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第11 讲 细胞代谢综合分析
目录
01 课标达标练
【题型一】细胞代谢过程中的物质能量关系
【题型二】植物光合作用和呼吸作用的日变化曲线分析
【题型三】光合速率的测定方法
02 能力突破练（新角度+新情境+新考法）
03 高考溯源练（含2025 年高考真题）
题型一 细胞代谢过程中的物质能量关系
1．西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1 所示（①～④表示过程）。某实验室用水培法栽
培西红柿进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2 所
示，下列说法正确的是（ ）
A．图1 中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP 的过程是①③④
B．图2 中，9～10h 间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度
C．培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高
D．图2 中两曲线的交点时，叶肉细胞不吸收外界的CO2
2．光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。如图是某植物光合作用和细胞
呼吸过程示意图，其中I~VII 代表物质，①~⑤代表过程。下列叙述错误的是（ ）
A．图中VII 被相邻细胞利用至少需要穿过6 层生物膜
B．图中Ⅱ和Ⅴ是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同物质
C．图中①~⑤均伴随着ATP 的合成或水解，其中③合成的ATP 可被②利用
D．细胞中脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解可通过细胞呼吸联系起来
3．如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线，下列说法正确的是（ ）
A．在A 点时，叶肉细胞中产生ATP 的场所只有线粒体
B．在B 点时，植物细胞产生的O2不一定只来自光合作用
C．若适当增加CO2浓度，则B 点向右移，C 点向左移
D．在D 点时，ADP 从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
4．如图为叶肉细胞内碳元素的部分转移路径，①~④表示生理过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．图中①②过程发生在叶绿体，③④过程发生在线粒体
B．图中过程①和过程③产生的C3为同一种物质
C．图中过程②的C3 的碳原子全部转移到C6H12O6
D．若①②的速率大于③④的速率，整棵植株的干重不一定会增加
5．小麦是我国重要的粮食作物之一，其进行光合作用和呼吸作用的过程如图所示，①~④表示生理过程。
下列分析合理的是（ ）
A．①过程发生在叶绿体基质中
B．NADPH 在②过程中的作用是仅作为还原剂
C．③过程生成CO2时伴随着大量的ATP 产生，以供大多数生命活动使用
D．对于整株小麦，④过程消耗的O2的量小于①过程产生的O2的量时，小麦可以正常生长
题型二 植物光合作用和呼吸作用的日变化曲线分析
6．将某种植物栽培于密闭玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的
变化情况（整个过程呼吸速率恒定）。则下列相关说法正确的是（ ）
A．b 点叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率
B．经过一昼夜后，该玻璃温室内的O2浓度将下降
C．de 段光合速率下降的原因是玻璃温室内的CO2浓度将下降
D．f 点时玻璃罩内CO2浓度最低，故此时光合作用速率最慢
7．将一株植物放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列说法错误的是（
）
A．图中开始进行光合作用的点是C 点、c 点
B．图甲中的F 点对应于图乙中的h 点
C．图中出现光合速率等于呼吸速率的点有4 个
D．经过一昼夜之后，植物的有机物含量增加
8．晴朗夏季，某兴趣小组将用全素营养液培养的花生植株放入密闭的玻璃罩内，置于室外继续培养，获
得实验结果如下图所示。其中甲图表示玻璃罩内的CO2含量一昼夜的变化情况（A 点表示玻璃罩内起始
（CO2浓度），乙图表示该植株一昼夜CO2释放速率或吸收速率，丙图表示花生叶肉细胞中两种细胞器的四
种生理状态。下列有关叙述正确的是（ ）
A．甲图中的D 点与丙图中的（2）对应，D 点之后植株开始进行光合作用
B．甲图中的H 点与乙图中的e 点对应，此时植株的光合作用最强
C．乙图中ac 段发生的生理过程对应丙图中的（4）
D．乙图中积累有机物的时段是ci 段
9．图1 为某植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况，图2 为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之
间的物质和能量转变示意图，图中①~⑥代表物质。据图判断下列说法不正确的是（ ）
A．图1 中该植物进行光合作用的时间区段是 ah 段，ce 段与fg 段光合速率下降的原因不相同
B．图1 中若c、f 时刻的光合速率相等，则该植物呼吸速率为c 时刻小于 f 时刻
C．图2 中①中的能量转化成④中的能量，给植物提供C18O2，则植物释放的CO2中没有18O
D．图2 中光照突然增强，短时间内可能会导致①与②的比值增大，随后该比值减小，最终基本不变
10．光是绿色植物进行光合作用的条件。某兴趣小组为探究光对植物光合作用的影响，设计了以下实验。
将密闭玻璃罩内的某植物置于适宜光照下一定时间，迅速进行遮光处理，一段时间后给予适宜光照，检测
到玻璃罩内CO2含量的变化如图。下列选项不正确的是（ ）
A．ab 段含量减少是因为植物的光合作用强度大于呼吸作用强度
B．bc 段含量上升是因为遮光处理后植物只进行呼吸作用
C．ab 段和cd 段植物都有有机物积累，有机物含量最多的是c 点
D．de 段CO2含量不变是因为该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等
题型三 光合速率的测定方法
11．某科研小组在不同环境条件下，针对某植物的氧气吸收量和释放量进行测定后，所得结果如表所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．该植物在20℃的呼吸速率小于10℃的呼吸速率
B．在10klx、10℃时，该植物5 小时O2的产生量为22.5mg
C．20℃条件，10klx 光照10 小时，一昼夜该植物O2的释放量为26mg
D．光照强度为5klx 时，该植物细胞内能产生ATP 的场所是线粒体、叶绿体
12．光饱和点是植物光合作用达到最强时对应的最低光照强度。将两种作物单独种植（单作）或隔行种植
