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第 6 课时 光合作用的原理
目标要求 光合作用的基本过程。
1．光合作用的探究历程(连线)
2．光合作用的过程
源于必修1 P “相关信息”：光合作用过程中的[H]和呼吸作用中的[H]不同：光合作用中
103
的[H]是 还原型辅酶 Ⅱ (NADPH) 的简化表示方法；呼吸作用中的[H]是 还原型辅酶 Ⅰ (NADH)
的简化表示方法。
3．反应式
(1)产物为(CHO)：CO ＋ H O――→(CH O) ＋ O 。
2 2 2 2 2
(2)产物为C H O：6CO ＋ 12H O――→C H O ＋ 6O ＋ 6H O。
6 12 6 2 2 6 12 6 2 2
(3)元素的转移途径
①H：3HO――→ [ 3 H] ――→ (C 3 H O)。
2 2
②C：14CO――――→ 14 C ―――→ ( 14 CH O)。
2 3 2③O：H18O――→ 18 O ；C18O――→C ――→(CH 18 O) 。
2 2 2 3 2
4．光合作用和化能合成作用的比较
项目 光合作用 化能合成作用
能量来源 光能 无机物氧化释放的能量
区别
代表生物 绿色植物 硝化细菌
相同点 都能将CO 和 H O 等无机物合成有机物
2 2
5.环境改变时光合作用各物质含量的变化
(1)“过程法”
(2)“模型法”
①图1中曲线甲表示C ，曲线乙表示C 、 [H ] 、 ATP 。
3 5
②图2中曲线甲表示C 、 [H ] 、 ATP ，曲线乙表示C 。
5 3
③图3中曲线甲表示C 、 [H ] 、 ATP ，曲线乙表示C 。
5 3
④图4中曲线甲表示C ，曲线乙表示C 、 [H ] 、 ATP 。
3 5
考向一 光合作用影响因素的综合考查
1．如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图，下列叙述不正确的是( )A．CO 的固定实质上是将ATP中的化学能转化为C 中的化学能
2 3
B．C 可被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类
3
C．被还原的C 在有关酶的催化作用下，可再形成C
3 5
D．光照强度由弱变强，短时间内C 含量会升高
5
答案 A
解析 ATP中的能量转化到有机物中，成为稳定的化学能，不参与CO 的固定，A错误。
2
2．下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，研究表明，磷酸丙糖转移蛋白(TPT)
的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO 充足时，TPT活性降低。下列有关叙述错误的
2
是( )
A．Pi输入叶绿体减少时，磷酸丙糖从叶绿体输出减少
B．暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATP
C．叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的
D．农业生产上可通过增加CO 浓度来提高作物中蔗糖的含量
2
答案 D
解析 据图示信息，磷酸丙糖通过TPT从叶绿体输出的同时伴随着Pi进入叶绿体，因此Pi
输入叶绿体减少，说明磷酸丙糖从叶绿体中的输出过程受阻，即输出减少，A正确；光反应
产生的ATP能用于暗反应中C 的还原过程，由图示可知，该过程能合成磷酸丙糖，B正确；
3
由图示可知，叶肉细胞的光合产物磷酸丙糖会在细胞质基质中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形
式运出细胞，C正确；根据题意可知，CO 充足时，TPT活性降低，则磷酸丙糖运出叶绿体
2
合成蔗糖的过程会受到影响，作物中淀粉含量会上升，而蔗糖含量下降，D错误。
考向二 不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析
3．(2022·天津河东高三模拟)正常生长的小球藻，照光培养一段时间后，改为在绿光下继续
培养，此后小球藻细胞的叶绿体内会发生的变化是( )
A．HO在光下分解速率不变
2
B．卡尔文循环增强
C．ADP/ATP比值上升
D．C /C 比值下降
3 5答案 C
解析 改为在绿光下继续培养，导致光反应减弱，HO在光下分解速率下降，A错误；光反
2
应减弱，产生的[H]和ATP减少，导致卡尔文循环减弱，ADP/ATP比值上升，B错误、C正
确；C 还原成C 的量减少，但C 的消耗量暂时不变，所以C 含量减少，C /C 比值上升，D
3 5 5 5 3 5
错误。
4．为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材
料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料
中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物
的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合
作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D
组植物合成有机物的量，依据是______________________________________________
________________________________________________________________________；
C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________。
