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专题09 光合作用和呼吸作用
考 点 链 接
考点1 细胞呼吸的原理和应用
1．呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
2．CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混
浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情
况。
3．检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿
色。
4．对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对
实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。(P92“科学方法”)
5．有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其化学反应式可以简写成：C6H12O6＋6H2O＋
6O2――→6CO2＋12H2O＋能量。
6.
阶段
场所
原料
产物
能量
第一阶段
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量能量
第二阶段
线粒体基质
丙酮酸、水
CO2、[H]
少量能量
第三阶段
线粒体内膜
[H]、O2
水
大量能量
7.概括地说，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机
物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP 的过程。
8．在细胞内，1 mol 葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870 kJ 的能量，可使977.28 kJ 左
右的能量储存在ATP 中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。
9．无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是
在细胞质基质中进行的。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是，
丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。
10．无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少
量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
11．无氧呼吸的化学反应式可以概括为以下两种：
C6H12O6――→2C3H6O3（乳酸）＋少量能量
C6H12O6――→2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
12．破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。
考点2 光合作用与能量转化
1．“绿叶中色素的提取和分离”实验
（1）提取色素的原理是绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，分离色素的原理是
色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高， 随层析液在滤纸上扩散的速度越快。
（2）色素提取和分离实验中几种药品的作用：无水乙醇：提取色素；SiO2：使研磨更充分；
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CaCO3：防止色素被破坏。
2．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。这些
色素吸收的光都可用于光合作用。
3．光合作用的化学反应式：
CO2＋H2O――→（CH2O）＋O2。
4．叶绿体增大膜面积的方式： 类囊体垛叠形成基粒。光合色素分布于类囊体薄膜上。
5．色素的功能：吸收、传递、转化光能。
6．光反应的场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP 的合成。暗反应的场所是叶绿体基质，
包括CO2 的固定和C3 的还原。
7．将光反应和暗反应联系起来的物质是ATP 和NADPH，光反应的产物是ATP、NADPH、O2。
8．突然停止光照，相关物质的量变化情况为：NADPH、ATP 下降、C3 增加、C5 下降。
9．突然停止CO2，相关物质的量变化情况为：NADPH、ATP 增加、C3 下降、C5 增加。
10．总光合作用可用O2 的产生量或CO2 的消耗量（固定量）或光合作用制造的有机物量表
示。净光合作用可用CO2 的吸收量或O2 的释放量或光合作用积累的有机物量表示。
真 题 回 顾
1．（2023·湖南·统考高考真题）食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方
法。下列叙述错误的是（ ）
A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长
B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖
C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利
D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类
【答案】C
【解析】干制能降低食品中的含水量，使微生物不易生长和繁殖，进而延长食品保存时间，
A 正确；腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境，从而微生物的生长和繁殖，B 正确；
低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上
低温，C 错误；高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并通过破坏食品中的酶类，降低
酶类对食品有机物的分解，有利于食品保存，D 正确。
2．（2023·北京·统考高考真题）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同
强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（ ）
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A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP
D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
【答案】A
【解析】由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A 正确；由图可知，中等
强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B 错误；高强度运动时，糖类中的
能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C 错误；高强度运动时，机体同时进行
有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供能量，D 错误。
3．（2023·山东·高考真题）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供
应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使
细胞质基质pH 降低。pH 降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程
中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（
）
A．正常玉米根细胞液泡内pH 高于细胞质基质
B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP 增多以缓解能量供应不足
D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
【答案】B
【解析】玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运
减缓，引起细胞质基质内H+积累，说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量，为主动
运输，逆浓度梯度，液泡中H+浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH 低于细胞质基质，A 错误；
玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，检测到水
淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B 正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，
无ATP 的产生，C 错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]
含量相同，D 错误。
4．（2023·天津·统考高考真题）衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体
内摄取的物质是（ ）
A．葡萄糖
B．糖原
C．淀粉
D．ATP
【答案】D
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【解析】细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的
酶，不能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP 是直接的能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞
体内摄取的物质是ATP，D 正确，ABC 错误。
5．（2023·广东·统考高考真题）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反
应物的是（ ）
A．还原型辅酶Ⅰ
B．丙酮酸
C．氧化型辅酶Ⅰ
D．二氧化碳
【答案】A
【解析】游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了
[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合
生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A 正确。
6．（2023·全国·统考高考真题）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无
氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．在时间a 之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸
B．a~b 时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP 比产生乳酸时的多
D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
【答案】C
【解析】植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a 之前，
植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，
据此推知在时间a 之前，只进行无氧呼吸产生乳酸，A 正确；a 阶段无二氧化碳产生，b 阶
段二氧化碳释放较多，a~b 时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程，是植
物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B 正确；无论是产生酒精还是产生乳酸的无
氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼
吸产生酒精时生成的ATP 和产生乳酸时相同，C 错误；酒精跨膜运输方式是自由扩散，该
过程不需要消耗ATP，D 正确。
7．（2023·浙江·统考高考真题）为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖
溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是（ ）
A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
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D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
【答案】C
【解析】酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，A 错误；氧气的有无是自变量，B 错误；
有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1:1，因此可选用酒精和CO2生成
量作为因变量的检测指标，C 正确；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多；
无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量少，D 错误。
8．（2023·天津·统考高考真题）下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关
于此图说法错误的是（ ）
A．HCO3
-经主动运输进入细胞质基质
B．HCO3
-通过通道蛋白进入叶绿体基质
C．光反应生成的H+促进了HCO3
-进入类囊体
D．光反应生成的物质X 保障了暗反应的CO2供应
【答案】B
【解析】据图可知，HCO3
-进入细胞质基质需要线粒体产生的ATP 供能，属于主动运输，A
正确；HCO3
-进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP 供能，属于主动运输，通道蛋白只能
参与协助扩散，B 错误；据图可知，光反应中水光解产生的H+促进HCO3
-进入类囊体，C 正
确；
据图可知，光反应生成的物质X（O2）促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于
HCO3
-进入叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2供应，D 正确。
9．（2023·北京·统考高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的
影响如图。对此图理解错误的是（ ）
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A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光强下，M 点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C．在图中两个CP 点处，植物均不能进行光合作用
D．图中M 点处光合速率与呼吸速率的差值最大
【答案】C
【解析】CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因
是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A 正确；在高光强下，M 点左侧CO2吸收速
率升高主要原因是光合酶的活性增强，B 正确；CP 点代表呼吸速率等于光合速率，植物可
以进行光合作用，C 错误；图中M 点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合
速率与呼吸速率的差值最大，D 正确。
10．（2023·湖北·统考高考真题）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植
物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于
高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（ ）
A．呼吸作用变强，消耗大量养分
B．光合作用强度减弱，有机物合成减少
C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D．叶绿素降解，光反应生成的NADH 和ATP 减少
【答案】D
【解析】高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A 正确；高温使气孔
导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B 正确；高温使作物蒸腾作用增强，植
物易失水发生萎蔫，C 正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH 和ATP 减少，D
错误。
11．（2023·湖北·统考高考真题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PS Ⅰ和PS Ⅱ
光复合体，PS Ⅱ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PS Ⅱ光复合
体上的蛋白质LHC Ⅱ，通过与PS Ⅱ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。
LHC Ⅱ与PS Ⅱ的分离依赖LHC 蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（ ）
