文档内容
押非选择题
分子与细胞
考向预测 考情统计（3年） 核心考点
2021·2022·2023·河北
通过各省考题来看，分子
2021·2022·2023·重庆
与细胞主要考察侧重考查光合
2021·2022·2023·辽宁
作用过程中光反应和暗反应之
2021·2022·2023·江苏
间的区别与联系，以及影响光
合作用速率的因素，需要考生
2021·2022·2023·海南
光合作用和细胞呼吸
识记并理解所学知识的要点，
2021·2022·2023·湖南
把握知识间的内在联系，形成 2021·2022·2023·福建
一定知识网络的能力，并且具 2021·2022·2023·山东
有定的分析能力和理解能力。 2021·2022·2023·浙江
2021·2022·2023·广东
一、光呼吸、C 植物、CAM植物等特殊代
4
考向01 光合作用和细胞呼吸 谢类型
1.光呼吸
1.（2023·河北·高考真题）拟南芥发育早期的叶肉细胞
中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋 光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收
白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H O ，将叶绿体中的C 分解产生CO 的过
2 5 2
基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受
程。光呼吸现象产生的分子机制是 O 和
阻。 2
CO 竞争 Rubisco 酶。在暗反应中，
2
回答下列问题： Rubisco酶能够以CO 为底物实现CO 的
2 2
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在 合成，经 固定；在光下，当 O 浓度高、CO 浓度
2 2
细胞质基质进入叶绿体。 低时，O 会与 CO 竞争 Rubisco 酶，在
2 2
(2)光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转 光的驱动下将碳水化合物氧化生成 CO
2
化为ATP和 中的化学能，这些化学能经 和水。
阶段释放并转化为糖类中的化学能。
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实
现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进
行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中
ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因
细胞的细胞质基质ATP浓度明显 。据此推测，
H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被 （填
“叶绿体”或“线粒体”）大量消耗，细胞有氧呼吸强度 。
提醒
①与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿
体、线粒体。光呼吸产生的条件是光
(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调 阻止细
照、高O 含量和低CO 含量等。
胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体 2 2
，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
②在干旱天气和过强光照下，因为温度
2．（2023·重庆·高考真题）水稻是我国重要的粮食作
很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭。
物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。
由于光反应速率大于暗反应速率，此时
(1)通常情况下，叶绿素含量与植物的光合速率成正相
光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余
关。但有研究发现，叶绿素含量降低的某一突变体水
的 NADPH 和 ATP，防止强光对叶绿体
稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生
型。为探究其原因，有研究者在相同光照强度的强光条 的破坏，又可以为暗反应阶段提供原
件下，测定了两种水稻的相关生理指标（单位省略）， 料，因此光呼吸对植物有重要的正面意
结果如下表。
义。
光反应 暗反应
2.C 植物
4
光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax 在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中
的碳首先转移到含有四个碳原子的有机
野生型 0．49 180．1 4．6 129．5
物(C )中，然后才转移到 C 中，科学家
4 3
突变体 0．66 199．5 7．5 164．5 将这类植物叫作C 植物，将其固定二氧
4
化碳的途径，叫作C 途径。
4
注：RuBP羧化酶：催化CO 固定的酶：Vmax：RuBP羧
