文档内容
第 9 讲 能量之源——光与光合作用
内容考情——知考向 核心素养——提考能
1.说明光合作用过程及 通过比较光反应与暗反应及它
生命观
对它的认识过程 们之间的关系，建立对立统
念
一、结构决定功能的观点
2.活动：提取和分离叶
内容要求
绿体色素
科学思 理解C 、C 等物质变化和光合
3.活动：探究不同环境 3 5
维 作用的相关曲线
因素对光合作用的影响
2020·全国卷Ⅰ(30)、
2020·全国卷Ⅲ(29)、 科学探 探究光照强度、CO 浓度等对
2
究 光合作用强度的影响
2019· 全 国 卷 Ⅰ (3 、
29) 、 2019· 全 国 卷
近三年考情
Ⅱ(31)、
2018·全国卷Ⅰ(30)、 社会责 关注光合作用与农业生产及生
2018·全国卷Ⅱ(30)、 任 活的联系
2018·全国卷Ⅲ(29)
考点一 叶绿体中的色素及其提取和分离
1.色素的提取与分离实验 可看作两个实验哦！
(1)实验原理
(2)实验流程(3)实验结果及分析
2.叶绿体的结构及其中的色素
(1)光合作用的结构——叶绿体
并非光合作用的必要条件，蓝藻、光合细菌也能进行光合作用，但没有叶绿体。(2)色素的吸收光谱
由图可以看出：
①色素的功能：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色素吸收光的范围：一般叶绿体中的色素只吸收可见光(可见光的波长范围大
约是390～760 nm)，对红外光和紫外光不吸收。 参看必修1 教材P “学科交
99
叉”
提醒 ①植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反
射出来。
②植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。(教材P 拓展题)
100
(1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素(√)
(2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(√)(3)秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的(×)
(4)光合作用需要的色素和酶只分布在叶绿体基粒中(×)
(5)光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与(√)
1.生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？如果阴天或夜间给大棚内的
农作物补光呢？
提示 无色，因日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。补红光和蓝
紫光。
2.(实验改进)提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：即在圆心处滴加适
量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的 4个同
心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？
提示 ①胡萝卜素(橙黄色) ②叶黄素(黄色) ③叶绿素a(蓝绿色) ④叶绿素
b(黄绿色)
1.色素提取分离三个常见异常现象原因分析
(1)滤液颜色均过浅的原因 若只是最下面两条色素带较浅呢？
①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；
②一次加入大量的无水乙醇，提取液浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)。
(2)滤纸条色素带重叠的原因
①滤液细线不直；②滤液细线过粗。
(3)滤纸条无色素带的原因
①忘记画滤液细线；
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
2.影响叶绿素合成的三大因素
3.色素与叶片的颜色
考向1 结合实验原理及过程，考查科学探究能力
1.(2020·江苏卷，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，
下列叙述错误的是( )
A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.研磨时添加石英砂有助于色素提取
D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散答案 B
解析 叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇
作为溶剂提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入CaCO 可以防止叶绿素被氧化
3
破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶绿体中的色素释放
出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，
D正确。
2.(2020·云南毕业班统一检测)为探究pH对叶绿素稳定性的影响，某科研小组进
行了如表实验。下列叙述错误的是( )
组号 叶绿素溶液/mL pH 处理时间/min 溶液颜色
① 3.0 8.0 10 绿色
② 3.0 7.0 10 绿色
③ 3.0 6.0 10 黄绿色
④ 3.0 5.0 10 黄褐色
A.叶绿素可用无水乙醇提取
B.该实验设置了四个实验组，是一个对照实验
C.该实验说明叶绿素在酸性条件下不稳定，在碱性条件下稳定
D.由该实验结果推测，酸雨可能会造成藻类植物光合作用能力下降
答案 C
解析 叶绿体色素易溶于有机溶剂，可以加入无水乙醇进行叶绿素的提取，A
正确；该实验设置了四个实验组，每个组别之间形成对照关系，是一个对照实
验，B正确；根据表中数据可知，酸性环境下叶绿素溶液的颜色变成黄绿色或黄褐色，说明酸性环境下的叶绿素可能因稳定性较差而被分解，在 pH为7或8
的环境中，叶绿素溶液的颜色均为绿色，但这不能排除碱性增强时色素可能会
被破坏，C错误；结合C项分析，可知酸性条件下叶绿素含量降低，因此酸雨
可能会造成藻类植物光合作用能力下降，D正确。
考向2 围绕光合色素考查科学思维能力
3.(2017·全国卷Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长
光的反应(如O 的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )
2
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO 的吸收速率随光波长的变化来表示
2
D.叶片在640～660 nm波长光下释放O 是由叶绿素参与光合作用引起的
2
答案 A
解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，所以在蓝紫光区吸收的光能
可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收
光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO 的吸收速率和
2
O 的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶
2
绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在 640～660 nm波长光下释放O 是由
2
叶绿素参与光合作用引起的，D正确。
4.(2021·长沙一中质检)用叶绿素完全缺失的水稻叶片进行相关实验，下列叙述正确的是( )
A.叶绿素完全缺失的水稻叶片不能吸收红光
B.叶绿体内部巨大的膜面积为暗反应的酶提供了附着位点
C.用该水稻叶片进行光合色素的分离实验，圆形滤纸片上会出现两个直径较小
的圆
D.Fe参与叶绿素的组成
