微专题3 光合作用和细胞呼吸
一、选择题
1.（2025·河北石家庄一模）下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）
A.线粒体中呼吸酶的数量和活性不能直接影响细胞有氧呼吸的强度
B.有氧呼吸过程中NADH的产生过程均需要氧气的直接参与
C.稻田适时排水可通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用
D.剧烈运动时细胞呼吸速率加快导致细胞内ATP含量显著增加
2.（2025·甘肃高考3题）线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，下列叙述正确的是（ ）
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
3.（2025·湖南岳阳模拟）Crabtree效应具体表现为酿酒酵母胞外葡萄糖浓度大于0.15 g/L时，即使氧气供应充足，酿酒酵母依然会发酵积累乙醇。在细胞呼吸过程中，丙酮酸脱羧酶可催化丙酮酸脱羧，进而生成CO2和乙醇；丙酮酸脱氢酶则催化丙酮酸生成CO2和NADH。下列叙述错误的是（ ）
A.可用酸性重铬酸钾溶液鉴定乙醇，溶液颜色会变为灰绿色
B.发生Crabtree效应的酵母菌的繁殖速率在短期内可能会受到抑制
C.丙酮酸脱氢酶在酿酒酵母中起催化作用的场所是细胞质基质
D.丙酮酸脱羧酶参与的代谢途径中，葡萄糖中的能量大部分存留在乙醇中
4.（2025·河北邢台模拟）NAD＋是细胞内常见的辅酶，其接收某些化学反应产生的电子和质子后可转变为NADH。NADH非常活泼，可以为某些反应提供电子和质子后转变为NAD＋。NADP＋与NAD＋的结构和功能非常相似，下列有关分析错误的是（ ）
A.NADH转变为NAD＋的过程总是伴随着ATP的水解
B.无氧呼吸第一阶段有NAD＋转变为NADH的过程
C.NADPH既可作为还原剂也可为反应提供能量
D.CO2供应量突然减少，短时间内叶绿体基质中的NADPH增多
5.（2025·安徽合肥模拟）温度是影响植物生长发育的重要环境因素之一，在其他环境因素适宜时，温度对某绿色植物叶片呼吸速率和光合速率的影响结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.该植物叶片在温度a时的有机物积累速率和温度c时的相等
B.CO2中的碳原子在叶绿体中的转移途径是：CO2→C3→C5→（CH2O）
C.在温度d时，该植物体的干重减少，不能正常生长
D.若适当降低光照强度，则图中的d点将右移
6.（2025·江苏南通二模）RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当CO2浓度高时，Rubisco催化C5与CO2反应；当O2浓度高时，Rubisco催化C5与O2经过一系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO2和C3，这一过程称为光呼吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述不合理的是（ ）
A.A表示NADPH，B表示NADP＋，C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示RuBP
B.夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强
C.Rubisco位于叶绿体基质，玉米（C4植物）通常比小麦（C3植物）光呼吸作用弱
D.光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正常生长
7.（2025·湖南长沙模拟）群体光合作用是指在单位土地面积上，整个植物群体通过光合作用同化二氧化碳的过程，其强弱直接影响农作物产量。它不仅仅局限于叶片，还包括其他绿色组织，如穗、叶鞘等。下列关于群体光合作用与提高农作物产量关系的说法错误的是（ ）
A.农作物种植过密可能会导致植物群体光合速率降低
B.间作套种能提高植物群体光合效率
C.增加单叶的叶面积不一定提高植物群体光合速率
D.植物群体光合作用的光补偿点、光饱和点均低于单叶水平
8.玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图，下列分析错误的是（ ）
A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质
B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
二、非选择题
9.（2025·河南郑州模拟）当植物吸收的光能超过其所需时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。叶绿体中的叶绿素与D1等蛋白结合构成光系统Ⅱ，在光能过剩时活性氧的大量累积可直接破坏D1蛋白，且抑制D1蛋白的合成，从而加剧光抑制。被破坏的D1降解后，空出相应的位置，新合成的D1才能占据相应位置，光系统Ⅱ得以修复。为探究高温胁迫对植物光合速率的影响机理，研究者进行了如下实验：
实验一：以野生型番茄植株为实验材料进行探究，在实验第3天时测定相关实验数据如表所示（R酶参与暗反应）。
组别 温度 气孔导度/（mmol· m－2·s－1） O2释放速率/ （μmol·m－2·s－1） 胞间CO2 浓度/（ppm） R酶活性/ （U·mL－1）
甲 25 ℃ 99.2 11.8 282 172
乙 40 ℃ 30.8 1.1 403 51
实验二：已知CLH能促进被破坏的D1降解。研究者以野生型番茄植株和CLH基因缺失的突变体植株为实验材料进行相关实验，测得实验结果如图曲线所示。
（1）分析实验一表中数据，乙组番茄植株气孔导度明显降低，但研究者判断CO2浓度不是限制光合速率的因素，依据是 ，
请推测造成其光合速率较低的内部因素可能是 。
（2）表中数据显示，高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢，分析其原因是
。
（3）结合实验二曲线图，请从D1蛋白的角度分析，突变型植株光合速率较低的原因是
。
（4）综合上述信息，从D1蛋白降解与合成的角度，分析高温胁迫条件下野生型植株光系统Ⅱ未完全修复的原因是 。
微专题3 光合作用和细胞呼吸
1.C 线粒体是有氧呼吸的主要场所，呼吸酶直接参与有氧呼吸的过程，其数量和活性会直接影响有氧呼吸的速率，进而影响有氧呼吸的强度，A错误。有氧呼吸过程分为三个阶段，在第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸和少量NADH，该过程不需要氧气参与；在第二阶段丙酮酸和水反应生成二氧化碳和少量NADH，此过程也不需要氧气直接参与；只有在第三阶段，前两个阶段产生的NADH与氧气结合生成水，该阶段需要氧气的直接参与，B错误。水稻的根系在水中容易进行无氧呼吸，产生酒精等有害物质，对根系造成伤害。稻田适时排水可以改善氧气供应，使根系能够进行有氧呼吸，为根系的生命活动提供足够的能量，促进根系的生长和对矿质元素等的吸收，C正确。细胞内ATP的含量是相对稳定的，剧烈运动时细胞呼吸速率加快，会产生更多的ATP来满足细胞对能量的需求，但同时ATP也会迅速被消耗，用于各种生命活动，所以细胞内ATP含量不会显著增加，而是处于动态平衡之中，D错误。
2.C 线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，所以需要氧气参与，A、B错误；葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确；NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。
3.C 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色，A正确；发生Crabtree效应的酵母菌产生的能量少，繁殖速率在短期内可能会受到抑制，B正确；丙酮酸脱氢酶催化丙酮酸生成二氧化碳和NADH，该过程为有氧呼吸第二阶段，发生场所是线粒体基质，C错误；丙酮酸脱羧酶可以催化丙酮酸脱羧，进而生成二氧化碳和乙醇，这是无氧呼吸第二阶段，能量大部分储存在乙醇中，D正确。
4.A 在细胞呼吸过程中，NADH在呼吸链电子传递和氧化磷酸化过程中生成ATP等能量物质时发生转化为NAD＋的反应，此过程是产生ATP而不是伴随ATP水解，A错误；无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段一样，都是将葡萄糖分解为丙酮酸，此过程中产生NADH，也就是有NAD＋转变为NADH的过程，B正确；NADPH（还原型辅酶Ⅱ）在光合作用暗反应中作为还原剂，为反应提供氢和能量，参与三碳化合物的还原等过程，C正确；当CO2供应量突然减少，短时间内CO2固定生成的三碳化合物减少，三碳化合物还原消耗的NADPH减少，而光反应继续产生NADPH，所以叶绿体基质中的NADPH会增多，D正确。
5.C 有机物积累速率即净光合速率，净光合速率＝光合速率－呼吸速率。温度为a时，光合速率与呼吸速率的差值和温度为c时光合速率与呼吸速率的差值不相等，所以有机物积累速率不相等，A错误；在光合作用的暗反应中，CO2中的碳原子在叶绿体中的转移途径是：CO2→C3→（CH2O）、C5，B错误；在温度为d时，叶片的呼吸速率等于光合速率，但是植物具有不能进行光合作用的细胞，所以会有有机物的消耗，则植物不能正常生长，C正确；若降低光照强度，光合作用速率下降，在高温下植物要达到光合速率等于呼吸速率，就需要提升光合速率，则d点将左移，D错误。
6.D 由图可知，H＋＋B→A，故A表示NADPH，B表示NADP＋，光反应过程由C形成D，则C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示RuBP，即C5，A正确；夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔关闭，二氧化碳不能正常进入叶肉细胞，但光反应正常进行，导致叶肉细胞内氧气浓度较高，氧气和五碳化合物结合几率增加，因此植物光呼吸的强度较通常会有所增大，B正确；Rubisco位于叶绿体基质，玉米（C4植物）通常比小麦（C3植物）光呼吸作用弱，因为玉米能利用较低浓度的二氧化碳，C正确；植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞，光呼吸能消耗过多的ATP和NADPH，故光呼吸有利于保护农作物，D错误。
7.D 种植过密会遮光，使二氧化碳供应不足，从而降低群体光合速率，A正确；间作套种能够使不同作物在资源利用上相互补充，充分利用光、热、水、肥等资源，进而提升群体光合效率，B正确；群体光合速率受到多种因素的影响，如叶片光合效率、总叶面积、叶角度等，只增加单叶的叶面积不一定提高植物群体光合速率，C正确；当光照强时，群体上层叶片已饱和，但下层叶片的光合强度仍随光强的增加而增强，群体的总光合强度还在上升。同样，群体内叶片多，相互遮荫，当光照减弱，上层叶片达到光补偿点时，下层叶片光强低于光补偿点，所以光合作用小于呼吸作用，所以整个群体的光补偿点、饱和点较高，D错误。
8.B 有氧呼吸第一阶段会产生[H]，场所是细胞质基质，该部分[H]会进入线粒体基质，A正确；据图可知，T基因缺失突变体中丙酮酸含量高于野生型，再结合题干中给出的T蛋白的功能可知，与野生型相比，突变体中有氧呼吸的第二阶段可能减弱，B错误；据题干“T蛋白缺失……内膜受损”推测，突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻，C正确；由题图可知，突变体中乳酸含量较野生型高，再结合B、C项分析推测，突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸增强，D正确。
9.（1）胞间CO2浓度较高 酶的活性降低、类囊体结构破坏 （2）高温导致R酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH的剩余量增加，抑制光反应；同时光能过剩时活性氧的大量累积破坏光系统Ⅱ，且抑制其修复 （3）突变型植株无法降解被破坏的D1蛋白，光系统Ⅱ难以修复，光合速率较低 （4）新合成D1蛋白的速率小于被破坏的D1降解速率
解析：（1）分析实验一表中数据，乙组番茄植株气孔导度明显降低，但胞间CO2浓度较高，说明CO2浓度不是限制光合速率的因素，造成其光合速率较低的内部因素可能是酶的活性降低、类囊体结构破坏。（2）表中数据显示，高温胁迫下番茄植株R酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH的剩余量增加，抑制光反应；同时光能过剩时活性氧的大量累积破坏光系统Ⅱ，且抑制其修复，故高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢。（3）据题意：被破坏的D1降解后，空出相应的位置，新合成的D1才能占据相应位置，光系统Ⅱ得以修复；CLH能促进被破坏的D1降解，CLH基因缺失的突变型植株光合速率低，其对应的D1蛋白量高，说明突变型植株无法降解被破坏的D1，光系统Ⅱ难以修复，导致光合速率较低。（4）从D1蛋白降解与合成的角度，分析高温胁迫条件下野生型植株光系统Ⅱ未完全修复的原因是新合成D1蛋白的速率小于被破坏的D1降解速率。
3 / 3微专题3 光合作用和细胞呼吸
一、细胞呼吸
1.判断下列有关细胞呼吸叙述的正误
（1）（2024·江西卷）水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。（ ）
（2）（2024·甘肃卷）兰花浇水过多会抑制根系细胞有氧呼吸，促进其无氧呼吸。（ ）
（3）（2023·广东卷）还原型辅酶Ⅰ参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物。（ ）