2
化酶催化的最大速率
①类囊体薄膜电子传递的最终产物是 。RuBP羧
化酶催化的底物是CO 和 。
2
②据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是
。
(2)研究人员进一步测定了田间光照和遮荫条件下两种水
稻的产量（单位省略），结果如下表。
提醒
田间光照产量 田间遮阴产量 ①C 植物叶肉细胞中的叶绿体有类囊体
4
能进行光反应，而维管束鞘细胞中没有
野生
6．93 6．20
型 完整的叶绿体，所以 C 植物光反应发生
4
在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上。
突变
7．35 3．68
体
②C 植物PEP羧化酶对CO 具有高亲和
4 2
①在田间遮荫条件下，突变体水稻产量却明显低于野生
力，当外界环境干旱(特别是在高温、光
型，造成这个结果的内因是
，外因是 。 照强烈、干旱条件下)，导致植物气孔导
度减小时，C 植物比C 植物有较强光合
②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和 ，两者可 4 3以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花 作用能力，并且无光合“午休”现象。
结实期主要运往籽粒。
常见C 植物有玉米、高粱、甘蔗、苋菜
4
③根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点（光合速率
等。
和呼吸速率相等时的光照强度），突变体水稻较野生型
（填“高”、“低”或“相等”）。 3.景天科植物(CAM植物)
3.（2023·辽宁·高考真题）花生抗逆性强，部分品种可以
景天科植物在夜间，大气中 CO 从气孔
在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条 2
进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶
件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速
催 化 ， 与 PEP 结 合 形 成 草 酰 乙 酸
率（图2）。回答下列问题：
(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为
苹果酸，储存于液泡中。在白天，苹果
酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形
成CO 和丙酮酸，CO 产生后用于卡尔文
2 2
循环。
提醒
①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行
这种类型的光合作用。这类植物特别适
合于干旱地区，其特点是气孔夜间开
放，白天关闭。
②该类植物叶肉细胞夜间淀粉减少，苹
果酸增加，细胞液pH下降；白天淀粉增
加，苹果酸减少，细胞液pH上升。
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收
4.光合产物及运输
光，可用 等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的
品种是 。
(3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，
LH12的光合速率 （填“大于”“等于”或“小
于"）HH1的光合速率，判断的依据是
。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3．
0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种
的净光合速率，原因可能是HY25的 含
量高，光反应生成更多的 ，促进了暗反
应进行。
(4)依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植 提醒
品种。
①磷酸丙糖是光合作用中最先产生的4．（2023·江苏·高考真题）气孔对植物的气体交换和水 糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到
分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所
细胞质基质的主要形式。
示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和
物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题：
②光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶
绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体
中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运
器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗
糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，
