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第4讲 光与光合作用
一、单选题
1．（2023秋·海南·高三海南中学校考阶段练习）农业谚语是劳动人民口口相传的生产实践经验，其中蕴藏
着丰富的生物学原理，下列相关分析错误的是（ ）
A．“玉米带大豆，十年九不漏”——玉米和大豆间作，可以促进增产
B．“人黄有病，苗黄缺肥”——镁是构成叶绿素的元素之一，缺镁会导致叶片发黄
C．“春天粪堆密，秋后粮铺地”——粪肥中的能量流向植物，促进粮食增产
D．“稻子出在犁头上，勤耕深耕长得壮”—— 中耕松土有利于植物根细胞吸收无机盐
【答案】C
【分析】1、间作是指在同一生长期内，同一块耕地上间隔地种植两种或两种以上作物。
2、及时松土有利于植物根系进行有氧呼吸，为无机盐的吸收提供能量。水和无机盐是植物生长的重要条
件。
【详解】A、玉米和大豆的间作套种，可以提高阳光利用率，大豆上的根瘤菌还具有固氮作用，增加土壤
中氮的含量，充分利用了群落的空间结构和季节性，A正确；
B、氮、镁是构成叶绿素的必需成分，植物缺乏氮、镁会导致叶片发黄，B正确；
C、粪肥中的能量不能流向植物，粪肥中有机物可被微生物分解形成无机物，无机物可被植物吸收利用，
促进粮食增产，C错误；
D、中耕松土增加土壤的含氧量，为根系提供更多的氧气，促进细胞有氧呼吸，有利于植物的根部通过主
动运输吸收无机盐离子，D正确。
故选C。
2．（2022秋·天津河西·高一天津市第四中学校考期末）如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤
纸条上的分离情况。下列说法不正确的是（ ）
A．丙、丁两种色素主要吸收蓝紫光
B．四种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中C．四种色素在层析液中溶解度最大的是乙
D．若用发黄的菠菜叶进行该实验，则甲、乙色素带会变窄
【答案】C
【分析】“绿叶中色素的提取与分离”实验中，叶绿体色素被层析后，滤纸条上色素带从上至下依次是：
胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。分析图可知，甲为叶绿素b，乙为叶绿素a，丙为叶黄素，丁为
胡萝卜素，据此答题即可。
【详解】A、根据在滤纸条上的扩散距离可知，丙为叶黄素，丁为胡萝卜素，这两种色素主要吸收蓝紫光，
A正确；
B、绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，即四种色
素均可溶于有机溶剂无水乙醇中，B正确；
C、溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，所以四种色素在层析液中溶解度最大的是丁，C错误；
D、甲为叶绿素b，乙为叶绿素a，发黄的菠菜叶中叶绿素含量少，所以若用发黄的菠菜叶进行该实验，则
甲、乙色素带会变窄，D正确。
故选C。
3．（2023春·云南红河·高一校考开学考试）下列有关植物光合作用的说法，正确的是（ ）
A．光照增强，叶绿体内膜产生的ATP增加，利于有机物的合成
B．鲁宾和卡门用对比实验证明了光合作用释放的氧气中的氧元素来自水
C．当叶肉细胞中氧气产生速率等于氧气消耗速率时，该植物体光合作用速率等于呼吸速率
D．红光条件下类胡萝卜素可通过光反应将光能转化为大量ATP中活跃的化学能
【答案】B
【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能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。
【详解】A、ATP是光反应的产物，光反应发生在类囊体膜上，而非叶绿体内膜，A错误；
B、鲁宾和卡门用同位素标记法用18O分别标记C18O2和18O，进行对比实验，证明了光合作用释放的氧气
2
来自水，B正确；
C、并非所有的植物细胞都能进行光合作用，故当叶肉细胞产生氧气的速率和消耗氧气的速率相等时，该
植物光合作用速率小于呼吸作用速率，C错误；
D、胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不能吸收利用红光，D错误。
故选B。
4．（2023秋·江苏盐城·高一盐城市大丰区新丰中学校考期末）下图是某植物叶片光照强度与净光合速率的
关系图，下列说法错误的是（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．当光照强度呼吸速率，植物叶片需从周围环境中吸收CO，C正确；