答案 A
解析 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，所以叶绿
素完全缺失的水稻叶片不能吸收红光，A正确；叶绿体内部巨大的膜面积(类囊
体膜)为光反应的酶提供了附着位点，B错误；用该水稻叶片(叶绿素完全缺失)
进行光合色素分离实验，滤纸条上会出现两个直径较大的圆，即出现胡萝卜素
和叶黄素的色素带，C错误；Fe不参与叶绿素的组成，Mg参与叶绿素的组成，
D错误。
考点二 光合作用的过程
1.光合作用的探究历程2.光合作用的过程
3.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
区 能量来源 光能 氧化无机 物释放的能量
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
提醒 (1)同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如 18O就没有放射性，
不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。
(2)光合作用过程中的[H]和呼吸作用中的[H]不同，光合作用中[H]是还原型辅酶
Ⅱ(NADPH)的简化表示方法。
(3)绿色植物和化能合成菌为自养生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异
养生物。
(4)C 和 C 并不是只含有 3 个或 5 个碳原子，还有 H、O 等原子，如丙酮酸
3 5(C H O )就是一种三碳化合物
3 4 3
(1)光反应必须在光照下进行，暗反应必须在暗处进行(×)
(2)H O在光下分解为[H]和O 的过程发生在叶绿体基质中(×)
2 2
(3)光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂(√)
(4)适宜条件下培养的叶绿体，突然将原来的白光改为绿光照射，则短时间内[H]
含量会增多(×)
(5)叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉(×)
(6)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO 后，可完成暗反应过程(√)
2
(7)土壤中的硝化细菌可利用CO 和H O合成糖类(√)
2 2
必修① P “资料分析”、P “文字信息”1.下面是光合作用探究历程中恩格
100 102
尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：
(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？
提示 选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧
细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？
提示 排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。
(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？
提示 消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。
(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？提示 防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。
(5)两实验设计中是如何形成对照的？
提示 恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨
克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。
2.叶绿体中C 的分子数量为什么多于C 的分子数量？
3 5
提示 暗反应CO 固定时，每消耗1分子C ，产生2分子C ；C 还原时，每还
2 5 3 3
原2分子C 产生1分子C ，因此当暗反应速率达到稳定时，C 的分子数是C 的
3 5 3 5
2倍。
1.光合作用反应式及元素去向分析
①O：HO――→18O
2
C18O ――→C ――→(CHO)
2 3
②C：14CO ―→14C ―→(14CH O)
2 3 2
③H：H O→[H]→(CH O) 为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)
2 2
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO 的固定，Ⅲ表示C 的还原，当外界条件(如光
2 3
照、CO )突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
2(2)“模型法”表示C 和 C 的含量变化
3 5
起始值C 高于C (约其2倍)
3 5
考向1 结合光合作用的过程，考查科学思维能力和科学探究能力
1.(2020·天津等级考，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与 16种酶等物质
一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。
该反应体系在光照条件下可实现连续的 CO 固定与还原，并不断产生有机物乙
2
醇酸。下列分析正确的是( )
A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO
2
C.类囊体产生的ATP和O 参与CO 固定与还原
2 2
D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
答案 A解析 题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的 CO 固定与还原，并
2
不断产生有机物乙醇酸”说明，乙醇酸是在暗反应中合成的，合成场所相当于
叶绿体基质，A正确；该反应体系既能在类囊体上进行光反应，又能利用16种
酶等物质进行暗反应，因此该反应体系不断消耗的物质有 CO 、H O等，B错
2 2
误；类囊体上进行的光反应为暗反应中C 的还原提供了NADPH和ATP，光反
3
应产生的O 不参与暗反应，C错误；该反应体系中有类囊体，在光照条件下还
2
可实现连续的CO 固定与还原，说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的
2
光合作用色素，D错误。
2.(2019·全国卷Ⅰ，3)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，
一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自于( )
A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水
C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气
答案 A
解析 水是占细胞鲜重含量最多的化合物，矿质元素是构成细胞中主要化合物
的基础，植物幼苗生长过程中可从土壤中吸收水分和矿质元素使植株质量增加；
另外，植物在光照条件下可进行光合作用，通过吸收空气中的 CO 合成有机物
2
使植株质量增加。故A符合题意。3.(2021·河南顶级名校联考)追根溯源，对绝大多数生物来说，活细胞所需能量
的最终源头是太阳能。高等植物通过
光合作用固定太阳能，同时也进行细胞呼吸释放能量。下列关于高等植物光合
作用和有氧呼吸的说法，正确的是( )
A.光合作用和有氧呼吸均产[H]，且为同一物质
B.植物个体的所有细胞均能进行光合作用和有氧呼吸
C.光合作用只在叶绿体中进行，有氧呼吸只在线粒体中进行
