1、小题必练6：光合作用、光合作用与细胞呼吸的关系本专题是根据近三年（20182020）的高考真题情况，去组织和命制题目。专题中有近三年的高考真题，根据真题加以模仿的题和百强名校对应考点的题。该专题主要考查光合作用的过程、原理、应用；影响光合作用的因素及光合作用与细胞呼吸的关系等。通常以坐标曲线考查真光合速率、呼吸速率、净光合速率之间关系，考查学生对光合作用和有氧呼吸过程物质和能量上的联系，分析改变某个因素对光合作用或有氧呼吸的影响。1（2020年天津卷5）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
2、现连续的CO2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CO2C类囊体产生的ATP和O2参与CO2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【答案】A【解析】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；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CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；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。【点睛】本题需要考生将人工装
3、置和光合作用的过程及场所联系，综合分析解答。2（2019新课标卷3）将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自于（ ）A水、矿质元素和空气 B光、矿质元素和水C水、矿质元素和土壤 D光、矿质元素和空气【答案】A【解析】黄瓜幼苗可以吸收水，增加鲜重；也可以从土壤中吸收矿质元素，合成相关的化合物。也可以利用大气中二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物光合作用将光能转化成了有机物中的化学能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自于水、矿质元素、空气。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。1下列关于植物细胞代
4、谢的叙述，正确的是（ ）A植物在光下进行光合作用，在黑暗中进行呼吸作用B植物细胞无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳C进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原D增施农家肥可以促进农作物根部对有机物的吸收【答案】C【解析】呼吸作用有光无光都能进行，植物在光下才能进行光合作用，A项错误；有些植物细胞如甜菜的块根和马铃薯的块茎的无氧呼吸产物是乳酸，B项错误；CO2进入叶绿体后先与C5结合为C3，再被NADPH还原，C项正确；农作物根部不能吸收有机物，增施的有机肥被分解后，可以为植物提供矿质元素和CO2，D项错误。【点睛】本题以生物体细胞代谢为设问点，考查的知识点是细胞呼吸的类型、光合作用和细胞呼吸的过程
5、及关系、ATP与ADP之间转化过程中物质和能量可逆性与否的理解。2关于高等植物细胞中色素的叙述，错误的是（ ）A含有色素的细胞器是叶绿体和液泡B花瓣呈现的颜色与液泡中的色素有关C利用纸层析法可以分离叶绿体中的色素D通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用【答案】D【解析】高等植物细胞中，含有色素的细胞器是叶绿体和液泡，A项正确；液泡中的色素是非光合色素，花瓣呈现的颜色是由液泡中所含色素的种类和数量引起的，B项正确；叶绿体中的色素有四种，它们能溶于有机溶剂中，由于在层析液中的溶解度不同，所以可利用纸层析法分离叶绿体中的色素，C项正确；叶绿体中的色素与光合作用有关，可以吸收可见光（主
6、要是红光和蓝紫光）用于暗反应，红外光和紫外光不属于可见光，D项错误。【点睛】本题以高等植物细胞中色素为命题背景，考查学生对色素的分布、作用等知识的掌握情况。3在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照射，在照射瞬间叶绿体中的物质所发生的变化错误的是（ ）AATP含量下降 BC3的含量上升C合成C5的速率加快 DNADPH的含量下降【答案】C【解析】叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光。若由自然光突然改用光照强度与自然光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的H和ATP减少，而短时间内暗反应仍以原来的速率进行，消耗H和ATP，故短时
