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专题 03 光合作用和细胞呼吸
一、单选题
1．(2022·全国甲卷·高考真题)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中
线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是( )
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO 和[H]的过程需要O 的直接参与
2 2
D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
【答案】C
【解析】
【分析】
有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是
葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量
ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】
A、有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼
吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；
B、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；
C、丙酮酸分解为CO 和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气
2
的参与，C错误；
D、线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。
故选C。
2．(2022·全国乙卷·高考真题)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照
条件下培养，发现容器内CO 含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理
2
的是( )
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率【答案】D
【解析】
【分析】
光合作用会吸收密闭容器中的CO，而呼吸作用会释放CO，在温度和光照均适宜且恒定的情况下，两者
2 2
速率主要受容器中CO 和O 的变化影响。
2 2
【详解】
A、初期容器内CO 含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO 释放O，使密闭容器内的CO 含量
2 2 2 2
下降，O 含量上升，A错误；
2
B、根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO 含量下降,所以说明植物
2
光合速率大于呼吸速率，但由于CO 含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸
2
作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；
CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
故选D。
3．(2022·山东·高考真题)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO 和多种中间
2
产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是(
)
A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
【答案】C
【解析】
【分析】
有氧呼吸是葡萄糖等有机物彻底氧化分解并释放能量的过程。由题干信息可知，磷酸戊糖途径可以将葡萄
糖转化成其他中间产物，这些中间产物可以作为原料进一步生成其他化合物。
【详解】
A、根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供原料，而有氧呼吸产生的还原型辅
酶是NADH，能与O 反应产生水，A正确；
2
B、有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还
进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；
C、正常生理条件下，只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，例如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其他代谢
反应的产物，C错误；
D、受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊
糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。
故选C。
4．(2022·广东·高考真题)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，
TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中，30℃
保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是( )
A．该反应需要在光下进行
B．TTF可在细胞质基质中生成
C．TTF生成量与保温时间无关
D．不能用红色深浅判断种子活力高低
【答案】B
【解析】
【分析】
种子不能进行光合作用，[H]应是通过有氧呼吸第一、二阶段产生。有氧呼吸强度受温度、氧气浓度影响。
【详解】
A、大豆种子充分吸水胀大，此时未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行，A错误；
B、细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H]，TTF可在细胞质基质中生成，B正确；
C、保温时间较长时，较多的TTC进入活细胞，生成较多的红色TTF，C错误；
D、相同时间内，种胚出现的红色越深，说明种胚代谢越旺盛，据此可判断种子活力的高低，D错误。
故选B。
5．(2022·浙江·高考真题)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO
2
C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O 会影响乙醇的生成量
2
【答案】B
【解析】
【分析】
1、 需氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；需氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；需氧呼吸的第三阶段是[H]与
氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。
2、厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基
质中；第二阶段是丙酮酸和[H]反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸，发生在细胞质基质中。
【详解】
A、 剧烈运动时人体可以进行厌氧呼吸，厌氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼肌细胞产
