2021届高考生物重难热点专练1.1,光合作用与呼吸作用（一解析版）

　重难 热点练 专练 01 光合作用与呼吸作用（一）

　（建议用时：30 分钟）

　【命题趋势】

　光合作用与呼吸作用是高中教材较详细介绍的两个细胞生理活动，课程标准和考试说明都对这两个代谢过程的学生掌握程度做了明确的要求，要在理解的基础上，能在较复杂的情景中综合运用其进行分析、推理、判断和评价。因此该部分历来是高考的热点重点和难点，一道跑不了的非选择题大题和若干选择题。

　其中又以光合作用的考查内容更多样，包括叶绿体结构成分、光合作用基本过程、探究影响光合作用速率的环境因素为背景设计的实验，分析光合作用与呼吸作用对环境中气体含量变化的影响等。

　【满分技巧】

　1．熟练掌握光合作用和有氧呼吸的基本过程，通过抓住物质变化和能量变化来分析各种简略或详细的图解。（反应场所可以变，物质能量变化不会变）

　2．深入认识光合作用和细胞呼吸总反应式，了解反应式所体现的对光合作用及呼吸作用有影响的各个因素，理清因果关系，避免“懂得却说不清”的尴尬。

　3．学会读图、读表，练习用语言描述图、表的含义，明确题干所给的信息。

　【必备知识】

　1．光合色素的含量和功能；叶绿体的结构、线粒体的结构，以及发生在各个结构中的反应过程（图解描述）

　2．光合作用和细胞呼吸的总反应式（以葡萄糖为产物或反应物，包括有氧呼吸和无氧呼吸），描述各个反应式中各个部分对反应结果的影响（包括反应物、能量来源去路、反应条件等）。

　3．从生物整体的角度认识不同生理过程，认识光合作用与呼吸作用在物质变化和能量变化上的联系。例如：

　C 元素的转移：

　能量转换过程：

　 【限时检测】

　共 一．选择题（共 12 小题）

　1．（2020•天津）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与 16 种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的 CO 2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（

　）

　A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质

　B．该反应体系不断消耗的物质仅是 CO 2

　 C．类囊体产生的 ATP 和 O 2 参与 CO 2 固定与还原

　D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素 【解答】解：A、乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A 正确； B、该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有 CO 2 和 H 2 O，B 错误； C、类囊体产生的 ATP 参与 C 3 的还原，产生的 O 2 用于呼吸作用或释放到周围环境中，C 错误； D、该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D 错误。

　故选：A。

　2．（2020•浙江）将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（

　）

　A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率

　B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大

　C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中 B﹣C 段对应的关系相似

　D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中 A﹣B 段对应的关系相似 【解答】解：A、测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，即净光合速率，而分离得到的叶绿体的光合速率属于总光合速率，A 正确； B、破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，导致一部分色素被破坏，导致单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量减少，光合速率减弱，故测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B 错误； C、若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，导致碳反应速率减小，蔗糖合成一直较少，C 错误； D、若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中 B﹣C 段对应的关系相似，D 错误。

　故选：A。

　3． （2021•十五模拟）呼吸作用的原理在生产生活中具有广泛的应用。下列相关叙述不正确的是（

　）

　A．在马拉松长跑的过程中，人体 CO 2 释放量与 O 2 消耗量之比为 1：1

　B．若不慎受伤，应选择消毒透气的纱布或“创可贴”包扎伤口

　C．在储藏粮食、新鲜蔬菜和水果时，应降低环境温度并保持干燥

　D．给土壤中耕松土可促进根系呼吸，有利于矿质元素的吸收 【解答】解：A、由于人体细胞无氧呼吸不消化氧气，也不释放二氧化碳，且有氧呼吸消耗的氧气与释放的二氧化碳相等，因此在马拉松长跑的过程中，人体 CO 2 释放量与 O 2 消耗量之比为 1：1，A 正确； B、若不慎受伤，应选择消毒透气的纱布或“创可贴”包扎伤口，防止破伤风杆菌等厌氧菌繁殖，B 正确； C、在储藏粮食、新鲜蔬菜和水果时，应降低环境温度并保持一定湿度，C 错误； D、给土壤中耕松土可促进根系呼吸，释放大量的能量，进而有利于矿质元素的吸收（吸收矿质元素的方式为主动运输，需要消耗能量），D 正确。

