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第 10 讲 第 1 课时 光合色素和光合作用原理
（模拟精练+真题演练）
1．（2023·浙江·统考模拟预测）下列关于“叶绿体色素的提取与分离”实验的叙述，正确的是（ ）
A．叶绿体色素不易溶于乙醇，因此选择乙醇作为提取液
B．为防止色素被破坏，在研磨过程中应加入二氧化硅
C．若滤纸条上滤液细线全部浸入层析液，则无法观察到色素带
D．在层析液中溶解度最高的是叶绿素a，在滤纸条上扩散得最快
【答案】C
【分析】提取的原理：色素可以溶解在有机溶剂中。分离的原理：不同色素在有机溶剂中的溶解度不同。
因为不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，所以在层析液中溶解度大的，随层析液上升快，所以四种色素
会分开，该方法称为纸层析法。
【详解】A、叶绿体色素易溶于乙醇，因此选择乙醇作为提取液，A错误；
B、为使色素溶解充分，在研磨过程中应加入二氧化硅，B错误；
C、若滤纸条上滤液细线全部浸入层析液，色素会溶解在层析液中，则无法观察到色素带，C正确；
D、在层析液中溶解度最高的是胡萝卜素，在滤纸条上扩散得最快，D错误。
故选C。
2．（2023·甘肃甘南·校考二模）某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、
CaCO 和SiO 的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照
3 2
组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是（ ）
A．①可能是由于未加CaCO 而得到的实验结果
3
B．②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果
C．③可能是由于未加SiO 而得到的实验结果
2
D．①可能是滤液细线触及层析液而得到的实验结果
【答案】D
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：
（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。（2）分离色素原理：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。
（3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：
防止研磨中色素被破坏。
（4）结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2
宽），色素带的宽窄与色素含量相关。
【详解】A、①中叶绿素含量明显低于正常值，可能是由于未加CaCO ，部分叶绿素被破坏，A正确；
3
B、光合色素不溶于水，但能溶于有机溶剂，②中没有色素带，可能是由于用水取代了无水乙醇不能获得
色素，B正确；
C、③中所有色素带都偏窄，可能是由于未加SiO，研磨不充分，提取色素较少，C正确；
2
D、若是滤液细线触及层析液而得到的实验结果，①类胡萝卜素不会高于对照组第四组，①类胡萝卜素含
量多可能使用的叶片是发黄的叶片或者不是新鲜的叶片，D错误。
故选D。
3．（2023秋·安徽蚌埠·高一统考期末）下图是两种常见细胞器结构示意图，有关叙述错误的是（ ）
A．甲乙的生物膜化学组成与结构均相同
B．甲乙都是双层膜，但增大膜面积方式不同
C．甲乙都与细胞内物质和能量的转化有关
D．可用差速离心法来分离这两种细胞器
【答案】A
【分析】图是两种常见细胞器结构示意图，其中图甲是线粒体，图乙是叶绿体。
【详解】A、甲是线粒体，乙是叶绿体，线粒体和叶绿体都含有生物膜，但二者功能不同，所以生物的化
学成分和结构不完全相同，A错误；
B、叶绿体和线粒体都含有双层膜，线粒体内膜向内折叠形成嵴增大膜面积，叶绿体基质内类囊体薄膜堆
叠形成基粒增大膜面积，故两者增大膜面积方式不同，B正确；
C、线粒体进行呼吸作用，将有机物分解，释放能量，将稳定的化学能转变为活跃的化学能和热能，而叶
绿体进行光合作用，利用光能将无机物转为有机物，将光能转变为稳定的化学能。故两者都与细胞内物质
和能量的转化有关，C正确；
D、两种细胞器质量有差异，可以用差速离心法来分离这两种细胞器，D正确。
故选A。
4．（2023春·江苏宿迁·高二校考期中）如图是阳生植物玉米某细胞器的电镜照片，相关叙述正确的是（
）A．结构①上分布着吸收、传递、转换光能的光合色素
B．结构②有两层生物膜，内膜面积比外膜面积大
C．结构③中含有核糖体，能翻译出该细胞器所需的所有蛋白质
D．从强光下转移到弱光下，结构②的数量和面积会急剧减少
【答案】A
【分析】分析题图：图示结构形状呈椭球形，内有片层结构，推测是叶绿体；其中结构①是类囊体，结构
②是叶绿体的双层膜，结构③是叶绿体基质。
【详解】A、图示结构形状呈椭球形，内有片层结构，推测是叶绿体，结构①是类囊体，类囊体膜上分布
着吸收、传递和转换光能的光合色素，A正确；
B、结构②是叶绿体的双层膜，即结构②有两层生物膜，由于叶绿体的内膜不向内折叠，因此外膜的面积
比内膜面积大，B错误；
C、叶绿体是半自主细胞器，结构③是叶绿体基质，叶绿体基质中含有核糖体，能翻译出该细胞器所需的
部分蛋白质，C错误；
D、从强光下转移到弱光下，植物为吸收更多的光能，结构①类囊体的数量和面积会代偿性地增加，以适
应弱光的环境，D错误。
故选A。
5．（2023春·内蒙古赤峰·高二赤峰二中校考阶段练习）叶绿体是一种动态的细胞器，随着光照强度的变化，
其位置和分布会发生改变，该过程称为叶绿体定位。CHUP1蛋白能与叶绿体移动有关的肌动蛋白（构成细
胞骨架中微丝蛋白的重要成分）相结合，用野生型拟南芥和CHUP1蛋白缺失型拟南芥进行实验，叶绿体
的分布情况如图。下列叙述错误的是（ ）
A．在强光照射下，叶绿体定位的意义在于叶肉细胞能充分地吸收光能，更多制造有机物
B．若破坏细胞微丝蛋白后叶绿体定位异常，可推测叶绿体定位需要借助细胞骨架进行C．实验表明，CHUP1蛋白和光强在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定位中起重要作用
