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第11 讲 细胞代谢综合分析
目录
01 考情透视·目标导航..................................................................................................................................1
02 知识导图·思维领航..................................................................................................................................2
03 考点突破·考法探究..................................................................................................................................2
考点一 光合作用和细胞呼吸之间的关系..............................................................................................2
知识点1 光合作用与有氧呼吸过程的联系.............................................................................................2
知识点2 光合作用与有氧呼吸过程中元素的转移途径.........................................................................5
知识点3 光合作用与有氧呼吸能量上的联系.........................................................................................6
知识点4 归纳光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP 的来源与去路.......................6
知识点5 辨析真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率..................................................................6
知识点6 测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法（常考点）.........................................................8
考向1 结合光合速率的测定，考查科学探究.......................................................................................13
考点二 光合作用与细胞呼吸综合应用................................................................................................14
知识点1 自然环境中（夏季）一昼夜植物CO2浓度变化曲线...........................................................15
知识点2 密闭环境中一昼夜植物CO2浓度变化曲线...........................................................................16
04 真题练习·命题洞见................................................................................................................................18
05 长句分析·规范作答................................................................................................................................19
一、教材知识链接...............................................................................................................................................19
二、教材深挖拓展...............................................................................................................................................20
三、长句规范作答...............................................................................................................................................20
考点
由高考知核心知识点
预测
细胞代谢综合
分析
考点一：光合作用和
细胞呼吸之间的关系
2023 广东）综合题型
（2023 北京）综合题型
（2023 山东）综合题型
（2023 全国）综合题型
（2022 广东）综合题型
（2022 北京）综合题型
（2022 山东）综合题型
（2022 河北）综合题型
（2022 天津）综合题型
（2022 浙江）综合题型
（2022 全国）综合题型
（2022 海南）综合题型
（3 年59 考，全国卷3 年5 考）
题型：解答题
内容：可能在呈现现实中
的问题情景，让学生在真实的
背景下发挥核心价值引领，运
用必备知识全面综合展现学科
素养水平，呼吸作用和光合作
用的基础过程反应物和产物、
新情境资料分析和书本基础知
识的联系。需要熟练掌握基础
知识、综合分析能力和探究能
力。
考点二：光合作用与
细胞呼吸综合应用
课标要求
1.熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。
2.通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。
1
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考点一 光合作用和细胞呼吸之间的关系
知识点1 光合作用与有氧呼吸过程的联系
1.图解光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系
2
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2.光合作用和细胞呼吸的比较
比较项目
光合作用
细胞呼吸
代谢类型
合成作用(或同化作用)
分解作用(或异化作用)
发生范围
含叶绿体的植物细胞；蓝细菌、光合细菌等
所有活细胞
发生场所
