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考向 06 光合作用与能量转换
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 可以防止叶绿素被破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶
3
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.(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a
C.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 NADPH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
和NADPH中活跃的化学能，D正确。
1.色素的提取与分离实验
(1)实验原理
(2)实验装置及操作(3)实验结果及分析
1.叶绿素提取和分离实验异常现象分析
异常现象 原因分析
(1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；(2)一次加入过量的
色素带颜色较浅 无水乙醇，提取液浓度太低(应分次加入少量无水乙醇，如
10 mL)；(3)画滤液细线时次数太少
(1)未加碳酸钙或加入过少，叶绿素被破坏；(2)实验材料中
滤纸条下面两条色素带较浅
叶绿素的含量较少(如泛黄的叶片)色素带重叠 (1)滤液细线不直；(2)滤液细线过粗
(1)忘记画滤液细线；(2)滤液细线接触或浸没于层析液，色
无色素带
素全部溶解到层析液中
【易错点 1】 关于光合色素的4点提醒
点拨： (1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝藻等)，但是都含有光合色素。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不
吸收，只是吸收量较少。
(3)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。
(4)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
【易错点2】 误认为用光照射叶绿体中提取的色素就能发生光反应
点拨： 叶绿体中的色素具有吸收、传递、转化光能的作用，发生光反应除色素、光照之外，还需ADP、
Pi、HO、NADP＋、酶等。
2
1.(2022·北京房山区期末)如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( )
A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B.若选用同种但失绿变黄的叶片，色素含量可能是(甲＋乙)<(丙＋丁)
C.四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D.四种色素中，丙和丁主要吸收红光
【答案】B
【解析】提取色素时加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A错误；由题图可知，甲为叶绿素b，乙为叶绿
素a，丙为叶黄素，丁为胡萝卜素，失绿变黄的叶片中叶绿素含量较低，所以色素含量可能是(甲＋乙)<(丙
＋丁)，B正确；四种色素都能溶解在层析液中，丁扩散距离最远，丁色素的溶解度最大，C错误；丙(叶黄
素)和丁(胡萝卜素)主要吸收蓝紫光，D错误。
2.(2022·黑龙江哈三中一调)在绿叶中色素的提取与分离实验中，在滤纸中央滴一滴色素滤液，然后进行分离(如图)，得到四个不同颜色的同心圆。下列说法正确的是( )
A.可以用层析液提取绿叶中的光合色素
B.由外向内的第三圈呈蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光
C.如实验中未加CaCO ，会导致由外向内的第一、二圈颜色较浅
3
D.由外向内第一、二圈中的色素主要吸收红光和蓝紫光
【答案】B
【解析】根据叶绿体中色素的分离原理可知，可以用层析液分离绿叶中的光合色素，提取光合色素常用无
水乙醇，A错误；根据分析可知，由外向内的第三圈是叶绿素a，呈蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光，B正
确；光合色素的提取实验中加入CaCO 的作用是防止叶绿素被破坏，所以如果实验中未加CaCO ，叶绿素
3 3
a和叶绿素b含量较少，即由外向内的第三、四圈颜色较浅，C错误；由外向内第一、二圈中的色素是胡萝
卜素和叶黄素，它们主要吸收蓝紫光，D错误。
3.(2021·广东卷，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 的酶被称为
2 3
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】 由“唯一催化CO 固定形成C 的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反
2 3
应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体的基质中，催化C 和CO 结合生
5 2
成C ，A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B
3
错误；在暗反应阶段，CO 的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。
2
4．(2017年全国卷2)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题：
（1）图中①、②、③、④代表的物质依次是_______________________、_______________________、
_______________________、_________________，[H]代表的物质主要是_________________。
（2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在
_________________（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。
（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_________________。
【答案】O NADP+ ADP+Pi C NADH（或答：还原型辅酶Ⅰ） C和D 在缺氧条件
2 5
下进行无氧呼吸
【详解】
光反应中物质变化：HO→2H+1/2O （水的光解）；NADP+ + 2e- + H+ → NADPH 能量变化：
2 2
ADP+Pi+光能→ATP
暗反应中物质变化：CO+C 化合物→2C 化合物（二氧化碳的固定）2C +4NADPH+ATP→（CHO）+ C
2 5 3 3 2 5
+H O（有机物的生成或称为C 的还原）
2 3
能量变化：ATP→ADP+Pi（耗能）
（1）由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应，图中类囊体膜上发生水的光解，产生
NADPH
和①氧气；暗反应阶段消耗ATP和NADPH，产生②NADP+、③（ADP和Pi）；暗反应过程为卡尔文循环，
CO+C 化合物→2C 化合物（二氧化碳的固定），所以④为C 。呼吸作用的第一阶段的场所为C细胞质基
2 5 3 5
质，在第一阶段中，各种能源物质循不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A；呼吸作用的第二、三阶段的