或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长
距离运输到其他部位。
5.光合磷酸化和氧化磷酸化
(1)电子传递链和光合磷酸化
(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在 提醒
（从①~④中选填）；NADPH可用于CO 固定产物的还
2
原，其场所有 （从①~④中选填）。液泡中与 ①光系统Ⅱ 进行水的光解，产生氧气、
气孔开闭相关的主要成分有HO、 （填写2 H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ 主要是介
2
种）等。
导NADPH的产生。
(2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有
②电子传递过程是高电势到低电势(由于
（从①~④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP
再转化为 进入线粒体，经过TCA循环产生的 光能的作用)，释放的能量将质子(H＋)逆
最终通过电子传递链氧化产生ATP。 浓度梯度从类囊体的基质侧泵入囊腔
(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的 侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。
AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的 ，
驱动细胞吸收K+等离子。 ③类囊体内的高浓度质子通过 ATP合成
酶顺浓度梯度流出，而 ATP合成酶利用
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进
质子顺浓度梯度流出产生的能量来合成
一步转化成Mal，使细胞内水势下降（溶质浓度提高），
导致保卫细胞 ，促进气孔张开。 ATP。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有
④发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要
关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南
光，电子供体是H O，电子受体是NADP
芥野生型WT和NTT突变体ntt1（叶绿体失去运入ATP 2
的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化
＋。
如图2．下列相关叙述合理的有______。
(2)电子传递链和氧化磷酸化提醒
①发生在线粒体的内膜上，不需要光，
A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP 电子供体是NADH，电子受体是O 。
2
B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
②都通过 ATP 合成酶把 ADP 磷酸化为
C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用 ATP。电子传递过程中所形成的 H＋梯度
D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 作为动力，在 ATP合成酶的作用下，催
化ADP磷酸化成ATP。
5．（2023·海南·高考真题）海南是我国火龙果的主要种
植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不 二、光合作用与细胞呼吸联系
足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，
1.细胞呼吸和光合作用的联系(如图)
使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照
强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影
响，结果如图。
(1)物质转化
C
H
回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光
合色素是 ；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4
条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次
序，该光合色素的色素带位于第 条。 O
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是
，该光源的最佳补光时间是 小时/天，判断该光源是
最佳补光光源的依据是 。
(2)能量变化
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光
源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量
的最适光照强度（简要写出实验思路）
_________________________________________________
。
6．（2022·福建·高考真题）栅藻是一种真核微藻，具有