叶绿体(真核生物)；细胞质(原核生物)
有氧呼吸：细胞质基质、线粒体(真核生物)；
细胞质(原核生物)
无氧呼吸：细胞质基质
发生条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
物质变化
无机物――→有机物
有机物――→无机物
能量变化
光能→化学能
化学能→热能、ATP 中活跃的化学能
实质
无机物――→有机物；储存能量
有机物――→无机物(或简单有机物)；释放能
量
能量转化
的联系
元素转移
的联系
C：CO2――→(CH2O)→丙酮酸→CO2
O：H2O――→O2→H2O
H：H2O――→H＋→NADPH――→(CH2O)→[H]→H2O
过程联系
【名师点拨】
如果用18O 标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O 的转移途径。
提示：有，HO 经过光合作用的光反应转移给18O2，HO 经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。
【考点训练】
1.下图表示植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程，其中①～⑤表示代谢过程，A～F 表示代谢过
程中产生的物质。下列相关叙述错误的是( )
3
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A.过程①③④⑤都可以产生ATP
B.过程①和过程③在生物膜上进行
C.物质C 的元素只来自水
D.物质A、B、D、E、F 中都含H
【分析】分析题图可知：E 可以与C 结合生成H2O，故③为有氧呼吸第三阶段，E 为NADPH，C 为O2；则⑤应
为呼吸作用的第一阶段，F 为丙酮酸；④为呼吸作用第二阶段，D 为CO2；①为光反应过程，A 为[H]和
ATP；过程②生成C6H12O6，为暗反应过程，B 为ADP 和Pi 等。
【详解】
A、结合分析可知，①③④⑤都可以产生ATP，A 正确；
B、①为光反应过程，场所是类囊体薄膜；③为有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，两者均在生物膜
上进行，B 正确；
C、C 为氧气，在光反应过程中氧元素只来自水，C 正确；
D、结合分析可知，D 为二氧化碳，不含H，D 错误。
故选D。
2.如图表示高等植物体内某些生理过程。据图分析，下列说法错误的是( )
A．Ⅰ阶段生成ATP 和NADPH 所需要的能量可以是光能也可以是化学能
B．③和④过程进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质
C．Ⅰ、Ⅱ阶段所示的过程是生态系统赖以维持的重要基础
D．④、⑤过程可发生在同一个体不同部位的组织细胞中
【分析】据图分析：①②表示三碳化合物的还原，③表示二氧化碳的固定，④表示无氧呼吸，⑤表示有氧
呼吸。X 表示酒精和二氧化碳。I 表示光反应阶段，Ⅱ表示暗反应阶段，Ⅲ表示呼吸作用过程。
【详解】A、高等植物体内，Ⅰ阶段（光反应）生成ATP 和NADPH 所需要的能量来自光能，A 错误；
B、③过程是暗反应，④过程是无氧呼吸，进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质，B 正确；
C、Ⅰ（光反应）、Ⅱ阶段（暗反应）所示的过程是光合作用，可以将无机物转化为有机物，是生态系统
赖以维持的重要基础，C 正确；
D、④（无氧呼吸）、⑤（有氧呼吸）过程可发生在同一个体不同部位的组织细胞中，如植物某些细胞可
以进行有氧呼吸，某些细胞可以进行无氧呼吸，D 正确。
故选A。
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知识点2 光合作用与有氧呼吸过程中元素的转移途径
1.以C 元素为例，用同位素标记法标记CO2中的C，追踪C 的转移途径
2.以H 元素为例，用同位素标记法标记H2O 中的H，追踪H 的转移途径
3.以O 元素为例，用同位素标记法标记H2O 中的O，追踪O 的转移途径
【考点训练】
3.(2016 年浙江卷，30 题，节选)给某植物提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O。氧气中含有18O 是由于
_C
18 O 2中的部分氧转移到
H 2
18 O 中
_ ，H2
18O 又作为原料参与了光合作用之故。
4.关于细胞中的H2O 和O2，下列说法错误的是( )
A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O 产生
B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
C．植物细胞产生的O2只能来自光合作用
D．光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O
【分析】 有氧呼吸可以分为三个阶段：第一阶段：在细胞质的基质中：1 分子葡萄糖被分解为2 分子丙酮
酸和少量的还原型氢，释放少量能量；第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸和水在线粒体基质中被彻
底分解成二氧化碳和还原型氢；释放少量能量；第三阶段：在线粒体的内膜上，前两个阶段产生的还原型
氢和氧气发生反应生成水并释放大量的能量。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[H]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[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】
A、葡萄糖是单糖，通过脱水缩合形成多糖的过程有水生成，A 正确；
B、有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，所以一定消耗 H2O，B 正确；
C、有些植物细胞含有过氧化氢酶（例如土豆），可以分解过氧化氢生成O2，因此植物细胞产生的 O2 不一
5
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定只来自光合作用，C 错误；
D、光反应阶段水的分解产生氧气，故光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O，D 正确。故选C。
知识点3 光合作用与有氧呼吸能量上的联系
注意：叶绿体光反应产生的ATP 只能用于叶绿体，如暗反应或其他吸能反应
知识点4 归纳光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP 的来源与去路
知识点5 辨析真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率
项目
含义
表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量)
O2
CO2
有机物
真正光
合速率
植物在光下实际合成有机
物的速率
O2 产生
( 生成
) 速率或
叶绿体释放O2量
CO2 固定速率或叶绿
体吸收CO2量
有机物 产生
( 制
造、生成
) 速率
净光合
速率
植物有机物的积累速率
植物或叶片或叶肉细
胞O2释放速率
植物或叶片或叶肉
细胞CO2吸收速率
有机物积累速率
呼吸速
率
单位面积的叶片在单位时
