显增大，当光照强度超过800μmol·m-2·s-1时，ETR 值
减小，即随着光照强度增加，绿叶光合速率先增大后减小，推出光照强度超过一定范围时，绿叶的光合作
用反而被抑制。而根据图示可知，在光照强度为500～2000μmol·m-2·s-1范围内时，红叶并未出现光合作用
被抑制的情况。
红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较低，结合图丙可知，储藏在细胞的液泡中花青素，
可通过吸收吸收多余光能（蓝光、绿光）的方式，从而保护叶绿体不受强光损伤。
大量研究表明，花青素具有缓解叶片中光氧化损伤的潜力，主要通过屏蔽叶绿体过多的高能量量子和清除
活性氧物质。综合上述研究结果可知，在强光环境下，大面积的红叶细胞中富含花青素，能有效保护叶绿
体不受强光损伤。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引昆虫（蜜蜂、蝴蝶等），为其完
成传粉工作。
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18．（2024·河北·高考真题）高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜
色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光
合色素的含量，结果如图、表所示。
覆膜处
理
叶绿素含量（mg/g）
类胡萝卜素含量（mg/g）
白膜
1.67
0.71
蓝膜
2.20
0.90
绿膜
1.74
0.65
回答下列问题：
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中 光可被位于叶绿体
上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的
还原转化为 和 。与白膜覆
盖相比，蓝膜和绿膜透过的 较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，
可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是
。
(3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为
（答出两点即可）。
【答案】(1) 蓝光 类囊体薄膜 C5 糖类 紫外光
(2) 无水乙醇 叶绿素a 和叶绿素b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，
选择红光可排除类胡萝卜素的干扰
(3)覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖
白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作用
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【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并
且释放出氧气的过程。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。
光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的产物有O2、ATP 和NADPH。光合作用第二个阶段中的化学反应，
有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。在这
一阶段， CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类。
【详解】（1）叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，
这些囊状结构称为类囊 体。吸收光能的4 种色素就分布在类囊体的薄膜上。其中叶绿素a 和叶绿素b 主要
吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这 4 种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用
于光合作用。光合色素吸收的光能用于暗反应阶段，在这一阶段，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作
用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。据图可
知，与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的紫外光较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
（2）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。叶绿素a
和叶绿素b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，为了排除类胡萝卜素的干扰，测
定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光。
（3）据图可知，与覆盖其它色的膜相比，覆盖蓝膜的紫外光透过率低，蓝光透过率高，在降低紫外光对
幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；据表中数据分析，与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝
卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作用。
19．（2024·全国·高考真题）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。
回答下列问题。
(1)该植物叶片在温度a 和c 时的光合速率相等，叶片有机物积累速率 （填“相等”或“不相
等”），原因是 。
(2)在温度d 时，该植物体的干重会减少，原因是 。
(3)温度超过b 时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是
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。（答出一点即可）
(4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在
最大时的温度。
【答案】(1) 不相等 温度a 和c 时的呼吸速率不相等
(2)温度d 时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物，
导致植物体的干重减少
(3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗
反应速率降低
(4)光合速率和呼吸速率差值
【分析】影响光合作用的因素有：光照强度、温度、CO2浓度、酶的活性和数量、光合色素含量等。
【详解】（1）该植物叶片在温度a 和c 时的光合速率相等，但由于呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速
率不相等。
（2）在温度d 时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植物有些细胞不进行光合作用如根部细胞，因
此该植物体的干重会减少。
（3）温度超过b 时，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，使CO2供应不足，暗反应速率降低；同时使酶的
活性降低，导致CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。
（4）为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合速率与呼
吸速率差值最大时的温度，有利于有机物的积累。
20．（2024·全国·高考真题）某同学将一种高等植物幼苗分为4 组（a、b、c、d），分别置于密闭装置中
照光培养，a、b、c、d 组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间（t）后测定装置内
O2浓度，结果如图所示，其中M 为初始O2浓度，c、d 组O2浓度相同。回答下列问题。
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(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是 ，原因是
。
(2)光照t 时间时，a 组CO2浓度 （填“大于”“小于”或“等于”）b 组。
(3)若延长光照时间c、d 组O2浓度不再增加，则光照t 时间时a、b、c 中光合速率最大的是 组，判
断依据是 。
(4)光照t 时间后，将d 组密闭装置打开，并以c 组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会 （填
“升高”“降低”或“不变”）。
【答案】(1) 红光和蓝紫光 光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
(2)大于
(3) b 再延长光照时长，c 和d 组氧气的浓度不再增加，说明此时受CO2的影响，光合速率等于呼
吸速率，由于温度保持恒定，所以a、b、c 三组的呼吸速率都是一样的，ac 两组的光合速率都等于呼吸速
率，说明a、c 两组的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b 组的由于光照较弱，消耗的CO2较少，所以
t 时光合速率仍然大于呼吸速率
(4)升高
【分析】1、光合作用的过程：
（1）光反应阶段：①场所：类囊体薄膜；②物质变化：水的光解、ATP 的合成；③能量变化：光能
→ATP、NADPH 中的化学能。
（1）暗反应阶段：①场所：叶绿体基质；②物质变化：CO2的固定、C3的还原；③能量变化：ATP、
NADPH 中的化学能舰艇有机物中稳定的化学能。
2、分析题干：将植株置于密闭容器中并给予光照，植株会进行光合作用和呼吸作用，瓶内O2浓度的变化
可表示净光合速率。a、b、c、d 组的光照强度依次增大，但c、d 组O2浓度相同，说明c 点的光照强度为
光饱和点。
【详解】（1）光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜两大类，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主
要吸收蓝紫光，属于可见光。
（2）植物会进行光合作用和呼吸作用，光合作用消耗CO2产生O2，呼吸作用消耗O2产生CO2。分析图可
知，光照t 时间时，a 组中的O2浓度少于b 组，说明b 组产生的O2更多，光合速率更大，消耗的CO2更多，
即a 组CO2浓度大于b 组。
（3）再延长光照时长，c 和d 组氧气的浓度不再增加，说明此时受CO2的影响，光合速率等于呼吸速率，
由于温度保持恒定，所以a、b、c 三组的呼吸速率都是一样的，ac 两组的光合速率都等于呼吸速率，说明
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a、c 两组的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b 组的由于光照较弱，消耗的CO2较少，所以t 时光合
速率仍然大于呼吸速率。
（4）光照t 时间后，c、d 组O2 浓度相同，即c、d 组光合速率不再变化，c 组的光照强度为光饱和点。将
d 组密闭装置打开，会增加CO2 浓度，并以c 组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会升高。
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