文档文本内容
第12 讲 细胞代谢综合分析
目录
01 课标达标练
【题型一】光合作用与细胞呼吸的联系
【题型二】光合速率测定方式
【题型三】电子传递
【题型四】不同环境下植物光合作用的分析
02 能力突破练 新考法
03 高考溯源练 含2025 真题
题型一 光合作用与细胞呼吸的联系
1．（2022·全国乙卷·高考真题）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
【详解】A、初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的
CO2含量下降，O2含量上升，A 错误；
B、根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降,所以说明植物
光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸
作用相等，容器中气体趋于稳定，B 错误；
CD、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。
故选D。
2．下面是某种蓝莓叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变化示意简图，其中①~⑤为生理过程，a~h 为
物质名称，下列说法错误的是（ ）
A．过程①发生的能量变化是光能转化为ATP 和NADPH 中活跃的化学能
B．物质h 是C3，暗反应为光反应提供的物质有 ADP、Pi 和NADP+
C．上述①~⑤过程中，能产生ATP 的过程是①③⑤
D．用
14C 标记的g 参与光合作用，短时间内其转移途径是g→h→(CH2O)
【答案】C
【详解】A、过程①为光合作用光反应，发生的能量变化是光能转化为ATP 和NADPH 中活跃的化学能，
A 正确；
B、②为暗反应，消耗ATP 和NADPH 并把它们还原为ADP、Pi 和NADP⁺供光反应再次利用，且图示h 为
C3，B 正确；
C、①为光合作用光反应可产生ATP，②为暗反应消耗ATP，③表示有氧呼吸第一阶段，④表示有氧呼吸
第二阶段，⑤表示有氧呼吸第三阶段，有氧呼吸三个阶段均产生ATP，因此①~⑤过程中，能产生ATP 的
过程是①③④⑤，C 错误；
D、暗反应过程为CO2的固定和C3的还原，因此用
14C 标记的g（CO2）参与光合作用，短时间内其转移途
径是g（CO2）→h（C3）→（CH2O），D 正确。
故选C。
3．下图表示光合作用和呼吸作用之间的能量转变过程，下列说法错误的是（ ）
A．只有含叶绿素的细胞才能进行过程①和③
B．过程③④发生的场所分别为叶绿体基质和线粒体基质
C．过程①中光能转变为活跃的化学能贮存在ATP 和NADPH 中
D．有氧呼吸过程中产生的NADH 主要来自第二阶段
【答案】B
【详解】A、由图可知①表示光反应中水的光解，③表示暗反应过程，则①和③是光合作用过程，光反应
中需要色素吸收、传递、转化光能，其中叶绿素是转化光能必不可少的，A 正确；
B、由图可知③表示暗反应过程，发生在叶绿体基质，④过程包括有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，第一
阶段发生在细胞质基质，第二阶段发生在线粒体基质，B 错误；
C、①光反应中，光能转变成活跃的化学能贮存在ATP 和NADPH 中，二者可被暗反应利用，C 正确；
D、有氧呼吸过程中产生的NADH 主要来自第二阶段，D 正确。
故选B。
4．下图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．过程①发生在叶绿体中，过程③发生在线粒体中
B．过程①产生NADH，过程③消耗NADPH
C．若叶肉细胞中过程②速率大于过程③，则植物干重不一定增加
D．过程③中ATP 的合成与吸能反应相联系，过程④与放能反应相联系
【答案】C
【详解】A、过程①为光合作用的光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体薄膜上；过程③为有氧呼吸或无氧
呼吸过程，其中有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸发生在细胞质基质，A 错误；
B、过程①产生的是NADPH，而过程③产生和消耗的是NADH，B 错误；
C、若叶肉细胞中过程②速率大于过程③，则植物干重不一定增加，因为还有其他部分不能进行光合作用
的细胞还要通过呼吸消耗有机物，C 正确；
D、过程③中ATP 的合成需要消耗能量，往往与放能反应相联系；过程④是ATP 的水解，释放能量，往往
与吸能反应相联系，D 错误。
故选C。
5．下图表示某植物在不同光照强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。假设不同光照强度下
细胞呼吸强度相等，下列叙述错误的是（ ）
A．光照强度为a 点时该植物产生ATP 的细胞器只有线粒体
B．光照强度为b 点时该植物光合作用速率与细胞呼吸速率相等
C．光照强度为c 点时植物呼吸作用产生了6 个单位的CO2
D．光照强度为d 点时该植物能积累有机物而正常生长
【答案】B
【详解】A、图甲中，a 点时该植物只进行细胞呼吸，该植物产生ATP 的细胞器只有线粒体 ，A 正确；
B、光照强度为b 点，有CO2的释放，说明此时光合作用速率＜呼吸作用速率，B 错误；
C、光照强度为c 点，氧气的产生量与a 点呼吸作用CO2的释放量相等，说明此时光合速率等于呼吸速率，
植物呼吸作用产生了6 个单位的CO2，C 正确；
D、d 点光照强度条件下，植物无CO2释放，且氧气的产生量大于呼吸作用CO2的释放量，说明此时光合作
用速率＞呼吸作用速率，植物有有机物的积累，能正常生长，D 正确。
故选B。
6．（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。
【答案】(1)线粒体（或“线粒体内膜”）
(2) NADPH（或“还原型辅酶Ⅱ”） 暗反应（或“卡尔文循环”）
(3) 降低 叶绿体 升高
(4) H 基因表达（或“H 蛋白数量”） 过多消耗光合产物（或“有氧呼吸增强”）
【详解】（1）由题干可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育且时，消耗的ATP 主要来自自身线粒
体。线粒体通过有氧呼吸为细胞提供生命活动所需的大约95%的能量。线粒体中能够大量合成ATP 的化学
反应在线粒体内膜上进行。
（2）在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP 和NADPH 中的化学能。
在暗反应阶段ATP 和NADPH 中的化学能再进一步转化固定到糖类等有机物中。
（3）由图可知，叶绿体成熟的非转基因叶肉细胞中H 基因表达下调，细胞质基质ATP 浓度远高于叶绿体
