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第11 讲 细胞代谢综合分析
目录
01 模拟基础练
【题型一】光合作用与细胞呼吸的联系
【题型二】光合作用与细胞呼吸相关曲线
【题型三】光合速率的测定
02 重难创新练
03 真题实战练
题型一 光合作用与细胞呼吸的联系
1．正常光照条件下，某植物叶片叶肉细胞进行光合作用、有氧呼吸的示意图如下（数字表示结构，小写
字母表示物质的移动情况），有关说法正确的是（ ）
A．有氧呼吸发生的场所为图中2、3 处
B．线粒体产生的CO2被叶绿体利用，至少穿过5 层生物膜
C．突然黑暗处理，叶绿体内C3含量短时间内将增加
D．h=c，d=g 时，该植株光合作用速率等于呼吸作用速率
【答案】C
【分析】根据题可知，该图是叶绿体的结构和功能、线粒体的结构和功能及光合作用过程与呼吸作用过程
的关系，其中h 和a 代表线粒体释放二氧化碳；b 和c 代表叶绿体吸收二氧化碳；d 和e 代表叶绿体释放氧
气；f 和g 代表线粒体吸收氧气；物质A 是丙酮酸。1 代表线粒体外膜、2 代表线粒体内膜、3 代表线粒体
基质、6 代表叶绿体外膜、7 代表叶绿体内膜、8 代表叶绿体的基粒（由类囊体薄膜堆叠形成）、9 代表叶
1
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绿体基质。
【详解】A、有氧呼吸发生的场所为细胞质基质及图中2（线粒体内膜）、3（线粒体基质），A 错误；
B、线粒体产生的CO2被叶绿体利用，至少穿过4 层生物膜，B 错误；
C、突然黑暗处理，光反应停止，则为暗反应提供的ATP 和NADPH 减少，叶绿体内C3含量短时间内将增
加，C 正确；
D、h=c，d=g 时，叶肉细胞内光合作用速率等于呼吸作用速率，植株光合作用速率小于呼吸作用速率，D
错误。
故选C。
2．下图是水稻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，下列相关叙述正确的是（ ）
A．⑤过程是在叶绿体的基质中进行的，⑤为④提供的物质有ATP、NADPH
B．绿叶从外界吸收的g，在相关酶的作用下，与C3结合，这个过程称为CO2的固定
C．③过程发生的场所是在细胞质基质，②过程需要氧气直接参与，是在线粒体内膜上进行的
D．上述①～⑤过程中，能够产生ATP 的过程有①②③⑤
【答案】D
【分析】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；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供
的ATP 和NADPH 的作用下还原生成葡萄糖。
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[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；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。
【详解】A、⑤过程是光反应，在类囊体的薄膜上进行的，④过程是暗反应，在叶绿体的基质中在进行
的，⑤为④提供的物质有ATP、NADPH，A 错误；
B、绿叶从外界吸收的g（CO2），在相关酶的作用下，与C5结合，这个过程称为CO2的固定，B 错误；
C、③过程(呼吸作用第一阶段)发生的场所是在细胞质基质，②过程（有氧呼吸第二阶段）不需要氧气直接
参与，是在线粒体基质中进行的，C 错误；
D、图中⑤为光反应过程，④为暗反应过程，③为有氧呼吸第一阶段，②为有氧呼吸第二阶段，①为有氧
呼吸第三阶段，其中①②③⑤阶段均能产生ATP，D 正确。
故选D。
3．如图为某植物细胞内部分物质转化示意图，其中字母代表物质，据图分析，下列叙述错误的是（ ）
2
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A．葡萄糖脱水缩合形成的A 可能是不易溶于水且遇碘呈现蓝色的淀粉
B．图中的B 为丙酮酸，只能在线粒体基质中被分解产生C
C．图中的D 为C3，E 为有机物，D 合成E 的过程发生在叶绿体基质
D．若光照强度不变，C 增加，则短时间内D 增加，C5减少
【答案】B
【分析】葡萄糖脱水缩合形成的A 为多糖，B 为丙酮酸，C 为CO2，D 为C3，E 为有机物。
【详解】A、淀粉不易溶于水且遇碘呈现蓝色，葡萄糖脱水缩合形成的A 可能是淀粉，A 正确；
B、题图中的B 为丙酮酸，C 为CO2，在无氧呼吸过程中，丙酮酸可在细胞质基质中被分解产生CO2，在有
氧呼吸过程中，可在线粒体基质中被分解产生CO2，B 错误；
C、题图中的D 为C3，生成E 的过程为光合作用的暗反应，发生在叶绿体基质，E 为有机物，C 正确；
D、若光照强度不变，CO2增加，CO2固定速率增大，C3还原速率不变，则短时间内C3增加，C5减少，D
正确。
故选B。
题型二 光合作用与细胞呼吸相关曲线
4．光补偿点为植物的光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度；光饱和点为植物的光合速率刚达到最大
时对应的光照强度。在一定浓度的CO2、适宜温度及不同光照条件下，科研人员测得甲、乙两种水稻的光
合速率变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．光照强度为1 千勒克司时，甲、乙两种水稻的真正光合速率不等
B．在各自光补偿点时，甲水稻的光合速率为乙水稻的光合速率的1.5 倍
C．未达到各自光饱和点时，影响甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO2浓度
D．在各自光补偿点时，甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量与产生的CO2量相等
【答案】A
3
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【分析】结合题意和图示分析：光补偿点为植物的光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度，达到光补偿
点时甲的光照强度为2 千勒克司，乙的为3 千勒克司；光饱和点为植物的光合速率刚达到最大时对应的最
小的光照强度，达到光饱和点时甲光照强度为3 千勒克司，乙水稻为9 千勒克司；光合速率达到最大值时
CO2吸收量为净光合强度，黑暗条件下单位时间CO2释放量为呼吸速率，甲为10 mg/（100cm2叶·小时），
乙为15 mg/（100cm2叶·小时）。
【详解】A、真正光合速率=净光合速率+呼吸速率，由图可知，在光照强度为1 千勒克司时，甲处于光的
补偿点，因此甲的真正光合速率为10mg/（100cm2叶·小时），此时乙的光合速率小于呼吸速率，因此乙水
稻的真正光合速率为5mg/（100cm2叶·小时），A 正确；
B、光合速率与呼吸速率相等时的光照强度即为光补偿点，据图可知，在各自光补偿点时，甲水稻光合速
率为10mg/（100cm2叶·小时），乙水稻光合速率为15mg/（100cm2叶·小时），乙水稻光合速率为甲水稻光
合速率的1.5 倍，B 错误；
C、未达到各自光饱和点时，影响甲、乙水稻光合速率的主要因素是光照强度，C 错误；
D、光补偿点为植物光合速率等于呼吸速率时的光照强度，此时甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量等于整
个植株所有细胞产生的CO2量，即甲、乙水稻叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，D 错误。
故选A。
5．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图
甲所示。图乙装置是在其他条件适宜时，测定该绿色植物在不同温度下的气体变化情况。结合两图分析，
下列叙述错误的是（ ）
A．该绿色植物在30℃时的光合作用强度与35℃时的光合作用强度相等
B．若每天光照12h，则该植物在20℃时生长速率最快
C．若该植物原重Xkg，置于暗处4h 后重（X-1）kg，然后光照4h 后重（X+2）kg，则总光合速率为
3/4kg·h-1
D．光照下乙装置的液滴在25℃时单位时间内移动的距离最大，此时该植物生长最快；若将NaHCO3液换
成NaOH 溶液，在黑暗条件下可测曲线B
【答案】C
【分析】据图分析：图甲中曲线A 表示的是CO2的吸收量，即光合作用净合成量，曲线B 表示的是呼吸消