D.用HO培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O
答案 D
解析 光合作用和有氧呼吸均产[H]，但光合作用产的[H]为NADPH(还原型辅
酶Ⅱ)，有氧呼吸产的[H]为NADH(还原型辅酶Ⅰ)，为不同的物质，A错误；植
物个体所有活细胞均能进行有氧呼吸，但并非所有细胞均能进行光合作用，例
如根细胞没有叶绿体，无法进行光合作用，B错误；高等植物的光合作用只在
叶绿体中进行，有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，第二、三阶段在线
粒体中进行，C错误；HO可参与光反应过程产生18O ，也可参与有氧呼吸第二
2
阶段产生C18O ，C18O 再参与暗反应过程，可使 18O转移到糖类等有机物中，D
2 2
正确。
考向2 条件骤变时叶绿体中各物质含量变化，考查科学思维能力
4.(2014·全国卷Ⅰ，2改编)在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿
体一段时间后，突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照射，在照射瞬间叶
绿体中的物质所发生的变化错误的是( )A.ATP含量下降 B.C 的含量上升
3
C.合成C 的速率加快 D.NADPH的含量下降
5
答案 C
解析 叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光，若由自然光突然改用光照
强度与自然光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的NADPH和
ATP减少，A、D正确；由于NADPH和ATP含量下降，导致C 被还原为C 的
3 5
速率减慢，而短时间内暗反应中CO 的固定仍在消耗C ，生成C ，故短时间内
2 5 3
C 的含量会上升，合成C 的速率减慢，B正确，C错误。
3 5
5.(2021·长春市质检)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实
现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是( )
A.突然中断CO 供应会暂时引起叶绿体基质中C /C 比值减小
2 5 3
B.突然中断CO 供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加
2
C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C /C 比值减小
3 5
D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减小
答案 B
解析 突然中断CO 供应导致CO 的固定速率降低，叶绿体中C 含量增加、C
2 2 5 3
含量减少，A错误；突然中断CO 供应使C 含量减少，进而使ATP和[H]含量
2 3
增多，所以ATP/ADP比值增加，B正确；突然将红光改变为绿光后光能利用率
降低，ATP和[H]含量减少，进而使C 含量增多、C 含量减少，C错误；突然将
3 5
绿光改变为红光后光能利用率提高，ATP和[H]含量增加，ATP/ADP比值增加，D错误。
光反应制约暗反应，暗反应也制约光反应
光反应为暗反应提供[H]和ATP，故光反应停止时，暗反应无法进行，然而光反
应也需暗反应为之提供ADP、Pi和NADP＋等，故暗反应停止(如停止CO 供应)
2
时，光反应也将受制约，从而导致O 产生速率下降。
2
考点三 影响光合作用的因素及应用
1.内部因素
(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图
所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(3)叶面积指数
2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度
②CO 浓度
2
③温度
④水分或矿质元素
影响气孔的开闭超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出
现萎蔫。(2)多因子对光合速率的影响
(1)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO 浓度时，其光合速率未随之增加，
2
主要限制因素是光反应(√)
(2)延长光照时间能提高光合作用强度(×)
(3)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用(×)
(4)停止供水，植物光合速率下降，这是由于水是光合作用的原料，又是光合产
物在植物体内运输的主要介质(√)
1.(生产实践)土壤板结，光合速率下降的原因是土壤板结，导致土壤中缺氧，根
细胞进行无氧呼吸，产生的 ATP 减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减
少，光合色素的合成和酶 数量减少，光合作用减弱 。
2.(生产实践)北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是：
光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞 CO 供应不足，光合作用减弱。
2
3.(生产实践)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原
因。
提示 有机肥在被微生物分解的时候会产生无机盐并释放 CO ，增加了土壤中
2矿质元素含量和大棚中的CO 浓度，促进光合作用。
2
考向1 单因子对光合作用的影响及应用
1.(2021·江西九江联考)如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线，请分析
选出不正确的一项( )
A.若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点 B应
相应地向右移动
B.若增加二氧化碳浓度，B点左移，C点左移，D点向右上方移动
C.D点时，ATP的移动方向从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
D.若图中为阳生植物，则换为阴生植物，B点和D点均要向左移动
答案 B
解析 B点为光补偿点，此时光合作用与呼吸作用强度相等，若适当提高温度，
光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点 B应相应地向右移动，A
正确；若增加二氧化碳浓度，则光合作用强度增加，B点左移，C点右移，D点
向右上方移动，B错误；D点时的光合作用强度最大，其光反应产生的 ATP从
类囊体薄膜移向叶绿体基质，参与暗反应过程中三碳化合物的还原，C正确；
若换为阴生植物，B点和D点均要向左移动，D正确。
2.(2020·全国卷Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，
该栽培措施对作物的作用有____________________(答出2点即可)。
(2) 农 田 施 肥 的 同 时 ， 往 往 需 要 适 当 浇 水 ， 此 时 浇 水 的 原 因 是
__________________________________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的
方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高
和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率
的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由
