2023年新高考生物二轮复习专题讲义：专题02 光合作用和细胞呼吸综合

专题02光合作用和细胞呼吸综合

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热点题型一光合作用与细胞呼吸过程的辨析

典例1（2021·吉林·模拟预测）下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（

①除光合作用光反应外，光合作用暗反应和细胞呼吸过程均需要酶催化

②从能量转换角度看，光合作用暗反应和细胞呼吸的能量转换正好相反

③线粒体内膜上存在与有氧呼吸相关的酶，但叶绿体内膜上无与光合作用相关的酶

A．①②

【答案】C

B．②③

C．③

）

D．①②③

【解析】①光合作用的光反应阶段包括水的光解和ATP的形成，ATP的形成也需要酶的催

化，①错误；②从能量转换角度看，光合作用暗反应是将ATP中活跃的化学能转变成有机

物中稳定的化学能；细胞呼吸的能量转换是将有机物中的化学能转变为热能以及ATP中活

跃的化学能，②错误；③线粒体内膜是进行有氧呼吸的第三场所，其上存在与有氧呼吸相

关的酶，但叶绿体内膜上无与光合作用相关的酶，③正确。综上所述，①②错误，③正

1

确，C正确。故选C。

典例2（2022·辽宁·模拟预测）下图为植物细胞光合作用和细胞呼吸等代谢的部分过程简

图，图中①~⑦为相关生理过程。请据图回答下列问题：

（1）进行光合作用的色素存在于叶肉细胞的_____________上；

"看万山红遍，层林尽染"

是因为秋季植物叶肉细胞中的叶绿素被分解，剩下的色素几乎不吸收_____________。

（2）马铃薯块茎细胞进行的细胞呼吸与上图中不同之处是_____________。

（3）相关生理过程①～①中，可发生在洋葱根尖成熟区细胞中的为_____________，其中

需要消耗ATP的生理过程为______________。

（4）适宜自然条件下正常生长的植物，在突然增大CO2供应后，短期内叶绿体中C3的含

量_____________（填"增多""不变"或"减少"。

、

）

【答案】1）类囊体薄膜

（

红光

（2）马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸

（3）①②⑤⑥⑦

（4）增多

①（或②⑤）

【解析】分析题图，①表示细胞通过渗透作用吸水，②表示吸收矿质元素离子，③表示光

反应阶段，④表示暗反应阶段，⑤表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，⑥表示有氧呼吸

的第二、三阶段，⑦表示无氧呼吸的第二阶段。

（1）进行光合作用的色素存在于叶肉细胞的类囊体薄膜上；"看万山红遍，层林尽染"是因

为秋季植物叶肉细胞中的叶绿素被分解，剩下的类胡萝卜素几乎不吸收红光。

（2）马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸，而不是酒精和CO2。

（3）在洋葱根尖成熟区细胞中可发生的生理过程是①吸收水分，②吸收无机盐，⑤细胞呼

吸第一阶段，⑥有氧呼吸第二、第三阶段，⑦无氧呼吸第二阶段，其中需要消耗ATP的生

理过程为②通过主动运输吸收无机盐，同时细胞呼吸第一阶段产生ATP，也消耗ATP。

（4）适宜自然条件下正常生长的植物，在突然增大CO2供应后，CO2的固定会加快，短期

内C3的含量增多。

2

题型一攻略

表格法辨析光合作用和细胞呼吸的过程

项目

发生范围

发生条件

实质

光合作用

含叶绿体的植物细胞、蓝细菌等

在光下进行

合成有机物、储存能量

细胞呼吸

所有活细胞

时时刻刻都进行

分解有机物、释放能量

过程联系

能量联系

热点题型二光合速率和呼吸速率的计算与分析

典例1（2022·北京延庆·一模）为提高草莓的产量，科研人员研究了大棚内不同条件对草莓

植株光合速率的影响，结果如下图所示，下列有关叙述错误的是（

．．

）

A．A点数值可代表草莓植株的呼吸作用速率

B．在C、D两点相同时间草莓植株制造有机物的量相等

C．在B点草莓植株的光合作用速率等于呼吸作用速率

D．科研人员研究了光照强度和温度对草莓植株光合速率的影响

【答案】B

【解析】据图可知，A点时无光照，植物只进行呼吸作用，故A点数值可代表草莓植株的

在22①时的呼吸作用速率，A正确；据图可知，植物在C点和D点的净光合速率相等，但

D点对应的曲线条件下的呼吸速率大于C点曲线对应的呼吸速率，总光合速率=净光合速

3

率+呼吸速率，因此植株在C点光合作用制造的有机物的量低于D点，B错误；B点条件

下，植物的净光合速率为0，此时草莓植株的光合作用速率等于呼吸作用速率，C正确；

据图分析，本实验的自变量是温度和光照强度，因变量是光合速率，故科研人员研究了光

照强度和温度对草莓植株光合速率的影响，D正确。故选B。

典例2（2022·山东·模拟预测）连续48h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收（或释放）速