（4）（2023·浙江卷）酵母菌进行不同方式的细胞呼吸，消耗等量葡萄糖时所释放的能量相等。（ ）
（5）（2025·江苏卷）人体细胞和酵母细胞呼吸作用都能产生[H]和ATP。（ ）
（6）（2025·山东卷）经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失。（ ）
2.（2023·全国乙卷改编）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。
（1）在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，无氧呼吸的产物是 ，判断的依据是 。
（2）每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP与产生乳酸时 （填“一样多”或“不一样多”），判断的依据是
。
二、光合作用
1.判断下列有关光合作用的叙述是否正确。
（1）（2025·河北卷）绿色植物在类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O。（ ）
（2）（2024·贵州卷）幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH。（ ）
（3）（2023·湖北卷）高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。（ ）
（4）（2021·山东卷）植物细胞产生的O2只能来自光合作用。（ ）
（5）（2021·湖南卷）弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。（ ）
（6）（2021·湖南卷）在暗反应阶段，CO2不能直接被还原。（ ）
2.（2024·湖南高考17题节选）从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生 ；光能转化为电能，再转化为 中储存的化学能，用于暗反应的过程。
3.（2025·江苏高考21题节选）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
（1）为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 。
（2）已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度 （从“变强”“不变”“变弱”中选填），说明类囊体膜具有的功能有
。
4.（经典高考）在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。
（1）据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是 ；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度 。
（2）为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是
。
（3）小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是
。
命题点1 细胞呼吸过程及其调节
【高考例证】
1.（2024·安徽高考3题）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1（PFK1）是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（ ）
A.在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快
2.（2022·山东高考16题改编）在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法错误的是（ ）
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
思维路径
【挖掘拓展】
1.腺苷酸能荷的调节
（1）细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP（腺苷一磷酸）之间的关系式来表示，称为能荷。能荷＝（ATP＋1/2ADP）/（ATP＋ADP＋AMP）。
（2）呼吸控制不只决定于ATP或AMP的绝对数量，也决定于它们的相对浓度。当ATP/AMP比值很低时，表示能量贮存很少，能荷低，ATP合成反应加快；能荷变大时，合成反应就减慢。ATP利用反应则相反，能荷低时反应缓慢，能荷高时反应加快。因此，能荷是细胞中ATP合成反应和利用反应的调节因素。
2.有氧呼吸产热的调控
（1）UCP与体温调节
UCP是动物褐色脂肪组织细胞的线粒体内膜上存在的H＋通道蛋白。UCP平时是关闭的状态，当细胞收到相应的信号（如甲状腺激素和肾上腺素）时，可以打开UCP通道，线粒体膜间隙中的H＋就大量从UCP流入线粒体基质，降低了电子传递过程建立的跨膜H＋浓度梯度，使ATP的合成减少，释放的热能增多，即甲状腺激素和肾上腺素可以增加产热，升高体温。
（2）AOX与植物开花生热
AOX是一种植物细胞线粒体内膜上广泛存在的氧化酶。在此酶参与下，电子可不通过蛋白复合体，而是直接通过AOX传递给氧气生成水，降低了电子传递过程建立的跨膜H＋浓度梯度，使ATP的合成减少，释放的热能增多，使花的器官温度显著高于环境温度，即“开花生热现象”。开花生热有利于花粉的成熟，也有利于散布花香吸引昆虫传粉。
【对点即练】
1.（2025·山西吕梁模拟）能荷调节指细胞通过调节ATP、ADP、AMP（腺苷一磷酸）两者或三者之间的比例来调节代谢活动。高能荷时ATP生成过程被抑制，而ATP的利用过程被激发；低能荷时产生相反效应。下列说法错误的是（ ）
A.一分子AMP中只有一个磷酸基团，可作为合成RNA的原料
B.对细胞的正常生活来说，ATP/ADP的比值是相对稳定的
C.人成熟红细胞吸收葡萄糖的过程，高能荷更有利于其吸收
D.肌肉收缩时，高能荷更有利于其进行
2.（2025·湖南郴州三模）有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行（如图甲），叠氮化物可抑制电子传递给氧；DNP使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O2量和合成的ATP量，结果如图乙。①②表示生理过程。下列说法正确的是（ ）
A.还原剂NADH是一种电子受体
B.①②生理过程均发生在线粒体内膜上
C.物质X是叠氮化物，水和ATP的合成都受到影响
D.DNP能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加
命题点2 光系统与电子传递链
【高考例证】
（2025·山东高考21题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为
。
【挖掘拓展】
光反应与电子传递链
1.线性电子传递
线性电子传递链中，PSⅡ和PSⅠ共同受光的激发，PSⅡ进行水的光解，产生O2、H＋和自由电子（e－）最终将e－传递给NADP＋形成NADPH。在e－的传递过程中，通过PQ与PQH2的循环转化，将H＋转运至类囊体腔中，H＋再顺浓度梯度流经ATP合酶，推动ATP的合成。在类囊体薄膜上，光能最终被转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。
2.环式电子传递
环式电子传递是植物进化出的光保护机制之一，此过程仅产生ATP不产生NADPH。过强的光照导致叶绿体中过剩的e－以O2作为最终受体，产生H2O2等会损伤类囊体薄膜。强光会激活由PSⅠ推动的环式电子传递途径，一方面消耗过剩光能，减少O2和H2O2的产生；另一方面，因PQH2转化成PQ产生H＋，H＋仍能形成跨膜质子梯度，从而使光反应产生的ATP/NADPH的比值上升，最终起到光保护作用。
【对点即练】
1.（2024·福建福州模拟）小麦是我国最主要的粮食作物之一，其产量直接关系到国家的粮食安全。小麦的光反应过程包括多个反应，其中最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体（称为光系统Ⅰ和光系统Ⅱ）中的电子被光激发的反应，具体如图。下列叙述不正确的是（ ）
A.叶绿素蛋白质复合体的作用是吸收、传递光能，并将光能直接转化为ATP和NADPH中的活跃化学能
B.光系统Ⅱ位于类囊体膜上，被光激发后逐渐释放能量，传递至类囊体膜上的光系统Ⅰ再次被光激发
C.光系统Ⅱ中丢失的电子由水中的电子补充，电子传递过程的最终受体为NADP＋
D.若降低周围环境的CO2浓度会导致单位时间内高能电子的产生量下降
2.（2025·山东烟台模拟）植物体内光系统Ⅰ（PSⅠ）、细胞色素复合体（Cb6/f）、光系统Ⅱ（PSⅡ）等结构能形成如图所示的线性电子传递和环式电子传递两条途径。线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。高温胁迫会引发活性氧ROS（如自由基、H2O2等）的积累而造成光抑制。下列说法错误的是（ ）
A.PSⅠ和PSⅡ具有吸收利用光能，并进行电子传递的作用
B.膜两侧H＋浓度梯度的形成与水的光解、PQ蛋白的运输及NADPH的合成密切相关
C.ROS会催化光系统中的蛋白质水解造成光抑制
D.与线性电子传递相比，环式电子传递能够提高ATP/NADPH比值
命题点3 CO2同化的三种途径
【高考例证】
（2023·湖南高考17题节选）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1（Km越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
（1）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度 （填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是
（答出三点即可）。
（2）某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是
（答出三点即可）。
【挖掘拓展】
1.C4植物的CO2浓缩机制
C4植物（如玉米）的叶片结构和光合作用过程
（1）叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被固定到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞。
（2）维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。
（3）C4植物的CO2补偿点低，光合午休不明显的原因：
PEP羧化酶对CO2有很高的亲和力，气孔关闭时，仍然能够利用极低浓度的CO2。
2.景天科植物的CO2固定
景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸（OAA），再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环，作用机制如图所示（该机制也称CAM途径）。
3.蓝细菌的CO2浓缩机制
蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。
注：羧酶体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。
【对点即练】
1.（2025·山东泰安模拟）C4途径是除卡尔文循环（C3途径）外的另一种独特的CO2固定途径，因固定CO2的初产物是四碳化合物而得名，其光合作用过程如图所示，研究表明，与C3植物细胞中的Rubisco（可催化CO2固定）相比，C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2亲和力，可固定低浓度的CO2。下列说法错误的是（ ）
A.若给C4植物提供14CO2，则植株体内14C的转移途径为14CO2→14C4→14C3
B.C3植物和C4植物的暗反应阶段所需要的NADPH和ATP均来自光反应阶段
C.不同植物固定CO2途径存在差异的根本原因是它们的遗传物质存在差异
D.在低CO2浓度环境下，C4植物的光合作用速率可能比C3植物高
2.（2025·江西鹰潭二模）干旱条件下，菠萝以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应环境。如图为菠萝叶肉细胞内的部分代谢示意图，图中苹果酸是一种酸性较强的有机酸，下列说法错误的是（ ）
A.叶肉细胞因具有生物膜系统，所以能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰
B.干旱环境中，夜间和白天菠萝叶肉细胞中与CO2发生反应的物质分别是RuBP、PEP
C.夜间苹果酸运进液泡中，可以避免苹果酸降低细胞质基质的pH而影响其中的反应
D.苹果酸为四碳化合物，据图分析，物质C为丙酮酸，其可进入线粒体氧化分解为CO2
3.（2025·湖北武汉二模）蓝细菌具有一种特殊的CO2浓缩机制，部分过程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.蓝细菌含细胞膜、光合片层膜等生物膜系统
B.过程①需要ATP参与，过程②发生在细胞质基质中
C.图中CO2穿过蓝细菌的细胞膜和光合片层膜的方式相同
D.CO2必须转化为HC才能进入羧酶体实现CO2的浓缩
命题点4 光呼吸与光抑制
【高考例证】
（2025·陕晋青宁高考17题）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图a。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图b。回答下列问题。