7、间内H和ATP含量都会下降，A、D正确；绿光下由于H和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而暗反应中CO2的固定仍以原来的速率消耗C5，生成C3，故短时间内C3的含量会上升，合成C5的速率减慢，B正确，C错误。4下图为光合作用过程示意图，有关叙述正确的是（ ）A图中利用光能的结构能增大叶绿体内膜面积B光反应的、三种产物都用于暗反应C3的还原C增加光照强度或降低CO2浓度都能使C3的含量减少D当植物的净光合量为负值时，完全来自细胞内【答案】C【解析】图示结构是光合作用的场所叶绿体，、分别是光反应产生的O2、ATP和H（NADPH），是CO2。光反应需要光能，场所是类囊体薄膜，它是生物
8、膜，但不属于叶绿体内膜，A项错误；光反应的产物ATP和H用于暗反应C3的还原，B项错误；增加光照强度能使光反应增强，产生的ATP和H增多，还原的C3增多，从而使C3的含量减少。降低CO2浓度能使CO2的固定形成C3减少，C项正确；当植物的净光合量为负值时，叶肉细胞的净光合量可能为正值，叶绿体消耗的CO2量来源于细胞呼吸作用产生的量和从细胞外吸收的量之和，D项错误。【点睛】本题以叶绿体光合作用过程示意图为背景，考查学生对光合作用物质变化、影响光合作用的因素和光合作用、呼吸作用的关系的理解。5实验发现将叶绿体从叶肉细胞中分离出来，破坏其外膜，仍然可以在光下利用二氧化碳生产有机物、放出氧气。以下分析
9、正确的是（ ）A光合作用所需的酶和色素主要位于叶绿体内膜和基质中B叶绿体内膜具有选择透过性，外膜是全透性的，起保护作用C光合作用必须在叶绿体中才能进行D叶绿素被破坏则不能进行光合作用【答案】D【解析】与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中，色素仅分布在类囊体薄膜上，A错误；叶绿体内膜和外膜都具有选择透过性，B错误；蓝藻没有叶绿体，也能进行光合作用，C错误；叶绿素在光反应中吸收和转化光能，叶绿素被破坏，则不能进行光合作用，D正确。6自然光照下，有些植物的光合速率并不能达到最大值，需要进行适当的遮光处理。研究人员为了探究适合某种草莓种植的遮光程度（不影响呼吸速率），进行了相关实验，结果如
10、图所示。以下分析错误的是（ ）A实验的自变量是遮光程度，因变量是植株干重B遮光处理都能提高光合作用速率C图中光合速率最大时的遮光处理是遮光D在遮光的短时间内，叶绿体中的C5将减少【答案】B【解析】本实验是探究适合某种草莓种植的遮光程度，所以遮光程度是实验的自变量，一段时间后植物干重有了差别，即植物干重因变量，表示该植物的净光合速率，A项正确；不遮光组是对照组，遮光III、V组植物的干重小于对照组，所以说遮光处理都能提高光合作用速率是错误的，B项错误；图中光合速率最大时的遮光处理是遮光，植物干重达到6.9g，C项正确；在遮光的短时间内，光反应产生的H和ATP减少，导致C3的还原速率降低，生成的C
11、5减少，而CO2的固定消耗C5的速率短时间内不变，所以叶绿体中C5含量将减少。【点睛】本题以遮光程度对草莓干重影响曲线为背景，考查学生识图能力和实验理解能力。7在植物叶肉细胞的叶绿体基质中有R酶，既能与CO2结合，催化CO2与C5反应生成C3，也能与O2结合，催化C5的分解。CO2和O2在与R酶结合时具有竞争性相互抑制。下列分析正确的是（ ）A植物叶肉细胞内CO2的固定发生在叶绿体内膜上BR酶催化CO2与C5反应时需要H和ATPC增大CO2浓度后，植物叶肉细胞内的C3/C5比值增大D增大O2/CO2的比值，有利于提高植物的净光合速率【答案】C【解析】CO2的固定发生于叶绿体基质中，A错误；H和
12、ATP用于C3的还原，B错误；增大CO2浓度有利于R酶催化CO2与C5反应生成C3，因此叶肉细胞内的C3/C5比值增大，C正确；增大O2/CO2的比值后，CO2的固定减弱，呼吸作用加快，植物的净光合速率下降，D错误。8下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。图乙表示蓝藻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CO2C图乙中，当光照强度为X时，细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D图乙中，限制E、F、G点光合作
13、用速率的因素主要是光照强度【答案】B【解析】图甲中，光照强度为B时，叶肉细胞释放CO2，说明呼吸作用强度大于光合作用，A错误；光照强度为A时，只释放二氧化碳，说明只进行呼吸作用，单位时间内细胞释放6个单位的CO2，光照强度为D时，单位时间内细胞O2产生总量为8个单位，需消耗8个单位的CO2，应从周围吸收2个单位的CO2，B正确；蓝藻为原核细胞，没有线粒体和叶绿体，C错误；图乙中，限制G点光合作用速率的因素是温度或二氧化碳浓度，D错误。9绿色植物的新陈代谢与人类的生产生活有着密切的联系。下列与此相关的叙述中，错误的是（ ）A若种子中细胞只进行无氧呼吸且产生乳酸，则此时种子不释放CO2B夏季连续阴