A．叶肉细胞内LHC 蛋白激酶活性下降，PSI Ⅱ光复合体对光能的捕获增强
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B．Mg2+含量减少会导致PS Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱
C．弱光下LHC Ⅱ与PS Ⅱ结合，不利于对光能的捕获
D．PS Ⅱ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
【答案】C
【解析】叶肉细胞内LHC 蛋白激酶活性下降，LHC Ⅱ与PS Ⅱ分离减少，PSI Ⅱ光复合体对
光能的捕获增强，A 正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PS Ⅱ光复合体上
的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱 ，B 正确；弱光下LHC Ⅱ与PS Ⅱ结合，增强对
光能的捕获，C 错误；PS Ⅱ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和
O2，D 正确。
12．（2023·全国·统考高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下
列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（ ）
A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
【答案】D
【解析】叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要
元素，A 正确；光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝
卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B 正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长
的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C 正确；叶绿体中的色素在
层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D 错误。
13．（2023·浙江·统考高考真题）植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光
照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如
图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK 组（白光）、
A 组（红光：蓝光=1：2）、B 组（红光：蓝光=3：2）、C 组（红光：蓝光=2：1），每组
输出的功率相同。
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回答下列问题：
(1)光为生菜的光合作用提供 ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的
离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因 作用失水造成
生菜萎蔫。
(2)由图乙可知，A、B、C 组的干重都比CK 组高，原因是 。由图甲、图乙可知，选
用红、蓝光配比为 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 。
(3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由
图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 。
植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 ，使光
合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有 。
【答案】(1)能量 渗透
(2)光合色素主要吸收红光和蓝紫光 红光：蓝光=3：2 叶绿素和含氮物质的含量
最高,光合作用最强
(3) 光合速率最大且增加值最高
升高温度 减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生
【解析】（1）植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能
作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营
养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使
植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。
（2）分析图乙可知，与CK 组相比，A、B、C 组的干重都较高。结合题意可知，CK 组使用
的是白光照射，而A、B、C 组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，
故A、B、C 组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更
高。由图乙可知，当光质配比为B 组（红光：蓝光=3：2）时，植物的干重最高；结合图甲
可知，B 组植物叶绿素和氮含量都比A 组（红光：蓝光=1：2）、C 组（红光：蓝光=2：1）
高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B 组植物的光合作用速率大于A 组（红光：
蓝光=1：2）、C 组（红光：蓝光=2：1）两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有
利于生菜产量的增加。
（3）由图可知，在25℃时，提高CO2浓度时光合速率增幅最高，因此，在25℃时，提高
CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼
气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步
提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环
再生等。
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14．（2023·湖南·统考高考真题）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文
循环的Rubisco 酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K 越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既
可催化RuBP 与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP 与O2反应，进行光呼吸（绿色植
物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。
与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，
维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP 生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC 酶
（PEPC 对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4,固定
产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题：
(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是 （填具体名称）,该产物跨叶绿体膜
转运到细胞质基质合成 （填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过 长距离运输
到其他组织器官。
(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度 （填"高于"或"低于"）水稻。
从光合作用机制及其调控分析，原因是 （答出三点即可）。
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理
代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是
（答出三点即可）。
【答案】(1) 3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织
(2)高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC 酶对CO2的亲和力