生较多的乳酸，A正确；
B、 制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理，乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸，无二氧化碳产生，B错误；
C、 梨果肉细胞厌氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用
于合成ATP，C正确；
D、 酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理，故发酵过程中通入氧气会导致其厌氧呼吸
受抑制而影响乙醇的生成量，D正确。
故选B。
6．(2022年6月·浙江·高考真题)线粒体结构模式如图所示，下列叙述错误的是( )
A．结构1和2中的蛋白质种类不同
B．结构3增大了线粒体内膜的表面积
C．厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4中
D．电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成
【答案】C
【解析】
【分析】
线粒体是具有双层膜结构的细胞器，外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴，增大了内膜面积。线粒体是有氧呼
吸的主要场所，在线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段。【详解】
A、结构1外膜和2内膜的功能不同，所含的蛋白质种类和数量不同，A正确；
B、内膜向内折叠形成3(嵴)，增大了内膜面积，B正确；
C、厌氧呼吸生成乳酸的过程发生细胞质基质中，C错误；
D、2内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成，D正确。
故选C。
二、多选题
7．(2022·山东·高考真题)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O，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
2
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O 结合生成水。为研究短时低温对该阶
2
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。下列相关说法正确的是( )
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
【答案】BCD
【解析】
【分析】
NDP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶，即NDP可抑制ATP的合成。
【详解】
A、与25℃相比，4℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电子传递未受阻，
A错误；
BC、与25℃相比，短时间低温4℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4℃时有氧呼吸释放的能量
较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多， BC正确；
D、DNP使H+不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，导致ATP合成减少， D正确。
故选BCD。
8．(2022·湖南·高考真题)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合
作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是( )
A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO 量减少
2
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO 量大于光合固定的CO 量
2 2
C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
【答案】AD
【解析】
【分析】
影响光合作用的因素：1、光照强度：光照会影响光反应，从而影响光合作用，因此，当光照强度低于光
饱和点时，光合速率随光照强度的增加而增加，但达到光饱和点后，光合作用不再随光照强度增加而增加；
2、CO 浓度：CO 是光合作用暗反应的原料，当CO 浓度增加至1%时，光合速率会随CO 浓度的增高而
2 2 2 2
增高；3、温度：温度对光合作用的影响主要是影响酶的活性，或午休现象；4、矿质元素：在一定范围内，
增大必须矿质元素的供应，以提高光合作用速率；5、水分：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光
合作用，植物缺水时又会导致气孔关闭，影响CO2的吸收，使光合作用减弱。
【详解】
A、夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO 量减少，暗反应减慢，光合作
2
用强度明显减弱，A正确；
B、夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强
度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO 量小于光合固定的CO 量，B错
2 2
误；
C、光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜上，C错误；
D、夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO 量减少，暗反应减慢，导致光
2
反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。
故选AD。
三、非选择题
9．(2022·全国甲卷·高考真题)根据光合作用中CO 的固定方式不同，可将植物分为C 植物和C 植物等类型。
2 3 4
C 植物的CO 补偿点比C 植物的低。CO 补偿点通常是指环境CO 浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等
4 2 3 2 2
时的环境CO 浓度。回答下列问题。
2(1)不同植物(如C 植物和C 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
3 4
____________(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，C 植物比C 植物生长得好。从两种植物
4 3
CO 补偿点的角度分析，可能的原因是______________。
2
【答案】(1)O 、[H]和ATP
2
(2)自身呼吸消耗或建造植物体结构
(3)C 植物的CO 补偿点低于C 植物，C 植物能够利用较低浓度的CO
4 2 3 4 2
【解析】
【分析】
光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：(1)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；(2)光合作用的暗反应阶段(场所是叶绿体的基质中)：CO 被C 固定形
2 5