基质。H 基因过表达后，细胞质基质中ATP 含量下降，且叶绿体基质中ATP 含量未显著升高，表明叶绿体
消耗了从细胞质基质中转入的ATP。推测，H 基因过表达后，大量的ATP 转运至叶绿体中被消耗，细胞需
代偿性提高线粒体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。
（4）由题分析可知，ATP 由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H 转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主
要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H 基因的表达下调，H 转运蛋白的数量减少，进而ATP 向叶绿体的流入
被有效阻止，细胞质基质ATP 可保持正常生理水平，从而避免了线粒体呼吸作用的额外增强、过多消耗光
合产物，保证光合产物能被转运到其他细胞供能。
7．（2024·新课标卷·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。
(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
【详解】（1）光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素两大类，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）a、b、c、d 组的光照强度依次增大，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）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。
题型二 光合速率测定方式
8．某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温25℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置
条件及结果的叙述错误的是（ ）
A．若X 溶液为CO2缓冲液并给予光照时，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
B．若要测真正光合强度，需另加设一装置遮光处理，X 溶液为NaOH 溶液
C．若X 溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用
D．若X 溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为淀粉时，液滴右移
【答案】D
【详解】A、若X 溶液为CO2缓冲液并给予光照，则密闭瓶中气压的变化不会因为二氧化碳引起，此时光
合作用将吸收CO2释放O2导致液滴向右移动，液滴移动的距离代表的是O2的变化，可表示净光合作用强
度大小，A 正确；
B、若要测真光合强度，而真正的光合强度=净光合作用强度（释放的O2量）+呼吸消耗强度（吸收的O2
量），则X 溶液为CO2缓冲液并给予光照，此时测出的是净光合作用强度大小，若X 溶液为NaOH 溶液并
遮光处理，在有氧呼吸过程中吸收O2并产生CO2，而二氧化碳被NaOH 吸收，进而导致密闭小室中气体体
积减小，此时液滴移动的距离，可表示呼吸速率，即另加设一装置遮光处理，X 溶液为NaOH 溶液可测出
呼吸速率，进而可测出总光合速率，B 正确；
C、清水既不吸收和释放O2，也不吸收和释放CO2，若X 溶液为清水并给予光照，当光合作用大于细胞呼
吸时，呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用，光合作用产生的O2，除满足呼吸作用所用外，又释放到
细胞外，同时从细胞外吸收CO2，但是密闭小室中的CO2量有限，影响了光合作用的进行，C 正确；
D、若X 溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为淀粉时，此时有氧呼吸时消耗的O2和产生的CO2量相等，
因而密闭小室中气体体积不变，液滴不移动，D 错误。
故选D。
9．甲图中，A、B 分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗，气球可膨胀、收缩；其中B 已
死亡．气球内的培养液中均含CO2缓冲液（维持气球内CO2浓度不变）初始时指针指向正中零的位置．乙
图为相同时间内测得的灯泡到水面的距离与指针偏转格数的关系曲线，每次实验后指针复零下列对于相关
描述，不正确的是（ ）
A．该实验的目的是研究光照强度对光合作用的影响
B．由于幼苗进行光合作用使A 侧浮力增大，指针右偏
C．ce 段说明随灯光距离的增大，单位时间内O2释放量减少
D．f 点与a、b、c、d 点的指针偏转方向相反，此时细胞呼吸速率大于光合速率
【答案】B
【详解】A、该实验的自变量为光强度，研究的是光强度对光合作用的影响，A 正确；
B、在适宜光照条件下，光合速率大于呼吸速率，有O2的释放，则A 侧浮力增大，指针将向右偏转，B 错
误；
C、据曲线图分析可知，ce 段表示随灯泡到水面距离的增大，净光合速率下降，O2释放量减少，C 正确；
D、与a、b、c、d 点相比，f 点时呼吸速率大于光合速率，气球内气体量减少，因此指针的偏转方向与上
述四点的相反，D 正确。
故选B。
10．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理（仅限制
叶片有机物的输入和输出），于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，
测得叶片的叶绿体光合作用速率=（2y-z-x）/6[g/（cm2·h）]（不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和
温度微小变化对叶生理活动的影响）。则M 处的实验条件是（ ）
A．下午4 时后将整个实验装置遮光3 小时
B．下午4 时后将整个实验装置遮光6 小时
C．下午4 时后在阳光下照射1 小时
D．晚上8 时后在无光下放置3 小时
【答案】B
【详解】上午10 时到下午4 时之间的6 个小时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，因此其重量变化
表示的是净光合作用量，则净光合速率=净光合作用量÷6=（y−x）/6；设M 处的实验条件是下午4 时后将
整个实验装置遮光n 小时，此时叶片只进行呼吸作用，因此可以计算的呼吸速率=（y−z）/n；根据呼吸速
率=总光合速率-净光合速率，即（y−z）n=（2y−z−x）/6-（y−x）/6，解得n=6 小时，B 正确，ACD 错误。
故选B.