（1）R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ，产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机物。
（2）植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图a、b可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是
。
（3）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21％升高到40％时，植株S的净光合速率 （填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 （填“大”“小”或“无法判断”）。
（4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果。
【挖掘拓展】
1.光呼吸
（1）光呼吸简要过程
RuBP羧化酶是双功能酶，既可催化C5与CO2的固定（羧化），又可催化C5与O2（加氧）的反应，其催化方向取决于CO2/O2的比值：
①比值增大，羧化反应增强，进行光合作用；
②比值减小，加氧反应增强，进入C2途径。因此，高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。
（2）光呼吸的有利影响——减少光抑制
在高光强、高温、干旱环境下，植物气孔关闭，CO2不能进入叶肉细胞，会导致光抑制。此时，植物的光呼吸释放CO2，消耗多余的ATP和NADPH，减少活性氧的产生，对光合器官起保护作用。
2.光抑制与光保护
光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合功能下降，这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PSⅡ系统。光抑制的发生及光保护的三道防线如图所示：
【对点即练】
1.（2025·湖南长沙二模）植物叶绿体中进行CO2固定的R酶在光下，CO2相对不足时，也可以消耗氧气并释放CO2，该过程被称为光呼吸。光呼吸会导致光合作用减弱、作物减产，研究人员为获得光诱导型高产水稻，通过基因工程在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径，图中叶绿体虚线框内过程）。下列有关此过程的说法不正确的是（ ）
A.光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合R酶，降低了光合作用中暗反应阶段的速率
B.乙醇酸进入过氧化物酶体会导致叶绿体内的碳流失，进而导致水稻减产
C.GMA途径能减少叶绿体中有机碳的流失，同时会增加参与卡尔文循环的C5的量
D.GMA途径所用的外源G酶、A酶和M酶的基因均需导入叶绿体，并由其独立表达
2.（2025·山东济南一模）光系统复合物由蛋白质和光合色素组成，共同完成光能的转化作用，D1蛋白是其中的关键蛋白。当光照强度超过光系统复合物利用限度时会导致光合强度下降，即发生光抑制现象。如图为某高等植物叶绿体中光合作用过程及光抑制发生机理图，回答下列问题：
（1）光系统复合物位于
上，它受损的结果首先影响光合作用的 阶段。据图推测，psbA基因的遗传 （填“遵循”或“不遵循”）孟德尔的遗传定律。
（2）一般情况下植物正常进行光合作用时，若气孔增大，其他条件均未发生变化，C5的生成速率将 ，原因是 。
（3）当光抑制现象初始发生时，NADP＋浓度会暂时 。
命题点5 环境胁迫对光合作用的影响及应用
【高考例证】
（2025·河南高考17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
。
【挖掘拓展】
1.气孔导度对细胞代谢的影响
通常认为在自然条件下光合作用降低的原因包括两个方面，一方面是由于气孔导度的限制引起，称为气孔限制；另一方面是由于在高光照条件下吸收过量的光能无法及时利用而发生光抑制，称为非气孔限制，判断方法示例如下：
2.胁迫（逆境）对光合作用的影响
（1）胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分（干旱和淹涝）、温度（高温和低温）、盐碱、环境污染等理化逆境，生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。
（2）非生物胁迫的主要类型
类型 影响原理 主要表现
光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤
CO2 CO2是光合作用的反应物，低于CO2补偿点的CO2浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降
温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏；引起气孔关闭，影响CO2的吸收
水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害
无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素（Mg2＋）；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性
【对点即练】
1.（2025·江西南昌模拟）净光合速率是植物光合作用积累有机物的速率，如图表示水分或盐胁迫下使某种植物净光合速率降低的因子。下列叙述不正确的是（ ）
A.图中A、B分别是气孔、非气孔限制，长时间存在A、B限制时，叶绿体的C3含量比C5高
B.存在A限制时，若气孔导度进一步下降、净光合速率下降，则胞间CO2浓度下降
C.存在B限制时，若气孔导度下降、净光合速率下降，则胞间CO2浓度不一定上升
D.同时存在A、B限制时，若气孔导度上升、净光合速率下降，则胞间CO2浓度上升
2.（2025·辽宁大连模拟）近年来全球气候变化日益加剧，多重联合胁迫对作物生长发育及产量的不利影响日益严重。研究者设计了如图所示实验，研究环境胁迫对苗期玉米净光合速率的影响。下列叙述正确的是（ ）
A.25天最适条件培养目的是控制自变量
B.双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响小
C.双重胁迫有助于冷害对玉米造成伤害的恢复
D.胁迫期双重胁迫光合作用合成的有机物最少
微专题3 光合作用和细胞呼吸
【核心知识·真题化梳理】
一、细胞呼吸
1.（1）× （2）√ （3）√ （4）× （5）√ （6）×
2.提示：（1）乳酸 植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，只进行无氧呼吸产生乳酸 （2）一样多 无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放
二、光合作用
1.（1）× （2）√ （3）× （4）× （5）× （6）√
2.提示：O2、H＋和e－ ATP和NADPH
3.提示：（1）ATP、NADPH （2）变弱 将水光解产生H＋，把H＋运输到膜外
4.提示：（1）光照强度 降低 （2）B菜地光照强度过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低 （3）C的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，C的净光合作用降低，产量下降，因此C的蔬菜产量低于B
【命题要点·深挖式拓展】
命题点1 细胞呼吸过程及其调节
高考例证
1.D 细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应即需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1（PFK1）是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A错误；由题意可知，当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡，说明PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变但还具有其活性，B错误；由题意可知，ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP减少，ADP和AMP会增多，从而AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，细胞中ATP含量增多，从而维持能量供应，D正确。
2.A 由题意可知，电子经线粒体内膜最终传递给O2，4 ℃与25 ℃相比，O2消耗增加，说明其电子传递过程没有受阻，A错误；细胞呼吸时有机物的化学能转化成ATP的能量和热能，与25 ℃时相比，4 ℃时消耗O2多，但ATP生成量减少，说明其产热多，消耗葡萄糖的量多，B、C正确；已知DNP可使H＋从内外膜间隙进入线粒体基质时不经过ATP合酶，减少了ATP生成，同时从内外膜间隙进入线粒体基质的H＋增加，使内外膜间隙的H＋浓度降低，D正确。
对点即练
1.C AMP中含一个磷酸基团，是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的合成原料，A正确；对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的转化是时刻不停地进行的，ATP/ADP的比值是相对稳定的，B正确；人体成熟的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗细胞代谢产生的能量，与能荷变化无关，C错误；肌肉收缩时需要消耗ATP，根据题意“高能荷时，ATP生成过程被抑制，而ATP的利用过程被激发”可知肌肉收缩时，能荷数值较高更有利，D正确。
2.D 还原剂NADH是一种电子供体，产生的电子e－通过电子传递链最终与氧气结合生成水，A错误；添加丙酮酸后过程①消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质，过程②消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B错误；物质X是DNP，DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶，从而降低线粒体内膜两侧H＋浓度差，加入该物质后，消耗的O2量增加，可知细胞呼吸产生的总能量增多，而合成的ATP量变化不大，即使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少，以热能散失的比例增加，C错误，D正确。
命题点2 光系统与电子传递链
高考例证
（1）磷脂双分子层 基粒 （2）H2O 丙酮酸和[H] O2和CO2 （3）途径①以电子的形式释放过多光能 途径②以热能的形式耗散过多的光能
解析：（1）生物膜的基本支架是磷脂双分子层。基粒由类囊体堆叠形成，可增大膜面积以捕获更多光能。（2）由图示可知，NADPH所需的电子来源为光反应中H2O光解产生的电子。3H2O中3H的去向：3H2O参与光合作用生成葡萄糖（含3H标记）→葡萄糖（含3H标记）经有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸（含3H标记）和[H]（含3H标记）→被3H标记的丙酮酸进入线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段生成CO2和[H]（含3H标记）→有氧呼吸第三阶段[H]（含3H标记）与O2结合生成3H2O。在含O的培养液中，绿藻中18O标记气体的产生：①O光解产生18O2；②O参与有氧呼吸第二阶段（丙酮酸与水反应）生成C18O2。（3）分析图示可知，绿藻通过途径①消耗过剩电子并消除H2O2，减轻H2O2对光合系统的氧化损伤。通过途径②将过剩光能以热能形式散失，进而减轻光合系统损伤。
对点即练
1.A 叶绿素蛋白质复合体的作用是吸收、传递和转化光能，据图可知，在光的作用下低能电子转变为高能电子，然后在电子传递过程中逐渐释放能量用于ATP和NADPH的合成，因此光能先转化为电能，再转化为ATP和NADPH中的活跃化学能，A错误；发生在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中的电子被光激发的反应是光反应过程中最为重要的，由此可知光系统Ⅰ和光系统Ⅱ均位于类囊体膜上，B正确；由图可知，光系统Ⅱ中丢失的电子由水中的电子补充，经光系统Ⅰ后电子最终与NADP＋结合生成NADPH，C正确；若降低周围环境的CO2浓度会导致暗反应速率减慢，单位时间内ATP和NADPH的消耗量减少，从而导致光反应速率下降，因此单位时间内高能电子的产生量下降，D正确。
2.C 观察图可知PSⅠ和PSⅡ具有吸收利用光能，并进行电子传递的作用，这是它们的正常功能，A正确；膜两侧H＋浓度梯度的形成与水的光解产生H＋、PQ蛋白对H＋的运输以及NADPH的合成过程中的H＋转移密切相关，B正确；ROS本身不是催化剂，高温胁迫下积累的ROS会损伤光系统中的蛋白质从而造成光抑制，而不是催化蛋白质水解造成光抑制，C错误；线性电子传递产生NADPH和ATP，环式电子传递仅产生ATP不产生NADPH，所以与线性电子传递相比，环式电子传递能够提高ATP/NADPH比值，D正确。
命题点3 CO2同化的三种途径
高考例证
（1）高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸 （2）酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