生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为提高栅
藻的培养效率和油脂含量，科研人员在最适温度下研究
了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养（如图1）对栅藻生长和产油量的影响，结果如图2。 (3)光合作用与有氧呼吸中有关物质的来
源与去路
回答下列问题：
(1)实验中，悬浮培养和膜培养装置应给予相同的
（答出2点即可）。
(2)为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以
向装置中通入C18O，培养一段时间后检测18O 释放量。
2 2
你认为该方法 （填“可行”或“不可
行”），理由是
2.辨析净光合速率与总光合速率
。
(3)由图2的结果可知，膜培养的栅藻虽然叶绿素含量较 (1)微观辨析总光合速率、净光合速率和
低，但膜培养仍具一定的优势，体现在 ① 。结合图1， 呼吸速率的关系
从影响光合效率因素的角度分析，膜培养具有这种优势
的原因是 ② 。
(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关
系
(4)根据图2的结果，对利用栅藻生产油脂的建议是
。
7.（2023·山东·高考真题）当植物吸收的光能过多时，过
剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损
伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细
胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减
少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个
功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人
员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了
相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成 ①如果图 1 的实验对象是离体的叶肉细
了损伤。 胞，则图2中的甲图对应的是图1中的A
点，乙图对应图1中的AB段(不含A、B
两点)，丙图对应图1中的B点以后(不含
B点)，丁图对应图1中的B点。
②如果图 1 的实验对象是叶片或者植
株，则图1中的A点、B点、C点分别对
应图2中的甲图、丙图和丙图。
(1)该实验的自变量为 。该实验的无关变量中， ③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1
影响光合作用强度的主要环境因素有 不能(填“能”或“不能”)表示光照强度
（答出2个因素即可）。 对其光合速率的影响，原因是叶绿体不
(2)根据本实验， （填“能”或“不能”）比较出 能进行细胞呼吸，因此光照强度为 0 时
强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是 其CO 吸收量应为0，光照强度大于0时
2
。 其CO 吸收量应大于0。
2
(3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向
3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速
光合作用的能量 （填“多”或“少”）。若
率曲线的比较
测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推
测，原因是
。
8.（2023·湖南·高考真题）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CO 的K 为
2 m
450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既
可催化RuBP与CO 反应，进行卡尔文循环，又可催化
2
RuBP与O 反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗
2
O 并释放CO 的反应）。该酶的酶促反应方向受CO 和
2 2 2
O 相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围
2
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CO 的
2
K 为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO
m 2
反应生成C ,固定产物C 转运到维管束鞘细胞后释放CO,
4 4 2
再进行卡尔文循环。回答下列问题：
三、光合速率的测定方法
1.“液滴移动法”——测定装置中 O2 的
变化提醒
(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是
①总光合速率＝净光合速率＋呼吸速
（填具体名称）,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合
率。
成 _______________ （填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）