是______________________________________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/(μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤中氧气含量，促进
根系的呼吸作用 (2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)A和C 作物A光饱和点高且长得高，可利用上层较强光照进行光合作用；
作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作
用
解析 (1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，
使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O 含量增多，有利于根细胞进行
2
有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶
解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水，以使肥料中
的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的浓度，防止作物因
过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作
物 A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物
C)。
考向2 结合多因素对光合作用的影响，考查综合分析问题能力
3.(2014·全国卷Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题：
(1)当CO 浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO 浓度在
2 2
A～B之间时，曲线________表示了净光合速率随CO 浓度的增高而增高。
2
(2)CO 浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加
2
的环境因素是______________________________________________。
(3)当环境中CO 浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的
2
CO 量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO 量。
2 2
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO 浓度的措施来提高该种植物的产
2
量，还应该同时考虑____________这一因素的影响，并采取相应措施。
答案 (1)0 a、b、c (2)光强 (3)大于 (4)光强
[慧眼识图 获取信息]考向3 创新实验，考查科学探究能力
4.(2020·江苏扬州中学模拟)图1是某植物叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸过程
氧元素的变化示意图，其中甲、乙表示气体，①～④表示相关过程；图2是研
究人员探究光照强度对该植物光合作用影响的实验装置以及得到的实验结果。
请回答下列问题。
(1)图 1 中，甲、乙代表的气体分别是________。④过程发生的场所是
________________。
(2)图2实验中选择长势良好的健康植物的目的是 。
(3)图2中A点叶肉细胞中发生的生理过程包括图1中的________(填序号)过程。
(4)有同学提出：在本研究中，随着时间的推移由于装置中 CO 供应减少，植株
2
幼苗的光合速率会受到限制，进而影响实验结果的准确性。请简要写出实验思
路，探究该同学的想法是否正确。
答案 (1)CO 、O 叶绿体基质 (2)防止除光照强度以外的其他因素(无关变
2 2量)对实验结果造成影响 (3)①②③④ (4)可取图2所示的两个相同装置，其中
一个装置内放一个加有一定量 CO 缓冲液(保证装置内CO 浓度维持稳定)的小
2 2
烧杯，另一个装置内放一个加有等量蒸馏水(或清水)的小烧杯，将两装置放在
题干所述实验环境中，再每隔一定时间，测定并记录两装置内的光合速率，并
进行比较。(答案合理即可)
解析 (1)由[H]和乙生成H O可知，这是有氧呼吸第三阶段(②)，乙是O ，由
2 2
H O生成[H]和O 为光合作用的光反应阶段(③)，其中生成的[H]用于暗反应阶
2 2
段。由甲是气体，且图1中C H O ―→[H]＋甲、[H]＋甲―→C H O 可知，甲
6 12 6 6 12 6
是CO ，因为CO 既是有氧呼吸的产物，又是光合作用暗反应阶段的原料。(2)
2 2
图2实验中选择长势良好的健康植物的目的是防止除光照强度以外的其他因素
(无关变量)对实验结果造成影响。(3)图2中A点为光补偿点，B点为光饱和点，
限制AB段光合速率的因素主要是光照强度，限制 B点之后的光合速率的因素
是除光照强度以外的温度、CO 浓度等。图2中A点净光合速率为0，此时光合
2
速率等于呼吸速率，故 A点叶肉细胞中发生的生理过程包括图 1中的①②③④。
(4)要探究随着时间的推移由于装置中CO 供应减少，植株幼苗的光合速率会受
2
到限制的正确性，可取图2所示的两个相同装置，其中一个装置内放一个加有
一定量CO 缓冲液(保证装置内CO 浓度维持稳定)的小烧杯，另一个装置内放
2 2一个加有等量蒸馏水(或清水)的小烧杯，将两装置放在题干所述实验环境中，
再每隔一定时间，测定并记录两装置内的光合速率，并进行比较。
考点四 光合作用与细胞呼吸的综合应用
1.光合作用与有氧呼吸的区别
项目 光合作用 有氧呼吸
物质变化 无机物――→有机物 有机物――→无机物
稳定的化学能→ ATP 中活跃化学 能及
能量变化 光能→稳定的化学能(储能)
热能(放能)
实质 合成有机物，储存能量 分解有机物、释放能量，供细胞利用
场所 叶绿体 细胞质基质、线粒体
条件 只在 光下进行 有光、无光都能进行
2.光合作用与细胞呼吸三个层面上的联系
(1)过程联系
(2)物质联系
①C：CO ――→(CH O)――→C H O ――――→CO
2 2 3 4 3 2
②O：H O――→O ――――→H O
2 2 2
③H：H O――→[H]――→(CH O)――――――――→[H]――→H O
2 2 2
(3)能量联系
3.光合作用与有氧呼吸中[H]、ATP的来源与去路1.辨析净光合速率与总光合速率
(1)微观辨析
(2)结合曲线辨析
(3)从语言文字中辨析
还有“叶绿体吸收”也表示总光合速率
总 ( 真正 ) 光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率“从环境(容器)中吸收”
“同化”“固定”或“消
或“环境(容器)中减少” 黑暗中释放的CO 的量
耗”的CO 的量 2
2 的CO 的量
2
“释放至容器(环境)中”
“产生”或“制造”的O
2 或“容器(环境)中增加” 黑暗中吸收的O 的量
的量 2
的O 的量
2
“产生”“合成”或“制 “积累”“增加”或“净 黑暗中消耗的有机物的
造”的有机物的量 产生”的有机物的量 量
注 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
光合作用消耗的CO 量＝从环境中吸收的CO 量＋呼吸释放的CO 量
2 2 2
光合作用产生的O 量＝释放到环境中的O 量＋呼吸作用消耗的O 量
2 2 2
2.光合作用曲线中的“关键点”移动
(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。
(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大CO 浓度(光照强度) 左移 右移
2
适当减小CO 浓度(光照强度) 右移 左移
2
土壤缺Mg2＋ 右移 左移