解析：（1）干旱、高光强时会导致植物气孔开度减小，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时抑制植物的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织（韧皮部）及时转移出细胞，因此玉米的光合作用强度高于水稻。（2）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
对点即练
1.A C4植株能进行C4途径和C3途径，若给C4植物提供14CO2，则C4植株14C转移途径为14CO2→14C4→14CO2→14C3→（14CH2O），A错误；由光合作用的过程可知，C3植物与C4植物的暗反应阶段利用的NADPH和ATP都来自光反应阶段，B正确；不同植物固定CO2的途径存在差异，这是由于它们的遗传物质（DNA）存在差异。这些遗传差异导致了酶的种类和活性的不同，从而影响了植物对CO2的固定方式，C正确；由于C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2亲和力，可固定低浓度的CO2，故C4植物能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，而C3植物则不能，因此低浓度CO2条件下，C4植物的光合作用速率可能比C3植物高，D正确。
2.B 生物膜系统将细胞分隔成许多小的区室，使细胞内能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰，A正确；由图可知，干旱环境中，夜间CO2与PEP反应生成OAA，白天苹果酸释放的CO2与RuBP反应，所以夜间和白天菠萝叶肉细胞中与CO2发生反应的物质分别是PEP、RuBP，B错误；苹果酸是一种酸性较强的有机酸，夜间苹果酸运进液泡中，可以避免苹果酸降低细胞质基质的pH而影响其中的反应，C正确；从图中可以看出苹果酸为四碳化合物，物质C由苹果酸分解产生，可进入线粒体，应该是丙酮酸，丙酮酸可进入线粒体氧化分解为CO2，D正确。
3.D 生物膜系统包括细胞核膜、细胞器膜和细胞膜，蓝细菌是原核生物，只有细胞膜，没有生物膜系统，A错误；过程①为二氧化碳的固定，不需要ATP的参与，B错误；二氧化碳穿过细胞膜的方式是自由扩散，穿过光合片层膜需要消耗能量，需要转运蛋白的参与，为主动运输，方式不同，C错误；结合图示可知，由于羧酶体具有蛋白质外壳，二氧化碳无法进出，因此CO2必须转化为HC才能进入羧酶体实现CO2的浓缩，D正确。
命题点4 光呼吸与光抑制
高考例证
（1）基质 ATP、NADPH （2）与植株W相比，植株S气孔开度大，吸收的CO2多，且植株S中G酶表达量较高，催化甘氨酸分解生成的CO2增多，进入叶绿体用于光合作用的CO2较多 （3）减小 小 （4）实验思路：增加敲除保卫细胞中合成G酶相关基因的植株组别，在相同条件下处理敲除相关基因的植株，测量该植株的气孔开度和净光合速率，与植株W作比较。预期结果：敲除G酶相关基因的植株的气孔开度和净光合速率均低于植株W
解析：（1）暗反应在叶绿体的基质中进行，该过程中植物通过气孔吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5结合，这个过程称作CO2的固定。光反应的产物主要包括O2、ATP和NADPH。CO2固定后的产物C3在有关酶的催化作用下，接受光反应生成的ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，随后，被还原的C3在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类等有机物。（2）根据题意可知，线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸和CO2，相同光照条件下，与植株W相比，植株S保卫细胞中的G酶表达量较高，催化甘氨酸分解①生成的CO2较多，CO2可直接进入叶绿体用于CO2的固定；②生成的可溶性糖等溶质较多，导致保卫细胞渗透压增高，吸水增多，气孔开度增大，从而吸收更多的CO2，故相同光照条件下，植株S叶片的净光合速率高于植株W。（3）O2浓度升高后，在与CO2竞争R酶时占优势，导致R酶催化固定CO2的量减少，因此植株S的净光合速率会减小。相较于植株W，植株S保卫细胞中的G酶表达量高，G酶催化甘氨酸生成的丝氨酸和CO2的量更多，结合（2）分析，植株S的净光合速率变化幅度小。（4）本实验目的是确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，根据加法原理和减法原理，应补充敲除G酶基因的组别。实验思路：补充敲除保卫细胞中合成G酶相关基因的植株组别，用相同条件处理敲除相关基因的植株，测量该植株的气孔开度和净光合速率，与植株W作比较。预期结果：敲除G酶相关基因的植株的气孔开度和净光合速率均低于植株W。
对点即练
1.D 从图中可以看到，O2与CO2竞争结合R酶，抑制了光合作用中的暗反应阶段，A正确；乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体，会造成碳流失，也会影响光合作用速率，进而造成减产，B正确；GMA途径能减少叶绿体中有机碳的流失，并由于其释放的CO2缓解了叶绿体中CO2相对不足的情况，使得C5更多参与卡尔文循环，C正确；在叶绿体中发挥作用的各种酶，大部分仍然是由核基因指导合成的，因此题述外源基因也不能肯定均需导入叶绿体，并由其独立表达，D错误。
2.（1）叶绿体类囊体薄膜 光反应 不遵循 （2）加快
气孔增大，为暗反应提供较多的CO2，暗反应速率加快，C3和C5的生成速率均将加快 （3）增加
解析：（1）光系统复合物是由光合色素和蛋白质组成的复合物，主要完成光合作用的光反应，位于叶绿体的类囊体薄膜上，它受损的结果首先影响光合作用的光反应阶段。psbA基因位于叶绿体中，而叶绿体中的基因属于细胞质基因，细胞质基因的遗传不遵循孟德尔遗传定律，其遗传过程中表现出的特点有：后代不出现一定的分离比、母系遗传。（2）CO2是暗反应的原料，可参与CO2的固定过程，消耗C5生成C3，气孔导度增大使进入细胞的CO2增多，CO2固定加快，消耗C5量多，生成的C3增多。该过程中C5的生成速率也将加快。（3）当光照强度超过光系统复合物利用限度时会导致光合强度下降，即发生光抑制现象，当光抑制现象初始发生时，首先影响到光反应，NADP＋浓度会暂时增加。
命题点5 环境胁迫对光合作用的影响及应用
高考例证
（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始终大于③组
解析：（1）光可以为植物光合作用提供能量；同时光可以作为一种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，至少应选用题述无胁迫对照组（①）、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。
对点即练
1.B A是因为气孔导度下降影响了植物获得的CO2量，进而影响暗反应，导致净光合速率下降，这是气孔限制；而C5羧化酶活性降低，C5再生能力降低，影响了暗反应的CO2固定，也会影响净光合速率，这属于非气孔限制，所以图中A、B分别是气孔限制、非气孔限制。长时间存在A、B限制时，叶绿体的C3含量比C5高，A正确；A是气孔限制由于气孔导度下降会使胞间CO2下降，进而使净光合速率下降，B错误；B限制是非气孔限制的结果，气孔导度下降、净光合速率下降，则胞间CO2浓度无法确定，C正确；同时存在气孔限制和非气孔限制时，气孔导度上升、净光合速率下降，则经气孔进入叶片的CO2增多，光合作用消耗的CO2减少，二者共同导致胞间CO2浓度上升，D正确。
2.C 25天最适条件培养目的是使各组玉米在被胁迫前的长势相同，排除无关变量的影响，A错误；由乙图可知，在胁迫期，双重胁迫与单一胁迫相比较，净光合速率下降幅度更大，故双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响大，B错误；由乙图的恢复期看，双重胁迫比单一冷害的净光合速率高，故可推测双重胁迫有助于提高冷害本身对玉米造成伤害的恢复程度，C正确；在胁迫期，双重胁迫的净光合速率最低，但是由于各个胁迫条件下的呼吸速率未知，故无法判断是哪个条件下的合成有机物（总光合速率）最多，D错误。
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微专题3 光合作用和细胞呼吸
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核心知识·真题化梳理
一、细胞呼吸
1. 判断下列有关细胞呼吸叙述的正误
（1）（2024·江西卷）水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。
（ × ）
（2）（2024·甘肃卷）兰花浇水过多会抑制根系细胞有氧呼吸，促进其无
氧呼吸。 （ √ ）
（3）（2023·广东卷）还原型辅酶Ⅰ参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反
应物。 （ √ ）
×
√
√
（4）（2023·浙江卷）酵母菌进行不同方式的细胞呼吸，消耗等量葡萄糖
时所释放的能量相等。 （ × ）
（5）（2025·江苏卷）人体细胞和酵母细胞呼吸作用都能产生[H]和ATP。
（ √ ）
（6）（2025·山东卷）经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能
的形式散失。 （ × ）
×
√
×
2. （2023·全国乙卷改编）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。
（1）在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，无氧呼吸的产物是
，判断的依据是
。
乳
酸
植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧
化碳释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植
物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，只
进行无氧呼吸产生乳酸
（2）每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP与产生乳酸时
（填“一样多”或“不一样多”），判断的依据是
。
一样
多
无论是产生酒精
还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能
量释放
二、光合作用
1. 判断下列有关光合作用的叙述是否正确。
（1）（2025·河北卷）绿色植物在类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中
生成H2O。 （ × ）
（2）（2024·贵州卷）幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成
NADH。 （ √ ）
（3）（2023·湖北卷）高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和
ATP减少。 （ × ）
（4）（2021·山东卷）植物细胞产生的O2只能来自光合作用。 （ × ）
×
√
×
×
（5）（2021·湖南卷）弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作
用。 （ × ）
（6）（2021·湖南卷）在暗反应阶段，CO2不能直接被还原。 （ √ ）
×
√
2. （2024·湖南高考17题节选）从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光
合作用即在光能驱动下，水分解产生 ；光能转化为电
能，再转化为 中储存的化学能，用于暗反应的过程。
O2、H＋和e－
ATP和NADPH
3. （2025·江苏高考21题节选）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构
建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回
答下列问题：
（1）为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除
类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要
有 。
ATP、NADPH
（2）已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关。图示具有光反应活性的人
工细胞，在适宜光照下，荧光强度 （从“变强”“不变”“变
弱”中选填），说明类囊体膜具有的功能有
。
变弱
将水光解产生H＋，把H＋运
输到膜外
4. （经典高考）在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片
光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。
（1）据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的
外界限制因素是 ；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强
度 。
光照强度
降低
（2）为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两
块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时