11．某课外小组用传感器测定了不同条件下250ml 有鱼和无鱼池塘水的溶解氧变化，获得如下数据。下列
说法正确的是
编号
1
2
3
4
5
条件
26℃光照
26℃黑暗
26℃光照
10℃光照
10℃黑暗
材料
池水
池水
池水+鱼
池水
池水+鱼
2 小时后的溶
解氧变化（μg）
0.378
-0.065
-0.758
-0.03
-0.215
A．1 号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378μg
B．4 号瓶池水中藻类不能进行光合作用
C．26℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136μg
D．池水中藻类光合作用的最适温度为26℃
【答案】C
【详解】1 号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378μg+0.065μg=0.443μg，A 错误；4 号瓶有光照，
池水中藻类可以进行光合作用，B 错误；26℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为0.378μg+0.758μg
=1.136μg，C 正确；题目中只有10 度和26 度，无法确定池水中藻类光合作用的最适温度，D 错误。故选
C。
12．（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
【答案】C
【详解】A、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；
B、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；
C、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；
D、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。
故选C。
13．将叶面积相等的A、B 两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足
的光照，利用红外测量仪每隔5min 测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。对此实验叙述正确的是（
）
A．此实验可用于验证A 植物比B 植物具有更强的固定CO2的能力
B．当CO2浓度约为0.8 mmol/L 时，A、B 两植物的光合作用强度相等
C．30 min 以后，两种植物叶片光合作用强度都与呼吸作用强度相等
D．若A 植物在第5 min 时光照突然降低，C5含量将增加
【答案】C
【详解】A、由于B 植物所在的密闭小室中的CO2浓度最终更低，所以B 植物固定CO2的能力较A 植物强，
A 错误；
B、当CO2浓度约为0.8mmol/L 时，A、B 两植物光合作用积累的有机物总量相等，但由于呼吸速率不同，
所以A、B 两植物的光合作用强度不相等，B 错误；
C、30 min 以后A、B 植物不再吸收CO2，此时表明A、B 植物的光合作用固定CO2的量分别等于各自呼吸
作用放出的CO2的量，C 正确；
D、光照突然减弱，光反应产生的ATP 和[H]的量减少，C3还原生成C5的量减少，而CO2的固定量在短时
间内不变，因此从总体上C5的量减少，C3含量将增加，D 错误。
故选C。
14．为了研究温度对绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，某生物兴趣小组利用植物光合测定装置进行实
验（如图甲），在适宜的光照和不同的温度条件下测定的CO2的吸收量与释放量绘制了乙图。结合相关知
识，回答下列问题：（提示：有色液滴移动1cm 相当于乙图中的1 个单位）
(1)若用甲图装置测定20℃条件下的光合速率，则X 应为 溶液，同时需要适宜的光照强度；为
了排除环境中无关因素的影响，还需要设计除 外均与实验组相同的对照组。
(2)用甲图装置测定20℃条件下该植物的呼吸速率，需要对该装置做 处理；根据乙图的相关数据，
计算此时植物的呼吸速率为 mg/h。
(3)若在5℃和一定的光照条件下，发现甲图装置的有色液滴在1 小时内没有移动，其原因是 ；
若在适宜的光照和5℃的条件下，有色液滴在1 小时内向右移动了1cm，这1cm 代表的含义是 ，
结合乙图的相关数据，可知此时该植物的光合速率等于 mg/h。
(4)在光照等其他条件适宜的情况下，在 ℃条件下，有色液滴向右移动的距离最大。b 点代表的
含义是 ，b 点的光合速率- （填“大于”“等于”或“小于”）35℃的光合速率。
【答案】(1) NaHCO3 绿色植物
(2) 黑暗 1.5
(3) 光合速率=呼吸速率 植物的净光合速率是1mg/h 1.5
(4) 25 净光合速率=呼吸速率 等于
【详解】（1）若用甲图装置测定20℃条件下的光合速率，则X 应为NaHCO3溶液，为植物的光合作用提
供CO2，同时需要适宜的光照强度；为了排除环境中无关因素的影响，还需要设计除绿色植物（将植物换
做死的植物）外均与实验组相同的对照组。
（2）呼吸作用是消耗氧气排出二氧化碳的过程，为排除光合作用的影响，故用甲图装置测定20℃条件下
该植物的呼吸速率，需要对该装置做黑暗处理；乙图中黑暗条件下二氧化碳的释放量表示呼吸强度，据图
可知，此时（20℃）植物的呼吸速率为1.5mg/h。
（3）图甲装置中若液滴右移，表示有氧气的释放，植物的光合速率＞呼吸速率，若左移，证明呼吸速率
＞光合速率，若在5℃和一定的光照条件下，发现甲图装置的有色液滴在1 小时内没有移动，其原因是植
物的光合速率与呼吸速率相等；若在适宜的光照和5℃的条件下，有色液滴在1 小时内向右移动了1cm，
这1cm 代表的含义是1h 内氧气的释放量，即植物的净光合速率是1mg/h（有色液滴移动1cm 相当于乙图中
的1 个单位）；结合乙图的相关数据，可知此时该植物的光合速率=净光合速率＋呼吸速率=1mg/h＋
0.5mg/h=1.5mg/h。
（4）有色液滴向右移动表示净光合速率，据乙图可知，在光照等其他条件适宜的情况下，在25℃条件下
光照下二氧化碳的吸收量最大，表示净光合速率最大；b 点时净光合速率与呼吸速率的交点，表示净光合
速率=呼吸速率；b 点的光合速率≈3.25×2=6.5mg/h，35℃的光合速率=（3＋3.5）mg/h=6.5mg/h，两者相等。
题型三 电子传递
15．下图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白
质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递，PQ、Cytbf、PC 是传递电子的蛋白质，其中PQ 在传