D．对同一叶片不同部位设置强光照射和遮光处理，根据现象来判断是否发生叶绿体定位
【答案】A
【分析】叶绿体是具有双层膜的细胞器，叶绿体基质中类囊体薄膜上分布着光合作用有关的色素，与光的
吸收、传递和转化有关。
【详解】A、叶绿体在弱光下正面接受光源，以便更好的利用光能，在强光下侧面朝向光源，以便减少灼
伤，A错误；
B、肌动蛋白是构成细胞骨架的微丝蛋白的重要成分，破坏了微丝蛋白，叶绿体定位异常，可推测叶绿体
定位需要借助细胞骨架进行，B正确；
C、由图可知，CHUP1蛋白缺失型拟南芥在强光下没有定位移动，说明CHUP1蛋白和光强在叶绿体与肌
动蛋白结合及其移动定位中起重要作用，C正确；
D、对同一叶片不同部位设置强光照射和遮光处理，形成对比实验，可根据现象（叶绿体的分布）来判断
是否发生叶绿体定位，D正确。
故选A。
6．（2023春·四川成都·高二校联考期末）下列关于光合作用的场所和探究历程的叙述，正确的是（ ）
A．恩格尔曼选用水绵作为实验材料，其优点是叶绿体呈条带状利于观察
B．光合作用可发生在叶绿体内膜上，也可发生在细胞质基质中
C．英格豪斯根据能量守恒与转化定律，指出光合作用中光能转化为化学能
D．探究光合作用的科学家中，只有卡尔文使用了同位素标记法
【答案】A
【分析】光合作用的发现历程：
1、普利斯特利通过实验证明植物能净化空气；
2、梅耶根据能量转换与守恒定律明确指出植物进行光合作用时光能转换为化学能；
3、萨克斯通过实验证明光合作用的产物除了氧气外还有淀粉；
4、恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体；
5、鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O 来自水；
2
6、卡尔文采用同位素标记法探明CO 的固定过程中碳元素的转移途径。
2
【详解】A、恩格尔曼在探究光合作用的场所时，利用水绵作为实验材料，其优点是水绵的叶绿体呈带状，
体积较大容易观察，A正确；
B、光合作用可发生在叶绿体类囊体薄膜和叶绿体基质中，B错误；
C、梅耶根据能量转化和守恒定律，指出植物在进行光合作用时把光能转换成化学能储存起来，C错误；
D、鲁宾和卡门利用同位素标记法，探明了光合作用中O 的来源于参加反应的水，D错误。
2
故选A。
7．（2023春·江苏·高二海安高级中学校联考阶段练习）小球藻是一种球形单细胞淡水藻类，能利用叶绿体
进行光合作用，也能在特定条件下利用有机碳源进行生长、繁殖。下列相关叙述正确的是（ ）
A．小球藻没有以核膜为界限的细胞核B．小球藻进行光合作用时需以CO 为无机碳源
2
C．小球藻有氧呼吸产物CO 中的O全部来自葡萄糖
2
D．小球藻在长时间黑暗环境下一定会因无法进行光合作用而死亡
【答案】B
【分析】 真核生物与原核生物最本质的区别是有无成型的细胞核/有无真正的细胞核/有无核膜包被的细胞
核。有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行，其反应式为2丙酮酸（C HO)+6H O 6CO+20[H]+能量。
3 4 3 2 2
【详解】A、由题干可知，小球藻具有叶绿体，可推知其为真核生物，因此具有以核膜为界限的细胞核，A
错误；
B、小球藻可以利用CO 来合成有机物，在此过程中CO 作为无机碳源，B正确；
2 2
C、小球藻有氧呼吸第二阶段水和丙酮酸反应生成CO 和[H]，可推知CO 中的O除了来自于葡萄糖（或丙
2 2
酮酸），还有部分来自于水，C错误；
D、由题干可知，小球藻在特定条件下可以利用有机碳源进行生长、繁殖，因此在长时间黑暗环境下虽然
无法进行光合作用来合成有机物进行生长，但是可以利用有机碳源进行生长繁殖，不一定会死亡，D错误。
故选B。
8．（2023春·广东揭阳·高一校考竞赛）生物膜系统在细胞生命活动中发挥着重要作用。对图中三种不同生
物的膜结构及功能的叙述，错误的是（ ）
A．三种生物膜的功能不同，主要原因是膜蛋白的种类和数量及磷脂分子种类不同
B．图1表示线粒体内膜进行有氧呼吸的部分过程，ATP的合成依赖于H＋梯度
C．图2为细胞膜进行信息交流的部分过程，可能是细胞间通过信息分子间接进行信息交流
D．图3表示叶绿体类囊体薄膜上进行的光反应，ATP的用途与图1中ATP的用途不同
【答案】A
【分析】1、图1表示H+与O 反应生成HO，表示的生理过程是有氧呼吸第三阶段，真核细胞中该生物膜
2 2
结构属于线粒体内膜，原核细胞中该生物膜是质膜。2、图2表示信号分子能与其受体蛋白结合，表示生物
膜具有信息交流的功能，其中上面有糖蛋白，说明上面是膜的外侧。3、图3表示HO分解成H+与O，属
2 2
于光反应，发生于叶绿体的类囊体薄膜。
【详解】A、蛋白质是生命活动的体现者，三种生物膜，其功能不同，主要原因是含有的蛋白质的种类和
数量不同，根本原因是遗传物质不同，A错误；
B、图1表示的生理过程是有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，其中ATP的合成依赖于H+梯度，
H+顺浓度梯度穿过生物膜的同时合成ATP，B正确；
C、图2表示信号分子能与其受体蛋白结合，来调节生命活动，从而引起细胞原有生理活动发生变化，C正
确；D、图3表示叶绿体类囊体薄膜上进行的光反应，其中合成的ATP可用于暗反应中三碳化合物的还原，图
1表示的生理过程是有氧呼吸第三阶段，合成的ATP可用于各种生命活动，所以功能不同，D正确。
故选A。
9．（2023·河南·校联考模拟预测）研究人员从菠菜中分离出叶绿体的类囊体，并将其和CETCH循环（一
种人工固定CO 的方法体系）一起包裹在类似膜泡的小液滴中，成功研制出了半天然半合成的人造叶绿体，
2
其技术途径如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．光照越强，CETCH循环的速率就越快
B．可使用差速离心法从菠菜叶肉细胞中分离出叶绿体
C．人造叶绿体的研制体现了结构与功能相适应的原理
D．若上述技术得到广泛应用，则在一定程度上有助于抵消碳排放的影响