注意： 细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO (或光)补偿点应右移，反之
2
左移。
(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO 浓度使光合速率增大
2
时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较考向1 结合光合作用与呼吸作用相关曲线考查科学思维能力
1.(2020·江西南昌四校二联)如图为自然环境中一昼夜测得某植物CO 的吸收速
2
率曲线图，关于该图的叙述错误的是( )
A.A点产生的原因是夜温降低，细胞呼吸减弱，CO 释放减少
2
B.开始进行光合作用的点是B点，结束光合作用的点是M点
C.光合速率与呼吸速率相等的点是C、H点，有机物积累量最大的点是M点
D.DE段下降的原因是部分气孔关闭，CO 吸收减少，FH段下降的原因是光照
2
减弱答案 C
解析 A点释放CO 的速率减小，是由于夜间温度降低，呼吸酶活性降低，呼
2
吸速率降低，CO 释放减少，A正确；由图可知，B点是光合作用开始的点，M
2
点之后，CO 释放速率不变，说明M点之后不再进行光合作用，B正确；H点
2
之后，光合作用速率小于呼吸作用速率，有机物减少，因此有机物积累最大的
点是H点，C错误；DE段光照较强，温度较高致使部分气孔关闭，二氧化碳通
过气孔进入叶肉细胞间隙的量减少，光合速率降低；FH段是下午光照逐渐减弱
的时间段，此时光合速率下降的原因是光照减弱，D正确。
2.(2021·湖北黄冈第一次调研)如图所示，在适宜温度和一定的光照强度下，甲、
乙两种植物叶片的CO 净吸收速率与CO 浓度的关系，下列说法正确的是(
2 2
)
A.在CO 浓度低于b的环境中植物乙比植物甲生长得更好
2
B.CO 浓度大于a时，甲才能进行光合作用
2
C.适当增加光照强度，a点将右移
D.CO 浓度为b时，甲、乙植物的实际光合作用强度相等
2
答案 A
解析 据图分析，可知在CO 浓度低于b的环境中，植物乙比植物甲生长得更
2好，A正确；CO 浓度等于a时，甲的光合作用速率与呼吸作用速率相等，B错
2
误；适当增加光照强度，光合作用增强，则a点将左移，C错误；CO 浓度为b
2
时，甲、乙两种植物的净光合作用强度相等，但是甲、乙的呼吸作用强度与实
际光合作用强度不一定相等，D错误。
考向2 光合作用和细胞呼吸的综合运用，考查综合分析问题能力
3.(2020·黑龙江哈尔滨一调改编)如图表示绿色植物叶肉细胞内的部分代谢过程，
相关叙述错误的是( )
A.在细胞质基质中发生过程①时，会释放少量能量
B.过程③和④都发生在叶绿体基质中
C.过程③主要消耗过程①、②产生的[H]
D.突然增大光照强度，则短时间内叶绿体中C 含量会减少
3
答案 C
解析 图示表示细胞呼吸和光合作用的部分过程，其中①表示有氧呼吸或无氧
呼吸的第一阶段、②表示有氧呼吸或无氧呼吸的第二阶段、③表示暗反应中C
3
的还原、④表示暗反应中CO 的固定。有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段发生在细
2
胞质基质中，其中有机物分解为丙酮酸，同时释放少量的能量，A正确；过程
③和④表示暗反应的两个阶段，都发生在叶绿体基质中，B正确；光合作用与
细胞呼吸所产生的[H]本质不同，光合作用中的[H]为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，细胞呼吸过程中的[H]为还原型辅酶Ⅰ(NADH)，细胞呼吸过程中产生的[H]不用
于光合作用，C错误；突然增大光照强度，光反应会增强，导致[H]和ATP生成
增加，而短时间内CO 浓度基本不变，暗反应中CO 固定(C 的来源)速率基本
2 2 3
不变，但C 的还原(C 的去路)速率增大，故短时间内叶绿体中C 含量会减少，
3 3 3
D正确。
4.(2020·山东等级考，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
2
________(填“高于”“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
5
ADP、Pi和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 (1)根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，
模块2利用电能电解水生成H＋和O ，并发生能量转换的过程。该系统中的模块
2
1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块 3将大气中的CO 转换为糖类，相
2
当于光合作用的暗反应。暗反应中的CO 的固定为CO 和C 结合生成C ，C 在
2 2 5 3 3
光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类
和C ，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C )，乙为三碳化合物(C )。
5 5 3
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则CO 浓度突然降低，CO 的固定受阻，
2 2
而三碳化合物(C )的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合
3
物(C )含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若该系统气泵停转
3
时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，从而导致模块2
中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量＝光合作用合成
糖类的量－细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，该系统没有呼吸作用消耗糖
类，所以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
2
高于植物。(4)干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO 的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。
2
重温真题 经典再现
1.经典重组 判断正误
(1)蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用(2019·海南卷，1D)( )
(2)高等植物光合作用中光反应只发生在生物膜上(2018·海南卷，4A)( )
(3)叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中(2017·全国卷Ⅲ，2B)(
)
(4)照光培养一段时间的绿藻，用黑布迅速将培养瓶罩上，绿藻细胞的叶绿体内
CO 的固定加快(2014·全国卷Ⅰ，2B)( )
2
(5)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光(2013·全国卷Ⅱ，2D)( )
(6)用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素(2013·海南卷，8C)( )
提示 (1)√ (2)√ (3)√
(4)× 用黑布迅速将培养瓶罩上，没有光照，导致[H]和ATP减少，暗反应减
弱，CO 的固定减弱。
2
(5)× 植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以
叶片呈现绿色。
(6)× 用乙醇提取的叶绿体色素中含有胡萝卜素。
2.(2019·海南卷，9)下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是( )