　故选：C。

　4．（2021•十二模拟）如图为细胞内部分代谢过程的示意图，有关说法正确的是（

　）

　 A．②③过程释放的能量大多数以热能的形式散失

　B．④过程只能在线粒体中进行，⑤只能在叶绿体中进行

　C．叶肉细胞中①过程产生的 ATP 可用于⑤过程中 C 3 的还原

　D．人成熟红细胞中只能进行①②过程 【解答】解：A、②③过程为无氧呼吸的第二阶段，不释放能量，A 错误； B、④为有氧呼吸第二和第三阶段，在真核细胞中只能在线粒体中进行，但在原核细胞中不可能在线粒体中进行；⑤表示光合作用或化能合成作用，在真核细胞中只能在叶绿体中进行，但在原核细胞中不可能在叶绿体中进行，B 错误； C、叶肉细胞中①过程产生的 ATP 不可用于⑤过程中 C 3 的还原，C 3 的还原所需的 ATP 来自光反应，C 错误； D、人成熟红细胞中只能进行产物是乳酸的无氧呼吸，即图中①②，D 正确。

　故选：D。

　5．（2020•和平区校级二模）在呼吸速率最大的温度条件下，某植物叶肉细胞在 1h 内，CO 2 释放量、叶绿体 O 2 产生量与光照强度关系如图所示，下列叙述正确的是（

　）

　A．随着光照增强，叶肉细胞呼吸速率逐渐减弱

　B．光照强度为 a 时，光合速率等于呼吸速率

　C．光照强度为 b 时，叶肉细胞固定 CO 2 量为 8

　D．降低温度时，O 2 的最大释放量将小于 1

　【解答】解：A、随着光照增强，细胞呼吸速率并不会减弱，CO 2 的释放减少是因为光合作用速率加快，消耗的二氧化碳增多，A 错误； B、光照强度为 a 时，仍有部分 CO 2 释放到细胞外，说明呼吸速率大于光合速率，B 错误； C、光照强度为 b 时，二氧化碳的释放量降为 0，说明光合速率等于呼吸速率，因此叶肉细胞固定 CO 2 量为 8，C 正确； D、图示是在呼吸速率最大的温度条件下，若降低温度时，则呼吸速率减弱，由于此时光合速率无法得知，因此无法判断 O 2 的最大释放量，D 错误。

　故选：C。

　6．（2020•下城区校级模拟）菜粉蝶幼虫细胞中 NADH 脱氢酶（一种催化[H]与氧反应的酶）对广泛存在于植物的根皮部中的鱼藤酮十分敏感。生产上常利用鱼藤酮来防治害虫。下列有关叙述正确的是（

　）

　A．NADH 脱氢酶分布在菜粉蝶幼虫细胞的线粒体的基质

　B．鱼藤酮主要抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第三阶段

　C．鱼藤酮抑制了菜粉蝶幼虫细胞中丙酮酸形成 CO 2 和[H]

　D．长期使用鱼藤酮将导致菜粉蝶基因突变而使其种群抗药性基因频率增加 【解答】解：A、NADH 脱氢酶是一种催化[H]与氧反应的酶，即催化有氧呼吸的第三阶段，主要分布在线粒体内膜上，A 错误； B、NADH 脱氢酶（一种催化[H]与氧反应的酶）对广泛存在于植物的根皮部中的鱼藤酮十分敏感，说明鱼藤酮主要抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第三阶段，B 正确； C、生产上常利用鱼藤酮来防治害虫，说明鱼藤酮主要抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第三阶段，而丙酮酸形成 CO 2 和[H]属于有氧呼吸的第二阶段，C 错误； D、长期使用鱼藤酮使其种群抗药性基因频率增加，只是进行自然选择，而无法诱发基因突变，D 错误。

　故选：B。

　7．（2020•香坊区校级三模）关于光合作用探究历程中的经典实验。下列有关叙述错误的是（

　）

　 A．图 1 所示实验可以证明光合作用产生的 O 2 来源于 CO 2

　 B．图 2 所示实验 c 和 d 对照可以证明光合作用需要光照

　C．图 3 所示实验中好氧细菌可确定 O 2 释放的部位

　D．卡尔文用14 CO 2 追踪光合作用中碳原子的转移途径 【解答】解：A、图 1 所示实验可以证明光合作用产生的 O 2 来源于 H 2 O，而不是 CO 2 ．A 错误； B、图 2 所示实验 c 和 d 的变量是有无光照，根据最终 c 处无淀粉产生，d 处有淀粉产生，可以证明光合作用需要光照，B 正确； C、图 3 所示实验中好氧细菌可确定 O 2 释放的部位，C 正确； D、卡尔文通过同位素示踪法探究 CO 2 的固定过程中碳元素的转移途径为 CO 2 →C 3 →CH 2 O．D正确。