比水稻的Rubisco 酶更高；玉米能通过PEPC 酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界
环境，抑制玉米的光呼吸
(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP 以及NADPH 等物质含量的限制；
原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
【解析】（1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循
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环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸
甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶
绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维
管组织。
（2）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC 酶对CO2的亲
和力比水稻的Rubisco 酶更高；玉米能通过PEPC 酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于
外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出
细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。
（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而
植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提
高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP 和NADPH 等物
质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制
有所不同。
15．（2023·海南·高考真题）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日
照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果
提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果
成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ；用纸层析法分离
叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素
的色素带位于第 条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小
时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是 。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完
成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。
【答案】(1)叶绿素（或叶绿素a 和叶绿素b） 一和二
(2)红光+蓝光 6 不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多
(3)将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜
间补光6 小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数
【解析】（1）火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a 和叶绿素b，二者
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统称为叶绿素。用纸层析法分离叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按
照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第一条和第二条。
（2）根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补光时间条件下，
红光+蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6 小时/天时，平均花朵数最多，所
以最佳补光时间是6 小时/天。
（3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的
最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光
源对火龙果进行夜间补光6 小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花
朵数。
16．（2023·广东·统考高考真题）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规
栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度
栽培条件下ygl 产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光
照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量
时的光照强度。
水稻材
料
叶绿素（mg/g）
类胡萝卜素（mg/g）
类胡萝卜素/叶绿素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
分析图表，回答下列问题：
(1)ygl 叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ，叶片主要吸收可见光中的
光。
(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl 的净光合速率较WT 更高，但两者净
光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl WT
（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl 有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含
量较低和 。
(3)与WT 相比，ygl 叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl
群体的净光合速率较高，表明该群体 ，是其高产的原因之一。
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(4)试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT 和ygl 净光合速率的变化，在给
出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线 。在此基础上，分析图a 和你绘制的曲线，
比较高光照强度和低光照强度条件下WT 和ygl 的净光合速率，提出一个科学问题 。
【答案】(1)类胡萝卜素/叶绿素比例上升 红光和蓝紫
(2)高于 呼吸速率较高
(3)有机物积累较多
(4)
为什么达到光饱和点时，ygl 的净光合速率高于WT？
【解析】（1）根据表格信息可知，ygl 植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比
较高，故叶片呈现出黄绿色。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，
由ygl 叶色呈黄绿可推测，主要吸收红光和蓝紫光。
（2）根据图a 净光合速率曲线变化可知，WT 先到达光饱和点，即ygl 的光饱和点高于
WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b 和图c 可知，ygl 有较高的光补
偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c 可知ygl 呼吸速
率较高。
（3）与WT 相比，ygl 叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且
ygl 群体的净光合速率较高，表明该群体光能利用率高，是其高产的原因之一。
（4）由于ygl 呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0~50μmol m-2 s-1范围的低光
照强度下，WT 和ygl 的净光合速率如下图：