递电子的同时能将H+运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H+的运输过程，ATP 合成
酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H+顺浓度梯度运输的同时催化ATP 的合成。请回答下列问题：
(1)分析图中电子传递的整个过程可知，可以丢失电子的物质是 ，最终接受电子的物质为
。
(2)光反应产生的氧气去向是 。图中用于暗反应的物质是 。叶绿体
产生的O2进入线粒体至少穿过 层膜结构。
(3)合成ATP 依赖于类囊体薄膜两侧的H+浓度差，图中使膜两侧H+浓度差增加的过程有 。
(4)研究发现，叶绿素中含有镁元素，PSⅠ中含铁元素，PC 中含铜元素，PSⅡ中含锰元素，由此推测，通过
可防止光合作用的效率降低。
【答案】(1) 水 NADP+
(2) 被细胞呼吸消耗或被植物释放出体外 ATP、NADPH 5
(3)水光解产生氢离子、氢离子在膜外与NADP+结合形成NADPH、PQ 在传递电子的同时能将H+运输到类
囊体腔中
(4)保持三种元素的含量稳定
【分析】分析图示可知，水光解发生在类囊体腔内，该过程产生的电子经过电子传递链的作用与
NADP+、H+结合形成NADPH。ATP 合成酶由CF0 和CF1 两部分组成，在进行H+顺浓度梯度运输的同时
催化ATP 的合成，运输到叶绿体基质中的H+可与NADP+结合形成NADPH，H+还能通过PQ 运输回到类囊
体腔内。
【详解】（1）根据图中所示，水光解后产生氧气、H+和电子，故可以丢失电子（最初提供电子的物质）
为水；水光解后电子将NADP+还原为NADPH，故最终接受电子的物质为NADP+。
（2）光反应产生的氧气被有氧呼吸利用或被植物释放到大气中；光反应产生的NADPH 和ATP 可用于暗
反应C3的还原，故图中用于暗反应的物质是ATP 和NADPH；叶绿体和线粒体都具有双层膜结构，因此叶
绿体产生的O2至少需穿过1 层类囊体膜＋2 层叶绿体膜＋2 层线粒体膜=5 层生物膜才能进入线粒体中被利
用。
（3）图中水光解产生氢离子，使类囊体腔内氢离子浓度升高，H+顺浓度梯度运输到叶绿体基质中，而氢
离子在叶绿体基质中与NADP+结合形成NADPH 使叶绿体基质中氢离子浓度降低，同时还可以通过PQ 运
回到类囊体腔内，这样就保持了叶绿体膜两侧的H+浓度差。
（4）光合作用的个重要物质中含有镁元素、铁元素、铜锰元素，若四种元素含量降低，则会使光合速率
降低，故应该保持这些矿质元素的含量稳定，以防止光合作用的效率降低。
【点睛】本题结合图形，主要考查考查光合作用的过程和影响因素，要求考生识记光合作用的物质变化和
能量变化，识记影响光合速率的环境因素，并能结合题意分析作答。
题型四 不同环境下植物光合作用的分析
16．生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收
CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可
用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP 的场所有 。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和
释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止 ，又
能保证 正常进行。
【答案】(1) 细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜 细胞呼吸
（或呼吸作用）
(2) 蒸腾作用过强导致水分散失过多 光合作用
【详解】（1）白天植物既可以进行光合作用也可以进行呼吸作用，有氧呼吸第一阶段、二三阶段、光合
作用光反应阶段都能产生ATP。因此产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、
叶绿体类囊体薄膜。
（2）白天气孔关闭能防止蒸腾作用过强而导致的水分散失过多，而晚上气孔打开吸收CO2能保证光合作
用正常进行。
17．（2021·辽宁·高考真题）早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3．5 亿年前，大气中O2浓度显著
增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390μmol·mol-1，是限制植物光合作用速率的重要因素。
核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。
有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco 所在局部空间位置的CO2浓度，促进
了CO2的固定。回答下列问题：
(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco 的催化下，CO2被固定形成 ，进而被还原生成糖类，此过程
发生在 中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO3
-两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图
1 所示的无机碳浓缩过程，图中HCO3
-浓度最高的场所是 （填“细胞外”或“细胞质基质”或
“叶绿体”），可为图示过程提供ATP 的生理过程有 。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶
（PEPC）可将HCO3
-转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放
CO2，提高了Rubisco 附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC 与无机碳的亲和力 （填“高于”或“低于”或“等
于”）Rubisco。
②图2 所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr 转变为PEP 的过程属于
（填“吸能反应”或“放能反应”）。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用 技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有
。
A．改造植物的HCO3
-转运蛋白基因，增强HCO3
-的运输能力
B．改造植物的PEPC 基因，抑制OAA 的合成
C．改造植物的Rubisco 基因，增强CO2固定能力
D．将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