成C ，C 在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物是指绿色植物通过叶绿体，利用光能
3 3
把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。
(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O、[H]和ATP。
2
(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)
C 植物的CO 固定途径有C 和C 途径，其主要的CO 固定酶是PEPC，Rubisco；而C 植物只有C 途径，
4 2 4 3 2 3 3
其主要的CO 固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，CO 吸收减少；由于C 植物
2 2 4
的CO 补偿点低于C 植物，则C 植物能够利用较低浓度的CO，因此光合作用受影响较小的植物是C 植
2 3 4 2 4
物，C 植物比C 植物生长得好。
4 3
10．(2022·全国乙卷·高考真题)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以 的形式由根系从土壤中吸收。
一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收 的速率与O 浓度的关系如图所示。回答下列问题。
2(1)由图可判断 进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是______。
(2)O 浓度大于a时作物乙吸收 速率不再增加，推测其原因是______。
2
(3)作物甲和作物乙各自在 最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是______。
(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物对 的吸收利用，可以采取的措施是______。
【答案】(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O 浓度小于a点，根细胞对 的吸收速率与O 浓度呈正
2 2
相关
(2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和
(3)甲的 最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O 多
2
(4)定期松土
【解析】
【分析】
根据物质运输的方向以及运输过程中是否需要能量，将物质跨膜运输分为被动运输和主动运输，其中主动
运输为逆浓度方向运输，需要载体蛋白和能量的供应。曲线图分析，当氧气浓度小于a时，影响根细胞吸
收NO －的因素是能量，当氧气浓度大于a时，影响根细胞吸收NO －的因素是载体蛋白的数量。
3 3
(1)
主动运输是低浓度向高浓度运输，需要能量的供应、需要载体蛋白协助，由图可知，当氧气浓度小于a点
时，随着O 浓度的增加，根细胞对NO － 的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO －需要能量的供应，为
2 3 3
主动运输。
(2)
主动运输需要能量和载体蛋白，呼吸作用可以为主动运输提供能量，O 浓度大于a时作物乙吸收NO －的
2 3
速率不再增加，能量不再是限制因素，此时影响根细胞吸收NO －速率的因素是载体蛋白的数量，此时载
3体蛋白数量达到饱和。
(3)
曲线图分析，当甲和乙根细胞均达到最大的NO －的吸收速率时，甲的NO －最大吸收速率大于乙，说明甲
3 3
需要能量多，消耗O 多，甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。
2
(4)
在农业生产中，为了促进根细胞对矿质元素的吸收，需要定期松土，增加土壤中的含氧量，促进根细胞的
有氧呼吸，为主动运输吸收矿质元素提供能量。
11．(2022·湖南·高考真题)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的
基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/(s·m2)时，固定的CO 量等于呼吸作用释放的CO 量;日照时长
2 2
短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床
置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/(s·m2)，每天光照时长为14小时。
回答下列问题:
(1)在此条件下，该水稻种子____(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成
苗)，理由是_____________________________。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻
___(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是___________________(答出两点即可)。
(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，
该种子应具有_________特性。
【答案】(1) 能 种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，
且光照有利于叶片叶绿素的形成
(2) 不能 光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没
有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12小时，
植株不能开花
(3)耐受酒精毒害
【解析】
【分析】
种子萌发初期，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，有机物含量逐渐减少；当幼苗出土、形成
绿叶后，开始通过光合作用合成有机物，但光合作用大于呼吸作用时，植株有机物开始增加。
(1)
种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为2μmol/
(s•m2)，每天光照时长为14小时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。
(2)
将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，
此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12小时，植株不能
开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。
(3)
该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，此时
种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作用，推
测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。
12．(2022·山东·高考真题)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物
光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼
苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分
充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR+L
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析，液在滤纸上扩散速
度最快的色素主要吸收的光的颜色是______。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。
苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有______、______(答出2种原因即可)；氧气的产生
速率继续增加的原因是______。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制______(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说
明BR可能通过______发挥作用。【答案】(1)蓝紫光
(2) 五碳化合物供应不足
CO 供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强
2
(3) 减弱 促进光反应关键蛋白的合成
【解析】
【分析】
该实验探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，自变量是对幼苗不同的处理，因变量为光合作用强度，
由曲线可知，BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来减弱光抑制现象。
(1)
苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最
大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。
(2)
影响光合作用的外界因素有光照强度、CO 的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳
2
化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因
有五碳化合物供应不足、CO 供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应
2
速率增强，水光解产生的氧气速率增强。
(3)
据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，
丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合
成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。
13．(2022·广东·高考真题)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究
遮阴比例对植物的影响。回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________________，原因可能是________________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的
________________，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由
此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期________________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________________为
对照，并保证除________________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________。
【答案】(1) 高 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素
(2)糖类等有机物
(3) 光照条件 A组 遮光程度 探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例
是多少
【解析】
【分析】
分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴(50%遮阴)，C株全遮阴(100%遮阴)。
(1)
分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2，C组叶绿素含量为4.7，原因可能是遮阴条件
下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。
(2)
比较图b中B1叶绿素含量为 5.3，B2组的叶绿素含量为3.9，A组叶绿素含量为4.2；B1净光合速率为
20.5，B2组的净光合速率为7.0，A组净光合速率为11.8，可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为
5.3+3.9=9.2，净光合速率为(20.5+7.0)/2=13.75，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖
类等有机物，因而生长更快。
(3)
分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮光程度，因变量
为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保
持相同且适宜，故实验设计如下：实验材料：选择前期光照条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90
株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组为对照，并保证除遮光条件外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的
平均单株产量。分析讨论：如果B组遮光条件下能提高作物产量，则下一步需要探究能提高作物产量的具
体的最适遮光比例是多少。
14．(2022年1月·浙江·高考真题)不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，
研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植
物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理(30s/次)，实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先
蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
回答下列问题：
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用____________方法分离。光合色素吸收的光能转化为
ATP和NADPH中的化学能、可用于碳反应中____________的还原。
(2)据分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO 浓度低，其原因是____________。气孔主要由保卫细胞构成、
2