【答案】A
【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NADPH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）：CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提供
2 5 3 3
的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】A、由题图可知，CETCH循环需要消耗来自光反应的NADPH和ATP，因此在一定光照强度范围
内，光照越强，CETCH循环的速率越快；若超过了光饱和点，CETCH循环的速率可能不再随光照的增强
而加快，A错误；
B、分离细胞器的方法是差速离心法,，故可使用差速离心法从菠菜叶肉细胞中分离出叶绿体，B正确；
C、根据叶绿体结构特点，人造叶绿体可进行光合作用，体现了细胞中物质结构与功能相适应的原理，C
正确；
D、CETCH循环能将CO 转化为有机物，在一定程度上可抵消碳排放的影响，D正确。
2
故选A。
10．（2023·江西抚州·金溪一中校考模拟预测）烟草是一种重要的经济作物。研究人员采用水培方法，研
究了不同浓度外源生长素（IAA）对烟草幼苗净光合速率（Pn）、叶绿素含量的影响，结果如表所示。下
列相关叙述错误的是（ ）
组别 处理 Pn（μmol·m-2·s-1） 叶绿素含量（mg·g-1）对照组 不添加IAA 8.29 0.751
实验1 添加5nmoL/L的IAA 10.44 0.885
实验2 添加10nmoL/L的IAA 15.66 1.069
实验3 添加20nmoL/L的IAA 14.68 0.978
A．本实验需在CO 浓度、光照强度﹑温度和湿度均相同且适宜的条件下进行
2
B．若突然降低CO 浓度，则短时间内烟草幼苗叶肉细胞中C /C 的比值会上升
2 5 3
C．由实验结果可确定10nmoL/L的IAA是促进烟草幼苗净光合速率增大的最适浓度
D．实验中不同浓度的IAA可能通过促进叶绿素的合成来提高烟草幼苗的净光合速率
【答案】C
【分析】该实验的目的研究不同浓度外源生长素（IAA）对烟草幼苗净光合速率（Pn）、叶绿素含量的影
响，实验的自变量是外源生长素（IAA）的浓度，因变量是烟草幼苗净光合速率（Pn）、叶绿素含量，据
此答题。
【详解】A、本实验探究的是不同浓度的IAA对烟草幼苗净光合速率的影响，其他无关变量应保持相同且
适宜，A正确；
B、若突然降低CO 浓度，短时间内CO 的固定量减少，C 生成减少，C 的消耗减少，导致烟草幼苗叶肉
2 2 3 5
细胞中C /C 的比值上升，B正确；
5 3
C、由实验结果可知，IAA促进烟草幼苗净光合速率增大的最适浓度在10nmoL/L左右，C错误；
D、由实验结果可知，添加不同浓度的IAA均使烟草幼苗的叶绿素含量增加，说明IAA可通过促进叶绿素
的合成来提高烟草幼苗的净光合速率，D正确。
故选C。
11．（2023·广西玉林·校考三模）图甲表示全光照和不同程度遮光对某植物叶片中叶绿素含量的影响，图
乙表示初夏某天在遮光50%条件下，温度、光照强度、该植物净光合速率和气孔导度（气孔张开程度）的
日变化趋势。下列说法错误的是（ ）
A．图甲中叶绿素含量的测定，可先用无水乙醇提取叶片中的色素
B．据图甲推测，该植物可通过增加叶绿素含量以增强对弱光的适应能力
C．图乙中8:00到10:00，该植株在叶肉细胞中产生ATP最多的场所是线粒体内膜
D．图乙中18:00时光合作用固定CO 的速率和呼吸作用释放的CO 的速率相等
2 2
【答案】C【分析】据图分析：实验范围内，图甲中遮光程度越大，叶片中的色素含量越多；图乙中8：00到12：00
气孔导度基本不变，光合作用速率不会减小，18：00时净光合速率等于0。
【详解】A、绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，因此，图甲中叶绿素含量的测定，可先用无水乙醇提
取叶片中的色素，A正确；
B、由图甲可知，叶绿素含量随着遮光程度的增加而升高，说明该植物可通过增加叶绿素含量以增强对弱
光的适应能力，B正确；
C、图乙中8:00到10:00，该植株在叶肉细胞中净光合速率大于0，即光合作用速率大于呼吸作用速率，产
生ATP最多的场所是叶绿体（囊状结构薄膜），C错误；
D、图乙中的18：00时，净光合速率为零，光合速率与呼吸速率相等，所以光合作用固定CO 速率和呼吸
2
作用释放CO 速率相等，D正确。
2
故选C。
12．（2023春·云南红河·高一蒙自一中校考阶段练习）在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO+C （即
2 5
RuBP）→2C 为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C 与14CO 的反应，
3 5 2
并检测产物14C 的放射性强度。下列分析错误的是（ ）
3
A．菠菜叶肉细胞内BuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C．测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D．单位时间内14C ，生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
3
【答案】B
【分析】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NADPH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）：二氧化碳被五碳化合物固定形成三碳化合物，三
碳化合物在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】A、光合作用的暗反应阶段在叶绿体基质中进行，RuBP羧化酶催化二氧化碳的固定属于暗反应，
发生在叶绿体基质中，A正确；
B、由题干可知，RuBP羧化酶能催化暗反应阶段中二氧化碳的固定过程。光合作用暗反应需要利用光反应