(2)比较A、B、C三组处理可以推知，随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的
________________________________________________________________________
________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中________________________。
答案 (1)高于 C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的
94% 光照 (2)ATP和[H] CO 的同化量
2
解析 (2)光合作用过程有两个阶段：光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段必须在光下进
行，其将水分解，产生ATP和[H]用于暗反应。A、B、C三组处理相比，随着光照时间间隔
的减少，光照频率的增加，使光下产生的ATP和[H]能够及时被利用与再生，从而提高了光
合作用中CO 的同化量。
2
归纳总结 连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析
(1)光反应为暗反应提供的[H]和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反
应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。
(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理
有机物的积累量要多。重温高考 真题演练
1．(2021·广东，12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO 固定形成C 的酶被
2 3
称为Rubisco，下列叙述正确的是( )
A．Rubisco存在于细胞质基质中
B．激活Rubisco需要黑暗条件
C．Rubisco催化CO 固定需要ATP
2
D．Rubisco催化C 和CO 结合
5 2
答案 D
解析 Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故 Rubisco
存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶
Rubisco的激活对光无要求，B错误；Rubisco催化CO 固定不需要ATP，C错误；Rubisco
2
催化二氧化碳的固定，即C 和CO 结合生成C 的过程，D正确。
5 2 3
2．(2021·湖南，18)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及
光反应过程的简化示意图。回答下列问题：
(1)图b表示图a中的_____结构，膜上发生的光反应过程将水分解成 O 、H＋和e－，光能转
2
化成电能，最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO 浓度降低，暗反应速率减
2
慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减
慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完
整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以
相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
叶绿体类型 叶绿体 叶绿体B：双层 叶绿体C：双层 叶绿体D：所有
相对值 A：双层膜 膜局部受损，类 膜瓦解，类囊体 膜结构解体破裂
实验项目 结构完整 囊体略有损伤 松散但未断裂 成颗粒或片段实验一：以Fecy为电子
100 167.0 425.1 281.3
受体时的放氧量
实验二：以DCIP为电
100 106.7 471.1 109.6
子受体时的放氧量
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
①叶绿体 A和叶绿体 B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或
“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，
更有利于__________________________________，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别
为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：_______________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)类囊体膜 NADPH 减慢 (2)①Fecy 实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以
Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，
以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，可推知叶绿体双层膜对以Fecy
为电子受体的光反应有明显阻碍作用 ②类囊体上的色素吸收、转化光能 ③ATP的合成
依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、
C、D类囊体膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低