保卫细胞吸收水分气孔开放、反之关闭，由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但
这种作用可被____________光逆转。由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光
合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞____________，细胞吸水，气孔开放。
(3)生产上选用__________LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光
以合理比例的____________或____________、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。
【答案】(1) 层析 3-磷酸甘油酸
(2) 光合速率大，消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升高
(3) 不同颜色 光强度 光照时间
【解析】
【分析】
分析图1：蓝光光照比红光光照下光合速率大、气孔导度大、胞间CO2浓度低。
分析图2 ：表示该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理对气孔导度的影响：蓝光刺激
可引起的气孔开放程度增大，绿光刺激不影响气孔开放程度，先蓝光后绿光处理也基本不影响气孔开放程度，先蓝光再绿光后蓝光处理气孔开放程度增大的最多。由此可知绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻
止作用，但这种作用又可被蓝光逆转。
(1)
各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，
所以常用纸层析法分离光合色素。光合色素吸收的光能通过光反应过程转化为ATP和NADPH中的化学能，
用于碳反应中3-磷酸甘油酸的还原，将能量转移到有机物中。
(2)
据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO 浓度低，其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大，但光合速
2
率大，消耗的二氧化碳多。分析图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用又
可被蓝光逆转，并且先蓝光再绿光后蓝光处理的效果比只用蓝光刺激更明显。由图1图2可知蓝光可刺激
气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞溶
质浓度升高，细胞吸水膨胀，内侧膨胀的多，气孔侧内陷，气孔开放。
(3)
生产上选用不同颜色的LED灯或滤光性薄膜可获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光
以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射，利于提高光合速率，利于次生代谢产物的合成。
【点睛】
本题考查了不同光质对光作用过程中，气孔导度(气孔的开放程度)、胞间CO2浓度、光合速率的影响，解
题关键是知道所学的光作用过程的相关知识，并结合题中的图示信息做出准确判断。
15．(2022年6月·浙江·高考真题)通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究
人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
指标
处 单株叶 单株果
光饱 光补 单株光
理 低于5klx光合曲线的斜率 叶绿素含量 光合产 实光合
和点 偿点 合产量(g
(mgCO ．dm-2．hr-1．klx-1) (mg·dm-2) 量(g干 产量(g
(klx) (lx) 2 干重)
重) 干重)
不
遮 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25
阴
遮
阴2
35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21
小
时
遮
30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13
阴4小
时
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题：
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加___________，提高吸收
光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的___________；结合光补
偿点的变化趋势，说明植株通过降低___________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据
表中___________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以___________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，
植株优先将光合产物分配至___________中。
(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均___________。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物
进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为___________(A．<2小时 B．2小时
C．4小时 D．>4小时)，才能获得较高的花生产量。
【答案】(1) 叶绿素含量 光合速率 呼吸速率 低于5klx光合曲线的斜率
(2) 蔗糖 叶
(3) 下降 A
【解析】
【分析】
实验条件下，植物处于弱光条件，据表分析，植物的叶绿素含量上升、低于5klx光合曲线的斜率增大、光
补偿点和饱和点都下降，植物的光合产量都下降。
(1)
从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱和
点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在降低，说明植物
的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大于0的积累效果。
低于5klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光
合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。
(2)
植物的光合产物主要是以有机物(蔗糖)形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长(4小时)遮阴
处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上升，说明植
株优先将光合产物分配给了叶。
(3)与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减
少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。
【点睛】
本题以遮阴条件下对花生植株的光合速率、光饱和点、补偿点及叶绿素含量等的影响实验为情境，考查了