的产物，在无光的条件下，暗反应也不能进行，B错误；
C、由题干可知，从菠菜叶中提取该酶，用其催化C 与14CO 的反应，并检测产物14C 的放射性强度，即该
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过程中利用了同位素标记法，C正确；
D、酶催化活性的高低可通过检测单位时间内产物的生成量或反应物的消耗量来判断，单位时间内产物的
生成量越多或反应物的消耗量越多，则反应越快，反之则慢，所以单位时间内14C 生成量越多说明RuBP
3
羧化酶活性越高，D正确。
故选B。
13．（2023·浙江·高二统考学业考试）如图表示某高等植物叶片在白天最适条件下的气体交换示意图。①、
②表示不同细胞的某种代谢过程。相关叙述正确的是（ ）A．①过程吸收的O 直接用于丙酮酸的形成
2
B．②过程吸收6分子CO 可形成1分子葡萄糖
2
C．降低光强度将使①过程下降，②过程增强
D．①过程为②过程提供ATP、NADPH
【答案】B
【分析】1、有氧呼吸是在氧气充足的条件下，细胞彻底氧化分解有机物产生二氧化碳和水同时释放能量
的过程，有氧呼吸的第一阶段是葡萄糖酵解产生丙酮酸和还原氢的过程，发生在细胞质基质中；第二阶段
是丙酮酸和水反应形成二氧化碳和还原氢的过程，发生在线粒体基质中；第三阶段是还原氢与氧气结合形
成水的过程，发生在线粒体内膜上。
2、无氧呼吸是在无氧条件下，有机物不彻底氧化分解，产生二氧化碳和酒精或者乳酸，同时释放少量能
量的过程，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，第二阶段是丙酮酸和还原氢在不同酶的作用下形
成二氧化碳和酒精或者乳酸，两个阶段都发生在细胞质基质中。
【详解】A、图中①可以代表有氧呼吸，②表示光合作用。有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应形成二
氧化碳和还原氢的过程，①过程吸收的O 直接用于有氧呼吸的第三阶段，形成水的过程，A错误；
2
B、在光合作用的暗反应过程中，吸收6分子CO 可形成1分子葡萄糖，B正确；
2
C、降低光强度，光合作用光反应阶段生成的氧气减少，②过程下降；叶肉细胞也能从外界环境中吸收氧
气，故呼吸速率不变，①过程不变，C错误；
D、光合作用的光反应阶段为暗反应阶段提供ATP、NADPH，而图中①过程为②过程提供二氧化碳，D错
误。
故选B。
14．（2023春·四川·高一统考学业考试）中国政府在第七十五届联合国大会上提出，中国二氧化碳排放力
争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。光合作用对维持生物圈中的“碳-氧平衡”有重
要意义，下图为某绿色植物叶绿体内相关生理过程示意图(编号①②表示结构，I、I表示过程)。回答下列问题：
(1)图中表示光合作用光反应阶段的是______(填“I”或“II”)，该阶段中光能被叶绿体内_____(填编号)上的
色素捕获后，将水分解为O 和H+等，还合成ATP和NADPH，于是光能转化成储存在ATP和NADPH中的
2
_______。
(2)在暗反应过程中，CO 首先与C 结合，生成两个C 分子，该过程称为__________。随后，C 接受ATP
2 5 3 3
和NADPH释放的能量，并被NADPH还原，最终转化为_______和C ，该过程在叶绿体的[②]________中
5
进行。
(3)光合作用的强度直接关系农作物的产量，影响光合作用强度的环境因素有___________(答出2点)。夏季
晴朗的中午，某些农作物光合作用强度会减弱，主要原因是______________。
【答案】(1) I ① 化学能
(2) CO 的固定 糖类 基质
2
(3) 光照强度、温度 气温过高，气孔部分关闭，CO2不足
【分析】光合作用中的能量转化：
1、在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O 和H+等，形成ATP和
2
NADPH，从而使光能转换成ATP和NADPH中的化学能。
2、NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO 转化为储存化学能的糖类。
2
【详解】（1）光合作用光反应阶段进行水的光解及ATP的合成，图中表示光合作用光反应阶段的是I，该
阶段中光能被叶绿体内①类囊体薄膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，还合成ATP和NADPH，
于是光能转化成储存在ATP和NADPH中的化学能。
（2）在暗反应过程中，CO 首先与C 结合，生成两个C 分子，该过程称为CO 的固定，C3接受ATP和
2 5 3 2
NADPH释放的能量，并被NADPH还原，最终转化为糖类和C ，该过程在叶绿体的[②]叶绿体基质中进行。
5
（3）光合作用的强度直接关系农作物的产量，影响光合作用强度的环境因素有光照强度、温度。夏季晴
朗的中午，某些农作物光合作用强度会减弱，主要原因是气温过高，气孔部分关闭，CO 不足。
2
15．（2023春·重庆·高一重庆十八中校考期中）气孔由两个保卫细胞围成，主要分布在植物叶片表皮。为
了研究气孔开闭的条件和机理，研究者分别用拟南芥淀粉酶基因BAMI和BAM2的突变体进行实验，在显
微镜下检测保卫细胞叶绿体中淀粉粒的总面积以及气孔开度，结果如图。
(1)研究表明可见光会刺激叶片的气孔开放，在此过程中，淀粉水解为麦芽糖，并进一步转化为苹果酸进入液泡。据此推测：光照介导细胞液渗透压_________促进水分进入细胞，促进气孔开放。
(2)_________（填“BAM1“或“BAM2“）基因控制的淀粉酶是保卫细胞中催化淀粉水解的主要酶。
(3)叶绿体中淀粉积累会导致_________膜结构被破坏，进而直接影响光反应；保卫细胞中淀粉含量增加会
降低气孔导度导致_________，进而抑制暗反应。
(4)要验证光下气孔开放的原因是光照引发细胞中苹果酸含量增加而非光合产物量增加，对实验组之一的操
作是在光照条件下，向_________拟南芥保卫细胞中注入苹果酸溶液，对另一实验组的操作是在黑暗条件