后，再通过 长距离运输到其他组织器官。
②物理误差的校正：为防止气压、温度
(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度 等物理因素所引起的误差，应设置对照
（填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机制及其调控分
实验，即用死亡的绿色植物分别进行上
析，原因是 （答出三点即
述实验，根据红色液滴的移动距离对原
可）。
实验结果进行校正。
(3)某研究将蓝细菌的CO 浓缩机制导入水稻，水稻叶绿
2
体中CO 浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在
2 2.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化
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）。
提醒
①黑白瓶法常用于水生生态系统光合速
率和呼吸速率的测定。②在没有初始值
m 时，可利用 计算出总光合速
0
率。
3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
提醒
遮光的一半测得的数据变化值代表细胞
呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变
化值代表净光合作用强度值，最后计算
总光合作用强度值。
尝试解答：
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
1．番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSI、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。
RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO 的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低
2
Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧（ROS）过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列
问题。(1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是 。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为
，同时产生电子（e-）；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP的值 。（填“变大”或“变小”或
“基本不变”）
(2)科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3天时测得相关实验数据如下表所示：
组 温 气孔导
净光合速率（umol·m-2·s-1） 胞间CO 浓度（ppm） Rubisco酶活性（U·ml-1）
别 度 度 2
25
甲 99.2 11.8 282 172
℃
40
乙 30.8 1.1 403 51
℃
从光合作用的过程分析，40℃时光合速率较低的原因是 。（答出两点即可）
(3)提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco活性影响的方案： 。
2．光能为绿色植物光合作用提供动力，但光照过强会损伤光系统，引起光抑制现象。下图1 为叶绿体内
的部分代谢过程，其中①~③表示生理过程。请回答下列问题：(1)光合作用中光反应过程的发生场所是 ，其上的光系统包括PSI和PSII。当光照强度增强时，光
反应产生的 等物质会随之增加，直接影响暗反应中 (填图中序号)过程，此时限制光合
速率的非生物因素主要有 。
(2)当光照过强时, PSII会产生大量的 与 O 结合形成的 、HO 等活性氧物质，但植物能通过多
2 2 2
种方式对自身进行光保护。
Ⅰ.当光照强度持续增强超过光饱和点后，叶绿体以其窄面向着光源，并沿 (填“垂直”或“平
行”)于入射光方向排列，以减小叶绿体的受光面积。
Ⅱ.在强光下叶肉细胞中的花青素含量会增加，其在450-550nm(蓝绿光)有吸收峰，可减少 (填物质)
对光的吸收。
Ⅲ.强光下 RuBP 的氧化过程增强，可通过消耗 以减少活性氧物质的产生，避免损伤光系统；还
可通过产生 ，参与卡尔文循环。
(3)研究发现，强光下脱落酸(ABA)对清除叶绿体中的 HO 和缓解光抑制起重要作用, 主要机理如图2。
2 2
PP2C 是 ABA 信号途径的关键调节因子，据图可推测PP2C的作用最可能是 (填“促进”或“抑
制”)SnRK2 的活化, 从而影响APX2 基因的表达。ABA发挥作用后，除正常降解外，还能形成糖基化的
ABA-GE,当需要时ABA-GE 又可快速水解释放出ABA。这种ABA含量的动态调控的意义是 。3．玉米籽粒形成期，叶片光合速率对玉米产量影响较大。为探究高温对叶片光合速率的影响，研究人员
将籽粒形成期的玉米植株随机分为高温组（37℃）和常温组（31℃），测得相关数据如下表。据表分析回
答相关问题：