2
D、B点以后，限制光合作用的因素不再是光照强度，而是温度、CO 浓度等，D错误。
2
故选D。
二、综合题
5．（2023秋·广东深圳·高一统考期末）下图是某植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变化示意简图，
其中①～⑤为生理过程，a～h为物质名称。请据图回答：
(1)①～⑤过程中，能够产生ATP的过程有 （填图中数字），过程①发生的具体场所是，①为②提供 。
(2)物质a是光合色素，其中类胡萝卜素主要吸收 光，②阶段中有CO 与C 反应生成2C ，这
2 5 3
一过程叫做CO 的 。
2
(3)若将该植物从光照条件下突然移到黑暗处，则在短时间内物质f的含量将会 。
【答案】(1) ①③④⑤ 类囊体薄膜 NADPH和ATP
(2) 蓝紫光 固定
(3)增加（或填“增大”、“升高”都对）
【分析】根据图示进行判断：图中①代表光反应，②代表暗反应，③代表有氧呼吸第一阶段，④代表有氧
呼吸第二阶段，⑤代表有氧呼吸第三阶段。
【详解】（1）上述①~⑤过程中，能够产生ATP的过程是①光反应、③有氧呼吸第一阶段、④有氧呼吸第
二阶段、⑤有氧呼吸第三阶段，①代表光反应，发生的场所是叶绿体类囊体薄膜。①代表光反应，②代表
暗反应，光反应可为暗反应C 的还原提供NADPH和ATP。
3
（2）类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。②阶段中有CO 与C 反应生成2C ，这一过程叫做CO 的固定。
2 5 3 2
（3）若将该植物从光照条件下突然移到黑暗处，则光反应产生的ATP和[H]供应不足，导致f（C ）还原
3
受阻，而二氧化碳固定形成C 的速率不变，所以f（C ）含量增加。
3 3
6．（2023·辽宁大连·大连八中校考模拟预测）共生固氮是自然界生物可用氮的最大天然来源，根瘤菌入侵
豆科植物的根系，诱导大豆形成根瘤（容纳根瘤菌）以进行共生固氮。为研究大豆根瘤形成的机理，科研
人员进行了一系列研究。
(1)图1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。请分析回答：
①如图1所示，二氧化碳固定形成的C 在光反应提供的 作用下转换成磷酸丙糖（TP），TP运出叶
3
绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
②研究发现，蔗糖进入维管束细胞的过程可被呼吸抑制剂抑制，据此推测蔗糖进入维管束细胞的跨膜运输
需要的条件是 。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(2)为了研究光照与大豆根瘤生成的关系，科研工作者将根瘤菌接种于大豆上，黑暗预处理2天后，进行相
关处理，6天后观察大豆根瘤结节生成的情况，处理和结果如图2，结合图1分析下列问题。
①对大豆黑暗预处理的目的是 。
②图2的实验结果说明 。
③根据图1，从能量的角度解释大豆根瘤结节形成的原因： 。
④光除了为植物提供能量外，还可能作为 调控大豆根瘤结节的生成。
【答案】(1) ATP和NADPH/NADPH和ATP 细胞质基质 需要能量和载体蛋白（转运蛋白）
(2) 排除原来有机物的干扰 大豆根瘤结节生成需要大豆芽进行光合作用（或需要大豆芽照光）
大豆将光能转变为蔗糖中的化学能，根瘤菌将蔗糖中的化学能转变为ATP中活跃的化学能，从而实现根瘤
菌的大量繁殖，形成根瘤 光信号/信号
【分析】大豆与根瘤菌是共生关系，大豆为根瘤菌提供良好的居住环境、碳源和能源以及其他必需营养，
而根瘤菌将空气中的氮转化为植物能吸收的含氮物质，如氨，其代谢类型为异养需氧型。
【详解】（1）①C 的还原需要光反应提供ATP（提供能量）和NADPH（提供能量和还原剂）；蔗糖的合
3
成在叶绿体外（细胞质基质）中进行，因此合成蔗糖的酶存在于细胞质基质中；②蔗糖进入维管束细胞的
过程可被呼吸抑制剂抑制，说明蔗糖进入细胞需要能量，其运输方式为主动运输，因此蔗糖进入维管束细
胞的跨膜运输需要的条件是需要能量和载体蛋白（转运蛋白）。
（2）①黑暗处理可以消耗掉大豆原有的有机物的干扰；②结合图2可知，仅对根部遮光处理，对结节数目
没有影响，而对芽进行黑暗处理，则结节不能生成，因此大豆根瘤结节生成需要进行光合作用（或需要大
豆芽照光）；③ 从物质的角度，大豆为根瘤菌提供有机物，而根瘤菌可以固氮，为植物提供氨，从能量