间内分解有机物的速率
黑暗
中O2吸收速率
黑暗中CO2释放速率
有机物消耗速率
【归纳总结】
1.植物“三率”—— 关键词判定判断法
检测指标
呼吸速率
净光合速率
真正(总)光合速率
CO2
释放量(黑暗)
吸收量
利用量、固定量、消耗量
O2
释放量(黑暗)
释放量
产生量
6
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O2
释放量(黑暗)
积累
制造量、产生量
2.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率大于呼吸速率为例)
【考点训练】
5.图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d 时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变
化。图乙表示蓝细菌光合速率与光照强度的关系。下列说法正确的是( )
A.图甲中，光照强度为b 时，光合速率等于呼吸速率
B.图甲中，光照强度为d 时，单位时间内细胞从周围吸收2 个单位的二氧化碳
C.图乙中，当光照强度为X 时，细胞中产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D.图乙中，限制a、b、c 点光合速率的因素主要是光照强度
【分析】题图分析：甲图中，单位时间内O2的产生总量表示总光合速率，单位时间内O2释放量表示表示净
光合速率，当有光照时，单位时间内CO2释放量表示净光合速率为负值，说明此时光照较弱，光合速率小
于呼吸速率，总光合速率=净光合速率+呼吸速率；乙图中a 表示呼吸速率；b 表示光合等于呼吸速率，该
点为光的补偿点；c 对应的X 表示光的饱和点。
【详解】A、图甲中：光照强度为a 时，O2产生总量为0，只进行细胞呼吸，据此可知，呼吸强度为6；光
照强度为b 时，CO2释放量大于0，说明光合作用速率小于呼吸作用速率，A 错误；
B、光照强度为d 时，O2产生总量为8，则光合作用总吸收二氧化碳为8，因而单位时间内细胞从周围吸收
8-6=2 个单位的CO2，B 正确；
C、图乙中所示生物为蓝细菌，蓝细菌为原核生物，不含线粒体和叶绿体，C 错误；
D、图乙中c 点时光合速率达到最大值，此时限制光合速率的因素不再是光照强度，可能是温度或CO2浓度
等，D 错误。
故选B。
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问题1：如何测得植物的真光合速率呢？
①植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为 呼吸 速率(A 点)。
②植物绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为 净光合 速率。（表观光合
速率）
③真正光合速率＝ 呼吸 速率＋ 净光合 速率。
知识点6 测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法（常考点）
1.液滴移动法
（1）装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时NaOH 溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时
NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
（2）测定原理
①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸，由于NaOH 溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位
时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒
定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
（3）测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
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（4）物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色
植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
【考点训练】
6.下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和细胞呼吸过程中气体产生情况的实验示意图，给这两
组实验提供相同的环境条件，下列相关叙述不正确的是( )
A.装置中的碳酸氢钠溶液可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平
B.若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的绿色植物能正常生长
C.装置甲中的水滴可能不动，装置乙中的水滴左移
D.若装置甲中的水滴左移，则装置甲中绿色植物的叶绿体中不能产生NADPH 和ATP
【分析】题图分析，（1）植物光合作用吸收二氧化碳，放出氧气；植物和青蛙呼吸作用吸收氧气，放出
二氧化碳；碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平，因此装置中气体量的变化表示的是氧气
的变化量；
（2）在相同的环境条件下，若甲装置中的绿色植物的光合作用大于呼吸作用时装置中水滴向右移；若甲
装置中的绿色植物的光合作用等于呼吸作用时水滴不动；若甲装置中的绿色植物光合作用小于呼吸作用时
装置中水滴向左移；乙装置中，青蛙呼吸作用消耗氧气，放出的二氧化碳又因碳酸氢钠溶液的存在而没有
变化，所以气体总量会减少，装置中水滴应向左移。
【详解】A、碳酸氢钠溶液可吸收多余的CO2，也可释放CO2，因此可维持瓶内的CO2浓度在稳定水平，A 正
确；
B、分析题图中装置乙可知，青蛙处于正常生活状态，就需要消耗容器内的O2，由于CO2浓度稳定，故装置
乙中的水滴会左移，若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的水滴右移，说明植物光合作用强
度大于呼吸作用强度，植物能正常生长，B 正确；
C、当装置甲中的绿色植物的光合作用强度等于呼吸作用强度时，水滴可能不动，装置乙中的水滴左移，C
正确；
D、若装置甲中的水滴左移，可表示植物光合作用强度小于呼吸作用强度，但不能说明绿色植物的光合作
用不进行，在光照条件下，绿色植物叶绿体中能产生[H]和ATP，D 错误。
故选D。
2.黑白瓶法法
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测水体中溶氧量的变化，在适宜光照下照射6 h 后，测量A（黑瓶）、B（白瓶）的溶氧量，分别记为OA、
OB，获得相应数据，则可计算出该叶片的真光合速率（以产氧速率计），
M＝ （O B－O A ）
6
mg/(dm2·h)，
提示：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有细胞呼吸，而白瓶既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以用黑
瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者
即可得到真正光合作用强度值。
【考点训练】
7.取三个玻璃瓶，两个黑布包上，并包以锡箔，记为A、B 瓶，另一个玻璃瓶不做处理，记为C 瓶，其中
B、C 瓶中放入生长状况相同且良好的同种植物。从待测的水体深度取水并装入三个瓶中，保留A 瓶以测定
水中原来的溶氧量。将B、C 瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。下列叙述
错误的是( )
A. B 瓶中氧气的减少量表示呼吸作用量
B. C 瓶中氧气的增加量表示净光合作用量
C. C 瓶中测得的现有氧气量与B 瓶中测得的现有氧气量之和表示总光合作用量
D. C 瓶中测得的现有氧气量与B 瓶中测得的现有氧气量之差表示总光合作用量
【分析】黑白瓶法：也是一种定量测定光合作用和呼吸作用强度的方法。原理及方法：取三只玻璃瓶，一
只用黑胶布包上，并包以锡箔，从待测的水体深度取水，保留一瓶以测定水中原来的溶氧量。将另一对黑
白瓶沉入取水深度，经过24 小时或其他时间，将其取出，并进行溶氧量的测定，黑瓶中的浮游植物由于得
不到光照只能进行呼吸作用，因此黑瓶中的溶解氧就会减少；而白瓶完全被曝晒在光下，瓶中的浮游植物
可进行光合作用，因此白瓶中的溶解氧量一般会增加。所以通过黑白瓶中溶解氧量的变化，就可以估算出
水体的生产力。
【详解】A、黑瓶B 中的植物只能进行呼吸作用，不能进行光合作用，因此在有初始值的情况下，黑瓶中氧
气的减少量为有氧呼吸量，A 正确；
B、白瓶C 中的植物就可以进行光合作用，也可以进行呼吸作用，因此在有初始值的情况下，白瓶中氧气的
增加量为净光合作用量，B 正确；
CD、黑瓶中的氧气变化量为有氧呼吸的消耗量，白瓶中的氧气变化量是光合作用与有氧呼吸的差值，因此
在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差为总光合作用量，C 错
误、D 正确。
故选C。
【规律归纳】
①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为 有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量为 净光合作用量
；二
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者之和为 总光合作用量 。
②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即 总光合作用量 。
3.叶圆片称重法
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量, 如图所示, 以有机物的变化量测定光合速率(S 为叶圆
片面积)。
净光合速率＝(z－y)/2S；
呼吸速率＝(x－y)/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
【考点训练】
8.某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，作如图所示实验。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1 cm2 的叶圆片烘干后称其重量，测
得叶片的总光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶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 时后在阳光下照射3 小时再遮光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6 小时
D.下午4 时后将整个实验装置遮光3 小时
【详解】
分析实验：从上午10 时叶片干重为x 克，下午4 时叶片干重为y 克，此时的干重变化可表示这6 个小时的
净光合作用量，由此可计算净光合速率；如果通过实验M 测定出植物的呼吸速率，即可求出植物的总光合
速率。而要测定呼吸速率，应将装置放在暗黑条件下。
假设遮光a 小时，根据实际光合作用=净光合作用+呼吸作用，总光合速率＝(3y－2z－x)÷6，净光合速率
=(y－x)÷6，呼吸速率=(y－z)÷a，因此（3y-2z-x）÷6=(y-x)÷6+(y-z)÷a，计算得出a=3 小时。所以下午4 时
后将整个实验装置遮光3 小时，所以D 选项是正确的。
故选D。
4.叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率
本方法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，
植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据
在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。
5.间隔光照法——比较有机物的合成量
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有
限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP 和NADPH 不能被暗反应及时消
耗掉。持续光照，光反应产生的大量的NADPH 和ATP 不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的
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速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应
的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条
件下制造的有机物相对多。
6.“半叶法”测定光合作用有机物的产生量
将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度，曝光的一半测得的数
据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对
叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
考向1 结合光合速率的测定，考查科学探究
例1．利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F 的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光
合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是( )
A.从图乙可看出，F 植物适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx 时，装置甲中放置植物E 的叶圆片进行测定时，液滴不移动
C.光照强度为3 klx 时，E、F 两种植物的叶圆片产生O2的速率相等
D.光照强度为6 klx 时，装置甲中E 植物叶圆片比F 植物叶圆片浮到液面所需时间短
【答案】 D
【解析】 根据图乙可知，F 植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生长，A 错