下，向_________拟南芥保卫细胞中注入苹果酸溶液，之后观察各组气孔开度的变化。
【答案】(1)升高
(2)BAM1
(3) 类囊体 吸收二氧化碳减少
(4) BAMI突变体 野生型
【分析】分析图可知，与夜晚结束时相比，光照1h后，野生型和BAM2突变体保卫细胞中的淀粉粒明显
减少，但BAM1突变体淀粉粒仍大量存在。
【详解】（1）据图可知，照光一段时间后，气孔开放程度增加，已知在此过程中，淀粉水解为麦芽糖，
并进一步转化为苹果酸进入液泡。因此可推测光照介导细胞液渗透压增大以促进水分进入细胞，保卫细胞
吸水促进气孔开放。
（2）根据图示可知，照光一段时间后，BAM2突变体保卫细胞中的淀粉粒明显减少，但BAM1突变体淀
粉粒仍大量存在，说明基因BAMI控制的淀粉酶是保卫细胞中催化淀粉水解的主要酶。
（3）光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，因此可知叶绿体中淀粉积累会导致类囊体膜结构被破坏，进而
直接影响光反应；气孔是CO 进入胞间的场所，因此保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度导致吸收二
2
氧化碳减少，进而抑制暗反应。
（4）要验证光下气孔开放的原因是光照引发细胞中苹果酸含量增加而非光合产物量增加，需要选择不能
产生淀粉酶的BAMI突变体作为光照条件下处理的实验材料，向BAMI突变体拟南芥保卫细胞中注入苹果
酸溶液（该组处理后具有较多的淀粉粒和苹果酸），另一组在黑暗条件下，向野生型拟南芥保卫细胞中注
入苹果酸溶液（该组处理后苹果酸含量高但淀粉粒少），之后观察各组气孔开度的变化。若两组气孔开度
相差不大，说明光下气孔开放的原因是光照引发细胞中苹果酸含量增加而非光合产物量增加。
1．（2023·全国·统考高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素
的叙述，错误的是（ ）
A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
【答案】D【分析】1、叶绿体色素提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提
取色素；分离色素原理是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。
2、叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
【详解】A、叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A
正确；
B、光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体
的薄膜上，B正确；
C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，
C正确；
D、叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。
故选D。
2．（2023·湖北·统考高考真题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合
体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，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捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙
述错误的是（ ）
A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强
B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O
2
【答案】C
【分析】由题干信息可知，强光下LHC蛋白激酶的催化LHCⅡ与PSⅡ的分离，弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，
来改变对光能的捕获强度。
【详解】A、叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增
强，A正确；
B、Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获
减弱 ，B正确；
C、弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；
D、PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O，D正确。
2
故选C。
3．（2023·湖北·统考高考真题）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。
研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述
错误的是（ ）A．呼吸作用变强，消耗大量养分
B．光合作用强度减弱，有机物合成减少
C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
【答案】D
【分析】温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性，一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随
着温度的升高而增强。
【详解】A、高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；
B、高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；
C、高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；