（间作），测得两种植物的光合速率如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．与单作相比，间作时两种作物的呼吸作用强度均受到影响
B．与单作相比，间作时甲的光饱和点增大，乙的减小
C．间作虽然提高了甲的光合速率但降低了乙的光合速率
D．间作时乙作物可以积累有机物的最低光照强度小于单作时
13．下图甲、乙表示某植物内的光合作用与呼吸作用过程及其与温度的关系，下列有关叙述不正确的是（
）
A．图甲中光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多
B．图甲中两曲线的交点表示光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物量相等
C．图乙中过程①发生在细胞质基质中，过程②发生在叶绿体基质中
D．图乙中①②③④四个过程既不消耗O2也不产生O2，过程①④都能产生[H]
14．下表是采用黑白瓶（不透光瓶-可透光瓶）测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24 小时
后平均氧浓度，并比较计算后的数据。下列有关分析正确的是（ ）
水深/m
l
2
3
4
白瓶中O2浓
度/（g·m-3）
3
1．5
0
-1
黑瓶中O2浓
度/（g·m-3）
-1．5
-1．5
-1．5
-1．5
A．水深1m 处白瓶中水生植物24 小时制造的氧气量为3g/m3
B．水深2m 处白瓶中植物光合速率等于呼吸速率
C．水深3m 处白瓶中产生ATP 的细胞器是叶绿体和线粒体
D．水深4m 处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
15．“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）不做处理，设法阻止两
部分之间的物质运输。适宜光照下4 小时，在A、B 截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b。下列
说法错误的是（ ）
A．若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重
B．选择叶片时需注意叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等的一致性
C．分析实验数据可知，该叶片的净光合作用速率的数值为：（b-a）/4
D．若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理
1．（以CO2的猝发为情境）植物具有“CO2的猝发”现象，“CO2的猝发”指的是正在进行光合
作用的叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2。如图为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收
速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线。下列说法错误的是（ ）
A．遮光后叶绿体中光反应和暗反应都立即停止
B．光照条件下，A 的面积越大植物生长速度越快
C．遮光后短时间内叶绿体中C5/C3比值会降低
D．遮光前，该植物叶片固定CO2的速率为10μmol•m-2•s-1
2．（2025·湖北黄石·二模）下图是某植株叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下
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CO2量即为呼吸速率
B．若将该植株置于细胞②对应的光照强度下一段时间，则植株的干重将减小
C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和
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N1小于m2
3．（2025·湖南长沙·二模）生物兴趣小组在密封容器的两侧放置完全相同的植株A、B，A 植
株左上角有适宜光源，B 植株无光源，中间用挡板隔开（挡板既能遮光又能隔绝气体交换）（如图甲）。
然后在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养，测定培养过程A 植株的光合速率与呼吸速率，
得到图乙曲线L1。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是（ ）
A．a 点对应的时刻为测定的起始时刻
B．ab、cd 段限制光合速率的因素均为CO2浓度
C．b 点为撤去挡板的时刻
D．c 点时A 植株光合速率等于B 植株
4．（2025·重庆渝中·三模）植物的气孔由两个保卫细胞构成，保卫细胞吸水膨大时气孔打开，
反之关闭，BLINK1 是保卫细胞膜上一种特殊K+通道蛋白，如图甲。转入BLINK1 合成相关基因的转基因植
株，气孔可快速开启与关闭，而野生型植株无BLJNK1，气孔开闭较慢；该转基因植株和野生植株在一天中
连续光照和间隔光照（强光和弱光交替光照）下，测得每升水产生植株干重变化的结果，如图乙。下列说
法错误的是（ ）
A．K+通过协助扩散进入保卫细胞，提高细胞渗透压，使其吸水膨胀
B．推测连续光照下野生型植株和转基因植株气孔状态无明显差异
C．间隔光照下，转基因植株干重增加比野生型植株多的原因是气孔开闭速度快
D．若测得某植株单位时间内二氧化碳吸收量等于氧气消耗量，则干重将不变
5．（2025·湖北黄冈·二模）下图1 为植物甲和乙的光合作用光响应曲线，图2 为长期在一定光强下生长
的两株甲的光合作用光响应曲线，下列相关说法正确的是（ ）
A．PAR>800μmolm-2⋅s-1时增加CO2会提高乙光合速率
B．甲能够在较低光合有效辐射时可达到其最大光合速率
C．图1 中相同光合有效辐射条件下甲的净光合速率大于乙
D．图2 表明叶片光合作用的特性与其生长条件无关
6．（2025·江西·三模）如图为某植物在不同温度下，测得相关指标的变化曲线。下列叙述错误的是（
）
A．光下叶肉细胞的线粒体基质生成CO2，叶绿体基质消耗CO2
B．在40℃时，该植物在光下的呼吸速率等于光合速率，不能正常生长
C．该植物的呼吸作用最适温度高于光合作用的最适温度
D．给该植物浇灌含18O 的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O
7．（2025·河南郑州·一模）用不同强度的光照射某种植物叶片，并将其每100cm2叶面积的CO2吸收速率
表示在下图中。假设每天光照为14 小时，昼间的光照强度超过光饱和点，而夜晚为完全黑暗，请根据下图
计算该植物每100cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量（ ）
A．370mg
B．300mg
C．360mg
D．440mg
8．（2025·四川巴中·三模）某实验小组欲探究 O2浓度增大和温度升高对水稻叶片光合作用的影响，以
水稻为实验材料，设置两个 O2浓度（环境大气 O2浓度和 1.5 倍环境大气 O2浓度）和三个温度处理[环境