段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是
。
（3）小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测
得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B
菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因
是
。
B菜地光照强度
过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低
C的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增
加，C的净光合作用降低，产量下降，因此C的蔬菜产量低于B
命题要点·深挖式拓展
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命题点1 细胞呼吸过程及其调节
【高考例证】
1. （2024·安徽高考3题）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果
糖激酶1（PFK1）是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP
会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改
变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列
叙述正确的是（ ）
A. 在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B. PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
C. ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D. 运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快
√
解析： 细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促
反应即需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1（PFK1）是其中的一个关键
酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A错误；由题意可知，
当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活
性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡，说明PFK1与
ATP结合后，酶的空间结构发生改变但还具有其活性，B错误；由题意可
知，ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节
属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP减少，
ADP和AMP会增多，从而AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，细
胞中ATP含量增多，从而维持能量供应，D正确。
2. （2022·山东高考16题改编）在有氧呼吸
第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去
氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递
给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋
从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法错误的是（ ）
A. 4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B. 与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C. 与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D. DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
√
解析： 由题意可知，电子经线粒体内膜最终传递给O2，4 ℃与25 ℃相
比，O2消耗增加，说明其电子传递过程没有受阻，A错误；细胞呼吸时有
机物的化学能转化成ATP的能量和热能，与25 ℃时相比，4 ℃时消耗O2
多，但ATP生成量减少，说明其产热多，消耗葡萄糖的量多，B、C正确；
已知DNP可使H＋从内外膜间隙进入线粒体基质时不经过ATP合酶，减少了
ATP生成，同时从内外膜间隙进入线粒体基质的H＋增加，使内外膜间隙的
H＋浓度降低，D正确。
思维路径
【挖掘拓展】
1. 腺苷酸能荷的调节
（1）细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP（腺苷一磷酸）之间的关系
式来表示，称为能荷。能荷＝（ATP＋1/2ADP）/（ATP＋ADP＋AMP）。
（2）呼吸控制不只决定于ATP或AMP的绝对数量，也决定于它们的相对浓
度。当ATP/AMP比值很低时，表示能量贮存很少，能荷低，ATP合成反应
加快；能荷变大时，合成反应就减慢。ATP利用反应则相反，能荷低时反
应缓慢，能荷高时反应加快。因此，能荷是细胞中ATP合成反应和利用反
应的调节因素。
2. 有氧呼吸产热的调控
（1）UCP与体温调节
UCP是动物褐色脂肪组织细胞的线粒体内膜上存在的H＋通道蛋白。UCP平
时是关闭的状态，当细胞收到相应的信号（如甲状腺激素和肾上腺素）
时，可以打开UCP通道，线粒体膜间隙中的H＋就大量从UCP流入线粒体基
质，降低了电子传递过程建立的跨膜H＋浓度梯度，使ATP的合成减少，释
放的热能增多，即甲状腺激素和肾上腺素可以增加产热，升高体温。
（2）AOX与植物开花生热
AOX是一种植物细胞线粒体内膜上广泛存在的氧化酶。在此酶参与下，电
子可不通过蛋白复合体，而是直接通过AOX传递给氧气生成水，降低了电
子传递过程建立的跨膜H＋浓度梯度，使ATP的合成减少，释放的热能增
多，使花的器官温度显著高于环境温度，即“开花生热现象”。开花生热
有利于花粉的成熟，也有利于散布花香吸引昆虫传粉。
【对点即练】
1. （2025·山西吕梁模拟）能荷调节指细胞通过调节ATP、ADP、AMP
（腺苷一磷酸）两者或三者之间的比例来调节代谢活动。高能荷时ATP生
成过程被抑制，而ATP的利用过程被激发；低能荷时产生相反效应。下列
说法错误的是（ ）
A. 一分子AMP中只有一个磷酸基团，可作为合成RNA的原料
B. 对细胞的正常生活来说，ATP/ADP的比值是相对稳定的
C. 人成熟红细胞吸收葡萄糖的过程，高能荷更有利于其吸收
D. 肌肉收缩时，高能荷更有利于其进行
√
解析： AMP中含一个磷酸基团，是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的合成
原料，A正确；对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的转化是时刻不停地
进行的，ATP/ADP的比值是相对稳定的，B正确；人体成熟的红细胞吸收
葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗细胞代谢产生的能量，与能荷变化
无关，C错误；肌肉收缩时需要消耗ATP，根据题意“高能荷时，ATP生成
过程被抑制，而ATP的利用过程被激发”可知肌肉收缩时，能荷数值较高
更有利，D正确。
2. （2025·湖南郴州三模）有氧呼吸第
三阶段在线粒体内膜上进行（如图甲），
叠氮化物可抑制电子传递给氧；DNP使
H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。
将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行
实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP
＋Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O2
量和合成的ATP量，结果如图乙。①②
表示生理过程。下列说法正确的是（ ）
A. 还原剂NADH是一种电子受体
B. ①②生理过程均发生在线粒体内膜上
C. 物质X是叠氮化物，水和ATP的合成都受到影响
D. DNP能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例
增加
√
解析： 还原剂NADH是一种电子供体，产生的电子e－通过电子传递链最终与氧气结合生成水，A错误；添加丙酮酸后过程①消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质，过程②消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B错误；物质X是DNP，DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶，从而降低线粒体内膜两侧H＋浓度差，加入该物质后，消耗的O2量增加，可知细胞呼吸产生的总能量增多，而合成的ATP量变化不大，即使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少，以热能散失的比例增加，C错误，D正确。
命题点2 光系统与电子传递链
【高考例证】
（2025·山东高考21题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对
光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在
一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程
如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是 ；
叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。
解析：生物膜的基本支架是磷脂双分子层。基粒由类囊体堆叠形成，可增大膜面积以捕获更多光能。
磷脂双分子层
基粒
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示
踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光
合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质且被3H标记的物
质有H2O、 。离心收集绿藻并重新放入含 O的培养液
中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有
。
H2O
丙酮酸和[H]
O2和
CO2
解析：由图示可知，NADPH所需的电子来源为光反应中H2O光解产生的电子。3H2O中3H的去向：3H2O参与光合作用生成葡萄糖（含3H标记）→葡萄糖（含3H标记）经有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸（含3H标记）和[H]（含3H标记）→被3H标记的丙酮酸进入线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段生成CO2和[H]（含3H标记）→有氧呼吸第三阶段[H]（含3H标记）与O2结合生成3H2O。在含 O的培养液中，绿藻中18O标记气体的产生：① O光解产生18O2；② O参与有氧呼吸第二阶段（丙酮酸与水反应）生成C18O2。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤
的机制分别为
。
解析：分析图示可知，绿藻通过途径①消耗过剩电子并消除H2O2，减轻H2O2对光合系统的氧化损伤。通过途径②将过剩光能以热能形式散失，进而减轻光合系统损伤。
途径①以电子的形式释放过多光能 途径②以热能的形式
耗散过多的光能
【挖掘拓展】
光反应与电子传递链
1. 线性电子传递
线性电子传递链中，PSⅡ和PSⅠ共同受光的激发，PSⅡ进行水的光解，产生
O2、H＋和自由电子（e－）最终将e－传递给NADP＋形成NADPH。在e－的
传递过程中，通过PQ与PQH2的循环转化，将H＋转运至类囊体腔中，H＋再
顺浓度梯度流经ATP合酶，推动ATP的合成。在类囊体薄膜上，光能最终
被转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。
2. 环式电子传递
环式电子传递是植物进化出的光保护机制之一，此过程仅产生ATP不产生
NADPH。过强的光照导致叶绿体中过剩的e－以O2作为最终受体，产生
H2O2等会损伤类囊体薄膜。强光会激活由PSⅠ推动的环式电子传递途径，
一方面消耗过剩光能，减少O2和H2O2的产生；另一方面，因PQH2转化成
PQ产生H＋，H＋仍能形成跨膜质子梯度，从而使光反应产生的ATP/NADPH的比值上升，最终起到光保护作用。
【对点即练】
1. （2024·福建福州模拟）小麦
是我国最主要的粮食作物之一，
其产量直接关系到国家的粮食安
全。小麦的光反应过程包括多个
反应，其中最重要的是发生在两
种叶绿素蛋白质复合体（称为光
系统Ⅰ和光系统Ⅱ）中的电子被光
激发的反应，具体如图。下列叙述不正确的是（ ）
A. 叶绿素蛋白质复合体的作用是吸收、传递光能，并将光能直接转化为