A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B.红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素aC.光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D.红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
答案 B
解析 光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能，但需要利用光反应阶段形成
的[H]和ATP，A正确；胡萝卜素不能吸收红光，B错误；光反应中，将光能转
变为ATP中活跃的化学能，需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与，C正确；
红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用，光能可以转变为ATP中活
跃的化学能，D正确。
3.(2019·海南卷，12)下列关于绿色植物的叙述，错误的是( )
A.植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸
B.植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的
C.遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降
D.植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用
答案 B
解析 有氧呼吸不需要光照，植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸，A正
确；植物细胞中ATP不一定都是在膜上合成的，如细胞质基质和线粒体基质中
也可以合成ATP，B错误；合成叶绿素需要光照，遮光培养会导致光照减弱，
会导致叶肉细胞的叶绿素含量下降，C正确；植物幼茎的绿色部分含有叶绿体，
能进行光合作用，所有的活细胞都能进行呼吸作用，D正确。4.(2020·全国卷Ⅲ，29)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 (1)______ 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等
有氧呼吸的部分过
反应名称 (2)______ 光合作用的光反应
程
合成ATP的能量来
化学能 (3)______ 化学能
源
终产物(除ATP外) 乙醇、CO (4)______ (5)______
2
答案 (1)细胞质基质 (2)无氧呼吸 (3)光能
(4)O 、NADPH (5)H O、CO
2 2 2
解析 (1)(2)无氧条件下，某些细胞可以将葡萄糖分解成乙醇和CO ，并释放少
2
量能量，该过程为无氧呼吸，发生在细胞质基质中。(3)(4)在真核细胞中，光合
作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体膜上，叶绿体类囊体膜上的光合色素
吸收的光能，有两方面的用途：①将水分解成[H](NADPH)和氧，氧直接以分子
的形式释放出去，[H](NADPH)被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂
参与到暗反应阶段的化学反应中去；②在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi
发生化学反应，形成ATP。(5)在线粒体中可以发生有氧呼吸的第二阶段和第三
阶段，在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]
(NADH)，并释放出少量的能量；在有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的
[H](NADH)经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。因此丙酮酸等在线粒体内氧化分解的终产物除了ATP外，还有二氧化碳和水。
5.(2020·江苏卷，27)大豆与根瘤菌是互利共生关系，如图所示为大豆叶片及根
瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
(1)在叶绿体中，光合色素分布在________上；在酶催化下
直接参与CO 固定的化学物质是H O和________。
2 2
(2)如图所示的代谢途径中，催化固定 CO 形成 3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在
2
________中，PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗
糖的酶存在于________。
(3)根瘤菌固氮产生的NH 可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱
3
水缩合形成________键。
(4)CO 和 N 的固定都需要消耗大量 ATP。叶绿体中合成 ATP 的能量来自
2 2
________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运
输物质的优点是________________________________________________。
答案 (1)类囊体(薄)膜 C (2)叶绿体基质 细胞质基质 (3)肽 (4)光能
5
糖类 (5)非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖，对渗透压的影响相对小)
解析 (1)叶绿体中的光合色素分布在类囊体薄膜上；在暗反应过程中，一分子
CO 和一分子C 在酶的催化下结合、反应，形成两分子 C 。(2)光合作用的暗反
2 5 3
应阶段发生在叶绿体基质中，固定CO 形成PGA发生在暗反应过程中，相关酶
2
分布在叶绿体基质中。由题图可以看出，TP合成蔗糖的过程发生在细胞质基质中，相关酶也分布在细胞质基质中。(3)氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形
成肽键。(4)光合作用的光反应阶段，叶绿体中的光合色素可将光能转变成 ATP
中的化学能。根瘤中没有叶绿体，不进行光合作用，故其中合成ATP的能量主
要来自呼吸作用中糖类的氧化分解。(5)与葡萄糖相比，蔗糖是非还原性二糖，
化学性质较稳定；质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，蔗糖溶液溶质分子
数少，对植物细胞的渗透压影响相对小。
课后·分层训练
(时间：35分钟)
1.(2020·海南省高考模拟，3)温室大棚栽培黄瓜时，CO 不足会引起黄瓜苗黄化，
2
畸形瓜增多，产量下降。针对以上现象所采取的措施中，不合理的是( )
A.白天气温较高时打开大棚换气口
B.晚上在大棚内进行补光
C.将养猪棚与黄瓜棚相连通
D.在大棚内适当施用有机肥
答案 B
解析 晚上在大棚内进行补光，延长了光照时间，没有补充二氧化碳，B错误。
2.(2021·吉林长春实验中学考试)下列有关光合作用和细胞呼吸中[H]的叙述，正
确的是( )
A.光合作用中的[H]为NADPH
B.光合作用中的[H]将五碳化合物还原C.有氧呼吸中的[H]均在膜上产生
D.无氧呼吸中消耗NADH的过程有ATP生成
答案 A
解析 呼吸作用中的[H]是NADH，光合作用中的[H]是NADPH，A正确；在有
关酶的催化作用下，C 接受ATP释放的能量并且被[H]还原，B错误；有氧呼吸
3
第一阶段在细胞质基质中产生[H]，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中产生