14、天，蔬菜大棚中白天应适当增加光照，夜晚应适当降低温度C大棚中生长旺盛的蔬菜同化作用消耗的ATP多于呼吸作用产生的ATPD松土、除草不影响光合作用，但土壤中氮素不足会使小麦光合作用强度下降【答案】D【解析】若植物种子进行无氧呼吸产生乳酸，不消耗O2，也不产生CO2，A正确；夏季连续阴天，白天适当增加光照以提高光合作用效率夜晚适当降低温度可降低呼吸作用，这样有利于有机物净积累量的增多，B正确；植物的同化作用包括光合作用和其他有机物合成，光合作用和其他有机物的合成都要消耗ATP，光合作用消耗的ATP是光反应阶段生成的，其他有机物的合成消耗的ATP是呼吸作用产生的，因此生长旺盛的蔬菜，有机物积累，同化
15、作用消耗的ATP多，呼吸作用产生的ATP少，C正确；松土、除草、土壤中氮素均会影响光合作用，因为N参与光合作用有关的色素、酶、ATP、NADPH等的合成，而N的吸收主要通过根系主动运输吸收，松土会影响此过程，而除草有利于小麦获得充足光能从而增加光合作用强度，D错误。【点睛】本题意在考查考生对光合作用和呼吸作用的基础知识的掌握程度。10为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25条件下培养，实验结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）A此实验有两个自变量BD点比B点CO2吸收量高原因是光照强度大C实验结果表明，在土壤含水量为40%60%的条件下施肥效果明显D制约C点时光合作用强度的因素主要
16、是土壤含水量【答案】A【解析】由题意可知，本实验探究的自变量有光照强度、是否施肥、含水量三个，A错误；由图示曲线可知，与D点相比，B点的光照强度较弱，光合作用强度也较弱，因此D点比B点CO2吸收量高的主要因素是光照强度大，B正确；根据图示，同一光照条件下，当土壤含水量在40%60%之间时，施肥与未施肥相比CO2吸收量增加明显，C正确；C点土壤含水量较少，光合作用强度较低，因此制约C点时光合作用强度的因素主要是土壤含水量，D正确。11研究人员在相同且适宜温度条件下分别测定了两个作物品种S1、S2的光饱和点(光饱和点是达到最大光合速率所需的最小光照强度)。当增加环境中CO2浓度后，测得S1的光饱和
17、点没有显著改变，S2的光饱和点显著提高。下列叙述不正确的是（ ）AS1的光饱和点不变，可能是原条件下光反应产生的H和ATP不足BS1的光饱和点不变，可能是原条件下CO2浓度未达到饱和CS2的光饱和点提高，可能是原条件下光反应产生的H和ATP未达到饱和DS2的光饱和点提高，可能是原条件下CO2浓度不足【答案】B【解析】增大二氧化碳浓度后，暗反应速率提高，需要消耗光反应剩余的H和ATP，因此光饱和点升高。当增加环境中CO2浓度后，S1的光饱和点没有显著改变，说明原条件下光反应产生的H和ATP不足。而S2的光饱和点显著提高，说明原条件下光反应产生的H和ATP未达到饱和。12图示曲线表示夏季时，某植物
18、体在不同程度遮光条件下净光合速率的日变化。据图分析下列有关叙述正确的是（ ）A一天中适当遮光均会显著增强净光合速率Bab段叶肉细胞内合成H的场所只有细胞质基质和线粒体CM点时该植物体内叶肉细胞消耗的CO2量一般大于该细胞呼吸产生的CO2量D6:30左右在不遮光的条件下限制该植物光合速率的主要因素是CO2浓度【答案】C【解析】据图分析，在5:30至7:30间，30%遮光时的净光合速率较不遮光的低，A错误；ab段位于图中80%遮光曲线上，此时净光合速率小于0，即光合作用强度小于呼吸作用强度，结合题图可知，此时该植物能进行光合作用，故ab段叶肉细胞内合成H的场所不仅有细胞质基质和线粒体，还有叶绿体，
19、B错误；M点80%遮光时该植物体净光合速率等于0，也就是植物体内所有能进行光合作用的细胞消耗的CO2量等于所有细胞呼吸产生的CO2量，但是就叶肉细胞来说，其光合作用消耗的CO2量一般大于该细胞呼吸作用产生的CO2量，C正确；6:30左右在不遮光的条件下该植物净光合速率随光照强度的提高而提高，说明此时限制该植物光合速率的主要因素是光照强度，而非CO2浓度，D错误。【点睛】根据题干信息和图形分析，该实验的自变量是时间和遮光程度，因变量是净光合速率。遮光条件下，植物的净光合速率表现为不断增加最后趋于稳定，且遮光3o%的净光合速率高于遮光80%；而不遮光条件下，植物会出现净光合速率下降的现象，其主要原
20、因是中午光照太强，导致气孔关闭，进而导致二氧化碳吸收不足引起的。13关于生物学原理在农业生产上的应用，下列叙述错误的是（ ）A“一次施肥不能太多”，避免土壤溶液浓度过高，引起烧苗现象B“正其行，通其风”，能为植物提供更多的CO2，提高光合作用C“低温、干燥、无O2储存种子”，更能降低细胞呼吸，减少有机物的消耗D“露田，晒田”，能为根系提供更多O2，促进细胞呼吸，有利于根吸收无机盐【答案】C【解析】若一次施肥太多，则会造成土壤溶液浓度大于细胞液浓度，植物细胞失水即烧苗现象，A正确；“正其行，通其风”，也就是合理密植，一方面保证充分利用光能，另一方面保证空气流通，为叶面补充更多的二氧化碳，提高光合