的角度，大豆将光能转变为蔗糖中的化学能，根瘤菌将蔗糖中的化学能转变为热能和ATP中活跃的化学能，
从而实现根瘤菌的大量繁殖，形成根瘤；④光除了提供能量来源外，还作为一种信号因子（光信号），调
节大豆根瘤结节生成。
一、选择题
1．（福建省泉州市2022-2023学年高一上学期期末生物试题）如图为叶绿体中光合作用过程示意图，其中
A、B、C、D表示叶绿体的结构，①②③④⑤表示物质。下列有关叙述错误的是（ ）A．A结构属于生物膜系统的一部分
B．③可来自线粒体和外界环境
C．与光合作用有关的酶主要分布在A、C、D
D．若光照显著减弱，短时间内④的含量会升高
【答案】C
【分析】题图分析：A表示叶绿体的类囊体膜，B表示叶绿体的基质，C表示叶绿体内膜，D表示叶绿体
外膜，①表示水，②表示氧气，③表示二氧化碳，④表示三碳化合物，⑤表示（CHO）。
2
【详解】A、图中叶绿体的类囊体膜A上有捕获光能的色素分布，属于生物膜系统的一部分，A正确；
B、③表示二氧化碳，是光合作用的原料，可来自线粒体和外界环境，B正确；
C、与光合作用有关的酶分布在A叶绿体的类囊体膜和B叶绿体的基质，因此光合作用进行的部位是A叶
绿体类囊体薄膜和BA叶绿体基质，而C叶绿体内膜和D叶绿体外膜中均没有光合作用有关酶，C错误；
D、若光照显著减弱，则光反应速率下降，产生的ATP和NADPH减少，则C 还原速率下降，短时间内④
3
三碳化合物的含量会升高，D正确。
故选C。
2．（2022秋·吉林通化·高三梅河口市第五中学校考期中）已知小麦光合作用最适温度为25℃，呼吸作用
最适温度为30℃，科学家研究小麦20℃时光合作用强度与光照强度的关系，得到如图曲线。下列有关叙
述错误的是（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．在25℃条件下研究时，a点会下移
B．a点时叶肉细胞产生ATP的细胞器是线粒体
C．其他条件适宜，当植物缺Mg时，b点将向左移动
D．c点之后小麦光合作用强度不再增加，可能与叶绿体中酶的浓度有关
【答案】C
【分析】分析题图：a点时光照为零，细胞只进行呼吸作用；b点光合作用强度与呼吸作用强度相等，bc
段光合作用强度大于呼吸作用强度，cd段光合作用强度不再增加。
【详解】A、酶的活性受温度的影响，由题文知小麦光合作用最适温度为25℃，呼吸作用最适温度为
30℃，题图是小麦20℃时光合作用强度与光照强度的关系，25℃条件下呼吸作用强度会因为酶的活性增强
而上升，a点会下移，A正确；
B、a点时因没有光照，叶肉细胞只进行呼吸作用，产生ATP的细胞器只有线粒体；B正确；
C、Mg是合成叶绿素的元素，当植物缺Mg时，叶绿素减少，光合作用减弱，b点表示光合作用等于呼吸
作用，因此要想光合作用等于呼吸作用，需要增大光照强度，即b点将向右移动，C错误；
D、外界条件均适宜时，c点之后小麦光合作用强度不再增加是内因造成的，故可能与叶绿体中酶的浓度、
光合色素含量等有关，D正确。
故选C。
3．（2023秋·江苏盐城·高一盐城市大丰区新丰中学校考期末）下图1为光合作用过程图解，其中①-③表
示具体过程，a-g表示物质。图2表示在不同光照强度下某植物的CO 吸收速率。下列说法错误的是（
2
）A．图1中类囊体为光反应的发生提供的物质条件是色素和酶
B．光合作用过程中发生的能量转化为光能→ATP和NADPH（[H]）中的化学能→有机物中的化学能
C．如果将该植物置于图2中A点光照强度条件下生长，则图1中的a物质也能产生
D．如果将该植物置于图2中C点条件下生长，则每小时单位叶面积实际消耗的CO 量为25mg
2
【答案】C
【分析】据图分析，图1中①表示水的光解，可以产生a氧气和H+，H+与NADP+加电子生成d
（NADPH），b为ATP，c为ADP；②表示C 的还原，需要NADPH做还原剂，ATP和NADPH提供能量；
3
③表示二氧化碳的固定，其中g为C5，f为C 。
3
图2表示光照强度对植物体净光合速率的影响，其中A点由于没有光照，所以只进行细胞呼吸；B点为光
的补偿点，此点表示光合速率等于呼吸速率；C点为光饱和点，此时净光合速率最大。
【详解】A、图1中类囊体薄膜附着大量色素和酶，为光反应的发生提供条件，A正确；
B、光合作用过程中发生的能量转化为：光反应将光能转化为ATP和NADPH（[H]）中的化学能，暗反应
将ATP和NADPH（[H]）中的化学能转化为有机物中的化学能，B正确；
C、A点无光照，所以不能进行光反应，图1中的a物质氧气不能产生，C错误；