解析 (1)光反应发生在叶绿体的类囊体的薄膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光反应过程
中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，
暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速
率会减慢。
(2)②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，
从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体 C。③根据图b可知，
ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的 ATP合酶，
叶绿体A、B、C、D类囊体膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。
3．(2021·全国乙，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO 固定方式。这
2
类植物晚上气孔打开吸收CO，吸收的CO 通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，
2 2
液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO 可用于光合作用。回答下列问题：
2
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有____________________________，光合作用所需的CO
2
来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO。
2
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________________________________________，又能保证____________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO 固定
2
方式。(简要写出实验思路和预期结果)
答案 (1)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体的薄膜 细胞呼吸
(2)蒸腾作用过强导致水分散失过多 光合作用
(3)实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)
正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两
组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。
解析 (1)白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的 CO 进行光合作用，
2
也能利用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为
化学能储存在ATP和[H]中，有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生
ATP的场所有细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体的薄膜。光合
作用为有氧呼吸提供有机物和氧气，反之，细胞呼吸产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反
应，故光合作用所需的CO 可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO 。(2)由于环境干旱，
2 2
植物吸收的水分较少，为了维持机体的平衡适应这一环境，气孔白天关闭能防止白天因温度
较高、蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收二氧化碳储存固定以保证
光合作用等生命活动的正常进行。(3)该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由
于夜间气孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检
测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH。实验思路及
预期结果见答案。
4．(2020·山东，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，
其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是__________________，模块3中的甲
可与CO 结合，甲为________________。
2
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减
少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是
________________________________________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO 量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高
2
于”“低于”或“等于”)植物，原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。(4) 干 旱 条 件 下 ， 很 多 植 物 光 合 作 用 速 率 降 低 ， 主 要 原 因 是