误；光照强度为1 klx 时，E 植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E 植物叶圆片会吸收装置中的
O2，使液滴左移，B 错误；光照强度为3 klx 时，E、F 两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E 植物叶圆
片的细胞呼吸强度大于F 植物叶圆片，故光照强度为3 klx 时，E、F 两种植物的叶圆片产生O2的速率不相
等，C 错误；光照强度为6 klx 时，E 植物叶圆片净光合作用强度大于F 植物叶圆片的净光合作用强度，故
此光照强度下，E 植物叶圆片释放的O2多，故装置甲中E 植物叶圆片比F 植物叶圆片浮到液面所需时间短，
D 正确。
【变式训练】1.某生物科研小组从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测
得初始溶解氧的含量为10(mg·L－1)，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种
不同的光照条件下(a<b<c<d<e)，温度保持不变，24 h 后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量。请根据其
记录数据(如下表)判断，下列选项错误的是( )
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光照强度/klx
0(黑暗)
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量/ (mg·L－1)
3
10
16
24
30
30
黑瓶溶氧量/ (mg·L－1)
3
3
3
3
3
3
A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧
B.光照强度为a 时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合
作用
C.当光照强度为c 时，白瓶中植物产生的氧气量为21(mg·L－1)
D.当光照强度为d 时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不再增加
【答案】 B
【解析】 黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，A 正确；光照强度
为a 时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧的含量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于细胞呼吸消
耗，B 错误；当光照强度为c 时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋
细胞呼吸消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21(mg·L－1)，C 正确；由d、e 两组数据可知，当光照强度为d 时，
再增加光照强度，白瓶中溶解氧的含量也不再增加，即白瓶中植物的光合速率不再增加，D 正确。
【变式训练】2.如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列有关说法不正确的是( )
A．过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程②释放的能量用于C3的还原
C．过程③既产生[H]也消耗[H]
D．若过程①②的速率大于过程③的速率，甘蔗植株的干重不一定增加
【答案】 A
【解析】 过程①表示光反应，叶绿素a 和叶绿素b 主要吸收蓝紫光和红光，而胡萝卜素和叶黄素主要吸
收蓝紫光，A 错误；过程②表示暗反应，只发生在叶绿体基质中，暗反应中释放的能量用于C3的还原，B
正确；③是细胞呼吸过程，有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]，用于第三阶段与氧气发生反应，因此过程③
既产生[H]也消耗[H]，C 正确；如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，过程①②的速率大于过程
③的速率，由于甘蔗植株部分细胞只进行细胞呼吸，甘蔗植株的干重不一定增加，D 正确。
考点二 光合作用与细胞呼吸综合应用
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知识点1 自然环境中（夏季）一昼夜植物CO2浓度变化曲线
（1）曲线各点的含义及形成原因分析
①c 点和e 点：光合＝ 呼吸。
②oa：凌晨3-4 点，温度降低，呼吸作用减弱，释放的CO2减少。
③bc 段：光合＜呼吸，但随光照强度增加，光合作用逐渐增强，释放的CO2减少。
④hi：“光合午休”温度过高，蒸腾过强，气孔关闭，CO2摄入不足，暗反应受阻，光合减弱。
⑤je：光照强度逐渐减小，光合作用减弱。
⑥⑥一昼夜积累的有机物为：S1—（S2+S3）此值大于0 时，植物可以生长，否则不生长。
⑦有机物积累最多的点：e 点。
⑧ef 段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
⑨fg 段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。
（2）绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累”
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知识点2 密闭环境中一昼夜植物CO2浓度变化曲线
D 点和H 点：光合=呼吸。
I 点：一昼夜后容器内剩余的CO2。
经过一昼夜植物能否积累有机物：I 点低于A 点，总光合＞总呼吸，能积累有机物，植物能生长。
积累有机物最多的点：H 点。
提醒：
a．光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。
b．光照下吸收CO2量应为净光合量。
c．光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅
答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。
【考点训练】
9.下列关于曲线的描述，正确的是( )
A．图1 中，两曲线的交点对应的是净光合速率为0 时的温度
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B．图2 中，C 点对所有进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量等于细胞呼吸产生的CO2量
C．图3 中A、B 两点为光合速率和呼吸速率相等的点
D．若在30 ℃时一昼夜光照10 h，则一天CO2的净吸收量为7
【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，
三碳化合物在光反应产生的[H]和ATP 的作用下被还原，进而合成有机物。影响光合作用的外界因素主要
有光照强度、二氧化碳浓度和温度。
【详解】 A、图1 中，两曲线的交点对应的是净光合速率与呼吸速率相等时的温度，A 错误；
B、图2 中，C 点表示整个植物体光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量，由于植株部分细胞不