　故选：A。

　8．（2020•北京模拟）光合作用和有氧呼吸是绿色植物体两个重要的代谢过程，以下不属于它们共有的特征是（

　）

　A．需要水的参与，有 ATP 产生

　B．需要多种酶的催化

　C．速率受 CO 2 浓度影响

　D．全程发生在双层膜结构中 【解答】解：A、有氧呼吸第二阶段和光合作用的光反应需要水的参与，有氧呼吸的三个阶段和光反应有 ATP 产生，A 正确； B、有氧呼吸和光合作用都是一系列化学反应，需要多种酶的催化，B 正确； C、CO 2 是有氧呼吸的产物，光合作用的原料，则两者速率受 CO 2 浓度影响，C 正确； D、有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质，第三阶段是线粒体内膜，光合作用的光反应是在类囊体，暗反应在叶绿体基质，D 错误。

　故选：D。

　9．（2020•赣榆区模拟）如图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是（

　）

　A．a 过程的完成一定伴随 H 2 O 和 CO 2 的生成

　B．在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸

　C．人体细胞中完成 c 过程的场所主要是线粒体

　D．在寒冷时，人体内过程 a 会加快 【解答】解：A、完成 a 过程不一定伴随 H 2 O 和 CO 2 生成，如无氧呼吸，A 错误； B、人体剧烈运动时，部分肌肉细胞因缺氧而进行无氧呼吸，所以产生的甲中含有乳酸，B 错误； C、c 是 ATP 的水解过程，细胞内所有吸能的反应都伴随着 ATP 的水解过程，如合成物质、主动运输、大脑思考等发生场所较多，而线粒体主要进行的是 b（ATP 的合成），C 错误； D、在寒冷时，机体分泌的肾上腺素和甲状腺激素增多，促进代谢，促进物质的氧化分解，故人体内的 a 过程会加快，D 正确。

　故选：D。

　10．（2020•潍坊三模）磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。如图为某植物光合作用产物的合成与运输示意图。下列相关说法正确的是（

　）

　A．a 表示的物质是 ATP，它也可以在叶绿体基质中合成

　B．磷酸丙糖应该是一种五碳化合物

　C．磷酸丙糖是暗反应产物，在细胞质基质中合成淀粉

　D．若图中表示的磷酸转运器活性受抑制，会导致光合速率下降

　【解答】解：A、图中 a 是光反应为暗反应提供的物质是[H]和 ATP，在叶绿体类囊体薄膜上合成，A 错误； B、磷酸丙糖是三碳化合物，B 错误； C、磷酸丙糖合成淀粉的过程是在叶绿体基质中进行，C 错误； D、磷酸转运器活性受抑制，不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将磷酸运入叶绿体，造成叶绿体中光合作用产生积累和缺少磷酸，导致光合作用速率降低，D 正确。

　故选：D。

　11．（2020•山东模拟）鼠肝脏部分切除后修复的过程中，肝细胞在有氧条件下葡萄糖的代谢过程如图 。

　下 列 说 法 正 确 的 是 （

　 ）

　A．在有氧条件下，肝细胞可以同时进行有氧呼吸和无氧呼吸产生能量

　B．过程②形成的五碳糖可用于合成脱氧核苷酸，并可作为转录的原料

　C．过程③产生的 ATP 可用于肝细胞主动吸收所需的营养物质

　D．过程④的反应场所是线粒体基质，该过程既消耗水，也能产生水 【解答】解：A、在有氧条件下，肝细胞可以同时进行有氧呼吸和无氧呼吸产生能量，A 正确； B、过程②形成的五碳糖可用于合成脱氧核苷酸，而转录的原料是核糖核苷酸，B 错误； C、过程③不产生 ATP，C 错误； D、过程④表示有氧呼吸的第二和第三阶段，反应场所是线粒体基质和线粒体内膜，该过程既消耗水，也能产生水，D 错误。