温度（CK）、冠层红外增温+1.5℃和冠层红外增温+2℃]，于灌浆后期测定各组水稻叶片的饱和光合速率
（饱和光合速率是指在一定的光照强度下，植物光合作用速率达到最大值时的光合速率），结果如图所示。
下列叙述错误的是（ ）
A．各组应选取数量相等、长势较一致的水稻叶进行饱和光合速率的测定
B．实验结果不能表明，O2对饱和光合速率的抑制作用随 O2暴露时间的延长而增强
C．实验结果不能表明，O2浓度增大会显著降低水稻灌浆后期叶片的饱和光合速率
D．推测适当增温能在一定程度上缓解高浓度 O2对水稻饱和光合速率的抑制作用
9．（2025·江西南昌·二模）甜椒是我国温室栽培的主要蔬菜之一，某小组利用甜椒叶圆片探究光照强
度对光合作用速率的影响，实验装置如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．本实验材料需选取颜色相同的甜椒叶制成大小相同的叶圆片
B．本实验通过改变白炽灯在刻度尺上的位置模拟光照强度的变化
C．本实验用一定方法先排除叶肉细胞间隙的空气使叶圆片沉于溶液中
D．相同时间内叶圆片浮起个数可以作为实际光合作用速率的检测指标
10．（2025·广西柳州·三模）科研人员利用“间隙光”（光照20 秒、黑暗20 秒交替进行）
处理叶肉细胞一段时间后，检测叶肉细胞O2释放速率和CO2吸收速率，部分实验结果如图所示。下列叙述
正确的是（ ）
A．在AB 段，产生O2的部位是叶绿体内膜
B．在BC 段，叶绿体中没有ATP 消耗
C．在CD 段，光合作用强度等于呼吸作用强度
D．在EF 段，叶绿体能利用CO2合成有机物
1．（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（
）
A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B．调节LED 灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验
C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度
D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关
2．（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
3．（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
4．（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
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
5．（2023·天津·高考真题）下图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的 机制图。光反应产生的物质
X 可进入线粒体促进ATP 合成。下列叙述 错误的是（ ）
A．物质X 通过提高有氧呼吸水平促进HCO3
-进入细胞质基质
B．HCO3
-利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质
C．水光解产生的H+提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D．光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
6．（2023·北京·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（ ）
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
7．（2023·湖北·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，PS Ⅱ光复合体对光能的捕获增强
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
8．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm 的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm 为蓝光
（B），600~700nm 为红光（R）。远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调
节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比
例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果
如下表。回答下列问题。
冠层位置
PAR
R/FR
叶片厚度
（μm）
叶绿素含量
（μg·g-1）
线粒体暗呼
吸
A
B
A（施氮
肥）
B（施氮
0.90
0.20
0.70
0.02
3.40
0.29
1.75
0.01
160
100
150
—
0.15
0.20
0.28
—
1.08
1.08
1.08
—
肥）
(1)植物叶片中 可吸收红光用于光合作用， 可吸收少量的红光和远红光作为光信号，
导致B 位置PAR 和R/FR 较A 位置低； 虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B 位置PAR 降低。
(2)由表中数据可知，施氮肥 （填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能
的原因是 。
(3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、
B 处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（下图），发现冠层 位置的叶片
具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 。
9．（2025·山东·高考真题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引
起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，
其部分光合过程如图所示。
(1)叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。
(2)据图分析，生成NADPH 所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O 的溶
液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H 标记的物
质有H2O、 ，离心收集绿藻并重新放入含H2
18O 的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的
带18O 标记的气体有 。
(3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。
