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第 10 讲 光合作用（第一课时）
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01 模拟基础练
【题型一】色素的提取与分离实验
【题型二】叶绿体的结构及捕获光能的色素
【题型三】光合作用的过程
【题型四】光合作用过程中物质含量的变化分析
02 重难创新练
03 真题实战练
题型一 色素的提取与分离实验
1．如图表示利用纸层析法分离新鲜菠菜叶光合色素的示意图。下列相关叙述正确的是（ ）
A．①～④对应的色素依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b
B．①和②对应的色素主要吸收蓝紫光和红光
C．实验所用吸水纸的干燥度不影响实验的结果
D．没有及时加入CaCO 会使各色素带都明显变窄
3
2．花青素是一类广泛存在于植物液泡中的水溶性天然色素，在植物细胞液不同的pH条件下，花青素可使
花瓣呈现不同的颜色，目前已知的花青素有20种。实验室常用乙醇、丙酮、水或混合溶剂提取花青素。光
合色素存在于叶绿体中。下列关于光合色素和花青素提取与分离的叙述，错误的是（ ）
A．在研磨绿叶、花瓣时均可加入少许SiO，以提高色素的提取率
2
B．液泡与叶绿体中的色素均可用无水乙醇或水作为溶剂进行提取
C．纸层析法能分离光合色素是因为不同色素在层析液中的溶解度不同
D．分离光合色素画滤液细线时，需用吸取滤液的毛细吸管在点样线上重复画一到两次题型二 叶绿体的结构及捕获光能的色素
3．叶绿体可能起源于被真核细胞内吞后并与之共生的蓝细菌。下图是核基因编码叶绿体前体蛋白合成与
转运的过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．蓝细菌与植物病毒在结构上的最大区别是有无以核膜为界限的细胞核
B．蓝细菌和植物叶肉细胞含有相同的光合色素，都分布在类囊体薄膜上
C．叶绿体与蓝细菌中遗传物质都是DNA，叶绿体中能发生转录和翻译，但不能进行DNA复制
D．前体蛋白是叶绿体内关键酶的组成成分，由此可以判断叶绿体是半自主细胞器
4．叶绿体中的类囊体有两种存在形式。一种是多个垛叠在一起形成基粒；另一种没有发生垛叠，贯穿在
两个或两个以上基粒之间，被称为基质类囊体，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．两种类囊体相互连接形成了一个连续的膜系统
B．两种类囊体的比例会影响叶绿体对光能的捕获和转化
C．基粒类囊体的存在可以大大增大受光面积，提高光能利用率
D．基质类囊体上镶嵌有许多酶，是进行光合作用暗反应的场所
题型三 光合作用的过程
5．RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco，CO 和O 竞争性与Rubisco结合，当CO 浓度高时，Rubisco催化C
2 2 2 3
与CO 反应：当O 浓度高时，Rubisco催化C 与O 反应生成磷酸乙醇酸和C ，磷酸乙醇酸经过一系列化
2 2 3 2 1
学反应，消耗ATP和NADPH，生成CO 和C ，这一过程称为光呼吸。植物细胞产生的ATP和NADPH过
2 1
多时会破坏细胞。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述合理
的是（ ）A．图中表示RuBP的是E，其组成元素中含有磷元素
B．植物叶肉细胞中，Rubisco发挥作用的场所是叶绿体基质和线粒体内膜
C．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸的强度与通常相比会有所增大
D．光呼吸能消耗ATP、NADPH，从而降低暗反应的速率，对农业是非常不利的
6．图1表示某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，图2为探究密闭装置中不同温度对该植物叶肉细胞光
合速率和呼吸速率的影响。下列叙述正确的是（ ）
A．图1中产生ATP和[H]的生理过程有①③④
B．图2温度为t 时，氧气的去向仅被线粒体利用
2
C．图2温度为t 时，叶肉细胞的实际光合速率为20.5mg/h
3
D．图2温度为t 时，植物体光合速率小于呼吸速率
4
题型四 光合作用过程中物质含量的变化分析
7．如图表示某植物的一个叶肉细胞及其相关生理过程示意图，下列说法中不正确的是（ ）
A．图中的叶肉细胞呼吸释放的CO 量大于光合作用固定的CO 量
2 2
B．M中NADPH的运动方向是从叶绿体的类囊体到叶绿体的基质
C．M、N都有两层膜，都能产生ATP
D．真核细胞中都含有M、N，原核细胞中都不含M、N
8．淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用两种主要终产物，Pi在二者分配过程中起到了重要训节作用，其过程
如图所示。下列叙述正确的是（ ）A．磷是生物膜的重要组分，中心体和核糖体不含磷
B．CO 形成三碳糖磷酸的过程中，NADPH不供能，只作为还原剂
2
C．若光照骤减，核酮糖-1，5-二磷酸的含量变化短时间内为减少
D．若抑制磷酸转运器的功能，卡尔文循环会马上停止
一、单选题
1．某兴趣小组为了探究光照对绿叶中色素合成的影响，将韭菜种子分别置于光照和黑暗条件下培养,使其
分别发育成韭菜和韭黄，然后提取和分离二者叶片中的色素，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（
）
A．缺镁的韭菜在光照条件下培养，也可能会发育成韭黄
B．实验结果说明光照是叶绿素和类胡萝卜素合成的必要条件
C．叶绿素主要吸收蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光
D．若研磨时未加SiO 则滤纸条上叶绿素的色素带宽度可能会变宽