率，得到下图所示曲线（整个过程中呼吸作用强度恒定）

。下列有关叙述正确的是（

）

A．实验的前3小时叶肉细胞产生ATP的场所是线粒体内膜和线粒体基质

B．如改用相同强度绿光进行实验，c点的位置将下移，48小时净积累量为负值

C．由图可知在植物叶肉细胞中，呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时

D．实验中该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量

【答案】D

【解析】实验的前3小时CO2释放速率不变，说明叶肉细胞只进行呼吸作用，故叶肉细胞

产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质，A错误；如改用相同强度绿光

进行实验，光合作用减弱，吸收的CO2减少，c点的位置将升高，B错误；由图可知在植

物呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时，但由于植物还有很多不进行

光合作用的部位，故在这4个时刻，叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率，C错误；

分析曲线可知，在24时，室内CO2浓度高于0时，48时室内CO2浓度低于24时，故该植

物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量，D正确。

典例3（2022·全国甲卷·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为

C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境

CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。

（1）不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段

的产物是____________（答出3点即可）

。

（2）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________

（答出1点即可）

。

（3）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长

得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是______________。

【答案】1）O2、NADPH和ATP

（

4

（2）自身呼吸消耗或建造植物体结构

（3）C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2

【解析】1）光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜上，光反应发生的物质变化包

（

括水的光解以及ATP的形成，

因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、

NADPH和ATP。

（2）叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植

物体的储藏器官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。

（3）C4植物的CO2固定途径有C4和C3途径，其主要的CO2固定酶是PEPC，Rubisco；而

C3植物只有C3途径，其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，CO2吸

收减少；由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因

此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。

题型二攻略

巧妙运用光合作用、呼吸作用的"三率"解题

1．数学关系

真正光合速率=净光合速率＋呼吸速率。

2．坐标曲线图。

（1）

"三率"的表示方法

①呼吸速率：

绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，

即图1中A点。

②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有

机物积累量，即图1中的C′C段对应CO2量，也称为净光合速率。

③总（实际）光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD段对应的CO2总量。

（2）图乙：光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正光合速率。

热点题型三植物光合速率和呼吸速率的常用测定方法分析

典例1（2022·全国·模拟预测）某同学将一株绿色植物在黑暗中放置一夜后，选取一叶片用

刀片将叶片的主脉切断，以阻止水分的运输，然后移到阳光下照射，一段时间后检测叶片

的下半部分（靠近叶柄）和上半部分是否产生淀粉。下列叙述错误的是（

）

5

A．该实验的实验目的是探究光合作用是否需要水参与

B．在黑暗环境中放置的目的是消耗叶片中原有的淀粉

C．检测淀粉前可用酒精溶解色素以使叶片脱色

D．下半部分叶为实验组，上半部分叶为对照组

【答案】D

【解析】该实验将主脉切断后水分不能由叶片的下半部分向上半部分运输，上半部分无水

供应，下半部分有水供应，因此该实验的目的是探究光合作用是否需要水，A项正确；在

黑暗环境中放置的目的是消耗叶片中原有的淀粉，B项正确；检测淀粉前可以用酒精溶液

脱色，脱色后颜色反应更加明显，C项正确；该实验下半部分叶有水供应，是能够进行光

合作用的，上半部分叶无水供应，对水分进行了控制，实验探究的结果可在此部分展现，

因此上半部分叶为实验组，D项错误。故选D。

典例2（2022·天津·模拟预测）图甲是测定温度与某绿色植物光合作用、呼吸作用变化关系

的曲线。图乙是测定该植物相关生理过程的实验装置。下列叙述正确的是（）

A．全天光照，则在25①条件下植物制造的有机物的量最多

B．测净光合速率时，一段时间后若液滴不移动，此时该植物叶肉细胞净光合速率一定为0

C．若将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线

D．交替进行12h光照、12h黑暗，24h后植物体内有机物含量，在30①条件下增加，在

35①条件下减少

【答案】D

【解析】甲图中，实线表示呼吸速率，虚线表示净光合速率，乙图中液滴是否移动取决于

是否产生或者消耗氧气。在全天光照的情况下，30①时CO2吸收量与25①时比下降的不

多，但呼吸作用增加的更多，故制造的有机物更多，A错误；测量光合速率时，一段时间

后若液滴对应的数据保持不变，植物光合速率等于呼吸速率，但植物非绿色部分只能进行

呼吸作用，植物叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用，B错误；将乙装置中NaHCO3溶液换

成氢氧化钠溶液，才可在黑暗条件下可测得B曲线，C错误；由于12h光照、12h黑暗，

30①时和35①时的净光合作用分别大于和小于呼吸作用，所以30①时有机物增加，35①时

有机物减少，D正确。故选D。

典例3（2022·安徽·模拟预测）用等容积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深

6

0.5m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原

处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下表（不考虑化能合成作

用）

。下列分析合理的是（

）

透光玻璃瓶乙

透光玻璃瓶甲

不透光玻璃瓶丙

3.8mg

4.9mg

5.6mg

A．一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低

B．乙瓶中浮游植物的细胞产生ATP的场所是线粒体、叶绿体

C．一昼夜内，乙瓶中生产者光合作用产生的氧气量约为0.7mg

D．一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1mg

【答案】D

【解析】一昼夜后，乙瓶由于有进行光合作用，故二氧化碳含量比丙瓶低，pH比丙瓶的

高，A错误；由于乙瓶是透光的玻璃瓶，里面的浮游植物细胞能进行光合作用和有氧呼

吸，产生ATP的场所有叶绿体、细胞质基质和线粒体，B错误；由于丙瓶中氧气减少了

1.1mg为呼吸量，而乙瓶中氧气增加了5.64.9=0.7（mg）为净光合量，故实际上光合作用

制造的氧气量为：净光合量+呼吸量=0.7+1.1=1.8（mg）C错误；由于丙瓶不透光，其中

，

的生物只进行呼吸作用，经过一昼夜后，丙瓶中的氧气减少了4.93.8=1.1mg，即丙瓶生物

细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1mg，D正确。故选D。

题型三攻略

植物光合速率和呼吸速率常用测定方法小结

1．气体体积变化法——测光合作用O