光合作用、呼吸作用、植物体内的物质变化和运输，旨在考查学生的阅读审题能力、实验谈及能力，以及
科学思维科学探究的核心素养。
一、单选题
1．(2022·湖北武汉·模拟预测)维生素B 与ATP反应生成焦磷酸硫胺素(TPP)。丙酮酸脱氢酶只有与TPP结
1
合，才能催化丙酮酸氧化分解。维生素B 缺乏的人丙酮酸脱氢酶活性降低，丙酮酸会被转化为乳酸，引起
1
高乳酸血症。下列有关叙述正确的是( )
A．TPP主要在线粒体基质中起作用
B．甲亢患者对维生素B 的需求量降低
1
C．高乳酸血症患者无氧呼吸产生的CO 增多
2
D．维生素B 缺乏导致供给丙酮酸氧化分解的活化能减少
1
【答案】A
【解析】
【分析】
有氧呼吸的第二阶段为丙酮酸氧化分解释放能量，发生在线粒体基质中；酶的作用机理是降低化学反应所
需活化能。
【详解】
A、分析题干信息可知，丙酮酸脱氢酶只有与TPP结合，才能催化丙酮酸氧化分解，丙酮酸氧化分解主要
发生在线粒体中，故TPP主要在线粒体基质中起作用，A正确；
B、维生素B 缺乏者，丙酮酸脱氢酶活性降低，丙酸氧化分解供能减少，而甲亢患者甲状腺激素分泌较多，
1
需要维生素B 促进丙酮酸的氧化分解，因此甲亢患者对维生素B 的需求量升高 ，B错误；
1 1
C、高乳酸血症患者无氧呼吸不产生的CO，C错误；
2
D、维生素B 缺乏使丙酮酸脱氢酶活性降低，丙酮酸氧化分解反应所需的活化能升高，而不是供给丙酮酸
1
氧化分解反应所需的活化能减少，D错误。
故选A。
2．(2022·河南开封·模拟预测)下列关于影响植物光合作用因素的叙述，错误的是( )A．不同光质一定导致同一植物的最大光合作用速率不同
B．蒸腾作用很可能会影响植物的光合作用速率
C．不同浓度盐溶液条件下同一植物的光合作用速率可能不同
D．“正其行，通其风”能提高植物周围CO 浓度进而促进光合作用
2
【答案】A
【解析】
【分析】
光合作用，通常是指绿色植物(包括藻类)吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过
程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH
的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由
于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。
【详解】
A、光质不同，同一植物最大光合速率可能相同，如分别用红光和紫光照射某植物，可以实现该植物最大
光合速率相同，A错误；
B、蒸腾作用是水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸汽状态散失到大气中的过程，水是光合作用的原
料之一，会影响植物的光合作用速率，B正确；
C、光合作用需要无机盐的参与，不同浓度盐溶液条件下，同一植物的光合速率可能不同，C正确；
D、“正其行，通其风”可提高周围环境中的CO 浓度，CO 是光合作用的原料之一，进而促进植物的光
2 2
合作用，D正确。
故选A。
3．(2022·山东省郓城第一中学模拟预测)如图表示某植株在不同光强度下，单位时间内 释放量和 产
生总量的相对变化。对植物生理过程分析正确的是( )
A．光强度为a时，该植株内有机物总量将减少
B．光强度为b时，该植株的光合作用强度是细胞呼吸强度的两倍
C．光强度为c时，叶肉细胞的光合作用强度与细胞呼吸强度相等D．光强度为d时，叶肉细胞产生ATP的细胞器是细胞溶胶、线粒体、叶绿体
【答案】A
【解析】
【分析】
在光合作用作用过程中，吸收二氧化碳释放氧气；而呼吸作用过程中，吸收氧气释放二氧化碳。因此可通
过氧气的产生量或二氧化碳的释放量来判断光合作用和呼吸作用的强弱。图中氧气的产生总量可表示实际
光合速率，a点时的二氧化碳释放可表示呼吸速率。
【详解】
A、光照强度为a时，只有CO 的释放，并且氧气的产生总量为0，说明此时只进行呼吸作用，不进行光合
2
作用，所以该植株内有机物总量将减少，A正确；
B、光照强度为b时，有CO 的释放，说明呼吸作用大于光合作用，B错误；
2
C、光照强度为c时，氧气的产生总量等于a时的二氧化碳的释放量，说明此时净光合作用强度等于呼吸作
用强度，但总光合作用大于呼吸作用，C错误；
D、光照强度为d时，叶肉细胞既进行呼吸作用，又进行光合作用，所以叶肉细胞产生ATP的细胞器是线
粒体和叶绿体，细胞溶胶不属于细胞器，D错误。
故选A。
4．(2022·湖北·华中师大一附中模拟预测)为了研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究
者做了以下相关实验：将长势相同的该植物幼苗分成若干组，分别置于不同温度下(其他条件相同且适宜)，
暗处理1h，再光照1h，测其干重变化，得到如图所示的结果。下列说法错误的是( )
A．32℃时植物的光合速率大于呼吸速率
B．24小时恒温26℃条件下，当光照时间超过4小时，该植物幼苗能正常生长
C．该植物进行光合作用时，当光照强度突然增加，C 的量减少
3
D．将该植物放在H18O的水中培养，光照一段时间后可以在体内发现(CH18O)
2 2
【答案】B
【解析】【分析】
暗处理1h前后的重量变化反映呼吸速率；光照后与暗处理前的重量变化反映光合速率-2×呼吸速率。
【详解】
A、32℃时，暗处理lh后的重量变化是-4mg，说明呼吸速率是4mg/h，光照1h后与暗处理前的变化是
0mg，说明此条件下光合速率是8mg/h，光合速率与呼吸速率的数量关系为光合速率是呼吸速率的2倍，A
正确；
B、据图中信息可知，26°C条件下呼吸速率是1mg/h，光合速率是3+1+1=5mg/h，设在光照强度适宜且恒
定、一昼夜恒温26°℃条件下，至少需要光照X小时以上，该番茄幼苗才能正常生长，则有5X-1×24=0，
可求出X=4.8h，B错误；
C、当光照强度突然增加时，光反应增强，产生的ATP和[H]增多，从而促进三碳化合物的还原，但是二氧
化碳固定形成的三碳化合物的过程不受影响，故当光照强度突然增加时，C 的量减少，C正确；
3
D、将该植物放在H18O的水中培养，H18O先通过有氧呼吸第二阶段进入C18O，然后再通过光合作用暗反
2 2 2
应进入到有机物(CH18O)中，D正确。
2
故选B。
二、多选题
5．(2022·湖南·长郡中学模拟预测)豌豆种子细胞呼吸时，底物经脱氢酶催化所释放的氢，能将无色的三苯
基氯化四唑(TTC)还原为红色的三苯甲胺。在种子萌发过程中，其CO 释放速率和O 吸收速率的变化如图
2 2
所示，下列有关种子萌发和发育说法正确的是( )
A．12～14小时这段时间，种子主要的呼吸方式为无氧呼吸
B．在豌豆种子发育，有机物快速积累时期，应创设低温条件
C．可以使用三苯基氯化四唑(TTC)鉴定种子“死活”
D．b点后氧化分解的底物可能包括糖类、脂肪等物质【答案】ACD
【解析】
【分析】
种子萌发的外界条件有充足的水分、适宜的温度和足够的氧气，种子萌发的初期主要进行无氧呼吸，胚根
突破种皮后主要进行有氧呼吸。脂肪中氧的含量低于糖类，脂肪氧化分解时消耗的氧的体积大于产生二氧
化碳的体积。
【详解】
A、无氧呼吸不吸收氧气，产生二氧化碳，有氧呼吸消耗葡萄糖时，产生的二氧化碳体积与消耗氧的体积
相同。据图可知，在12～24h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸方式主要
是无氧呼吸，A正确；
B、种子快速发育时期，细胞代谢旺盛，植物光合作用强才能积累更多有机物，需要提供适宜的温度等条
件，B错误；
C、由题可知，TTC与细胞呼吸时底物经脱氢酶催化所释放的氢发生红色反应，只有活细胞才能进行呼吸
作用，因此，可以用来鉴定种子“死活”，C正确；