耗量。图乙装置可以用来测定光合速率。图乙中NaHCO3溶液作为CO2缓冲液，因此水滴的移动方向与距
离与装置中的O2变化有关。
【详解】A、在光照时间相同的情况下，30℃时光合作用的总量为3.50（净合成量）+3.00（呼吸消耗量）
4
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=6.50mg/h，35℃时光合作用的总量为3.00（净合成量）+3.50（呼吸消耗量）=6.50mg/h，二者相同，A 正
确；
B、若每天交替进行12 小时光照，12 小时黑暗，则幼苗积累有机物为12 小时的净光合-12 小时的呼吸，数
值最大的是20℃，B 正确；
C、该植物原重Xg，置于暗处4h 后重（X-1）g，然后光照4h 后重（X+2）g，则4h 内的净光合量为3g，
总光合量为（3＋1）g，故总光合速率为1g/h，C 错误；
D、图乙中NaHCO3溶液作为CO2缓冲液，因此水滴的移动方向与距离与装置中的O2变化有关，光照下乙
装置的液滴在25℃时单位时间内移动的距离最大，即净光合速率最强，此时该植物生长最快；若将
NaHCO3液换成NaOH 溶液，在黑暗条件下可测曲线B（表示呼吸作用强度），D 正确。
故选C。
6．拟南芥广泛应用于植物生理学、遗传学等领域的研究。如图为拟南芥在不同温度下相关指标的变化曲
线（单位：mmol·cm-2·h-1），实线是光照条件下CO2的吸收速率，虚线是黑暗条件下CO2的产生速率。下
列叙述错误的是（ ）
A．实线表示拟南芥的表观光合速率
B．30℃时真正的光合速率为10mmol·cm-2·h-1
C．B 点表示呼吸速率恰好与光合作用速率相同
D．温度通过影响酶活性而影响拟南芥的光合速率
【答案】C
【分析】分析题文描述和题图：实线表示净光合速率，虚线表示呼吸速率。30℃时净光合速率最大。
【详解】A、实线表示的是CO2的吸收速率，则代表拟南芥的表观光合速率，A 正确；
B、30℃时，净光合速率是8mmol·cm-2·h-1，此时CO2 的产生速率是2mmol·cm-2·h-1，则真正的光合速率为
8+2=10mmol·cm-2·h-1，B 正确；
C、B 点表示光合作用速率是呼吸速率的2 倍，C 错误；
D、温度能够影响酶的活性，如图表示温度通过影响酶活性而影响拟南芥的光合速率，D 正确。
故选C。
题型三 光合速率的测定
7．放置有绿色植物的某密闭容器中，
浓度随时间的变化如图所示，其中a、b 为不同实验阶段，其他
条件适宜且恒定。已知总光合速率=净光合速率+呼吸速率（均用
浓度表示），下列分析正确的是
（ ）
5
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8．
A．阶段a 该植物不进行呼吸作用
B．阶段a 该植物的平均总光合速率为
C．若一直给予适宜光照，则容器中的植物的光合速率会一直增大
D．该植物的光合作用强度受到自身色素及酶的含量的影响
【答案】D
【分析】影响光合作用的环境因素
1、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。
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二
氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增
加到一定的值，光合作用强度不再增强。
【详解】A、阶段a 该植物能进行光合作用，能进行呼吸作用，A 错误；
B、阶段a 该植物的平均总光合速率为＝净光合速率＋呼吸速率=[（1200-300）+（600-
300）]÷0.5=2400μmol mol
⋅
−1 h
⋅
−1，B 错误；
C、由于在密闭容器中， 二氧化碳的浓度固定，若一直给予适宜光照，则容器中的植物的光合速率不会一
直增大，C 错误；
D、除了光照强度，环境中CO2的浓度、叶肉细胞中色素和酶的含量等也会影响光合作用强度，D 正确。
故选D。
8．为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度，然后将
长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D 四组，通过不同遮光处理一周后，测得结果如下表所示。下
列分析正确的是（ ）
处理
光照强
度（μmol/m2·s）
叶绿素含
量（mg·g-1）
净光合速
率（μmolCO2·m-2·s-1）
无遮光处理（A 组）
1292.7
40.9
25.4
红色透光膜（B 组）
410.3
40.0
10.7
蓝色透光膜（C 组）
409.9
39.6
13.2
黄色透光膜（D 组）
930.7
42.1
21.2
6
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A．导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光的波长
B．A、B、C、D 四组棉花中，D 组棉花光合速率最高
C．将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下，叶绿体中生成NADPH 最多的是C 组
D．雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
【答案】D
【分析】本题的自变量是不同的遮光环境，因变量是光照强度、叶绿素含量和净光合作用。根据实验数据
可知，黄色透光膜处理组，光照强度、叶绿素含量和净光合作用强度均高于红色和蓝色透光膜。
【详解】A、不同的透光膜透过的光的波长不同，光照强度不同，进而导致了净光合作用不同，故导致四
组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长，A 错误；
B、由于不同环境中的呼吸速率未知，故无法判断哪种透光膜下棉花叶的光合速率最高，B 错误；
C、不同的处理条件下，D 组处理下叶绿素含量最高，故推测将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜
下，D 组吸收的光能最多，光合作用最强，叶绿体中生成NADPH 最多，C 错误；
D、根据B、C、D 三组实验结果可知，黄素透光膜下，棉花叶的净光合作用更强，故推测雾霾天气下，选
择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长，D 正确。
故选D。
9．将某植物引种到新环境后，其光合速率较原环境发生了一定的变化。将在新环境中产生的该植物种子
培育的幼苗再移回原环境，发现其光合速率变化趋势与其原环境植株一致。在新环境中该植物的光合速率
等生理指标日变化趋势如下图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．新环境中该植株光合速率变化趋势的不同是由环境因素引起的
B．图中光合作用形成ATP 最快的时刻是10：00 时左右
C．10：00～12：00 时光合速率明显减弱，其原因可能是酶的活性减弱
D．气孔导度增大，能够提高蒸腾速率，有助于植物体内水和有机物的运输
【答案】D
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP 的生成，暗反应包括二
氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。
【详解】A、生物的表型既由基因型决定，也受环境影响，在新环境中产生的后代，其遗传特性与亲代基
本相同，从而排除遗传因素的影响；当迁回原环境后，其光合速率又恢复为原环境的速率，说明在原环境
与新环境的光合速率变化趋势的不同是由环境因素引起的，A 正确；
B、光反应和暗反应共同构成光合作用，10：00 时光合速率最大，因此光反应最快，形成ATP 的速率也最
7
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快，B 正确；
C、10：00～12：00 时光合速率明显减弱，但此阶段气孔导度很高，因此限制光合作用的因素不是CO2浓
度，影响因素可能是10：00 到12：00，温度较高降低了光合作用相酶的活性，光合速率明显下降，C 正
确；
D、气孔导度增大，能够提高蒸腾速率，有助于植物体内水分和无机盐的运输，D 错误。
故选D。
一、单选题
1．生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力（吸收并储存CO2的能力）相关，数值越小说明净生产力