D、C点为光饱和点，此时净光合速率最大，每小时单位叶面积实际消耗的CO 量为总光合，为净光合
2
20mg加呼吸5mg等于25mg，D正确。
故选C。
4．（2023春·湖南衡阳·高二衡阳市八中校考阶段练习）（多选）下图表示某高等植物光合作用速率与环境
因素之间的关系。下列推断正确的是（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．甲、乙两图的光照强度均为P点时，限制光合作用速率的因素是相同的
B．甲、乙、丙都不止一个变量，故不遵循单一变量原则
C．随着温度进一步升高，丙图中曲线有下降的趋势，原因是进行光合作用的酶的活性降低
D．甲图中在P点时，三条曲线状态下植物细胞有机物的积累量是相同的
【答案】AC
【分析】空气中二氧化碳的浓度，土壤中水分的多少，光照的长短与强弱、光的成分以及温度的高低等，
都是影响光合作用强度的外界因素。净光合作用积累的有机物=光合作用产生的有机物-呼吸作用消耗的有
机物。甲、乙、丙图中P点限制因素分别为光照强度、光照强度和温度。
【详解】A、据图可知，甲、乙两图P点时，随着光照强度的增加，光合速率上升，因此此时限制光合作
用速率的因素是相同的，都是光照强度，A正确；
B、单一变量原则是指其他因素（无关变量）不变，只改变其中一个因素（要研究的因素——实验变量，
即自变量），然后观察这个实验变量对实验结果的影响，甲、乙、丙都不止一个变量，但只考虑某一个变
量，仍然遵循单一变量原则，B错误；
C、在最适温度时，酶活性最高，超过或者低于最适温度时，酶活性都要降低，因此随着温度进一步升高，
丙图中曲线有下降的趋势，原因是进行光合作用的酶的活性降低，C正确；
D、甲图中在P点时，三条曲线状态下植物细胞光合速率相等，但由于温度不同，呼吸作用消耗的有机物
是不相同的，因此有机物的积累量是不相同的，D错误。
故选AC。
二、综合题
5．（2023春·湖南衡阳·高二衡阳市八中校考阶段练习）据《自然》杂志2022年12月刊文介绍，我国科研
人员将菠菜叶绿体的类囊体制备成纳米类囊体单元（NTUs），并用动物软骨细胞膜（CM）将其包裹得到
CM-NTUs，最终成功实现了将植物类囊体跨物种植入到动物细胞内。请回答下列有关问题：(1)类囊体膜的结构及相关生理过程如上图所示：
①复合物A-D中，含有光合色素的复合物有 。
②图中物质b在光合作用过程中的作用有 （答出2点）。
(2)研究者向骨关节炎模型小鼠的骨关节内注射CM-NTUs并给予适宜光照，数周后检查发现小鼠关节形态
改善，骨关节炎疼痛好转。
①植入了NTUs的软骨细胞中既能合成ATP又能合成[H]的具体场所有 。
②有同学认为，患病小鼠相关症状好转的原因是NTUs为软骨细胞直接提供了丰富的葡萄糖等光合产物。
请评价该观点是否正确，并说明理由： 。
(3)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持
续生产，需稳定提供的物质有 。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，
若要增产，可采取的有效措施有 （答两点）。
【答案】(1) 复合物A、复合物C 作为还原剂参与C 还原、为C 还原提供能量
3 3
(2) 类囊体薄膜、细胞质基质、线粒体基质 不正确；NTUs本身不能进行光合作用的暗反应，不
能合成葡萄糖等有机物
(3) NADPH、ATP和CO 增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度
2
【分析】1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，
氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与NADP+结合，形成NADPH。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗
反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用，在有关酶的催化作用下，提供能量促使
ADP与Pi反应形成ATP。
2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。
在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能
量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳
化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【详解】（1）①光合色素能吸收光能，根据复合物A、复合物C可吸收光能，可知其含有光合色素。
②物质b是利用NADP+和H+，利用电子传递链中的电能合成的NADPH，可作为还原剂参与C 还原并为
3
C 还原提供能量。
3
（2）①类囊体薄膜上可进行光反应合成ATP，产生[H]，同时有氧呼吸的第一阶段和第二阶段也能产生
[H]，并且有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，故植入了NTUs的软骨细胞中既能合成ATP又能合成[H]的具
体场所有类囊体薄膜、细胞质基质、线粒体基质。
②根据题意可知，CM-NTUs是利用动物软骨细胞膜（CM）将叶绿体的类囊体包裹形成的，不含叶绿体基
质，因此不能进行光合作用的暗反应合成葡萄糖，故患病小鼠相关症状好转的原因是NTUs为软骨细胞直
接提供了丰富的葡萄糖等光合产物这一观点是不正确的。
（3）暗反应需要光反应提供NADPH、ATP，且暗反应的原料是CO，故若要实现黑暗条件下持续生产，
2
需稳定提供的物质有NADPH、ATP和CO。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明限制
2
因素不是光照强度，可能是二氧化碳的浓度和温度等因素，因此若要增产，可增加二氧化碳的浓度和适当
提高环境温度。
6．（2022秋·辽宁沈阳·高三东北育才学校校考阶段练习）气孔限制指由于气孔导度的限制导致胞间CO 浓
2
度不能满足光合作用的需求，非气孔限制指由于叶绿体活性降低等原因引起光合作用能力降低。为研究昼
夜温差通过哪种方式影响番茄幼苗光合速率，科研人员利用人工气候箱进行实验，昼夜平均温度一致，上
午10点测定各指标，实验结果见下表（注：气孔导度表示气孔张开的程度）。回答列问题：
组 昼夜温差 总叶绿素含量 气孔导度 胞间CO 浓度 释放氧气速率
2
别 （℃） （μg·cm-2） （μmol·m-2·s-1） （μmol·m-2·s-1） （μmol·m-2·s-1）
10（20℃/
1 27.90 144.3 260.0 6.31
20℃）
26（23℃/
2 29.96 166.6 231.6 11.49
17℃）
12（26℃/
3 32.01 186.9 193.8 14.30
14℃）
(1)实验过程中测得的氧气释放速率 （填“大于”或“小于”）叶绿体产生氧气速率。
(2)在夏季晴朗白天的中午，大田种植的番茄常常出现的“光合午休”现象与气孔限制有关。从这个角度分
析，发生“光合午休”现象的原因是 。
(3)欲测定总叶绿素含量，可用 试剂对其进行提取。据表分析，与组1相比，组2和组3
增加，气孔内外CO 交换增强，胞间CO 浓度不升反降，说明加大昼夜温差主要是降低了 （填
2 2
“气孔”或“非气孔”）限制，增强了叶片光合能力。(4)为增加番茄幼苗有机物积累量，应适当 （填“增大”或“减小”）昼夜温差。
【答案】(1)小于
(2)此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO 无法进入叶片组织，致使光合作用（暗反应）受到限制
2
(3) 无水乙醇/95%酒精加无水碳酸钠 总叶绿素含量与气孔导度 非气孔
(4)增大
【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段：1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合
色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，
形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也
储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。2、暗
反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有
关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并
被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合
物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。