光反应转化
净光 气孔 胞间CO
2 CAT活性 的光
合速率 导度 浓度
（U·g-1FW·min-1） 能/吸收的光
（μmol·m-2·s-1） （mol·m-2·s-1） （μmol·mol-1）
能
常温
24.3 570 152 65 0.84
组
高温
12.7 403 259 47 0.72
组
注：①气孔导度：气孔的张开程度；②CAT：抗氧化酶，可消除细胞中各种氧化反应产生的过氧化物，减
少细胞中自由基的含量。
(1)某同学认为高温组净光合速率降低的原因是气孔导度降低，导致光合作用所需CO 减少，进而限制了暗
2
反应，降低了光合速率。据表分析他的观点 （填“合理”或“不合理”），依据是
。
(2)研究者对两组玉米叶片的叶绿素相对含量进行检测，结果如图。据图可知，高温条件对叶绿素相对含量的影响是 。
(3)综合以上结果，解释高温条件下叶片光合速率较低的原因可能是
（写出一点）。
4．强光照条件下，植物细胞可以通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”（如图）实现
叶绿体和线粒体中物质和能量的转移，并可以通过信号传递调节植物的生理活动以适应环境变化。回答下
列问题：
(1)叶绿体利用分布在 上的色素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存
的意义是 。
(2)当光照过强时，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地将光反应产生的 中含有的还原能输出
叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的 中含有的还原能，最终在
（场所）转化为ATP中的化学能。
(3)当光照过强时，植物细胞释放到胞外的ATP（eATP）可通过受体介导的方式，调节植物生理活动。为探
究eATP对光合速率的影响，科研人员用一定最适宜浓度的eATP溶液处理豌豆叶片，结果如图所示。该实验自变量为 ，推测eATP调节植物光合速率的机制： 。
5．马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1是马铃薯光合作用产物的形成及运
输示意图，图2是蔗糖从叶肉细胞进入筛分子-伴胞复合体的一种模型。请回答下列问题：
(1)图1所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是 （填标号）。为马铃薯叶片提
供C18O，块茎中会出现18O的淀粉，请写出18O转移的路径：C18O→ →淀粉，叶肉细胞光
2 2
合作用的产物中 （会/不会）出现18O。
2
(2)图2中甲具有 酶活性。乙（SUT1）是一种蔗糖转运蛋白，在马铃薯植株中成功导入蔗糖
转运蛋白反义基因（转录的模板链是SUT1基因转录模板的互补链）后SUT1基因表达的 水平
降低，导致SUT1含量下降，此时叶片中可溶性糖和淀粉总量会 ，最终导致块茎产量
。
(3)当图①中叶肉细胞的净光合速率为0时，其中叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质中的O 浓度从高到
2
低依次是 。6．光反应依赖类囊体薄膜上的PSⅡ光复合体（叶绿素—蛋白质复合体）。PSⅡ光复合体上的蛋白质
LHCⅡ通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的吸收，LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，
其过程如图1所示。回答下列问题：
(1)测定光合色素含量时，先用 （试剂）提取色素。为避免类胡萝卜素的影响，应选用色素溶液对
光的吸收值来估算叶绿素的含量。
(2)根据信息分析，强光条件下，植物减弱对光能吸收的机理是 。
(3)光饱和点是指当光照强度上升到某一数值之后，光合作用速率不再继续随着光照强度增强而升高时的光
照强度，科研人员测定了不同脱水率对海藻浒苔光合作用速率的影响，实验结果如图2所示。
①据图2结果分析，在一定范围内，随海藻浒苔脱水率增大，其光饱和点将会 （填“升高”“降低”
或“不变”）。已知酶活性会受含水量影响，据此分析脱水导致光饱和点发生该变化的原因是
。
②在高潮沉水状态下，海藻浒苔对HCO -的利用能力很强，能直接吸收利用水中的HCO -作为光合无机碳
3 3
源。在低潮干出状态下，海藻浒苔和空气直接接触，其光合作用速率会急剧下降，分析其原因是
。
7．“彼黍离离，彼稷之穗”。黍（谷子）耐旱能力强，是干旱、半干旱地区种植的重要粮食作物。在干
旱条件下，谷子耐旱性突变体（drm）较野生型（WT）产量更高，其相关生理特征见下表。
谷子材 气孔导度 光合酶活性 光合速率 穗粒重
料 （mmol·m-2·s-1） （μmol·mg-1·h-1） （μmol·m-2·s-1） （g）
WT 70 72 6.1 5.4drm 95 138 7.5 6.8
回答下列问题。
(1)水在光反应阶段被分解为 。
(2)与WT相比，drm突变体的可溶性糖和蛋白含量较高。据此推测drm细胞保水能力高的原因是其细胞液
相对较高。
(3)据表分析，drm在干旱条件下具有较高产量的生理机制是 。
(4)光照强度过高会抑制植物的光合作用，这种现象称为光抑制。干旱会加剧光抑制，造成叶绿素降解加快、
光合结构被破坏。若在非干旱与干旱条件下分别测定drm与WT的叶绿素荧光参数（数值越大表明光抑制