【答案】(1) 三碳化合物 叶绿体基质
(2) 叶绿体 呼吸作用和光合作用
(3) 高于 NADPH 和ATP 吸能反应 同位素示踪
(4)ACD
【详解】（1）光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶
绿体基质中。
（2）图示可知，HCO3
-运输需要消耗ATP，说明HCO3
-离子是通过主动运输的，主动运输一般是逆浓度运
输，由此推断图中HCO3
-浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP 由呼吸作用提供，叶绿
体中的ATP 由光合作用提供。
（3）①PEPC 参与催化HCO3
-+PEP 过程，说明PEPC 与无机碳的亲和力高于Rubisco。
②图2 所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP 和NADPH，图中由Pyr 转变为PEP 的过程需要
消耗ATP，说明图中由Pyr 转变为PEP 的过程属于吸能反应。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用同位素示踪技术。
（4）A、改造植物的HCO3
-转运蛋白基因，增强HCO3
-的运输能力，可以提高植物光合作用的效率，A 符
合题意；
B、改造植物的PEPC 基因，抑制OAA 的合成，不利于最终二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用的效
率，B 不符合题意；
C、改造植物的Rubisco 基因，增强CO2固定能力，可以提高植物光合作用的效率，C 符合题意；
D、将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，可能进一步提高植物光合作用的效率，D 符合题
意。
故选ACD。
18．下左图为CAM 代谢途径，右图为C4途径示意图。请回答：
(1)C3植物固定CO2的最初受体是 （物质）；CAM 植物固定CO2的场所有 ，受
体有 （物质）。光合作用过程中CO2来源相同的植物有 （“C3”“C4”“CAM”植
物）。
(2)C4植物光合作用中淀粉在 （场所）合成，正常条件下叶片的光合产物不会全部运输到其他
部位，原因有 、 。
(3)在生理上，C4植物一般比C3植物的光合作用强，主要原因有 、 。
(4)不同植物固定CO2途径存在差异的根本原因是 ，从进化角度分析是 的结果。
【答案】(1) C5/RuBP （叶肉细胞的）细胞质基质和叶绿体基质 PEP、C5 C4和CAM 植
物
(2) 维管束鞘细胞的叶绿体基质 自身呼吸需要消耗有机物 建造植物体结构需要有机物
(3) PEP 羧化酶活性较强/固定低浓度CO2效率较高 光呼吸弱
(4) 基因多样性/遗传多样性 （长期）自然选择
【详解】（1）CO2进入C3植物的叶绿体基质后，与C5(RuBP)结合形成C3，故C3植物固定CO2的最初受体
是C5(RuBP)。分析左图知，CO2进入CAM 植物叶肉细胞的细胞质基质后，先与PEP 结合，经过一系列反
应转化为苹果酸，苹果酸在晚上储存在液泡中，在白天转运出液泡后重新变成CO2，此时，CO2可进入叶
绿体基质与C5反应生成C3，继续参与暗反应的进行。故CAM 植物固定CO2的场所有细胞质基质和叶绿体
基质，受体有PEP、C5。分析右图，C4途径植物光合作用机制为：CO2进入叶肉细胞后变为HCO3
-, HCO3
-
与草酰乙酸反应生成C4酸，C4酸进入到维管束鞘细胞，转化为CO2，继续在维管束鞘细胞参与暗反应的进
行。故光合作用过程中C4和CAM 植物的CO2来源都是来自C4酸。
（2）由右图可知，C4植物光合作用中淀粉在维管束鞘的叶绿体基质中合成。由于叶片自身呼吸需要消耗
有机物以及建造植物体结构也需要有机物，因而正常条件下叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。
（3）RuBP 在CO2浓度高时与CO2结合生成C3，在CO2浓度低时与O2结合经一系列反应生成CO2，称为
“光呼吸”， C4植物中含有PEP 羧化酶，该酶在CO2较低的浓度下可以固定CO2生成苹果酸，储存在液
泡中，故同样光照强度和CO2浓度下，C4植物固定低浓度CO2效率较高，光呼吸较弱，一般比C3植物的光
合作用强。
（4）不同植物体内含有的遗传物质不同（具有遗传多样性），从根本上上导致不同植物固定CO2途径不
同，这是不同生物为了适应不同的环境，经过长期自然选择的结果。
19．（23-24 高三上·安徽·阶段练习）植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程，即在光照
下叶肉细胞吸收O2，释放CO2。由于这种反应需叶绿体参与并与光合作用同时发生，故称光呼吸。
RuBisCO 是一个双功能的酶，具有催化羧化反应和加氧反应两种功能。RuBP（C5）既可与CO2结合，经此
酶催化生成PGA（C3），进行光合作用；又可与O2在此酶催化下生成1 分子PGA 和1 分子PG（C2），进
行光呼吸，如果光呼吸发生在进行光合作用的生物中，光呼吸最多会抵消约30％的光合作用。具体过程如
图：
(1)卡尔文循环为光反应提供的物质是 ，卡尔文循环中发生的能量转变是 。若突然停止光照，短时间
内C3的含量将 （填写“增加”、“不变”或“减少”）。
(2)光合作用光反应阶段产生的还原型辅酶Ⅱ在卡尔文循环中的作用是 。
(3)光呼吸出现的原因是RuBisCO 的活性中心不能分辨氧气和二氧化碳，在酶动力学称为竞争性抑制。正
常光合作用的叶片突然停止光照后会出现快速释放CO2的现象（CO2猝发），据图分析这一现象产生的主
要原因是 。
(4)温室栽培蔬菜时可通过 的措施，既降低光呼吸、提高光合作用，同时又增加了土壤的肥力。
【答案】(1) ADP、Pi、NADP+ ATP 和NADPH 中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
增加
(2)作为暗反应阶段的还原剂；储存部分能量供暗反应阶段利用
(3)突然停止光照，光合作用消耗的CO2减少，RuBP（C2）含量增多并与氧气反应产生较多的CO2
(4)增施有机肥
【详解】（1）光合作用的暗反应阶段可以为光反应提供的物质是ADP、Pi、NADP+。卡尔文循环发生二
氧化碳的固定和C3还原，所以卡尔文循环中能量的转化形式为ATP、NADPH 中活跃的化学能转化为有机
物中稳定的化学能。光照停止ATP、NADPH 减少，暗反应还原阶段C3的消耗速率首先变慢，此时固定过
程仍按原速率进行，C3的生成速率不变，导致C3的含量增加。
（2）光合作用吸收光能有两方面应用，一是将水分解为氧气和H+，H+和NADP+结合，形成NADPH，