【详解】（1）叶绿体产生的氧气，一部分用于呼吸作用，多余的氧气被释放出去，故氧气释放速率小于
叶绿体产生氧气速率。
（2）在晴朗的中午番茄会出现“光合午休”现象是由于中午温度过高、蒸腾作用过强，导致气孔关闭，
细胞吸收空气中的二氧化碳减少，从而影响光合作用的暗反应阶段，导致光合作用速率降低。
（3）光合色素能溶解在丙酮或乙醇等有机溶剂中，所以可用无水乙醇提取色素。据表分析，与组1相比，
组2和组3总叶绿素含量增加，气孔导度也增加，气孔内外CO 交换增强，但胞间CO 浓度不升反降，说
2 2
明叶片光合能力的增强与气孔导度（气孔限制）无关，而是因为降低了非气孔限制，增强了叶片光合能力。
（4）释放氧气速率表示净光合速率， 净光合速率越大有机物积累量越大，由表格数据可知，昼夜温差越
大，释放氧气速率越大，有机物积累量越大。
7．（2023春·陕西榆林·高二校联考期末）黄精的根状茎为常用中药，具有提高免疫力、降低血糖和血脂、
抗肿瘤、消炎等功效，被收录于《中国药典》（2020年版）。研究表明，黄精怕强光直射，为探究遮阴对
泰山黄精光合作用的影响，某研究团队设置了5个不同程度的遮阴处理：R1（不遮阴全光照，CK）、R2
（遮阴20%）、R3（遮阴40%）、R4（遮阴60%）、R5程度（遮阴80%），在黄精植株盛花期对不同处
理进行光合作用参数的测定和分析，结果如图所示。回答下列问题：
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(1)与黄精叶肉细胞净光合作用速率大小直接相关的细胞器是 。卡尔文循环进行的场所是
，该过程需要光反应提供的物质是 。
(2)据图分析， 程度的遮阴处理条件下，黄精植株的净光合速率相对最大，该条件下，黄精植株进行
光合作用所固定的CO 来源于 。若为黄精叶片提供H18O，块根中的淀粉会含18O，写出元素转移的
2 2
路径： （用相关物质及箭头表示）。
(3)在黄精的栽培中人们总结出“根深叶茂”和“育秧先育根”的宝贵经验，黄精植株地上部分长得好，必
须要根生长得好，对此作出合理的解释是： 。
【答案】(1) 叶绿体和线粒体 叶绿体基质 NADPH、ATP
(2) R3（40%） 呼吸释放（或有氧呼吸）的CO 和从外界吸收的CO
2 2
→淀粉
(3)地上部分生长所需要的水分和矿质元素（无机盐）主要由根系提供
【分析】1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适
温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二
氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增
加到一定的值，光合作用强度不再增强。
【详解】（1）净光合作用速率=总光合速率-呼吸速率，光合作用发生在叶绿体中，有氧呼吸主要发生在线
粒体中，所以与黄精叶肉细胞净光合作用速率大小直接相关的细胞器是叶绿体和线粒体。卡尔文循环即暗
反应过程，进行的场所是叶绿体基质，该过程需要光反应提供ATP和NADPH。
（2）分析题图可知，R3程度的遮阴处理条件下，黄精植株的净光合速率相对最大，R3条件下，黄精植株
进行光合作用所固定的CO 主要来源于叶肉细胞呼吸（或有氧呼吸）释放的二氧化碳，以及外界空气提供
2
的CO。若为黄精叶片提供H18O，水会参与呼吸作用的第二阶段生成二氧化碳，二氧化碳可继续参与暗反
2 2应过程，生成C ，C 继续参与卡尔文循环过程生成C 和淀粉，即转移途径是H18O→CO →C →C H O→
3 3 5 2 2 3 6 12 6
淀粉。
（3）地上部分生长所需要的水分和矿质元素（无机盐）主要由根系提供，故黄精植株地上部分长得好，
必须根生长得好。
1．（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。
2．（2021·重庆·高考真题）类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是
（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．水光解产生的O 若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜
2
B．NADP+与电子（e-）和质子（H+）结合形成NADPH