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分析图a 和图示曲线，高光照强度和低光照强度条件下WT 和ygl 的净光合速率不同，根据
两图可提出问题：为什么在低光照强度下，WT 的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下，
WT 的净光合速率小于ygl？
17．（2023·全国·统考高考真题）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞
构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进
行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K ．有研究发现，用
⁺
饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，
气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。
(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 （答出2 点即可）等生理过程。
(2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是 。
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此
他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该
研究小组得出这一结论的依据是 。
(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔
（填“能”或“不能”）维持一定的开度。
【答案】(1)光合作用和呼吸作用
(2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有
机物，使保卫细胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放
(3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水
膨胀，气孔张开
(4)能
【解析】（1）气孔是植物体与外界气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧
气、二氧化碳和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔开闭影响植物的光合作
用、呼吸作用和蒸腾作用等生理过程。
（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使
细胞的渗透压，促进保卫细胞吸水，细胞体积膨涨，气孔开放。
（3）题中显示，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，提高了细胞的渗透
压，保卫细胞吸水能力增强，体积膨大，气孔开放，因此，在饱和红光的基础上补加蓝光
照射叶片，气孔开度可进一步增大。
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（4）保卫细胞渗透压的调节有光合作用产生有机物的因素，还有非光合作用因素----蓝光
照射引起钾离子的吸收。所以当光合作用被阻断，钾离子在蓝光的调节下仍可以进入细胞，
提高细胞的渗透压，引起细胞吸水，气孔维持一定开度。
18．（2023·浙江·统考高考真题）叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是
储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表
示）对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果见表1。
表1
项目
甲组
乙组
丙组
处理
库源比
1/2
1/4
1/6
单位叶面积叶绿素相对含量
78.7
75.5
75.0
净光合速率（μmol·m－2·s－
1）
9.31
8.99
8.75
果实中含13C 光合产物（mg）
21.96
37.38
66.06
单果重（g）
11.81
12.21
19.59
注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1 个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6 片成熟
叶，用13CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从
外界环境吸收的13CO2量。
回答下列问题：
(1)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择
乙醇作为提取液的依据是 。
(2)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的 结合
而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的 中的化学能。合成的糖分
子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有 （答出2 点即可）。
(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率
（填“升高”或“降低”）、果实中含13C 光合产物的量 （填“增加”或“减
少”）。库源比降低导致果实单果重变化的原因是 。
(4)为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用13CO2供应
给保留的叶片进行光合作用，结果见表2。
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果实位置
果实中含13C 光合产物（mg）
单果重（g）
第1 果
26.91
12.31
第2 果
18.00
10.43
第3 果
2.14
8.19
根据表2 实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是 。
(5)综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果
重10g 以上为合格）的是哪一项？__________
A．除草
B．遮光
C．疏果
D．松土
【答案】(1)叶绿体中的色素易溶于无水乙醇
(2)
ATP 和NADPH CO2是光合作用的原料；13C 可被仪器检测
(3) 降低 增加
库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量
增多，因此单果重量增加。
(4)离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多
(5)C
【解析】（1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇，因此用乙醇作为提取液；
（2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13
，13
先与叶绿体内的
结合而
被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的ATP 和NADPH 中的化学能，合成的糖分
子运输到果实等库中。
在本实验中，选用13
的原因是CO2是光合作用的原料；13C 可被仪器检测 。
（3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低；
果实中含
光合产物的量增多；
库源比降低导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输
到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。
（4）根据表2 实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是离叶片
越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。
（5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小
库和源的比值，能提高果实产量，故选C。
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新 题 尝 鲜
1．（2023·河北·河北巨鹿中学校联考三模）在动物肠道内，芽孢杆菌会消耗大量氧气以
维持肠道内的低氧环境，从而促进厌氧的双歧杆菌等益生菌的生长，抑制致病菌的生长。
下列叙述错误的是（ ）
A．芽孢杆菌细胞呼吸消耗O2的同时伴随NADPH 的利用
B．肠道细胞线粒体内膜N 的含量高于外膜
C．消耗等量的葡萄糖，芽孢杆菌释放的能量大于双歧杆菌
D．芽孢杆菌在肠道中的活动不利于酵母菌的大量繁殖
【答案】A
【解析】芽孢杆菌细胞呼吸消耗O2的同时伴随NADH 的利用，NADPH 可被光合作用暗反应过