________________________________________________________________________。
人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或C ) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和
5
NADP＋不足 (3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖
类) (4)叶片气孔开放程度降低，CO 的吸收量减少
2
解析 分析题图可知，模块1将光能转换为电能，模块2电解水，同时转换能量供模块3还
原CO 产生糖类，比较这一过程与光合作用的全过程可知，模块1和模块2相当于光合作用
2
的光反应阶段，模块3相当于光合作用的暗反应阶段。(1)根据上面的分析可知，该系统中
执行相当于叶绿体中光反应功能的模块，即吸收和转化光能的模块是模块1和模块2。光合
作用的暗反应包括两步反应，一是CO 的固定：CO 在特定酶的作用下，与C 结合，形成
2 2 5
C 。二是C 的还原：C 接受ATP和NADPH释放的能量，在酶的作用下最终转化为糖类和
3 3 3
C 。比较该过程与模块3的反应过程可知，甲与CO 反应产生乙，这一阶段为CO 的固定，
5 2 2
那么甲为C ，即五碳化合物，乙为C ，即三碳化合物。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，
5 3
相当于光合作用过程中突然停止供应CO ，CO 的固定受阻，进而导致乙(C )的合成量减少，
2 2 3
短时间内C 的还原正常进行，消耗量不变，C 含量减少。光合作用的暗反应为光反应提供
3 3
ADP、Pi和NADP＋，若气泵停转时间较长，相当于暗反应无法进行，就无法为模块2提供
ADP、Pi和NADP＋，从而影响了模块2中的能量转换效率。(3)植物有机物的积累量称为净
光合作用量，即有机物的制造量(真正光合作用量)减去呼吸作用消耗的有机物量。这个人工
光合作用系统中只有有机物的制造，没有呼吸作用的消耗，所以在固定的 CO 量(即真正光
2
合作用量)相等的情况下，有机物(糖类)的积累量将高于植物。
5．(2021·辽宁，22)早期地球大气中的O 浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O 浓度显
2 2
著增加，CO 浓度明显下降。现在大气中的CO 浓度约390 μmol·mol－1，是限制植物光合作
2 2
用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO 固定的酶，在低
2
浓度CO 条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO 浓缩机制，极大地提高了
2 2
Rubisco所在局部空间位置的CO 浓度，促进了CO 的固定。回答下列问题：
2 2
(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO 被固定形成______________，进而被还原
2
生成糖类，此过程发生在________________中。
(2)海水中的无机碳主要以CO 和HCO两种形式存在，水体中CO 浓度低、扩散速度慢，有
2 2
些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCO浓度最高的场所是________(填“细胞
外”或“细胞质基质”或“叶绿体”)，可为图示过程提供 ATP 的生理过程有
_____________
________________________________________________。(3)某些植物还有另一种CO 浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸
2
羧化酶(PEPC)可将HCO转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管
束鞘细胞释放CO，提高了Rubisco附近的CO 浓度。
2 2
①由这种CO 浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力____________(填“高于”“低
2
于”或“等于”)Rubisco。
②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是_______________________________。
图中由Pyr转变为PEP的过程属于_______________________________________(填“吸能反
应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述 CO 浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用
2
________________技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思
路合理的有______________________。
A．改造植物的HCO转运蛋白基因，增强HCO的运输能力
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C．改造植物的Rubisco基因，增强CO 固定能力
2
D．将CO 浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
2
答案 (1)三碳化合物 叶绿体基质 (2)叶绿体 呼吸作用和光合作用 (3)①高于