ATP和NADPH中的活跃化学能
B. 光系统Ⅱ位于类囊体膜上，被光激发后逐渐释放能量，传递至类囊体膜
上的光系统Ⅰ再次被光激发
C. 光系统Ⅱ中丢失的电子由水中的电子补充，电子传递过程的最终受体为
NADP＋
D. 若降低周围环境的CO2浓度会导致单位时间内高能电子的产生量下降
√
解析： 叶绿素蛋白质复合体的作用是吸收、传递和转化光能，据图可
知，在光的作用下低能电子转变为高能电子，然后在电子传递过程中逐渐
释放能量用于ATP和NADPH的合成，因此光能先转化为电能，再转化为
ATP和NADPH中的活跃化学能，A错误；发生在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中的电
子被光激发的反应是光反应过程中最为重要的，由此可知光系统Ⅰ和光系统
Ⅱ均位于类囊体膜上，B正确；由图可知，光系统Ⅱ中丢失的电子由水中的
电子补充，经光系统Ⅰ后电子最终与NADP＋结合生成NADPH，C正确；若
降低周围环境的CO2浓度会导致暗反应速率减慢，单位时间内ATP和
NADPH的消耗量减少，从而导致光反应速率下降，因此单位时间内高能电
子的产生量下降，D正确。
2. （2025·山东烟台模拟）植物体内光
系统Ⅰ（PSⅠ）、细胞色素复合体（Cb6/
f）、光系统Ⅱ（PSⅡ）等结构能形成如
图所示的线性电子传递和环式电子传
递两条途径。线性电子传递中，电子
经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH
和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。高温胁迫会引发活性氧ROS（如自由基、H2O2等）的积累而造成光抑制。下列说法错误的是（ ）
A. PSⅠ和PSⅡ具有吸收利用光能，并进行电子传递的作用
B. 膜两侧H＋浓度梯度的形成与水的光解、PQ蛋白的运输及NADPH的合
成密切相关
C. ROS会催化光系统中的蛋白质水解造成光抑制
D. 与线性电子传递相比，环式电子传递能够提高ATP/NADPH比值
√
解析： 观察图可知PSⅠ和PSⅡ具有吸收利用光能，并进行电子传递的作
用，这是它们的正常功能，A正确；膜两侧H＋浓度梯度的形成与水的光解
产生H＋、PQ蛋白对H＋的运输以及NADPH的合成过程中的H＋转移密切相
关，B正确；ROS本身不是催化剂，高温胁迫下积累的ROS会损伤光系统
中的蛋白质从而造成光抑制，而不是催化蛋白质水解造成光抑制，C错
误；线性电子传递产生NADPH和ATP，环式电子传递仅产生ATP不产生
NADPH，所以与线性电子传递相比，环式电子传递能够提高ATP/NADPH
比值，D正确。
命题点3 CO2同化的三种途径
【高考例证】
（2023·湖南高考17题节选）如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1（Km越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是
水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
（1）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度 （填
“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是
（答出三点即可）。
高于
高
光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力
比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内
的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
解析：干旱、高光强时会导致植物气孔开度减小，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时抑制植物的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织（韧皮部）及时转移出细胞，因此玉米的光合作用强度高于水稻。
（2）某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大
幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度
无明显变化。其原因可能是
（答出三点即可）。
酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提
高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作
用机制有所不同
解析：将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有
所不同。
【挖掘拓展】
1. C4植物的CO2浓缩机制
C4植物（如玉米）的叶片结构和光合作用过程
（1）叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光
反应，同时，CO2被固定到C4化合物中，随后
C4化合物进入维管束鞘细胞。
（2）维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，
在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的
CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。
（3）C4植物的CO2补偿点低，光合午休
不明显的原因：PEP羧化酶对CO2有很高
的亲和力，气孔关闭时，仍然能够利用极低浓度的CO2。
2. 景天科植物的CO2固定
景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特
殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气
孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）
羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙
酸（OAA），再经苹果酸脱氢酶作用
还原为苹果酸，贮存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环，作用机制如图所示（该机制也称CAM途径）。
3. 蓝细菌的CO2浓缩机制
蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。
注：羧酶体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。
【对点即练】
1. （2025·山东泰安模拟）C4途径
是除卡尔文循环（C3途径）外的
另一种独特的CO2固定途径，因固
定CO2的初产物是四碳化合物而得
名，其光合作用过程如图所示，
研究表明，与C3植物细胞中的Rubisco（可催化CO2固定）相比，C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2亲和力，可固定低浓度的CO2。下列说法错误的是（ ）
A. 若给C4植物提供14CO2，则植株体内14C的转移途径为14CO2→14C4→14C3
B. C3植物和C4植物的暗反应阶段所需要的NADPH和ATP均来自光反应阶段
C. 不同植物固定CO2途径存在差异的根本原因是它们的遗传物质存在差异
D. 在低CO2浓度环境下，C4植物的光合作用速率可能比C3植物高
√
解析： C4植株能进行C4途径和C3途径，若给C4植物提供14CO2，则C4植
株14C转移途径为14CO2→14C4→14CO2→14C3→（14CH2O），A错误；由光合
作用的过程可知，C3植物与C4植物的暗反应阶段利用的NADPH和ATP都来
自光反应阶段，B正确；不同植物固定CO2的途径存在差异，这是由于它们
的遗传物质（DNA）存在差异。这些遗传差异导致了酶的种类和活性的不
同，从而影响了植物对CO2的固定方式，C正确；由于C4植物叶肉细胞中的
PEP羧化酶具有非常高的CO2亲和力，可固定低浓度的CO2，故C4植物能够
利用较低浓度的CO2进行光合作用，而C3植物则不能，因此低浓度CO2条件
下，C4植物的光合作用速率可能比C3植物高，D正确。
2. （2025·江西鹰潭二模）干旱条件下，菠萝以气孔白天关闭、夜间开放
的特殊方式适应环境。如图为菠萝叶肉细胞内的部分代谢示意图，图中苹
果酸是一种酸性较强的有机酸，下列说法错误的是（ ）
A. 叶肉细胞因具有生物膜系统，所以能够同时进行多种化学反应而不会
互相干扰
B. 干旱环境中，夜间和白天菠萝叶肉细胞中与CO2发生反应的物质分别是
RuBP、PEP
C. 夜间苹果酸运进液泡中，可以避免苹果酸降低细胞质基质的pH而影响
其中的反应
D. 苹果酸为四碳化合物，据图分析，物质C为丙酮酸，其可进入线粒体氧
化分解为CO2
√
解析： 生物膜系统将细胞分隔成许多小的区室，使细胞内能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰，A正确；由图可知，干旱环境中，夜间CO2与PEP反应生成OAA，白天苹果酸释放的CO2与RuBP反应，所以夜间和白天菠萝叶肉细胞中与CO2发生反应的物质分别是PEP、RuBP，B错误；苹果酸是一种酸性较强的有机酸，夜间苹果酸运进液泡中，可以避免苹果酸降低细胞质基质的pH而影响其中的反应，C正确；从图中可以看出苹果酸为四碳化合物，物质C由苹果酸分解产生，可进入线粒体，应该是丙酮酸，丙酮酸可进入线粒体氧化分解为CO2，D正确。
3. （2025·湖北武汉二模）蓝细菌具有一种特殊的CO2浓缩机制，部分过程
如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 蓝细菌含细胞膜、光合片层膜等生物膜系统
B. 过程①需要ATP参与，过程②发生在细胞质基质中
C. 图中CO2穿过蓝细菌的细胞膜和光合片层膜的方式相同
√
解析： 生物膜系统包括细胞核膜、细胞器膜和细胞膜，蓝细菌是原
核生物，只有细胞膜，没有生物膜系统，A错误；过程①为二氧化碳的
固定，不需要ATP的参与，B错误；二氧化碳穿过细胞膜的方式是自由
扩散，穿过光合片层膜需要消耗能量，需要转运蛋白的参与，为主动
运输，方式不同，C错误；结合图示可知，由于羧酶体具有蛋白质外
壳，二氧化碳无法进出，因此CO2必须转化为HC 才能进入羧酶体实
现CO2的浓缩，D正确。
命题点4 光呼吸与光抑制
【高考例证】
（2025·陕晋青宁高考17题）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5
与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催
化甘氨酸转化为丝氨酸，下图a。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的
影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中
增加的植株S，实验结果下图b。回答下列问题。
（1）R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ，产物C3在光反应生成
的 参与下合成糖类等有机物。
解析：暗反应在叶绿体的基质中进行，该过程中植物通过气孔吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5结合，这个过程称作CO2的固定。光反应的产物主要包括O2、ATP和NADPH。CO2固定后的产物C3在有关酶的催化作用下，接受光反应生成的ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，随后，被还原的C3在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类等有机物。
基质
ATP、NADPH
（2）植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图a、b可知，相同光照条件下
植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因
是
。
与植株W相比，植株S气孔开度大，吸收的CO2多，且植株S中G酶表
达量较高，催化甘氨酸分解生成的CO2增多，进入叶绿体用于光合作用的
CO2较多
解析：根据题意可知，线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸和CO2，相同光照条件下，与植株W相比，植株S保卫细胞中的G酶表达量较高，催化甘氨酸分解①生成的CO2较多，CO2可直接进入叶绿体用于CO2的固定；②生成的可溶性糖等溶质较多，导致保卫细胞渗透压增高，吸水增多，气孔开度增大，从而吸收更多的CO2，故相同光照条件下，植株S叶片的净光合速率高于植株W。
（3）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21％升高到40％时，植株S的
净光合速率 （填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S
的净光合速率变化幅度 （填“大”“小”或“无法判断”）。
解析：O2浓度升高后，在与CO2竞争R酶时占优势，导致R酶催化固定CO2的量减少，因此植株S的净光合速率会减小。相较于植株W，植株S保卫细胞中的G酶表达量高，G酶催化甘氨酸生成的丝氨酸和CO2的量更多，结合（2）分析，植株S的净光合速率变化幅度小。
减小
小
（4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实