程所利用，A 错误；N 是组成蛋白质的重要元素，有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，
内膜具有比外膜更多的蛋白质，因此肠道细胞线粒体内膜N 的含量高于外膜，B 正确；芽
孢杆菌进行有氧呼吸，三个阶段都释放出能量；双歧杆菌进行无氧呼吸，只在细胞呼吸的
第一阶段释放出少量能量，C 正确；酵母菌大量繁殖需要依赖有氧呼吸提供大量的能量，
而芽孢杆菌的活动会消耗氧气，故不利于酵母菌大量繁殖，D 正确。
2．（2023·四川成都·统考模拟预测）某科研小组为探究高压静电场对黄瓜植株呼吸强度
的影响，将植株分成三组，A、B 组分别将植株每天置于50kV/m、100kV/m 的高压静电场下
培养1 小时，C 组将植株放在无高压静电场的条件下培养。A、B、C 三组的温度控制在
0℃，实验结果如图所示。下列分析错误的是（ ）
A．呼吸强度可通过黑暗时植株CO2释放速率来表示
B．A 组和B 组为对比实验，A 组和C 组为对照实验
C．将温度提高10℃，三组植株的呼吸强度可能都会增大
D．随着高压静电场强度增大，植株的呼吸强度不断减弱
【答案】D
【解析】黑暗时植株只进行呼吸作用吸收O2，消耗有机物，释放CO2，呼吸强度可通过黑暗
时植株CO2释放速率来表示，A 正确；A 组和B 组均为实验组，用来探究高压静电场强度对
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呼吸强度的影响，因此A 组和B 组为对比实验，也叫相互对照实验；C 组为对照组，用来排
除无关变量对实验结果的干扰，但A 组和C 组属于对照实验，B 正确；由题干信息可知，
A、B、C 三组的温度控制在0℃，将温度提高10℃，与细胞呼吸有关的酶活性会升高，三
组植株的呼吸强度可能都会增大，C 正确；由题图分析可知：在0-6 天，随着高压静电场
强度增大，植株的呼吸强度不断减弱，大致在贮藏天数为8 时，植株的呼吸强度又开始增
强，D 错误。
3．（2023·河北沧州·沧县中学校考模拟预测）下列关于细胞呼吸的叙述正确的是（
）
A．探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，一组为实验组、一组为对照组
B．植物细胞有氧呼吸第一、二阶段产生等量的NADH，用于第三阶段
C．人体在进行剧烈运动时，无氧呼吸产生的酒精容易让人产生疲劳感
D．同一植物的不同细胞中可能同时出现产生乳酸的酶和酒精的酶
【答案】D
【解析】探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，两组都为实验组，A 错误；有氧呼吸前两个
阶段产生的NADH 量不同，B 错误；人无氧呼吸不产生酒精，C 错误；马铃薯部分细胞无氧
呼吸产生酒精，部分细胞无氧呼吸产生乳酸，D 正确。
4．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考模拟预测）“开花生热现象”指一些植物
的花器官在开花期能够在短期内迅速产生并累积大量热能，使花器官温度显著高于环境温
度，促使花部气味挥发，从而吸引昆虫传粉。研究表明，该现象通过有氧呼吸的主呼吸链
及交替氧化酶（AOX）参与的交替呼吸途径实现（如图所示）。其中交替呼吸途径不发生
H+跨膜运输，故不能形成驱动ATP 合成的膜质子势差。下列叙述错误的是（ ）
A．有机物经过交替呼吸途径氧化分解后大部分能量以热能的形式释放
B．图中的ATP 合成酶既可以转运H+也可以催化ATP 的合成
C．寒冷早春，某些植物可以通过提高花细胞中AOX 基因的表达以吸引昆虫传粉
D．图中表示的是线粒体内膜，建立膜两侧H+浓度差不需要消耗能量
【答案】D
【解析】由题干可知，交替呼吸发生在有氧呼吸第三阶段，该阶段会产生大量的能量，而
交替呼吸途径不发生H+跨膜运输，不能形成驱动ATP 合成的膜质子势差，不会产生ATP，
故有机物经过交替呼吸途径氧化分解后大部分能量以热能的形式释放，A 正确；由图可知，
ATP 合成酶可以催化ATP 的合成和运输H+，B 正确；寒冷早春，某些植物可以提高花细胞中
AOX 基因的表达，产生更多的交替氧化酶（AOX），从而发生交替呼吸，产生的热能增多，
使花器官温度显著高于环境温度，促使花部气味挥发，从而吸引昆虫传粉，C 正确；图中
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发生的是有氧呼吸第三阶段，故题图中表示的是线粒体内膜，建立膜两侧H+浓度差，需要
依靠膜蛋白Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ，都是主动运输，需要消耗能量，D 错误。
5．（2023·河北沧州·校考模拟预测）下图是绿色植物光合作用光反应的过程示意图。据
图分析，下列叙述错误的是（ ）
A．据图可知，光反应产生的氧气用于有氧呼吸至少需要通过5 层磷脂双分子层
B．ATP 和NADPH 中的化学能可用于暗反应中CO2的固定
C．光能在该膜上最终以化学能的形式储存在ATP 和NADPH 中
D．合成ATP 所需的能量直接源于H+顺浓度梯度转运释放的能量
【答案】B
【解析】由图可知，氧气产生于类囊体腔中，用于有氧呼吸至少需要通过类囊体膜、叶绿
体的内膜和外膜、线粒体的外膜和内膜，即5 层磷脂双分子层，A 正确；光反应的产物ATP
和NADPH 中的化学能可用于暗反应中C3的还原，B 错误；由图可知，光能首先转化为电能，
然后电能最终以化学能的形式储存在ATP 和NADPH 中，C 正确；由图可知，类囊体腔中H+浓
度大于叶绿体基质，H+顺浓度梯度运输产生的化学势能驱动ATP 的合成，D 正确。
6．（2024·四川内江·统考模拟预测）在生物学实验中，“分离”与“重组”是常见的研
究手段。下列叙述错误的是（ ）
A．探究绿叶中色素的种类，常采用纸层析法分离色素
B．研究细胞器的成分和功能，常用差速离心法将细胞器分离出来
C．用伞藻进行交叉嫁接实验，可证明伞藻的帽形是由假根中细胞核控制的
D．用不同荧光标记人与鼠细胞表面的蛋白质，观察重组细胞荧光分布可研究膜的流动
性
【答案】C
【解析】不同色素在层析液中的溶解度不同，故探究绿叶中色素的种类，常采用纸层析法
分离色素，A 正确；不同细胞器密度不同，研究细胞器的成分和功能，常用差速离心法将
细胞器分离出来，B 正确；将伞形帽伞藻的伞柄嫁接到菊花形帽伞藻的假根上，长出菊花
形帽伞藻；将菊花形帽伞藻的伞柄嫁接到伞形帽伞藻的假根上，长出伞形帽的伞藻，故伞
藻的嫁接实验能得出的结论是伞帽的形态受假根控制，但假根基部细胞质中也含有少量
DNA，不能证明伞藻的帽形是由假根中细胞核控制的，C 错误；用不同荧光标记人与鼠细胞
表面的蛋白质，观察重组细胞荧光分布可研究膜的流动性，方法是荧光标记法，D 正确。
7．（2023·海南·统考模拟预测）光合速率不仅受环境因素影响，还受到细胞自身因素影
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响。研究发现，光合作用光反应产生的ATP 与NADPH 的数量比为2．57：2，而暗反应消耗
的ATP 与NADPH 的数量比为3：2，导致NADPH 积累，从而限制光合速率。科研人员向蓝细
菌细胞中导入相关基因，培养出NADPH 依赖型的脱氢酶，导致细胞中出现异丙醇生物合成
途径，该途径只消耗NADPH 而不消耗ATP，改变了暗反应过程中消耗的ATP 与NADPH 的数量
比，避免了NADPH 积累，从而提高了光合速率，作用机理如下图所示。请回答下列问题：
(1)影响光合作用的主要外界因素，除图中涉及的外，还包括 （写出2 种）等。光照
适宜时，当暗反应速率增大时光反应速率也会增大，原因是 。
(2)RuBP 为CO2的受体，固定后的最初产物为3-磷酸甘油酸（PGA）；正在进行光合作用的
细胞，若仅突然中断CO 供应，则短期内细胞中
₂
PGA 含量 （填“升高”或“降低”），
判断理由是 。
(3)NADPH 积累会限制光合速率的原因是 ，而引入异丙醇生物合成途径能提高光合速
率的原因是该途径 。
(4)为研究温度对光合速率和呼吸速率的影响，研究人员进行了如下实验。
温度/℃
10
15
20
25
30
35
黑暗中CO2释放速
率/（mg·h-1）
0．5
0．8
1．
0
2．3
3．0
3．6
光下CO2吸收速率/（mg·h-1）
1．0
1．8
3．
2
3．7
3．5
3．0
请分析将温度由25℃提高至35℃时净光合速率下降的原因： 。
【答案】(1) 温度、无机盐 暗反应速率增大消耗更多的NADPH 和ATP，能为光反
应提供更多的ADP、Pi、NADP+等，使光反应速率增大
(2)降低 仅突然中断CO2供应，PGA 的合成受阻，而PGA 还会被还原成（CH2O）和
RuBP，故PGA 含量降低
(3)NADPH 积累会导致光反应所需的NADP+减少，光合速率下降 只消耗NADPH 而不消耗
ATP，从而改变了暗反应过程中消耗的ATP 与NADPH 的数量比，避免了NADPH 积累
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(4)净光合速率=实际光合速率-呼吸速率。将温度由25℃提高至35℃，光合作用与呼吸作
用有关酶的活性增大，导致光合速率和呼吸速率均增大，但是呼吸速率增大的幅度大于光
合速率增大的幅度
【解析】（1）影响光合作用的外界因素主要包括光照强度、温度、CO2浓度、H2O 和无机盐