D、高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。
故选D。
4．（2023·山西·统考高考真题）我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在
实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理
⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施，下列说法合理的是（ ）
A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
【答案】A
【分析】常考的细胞呼吸原理的应用：1、用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制致病菌
的无氧呼吸。2、酿酒时：早期通气--促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖，后期密封发酵罐--促进酵母菌
无氧呼吸，利于产生酒精。3、做馒头或面包时，加入酵母菌，酵母菌经过发酵可以分解面粉中的葡萄糖，
产生二氧化碳，二氧化碳是气体，遇热膨胀而形成小孔，使得馒头或面包暄软多孔。4、食醋、味精制作：
向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。5、土壤松土，促进根细胞呼
吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量。6、稻田定期排水：促进水稻根细胞有氧呼吸。7、
提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
【详解】A、措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映
了昼夜长短与作物开花的关系，A正确；
B、措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是
提高能量利用率，促进光合作用，B错误；C、措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C错误；
D、措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，
D错误。
故选A。
5．（2023·全国·统考高考真题）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水
体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信
号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率
所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。
(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、_______（答出2点即可）等生理过程。
(2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是_______。
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开
度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据
是_______。
(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔_______（填
“能”或“不能”）维持一定的开度。
【答案】(1)光合作用和呼吸作用
(2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细
胞的渗透压上升，细胞吸水膨涨，气孔开放
(3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔张开
(4)不能
【分析】1、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。
2、气孔既是CO 进出的场所，也是蒸腾作用的通道，气孔张开既能增加蒸腾作用强度，又能保障CO 供
2 2
应，使光合作用正常进行。
【详解】（1）气孔是植物体与外界气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧气、二氧化碳
和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔开闭影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等生
理过程。
（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使细胞的渗透压，
促进保卫细胞吸水，细胞体积膨涨，气孔开放。
（3）题中显示，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，提高了细胞的渗透压，保卫细胞
吸水能力增强，体积膨大，气孔开放，因此，在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步
增大。
（4）光反应可为暗反应的进行提供ATP和还原性氢，某种除草剂能阻断光合作用的光反应，暗反应因缺
少能量和还原性氢不能进行，导致光合速率下降，合成的有机物减少，导致保卫细胞渗透压下降，吸水能
力下降，气孔开度减小，故在使用除草剂的条件下，给与光照不能使气孔维持一定的开度。
6．（2023·全国·统考高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。回答下列问题。
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用