[H]，C错误；无氧呼吸产生的[H]是NADH，无氧呼吸第二阶段消耗NADH的
过程没有ATP生成，D错误。
3.(2020·河南郑州一测)下列有关细胞呼吸和光合作用原理的应用，说法错误的
是( )
A.用乳酸菌制酸奶时，应先通气后密封，以利于乳酸菌发酵
B.手指受伤时选择透气的消毒纱布包扎，可以抑制破伤风芽孢杆菌的繁殖
C.给蔬菜大棚补充光照，用红色光源好于同样强度的白炽灯
D.栽培农作物要“正其行，通其风”，主要目的是为植物光合作用提供较多的
CO
2
答案 A
解析 乳酸菌是厌氧菌，制酸奶时应密封发酵，A错误；破伤风芽孢杆菌是厌
氧菌，手指受伤时选择透气的消毒纱布包扎，充足的氧气可以抑制破伤风芽孢
杆菌的繁殖，B正确；相同光照强度下，红色光源比白炽灯光源能更多地被光
合色素吸收，有利于蔬菜的光合作用，C正确；栽培农作物时通风有利于及时补充CO ，可为植物光合作用提供充足的原料，D正确。
2
4.(2021·海南调研)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的
是( )
A.提取色素时加入SiO 的目的是防止研磨中色素被破坏
2
B.画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线
C.研磨时一次性加入足量无水乙醇的提取效果最好
D.分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素带变浅
答案 B
解析 提取色素时需要加入一些特定试剂，加入SiO 的目的是使研磨更充分，
2
加入CaCO 的目的是防止色素被破坏，A错误；重复画滤液细线时要等上一次
3
滤液线干燥后再进行画线，B正确；研磨时无水乙醇应分次少量加入，C错误；
分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素溶解在层析液中，最终滤纸上
会得不到色素带，D错误。
5.(2021·广东惠州市调研)下列有关光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是( )
A.无氧呼吸的第一、二阶段均可产生[H]
B.马拉松比赛中人体主要通过无氧呼吸获得能量
C.CO 固定不需要光照，但需要酶的催化
2
D.光合作用过程中产生的(CH O)中的氧一部分来自H O，一部分来自CO
2 2 2
答案 C
解析 无氧呼吸的第一阶段可产生[H]，无氧呼吸的第二阶段不能产生[H]，A
错误；马拉松比赛中人体主要通过有氧呼吸获得能量，B错误；CO 的固定不
2需要光照，但需要酶催化，C正确；光合作用过程中产生的(CH O)中的氧全部
2
来自CO ，D错误。
2
6.(2021·青海西宁模拟)如图为叶绿体结构与功能示意图，字母表示叶绿体的结
构(A为膜结构)，数字表示有关物质。下列叙述不正确的是( )
A.参与光合作用的色素位于图中的A部分
B.③进入叶绿体后，通过固定形成⑤物质
C.若突然停止光照，B中④的含量会升高
D.用18O标记①，可在②中测到较高放射性
答案 B
解析 A为叶绿体类囊体薄膜，参与光合作用的色素位于图中的 A上，A正确；
③CO 进入叶绿体后，通过固定形成④C ，⑤(CH O)的形成还需要经过C 还原
2 3 2 3
的过程，B错误；若突然停止光照，光反应合成的NADPH与ATP减少，被还
原的C 减少，则B叶绿体基质中④C 的含量会升高，C正确；O 中的O来源
3 3 2
于H O，用18O标记①H O，可在②O 中测到较高放射性，D正确。
2 2 2
7.(2020·昆明市“三诊一模”摸底诊断)在4月和9月，茶树树冠上层叶片的净光
合速率与光照强度的关系如图。回答下列问题。(1)本研究可通过测定________的吸收速率来表示上层叶片的净光合速率，该物
质进入叶肉细胞后在________中被固定。
(2)光照强度为0和b时，叶肉细胞中都能产生ATP的细胞器是________。
(3)光照强度小于 a时，限制茶树树冠上层叶片净光合速率的主要环境因素是
________，判断依据是____________________________________________。
光照强度为a时，4月茶树树冠上层叶片单位时间内固定的太阳能________(填
“大于”“等于”或“小于”)9月的。
答案 (1)CO 叶绿体基质 (2)线粒体 (3)光照强度 随着光照强度增强，净
2
光合速率增大 小于
解析 (1)茶树树冠上层叶片的净光合速率可用CO 的吸收速率、O 的释放速率
2 2
或者有机物的积累速率来表示；CO 进入叶肉细胞后首先被叶绿体基质中的C
2 5
固定。(2)光照强度为0时，叶肉细胞只能进行呼吸作用，不能进行光合作用，
此时能产生ATP的细胞器是线粒体；光照强度为b时，叶肉细胞既能进行呼吸
作用，又能进行光合作用，此时能产生ATP的细胞器是线粒体和叶绿体；因此
光照强度为0和b时，叶肉细胞中都能产生ATP的细胞器是线粒体。(3)光照强
度小于a时，随着光照强度增强，净光合速率增大，故光照强度小于 a时，限
制茶树树冠上层叶片净光合速率的主要环境因素是光照强度。分析题图可知，
光照强度为a时，4月和9月茶树树冠上层叶片的净光合速率相等，而4月茶树树冠上层叶片的呼吸速率小于9月茶树叶冠上层叶片的呼吸速率，总光合速率
＝净光合速率＋呼吸速率，因此 4月茶树树冠上层叶片的总光合速率小于 9月
茶树树冠上层叶片的总光合速率，4月茶树树冠上层叶片单位时间内固定的太
阳能小于9月的。
8.(2020·山东等级考试二模，3)茶树是一年内多轮采摘的叶用植物，对氮元素需
求较大，因此生产中施氮量往往偏多，造成了资源浪费和环境污染。为了科学
施氮肥，科研小组测定了某品种茶树在不同施氮量情况下净光合速率等指标，
结果见下表。表中氮肥农学效率＝(施氮肥的产量－不施氮肥的产量)/施氮肥的
量，在茶叶收获后可通过计算得出；叶绿素含量、净光合速率能直接用仪器快
速检测。下列说法错误的是( )
叶绿素含量/(mg·g 净光合速率/ 氮肥农学效
施氮量/ (g·m－2)
－1) (μmol·m－2·s－1) 率/(g·g－1)
0 1.28 9.96 －
25 1.45 10.41 1.51
40 1.52 12.54 2.42
55(生产中常用
1.50 10.68 1.72
施氮量)
A.氮元素与茶树体内叶绿素合成有关，科学施氮肥能够促进光反应
B.在茶树体内，氮元素不参与二氧化碳转化为有机物的过程
C.净光合速率能够反映氮肥农学效率，生产过程中可依此指导科学施氮肥
D.40 g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量还需进一步测定
答案 B
解析 叶绿素中含有N、Mg等元素，所以氮元素与叶绿素合成有关，叶绿素具
有吸收、转化、传递光能的作用，科学施氮肥能够促进光反应，A正确；在茶树体内，二氧化碳转化为有机物需要[H]以及多种酶的参与，这些物质都含氮，
氮元素参与该过程，B错误；从表格中可以看出，施氮量不同，净光合速率不
同，净光合速率能够反映氮肥农学效率，生产过程中可依此指导科学施氮肥，
C正确；40 g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量还需进一步在25 g·m－2 ～
55 g·m－2之间缩小梯度进行测定，D正确。
9.(2021·湖南怀化期末)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，有关分析正确的是( )
A.黑暗的目的是与光照作对照
B.pH＝4的缓冲溶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 黑暗处理的目的是避免光照对ATP的合成产生干扰，A错误；pH＝4的
缓冲溶液模拟的是叶绿体类囊体内部的环境，B错误；ADP与Pi在类囊体薄膜
上形成ATP，ATP形成后进入叶绿体基质，C错误；分析实验结果可知，类囊
体转移至pH＝8缓冲溶液中立即加入ADP和Pi有ATP产生，而平衡之后加入ADP和Pi无ATP产生，说明叶绿体中ATP形成的动力来自类囊体膜两侧的pH
差，D正确。