2
2．科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性进行了系列研究。图1为光合放氧测定装置示意图，
图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲线。下列相关叙述错误的是（ ）A．若适当提高反应液中的NaHCO 浓度，果肉细胞放氧速率可能增大
3
B．图2测得的放氧速率就是猕猴桃果肉的总光合速率
C．15分钟后O 浓度几乎不变，最可能的原因是装置内CO 减少
2 2
D．果肉光合色素的提取可以用无水乙醇
3．利用紫色洋葱的鳞片叶、管状叶、根尖等可以进行实验1（绿叶中色素的提取和分离实验）、实验2
（植物细胞的吸水和失水实验）、实验3（根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验）、实验4（还原糖的鉴定
实验）等。下列说法正确的是（ ）
A．用管状叶进行实验1时，滤纸条上未出现色素带，说明管状叶中不含色素
B．用鳞片叶进行实验2时，细胞发生质壁分离时，水分子通过原生质层是单向的
C．用根尖进行实验3时，在显微镜下可观察到少数细胞内存在牵引染色体的纺锤丝
D．用鳞片叶进行实验4时，制备样液时需去除鳞片叶外表皮，便于观察实验结果
4．某同学在做绿叶中色素的提取与分离实验时，将提取出的色素溶液画在距圆形滤纸片圆心1cm的圆圈
上，将滤纸自圆心折叠后放入烧杯中，一段时间后色素被分离为四个半径和颜色均不同的同心圆（如图），
下列叙述正确的是（ ）
A．烧杯中X溶液应为一定量的无水乙醇
B．不能将滤液细线画在圆心处，否则色素会溶解到X溶液中使实验失败
C．为了增加滤纸上的色素含量，应在初次画线后立马再重画2~3次
D．实验得到的四个同心圆（近似圆形）中，最大的一个圆呈蓝绿色
5．光敏色素有两种形式：红光吸收型（Pr）和远红光吸收型（Pfr），当植物受到红光的照射时，Pr会转
化为Pfr；而当植物接受远红光的照射时，Pfr则会还原为Pr。如图是阳生植物和阴生植物在不同遮阴程度
下的茎伸长生长速率，相关叙述正确的是（ ）注:Ptr/总光敏色素表示遮阴程度，该比值越大，表示遮阴程度越小
A．光敏色素可用无水乙醇提取，纸层析法进行分离
B．植物体内有较高Pr时，阳生植物茎的伸长生长更快
C．该过程中光只作为信号影响阴生与阳生植物的生长
D．阴生植物茎的伸长生长与遮阴程度没有相关性，光敏色素不起作用
6．为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶
片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸
馏水中进行层析，过程及结果如下图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是（
）
A．色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水
B．色素5最可能为花青素，叶绿体中类囊体堆叠成基粒增大了其附着面积
C．色素1和2主要吸收蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光和红光
D．色素1在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色
7．光合作用与呼吸作用环环相扣、相互依存，两者虽然都是为植物的存活而进行服务，但二者又有各自
独立的工作系统。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，Ⅰ~Ⅶ代表物质,①~③代表过程。下列
叙述正确的是（ ）
A．甲过程中的Ⅱ物质与乙过程中Ⅵ物质是同一种物质，甲过程中的Ⅲ物质与乙过程中Ⅶ物质不是同一
种物质。
B．乙过程中①过程与②过程所产生的能量之和多于③过程所产生的能量C．叶肉细胞中甲过程产生的Ⅳ物质多于乙过程所消耗的Ⅳ物质时，植物将生长
D．乙过程产生的ATP并不能用于甲过程
8．2021年9月24日，我国科学家在国际知名期刊Science上发表重大科技成果，首次对外公布了一种颠
覆性的淀粉制备方法，其合成代谢路线如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该技术中C 的合成途径与植物体内相同
3
B．该技术中水的分解产物与叶绿体中的相同
C．水产生的O 可以在线粒体基质中被用于有氧呼吸第三阶段
2
D．该技术可解决粮食危机并缓解温室效应
9．光呼吸是植物依赖光能吸收O 并释放CO 的过程，会损耗25%~30%的光合产物，在干旱、高温等逆境
2 2
胁迫下，光合产物损耗可达50%。Rubisco能催化C 与O 结合而发生光呼吸，也能催化C 与CO 结合，这
5 2 5 2
两种反应的比例取决于O 和CO 的相对含量。光呼吸的过程如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
2 2
A．叶绿体基质中的 能催化CO 的固定
2
B．叶肉细胞中CO/O 的值降低时，有利于植物积累有机物
2 2
C．夏季午间植物光反应速率高、气孔导度低，易发生光呼吸
D．抑制光呼吸对提高作物光合效率与作物增产具有重要意义
10．同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律，同位素标记法是探究光合作用和细胞呼吸过程时所用
的重要方法之一。下列相关叙述正确的是（ ）
A．利用H18O探究光合作用的过程，可在释放的O₂中检测到放射性
2
B．利用14CO 探究光合作用的过程，放射性可先后出现在C 和（CHO）中
2 3 2
C．利用C 3H O，探究有氧呼吸的过程，放射性最终出现在NADH中
6 12 6
D．利用H18O探究光合作用和细胞呼吸的过程，生成的（CHO）中检测不到18O
2 2
二、非选择题