的方法是_____（答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布_____上，其中类胡萝卜素主要吸收_____（填
“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是
_____。
(3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路
和预期结果。_____
【答案】(1) 差速离心 类囊体（薄）膜 蓝紫光
(2)悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光
反应提供的原料ATP和NADPH，所以无法形成糖类。
(3)思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，两组植物应均进行饥饿处理（置于黑暗中一段
时间消耗有机物），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差
速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察。结果：甲组匀浆出现蓝色，
有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。
【分析】叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，光合色素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主
要吸收红光。
【详解】（1）植物细胞器的分离方法可用差速离心法，叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，光合色
素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。
（2）光合作用光反应和暗反应同时进行，黑暗条件下无光，光反应不能进行，无法为暗反应提供原料
ATP和NADPH，暗反应无法进行，产物不能生成。
（3）要验证叶绿体中有光合作用产物淀粉，需要将叶绿体提取出来并检测其中淀粉。因此将生长状况良
好且相同的植物叶片分为甲乙两组，先进行饥饿处理，排除原有淀粉的干扰。之后甲组放置在有光条件下，
乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，需要脱绿
处理，制作成匀浆，分别加入碘液后观察。
预期的结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。
7．（2023·浙江·统考高考真题）叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。
现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的
影响，实验结果见表1。
表1
项目 甲组 乙组 丙组
处理库源比 1/2 1/4 1/6
单位叶面积叶绿素相对含量 78.7 75.5 75.0
净光合速率（μmol·m－2·s－1） 9.31 8.99 8.75
果实中含13C光合产物（mg） 21.96 37.38 66.06
单果重（g） 11.81 12.21 19.59
注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO 供应
2
给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的13CO 量。
2
回答下列问题：
(1)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液
的依据是__________。
(2)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO，13CO 先与叶绿体内的__________结合而被固定，形
2 2
成的产物还原为糖需接受光反应合成的__________中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实
验中，选用13CO 的原因有__________（答出2点即可）。
2
(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率__________（填“升高”或
“降低”）、果实中含13C光合产物的量__________（填“增加”或“减少”）。库源比降低导致果实单
果重变化的原因是__________。
(4)为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用13CO 供应给保留的叶片进
2
行光合作用，结果见表2。
果实位
果实中含13C光合产物（mg） 单果重（g）
置
第1果 26.91 12.31
第2果 18.00 10.43
第3果 2.14 8.19
根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是__________。
(5)综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果重10g以上为合
格）的是哪一项？__________
A．除草 B．遮光 C．疏果 D．松土
【答案】(1)叶绿体中的色素易溶于无水乙醇(2)
ATP和NADPH 研究光合产物从源分配到库生成过程；研究净光合积累有机物的量
(3) 降低 增加
库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单
果重量增加。
(4)离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多
(5)C
【分析】本题研究研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的
影响，自变量为库源比，即以果实数量与叶片数量比值；因变量为光合作用以及光合产物分配情况。