10.(2021·四川遂宁调研)下图分别是萨克斯、鲁宾和卡门、恩格尔曼所做的关于
光合作用的三个经典实验。下列相关叙述中，正确的是( )
A.图1中A与C部分对照说明光合作用需要光
B.图2所示实验运用的实验方法是荧光标记法
C.图3所示实验中，好氧细菌分布于被光束照射的叶绿体部位
D.若探究光反应的过程，需要对H O和CO 进行同位素标记并追踪其去向
2 2
答案 C
解析 图1中B与C部分对照说明光合作用需要光，A错误；图2所示实验运
用的实验方法是同位素标记法，B错误；图3所示实验中，光束照到的叶绿体
部位能进行光合作用产生氧气，所以好氧细菌分布于被光束照射的叶绿体部位，
C正确；H O是光反应的反应物，CO 是暗反应的反应物，因此若探究光反应的
2 2
过程，需要对H O进行同位素标记并追踪其去向，D错误。
2
11.(2021·广东广州市毕业班综合测试)图示为光合作用的部分过程，磷酸丙糖是
光合作用暗反应的产物，它可在叶绿体中转化为淀粉，也可运输到细胞质基质
中合成蔗糖，回答下列问题：(1)图示中a过程表示三碳化合物的合成，该过程发生在叶绿体________中，光
照强度下降会导致光合速率下降，原因是光反应产物减少，直接导致图示中
________(填图中字母)过程反应速率下降。我国劳动人民在古代就总结出“正
其行，通其风”增产措施，该措施的主要目的是促进图示中________(填图中字
母)过程。
(2)在萨克斯验证叶片在光下产生淀粉的实验中，对实验材料进行24 h的饥饿处
理，请据图解释遮光部分为何检测不到淀粉： 。
(3)已知焦磷酸化酶可催化淀粉的合成，该酶的活性受叶绿体内 C 和Pi调节(一
3
个表现为促进，一个表现为抑制)，叶绿体在白天会形成淀粉粒，夜间淀粉粒消
失，据此推断对焦磷酸化酶有活化作用的是________，有抑制作用的是
________。图示中，细胞质基质中Pi浓度较高时磷酸丙糖与Pi交换后转移到细
胞质基质，因此淀粉的合成和蔗糖的合成呈________关系。
(4)合理施用磷肥，可增加作物产量，改善作物品质，P通常以HPO或H PO形
2
式被植物吸收，参与重要大分子有机物如________的合成；也参与光合作用过
程，如_______________________________________________。
答案 (1)基质 b a
(2)黑暗条件下不产生磷酸丙糖，导致淀粉不能合成，同时原有的淀粉水解为麦
芽糖和葡萄糖
(3)C Pi 竞争(相互抑制)
3
(4)核酸(或DNA/RNA) 光反应中ATP的合成(或NADPH的合成/糖类的磷酸化)
解析 (1)C 与CO 反应生成C 发生在暗反应阶段，暗反应的场所是叶绿体基质。
5 2 3
光照强度下降，光反应产生的[H]和 ATP 减少，由题图可知 b 过程需要[H]和ATP参与，[H]和ATP减少会直接导致b过程反应速率下降，进而导致光合速率
下降。“正其行，通其风”可提高CO 浓度，促进了图中a过程(CO 的固定)。
2 2
(2)据图可知，磷酸丙糖经过一系列反应，可在叶绿体中转化为淀粉，在黑暗条
件下将实验材料进行24 h饥饿处理，磷酸丙糖不能产生，导致淀粉不能合成，
同时叶绿体中原有的淀粉水解为麦芽糖和葡萄糖。(3)白天时，植物叶肉细胞能
进行光合作用，CO 与C 反应生成C ，叶绿体在白天形成淀粉粒，说明C 对焦
2 5 3 3
磷酸化酶具有活化作用，Pi对焦磷酸化酶的作用最可能是抑制作用。结合题图
分析，蔗糖的合成与淀粉的合成都与磷酸丙糖有关，再结合题中信息细胞质基
质中Pi浓度较高时磷酸丙糖与Pi交换后转移至细胞质基质中，从而使细胞质基
质中蔗糖的含量升高，由于叶绿体中磷酸丙糖的含量降低，故合成淀粉的量减
少，因此淀粉的合成和蔗糖的合成呈竞争关系。(4)P是细胞中重要大分子有机
物核酸的组成元素，P也是光反应产物ATP、NADPH的组成元素。
12.(2021·太原市质检)若将生长在水分含量正常土壤中的某植物通过减少浇水进
行干旱处理，该植物体内将发生一系列形态与生理的适应性变化，而脱落酸
(ABA)在植物干旱胁迫反应中起重要作用。回答下列问题：
(1)干旱处理后叶片气孔开度变小，减弱________(填过程)。气孔开度变小是由
叶片中ABA作用于保卫细胞(如图所示)，使其渗透压改变而________(填“吸水”或“失水”)造成的。
(2)干旱处理后根系也将变得更加发达(数目更多，长度更长)，研究表明这也是
由ABA引起的。请以该植物ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设
计实验验证该结论，要求简要写出实验思路和预期结果。
答案 (1)蒸腾作用(水分散失) 失水
(2)实验思路：取正常水分条件下的ABA缺失突变体植株若干，统计根的数量
和长度，随机均分为甲、乙两组，甲组用干旱和适量 ABA处理，乙组用干旱处
理，一段时间后，测定两组植株根的长度和数目(观察两组植株根的情况)。预
期结果：甲组比乙组植株根的长度更长，数目更多(根系发达)。
解析 (1)干旱处理后，叶片中ABA作用于保卫细胞，使保卫细胞的渗透压改
变而失水，气孔开度变小，蒸腾作用减弱。(2)据题意可知，本实验的目的是验
证干旱处理后ABA可使该植物的根系变得更加发达，该实验的自变量是是否经
ABA处理，因变量是根系的生长状况。实验思路：取正常水分条件下的 ABA
缺失突变体植株若干，统计根的数量和长度，随机均分为甲、乙两组，甲组用
干旱和适量ABA处理，乙组用干旱处理，一段时间后，测定两组植株根的长度
和数目。预期结果：甲组比乙组植株根的长度更长，数目更多。
13.(2020·河南百校质检)紫菜是一种可人工栽培的海藻，对不同处理时间和光照
强度下的紫菜光合作用强度与呼吸作用进行研究，结果显示光照强度为2 800 lx
时，紫菜的光合放氧速率和光合固碳速率均达到最大值，低于或高于此光照强度，光合放氧速率和光合固碳速率均下降(其他条件保持相同且适宜)，如表所
示。在2 800 lx光照强度下，光照6 h后，光合放氧速率和光合固碳速率均呈下
降趋势。将紫菜置于黑暗环境中 12 h，紫菜的有氧呼吸速率呈逐渐下降趋势。
回答下列问题：
光照强度(lx) 1 500 2 000 2 800 3 800
光合固碳速率相对值 510 630 1 060 1 040
光合放氧速率相对值 580 900 1 280 510
(1)与 2 800 lx 相比，光照强度为 1 500 lx 时，紫菜叶绿体中的 C 产生速率
3
________(填“慢”“相同”或“快”)；在 3 800 lx 光照强度下，紫菜的
________(填“光”或“暗”)反应系统受到的伤害可能更严重。
(2)试分析在2 800 lx光照强度下，光照6 h后光合放氧速率下降的原因是
。
(3)若温度相同，容器密闭，紫菜在光照下的有氧呼吸速率与黑暗中的会不会一
直相同？________，理由是 。
答案 (1)慢 光
(2)光合作用消耗水中的二氧化碳，二氧化碳逐渐减少，影响暗反应的进行，进
而影响光反应的进行，导致光合放氧速率下降(答案合理即可)
(3)不会 由于黑暗条件下，随着氧气的消耗，紫菜在黑暗中的有氧呼吸速率会
逐渐下降，而在光照条件下，紫菜在一定时间内不断产生氧气，基本不会影响
其有氧呼吸速率(答案合理即可)
解析 (1)结合表中数据2 800 lx时光合固碳速率相对值为 1 060，而1 500 lx时，
光合固碳速率相对值为510，光合固碳产生C ，故与2 800 lx时相比，光照强度
3
为1 500 lx时，紫菜叶绿体中的C 产生速率较慢；与2 800 lx相比，在3 800 lx
3
光照强度下，紫菜的光合放氧速率明显下降，但光合固碳速率下降较少，故推
测是光反应系统受到的伤害可能更严重。(2)由于温度、光照强度等没有变化，推测在2 800 lx光照强度下，光照6 h后光合放氧速率下降是因为光合作用消耗
水中的二氧化碳，二氧化碳逐渐减少，影响暗反应的进行，进而影响光反应的
进行，使光合放氧速率降低。(3)在黑暗条件下，紫菜只消耗氧气，不能产生氧
气，随着氧气浓度的降低，紫菜的有氧呼吸速率逐渐下降，而在光照条件下，
紫菜在一定时间内能不断产生氧气，其有氧呼吸速率基本不会降低，故紫菜在
光照下和黑暗中的有氧呼吸速率不会一直相同。