验组。写出实验思路及预期结果。
答案：实验思路：增加敲除保卫细胞中合成G酶相关基因的植株组别，在
相同条件下处理敲除相关基因的植株，测量该植株的气孔开度和净光合速
率，与植株W作比较。预期结果：敲除G酶相关基因的植株的气孔开度和
净光合速率均低于植株W
解析：本实验目的是确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，根据加法原理和减法原理，应补充敲除G酶基因的组别。实验思路：补充敲除保卫细胞中合成G酶相关基因的植株组别，用相同条件处理敲除相关基因的植株，测量该植株的气孔开度和净光合速率，与植株W作比较。预期结果：敲除G酶相关基因的植株的气孔开度和净光合速率均低于植株W。
【挖掘拓展】
1. 光呼吸
（1）光呼吸简要过程
RuBP羧化酶是双功能酶，既可催化C5与CO2的
固定（羧化），又可催化C5与O2（加氧）的反
应，其催化方向取决于CO2/O2的比值：
①比值增大，羧化反应增强，进行光合作用；
②比值减小，加氧反应增强，进入C2途径。因
此，高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高
CO2浓度可明显抑制光呼吸。
（2）光呼吸的有利影响——减少光抑制
在高光强、高温、干旱环境下，植物气孔关闭，CO2不能进入叶肉细胞，
会导致光抑制。此时，植物的光呼吸释放CO2，消耗多余的ATP和
NADPH，减少活性氧的产生，对光合器官起保护作用。
2. 光抑制与光保护
光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合
功能下降，这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PSⅡ系统。光抑制
的发生及光保护的三道防线如图所示：
【对点即练】
1. （2025·湖南长沙二模）植物叶绿体中进
行CO2固定的R酶在光下，CO2相对不足时，
也可以消耗氧气并释放CO2，该过程被称为
光呼吸。光呼吸会导致光合作用减弱、作
物减产，研究人员为获得光诱导型高产水
稻，通过基因工程在其叶绿体内构建一条
光呼吸支路（GMA途径，图中叶绿体虚线
框内过程）。下列有关此过程的说法不正
确的是（ ）
A. 光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合R酶，降低了光合作用中暗反应阶段
的速率
B. 乙醇酸进入过氧化物酶体会导致叶绿体内的碳流失，进而导致水稻减产
C. GMA途径能减少叶绿体中有机碳的流失，同时会增加参与卡尔文循环
的C5的量
D. GMA途径所用的外源G酶、A酶和M酶的基因均需导入叶绿体，并由其
独立表达
√
解析： 从图中可以看到，O2与CO2竞争结合R酶，抑制了光合作用中的
暗反应阶段，A正确；乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体，会造成碳流
失，也会影响光合作用速率，进而造成减产，B正确；GMA途径能减少叶
绿体中有机碳的流失，并由于其释放的CO2缓解了叶绿体中CO2相对不足的
情况，使得C5更多参与卡尔文循环，C正确；在叶绿体中发挥作用的各种
酶，大部分仍然是由核基因指导合成的，因此题述外源基因也不能肯定均
需导入叶绿体，并由其独立表达，D错误。
2. （2025·山东济南一模）光系统复
合物由蛋白质和光合色素组成，共
同完成光能的转化作用，D1蛋白是
其中的关键蛋白。当光照强度超过
光系统复合物利用限度时会导致光
合强度下降，即发生光抑制现象。
如图为某高等植物叶绿体中光合作
用过程及光抑制发生机理图，回答
下列问题：
（1）光系统复合物位于 上，它受损的结果首先影
响光合作用的 阶段。据图推测，psbA基因的遗传
（填“遵循”或“不遵循”）孟德尔的遗传定律。
叶绿体类囊体薄膜
光反应
不遵循
解析：光系统复合物是由光合色素和蛋白质组成的复合物，主要完成光合作用的光反应，位于叶绿体的类囊体薄膜上，它受损的结果首先影响光合作用的光反应阶段。psbA基因位于叶绿体中，而叶绿体中的基因属于细胞质基因，细胞质基因的遗传不遵循孟德尔遗传定律，其遗传过程中表现出的特点有：后代不出现一定的分离比、母系遗传。
（2）一般情况下植物正常进行光合作用时，若气孔增大，其他条件均
未发生变化，C5的生成速率将 ，原因
是
。
解析：CO2是暗反应的原料，可参与CO2的固定过程，消耗C5生成C3，气孔导度增大使进入细胞的CO2增多，CO2固定加快，消耗C5量多，生成的C3增多。该过程中C5的生成速率也将加快。
加快
气孔增大，为暗反应提供较多的CO2，暗反应速率加快，C3和C5的
生成速率均将加快
（3）当光抑制现象初始发生时，NADP＋浓度会暂时 。
解析：当光照强度超过光系统复合物利用限度时会导致光合强度下降，即发生光抑制现象，当光抑制现象初始发生时，首先影响到光反应，NADP＋浓度会暂时增加。
增加
命题点5 环境胁迫对光合作用的影响及应用
【高考例证】
（2025·河南高考17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。
解析：光可以为植物光合作用提供能量；同时光可以作为一种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。
为光合作用提供能量
作为一种
信号调节植物生长发育
（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）。
解析：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，至少应选用题述无胁迫对照组（①）、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。
①③④
温度和二氧化碳浓度
（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
。
解析：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。
始终大于
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
【挖掘拓展】
1. 气孔导度对细胞代谢的影响
通常认为在自然条件下光合作用
降低的原因包括两个方面，一方
面是由于气孔导度的限制引起，
称为气孔限制；另一方面是由于
在高光照条件下吸收过量的光能
无法及时利用而发生光抑制，称
为非气孔限制，判断方法示例
如右：
2. 胁迫（逆境）对光合作用的影响
（1）胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分
（干旱和淹涝）、温度（高温和低温）、盐碱、环境污染等理化逆境，生
物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。
（2）非生物胁迫的主要类型
类型 影响原理 主要表现
光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤
CO2 CO2是光合作用的反应物，低于CO2补偿点的CO2浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降
温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏；引起气孔关闭，影响CO2的吸收
类型 影响原理 主要表现
水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害 无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素（Mg2＋）；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性 【对点即练】
1. （2025·江西南昌模拟）净光合速率是植物光合作用积累有机物的速
率，如图表示水分或盐胁迫下使某种植物净光合速率降低的因子。下列叙
述不正确的是（ ）
A. 图中A、B分别是气孔、非气孔限制，长时间存在A、B限制时，叶绿体
的C3含量比C5高
B. 存在A限制时，若气孔导度进一步下降、净光合速率下降，则胞间CO2
浓度下降
C. 存在B限制时，若气孔导度下降、净光合速率下降，则胞间CO2浓度不
一定上升
D. 同时存在A、B限制时，若气孔导度上升、净光合速率下降，则胞间
CO2浓度上升
√
解析： A是因为气孔导度下降影响了植物获得的CO2量，进而影响暗反
应，导致净光合速率下降，这是气孔限制；而C5羧化酶活性降低，C5再生
能力降低，影响了暗反应的CO2固定，也会影响净光合速率，这属于非气
孔限制，所以图中A、B分别是气孔限制、非气孔限制。长时间存在A、B
限制时，叶绿体的C3含量比C5高，A正确；A是气孔限制由于气孔导度下降
会使胞间CO2下降，进而使净光合速率下降，B错误；B限制是非气孔限制
的结果，气孔导度下降、净光合速率下降，则胞间CO2浓度无法确定，C正
确；同时存在气孔限制和非气孔限制时，气孔导度上升、净光合速率下
降，则经气孔进入叶片的CO2增多，光合作用消耗的CO2减少，二者共同导
致胞间CO2浓度上升，D正确。
2. （2025·辽宁大连模拟）近年来全
球气候变化日益加剧，多重联合胁迫
对作物生长发育及产量的不利影响日
益严重。研究者设计了如图所示实验，
研究环境胁迫对苗期玉米净光合速率的影响。下列
叙述正确的是（ ）
A. 25天最适条件培养目的是控制自变量
B. 双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响小
C. 双重胁迫有助于冷害对玉米造成伤害的恢复
D. 胁迫期双重胁迫光合作用合成的有机物最少
√
解析： 25天最适条件培养目的是使各组玉米在被胁迫前的长势相同，
排除无关变量的影响，A错误；由乙图可知，在胁迫期，双重胁迫与单一
胁迫相比较，净光合速率下降幅度更大，故双重胁迫比单一胁迫对胁迫期
净光合速率的影响大，B错误；由乙图的恢复期看，双重胁迫比单一冷害
的净光合速率高，故可推测双重胁迫有助于提高冷害本身对玉米造成伤害
的恢复程度，C正确；在胁迫期，双重胁迫的净光合速率最低，但是由于
各个胁迫条件下的呼吸速率未知，故无法判断是哪个条件下的合成有机物
（总光合速率）最多，D错误。
跟踪检测·巩固中提升
>
<
一、选择题
1. （2025·河北石家庄一模）下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）
A. 线粒体中呼吸酶的数量和活性不能直接影响细胞有氧呼吸的强度
B. 有氧呼吸过程中NADH的产生过程均需要氧气的直接参与
C. 稻田适时排水可通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用
D. 剧烈运动时细胞呼吸速率加快导致细胞内ATP含量显著增加
1
2
3
4
5
6
7
8
9
√
解析： 线粒体是有氧呼吸的主要场所，呼吸酶直接参与有氧呼吸的过
程，其数量和活性会直接影响有氧呼吸的速率，进而影响有氧呼吸的强
度，A错误。有氧呼吸过程分为三个阶段，在第一阶段葡萄糖分解成丙酮
酸和少量NADH，该过程不需要氧气参与；在第二阶段丙酮酸和水反应生
成二氧化碳和少量NADH，此过程也不需要氧气直接参与；只有在第三阶
段，前两个阶段产生的NADH与氧气结合生成水，该阶段需要氧气的直接
参与，B错误。水稻的根系在水中容易进行无氧呼吸，产生酒精等有害物
质，对根系造成伤害。稻田适时排水可以改善氧气供应，使根系能够进行
有氧呼吸，为根系的生命活动提供足够的能量，促进根系的生长和对矿质
1
2
3
4
5
6
7
8
9
元素等的吸收，C正确。细胞内ATP的含量是相对稳定的，剧烈运动时细胞呼吸速率加快，会产生更多的ATP来满足细胞对能量的需求，但同时ATP也会迅速被消耗，用于各种生命活动，所以细胞内ATP含量不会显著增加，而是处于动态平衡之中，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2. （2025·甘肃高考3题）线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发
生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡
萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，下列
叙述正确的是（ ）
A. 状态3呼吸不需要氧气参与
B. 状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C. 以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D. 相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为
状态3呼吸，若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此
时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，所以需要氧气参与，A、B错误；葡萄
糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸
后才能进入线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正
确；NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第
二阶段产生NADH等物质后再参与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH
为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。