越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如下图。相关叙述不正确的是（ ）
A．140 天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度
B．150 天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加
C．210 天后碳通量变化原因是玉米开花结果
D．玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响
【答案】C
【分析】影响光合作用的因素有内有和外因，影响植物光合作用的强度的外因有温度、光照强度、二氧化
碳浓度、光质、水分、矿质元素等，内因有植物的种类、叶龄、叶绿素和五碳化合物等，植物的光合作用
强度是内因和外因综合作用的结果。
【详解】A、生态系统的碳通量数值越小说明净生产力越强，分析题图，140 天时玉米的碳通量＜0，说明
140 天时玉米净生产力较强，此时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度，A 正确；
B、图中显示的是某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况，150 天后碳通量逐渐降低，净生产力越逐渐增
强，原因是玉米叶面积迅速增加，光合作用增强，B 正确；
C、210 天后碳通量逐渐增加，净生产力减小，原因可能是玉米生长，呼吸作用增强所致，C 错误；
D、当地气候变化会通过温度、二氧化碳浓度等影响光合作用，进而影响玉米生长季碳通量，D 正确。
故选C。
2．新疆利用“盐生经济植物+沙漠+盐碱地”模式生产三文鱼、澳洲大龙虾等“海鲜”并迎来大丰收。海
8
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鲜养殖后产生含盐的废水，以经济盐生植物（盐生植物具有“吸盐”功能，还可以作为青贮饲料来喂养鱼
虾等）为媒介、盐碱地为载体，用于盐碱地改良。这样既能节水，又可以治理盐碱地，形成循环的盐碱地
特色产业发展模式，实现改良利用双赢的目标。下列有关说法正确的是（ ）
A．盐生植物的细胞液浓度一定大于含盐废水溶液的浓度
B．盐生植物“吸盐”过程需要大量消耗叶绿体提供的ATP
C．盐生植物在未完全成熟时直接切碎就可以制成青贮饲料
D．该模式遵循自生、循环、整体原理，没有体现协调原理
【答案】A
【分析】生态工程以生态系系统的自我组织、自我调节为基础，遵循着自生（通过有效选择生物组分并合
理布设，有助于生态系统维持自生能力）、循环（在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个
环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高）、协调（处理好生物与环境、生物与生物的
协调与平衡，需要考虑环境容纳量）、整体（进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更
要考虑经济和社会等系统的影响力）等生态学基本原理。
【详解】A、盐生植物需要从含盐废水中吸收水分，因此其细胞液浓度一定大于含盐废水，A 正确；
B、盐生植物以主动运输的方式“吸盐”，消耗的ATP 主要由线粒体提供，叶绿体产生的ATP 主要用于暗
反应产生有机物，B 错误；
C、青贮饲料是未完全成熟的秸秆等通过厌氧发酵制成的，C 错误；
D、该生产模式中生物组分合理布设，遵循了自生原理，青贮饲料喂养鱼虾，实现了废物利用，遵循了循
环原理，实现改良利用双赢的目标，遵循了整体原理，在设计该模式时，生物与环境、生物和生物必然存
在协调与适应，体现了协调原理，D 错误。
故选A。
二、多选题
3．下图是菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用的部分过程，a、b 代表气体。相关叙述正确的是（ ）
A．物质a、b 分别代表O2和CO2
B．过程②④都在生物膜上进行
C．过程③消耗的ATP 可由过程①②④提供
D．只有在有光条件下过程①②③④才能同时进行
【答案】AD
【分析】题图分析，①为有氧呼吸的第三阶段，②为光反应中水的光解，③为暗反应，④有氧呼吸的第
一、第二阶段，a 为O2，b 为CO2，据此答题。
9
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【详解】A、a 为水的光解产生的O2，b 为暗反应的原料CO2，A 正确；
B、④为有氧呼吸第一、第二阶段，发生的场所在细胞质基质和线粒体基质，B 错误；
C、过程③消耗的ATP 是由光反应产生提供，即过程②，C 错误；
D、①④为细胞呼吸，②③光合作用，故只有在有光条件下过程①②③④才能同时进行，D 正确。
故选AD。
4．将小麦幼苗叶片放在温度适宜的密闭容器内，测得该容器内氧气量的变化情况如下图所示。下列说法
正确的是（ ）
A．用溴麝香草酚蓝溶液检测0~5min 容器内的气体，可观察到溶液由蓝变绿再变黄
B．B 点时，小麦叶片的光合作用速率等于呼吸作用速率
C．若小麦叶片的呼吸速率保持不变，则5~15min 叶片产生氧气的速率为6×10-8mol/min
D．与A 点相比，B 点时叶绿体基质中C3含量增加
【答案】ABC
【分析】分析图解：0-5min 期间，黑暗条件下，叶片只进行呼吸作用，密闭容器内的氧气量下降；5-
15min 期间，光照条件下，叶片同时进行光合作用和呼吸作用，并且光合作用强度大于呼吸作用，密闭容
器内的氧气量上升，15min 后达到稳定。
【详解】A、溴麝香草酚蓝溶液检测二氧化碳，0-5min 期间，黑暗条件下，叶片只进行呼吸作用，释放二
氧化碳，容器内含有二氧化碳，可观察到溶液由蓝变绿再变黄，A 正确；
B、密闭容器中氧气浓度取决于有氧呼吸强度和光合作用强度的大小，B 点时氧气浓度不变，说明B 点时
叶片的光合作用速率等于呼吸作用速率；B 正确；
C、黑暗条件下测得的细胞呼吸速率=2×10-8mol/min；而在光照下测得的是净光合作用速率=4×10-8mol/
min，氧气产生量为总光合作用速率，即为细胞呼吸速率与净光合作用速率之和，是6×10-8 mol/min，C 正
确；
D、与A 点相比，B 点时容器内的二氧化碳含量变少，C3生成减少，还原不变，所以C3含量减少，D 错
误。
故选ABC。
5．如图①～⑥为某高等植物体内一些细胞中发生的代谢过程。下列叙述正确的是（ ）
10
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A．该细胞一定具有叶绿体，且⑤过程发生在叶绿体的内膜上
B．可为成熟叶片细胞中的①过程提供能量的ATP 来自②③④⑤过程
C．NADPH 可作为光合作用暗反应的还原剂，且能提供能量
D．当细胞内①过程速率大于②过程时，植物不一定积累有机物
【答案】CD
【分析】光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能
转变成化学能储存在合成的有机物中的过程。
【详解】A、由图中生理过程可知，①⑤⑥为光合作用，②③④为有氧呼吸，该细胞能进行光合作用一定
具有叶绿体，且⑤过程（光反应）发生在叶绿体的类囊体薄膜上，类囊体薄膜不是叶绿体内膜，A 错误；
B、①是暗反应中C₃ 的还原过程，所消耗的ATP 只能来自光反应，不能来自细胞呼吸（②③④），B 错
误；
C、NADPH 可作为光合作用暗反应的还原剂且能提供能量，C 正确；
D、由于该细胞是能进行光合作用的细胞，当细胞内①过程速率大于②过程时，该细胞的光合速率大于呼
吸速率，但整株植物不一定光合速率大于呼吸速率，即植物不一定积累有机物，D 正确。
故选CD。
6．植物叶肉细胞能进行光合作用亦能进行呼吸作用，两代谢过程中存在多种相似物质的转化，如水的分
解与合成、二氧化碳的产生与消耗等。某叶片有机物量为M，先黑暗处理两小时，叶片重量的变化量为
2；再光照两小时叶片重量变为M+4（光强恒定）。下列相关叙述正确的是（ ）
A．若给该叶片提供H2
18O，四小时后有机物中也能检测出
18O
B．该光照强度下，此叶片每天至少光照12 小时，叶片有机物的量才不会减少
C．光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢都储存了活跃的化学能
D．CO2的产生和CO2的消耗都在生物膜上进行
【答案】AC
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光