C．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D．电子（e-）的有序传递是完成光能转换的重要环节
【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[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）：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[H]的作用下还原生成糖类有机物。
【详解】A、水光解产生的O 场所是叶绿体的类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，而氧气在线粒体内膜
2
上被利用，氧气从叶绿体类囊体膜开始，再穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，穿过线粒
体的两层膜，所以至少要穿过5层膜，A错误；
B、光反应中NADP+与电子（e-）和质子（H+）结合形成NADPH，然后在暗反应过程中被消耗，B正确；
C、由图可知，产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢，色素合成等其他消耗能量的反应，C正确；
D、电子（e-）在类囊体薄膜上的有序传递是完成光能转换的重要环节，D正确。
故选A。
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）。
【答案】(1) 叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b） 一和二
(2) 红光+蓝光 6 不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多
(3)将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，
其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数
【分析】1、光合色素的提取和分离实验中，用纸层析法分离叶绿体色素的原理为，不同的色素在层析液
中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，分离后获得4条色素带，由下到上
分别为叶绿素b（黄绿色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），其中叶绿素a
和叶绿素b统称为叶绿素，主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2、分析题图，补光时间为6小时/天，且红光+蓝光组平均花朵数最多，即在此条件下最有利于火龙果成花。
【详解】（1）火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a和叶绿素b，二者统称为叶绿素。
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
的色素带位于第一条和第二条。
（2）根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光+蓝光组平
均花朵数都最多，该光源的补光时间是6小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】（3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，
所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，
其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
4．（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) 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 红光：蓝光=3：2 叶绿素和含氮物质的含量最高,光合
作用最强
(3) 光合速率最大且增加值最高
升高温度 减少环境污染，实现能量多级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。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】