21、作用效率，B正确；无O2储存种子，细胞无氧呼吸速率较高，且产生较多酒精，对细胞有毒害作用，C错误；在农业生产中应当适当的“露田，晒田”，可以为根系提供更多O2，促进细胞呼吸，有利于根吸收无机盐，D正确。14 将只含有小球藻的培养液置于密闭恒温箱中，8:00至24:00给予恒定光照强度，24:00至次日8:00为黑暗条件，每隔1小时检测恒温箱中CO2浓度。下列分析不正确的是（ ）A12:00-24:00小球藻的光合速率等于呼吸速率B在黑暗阶段，小球藻的呼吸速率逐渐增强C24小时的实验结束后，小球藻的总干重减少D给小球藻提供C18O2，一段时间后可能检测到18O2【答案】B【解析】据表分析，12:
22、0024:00时间段，二氧化碳的浓度始终维持在180L/L，说明该时间段内光合作用消耗的二氧化碳总量等于呼吸作用产生的二氧化碳总量，A正确；小球藻置于密闭的恒温箱中，整个黑暗培养阶段每个小时的二氧化碳变化量在1:004:00为90L/L，随着呼吸作用的进行二氧化碳变化量逐渐减小，故呼吸速率开始不变，后逐渐降低，B错误；24小时的实验结束后，CO2浓度有所增加，故小球藻的总干重减少，C正确；给小球藻提供C18O2，则产生的18O首先出现在光合作用产生的有机物和水中，而产生的H218O参与光反应，分解后产生18O2能释放到植物周围空气中，D正确。故选B。15（2018全国III卷，29题节选）回答
23、下列问题：（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的_上，该物质主要捕获可见光中的_。【答案】（1）类囊体膜 蓝紫光和红光 【解析】本题主要考查光合作用和细胞呼吸的相关知识。（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体上的色素主要捕获红光和蓝紫光。16光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、激类和光合细菌中。（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的_，在碳（暗）反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括_（写出两个）；内部因素包括_（写出
24、两个）。【答案】（1）光能 温度、CO2浓度 色素含量及种类、酶的含量及活性【解析】(1)地球上生物生命活动所需的能量来自有机物，有机物主要来自植物的光合作用，光合作用合成有机物需要光反应吸收光能，转化为ATP的化学能，然后ATP为暗反应中C3的还原提供能量，合成糖类。在暗反应中，RuBP羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，这是光合作用的暗反应的二氧化碳的固定。暗反应的进行需要相关酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反应提供H和ATP，光反应需要色素、酶、水、光照等，故影响该反应的外部因素有光照、温度、CO2浓度、水、无机盐等；内部因素包括色素含量及种类、酶的含量及活性
25、等。【点睛】本题主要考查光合作用、基因工程及基因对性状的控制的有关知识。影响光合作用的外界因素主要有光照、温度、水、无机盐和CO2浓度等，内部因素主要有色素的含量和种类、酶的含量及活性；要将新的基因转入，首先得将“原配”基因从受体植株的细胞核和它的叶绿体基因组中给敲除掉。然后导入目的基因，等待它们将老片段“替换”掉了之后，用专门的培养基筛选出只含有这种叶绿体的细胞，再通过组织培养最终获得R酶活性很高的转基因植株。17（2020年江苏卷27节选）大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：（1）在叶绿体中，光合色素分布在_上；在酶催化下直接
26、参与CO2固定的化学物质是H2O和_。（2）上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸（PGA）的酶在_中，PGA还原成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于_。【答案】（1）类囊体（薄）膜 C5 （2）叶绿体基质 细胞质基质 【解析】（1）在叶绿体中，光反应在类囊体薄膜上进行，色素吸收光能，光合色素分布在类囊体薄膜上；暗反应在叶绿体基质中进行，在酶催化下从外界吸收的CO2和基质中的五碳化合物结合很快形成二分子三碳化合物；（2）据图所示可知，CO2进入叶绿体基质形成PGA，推知催化该过程的酶位于叶绿体基质；然后PGA被还原，形成TP，TP被运出叶绿体，在细胞质基质中TP合成为蔗糖，可推知催化该过程的酶存在于细胞质基质中。【点睛】本题主要考查光合作用有关知识。依据有关知识，结合题图可以顺利解决本题的问题。