越弱），预期实验结果是 。
8．高等动植物细胞进行有氧呼吸第三阶段时，NADH中的电子经UQ、蛋白复合体（I、Ⅱ、Ⅲ、IV）传
递至O 和H+并生成HO。电子传递过程中释放的能量用于建立膜两侧H+浓度差，使能量转换成H+电化学
2 2
势能。H+经ATP合成酶运回时释放能量用于ATP合成并缓慢产热；另一些H+经UCP渗漏时H+电化学势能
将以热能形式释放。以上途径称为细胞色素途径，其过程如下图。
图中的AOX是一种在植物细胞中广泛存在的氧化酶。在AOX参与下，电子可以不通过蛋白复合体Ⅲ和
IV，而是直接传递给O 和H+并生成HO，大量能量以热能的形式释放，此途径称为AOX途径。
2 2
(1)上图所示的生物膜是 膜；图中H+经ATP合成酶的跨膜运输方式是 。
(2)有些植物在开花期能够在短期内迅速产生并积累大量热能，使花温度显著高于环境温度（即“开花生热
现象”），UCP的表达量也显著升高。开花生热可以促使植物生殖发育顺利完成。有氧呼吸的第一、二阶
段也会释放热量，但不会引起开花生热。原因是经过这两个阶段，能量大部分储存在 中。
(3)在耗氧量不变的情况下，若上图所示的膜结构上AOX和UCP含量提高，则经ATP合成酶催化形成的
ATP的量 （填“增加”、“不变”或“减少”），原因是 。9．某研究性学习小组利用新鲜的菠菜叶打出若干个圆形小叶片，经处理后在适宜的光照条件下将其分别
放在实验室提供的质量分数为0.5%、1.5%、2.5%、3.5%的碳酸氢钠溶液中，观察叶片上浮情况，实验结
果如下表。
碳酸氢钠质量分数（%） 0.5 1.5 2.5 3.5
单位时间内叶片上浮片数（片） 4 18 20 8
回答下列问题：
(1)绿叶通过 （填叶片结构）从外界吸收的CO，最终在叶绿体基质中与C 结合形成C ，接受能量后，
2 5 3
被 还原，最终转化为糖类和C 。这样，暗反应阶段就形成从C 到C 再到C 的循环，可以源源不断地
5 5 3 5
进行下去，因此暗反应过程也称作 。
(2)沉降到烧杯底部的圆形小叶片在适宜的条件下一段时间会上浮，小圆叶片上浮的原因是
。
(3)碳酸氢钠溶液浓度超过一定数值后圆形小叶片的光合作用强度反而下降。为探究该问题，小组成员作出
假设并进行探究。
①假设：较高质量分数的碳酸氢钠溶液中，保卫细胞 ，致使光
合作用减弱。
②为验证该假设，设置两组实验，对该植物的气孔开度作检测，检测结果符合预期。
③若用上述实验中的菠菜叶为材料，验证该假设提出的光合作用减弱原因，你的研究思路是
。
10．棉花是重要的经济作物，叶片光合产物的形成及输出是影响棉花产量的重要因素。请分析并回答下列
问题：
(1)棉花叶片光合作用过程如图所示，字母A~G代表物质。在光照充足的环境中，图中物质B的去路有
。F形成三碳糖时需要的D有 。
(2)植物光合产物的运输会对光合作用造成影响。现利用14C标记的CO 探究棉花光合作用强度和光合产物
2的运输情况。部分实验数据如表所示，其中A组表示留棉铃（果实）处理，B组表示去棉铃（果实）处理。
组 净光合速率 气孔开放程度 叶片的相对放 根的相对放射 果实的相对放
别 （μmol·m-2·g-1） （mmol·m-2·g-1） 射性强度（%） 性强度（%） 射性强度（%）
A
4.3 41.4 27.1 15.4 38.6
组
B
2.8 29.7 48.2 20.8 -
组
①光合作用的产物主要以蔗糖的形式通过韧皮部运输到植株各处。分析实验数据可知，A组棉花光合作用
的产物主要运输到 中，B组棉花光合作用的产物主要积累在 中。
②与A组相比，B组棉花的净光合速率较低。结合表中数据，从暗反应角度分析，出现该现象的主要原因
是 ，暗反应速率较低；从光合产物的输出角度分析，原因可能是 ，抑制了光合作用。
11．为探究连续红、蓝光照对辣椒幼苗生长及生理特性的影响，某研究小组选择生理状态一致的辣椒幼苗
进行了为期15d实验。实验结果如图所示（C：光照时间为14h/d，即正常光照时间：T：光照时间为
24h/d，即连续光照：W：白光：B：蓝光：R：红光。如：CW表示每天用白光处理14小时、TB表示每天
用蓝光连续照射24小时）。回答下列问题：
(1)本实验各组不同的处理直接影响辣椒光合作用的 阶段，通过该阶段，光能转化为 中的
化学能。
(2)依据图示结果，你能得出的结论是 （答出1点即可）。
(3)为探究产生图示结果的原因，该小组对各组叶片的净光合速率等指标进行了检测，结果如表：
表：不同光处理对辣椒幼苗叶片光合特性的影响
指标（相对值）处 净光合速 气孔导 胞间CO 浓
2
理组 率/（mmol·m-2s-1） 度/（mmol·m-2s-1） 度/（mmol·mol-1）
CW 380 7.1 4.4
CB 300 3.7 2.9
CR 400 4.2 2.8
TW 420 2.5 0.5
TB 280 2.3 1.5
TR 402 2.4 0.8连续红光处理期间，若降低环境中CO 浓度，则短时间内叶肉细胞中C 的含量会 （填“增加”、
2 5
“下降”或“不变”），理由是 。对比表中CW和TW组的
数据，推测TW组辣椒幼苗出现图示结果的原因是
。
(4)若要为辣椒栽培提供更好的理论基础，可在该研究的基础上继续进行实验。例如：
（答出1点即可）。
12．我国北方地区的冬油菜在油料作物布局和经济效益中起着深远的影响。抗寒性是北方寒旱区冬油菜生
产获得高产稳产性的前提条件。为提高抗寒品质，选育抗寒品种，某实验室将已有的不同抗寒性冬油菜典