NADPH 作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段，同时储存部分能量供暗反应阶段利用。
（3）Rubisco 是暗反应的关键酶，故存在于真核细胞的叶绿体基质；突然停止光照后，光反应过程停止，
C3还原受阻，光合作用消耗的CO2减少，RuBP（C5）含量增多并与氧气反应产生较多的CO2，出现快速释
放CO2的现象。
（4）温室栽培蔬菜时增施有机肥后经微生物分解作用，可以产生无机盐和二氧化碳，既降低光呼吸、提
高光合作用，同时又增加了土壤的肥力，从而达到增产效果。
1．下图表示人体内葡萄糖的部分代谢过程。下列说法错误的是（ ）
A．人体某些细胞中的①过程可以不消耗能量
B．⑥过程的存在能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽
C．③过程可以产生人体的某些非必需氨基酸
D．人体成熟红细胞能进行图中的①②④过程
【答案】D
【详解】A、葡萄糖进入红细胞是协助扩散，不需要消耗能量，A 正确；
B、⑥过程是丙酮酸可以转化成脂肪，说明细胞呼吸可以产生许多物质参与其他代谢反应，能说明细胞呼
吸是生物体代谢的枢纽，B 正确；
C、血糖浓度过高时，部分血糖可以转化为某些非必需氨基酸和脂肪等一些非糖物质，C 正确；
D、人体成熟红细胞只进行无氧呼吸，即图中①②⑤过程，D 错误。
故选D。
2．（23-24 高二下·安徽滁州·期末）植物在进化过程中会形成各式各样适应环境的机制，下图
表示某植物叶肉细胞进行的生理代谢反应（图中①②表示相关过程）。一般条件下，Rubisco 可以催化C5
与CO2结合；在强光照条件下，CO2吸收受阻，此时过高的O2会在Rubisco 的作用下氧化C5，此过程属于
“光呼吸”。光呼吸是一种借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的消耗能量的反应。有数据表明，
该植物在O2/CO2偏高的情况下，其叶绿体内NADPH/NADP+的比值较高，会导致生成更多的自由基，使其
叶绿体的结构和功能受到损伤。
请回答下列问题：
(1)过程①的进行需要光反应过程提供 。C5重新形成的意义是 。
(2)过程②增强是该植物对强光照的适应：在强光照条件下，光呼吸可以减少 的生成，使叶绿体的结
构和功能免受损伤，对植物体有保护作用。过程②增强时，该植物细胞的光合速率会降低，原因是 。
(3)当叶绿体内NADPH/NADP+的比值升高时，易发生光呼吸，光反应速率 （填“大于”或“小
于”）暗反应速率。
(4)为与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”。请依据题中相关信息和所学知识写出光呼
吸与暗呼吸的不同（至少答两点）： 。
【答案】(1) ATP 和NADPH 保证光合作用暗反应阶段的化学反应持续进行（维持C3的还原过程
顺利进行，并保证暗反应的正常进行）
(2) 自由基 过程②会使一部分C5和O2结合，从而降低CO2的固定量
(3)大于
(4)光呼吸是植物特有的生命活动，细胞呼吸是动植物共同具有的生命活动；光呼吸需要光照，细胞呼吸不
需要光照
【详解】（1）过程①表示暗反应，暗需要光反应为此过程提供[H]（NADPH）和ATP。
C5重新形成的意义是保证光合作用暗反应阶段的化学反应持续进行，或者是维持C3的还原过程顺利进行，
并保证暗反应的正常进行。
（2）由题干信息知，该植物在O2/CO2偏高的情况下，其叶绿体内NADPH/NADP+的比值较高，会导致生
成更多的自由基，使其叶绿体的结构和功能受到损伤。所以过程②光呼吸增强是该植物对强光照的适应：
在强光照条件下，光呼吸可以减少自由基的生成，使叶绿体的结构和功能免受损伤，对植物体有保护作用。
由图可知过程②光呼吸增强时，过程②会使一部分C5和O2结合，从而降低了暗反应阶段CO2的固定量，
进而使该植物细胞的光合速率会降低。
（3）当叶绿体内NADPH/NADP+的比值升高，说明光反应产生的NADPH 有富余，暗反应不能及时利用，
即光反应速率大于暗反应速率。
（4）光呼吸与暗呼吸的不同有：光呼吸是植物特有的生命活动，细胞呼吸是动植物共同具有的生命活动；
光呼吸需要光照，细胞呼吸不需要光照，光呼吸是消耗能量的反应，细胞呼吸是氧化分解释放能量的反应。
3．图1 是在温度和CO2等其他因素均适宜的条件下测定的玉米叶和小麦叶的总光合速率与呼吸速率的比值
（P/R）与光照强度的关系，同时测定了小麦和玉米叶肉细胞的D1 蛋白、F 蛋白及氧气释放速率的相对量
与光照强度的关系，结果如下表所示（“+”多表示量多）。已知叶绿素a 通常与D1 蛋白等物质结合，构
成光合复合体PSⅡ（可使水发生光解）。
光照强
度
a
b
c
d
e
f
小
麦
D1 蛋白
含量
++++
++++
++++++
++++
++
+
F 蛋白
含量
++++
++++
++++++
++++
++
+
氧气释
放速率
++
++++
++++++
++++
++
+
玉
D1 蛋白
++++
++++
+++++
+++++
++++
+++
米
含量
F 蛋白
含量
++++
++++
+++++
+++++
++++
+++
氧气释
放速率
+
++
+++++
+++++
++++
++++
(1)根据题意，光合复合体PSⅡ位于 ，其上色素具有 光能的作用，用 法分离
光合色素所依据的原理是 。
(2)结合表中信息分析，在图1 中的d 光强下，玉米叶的总光合速率 （填“大于”“等于”或“小
于”）小麦叶的总光合速率。
(3)D1 蛋白极易受到强光破坏，被破坏的D1 蛋白降解后，空出相应的位置，新合成的D1 蛋白才能占据相
应位置，使PSⅡ得以修复。叶绿素酶（CLH）可催化叶绿素a 降解，结合态的叶绿素a 不易被降解。CLH
与F 蛋白结合后可催化被破坏的D1 蛋白的降解。结合表中信息分析，在强光下玉米叶的氧气释放速率比
小麦叶降低更慢的原因是 。
(4)玉米称为C4植物，其光合作用的暗反应过程如图2 所示，酶1 为PEP 羧化酶，可以固定低浓度的CO2形
成C4，酶2 为RuBP 羧化酶，可以固定高浓度的CO2形成C3，对低浓度的CO2没有固定能力。则酶1 固定
CO2的能力比酶2 （填“强”或“弱”）。小麦叶肉细胞没有酶1 催化生成C4的过程，称为C3植
物，其光合作用均在叶肉细胞完成。据上述信息分析，与小麦相比，玉米更适应高温、干旱环境的依据是
【答案】(1) 叶绿体类囊体薄膜 吸收、传递、转化 纸层析 4 种色素在层析液中的溶解
度不同
(2)大于
(3)强光下，玉米叶比小麦叶含有更多的CLH 和F，二者结合后能及时将被破坏的D1 蛋白降解，使PSⅡ更
快恢复；玉米结合态的叶绿素a 分子比小麦减少慢，水光解速率降低慢
(4) 强 和小麦相比，玉米含有酶1，可以固定低浓度的CO2，正常进行暗反应（光合作用）
【详解】（1）根据题意，光合复合体PSⅡ位于叶绿体类囊体薄膜上，其上色素具有吸收、传递、转化光