等。光照适宜时，光反应与暗反应相互制约，当暗反应速率增大时光反应速率也会增大，
原因是暗反应速率增大消耗更多的NADPH 和ATP，能为光反应提供更多的ADP、Pi、
NADP+等，使光反应速率增大。
（2）正在进行光合作用的细胞，若仅突然中断CO2供应，则短期内细胞中PGA 含量会降低，
因为仅突然中断CO2供应，PGA 的合成受阻，而PGA 还会被还原成（CH2O）和RuBP，故PGA
含量降低。
（3）NADPH 积累会限制光合速率的原因是NADPH 积累会导致光反应所需的NADP+减少，光
合速率下降；而引入异丙醇生物合成途径能提高光合速率的原因是该途径只消耗NADPH 而
不消耗ATP，从而改变了暗反应过程中消耗的ATP 与NADPH 的数量比，避免了NADPH 积累。
（4）净光合速率=实际光合速率-呼吸速率。温度由25℃提高至35℃，光合作用与呼吸作
用有关酶的活性增大，导致光合速率和呼吸速率均增大，但是呼吸速率增大的幅度大于光
合速率增大的幅度，所以将温度由25℃提高至35℃时净光合速率下降。
8．（2023·福建龙岩·统考三模）研究发现，淀粉积累过多会导致水稻光合速率下降，推
测原因可能是淀粉在叶绿体中积累会导致类囊体薄膜被破坏。科研工作者对不同条件下叶
绿体中的淀粉含量、可溶性糖含量的进行研究，结果如图所示。
回答下列问题：
(1)构成叶绿体类囊体薄膜的基本支架是 。与叶绿体外膜相比，组成类囊体薄膜成分
中占比更大的是 。
(2)若淀粉在叶绿体中积累会导致类囊体薄膜被破坏，则会影响 的生成进而影响暗反
应。
(3)该实验的目的是 。
(4)据实验结果分析：
①在正常CO2浓度下，与常温相比高温下水稻的光合作用效率 （“更高”或“更
低”），依据是 。
②单独增施CO2不能持续提高水稻的光合作用效率，而增施CO2下适当提高温度能有效增强
水稻的光合作用效率，推测原因可能是 。
(5)结合本实验的研究结果，建议种植水稻时可采取 措施（答1 点即可）。
【答案】(1)磷脂双分子层 蛋白质
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(2)ATP、NADPH
(3)探究一定时间内适当提升温度和CO2浓度对水稻叶绿体中淀粉含量和可溶性糖含量的影
响
（有同时提到温度和CO2浓度2 个自变量，淀粉含量和可溶性糖含量2 个因变量均可得分）
(4)更低 高温条件下，叶绿体中淀粉的含量和可溶性糖含量都较低（淀粉、可溶性糖
要同时提到才可得分） （增施CO2下适当提高温度时）叶绿体中淀粉的含量下降、可
溶性糖含量上升，说明淀粉加速分解为可溶性糖，避免因淀粉在叶绿体中积累而导致类囊
体膜被破坏（从而增强了水稻的光合作用效率）。
(5)增施CO2时适当升高温度、单独增施CO2不超过29 天
【解析】（1）叶绿体的类囊体薄膜属于生物膜，生物膜的基本支架是磷脂双分子层；叶绿
体的类囊体薄膜是光合作用光反应的场所，其上有催化光反应过程所需的酶，酶的本质多
数是蛋白质，故与叶绿体外膜相比，组成类囊体薄膜成分中占比更大的是蛋白质。
（2）类囊体是光反应的场所，光反应可为暗反应提供ATP 和NADPH，若淀粉在叶绿体中积
累会导致类囊体薄膜被破坏，则会影响ATP 和NADPH 的生成，进而影响暗反应。
（3）分析题意，本实验是科研工作者对不同条件下叶绿体中的淀粉含量、可溶性糖含量的
进行研究，结合题图可知，实验的自变量有不同温度、不同二氧化碳浓度和处理天数的不
同，因变量是淀粉含量和可溶性糖含量，故可推知本实验的目的是探究一定时间内适当提
升温度和CO2浓度对水稻叶绿体中淀粉含量和可溶性糖含量的影响。
（4）①分析题图可知，在正常CO2浓度下，与常温相比，高温下水稻叶绿体中淀粉的含量
和可溶性糖含量都较低，两者可作为光合作用的产量指标，故与常温相比高温下水稻的光
合作用效率更低。②二氧化碳是光合作用暗反应的原料之一，但单独增施CO2不能持续提
高水稻的光合作用效率，而增施CO2下适当提高温度能有效增强水稻的光合作用效率，推
测原因可能是：增施CO2下，适当提高温度时叶绿体中淀粉的含量下降、可溶性糖含量上
升，说明淀粉加速分解为可溶性糖，避免因淀粉在叶绿体中积累而导致类囊体膜被破坏，
从而增强了水稻的光合作用效率。
（5）结合题图可知，单独增施二氧化碳时，在29 天后，可溶性糖和淀粉的含量会有所降
低，且结合（4）可知，增施CO2时适当升高温度也可提高光合速率，故据此判断，种植水
稻时可采取的措施是：增施CO2时适当升高温度、单独增施CO2不超过29 天。
过 关 检 测
一、选择题
1．（2023 春·安徽阜阳·高一统考期末）下列中的甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2
释放量和O2吸收量的变化（假设呼吸底物只有葡萄糖）。下列叙述错误的是（ ）
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A．甲图中氧浓度为a 时的情况对应的是乙图中的A 点，无氧呼吸速率最大
B．甲图中氧浓度为b 时，若CO2释放量为8mol 和O2吸收量为4mol，此时有氧呼吸占优
势，消耗葡萄糖相对较多
C．甲图中氧浓度为d 时没有酒精产生
D．甲图的c 浓度和乙图中的C 点对应氧气浓度是最适合储藏苹果的氧浓度
【答案】B
【解析】分析题图可知，甲图中氧浓度为a 时，氧气吸收量是0，乙图中的A 点氧浓度为
0，表示苹果组织细胞进行无氧呼吸，A 正确；甲图中氧浓度为b 时，若CO2释放量为6 mol
和O2吸收量为4 mol，由于1mol 葡萄糖无氧呼吸产生2mol 二氧化碳，1mol 葡萄糖有氧呼
吸释放6mol 二氧化碳，因此无氧呼吸和有氧呼吸消耗葡萄糖的量之比是1：4/6=3：2，即
无氧呼吸占优势，B 错误；据图分析，氧气浓度为d 时，氧气的吸收量与二氧化碳的释放
量相等，此时细胞只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，没有酒精产生，C 正确；甲图氧浓
度为c 和乙图的C 点时，二氧化碳释放量最少，细胞呼吸的总量最低，有机物消耗最少，
是适合储藏苹果的氧浓度，D 正确。
2．（2023 秋·河北唐山·高一开滦第二中学校考期末）下列关于“探究酵母菌细胞呼吸
方式”实验的叙述，不正确的是（ ）
A．选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌是兼性厌氧型微生物且易于培养
B．通过设置有氧和无氧的对比，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式
C．将实验装置连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D．实验中产生的二氧化碳会使溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化是由黄色变绿色再变蓝色
【答案】D
【解析】在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，选择酵母菌为实验材料是因为酵母菌具有
兼性厌氧且易于培养的特点，A 正确；在该实验中所设置的有氧组和无氧组都是实验组，
是为了相互对比，易于判断酵母菌的呼吸方式，B 正确；为了保证实验结果的准确性，通
常都要将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气，C 正确；CO2
可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，D 错误。
3．（2023 春·西藏日喀则·高二统考期末）农田土壤板结时，土壤中空气不足，会影响
作物根系的生长，故需要及时松土透气。下列叙述错误的是（ ）
A．土壤板结后，作物根细胞内ATP 与ADP 的转化速率减小
B．松土能增强土壤中好氧细菌的分解作用，可提高土壤无机盐含量
C．土壤板结后，根细胞内的丙酮酸在线粒体内膜中氧化分解作用增强
D．及时松土透气能促进根细胞进行有氧呼吸，有利于根系生长
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【答案】C
【解析】土壤板结后，土壤溶液的溶氧量减少，根细胞有氧呼吸减弱，所以作物根细胞内
ATP 与ADP 的转化速率减小，A 正确；松土能增强土壤中的空气含量，增强好氧菌的分解作
用，土壤中的一些好氧菌属于分解者，可将有机物分解成无机物，增加土壤中无机盐含量，
B 正确；农田土壤板结时，土壤中空气不足，根细胞有氧呼吸减弱，丙酮酸在线粒体基质
中氧化分解作用减弱，C 错误；及时松土透气能促进根细胞进行有氧呼吸，有利于根部吸
收无机盐离子，有利于根系生长，D 正确。
4．（河南省周口市2022-2023 学年高一7 月期末生物试题）线粒体是有氧呼吸的主要场所。
下列叙述正确的是（ ）
A．嵴使线粒体外膜的表面积大大增加，有利于相关酶的附着
B．线粒体基质是丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]的场所
C．皮肤破损较深时应及时就医．以抑制破伤风芽孢杆菌的有氧呼吸
D．储存果实时需提高温度，抑制果蔬的有氧呼吸，以减少有机物的消耗
【答案】B
【解析】线粒体内膜的某些部位向内腔折叠形成嵴，A 错误；有氧呼吸的第二阶段发生在
线粒体基质中，其过程是丙酮酸和水被彻底分解生成CO2和[H]，释放少量的能量，B 正确；
破伤风芽孢杆菌只能进行无氧呼吸，C 错误；储存果实时应适当降低温度，以减少有机物