　故选：A。

　12．（2020•德州二模）如图为在不同光照强度下测定的甲、乙两种植物的光合作用强度变化曲线。下列说法正 确的是（

　）

　 A．在连续阴雨的环境中，生长受到影响较大的是植物甲

　B．光强为 M 时，植物乙的光合速率高于植物甲

　C．光强大于 5001x，植物乙对光能的利用率比植物甲高

　D．光强大于 1000lx，限制植物乙光合速率的环境因素是光照强度 【解答】解：A、据图分析可知，甲植物对光能的利用高，需要较强的光照，乙植物在光照较弱的条件下光合作用强度较大，故阴雨天气受影响较大的是甲植物，A 正确； B、光强为 M 时，两种植物的净光合速率相等，但甲植物的呼吸速率大于乙植物，故植物甲的光合速率（呼吸速率+净光合速率）高于植物乙，B 错误； C、据图可知：光强大于 5001x，植物乙 CO 2 吸收量较甲低，故乙对光能的利用率比植物甲低，C错误； D、在 1000lx 之前，乙植物的光合速率即不再随光照强度增大而增加，故当光强大于 1000lx，限制植物乙光合速率的环境因素不再是光照强度，D 错误。

　故选：A。

　二共 ．解答题（共 3 小题）

　13．（2021•十二模拟）如图为甲、乙两种植物在一定温度及 CO 2 充足的条件下，CO 2 吸收量随光照强度变化的曲线图（假设呼吸速率不变），请回答以下问题：

　（1）光照强度为 A 时，甲植物叶肉细胞中能产生[H]的细胞器有

　 ，乙植物叶肉细胞

　 （填“需要”或“不需要”）从外界吸收 CO 2 。

　（2）光照强度为 C、D 时，比较甲、乙植物的光反应产物量的多少分别是

　 、

　 （填“甲多”“一样多”或“乙多”），与其直接相关的内部影响因素是甲、乙植物叶绿体中

　 。

　（3）光照强度为 D 时，提高甲、乙植物 CO 2 吸收量的措施分别是

　 和

　 。乙植物在光照强度为 D 的条件下，一昼夜光照 10 小时，1m 2 叶片一昼夜使环境中 CO 2 发生的变化量为

　 。

　（4）甲、乙两种植物中，

　 植物更适合在弱光下生长，因为

　 。

　【解答】解：（1）光照强度为 A 时，甲植物同时进行光合作用的有氧呼吸，叶肉细胞中能产生[H]的细胞器有线粒体、叶绿体，此时乙植物体光合速率等于呼吸速率，但乙植物能进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞，而所有活细胞都要进行呼吸作用，故乙植物叶肉细胞需要从外界吸收 CO 2 。

　（2）光照强度为 C 时。乙植物的光合作用强度比甲强，光照强度为 D 时，甲、乙植物的二氧化碳吸收量相同，但甲植物的呼吸速率大于乙植物的呼吸速率，所以甲植物的光合作用强度比乙强，光合作用强度强，光反应产物就越多，与其直接相关的内部影响因素是甲、乙植物叶绿体中光合色素的含量和比例及与光反应有关的酶的数量和活性。

　（3）光照强度为 D 时，提高光照强度可以提高甲植物的二氧化碳吸收量，而乙植物已达到了光饱和点，且及 CO 2 充足，提高其温度，可提高光合作用强度。乙植物在光照强度为 D 的条件下，净光合速率为 6，呼吸速率为 1，一昼夜光照 10 小时，1m 2 叶片一昼夜使环境中 CO 2 发生的变化量为 6×10﹣1×14＝46mg。

　（4）由分析可知：乙植物更适合在弱光下生长，因为乙的光饱和点及光补偿点都比甲低。

　故答案为：

　（1）线粒体、叶绿体

　 需要 （2）乙多

　甲多

　光合色素的含量和比例及与光反应有关的酶的数量和活性 （3）提高光照强度

　 调整到最适光合作用温度

　 减少 46mg （4）乙

　 乙的光饱和点及光补偿点都比甲低 14．（2021•七模拟）某研究团队研究了在最适温度下玉米和水稻幼苗的光合作用特性，得到部分数据如表所示（单位：μmol/L）。回答下列问题：

　玉米 水稻 CO 2 补偿点 12 23 CO 2 饱和点 34 50 （注：CO 2 补偿点是指植物光合速率与呼吸速率相等时环境中 CO 2 浓度；CO 2 饱和点是指植物光