照，吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]和氧气，另一部分光能用于合成ATP。暗
反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三
碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的[H]和ATP 被还原。
【详解】AB、给植物提供H2
18O，其参与光合作用，可在有机物中也能检测出
18O，A 正确；
B、某叶片有机物量为M，先黑暗处理两小时，叶片重量的变化量为2；再光照两小时叶片重量变为M+4
（光强恒定），则说明每小时呼吸值为2÷2=1，总光合速率为（M+4+2-M）÷2=3，则一天呼吸消耗
1×24=24，24÷3=8 小时，故该光照强度下，此叶片每天至少光照8 小时，叶片有机物的量才不会减少，B
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错误；
C、光合作用产生的NADPH 和呼吸作用产生的NADH 都储存了活跃的化学能，C 正确；
D、CO2的产生在线粒体基质，CO2的消耗在叶绿体基质，都不在生物膜上进行，D 错误。
故选AC。
三、非选择题
7．自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，已引起全球气候变
暖等-一系列极其严重问题。温室效应会导致某些地区出现干旱，为探究温室效应对植物光合作用速率的影
响，某科研人员以野生大豆为材料，设置3 个独立的开放式气室进行了相关实验，部分结果如图所示。回
答下列问题：
注：“1”代表对照组气室（CK），“2”代表+1℃气室，“3”代表+1℃，+200μmol/molCO2气室（“+”表示
在“1”的温度或二氧化碳浓度上增加）
(1)野生大豆进行光合作用时，光反应的产物有 。从大气中吸收的CO2经过暗反应最终转化为储存
能量的有机物，该过程发生在 （具体部位）。
(2)据图分析可知，温度升高会使野生大豆的净光合速率 ，对比2 和3 可知，实验条件下可通过
（措施）缓解温度升高对野生大豆净光合速率的影响。
(3)与正常光照相比，适度遮光条件下野生大豆幼苗叶绿素含量升高，其意义是 。野生大豆可缓解
因温室效应引起的干旱对其生长发育的不利影响，据图分析，其机制是 。
【答案】(1) NADPH、ATP 和O2 叶绿体基质
(2) 降低 适当升高CO2浓度
(3) 叶绿素含量升高，使植物幼苗在弱光环境中的光捕获能力增强 降低气孔导度，进而降低蒸腾
速率以减少水分散失；提高水分利用效率
【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释
放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP
和NADPH 的过程。
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暗反应阶段是利用光反应生成NADPH 和ATP 进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段
基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH 和ATP 的提供，故称为暗反应阶段。
【详解】（1）植物进行光合作用时，发生水的光解、ATP 和NADPH 的合成，因此光反应的产物有
NADPH、ATP 和O2.；暗反应的场所是叶绿体基质。
（2）据图分析可知，温度升高会使野生大豆的净光合速率降低，对比2 和3 可知，实验条件下可通过适当
升高CO2浓度缓解温度升高对野生大豆净光合速率的影响。
（3）适度遮光条件下，植物幼苗叶绿素含量升高，使幼苗在弱光环境中的光捕获能力增强，提高光能利
用率，以适应弱光环境。据图分析可知，野生大豆可以通过降低气孔导度，进而降低蒸腾速率以减少水分
散失，同时提高水分利用效率，来缓解干旱对其生长发育的不利影响。
8．如图1 表示银杏叶肉细胞内部分代谢过程，甲～丁表示物质，①~⑤表示过程。某科研小组研究了不同
温度条件下CO2浓度对银杏净光合速率的影响，得到如图2 所示曲线，已知除自变量外，其他条件相同且
适宜。请回答下列问题：
(1)图1 中的乙是 。①~⑤过程中，发生在生物膜上的有 。
(2)据图2 可知，当CO2浓度低于400μmol·mol-1时，15℃条件下的银杏净光合速率高于28℃下的，其原因
可能是 。
(3)科研小组测定了银杏叶片在28℃时，不同氧气浓度下的净光合速率（以CO2的吸收速率为指标），部分
数据如表所示。
氧气浓度
2%
20%
CO2的吸收速率（mg·cm-2·h-1）
23
9
探究氧气浓度对光合作用是否产生影响，在表中数据的基础上，可在 条件下测定相应氧气浓度下
银杏叶片的呼吸速率。假设在温度为28℃的情况下，氧气浓度为2%时，银杏叶片呼吸速率为
Xmg·cm-2·h-1，氧气浓度为20%时，银杏叶片呼吸速率为Ymg·cm-2·h-1，如果23+X=9+Y，说明 。
【答案】(1) 丙酮酸 ①、⑤
(2)CO2浓度较低，限制了银杏植株的光合作用，而28℃条件下银杏的呼吸作用较强，消耗的有机物较多
(3) 黑暗 氧气浓度为2%时的总光合速率和氧气浓度为20%时的相等
【分析】1、 光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸
收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH 和氧气，另一部分光能用于合成ATP，
暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的
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三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH 和ATP 被还原。
【详解】（1）在有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解产生丙酮酸和[H]，即物质乙为丙酮酸；
据图可知，①是光合作用的光反应阶段，②是有氧呼吸的第二阶段，③是光合作用的暗反应阶段，④是有氧呼
吸的第一阶段，⑤是有氧呼吸的第三阶段，①~⑤过程中，发生在生物膜上的有①（叶绿体类囊体薄膜
上）、⑤（线粒体内膜上）。
（2）二氧化碳是暗反应的原料，而净光合速率=总光合速率-呼吸速率，据图2 可知，当CO2浓度低于
400μmol·mol-1时，15℃条件下的银杏净光合速率高于28℃下的，其原因可能是CO2浓度较低，限制了银杏
植株的光合作用，而28℃条件下银杏的呼吸作用较强，消耗的有机物较多。
（3）黑暗中植物只能进行呼吸作用，该过程消耗氧气，释放二氧化碳，故探究氧气浓度对光合作用是否
产生影响，在表中数据的基础上，可在黑暗条件下测定相应氧气浓度下银杏叶片的呼吸速率；假设在温度
为28℃的情况下，氧气浓度为2%时，银杏叶片呼吸速率为Xmg·cm-2·h-1，氧气浓度为20%时，银杏叶片呼
吸速率为Ymg·cm-2·h-1，据表分析，23+X=9+Y 表示氧浓度为2%时和氧浓度为20%时真正的光合作用速率相
等。
9．光合作用、有氧呼吸、厌氧发酵的和谐有序进行是土壤底栖藻类正常生命活动的基础。某单细胞土壤
底栖藻类在黑暗条件下无氧发酵产生醋酸等有机酸（HA），导致类囊体、线粒体酸化，有利于其从黑暗
向黎明过渡，相关过程如下图1，字母 B~H 代表相关物质。请回答下列问题。
(1)物质 B 是 ，除TCA 循环外，图中能产生物质B 的过程还有 ；物质C、H 分别是 、 。
(2)黑暗条件下，PQ 等电子传递体处于 （氧化、还原）状态。从黑暗转黎明时，整体光合电子传递速
率慢，导致 （填字母）量成为卡尔文循环的限制因素，此时吸收的光能过剩，对电子传递链造成压
力。
(3)光合色素吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的
荧光淬灭称之为光化学淬灭（qP），由热能散失引起的荧光淬灭称之为非光化学淬灭（NPQ）。为了探究
厌氧发酵产酸对光能利用的影响，研究人员以npq4 突变体（缺失LHCSR 蛋白，LHCSR 催化NPQ）和
正常藻为材料，在黑暗中进行厌氧发酵，发酵180min 后添加KOH。整个实验过程中连续抽样，在光下测
定荧光强度，结果如下图2、图3。相关推断合理的是____。
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A．突变体厌氧发酵时间越长，光化学淬灭越强