11．在早晚弱光及黑暗条件下，无氧呼吸方式对于衣藻生存很重要，无氧呼吸产生的丙酮酸可进一步代谢
产生HA（一种弱酸），类囊体腔内的缓冲能力较差，HA进入类囊体腔后，导致类囊体酸化，过程如下图
1所示。回答下列问题：(1)衣藻无氧呼吸产生丙酮酸的过程中发生的能量变化为 。衣藻有氧呼吸的场所是 。
(2)据图分析，类囊体酸化的关键原因是 ，类囊体腔内pH与 呈负相关。
(3)现提供：衣藻、KOH、光源（强弱可变）、暗培养箱、氧气传感器（可测氧气含量变化）等材料用具，
设计实验探究类囊体酸化对氧气释放情况的影响，写出实验思路： 。
(4)一定范围内，酶促反应速率与溶液中能接触到反应物的酶量成正相关，可作为反映酶活性的指标。将大
鼠肝细胞悬浊液置于不同浓度的蔗糖溶液中，提取并检测两种酸性水解酶的活性，结果如下图2所示。
图2
图中两种酸性水解酶可能存在于肝脏细胞的 中，检测出的相对酶活性与膜结构的完整性
（填“有关”“无关”或“不一定有关”），用 可以提取到较多的水解酶。
12．民间自古就有“种豆肥田”的说法，其原因是豆科植物进化出根瘤来容纳根瘤菌以进行生物固氮。为
研究大豆根瘤形成的机理，科研人员进行了一系列研究。下图是大豆光合作用产物的形成及运输和大豆与
根瘤菌关系示意图。分析回答下列问题：
(1)与大豆相比，根瘤菌在细胞结构上最显著的区别是 。
(2)根瘤菌进行生物固氮时起关键作用的是其产生的固氮酶，该酶发挥作用的机制是。所固定的氮元素被豆科植物利用后，除了可以用于合成图示的氨基酸，进而形成蛋白质外，还可用来合
成很多其它的物质，其中由光反应产生并参与暗反应的物质有 。
(3)为大豆叶片提供C18O，大豆根中的淀粉出现18O，请写出元素18O转移的路径（用图中相关物质的名称
2
及箭头表示）： 。
(4)为充分利用大气这一天然氮库，科学家将根瘤菌体内与固氮相关的基因转移到非豆科植物细胞中，期望
培育出可进行生物固氮的转基因作物，中科院王二涛团队在此领域的研究已取得初步进展。培育进行生物
固氮作物的重要意义是 （写出2点）。
1．（2023·江苏·高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（ ）
A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间
2．（2023·辽宁·高考真题）花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同
实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题：
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 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 品种。
3．（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
间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，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。
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。
(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 。
(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）。
4．（2023·广东·高考真题）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型
（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关
生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中
吸收的CO 与呼吸过程中释放的CO 等量时的光照强度。
2 2
水稻材
叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） 类胡萝卜素/叶绿素
料
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27分析图表，回答下列问题：
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ，叶片主要吸收可见光中的 光。
(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随
光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl WT（填“高于”、“低于”或“等
于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和 。
(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速
率较高，表明该群体 ，是其高产的原因之一。
(4)试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制
净光合速率趋势曲线 。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条
件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题 。
5．（2023·全国·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。
6．（2023·浙江·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