型代表性品种——陇油7号（超强抗寒性）、陇油8号（强抗寒性）、天油4号（弱抗寒性），在20℃和
一4℃条件下分别处理72h后，进行了光合特征的对比分析，结果如表所示。回答下列问题：
叶绿素含 净光合速 气孔导 胞间CO 浓
2
量/（mg·g-1） 率/（μmol·m-2·s-1） 度/（mmol·m-2·s-1） 度/（μmol·mol-1）
品种
20℃ -4 ℃ 20℃ -4℃ 20℃ -4℃ 20℃ -4℃
陇油7
32.15 22.86 6.73 5.11 0.74 0.35 338.76 272.44
号
陇油8
31.56 14.91 7.65 2.91 0.73 0.41 298.51 300.12
号
天油4
30.57 9.45 5.89 0.12 0.57 0.12 297.98 280.72
号
(1)一般用 （填试剂名称）提取植物叶绿体中的色素。若叶绿素含量降低，主要影响植物对
（填“红光”“蓝紫光”或“红光和蓝紫光”）的吸收。光合色素吸收的光能在光反应中的用途有
。
(2)分析表中数据可知，低温处理后陇油7号胞间 CO 浓度降低的原因是 。-4℃条件下，陇油8
2
号的净光合速率下降主要是 （填“气孔因素”或“非气孔因素”）引起的。
(3)结合表中数据，从光反应速率和暗反应速率的角度分析天油4号抗寒能力弱于陇油7号的原因是
。
13．镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。
(1)镁是构成 的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括 。
(2)为探究镁对水稻光合作用的影响。将正常培养38天的水稻分别转移到无镁培养液（-Mg2+）和正常培养
液（+Mg2+）中培养15天，对光合作用指标进行连续跟踪检测，测定光合色素含量相对值、Vc max（最大
羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1。推测前10天An变化不明显的原因是 ；
10天后，An显著下降的原因是 。(3)为进一步探究镁对水稻光合作用的影响，研究者将正常培养38天的水稻在缺镁和正常培养液中培养12
天后，每3h检测一次Vcmax的变化，持续跟踪48h，结果如图2。实验结果表明 ，从而影响光
合作用。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有 （至少答出两个）。
(4)已知叶绿体中镁含量存在与Vc max相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理
能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表。请补全表中的检测指标 和图3中的实验结果。
组别 实验材料 实验处理 检测指标
对照
缺镁培养液
组
缺镁培养的水稻植株 持续48h检测水稻叶片中的
实验
正常培养液
组
(5)研究发现，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，根据上述研究内容解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制
。
14．植物气孔导度可以影响光合作用。科研人员以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物气孔
导度以及光合作用的影响，实验结果如下表（表中数据为相对值）。
处
气孔导度 胞间CO 浓度 光合速率
理 2
白
1 1 1
光
蓝
1.71 0.57 1.42
光红
0.64 0.78 0.85
光
(1)绿色植物叶肉细胞中的叶绿体能捕获光能、进行光合作用的结构基础是其含有与光合作用有关的
。叶绿体将捕获的光能转化为 中的化学能，供暗反应阶段利用。
(2)由实验结果可知，不同光质对气孔导度的影响情况是 。相对于红光处理组，蓝光处理组的胞间
CO 浓度较低，据表分析，其主要原因是 。
2
(3)研究人员对获得的该高等绿色植物的突变体A进行研究发现，在弱光条件下，突变体A的气孔导度高于
野生型，但突变体A的光合速率与野生型基本相同，推测出现该现象的可能原因是 。
15．光照过强会抑制植物的光合作用。在强光下，光反应过程会产生活性氧（ROS），ROS会攻击光系统
Ⅱ（即PSII，主要由D1蛋白和色素分子组成的复合体）的D1蛋白，从而损伤光合作用相关结构。科研人
员以棉花植株为材料探究强光下植物的自我保护机制。
(1)叶绿体中色素分子的作用是 ，PSⅡ将水光解形成O 和 。
2
(2)研究显示，CLH基因编码降解叶绿素的C酶。科研人员检测强光处理不同时长下野生型（WT）和CLH
基因缺失突变型（clh）叶片的光合速率，结果如图所示。分析该实验中的自变量是有无CLH基因的植物
类型、 。科研人员根据上述结果得出“CLH基因在强光条件下被激活，进而缓解强光对光合作用的
影响，且主要在幼叶中发挥作用”的推论，这一推论的依据是 。若需进一步验证上述推论，可检测
，可为上述推论提供证据。
(3)研究显示，FH酶是直接降解D1的酶。科研人员推测，强光时C酶通过降解结合在D1上的叶绿素，进
而促进FH酶对D1的降解，再以新合成的D1替代原有D1，从而恢复PSⅡ的活性。为验证上述推测，科
研人员分别测定了野生型（甲）、clh突变型（乙）、CLH基因高表达突变型（丙）在强光条件下幼苗的
存活率，预期存活率由大到小依次顺序为 。