的消耗，D 错误。
5．（2023 春·江西上饶·高一上饶市第一中学校考阶段练习）在进行光合色素的提取和
分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到
近似同心的四个色素环，如下图。下列说法错误的是（ ）
A．提取色素时加入少许CaCO3保护色素和少许SiO2有助于充分研磨
B．若提取的是缺镁叶片中的色素，则①②两圈色素环颜色较淡
C．①色素溶解度最高，③色素含量最多
D．②色素环呈现黄色，③色素环呈现蓝绿色
【答案】B
【解析】提取色素时加少许SiO2可使研磨更充分，加少许CaCO3可保护色素，A 正确；
镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环为叶绿
素a、叶绿素b 的颜色较淡，B 错误；①色素环在最外层，溶解度高，扩散最快，为胡萝卜
素；③色素环条带最宽，含量最多，为叶绿素a，C 正确；②色素环为叶黄素，呈现黄色，
③色素环为叶绿素a，呈现蓝绿色，D 正确。
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6．（2023 春·山东济南·高一统考期末）下图表示光合作用和细胞呼吸中物质能量转化
过程。其中A、B、C 表示三种不同的物质，甲、乙代表能量。据图分析下列叙述错误的是
（ ）
A．A 是H2O，在叶绿体内膜上被消耗，在线粒体内膜上生成
B．B 是O2，其生成源于水的分解，其消耗伴随能量的释放和转移
C．C 是CO2，在叶绿体基质中被消耗，在线粒体基质中生成
D．能量甲可被光合作用色素吸收传递和转化，能量乙可能是热能和化学能
【答案】A
【解析】A 是H2O，在叶绿体的类囊体薄膜上被消耗，在线粒体内膜上生成，A 错误；B 是
O2，其生成源于光反应过程中水的分解，其消耗过程发生在线粒体基质中，该过程伴随能
量的释放和转移，B 正确；C 是CO2，在叶绿体基质中参与暗反应被消耗，在线粒体基质中
通过有氧呼吸的第二阶段生成，C 正确；能量甲是光能，可被光合作用色素吸收、传递和
转化，能量乙可能是热能和ATP 中的化学能，D 正确。
7．（2023 秋·山东枣庄·高一山东省滕州市第五中学校考期末）细胞中的光合作用和呼
吸作用存在物质和能量联系，如图关于光合作用和呼吸作用关系图解，下列说法错误的是
（ ）
A．甲表示叶绿体，乙表示线粒体
B．a 表示氧气，c 表示C5
C．e 表示丙酮酸，f 表示二氧化碳
D．O2中的O 可转移至H2O 和CO2
【答案】B
【解析】据图可知，甲能吸收光能，将水和CO2转变形成有机物，释放O2，即可进行光合
作用，表示叶绿体；乙能将有机物氧化分解，进行细胞呼吸，表示线粒体，A 正确；a 是水
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光解产物，能用于细胞呼吸，因此a 表示O2，CO2能与d 结合形成c，因此c 是C3，d 是C5，
B 错误；e 是在细胞质基质中葡萄糖转变形成的丙酮酸，f 是线粒体产生的CO2，释放到空
气中，C 正确；O2中的O 可在有氧呼吸第三阶段转移至H2O 中，H2O 中的O 可在有氧呼吸第
二阶段转移至CO2中，D 正确。
二、非选择题
8．（2023 春·吉林·高二吉林市田家炳高级中学校考期末）呼吸熵（RQ）指单位时间内
进行呼吸作用的生物释放CO2量与吸收O2量的比值。图1 表示萌发小麦种子中发生的相关
生理过程，A～E 表示物质，①～④表示过程。图2 表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸
熵的实验装置。请分析回答：
(1)图1 中物质A 为 ，C 为 （中文名），物质B 可使溴麝香草酚蓝溶液发
生的颜色变化为 。
(2)实验装置乙中，KOH 溶液中放置筒状滤纸的目的是 。
(3)假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25℃下观察10min,若发现甲装置中墨滴不动，
乙装置中墨滴左移，则小麦种子发生图1 中的 （填序号）过程，发生的场所是
，若发现甲装置墨滴右移，乙装置墨滴左移，则小麦种子中发生图1 中的 （填序
号）过程。
(4)实际上小麦种子的呼吸底物除了糖类外，还有脂肪等，在25℃下10min 内，如果甲装
置中墨滴左移30mm,乙装置中墨滴左移100mm,则萌发小麦种子的呼吸熵是 。
【答案】(1) 丙酮酸 还原型辅酶I 由蓝变绿再变黄
(2)增大吸收二氧化碳的面积
(3) ①③④ 细胞质基质和线粒体 ①②③④
(4)0.7
【解析】（1）图1 中，过程①是有氧呼吸第一阶段，葡萄糖分解为丙酮酸，故物质A 是丙
酮酸。A+水→B，说明过程④是有氧呼吸第二阶段，B 是二氧化碳，二氧化碳可使溴麝香草
酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。
（2）图2 的乙装置中KOH 溶液可吸收CO2，KOH 溶液中放置筒状滤纸的目的是增大吸收二氧
化碳的面积。
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（3）假设小麦种子只以糖类作为呼吸底物，在25℃下经10min 观察墨滴的移动情况，甲
装置中烧杯内为清水，既不吸收气体，也不释放气体，墨滴的移动代表氧气消耗量和二氧
化碳产生量的差值，乙装置中烧杯内为KOH，可吸收二氧化碳，因此墨滴的移动代表氧气
消耗量；如发现乙装置中墨滴左移，说明消耗了氧气，即小麦种子进行了有氧呼吸，同时
甲装置中墨滴不动，说明消耗的氧气和产生的CO2一样多，即小麦种子只进行有氧呼吸，
即图1 中的①有氧呼吸第一阶段、③有氧呼吸第三阶段、④有氧呼吸第二阶段；有氧呼吸
的场所是细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜；若发现乙装置中墨滴左移，说明消耗了
氧气，即小麦种子进行了有氧呼吸，同时甲装置墨滴右移，说明产生的二氧化碳多于消耗
的氧气，即小麦种子既进行有氧呼吸又进行酒精发酵，所以10min 内小麦种子中发生图1
中的①②③④过程。
（4）甲装置中墨滴左移30mm，说明氧气消耗量比二氧化碳生成量多30mm，乙装置中墨滴
左移100mm，说明氧气消耗量为100。所以二氧化碳为100－30=70mm，呼吸熵为释放的二
氧化碳体积/消耗的氧气体积=70÷100=0.7。
9．（2023 春·河北保定·高二河北安国中学校联考期末）小麦、玉米是我国的主要粮食
作物，下图1 是小麦、玉米叶片光合作用固定CO2的相关过程，其中有一种CO2浓缩机制，
PEPC（酶）与CO2的亲和力比Rubisco（酶）高60 多倍。请回答下列问题：
(1)小麦叶肉细胞中，进行C3途径的场所是 ，小麦在光饱和阶段限制其光合作用的
主要外部因素是 （答出1 点），主要内部因素有
（答出2 点）。
(2)玉米叶片细胞中，C3途径和C4途径固定
时，与
反应的物质分别是 。图中
维管束鞘细胞中产生丙酮酸的过程除图示过程外还有 。
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(3)已知我市种植的冬小麦主要在春季、夏初进行营养生长，玉米主要在盛夏进行营养生长。
研究人员在晴朗的白天测定玉米和小麦净光合速率（单位时间单位叶面积吸收
的量）
的变化，结果如图2。结合图1 综上分析，甲曲线很可能是我市主要粮食农作物中的
（填“小麦”或“玉米”），理由是 。
【答案】(1)叶绿体基质 CO2的浓度、温度 光合色素的含量、酶的含量、酶的活性
等
(2) C5、PEP（顺序不可颠倒） 葡萄糖分解为丙酮酸（有氧或无氧呼吸第一阶段）
(3)玉米 玉米生长在夏季高温、光照强烈的环境中，中午部分气孔关闭，叶片内细胞
间隙中CO2含量低，而玉米中的PEPC（酶）与CO2的亲和力高，可以利用胞间的低浓度CO2
进行光合作用
【解析】（1）分析图1 可知，小麦光合作用暗反应中进行C3途径（即卡尔文循环），因此
其场所是叶绿体基质。外部因素主要有光照强度、CO2的浓度、温度等，在光饱和阶段，光
照强度不再限制光合作用，因此限制其光合作用的主要外界因素是CO2的浓度、温度等。
限制小麦光合作用的主要内部因素有光合色素的含量、酶的含量、酶的活性等。
（2）分析图1 可知，玉米在叶肉细胞中进行C4途径，该途径中玉米利用PEP，在PEPC 催
化作用下，固定CO2，因此在C4途径中与 CO2反应的物质是PEP；玉米在维管束鞘细胞中进
行C3途径，该途径中玉米利用C5，在Rubisco 催化作用下，固定CO2，因此在C3途径中与
CO2 反应的物质是C5。由图1 可知，玉米维管束鞘细胞中某种C3酸经转化可生成丙酮酸，
除此之外，维管束鞘细胞在细胞呼吸（有氧呼吸或无氧呼吸）第一阶段中，葡萄糖也可以
分解为丙酮酸，这是其另一个来源。
（3）由题干可知，玉米主要在盛夏进行营养生长，即进行光合作用积累有机物，盛夏气温
较高、光照强烈，乙曲线代表的植物在中午11:00 左右气孔关闭，说明该植物不能利用细
胞间隙中较低浓度的CO2进行光合作用，推测其细胞内应该只含有固定CO2能力较低的
Rubisco，因此该植物可能为小麦；植物甲代表的植物没有“光合午休”现象，说明该植物
含有对CO2亲和力更高的PEPC，因此可以利用细胞间隙中较低浓度的CO2 进行光合作用，
推测其为玉米。
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