B．正常藻厌氧发酵后加入 KOH，非光化学淬灭增强
C．正常藻厌氧发酵产生有机酸，降低类囊体pH，促进非光化学淬灭
D．正常藻厌氧发酵产生有机酸，有利于缓解黎明时电子传递链的压力
(4)为进一步研究厌氧发酵产酸对光下放氧的影响，研究人员将正常藻平均分为两组，在黑暗条件下厌氧发
酵3 小时后，对照组不加KOH，实验组用KOH 处理，在弱光下连续测定放氧量并计算达到最大氧气释放
量的百分比，结果如下表。
组别
光照时间/h
0.5
1
2
3
对照
组
30%
80%
100%
100%
实验
组
0%
0%
60%
100%
放氧速率等于光合作用产生氧气的速率减去呼吸作用消耗氧气的速率。实验数据说明厌氧发酵产酸
（促进、抑制）有氧呼吸。实验组放氧速率比对照组低，主要原因是 。
【答案】(1) CO2 丙酮酸分解为乙酰辅酶A（或醋酸）、丙酮酸分解为酒精 H2O ATP
(2) 氧化 F、H
(3)CD
(4) 抑制 实验组与对照组光合作用放氧速率相当，实验组有氧呼吸速率大于对照组
【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应阶段：
（1）光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接
以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型
辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关
酶的催化作用下，提供能量促使ADP 与Pi 反应形成ATP。
（2）暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合
物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP 和NADPH 释放的能量，并且被NADPH 还原。一些接
受能量并被还原的三碳化合物，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
三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。
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2、影响光合作用的因素外在环境因素主要是光照强度、二氧化碳浓度和温度，内在因素主要是酶的含
量、叶绿素的含量和五碳化合物的含量。
【详解】（1）在有氧呼吸第二阶段，丙酮酸进入线粒体，在线粒体基质中生成二氧化碳。据图可知，丙
酮酸进入线粒体后在线粒体基质中生成B，因此，B 为二氧化碳。据图可知，除TCA 循环外，图中能产生
物质B 的过程还有丙酮酸分解为乙酰辅酶A（或醋酸）、丙酮酸分解为酒精。据图可知，物质C 在类囊体
膜上经光解成H+和D，可知，物质C 是水。据图可知，物质G 在类囊体膜上利用H+顺浓度运输提供的能
量，反应生成物质H，因此可知，物质H 为ATP。
（2）黑暗条件下，类囊体膜上不发生水的光解，PQ 等电子传递体无法获得电子，因此，它们处于氧化状
态。从黑暗转黎明时，整体光合电子传递速率慢，产生的ATP 和NADPH 少，导致暗反应的卡尔文循环受
限。据图可知，F 和H 分别代表ATP 和NADPH。因此，从黑暗转黎明时，整体光合电子传递速率慢，导
致F、H 量成为卡尔文循环的限制因素。
（3）A、据图2 可知，突变体厌氧发酵时间越长，荧光强度基本保持不变，说明光化学淬灭并没有变强，
推断不合理，A 不符合题意；
B、据图2 可知，正常藻厌氧发酵后加入 KOH，荧光强度明显增强，并未淬灭，推断不合理，B 不符合题
意；
C、正常藻在厌氧发酵产生有机酸，类囊体pH 降低，光反应减慢，合成的ATP 减少，热能散失增加，促
进非光化学淬灭，推断合理，C 符合题意；
D、正常藻厌氧发酵产生有机酸，酸化类囊体，减少对光的吸收，能缓解黎明时电子传递链的压力，推断
合理，D 符合题意。
故选CD。
（4）据表中数据表明，加了KOH 的实验组，在相同时间内，氧气释放量低，说明此时有氧呼吸强消耗了
氧气。由此可推断，厌氧发酵产酸对有氧呼吸有抑制作用。实验组放氧速率比对照组低，主要原因是实验
组与对照组光合作用放氧速率相当，实验组有氧呼吸速率大于对照组。
10．图1 表示黄瓜叶肉细胞光合作用与细胞呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径，其中①~⑥代表有关
生理过程。图2 是科研小组在黄瓜幼苗光合作用的最适温度条件下探究环境因素对其光合作用影响时所得
到的实验结果。据图回答下列问题：
(1)图1 中⑤过程产生的[H]功能是 ，图1 中不能产生ATP 的过程是
（填序号）。
(2)图2 中n 点时黄瓜叶肉细胞消耗[H]的具体场所是 ，该点叶肉细胞中光合作用速率
（填“>”或“=”或“<”）呼吸作用速率。假设黄瓜光合速率和呼吸速率的最适温度分别是25℃和30℃，
若将温度提高到30℃（其他条件不变），则图中n 点的位置理论上会向 （填“左”或“右”）移
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动。
(3)图2 中黄瓜幼苗从 点之后开始进行光合作用，若植物呼吸作用的强度不变，d 点真正的光合速
率固定的CO2为 mg·h-1．p 点之前限制黄瓜幼苗光合作用速率的环境因素有
。
【答案】(1) 用于暗反应过程C3的还原 ①⑥
(2) 叶绿体基质和线粒体内膜 > 右
(3) m 140 光照强度、CO2浓度
【分析】据图分析，图1 中①-⑥依次表示C3的还原、呼吸作用第一阶段、有氧呼吸第二阶段、有氧呼吸
第三阶段、水的光解、CO2的固定；图2 中a 点表示呼吸速率，n 点表示CO2补偿点。
【详解】（1）⑤过程产生的[H]功能是为暗反应提供还原剂，还原C3。
（2）图2 中n 点表示CO2补偿点，此时黄瓜叶肉细胞既进行光合作用，也进行呼吸作用，消耗[H]的具体
场所是叶绿体基质（暗反应阶段）和线粒体内膜（有氧呼吸第三阶段）；此时整株植株光合速率等于呼吸
速率，叶肉细胞中光合作用速率大于呼吸作用速率；由题意可知，图示为光合作用的最适温度条件下测得
的结果，则温度提高到30℃（其他条件不变），呼吸速率增强，光合速率减弱，则图中n 点的位置理论上
会向右移动。
（3）由图2 可知，从m 点开始，曲线（表示二氧化碳吸收量）有上升趋势，说明从m 点开始，黄瓜幼苗
开始进行光合作用；d 点真正的光合速率固定的CO2=净光合速率＋呼吸速率=120+20=140mg·h-1；P 点前，
随光照强度、CO2浓度的增加，植物光合速率逐渐增加，说明光照强度、CO2浓度是限制其光合速率的环
境因素。
一、单选题
1．（2022·福建·高考真题）曲线图是生物学研究中数学模型建构的一种表现形式。下图中的曲线可以表示
相应生命活动变化关系的是（ ）
A．曲线a 可表示自然状态下，某植物CO2吸收速率随环境CO2浓度变化的关系
B．曲线a 可表示葡萄糖进入红细胞时，物质运输速率随膜两侧物质浓度差变化的关系
C．曲线b 可表示自然状态下，某池塘草鱼种群增长速率随时间变化的关系
D．曲线b 可表示在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化的关系
【答案】C
【分析】净光合速率等于光合作用的速率减去呼吸作用的速率，当夜晚或光照较弱等条件下，呼吸强于光
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合，净光合速率小于0。
【详解】A、自然状态下，环境CO2浓度变化情况，达不到抑制光合作用的程度，不可能造成曲线下降，
不能用a 曲线表示自然状态下，某植物CO2吸收速率随环境CO2浓度变化的关系，A 错误；
B、葡萄糖以协助扩散的方式进入红细胞，膜两侧葡萄糖浓度差越大，运输速率越大，但是最终受到细胞
膜上葡萄糖载体数量的限制，曲线达到最高点后维持水平，a 曲线与其不符，B 错误；
C、自然状态下，某池塘草鱼种群数量呈S 形增长，其增长速率随时间变化先上升后下降至零，曲线b 可
表示其变化，C 正确；
D、在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化，清晨或傍晚可能小于零，b 曲线与其不符，D 错
误。
故选C。
二、非选择题
2．（2022·福建·高考真题）栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为提