D、b点后吸收的O 量远多于释放的CO 量，说明氧化分解的底物除糖类还有脂肪类等物质，D正确。
2 2
故选ACD。
三、非选择题
6．(2022·四川·树德中学模拟预测)城市小区绿化植物容易受到建筑物遮荫的困扰。风箱果是珍贵的灌木绿
化树种，为研究光照对其生活的影响，研究人员以1年生风箱果幼苗为研究对象，选取生长一致的幼苗60
株，设置3组实验：甲组(X处理)、乙组(轻度遮荫，即60%全光)和丙组(重度遮荫，即20%全光)进行实验。
下表为研究结果，其中AQY反映了叶片利用弱光的能力，其值越大表明植物利用弱光能力越强。
遮荫对风箱果幼苗光合——光响应参数的影响
组别
参数
甲组 乙组 丙组
表观量子效率AQY(μmol·m-2·s-1) 0.066 0.046 0.037
最大净光合速率P (μmol·m-2·s-1) 22.6 13.2 11.0
mix
呼吸速率R (μmol·m-2·s-1) 1.3 0.8 0.3
d
光补偿点LCP 25.9 19.0 8.6
光饱和点LSP 1066.8 676.8 640.4(1)甲组的X处理是指_________________。
(2)乙组的净光合速率为0时，风箱果叶肉细胞中产生ATP的具体场所有_________________。
(3)甲组与丙组相比，风箱果幼苗最大光合速率的差值为_____________μmol·m-2·s-1。光照强度大于1066.8
时，影响甲组光合速率的主要外界因素是____________________。
(4)表中数据显示遮荫降低了风箱果的AQY，表明风箱果利用弱光能力变弱，请推测遮荫条件下呼吸速率
降低的意义：___________________。
(5)请结合实验结果，对生产实践中风箱果幼苗的栽植提出合理建议：___________________。
【答案】(1)不遮阴(或全光)
(2)细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜
(3) 12.6 温度和CO 浓度
2
(4)通过减少有机物的消耗，将更多的碳用于生长
(5)尽量将其栽植在阳光充足的环境中
【解析】
【分析】
1、实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量叫自变量，随着自变量的变化而变化的变
量称做因变量。除自变量外、实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称
为无关变量。
2、净光合速率加呼吸作用速率等于总光合速率。
(1)
根据表格信息可知，实验的自变量是遮阴程度即光照强度，甲组全光，乙和丙进行不同程度的遮光，因此
甲组的X处理是指不遮阴或全光处理。
(2)
乙组的净光合速率为0时，风箱果叶肉细胞中同时存在光合作用和呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基
质、线粒体基质、线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜。
(3)
分析表格可知，甲组的最大光合速率为22.6+1.3=23.9μmol·m-2·s-1，丙组的最大光合速率为
11+0.3=11.3μmol·m-2·s-1，二者的差值为23.9-11.3=12.6μmol·m-2·s-1。甲组光饱和点为1066.8，若光照强度超
过1066.8，则光照强度不再是其限制因素，主要的外界因素是温度和二氧化碳浓度。
(4)
根据表格数据可知，随着遮阴程度的增大，风箱果的AQY变小，说明其利用弱光的能力变弱，在遮阴处
理下，风箱果呼吸速率降低，很可能是通过减少有机物的消耗，将更多的碳用于生长，是对环境的适应。(5)
根据实验数据可知，遮阴会降低风箱果的光合速率，故应该尽量将其种植在阳光充足的环境中。
7．(2022·安徽淮北·二模)农业生产中合理施肥对实现粮食稳产、高产至关重要，科研工作者以水稻为研究
材料，设置4种不同的处理方式，分别为不施氮肥(CK)低氮150 kg·hm-2(LN)、 中氮240kg·hm-2(MN)、高
氮330kg·hm-2(HN)，研究施肥对水稻生命活动的影响，研究结果见下表，据表回答：
净光合速率 气孔导度 标记CO 浓度
处理 2
Pn(µmol•m-2•s-1) Ga(mol•m-2•s-1) Ci(µmol•mol-1)
CK 19.8 0.36 305
LN 22.9 0.41 301
MN 24.3 0.47 312
HN 26.2 0.53 306
(1)净光合速率可以用测得的单位时间、单位叶面积的___________(写出1种即可)表示。
(2)叶肉细胞的叶绿体中，氮元素主要存在于____________等物质中(写出2种即可)。
(3)分析表格数据可知，适当增施氮肥可以___________(填“提高”或“降低”)水稻光合作用速率，原因是
___________________。
(4)研究表明，大量施用化肥会导致土壤结构不良和土壤酸化；减施氮肥并用有机肥替代部分氮肥对维持土
壤肥力，保障粮食生产安全具有重要意义。施用有机肥的优点有_____________________________(写出2
点即可)。
【答案】(1)CO 的吸收量、O 的释放量或有机物的积累量
2 2
(2)叶绿素、酶、磷脂、核酸(DNA、RNA)、NADPH、蛋白质、ATP、ADP等
(3) 提高 适当增施氮肥，气孔导度增加，CO 的吸收量增加，暗反应增强，光合速率提高
2
(4)改良土壤结构、减少化肥的使用、减少环境污染、增加了植物光合作用所需的CO 量、提供更多的无机
2
盐
【解析】
【分析】
影响光合作用的环境因素有光照强度、CO 的浓度、温度等。
2
(1)
净光合速率表示总光合速率和呼吸速率的差值，可以用测得的单位时间、单位叶面积的CO 的吸收量、O
2 2
的释放量或有机物的积累量表示。
(2)
叶绿体中的叶绿素(组成元素为C、H、O、N、Mg)、酶(组成元素中至少有C、H、O、N)、磷脂(组成元素为C、H、O、N、P)、核酸(DNA、RNA)、NADPH、蛋白质、ATP、ADP等都含有氮元素。
(3)
分析表格数据可知，适当增施氮肥使气孔导度增加，则CO 的吸收量增加，CO 是暗反应的原料，则暗反
2 2
应增强，水稻光合速率提高。
(4)
大量施用化肥会导致土壤结构不良和土壤酸化，而施用有机肥能够改良土壤结构、减少化肥的使用、减少
环境污染、增加了植物光合作用所需的CO 量、提供更多的无机盐，对保障粮食生产安全具有重要意义。
2
8．(2022·河北衡水中学模拟预测)CO 是影响植物光合作用的重要因素。不同植物在长期的自然选择中形成
2
了不同的适应特征。图1是三种不同类型植物的CO 同化方式示意图，图2表示生活在不同地区的上述三
2
种植物在晴朗夏季的CO 吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿体中固定CO 的酶对CO 的亲和力
2 2 2
高于水稻，回答下列问题：
(1)色素提取过程中添加碳酸钙的目的是______________，以光合色素的吸光百分率为纵坐标，以波长为横
坐标，获得光合色素的吸收光谱。通过对比各组提取液对___________(填“红光”“蓝紫光”或“绿光”)
的吸光率来比较叶片中的叶绿素含量。
(2)图1水稻、玉米和景天科植物中，最适应炎热干旱环境的植物是_____，原因是________________。
(3)图2中，10点到12点间，B植物的光合速率下降而C植物继续升高，原因是_____________。
(4)图2中，在12点时A植物能不能进行光合作用？___________。
(5)同位素标记法是生物学研究中的一种重要方法，可用此研究光合作用中___________。
【答案】(1) 防止研磨中色素被破坏 红光