进行光合作用，因此叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量，B 错误；
C、图3 中，A 点前呼吸速率大于光合速率，A 点后呼吸速率小于光合速率，B 点前光合速率大于呼吸速率，
B 点后光合速率小于呼吸速率，故A、B 两点为光合速率和呼吸速率相等的点，C 正确；
D、若在30 ℃时一昼夜光照10 h，则一天CO2的净吸收量为3.5×10－3×14＝－7，即植物一天中的有机物
的积累量为0，D 错误。
故选C。
1.（2023·山东卷·高考真题）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PS Ⅱ复合体
（PS Ⅱ）造成损伤，使PS Ⅱ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）
将过剩的光能耗散，减少多余光能对PS Ⅱ的损伤。已知拟南芥的H 蛋白有2 个功能：①修复损伤的PS Ⅱ；
②参与NPQ 的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H 基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图
所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PS Ⅱ均造成了损伤。
（1）该实验的自变量为
拟南芥种类、光照强度
_ 。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境
因素有
CO
2浓度、温度
（答出2 个因素即可）。
（2）根据本实验， 不能
（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PS Ⅱ活性强弱，
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理由是 强光照射下突变体的
NPQ/
相对值比野生型的
NPQ/
相对值高，能减少强光对
PS
Ⅱ复合体造成损伤
。
但是野生型含有
H 蛋白，能对损伤后的
PS
Ⅱ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的
PS
Ⅱ活
性强弱
。
（3）据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量 少
（填“多”或“少”）。
若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是 突变体的
NPQ
强度大，能够减少强光
对
PSII
的损伤
。
2.（2023·全国·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、 光合作用和呼吸作用 （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 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)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 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)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 能 （填“能”
或“不能”）维持一定的开度。
3.（2023·全国卷·高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光
后糖产生。回答下列问题。
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用
的方法是 差速离心 （答出1 种即可）。叶绿体中光合色素分布 类囊体（薄）膜 上，其中类胡萝卜
素主要吸收 蓝紫光 （填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是
悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光反
应提供的原料
ATP
和
NADPH
，所以无法形成糖类
。
(3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路
和预期结果。
思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，两组植物应均进行饥饿处理（置于黑暗中一段时
间消耗有机物），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速
离心法提取出甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察。
结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。
【题后悟道·技巧】
巧据小室内CO2(或O2)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长(注意：植株≠叶肉细胞)密闭小室
中气体变化是整棵植株(绿色、非绿色部位)光合与细胞呼吸综合影响的结果。
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一、教材知识链接
1.光(CO2)补偿点与光(CO2)饱和点及其移动问题
(1)光(CO2)补偿点的移动
①呼吸速率增加，其他条件不变时，光(CO2)补偿点应右移，反之左移。
②呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光(CO2)补偿点应右移，反之左移。
(2)光(CO2)饱和点的移动：相关条件的改变，使光合速率增大时，光(CO2)饱和点C 点应右移(C′点右上
移)，反之左移(C′点左下移)。
(3)阴生植物与阳生植物相比，光(CO2)补偿点和饱和点都应向左移动。
2．植物“三率”的含义、关系及判定
二、教材深挖拓展
1.（必修1 P108 思维拓展）新疆哈密瓜特别甜的原因是？
提示：阳光充沛，日照时间长，昼夜温差大。
三、长句规范作答
1.(科学思维)如果用
18O 标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有
18O？如果有，写出
18O
的转移途径?
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提示：有，H2
18O 经过光合作用的光反应转移给
18O2，H2
18O 经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。
2.(科学思维)给小球藻提供
18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了
18O，分析其最可能的转移途径是什么？
提示：有氧呼吸第三阶段
18O2与[H]结合生成了H2
18O，有氧呼吸第二阶段利用H2
18O 生成C18O2，C18O2再参
与光合作用的暗反应生成含
18O 的有机物(CH2
18O)。
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