高栅藻的培养效率和油脂含量，科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养
（如图1）对栅藻生长和产油量的影响，结果如图2。
回答下列问题：
(1)实验中，悬浮培养和膜培养装置应给予相同的 （答出2 点即可）。
(2)为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测
18O2释
放量。你认为该方法 （填“可行”或“不可行”），理由是 。
(3)由图2 的结果可知，膜培养的栅藻虽然叶绿素含量较低，但膜培养仍具一定的优势，体现在 ① 。结合
图1，从影响光合效率因素的角度分析，膜培养具有这种优势的原因是 ② 。
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(4)根据图2 的结果，对利用栅藻生产油脂的建议是 。
【答案】(1)光照强度、通气量、接种量
(2) 不可行 C18O2中的
18O 在暗反应中随C18O2转移到糖类等有机物中（ C18O2→C3→CH2
18O），
光反应中释放的O2来自H2O，排出的气体中检测不到
18O2
(3) 生物量(产率)和油脂产率较高 膜培养时栅藻更充分利用光照和CO2/膜培养时栅藻对光照和
CO2利用率更高
(4)使用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式
【分析】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。
【详解】（1）分析题意可知，本实验中科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附
式膜培养，实验的自变量是含水量等不同，实验除了自变量，其他的无关变量要保持相同且适宜，所以悬
浮培养和膜培养装置应给予相同的光照强度、通气量、接种量。
（2）分析题意，本实验目的是测定两种培养模式的栅藻光合速率，C18O2中的
18O 在暗反应中随C18O2转移
到糖类等有机物中（ C18O2→C3→CH2
18O），光反应中释放的O2来自H2O，排出的气体中检测不到
18O2，
因此根据被标记的氧气量不能测定栅藻光合速率。
（3）由图2 的结果可知，与悬浮培养相比，膜培养的栅藻生物量（产率）和油脂产率更高，可能是因为虽
然膜培养的栅藻叶绿素含量较低，但栅藻更充分利用光照和CO2。
（4）比较图2 各组膜培养的栅藻，2%琼脂浓度培养基培养的栅藻油脂产率最高，所以建议对栅藻采用2%
琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式。
3．（2022·湖南·高考真题）将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长
的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s·m2）时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;日照
时长短于12 小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1 天后，播种于沙床上。将
沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/（s·m2），每天光照时长为
14 小时。回答下列问题:
(1)在此条件下，该水稻种子 （填“能”或“不能”）萌发并成苗（以株高≥2 厘米，至少1 片绿叶视
为成苗），理由是 。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s·m2），其他条件与上述实验相同，该
水稻 （填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是 （答出两点即可）。
(3)若该水稻种子用于稻田直播（即将种子直接撒播于农田），为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆
盖，该种子应具有 特性。
【答案】(1) 能 种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且
光照有利于叶片叶绿素的形成
(2) 不能 光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14 小时，此时光照时没有
有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12 小时，
植株不能开花
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(3)耐受酒精毒害
【分析】种子萌发初期，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，有机物含量逐渐减少；当幼苗出
土、形成绿叶后，开始通过光合作用合成有机物，但光合作用大于呼吸作用时，植株有机物开始增加。
【详解】（1）种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照
强度为2μmol/(s•m2)，每天光照时长为14 小时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的
形成，种子仍能萌发并成苗。
（2）将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为
14 小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12 小
时，植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。
（3）该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，
此时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作
用，推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。
4．（2022·浙江·高考真题）通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员
从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
处理
指标
光饱和
点
（klx）
光补偿
点
（lx）
低于5klx 光合曲
线的斜率
（mgCO2．
dm-2．hr-1．
klx-1）
叶绿素含量
（mg·dm-2
）
单株光
合产量
（g 干
重）
单株叶
光合产
量（g
干重）
单株果
实光合
产量
（g 干
重）
不遮阴
40
550
1.22
2.09
18.92
3.25
8.25
遮阴2
小时
35
515
1.23
2.66
18.84
3.05
8.21
遮阴4
小时
30
500
1.46
3.03
16.64
3.05
6.13
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题：
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加 ，提高吸收
光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的 ；结合光补
偿点的变化趋势，说明植株通过降低 ，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据
表中 的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以 形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，
植株优先将光合产物分配至 中。
(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均 。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物
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进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为 （A．<2 小时 B．2 小时 C．4 小