(2) 景天科植物 该类植物白天因减少水分的散失而气孔关闭，但夜晚能吸收CO，不影响光合
2
作用的进行
(3)该时间段温度较高，B植株部分气孔关闭CO 供应不足，C植株可以利用低浓度的CO，此时光照强度
2 2不断增强，所以光合速率继续升高
(4)能
(5)氧气中氧的来源或碳的固定途径
【解析】
【分析】
据图分析：图1中水稻直接从外界吸收二氧化碳用于暗反应；玉米的叶肉细胞可以把二氧化碳固定成C ，
4
并将C 释放的二氧化碳提供给维管束鞘细胞进行暗反应；景天科植物晚上固定二氧化碳储存在液泡中，白
4
天液泡提供二氧化碳给叶绿体用于暗反应。图2中A植物晚上也可以吸收二氧化碳；B植物和C植物均在
白天才可以吸收二氧化碳进行光合作用，且B植物中午存在午休现象。
(1)
色素提取过程中添加碳酸钙的目的是防止研磨中色素被破坏。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素
主要吸收蓝紫光，因此可以通过对比各组提取液对红光的吸光率来比较叶片中的叶绿素含量。
(2)
分析图1中三种植物可知，景天科植物可以将夜晚吸收的CO 储存在液泡中，然后白天用于光合作用；炎
2
热干旱条件下，为减少水分散失，白天植物一般关闭气孔，则在炎热干旱环境下景天科植物更能适应生存。
(3)
在10点到12点期间，温度较高，会使植物的部分气孔关闭，CO 供应不足，引起B植物光合速率下降，
2
而C植物能利用低浓度的CO 进行光合作用，且此时光照强度不断增强，所以其光合速率继续升高。
2
(4)
在12点时，A植物虽然从外界吸收的CO 为零，但可以利用储存的CO 进行光合作用。
2 2
(5)
美国科学家卡尔文用同位素14C表示CO，探究了碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。鲁宾、卡门
2
采用同位素标记法研究了光合作用释放的氧气到底来自CO 还是HO。故同位素标记法可用来研究光合作
2 2
用中氧气中氧的来源或碳的固定途径。
【点睛】
本题的考查植物光合作用相关知识，考生分析图1和图2中不同植物二氧化碳的固定方式，进而分析图2
中曲线图可能对应的植物种类是解答本题的关键。
9．(2022·湖北·恩施市第一中学模拟预测)以大豆为实验材料，研究了CO 浓度升高的条件下，干旱胁迫及
2
复水后大豆的生理变化。生长室分成实验组和对照组2个组，每组2个处理。对照组(充分供水和重度干
旱)，CO 浓度为当前大气CO 浓度(350μmol/mol)；实验组(充分供水和重度干旱)，每天7：00~19：00分别
2 2
通入浓度为700μmol/mol的CO(为大气CO 浓度的2倍)。干旱处理的第5天开始复水，使土壤含水量恢复
2 2至充分供水程度。实验结果如图1和图2所示。请回答下列问题：
(1)CO 进入__________后，与__________结合而被固定。
2
(2)第1~4天，无论是充分供水还是干旱胁迫，高浓度CO 处理的大豆净光合速率均__________大气CO 浓
2 2
度处理的，原因是__________________________________________________。干旱胁迫使大豆光合效率
__________。CO 浓度升高短期内可__________大豆的光合效率，长期则会出现适应性改变。
2
(3)由图2分析可得，充分供水时，高CO 浓度条件下，大豆的蒸腾速率__________。而干旱胁迫条件下蒸
2
腾速率急剧下降，原因可能是______________________，涉及的植物激素是__________。
【答案】(1) 叶绿体基质 C
5
(2) 高于 CO 浓度增高可提高作物的暗反应效率，从而提高作物的光反应效率，最终表现为净
2
光合速率提高 下降 提高
(3) 减弱 干旱胁迫使大豆的气孔关闭 脱落酸
【解析】
【分析】
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
下还原生成有机物。
(1)
结合分析可知，CO 进入叶绿体基质后，与C 结合形成C 而被固定，发生的场所是叶绿体基质。
2 5 3
(2)
据图分析，第1~4天，无论是充分供水还是干旱胁迫，高浓度CO 处理的大豆净光合速率均高于大气CO
2 2
浓度处理的，说明二氧化碳是影响光合速率的重要因素，其作用机理是CO 浓度增高可提高作物的暗反应
2
效率，从而提高作物的光反应效率，最终表现为净光合速率提高。干旱胁迫使大豆光合效率下降，原因可能是干旱胁迫导致气孔关闭，进而使二氧化碳无法通过气孔进入叶绿体中，从而使光合速率下降。CO 浓
2
度升高短期内可提高大豆的光合效率，长期则会出现适应性改变，这是生物体具有适应性的表现。
(3)
由图2分析可得，充分供水时，高CO 浓度条件下，大豆的蒸腾速率减弱。而干旱胁迫条件下蒸腾速率急
2
剧下降，应该是由于干旱胁迫使大豆的气孔关闭，进而使蒸腾速率下降，该过程中涉及的植物激素是脱落
酸，脱落酸能促进气孔关关闭，进而使蒸腾速率下降。
10．(2022·山西·怀仁市第一中学校模拟预测)日光温室中黄瓜植株高大，叶片多，叶面积大，研究不同叶位
叶片的光合作用对提高黄瓜产量具有重要的意义。下表是某科研小组在日光温室中开展相关研究，得到的
部分实验数据。请回答下列问题：
叶位 光合速率(COμmol·m-2·s-2) 基粒厚度(μm) 片层数
2
上位叶 14．79 1．79 10．90
中上位叶 17．45 2．46 17．77
基部叶 3．72 3．06 17．91
(1)叶绿体中对光能的吸收发生在_____(填场所)。据表分析，黄瓜上位叶的光合速率低于中上位叶，主要原
因是_____。
(2)基部叶的基粒厚度和片层数最大，但基部叶片光合速率最低。研究人员推测，这可能是由于_____导致
基部叶片接受的光照相对较弱造成的。
(3)为证实(2)的推测，需要设计实验进一步研究，请简要写出实验设计思路：_____。
(4)若上述推测成立，请你为温室栽培提高黄瓜产量，提出一条可行的措施：_____。
【答案】(1) 类囊体薄膜 上位叶比中上位叶的基粒厚度小、片层数少
(2)叶片的相互遮挡(或上位叶和中上位叶的遮挡)
(3)在其他条件与上述实验条件一致的情况下，增大处理基部叶的光照强度，培养一段时间，测定基部叶的
光合速率
(4)适当补光、合理密植、尽量增加温室光照(如清洗温室外覆盖材料增加透光率、减少遮阳网等材料的遮
荫面积等)
【解析】
【分析】
光合作用的过程：①光反应阶段(场所是叶绿体的类囊体薄膜)：水的光解产生NADPH与O，以及ATP的
2
形成；②暗反应阶段(场所是叶绿体的基质)：CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提供的ATP和NADPH的
2 5 3 3作用下还原生成C 和糖类等有机物。
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(1)
叶绿体中对光能的吸收发生在类囊体薄膜。据表中研究结果可知，上位叶、中上位叶和基部叶的基粒厚度
依次增大，片层数依次增多，因而黄瓜上位叶的光合速率低于中上位叶，与基粒厚度和片层数有关。
(2)
由于黄瓜植株高大，叶片多，叶面积大，叶片互相遮挡较严重，因而基部叶片光合速率最低，可能与叶片
的相互遮挡(或上位叶和中上位叶的遮挡)导致基部叶片接受的光照较弱有关。
(3)为了证实基部叶的光合速率低与叶片接受的光照强弱有关，则实验自变量为光照强度，因变量为光合速
率，可增大光照强度处理基部叶，其他条件与上述实验条件一致，培养一段时间，测定基部叶的光合速率。
与表中数据比较，若基部叶的光合速率增大，表明推测成立。
(4)
根据题中研究结果可知，日光温室内的弱光环境以及叶片的相互遮挡是影响黄瓜产量的因素，因而采取适
当补光、尽量减少叶片相互遮挡、增大受光面积等措施有助于提高黄瓜的产量。