　合速率达到最大值时环境中的最低 CO 2 浓度）

　（1）更适合在低 CO 2 浓度的环境中生长的植物是

　 ，判断理由是

　 。

　（2）若大气中 CO 2 浓度为 40μmol/L，则限制玉米和水稻植株光合速率的主要环境因素分别是

　 。

　（3）与水稻植株不同，玉米植株叶片内的叶绿体有两种类型，一种是位于叶肉细胞内的叶绿体，该叶绿体具有基粒，另一种是位于维管束鞘细胞内的叶绿体，这种叶绿体内没有基粒。由此可以确定，玉米植株的光反应是在

　 细胞中进行的，

　 细胞只能进行暗反应。要提取玉米植株叶绿体中的光合色素，应使用

　 （填试剂名称）进行提取，其原理是

　 。

　【解答】解：（1）更适合在低 CO 2 浓度的环境中生长的植物是玉米，判断理由是玉米的 CO 2 补偿点较水稻低，即玉米在相对较低的 CO 2 浓度下即可满足植物生长所需的 CO 2 。

　（2）若大气中 CO 2 浓度为 40μmol/L，则限制玉米和水稻植株光合速率的主要环境因素分别是光照强度、CO 2 浓度。

　（3）与水稻植株不同，玉米植株叶片内的叶绿体有两种类型，一种是位于叶肉细胞内的叶绿体，该叶绿体具有基粒，另一种是位于维管束鞘细胞内的叶绿体，这种叶绿体内没有基粒。由此可以确定，玉米植株的光反应是在叶肉细胞中进行的，维管束鞘细胞只能进行暗反应；要提取玉米植株叶绿体中的光合色素，应使用无水乙醇进行提取，因为色素等有机物可以溶解在有机溶剂中。

　故答案为：

　（1）玉米

　玉米的 CO 2 补偿点较水稻低，即玉米在相对较低的 CO2 浓度下即可满足植物生长所需的 CO 2

　（2）光照强度、CO 2 浓度 （3）叶肉

　维管束鞘

　 无水乙醇

　 色素可以溶解到有机溶剂中 15．（2021•六模拟）图一表示光合作用的部分代谢过程，图中 A、B、M、N 表示某种物质。图二表示 25℃条件下光照强度对甲、乙两种植物光合速率的影响，请回答下列问题：

　（1）叶肉细胞中有 H 2 O 参与反应并产生[H]的场所为

　 。光反应产生的 O 2 到达相邻的线粒体中被利用需要穿过

　 层膜，若人为维持图示 H + 浓度，在黑暗条件叶绿体

　 （填“可

　以”或“不可以”）产生 ATP。

　（2）据图二分析，与 d 点相比，b 点时植物甲叶肉细胞中 C 3 的含量

　 。d 点甲植物叶肉细胞中固定 CO 2 的速率

　 （填“大于”“等于”或“小于”）乙植物。

　（3）叶绿素 b/叶绿素 a 的值可作为植物光能利用率的判断指标，经研究发现，40℃高温可降低植物的叶绿素 b/叶绿素 a 的值，若要验证该结论是否正确，请写出实验设计思路：

　 。

　【解答】解：（1）由于有氧呼吸第二阶段可以发生丙酮酸与水生成 CO 2 和[H]的反应，而光反应过程中可以发生水的光解产生氧气和[H]，故能产生[H]的场所为线粒体基质和类囊体薄膜（或基粒）；O 2 在类囊体腔内产生，到达邻近线粒体要穿过类囊体薄膜（1 层）、叶绿体双层膜（2 层）、线粒体双层膜（2 层）共 5 层膜；据图一可知 H + 顺浓度梯度通过类囊体膜产生的电能可以为 ATP的合成提供能量，若能维持类囊体腔内 H + 浓度大于叶绿体基质中浓度，即使在黑暗条件下也能合成 ATP。

　（2）与 d 点相比，b 点相当于 CO 2 浓度不变、光照增强，光反应产生的 ATP、[H]增多，导致 C 3的还原加快，但 C 3 的生成速率不变，所以 C 3 的含量减少；4 点两种植物的净光合速率相等，但是甲植物的呼吸速率大于乙植物的呼吸速率，所以甲植物的真正光合速率大于乙。

　（3）要验证该结论首先要取等面积的不同温度条件下的绿色叶片，再进行色素的提取与分离，之后比实验结果得出结论。

　故答案为：

　（1）线粒体基质、类囊体薄膜（或基粒）

　5

　 可以 （2）减少

　 大于 （3）在某一时刻同等强度的光照下，取 25℃和 40℃条件下相同面积的绿色叶片，分别进行色素的提取与分离，观察比较叶绿素 a、叶绿素 b 色素带的宽度