能的作用，用纸层析法分离光合色素所依据的原理是4 种色素在层析液中的溶解度不同，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。
（2）结合表中信息分析，在图1 中的d 光强下，玉米的氧气释放速率大于小麦的氧气释放速率，说明玉米
的净光合速率大于小麦叶的净光合速率，在d 光照强度下，玉米的总光合速率与呼吸速率的比值=小麦的
总光合速率与呼吸速率的比值，已知总光合速率=净光合速率+呼吸速率，可得方程式（玉米的净光合速率
+玉米的呼吸速率）/玉米的呼吸速率=（小麦的净光合速率+小麦的呼吸速率）/小麦的呼吸速率，可转化为
玉米的净光合速率/玉米的呼吸速率=小麦的净光合速率/小麦的呼吸速率，已知玉米的净光合速率大于小麦
叶的净光合速率，说明玉米的呼吸速率也大于小麦的呼吸速率，故玉米叶的总光合速率大于小麦叶的总光
合速率。
（3）在强光下，玉米中的D1 蛋白含量高于小麦，叶绿素a 通常与D1 蛋白等物质结合，构成光合复合体
PSⅡ，光合复合体PSⅡ可使水发生光解产生氧气。且玉米叶比小麦叶含有更多的CLH 和F 蛋白，二者结合
后能及时将被破坏的D1 蛋白降解，使PSⅡ更快恢复；玉米结合态的叶绿素a 分子比小麦减少慢，水光解
速率降低慢。
（4）酶1 可以固定低浓度的CO2形成C4，酶2 对低浓度的CO2没有固定能力，因此酶1 固定CO2的能力比
酶2 强。小麦叶肉细胞没有酶1 催化生成C4的过程，高温、干旱条件下，气孔部分关闭，叶片内CO2浓度
低，玉米和小麦相比含有酶1，可以固定低浓度的CO2，正常进行暗反应（光合作用），因此与小麦相比，
玉米更适应高温、干旱环境。
一、单选题
1．（2024·重庆·高考真题）肿瘤所处环境中的细胞毒性T 细胞存在题图所示代谢过程。其中，PC 酶和
PDH 酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物，进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC 酶的活性会增加琥珀酸的
释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T 细胞的杀伤能力，若环境中存在乳酸，PC 酶的活性会被抑制。
下列叙述正确的是（ ）
A．图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B．图中草酰乙酸和乙酰辅酶A 均产生于线粒体内膜
C．肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T 细胞的杀伤能力
D．葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5 步会生成［H］
【答案】D
【详解】A、由图可知，图中三羧酸循环的代谢反应无直接需氧环节，A 错误；
B、草酰乙酸和乙酰辅酶A 均产生于线粒体基质，B 错误；
C、由题意可知，若环境中存在乳酸，PC 酶的活性会被抑制，而增加PC 酶的活性会增加琥珀酸的释放，
琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T 细胞的杀伤能力，肿瘤细胞无氧呼吸会增加细胞中乳酸含量，从而抑
制PC 酶活性，减弱细胞毒性T 细胞的杀伤能力，C 错误；
D、葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5 步会生成［H］，分别是有氧呼吸第一阶段及图中的4 步，
D 正确。
故选D。
2．（2024·福建·高考真题）叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳
定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳
梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两
组，A 组不处理，B 组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所
示。
下列分析正确的是（ ）
A．0min 时，A 组胞间CO2浓度等于B 组胞间CO2浓度
B．30min 时，B 组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A 组
C．30min 时，限制A 组光合速率的主要因素是光照时间
D．与A 组叶片相比，B 组叶片光合作用的光诱导期更长
【答案】B
【详解】A、题图横坐标是光照时间，在0min 之前，A 和B 两组已经黑暗了一段时间，而二者不是相同条
件，B 组已经用壳梭孢素处理，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放，所以B 组和A 组胞间CO2浓度
不相等，A 错误；
B、30min 时，B 组的光合速率相对值高于A 组，叶绿体中C3生成和还原速率均大于A 组，B 正确；
C、30min 时，限制A 组光合速率的主要因素是气孔开放度，随着光照时间增加，A 组光合速率相对值不
再改变，限制因素不是光照时间，C 错误；
D、题意叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，
这个增高过程称为光合作用的光诱导期。B 组达到最高平衡点用的光照时间比A 组短，与A 组叶片相比，
B 组叶片光合作用的光诱导期更短，D 错误。
故选B。
3．（2025·全国卷·高考真题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速
率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．光照强度为a 时，该植物的干重不会增加
B．光照强度从a 逐渐增加到b 时，该植物生长速率逐渐增大
C．光照强度小于b 时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大
D．光照强度为b 时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低
【答案】C
【详解】A、光照强度为a 时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累
有机物，净光合速率=光合速率-呼吸速率，此时净光合为0，干重不会增加，A 正确；
B、光照强度从a 逐渐增加到b 时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物
越多，生长速率逐渐增大，B 正确；