时 D．>4 小时），才能获得较高的花生产量。
【答案】(1) 叶绿素含量 光合速率 呼吸速率 低于5klx 光合曲线的斜率
(2) 蔗糖 叶
(3) 下降 A
【分析】实验条件下，植物处于弱光条件，据表分析，植物的叶绿素含量上升、低于5klx 光合曲线的斜率
增大、光补偿点和饱和点都下降，植物的光合产量都下降。
【详解】（1）从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸
收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在
降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大
于0 的积累效果。
低于5klx 光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光
合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。
（2）植物的光合产物主要是以有机物（蔗糖）形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长（4
小时）遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上
升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。
（3）与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应
尽量减少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。
5．（2021·江苏·高考真题）线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径，虚
线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。
(1)叶绿体在 上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是 。
(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新
合成的C3必须用于再生 ；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当
于固定了 个CO2分子。
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地
将光照产生的 中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为 中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是:取培养
10~14d 大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，
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测定，计算光合放氧速率（单位为µmolO2•mg-1chl•h-1，chl 为叶绿素）。请完成下表。
实验步骤的目的
简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙
酮溶液
寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物
浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的
对照组
①
②
对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定
用氧电极测定叶片放氧
③
称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定
【答案】(1) 类囊体薄膜 叶绿素、类胡萝卜素
(2) C5 12
(3) [H] ATP
(4) 在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮 减少叶片差异造成的误差
叶绿素定量测定（或测定叶绿素含量）
【分析】图示表示植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖的合成以及呼吸作用过程的代谢途径，设计实验
研究线粒体对光合作用的影响。
【详解】（1）光合作用光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光和色素是叶绿
素、类胡萝卜素。
（2）据题意在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分
子蔗糖含12 个C 原子，C5含有5 个碳原子，据图固定1 个CO2合成1 个C3，应为还要再生出C5，故需要
12 个CO2合成一分子蔗糖。
（3）NADPH 起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP 中的化学能和热能。
（4）设计实验遵循单一变量原则，对照原则，等量原则，对照组为在水中加入相同体积不含寡霉素丙酮
溶液。对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研
磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。
6．（2021·海南·高考真题）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工
厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是 。除通气外，还需
更换营养液，其主要原因是 。
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED 灯培植生菜，选用红蓝光的依据是 。生菜成熟叶片在不同
光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在 点所对应的光照强度；为
提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B 点的移动方向是 。
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(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果
如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度 ；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24h
后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量 。
【答案】(1) 增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用 根细胞通过呼吸作用产生二氧
化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH 下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生
改变
(2) 植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光 B 右上方
(3) 低
下降
【分析】影响光合作用的主要因素有：光照强度、二氧化碳浓度、温度等；第（2）题图表示光照强度对
光合速率的影响，第（3）题图表示温度对光合速率和呼吸速率的影响。
【详解】（1）营养液中的生菜长期在液体的环境中，根得不到充足的氧，影响呼吸作用，从而影响生
长，培养过程中要经常给营养液通入空气，其目的是促进生菜根部细胞呼吸；营养液中的无机盐在培植生
菜的过程中会被大量吸收，导致营养液成分改变；并且根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳
酸，导致营养液pH 下降，因此需要更换培养液。
（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以选用红蓝光组合LED 灯培植生菜可以提高植物的光合作用，从