②NADPH和ATP 吸能反应 ③同位素标记 (4)AC
解析 (2)由题图1可知，HCO运输需要消耗ATP，说明HCO是通过主动运输进入叶绿体的，
主动运输一般是逆浓度运输，由此推断图中HCO浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞
质中需要的ATP由呼吸作用提供，叶绿体中的 ATP由光合作用提供。(3)①PEPC参与催化
HCO＋PEP过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②图2所示的物质中，可由
光合作用光反应提供的是ATP和NADPH，图中由Pyr转变为PEP的过程需要消耗ATP，说
明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。(4)改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最终二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合题意；将CO 浓
2
缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，不一定提高植物光合作用的效率，D不符合题意。
一、易错辨析
1．植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应( × )
2．光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( × )
3．光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量( × )
4．14CO 中14C的转移途径是14CO→14C →14C →(14CHO)( × )
2 2 3 5 2
二、填空默写
1．(必修1 P )同位素标记法：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，可
102
用于示踪物质的运行和变化规律。
2．请根据光合作用的基本过程，填充下图：
3．请写出光合作用的反应式(产物为C H O)：6CO＋12HO――→C H O＋6O＋6HO。
6 12 6 2 2 6 12 6 2 2
课时精练
一、选择题
1．(2022·河南高三开学考试)科学研究要以前人的研究成果作为基础，与技术手段的进步也
密不可分。下列与光合作用探究历程相关的说法中，错误的是( )
A．明确空气的组成之后，人们才得出绿叶在光下放出的气体是氧气
B．已知光合作用能产生淀粉的前提下，萨克斯证明了光合作用需要光
C．依靠同位素标记技术，鲁宾和卡门证明了光合作用产生的氧气来自水
D．光合作用能产生氧气是恩格尔曼选择好氧细菌作为实验材料的依据
答案 B
解析 已知光合作用需要光的前提下，萨克斯证明了绿色植物在光下合成了淀粉，B错误。
2．光合作用的原理是很多科学家通过实验发现的，光合作用探索历程中的部分经典实验的
分析及拓展如图1、2所示。下列相关叙述正确的是( )A．图1所示实验的目的是探究光合产物中O 的来源，其中乙组为对照组
2
B．卡尔文探究暗反应的过程与图1所示的实验均采用了同位素标记法
C．图2所示实验中好氧细菌主要分布于接受光照的水绵细胞各个部位
D．图2所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在含有空气的黑暗环境中
答案 B
解析 图1所示的两组实验均为实验组，对照方法为相互对照，为对比实验，A错误；卡尔
文探究暗反应的过程所采用的方法是将CO 用14C标记，通过跟踪14C的去向探究暗反应的
2
过程；而图1所示的实验也采用了同位素标记法，B正确；图2所示实验中好氧细菌主要分
布于水绵细胞接受光照的叶绿体部分，C错误；图2所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的
临时装片放在没有空气的黑暗环境中，这样才能显示好氧细菌的移动情况，D错误。
3．如图为某植物光合作用示意图。下列说法正确的是( )
A．①表示O，②表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO
2 2
B．增加光照强度或升高温度，C 的含量都一定减少
3
C．突然停止光照，光反应和暗反应立即停止
D．叶绿素呈绿色，是因为它大量吸收红光和蓝紫光，而几乎不吸收绿光
答案 D
解析 据图分析，类囊体薄膜上的光合色素吸收光能，将水光解，产生 NADPH([H])与氧气，
①表示O ，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，②表示ATP；光合作用的暗反应阶段，场所是
2
叶绿体基质，CO 被C 固定形成C ，④表示CO ，A错误。增加光照强度，短时间内C 的
2 5 3 2 3
生成速率不变，而光反应产生的ATP、NADPH增多，C 被NADPH、ATP还原为(CHO)速
3 2
率加快，因此C 的含量减少；如果在最适温度时升高温度，则C 的含量不一定减少，B错
3 3
误。突然停止光照，黑暗条件下，光反应停止，NADPH和ATP不再产生，暗反应将逐渐停
止，C错误。
4．如图为某植物叶肉细胞光合作用示意图，图中①②③④表示相关物质。现有甲、乙两植株，甲叶色正常，乙为叶色黄化的突变植株，叶绿素含量明显少于甲。将甲、乙植株置于正
常光照、温度、CO 浓度等条件相同的环境中，下列相关分析正确的是( )
2
A．被色素吸收的光能全部用于③合成ATP
B．只有接受ATP释放的能量，C 才可被[H]还原
3
C．如果突然增加光照强度，则短时间内②含量减少，③的含量增加
D．如果突然增加光照强度，甲的叶肉细胞C 减少，乙的叶肉细胞④含量减少
3
答案 B
解析 光合作用过程中色素吸收的光能有两方面的用途，一方面引起水的光解，另一方面参