【详解】（1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇，因此用乙醇作为提取液；
（2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13 ，13 先与叶绿体内的 结合而被固定，形成的
产物还原为糖需接受光反应合成的ATP和NADPH中的化学能，合成的糖分子运输到果实等库中。
在本实验中，选用13 的原因有研究光合产物从源分配到库生成过程，研究净光合积累有机物的量等。
（3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低；
果实中含 光合产物的量增多；
库源比降低导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有
机物量增多，因此单果重量增加。
（4）根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是离叶片越近的果实分配
到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。
（5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小库和源的比值，
能提高果实产量，故选C。
8．（2023·浙江·统考高考真题）植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO 浓度
2
等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼
苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光
=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。回答下列问题：
(1)光为生菜的光合作用提供______，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮
元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因______作用失水造成生菜萎蔫。
(2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是______。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比
为______，最有利于生菜产量的提高，原因是______。
(3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO 对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃
2
时，提高CO 浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是______。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，
2
冬天可燃烧沼气以提高CO 浓度，还可以______，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优
2
点还有______。
【答案】(1) 能量 渗透
(2) 与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C
组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高 红光：蓝光=3：2 当光质配比为B组
（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：
1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：
蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多
(3) 在25℃时提高CO 浓度光合速率增加幅度最高 升高温度 减少环境污染，实现能量多级
2
利用和物质循环再生
【分析】影响光合作用的因素有温度、光照强度、二氧化碳浓度、叶绿素的含量，酶的含量和活性等。
【详解】（1）植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控
生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，造成
外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。
（2）分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射，
而A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分，
光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组（红光：蓝
光=3：2）时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：
2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率
大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最
有利于生菜产量的增加。
（3）由图可知，在25℃时，提高CO 浓度时光合速率增幅最高，因此，在25℃时，提高CO 浓度对提高
2 2生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO 浓度，还可以升
2
高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减
少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。