1
2
3
4
5
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7
8
9
3. （2025·湖南岳阳模拟）Crabtree效应具体表现为酿酒酵母胞外葡萄糖浓
度大于0.15 g/L时，即使氧气供应充足，酿酒酵母依然会发酵积累乙醇。
在细胞呼吸过程中，丙酮酸脱羧酶可催化丙酮酸脱羧，进而生成CO2和乙
醇；丙酮酸脱氢酶则催化丙酮酸生成CO2和NADH。下列叙述错误的是
（ ）
A. 可用酸性重铬酸钾溶液鉴定乙醇，溶液颜色会变为灰绿色
B. 发生Crabtree效应的酵母菌的繁殖速率在短期内可能会受到抑制
C. 丙酮酸脱氢酶在酿酒酵母中起催化作用的场所是细胞质基质
D. 丙酮酸脱羧酶参与的代谢途径中，葡萄糖中的能量大部分存留在乙醇中
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成
灰绿色，A正确；发生Crabtree效应的酵母菌产生的能量少，繁殖速率在短
期内可能会受到抑制，B正确；丙酮酸脱氢酶催化丙酮酸生成二氧化碳和
NADH，该过程为有氧呼吸第二阶段，发生场所是线粒体基质，C错误；
丙酮酸脱羧酶可以催化丙酮酸脱羧，进而生成二氧化碳和乙醇，这是无氧
呼吸第二阶段，能量大部分储存在乙醇中，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
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9
4. （2025·河北邢台模拟）NAD＋是细胞内常见的辅酶，其接收某些化学反
应产生的电子和质子后可转变为NADH。NADH非常活泼，可以为某些反
应提供电子和质子后转变为NAD＋。NADP＋与NAD＋的结构和功能非常相
似，下列有关分析错误的是（ ）
A. NADH转变为NAD＋的过程总是伴随着ATP的水解
B. 无氧呼吸第一阶段有NAD＋转变为NADH的过程
C. NADPH既可作为还原剂也可为反应提供能量
D. CO2供应量突然减少，短时间内叶绿体基质中的NADPH增多
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 在细胞呼吸过程中，NADH在呼吸链电子传递和氧化磷酸化过
程中生成ATP等能量物质时发生转化为NAD＋的反应，此过程是产生ATP而
不是伴随ATP水解，A错误；无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段一
样，都是将葡萄糖分解为丙酮酸，此过程中产生NADH，也就是有NAD＋
转变为NADH的过程，B正确；NADPH（还原型辅酶Ⅱ）在光合作用暗反
应中作为还原剂，为反应提供氢和能量，参与三碳化合物的还原等过程，
C正确；当CO2供应量突然减少，短时间内CO2固定生成的三碳化合物减
少，三碳化合物还原消耗的NADPH减少，而光反应继续产生NADPH，所
以叶绿体基质中的NADPH会增多，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5. （2025·安徽合肥模拟）温度是影响植物生
长发育的重要环境因素之一，在其他环境因素
适宜时，温度对某绿色植物叶片呼吸速率和光
合速率的影响结果如图所示。下列叙述正确的
是（ ）
A. 该植物叶片在温度a时的有机物积累速率和温度c时的相等
B. CO2中的碳原子在叶绿体中的转移途径是：CO2→C3→C5→（CH2O）
C. 在温度d时，该植物体的干重减少，不能正常生长
D. 若适当降低光照强度，则图中的d点将右移
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 有机物积累速率即净光合速率，净光合速率＝光合速率－呼吸
速率。温度为a时，光合速率与呼吸速率的差值和温度为c时光合速率与呼
吸速率的差值不相等，所以有机物积累速率不相等，A错误；在光合作用
的暗反应中，CO2中的碳原子在叶绿体中的转移途径是：CO2→C3→
（CH2O）、C5，B错误；在温度为d时，叶片的呼吸速率等于光合速率，
但是植物具有不能进行光合作用的细胞，所以会有有机物的消耗，则植物
不能正常生长，C正确；若降低光照强度，光合作用速率下降，在高温下
植物要达到光合速率等于呼吸速率，就需要提升光合速率，则d点将左
移，D错误。
1
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9
6. （2025·江苏南通二模）RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，当CO2浓度高
时，Rubisco催化C5与CO2反应；当O2浓度高时，Rubisco催化C5与O2经过一
系列化学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO2和C3，这一过程称为光呼
吸。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物
质。下列叙述不合理的是（ ）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A. A表示NADPH，B表示NADP＋，C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示
RuBP
B. 夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸会有所增强
C. Rubisco位于叶绿体基质，玉米（C4植物）通常比小麦（C3植物）光呼
吸作用弱
D. 光呼吸过程消耗ATP、NADPH，与光反应相反，不利于植物细胞的正
常生长
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 由图可知，H＋＋B→A，故A表示NADPH，B表示NADP＋，光
反应过程由C形成D，则C表示ADP＋Pi，D表示ATP，F表示RuBP，即C5，
A正确；夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔关闭，二氧化碳不能
正常进入叶肉细胞，但光反应正常进行，导致叶肉细胞内氧气浓度较高，
氧气和五碳化合物结合几率增加，因此植物光呼吸的强度较通常会有所增
大，B正确；Rubisco位于叶绿体基质，玉米（C4植物）通常比小麦（C3植
物）光呼吸作用弱，因为玉米能利用较低浓度的二氧化碳，C正确；植物
细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞，光呼吸能消耗过多的ATP和
NADPH，故光呼吸有利于保护农作物，D错误。
1
2
3
4
5
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7
8
9
7. （2025·湖南长沙模拟）群体光合作用是指在单位土地面积上，整个植
物群体通过光合作用同化二氧化碳的过程，其强弱直接影响农作物产量。
它不仅仅局限于叶片，还包括其他绿色组织，如穗、叶鞘等。下列关于群
体光合作用与提高农作物产量关系的说法错误的是（ ）
A. 农作物种植过密可能会导致植物群体光合速率降低
B. 间作套种能提高植物群体光合效率
C. 增加单叶的叶面积不一定提高植物群体光合速率
D. 植物群体光合作用的光补偿点、光饱和点均低于单叶水平
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 种植过密会遮光，使二氧化碳供应不足，从而降低群体光合速
率，A正确；间作套种能够使不同作物在资源利用上相互补充，充分利用
光、热、水、肥等资源，进而提升群体光合效率，B正确；群体光合速率
受到多种因素的影响，如叶片光合效率、总叶面积、叶角度等，只增加单
叶的叶面积不一定提高植物群体光合速率，C正确；当光照强时，群体上
层叶片已饱和，但下层叶片的光合强度仍随光强的增加而增强，群体的总
光合强度还在上升。同样，群体内叶片多，相互遮荫，当光照减弱，上层
叶片达到光补偿点时，下层叶片光强低于光补偿点，所以光合作用小于呼
吸作用，所以整个群体的光补偿点、饱和点较高，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
8. 玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会
造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者
检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的
含量，结果如图，下列分析错误的是（ ）
A. 线粒体中的[H]可来自细胞质基质
B. 突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C. 突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段
受阻
D. 突变体有氧呼吸强度的变化可导致无
氧呼吸的增强
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析： 有氧呼吸第一阶段会产生[H]，场所是细胞质基质，该部分[H]
会进入线粒体基质，A正确；据图可知，T基因缺失突变体中丙酮酸含量高
于野生型，再结合题干中给出的T蛋白的功能可知，与野生型相比，突变
体中有氧呼吸的第二阶段可能减弱，B错误；据题干“T蛋白缺失……内膜
受损”推测，突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻，C正确；由题图
可知，突变体中乳酸含量较野生型高，再结合B、C项分析推测，突变体有
氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸增强，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
二、非选择题
9. （2025·河南郑州模拟）当植物吸收的光能超过其所需时，会导致光合
速率下降，这种现象称为光抑制。叶绿体中的叶绿素与D1等蛋白结合构成
光系统Ⅱ，在光能过剩时活性氧的大量累积可直接破坏D1蛋白，且抑制D1
蛋白的合成，从而加剧光抑制。被破坏的D1降解后，空出相应的位置，新
合成的D1才能占据相应位置，光系统Ⅱ得以修复。为探究高温胁迫对植物
光合速率的影响机理，研究者进行了如下实验：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
组别 温 度 气孔导度/（mmol·m－2·s－1） O2释放速
率/（μmol·m－
2·s－1） 胞间CO2 浓度/
（ppm） R酶活性/
（U·mL－1）
甲 25 ℃ 99.2 11.8 282 172
乙 40 ℃ 30.8 1.1 403 51
1
2
3
4
5
6
7
8
9
实验一：以野生型番茄植株为实验材料进行探究，在实验第3天时测定相
关实验数据如表所示（R酶参与暗反应）。
实验二：已知CLH能促进被破坏的D1降解。研究者以野生型番茄植株和
CLH基因缺失的突变体植株为实验材料进行相关实验，测得实验结果如图
曲线所示。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
（1）分析实验一表中数据，乙组番茄植株气孔导度明显降低，但研究者
判断CO2浓度不是限制光合速率的因素，依据是 ，请
推测造成其光合速率较低的内部因素可能是
。
解析：分析实验一表中数据，乙组番茄植株气孔导度明显降低，但胞间CO2浓度较高，说明CO2浓度不是限制光合速率的因素，造成其光合速率较低的内部因素可能是酶的活性降低、类囊体结构破坏。
胞间CO2浓度较高
酶的活性降低、类囊体结构
破坏
1
2
3
4
5
6
7
8
9
（2）表中数据显示，高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢，分析其原因
是
。
解析：表中数据显示，高温胁迫下番茄植株R酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH的剩余量增加，抑制光反应；同时光能过剩时活性氧的大量累积破坏光系统Ⅱ，且抑制其修复，故高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢。
高温导致R酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和
NADPH的剩余量增加，抑制光反应；同时光能过剩时活性氧的大量累积破
坏光系统Ⅱ，且抑制其修复
1
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（3）结合实验二曲线图，请从D1蛋白的角度分析，突变型植株光合速率
较低的原因是
。
突变型植株无法降解被破坏的D1蛋白，光系统Ⅱ难以修
复，光合速率较低
解析：据题意：被破坏的D1降解后，
空出相应的位置，新合成的D1才能占
据相应位置，光系统Ⅱ得以修复；CLH
能促进被破坏的D1降解，CLH基因
缺失的突变型植株光合速率低，其
对应的D1蛋白量高，说明突变型植株无法降解被破坏的D1，光系统Ⅱ难以修复，导致光合速率较低。
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（4）综合上述信息，从D1蛋白降解与合成的角度，分析高温胁迫条件下
野生型植株光系统Ⅱ未完全修复的原因是
。
解析：从D1蛋白降解与合成的角度，分析高温胁迫条件下野生型植株光系统Ⅱ未完全修复的原因是新合成D1蛋白的速率小于被破坏的D1降解速率。
新合成D1蛋白的速率小于被破
坏的D1降解速率
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