与ATP合成，A错误；在光合作用暗反应阶段，C 的还原只有接受ATP释放的能量才可完
3
成，B正确；图中②表示NADP＋，若突然增加光照强度，光反应增强，则短时间内②含量
减少，③为ADP和磷酸，增加光照强度后短时间内③的含量也会减少，C错误；若突然增加
光照强度，则甲、乙两植株光合作用光反应均增强，所以 C 均减少，图中④(C )均增加，D
3 5
错误。
5．(2022·江西高三期末)在电镜下可观察到蓝藻细胞质中有很多光合膜，其光合作用过程与
高等植物的光合作用过程基本相同。下列相关叙述正确的是( )
A．蓝藻的光合色素主要吸收红外光
B．蓝藻能够在生物膜上合成[H]
C．蓝藻可在叶绿体基质中进行暗反应
D．蓝藻过量繁殖能够促进水体O 增多
2
答案 B
解析 蓝藻的光合色素主要吸收蓝紫光和红光，A错误；根据题意可知，蓝藻在电镜下可见
细胞质中有很多光合膜，B正确；蓝藻无叶绿体，C错误；蓝藻过量繁殖将减少水体中的
O，D错误。
2
6．厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，是最古老的光合细菌之一。如图表示
绿硫细菌的光复合系统参与的代谢过程简图。下列叙述错误的是( )
A．绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质
B．绿硫细菌能为生态系统中其他生物提供氧气和有机物
C．培养绿硫细菌时不需要通入氧气也无需提供有机碳源D．图示过程实现了光能到有机物中的化学能的转化
答案 B
解析 厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用，由图可知，绿硫细菌光反应不产生
氧气，因此不能为其他生物提供氧气，B错误。
7．(2022·夏津高三模拟)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑
暗条件下进行了如下实验，下列有关分析正确的是( )
A．黑暗的目的是为了与光照作对照
B．pH＝4的缓冲液模拟的是叶绿体基质的环境
C．ADP和Pi形成ATP后进入类囊体腔内
D．类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力
答案 D
解析 实验在黑暗中进行的目的是避免光照对ATP合成的影响，A错误；pH＝4的缓冲液
模拟的是类囊体腔的环境，B错误；ADP和Pi形成ATP后进入叶绿体基质，C错误；实验
结果看出，pH平衡前，加入ADP和Pi能够产生ATP，而平衡后加入ADP和Pi后不能产生
ATP，说明叶绿体中ATP形成的原动力来自类囊体膜两侧的氢离子浓度差，D正确。
8．(2022·北京东城高三期末)下图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述不
正确的是( )
A．过程①需要消耗光反应提供的ATP和[H]
B．叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质
C．在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程D．④受阻时，②③的进行能缓解C 积累对卡尔文循环的抑制
3
答案 A
解析 过程①二氧化碳的固定不需要消耗光反应提供的ATP和[H]，三碳化合物的还原消耗
光反应提供的ATP和[H]，A错误；在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程，由
图可知，叶绿体基质中会进行葡萄糖合成淀粉的过程，在细胞质基质中进行葡萄糖和果糖合
成蔗糖的过程，C正确；图中④蔗糖输出受阻时，则进入叶绿体的Pi减少，磷酸丙糖大量
积累，过多的磷酸丙糖将用于合成淀粉，即②③合成淀粉能缓解C 积累对卡尔文循环的抑
3
制，D正确。
9．(2021·陕西礼泉县第一中学模拟预测)光呼吸是进行光合作用的细胞为适应O/CO 气体环
2 2
境变化，提高抗逆性而形成的一条代谢途径。该过程是叶肉细胞在 Rubisco的催化下，消耗
O 生成CO，消耗能量的反应，过程如下图所示。下列说法错误的是( )
2 2
A．环境中O/CO 的比值升高，有利于有机物的积累
2 2
B．光呼吸与有氧呼吸相似，都能消耗O 产生CO
2 2
C．从能量利用角度看，光呼吸与暗反应都消耗ATP
D．光呼吸是植物在不利条件下，对细胞的一种保护措施
答案 A
解析 据图可知，环境中O/CO 的比值升高时，C 的主要反应去向是光呼吸，因而有利于
2 2 5
光呼吸而不利于光合作用，即不利于有机物的积累，A错误。
10．(2022·南阳高三期中)拟南芥的叶肉细胞中，含有PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素
组成的复合物，具有吸收、传递、转化光能的作用。下列叙述不正确的是( )
A．PSⅡ中的色素吸收光能后，可将HO分解为O 和H＋，并产生电子传递给PSⅠ用于将
2 2
NADP＋和H＋结合形成NADPH
B．在ATP合成酶的作用下，H＋逆浓度梯度转运提供能量，促进ADP和Pi合成ATP
C．光反应过程实现了能量由光能转换为ATP中活跃化学能的过程D．自然界中能够自养的生物，一定可以将无机物合成有机物，但不一定具备PSⅡ和PSⅠ
答案 B
解析 在ATP合成酶的作用下，H＋顺浓度梯度转运提供分子势能，促使ADP与Pi反应形
成ATP，B错误。
11．植物A叶片上的气孔夜间开放吸收CO，生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液
2
泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO 用于光合作用。下列叙述错误的是( )
2
A．植物A夜晚能吸收CO，却不能合成(CHO)
2 2