C、光照强度小于b 时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，
CO2固定速率不会增大（因为光照不足，光反应提供的ATP 和NADPH 有限，限制暗反应）；只有当光照
强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C 错误；
D、光照强度为b 时，光反应为暗反应提供ATP 和NADPH。适当降低光反应速率，提供的ATP 和NADPH
减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D 正确。
故选C。
二、解答题
4．（2025·云南·高考真题）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土
壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的土
壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。
组别
苹果酸/（μmol·g-1）
酒精/（μmol·g-1）
压实组
0.271±0.005
6.114±0.013
疏松组
0.467±0.004
2.233±0.040
回答下列问题：
(1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为 （填“有氧”或
“无氧”）呼吸的中间产物。
(2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是 ，为维持根系
细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更 （填“多”或“少”），原因是
；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔 ，光合作用 阶段首先受抑制，有机物
合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
(3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有 （答出2 点即可）。
【答案】(1)有氧
(2) 压实组黄瓜根系中酒精含量更高 多 压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少 关闭
暗反应
(3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
【详解】（1）有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质
中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。
（2）相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组
黄瓜根系的无氧呼吸更强。为维持根系细胞正常生命活动，由于压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放的能量
较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔
关闭，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，
黄瓜生长缓慢。
（3）为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕，
疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。
5．（2025·河南·高考真题）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高
盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光
合速率等于呼吸速率时的光照强度）。
回答下列问题：
(1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。
(2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述
组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 （答出2 点即可）。
(3)在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 （填
“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是
。
【答案】(1) 为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育
(2)
①③④
温度和二氧化碳浓度
(3) 始终大于 ④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时
的光照强度相等 ，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组
【详解】（1）光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育，故光对
植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。
（2）为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述盐胁迫组（③）和
盐胁迫加光处理组（④）进行对比分析 。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④比较可判断实
验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变
量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。
（3）由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度
相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。
6．（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）。
(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
【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。