而提高生菜的产量；B 点为光饱和点对应的最大光合速率，因此培植区的光照强度应设置在B 点所对应的
光照强度，根据题干“为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度”可知：该条件下光合速率增大，
则B 点向右上方移动。
（3）根据曲线可知：在此曲线中光合速率的最适温度为T5，而在该实验温度范围内呼吸速率的最适温度
还未出现，所以光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低，若将培植区的温度从T5调至T6，导致光合速率
减小而呼吸速率增大，生菜植物的有机物积累量将下降。
7．（2021·福建·高考真题）大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋
生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置
不同大气CO2浓度（大气CO2浓度LC 和高CO2浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP 和高磷浓度HP）的实验
组合进行相关实验，结果如下图所示。
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回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下， 。
(2)ATP 水解酶的主要功能是 。ATP 水解酶活性可通过测定 表示。
(3)由图1、2 可知，在较强的光照强度下，HC+HP 处理比LC+HP 处理的龙须菜净光合速率低，推测原因
是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，因而细胞 增强，
导致有机物消耗增加。
(4)由图2 可知，大气CO2条件下，高磷浓度能 龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排
放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果，从经济效益和环
境保护的角度分析种植龙须菜的理由是 。
【答案】(1)不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP 水解酶活性和净光合速率的影响
(2) 催化ATP 水解 单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP 的生成量或单位时间ATP 的消耗量
(3)呼吸作用
(4) 提高 龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素
的浓度，保护海洋生态
【分析】根据题意，本实验研究CO2浓度和磷浓度对龙须菜生长的影响，故自变量是CO2浓度和磷浓度，
因变量为海洋藻类龙须菜的生长状况。据图1 可知，相同CO2浓度条件下，高磷浓度比低磷浓度的ATP 水
解酶活性高，且在相同磷浓度下，高浓度二氧化碳ATP 水解酶活性高。
【详解】（1）结合分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜
ATP 水解酶活性和净光合速率的影响。
（2）酶具有专一性，ATP 水解酶的主要功能是催化ATP 水解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗
量进行测定，由于ATP 的水解产物是ADP 和Pi，故ATP 水解酶活性可通过测定单位时间磷酸的生成量或
单位时间ADP 的生成量或单位时间ATP 的消耗量。
（3）净光合速率=总光合速率-呼吸速率，由图1、2 可知，在较强的光照强度下，HC+HP 处理比LC+HP
处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿
质元素，矿质元素的吸收需要能量，因而细胞呼吸增强，导致有机物消耗增加。
（4）由图2 可知，大气CO2条件（LC 组）下，HP 组（高磷浓度）的净光合速率＞LP 组（低磷浓度），
故推测高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率；结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植
龙须菜的理由是龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的
浓度，保护海洋生态。
8．（2021·浙江·高考真题）现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a 含量和光合速率的影
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响。实验结果如下图，图中的绿藻质量为鲜重。
回答下列问题：
（1）实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素，经处理后，用光电比色法测定色素提取液的 ，计
算叶绿素a 的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a 的含量较 ，以适应低光强
环境。由乙图分析可知，在 条件下温度对光合速率的影响更显著。
（2）叶绿素a 的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种 反应。光反应的
产物有 和O2。
（3）图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率 ，理由是 。
（4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1，则在该条件下每克绿藻每小时光
合作用消耗CO2生成 μmol 的3-磷酸甘油酸。
【答案】 光密度值 高 高光强 吸能 ATP、NADPH 小 绿藻放氧速率等
于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率 360
【分析】分析甲图，相同光强度下，绿藻中的叶绿素a 含量随温度升高而增多，相同温度下，低光强的的
叶绿素a 含量更高。
分析乙图，相同光强度下，温度在25℃之前，随着温度升高，绿藻放氧速率（净光合速率）加快。相同温
度下，高光强的绿藻放氧速率（净光合速率）更大。
【详解】（1）叶绿体中的4 种光合色素含量和吸光能力存在差异，因此可以利用光电比色法测定色素提取
液的光密度值来计算叶绿素a 的含量；由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a 的含量较高，以
增强吸光的能力，从而以适应低光强环境；由乙图可知，低光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差
不大，高光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差很大，因此在高光强条件下，温度对光合速率的影
响更显著。
（2）叶绿素a 可以吸收、传递、转化光能，故从能量角度分析，叶绿素a 的含量直接影响光反应的速率。
从能量角度分析，光反应需要消耗太阳能，光反应是一种吸能反应；光反应过程包括水的光解（产生
NADPH 和氧气）和ATP 的合成，因此光反应的产物有ATP、NADPH 和O2。
（3）图乙的绿藻放氧速率表示净光合速率，绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗
氧气的速率，因此图乙的绿藻放氧速率比光反应产生氧气的的速率小。
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（4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1，由乙图可知，绿藻放氧速率为
150μmol·g-1·h-1，光合作用产生的氧气速率为180μmol·g-1·h-1，因此每克绿藻每小时光合作用消耗CO2为
180μmol，因为1 分子的二氧化碳与 1 个 RuBP 结合形成2 分子3-磷酸甘油酸。故每克绿藻每小时光合
作用消耗CO2生成180 ×2=360μmol 的3-磷酸甘油酸。
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