B．若对植物A白天突然停止光照，短时间内，叶肉细胞中C 的含量将上升
3
C．植物A白天进行光合作用所需的CO 来源有从外界吸收的和呼吸作用产生的
2
D．植物A气孔开闭的特点与其生活环境是相适应的，推测其生活环境最可能是炎热干旱
答案 C
解析 植物A白天进行光合作用所需的CO 来源有从苹果酸分解的和呼吸作用产生的，C错
2
误。
12．小麦体内只有一条固定CO 的途径——卡尔文循环，也称为C 途径；甘蔗除了具有C
2 3 3
途径外，还有另外一条途径，即C 途径。比较甘蔗和小麦的叶片结构发现，小麦的维管束
4
鞘细胞不含叶绿体，光合作用的全过程在叶肉细胞叶绿体中完成。而甘蔗的叶肉细胞的叶绿
体中基粒发达，维管束鞘细胞的叶绿体中无基粒。甘蔗细胞暗反应中CO 固定过程如下图所
2
示，能有效利用较低浓度的CO。下列叙述错误的是( )
2
A．干旱环境小麦光合作用速率比甘蔗大
B．甘蔗叶肉细胞不能通过卡尔文循环产生有机物
C．甘蔗、小麦光反应的场所发生在叶肉细胞中
D．甘蔗、小麦暗反应过程中CO 的受体不完全相同
2
答案 A解析 小麦体内只有一条固定CO 的途径，即卡尔文循环；甘蔗除了具有C 途径外，还有
2 3
C 途径，能有效利用较低浓度的CO，因此在干旱环境中，小麦叶片气孔关闭，吸收CO 较
4 2 2
少，小麦光合作用速率比甘蔗小，A错误；由图可知：甘蔗有机物的生成是在维管束鞘细胞
中经过卡尔文循环合成的，而叶肉细胞只进行C 途径，不形成有机物，故甘蔗叶肉细胞不
4
能通过卡尔文循环产生有机物，B正确；甘蔗的叶肉细胞的叶绿体中基粒发达，维管束鞘细
胞的叶绿体中无基粒；小麦光合作用的全过程在叶肉细胞叶绿体中完成，故甘蔗、小麦光反
应的场所都发生在叶肉细胞中，C正确；由图可知，甘蔗暗反应过程中CO 可以与PEP结合
2
生成C ，也可与C 结合生成C ，故暗反应过程中CO 的受体是PEP和C ，小麦暗反应过程
4 5 3 2 5
中CO 的受体是C ，故两个过程中CO 的受体不完全相同，D正确。
2 5 2
二、非选择题
13．人们对光合作用的认识经历了漫长的探索历程。回答下列关于光合产物 O 中氧的来源
2
的问题。
(1)20世纪30年代，凡涅尔比较了不同生物的光合作用过程，发现它们有共同之处，例如：
绿色植物：CO＋2HO→(CHO)＋O＋HO
2 2 2 2 2
紫硫细菌：CO＋2HS→(CHO)＋2S↓＋HO
2 2 2 2
依据紫硫细菌________________________________，可推测绿色植物光合作用产生的O 中
2
氧的来源。
(2)1939年，希尔将分离出来的叶绿体放入草酸铁盐溶液(溶液中有HO，没有CO)中，经过
2 2
光照后放出O ，同时Fe3＋被还原为Fe2＋，希尔的实验证明了________________________；
2
而且这一发现将光合作用区分为两个阶段：_________________________________。
(3)20世纪40年代初，美国科学家鲁宾和卡门利用________________(方法)研究了上述问题，
实验设计思路是______________________________________________________
________________________________________________________________________
___________________________________________________________(利用小球藻进行实验)。
答案 (1)光合作用产生的硫来自原料HS (2)光合作用产生的氧气来自水 光反应阶段和
2
暗反应阶段 (3)同位素标记法 将同种等量小球藻均分为两组，一组提供HO和C18O ，另
2 2
一组提供H18O和CO，其他条件相同且适宜，测定相同时间内两组实验释放O 的质量
2 2 2
解析 (1)绿色植物光合作用和紫硫细菌光合作用的原料区别是 HO和HS，而绿色植物能
2 2
产生氧气，紫硫细菌却产生了硫，所以可依据紫硫细菌光合作用产生的硫来自原料HS，可
2
推测绿色植物光合作用产生的O 中氧的来源。
2
14．某植物夜间可以通过气孔吸收CO，并把CO 经一系列反应合成苹果酸，储存在液泡中，
2 2
白天液泡中的苹果酸可以运送至细胞质基质，经过反应产生CO ，进而参与卡尔文循环(如
2
图所示)。请据图回答：(1)叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收________光。叶绿素b呈现________色，其在层析液中
的溶解度________(填“大于”或“小于”)胡萝卜素的溶解度。
(2)该植物细胞进行卡尔文循环的具体场所是______________。参与卡尔文循环的CO 直接
2
来源于__________________过程和________________过程，被固定后生成的化合物是
________(填“C ”或“C ”)。
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(3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收 CO ，却不能合成 (CHO)，原因是
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据题干信息可以推测，该植物很有可能生活在________(填“湿润多雨”或“炎热干
燥”)的环境中。
答案 (1)蓝紫 黄绿 小于 (2)叶绿体基质 苹果酸的分解 细胞呼吸(或有氧呼吸) C
3
(3)夜晚无光照不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP (4)炎热干燥
解析 (4)由题意可知，此类植物夜间气孔开放，吸收的二氧化碳生成的苹果酸储存在液泡
中，白天气孔关闭，由此推测其生活在炎热干旱的环境。