场所为D线粒体，在第二阶段中，乙酰辅酶A（乙酰CoA）的二碳乙酰基，通过三羧酸循环转变为CO 和
2
氢原子；在第三阶段中，氢原子进入电子传递链（呼吸链），最后传递给氧，与之生成水。呼吸作用中的
[H]为还原型辅酶I（NADH）。（2）植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有：光合作用光反应阶段（A）
和有氧呼吸的三个阶段（C和D）。（3）酒精是植物细胞无氧呼吸的产物。
【点睛】易错易混点为[H]，注意呼吸作用中的[H]为还原型辅酶I（NADH），光合作用中的[H]为还原型辅酶II（NADPH）。
1.光合作用过程
(1)图解光合作用的过程
(2)比较光反应与暗反应
3.光合作用的概念及反应式
(1)概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并
且释放出氧气的过程。
(2)反应式：
CO＋HO――→(CHO)＋O
2 2 2 2(3)元素的转移途径
①H：3HO――→NADPH――→ (C 3 H O)。
2 2
②C：14CO――→ 14 C ――→(14CHO)。
2 3 2
③O：HO――→ 18 O ；C18O――→C ――→(CHO)。
2 2 3
1.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(如光照、CO)突然发生变化时，
2 3 2
分析相关物质含量在短时间内的变化：
(2)“模型法”表示C 和 C 的含量变化
3 5
起始值C 高于C (约为其2倍)
3 5【易错点1】 对光合作用过程的4点说明
点拨： (1)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(C HO)就是一种三
3 5 3 4 3
碳化合物。
(2)暗反应不直接需要光，但是如果没有光，光反应停止后，暗反应很快也会停止。
(3)光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。
(4)叶绿体产生的ATP只能用于暗反应(C 的还原)，不能用于细胞中其他部位的生命活动。
3
【易错点2】 误认为14C转移途径为14CO→14C →14C →(14CHO)
2 3 5 2
点拨： 光合作用暗反应中 C 的作用在于固定 CO 形成 C ，14CO 中的 14C 转移途径为
5 2 3 2
14CO→14C →(14CHO)，中间没有C 参与。
2 3 2 5
3.(2022·东北师大附中质检)如图表示光合作用过程，a、b、c表示物质，甲、乙表示场所，下列有关分析错
误的是( )
A.物质b可能是ADP和Pi
B.物质c直接被还原生成(CHO)和C
2 5
C.甲中色素不溶于水，能溶于有机溶剂
D.乙中含有多种催化反应的酶
【答案】B
【解析】根据图示可看出，甲是叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所，乙为叶绿体基质，是暗
反应的场所，物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi，A正确；物质c为CO ，CO 转化成(CHO)
2 2 2
和C 需经过CO 的固定和C 的还原两个过程，B错误；类囊体薄膜上的色素不溶于水，能溶于有机溶剂，
5 2 3
C正确；叶绿体基质中含有多种催化反应的酶，D正确。
4.(2022·东北师大附中质检)如图表示光合作用过程，a、b、c表示物质，甲、乙表示场所，下列有关分析错
误的是( )A.物质b可能是ADP和Pi
B.物质c直接被还原生成(CHO)和C
2 5
C.甲中色素不溶于水，能溶于有机溶剂
D.乙中含有多种催化反应的酶
【答案】B
【解析】根据图示可看出，甲是叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所，乙为叶绿体基质，是暗
反应的场所，物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi，A正确；物质c为CO ，CO 转化成(CHO)
2 2 2
和C 需经过CO 的固定和C 的还原两个过程，B错误；类囊体薄膜上的色素不溶于水，能溶于有机溶剂，
5 2 3
C正确；叶绿体基质中含有多种催化反应的酶，D正确。
5.(2018·江苏卷，18)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果
成立的是( )
A.横坐标是CO 浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
2
B.横坐标是温度，甲表示较高CO 浓度，乙表示较低CO 浓度
2 2
C.横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度，甲表示较高CO 浓度，乙表示较低CO 浓度
2 2
【答案】D
【解析】由题图可知，甲、乙两曲线刚开始重叠，之后又分开，A项所述条件不会出现图示结果，A不符
合题意；横坐标为温度，则相应曲线应存在最适温度下的最高净光合速率，呈现先上升后下降趋势，B不
符合题意；叶绿体中的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。若横坐标表示光波长，
随着波长增大植物的净光合速率不应是先增大后趋于稳定，C不符合题意；随着光照强度的增加，净光合
速率先增加后趋于稳定，在某一光照强度下，较高浓度的CO 条件下植物净光合速率大，D符合题意。
2
6．（2022年1月·浙江·高考真题）不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，
研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植
物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示
先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。回答下列问题：
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用____________方法分离。光合色素吸收的光能转化为
ATP和NADPH中的化学能、可用于碳反应中____________的还原。
(2)据分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO 浓度低，其原因是____________。气孔主要由保卫细胞构成、
2
保卫细胞吸收水分气孔开放、反之关闭，由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但
这种作用可被____________光逆转。由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光
合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞____________，细胞吸水，气孔开放。
(3)生产上选用__________LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光
以合理比例的____________或____________、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。
【答案】(1) 层析 3-磷酸甘油酸
(2) 光合速率大，消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升高
(3) 不同颜色 光强度 光照时间
【解析】
【分析】
分析图1：蓝光光照比红光光照下光合速率大、气孔导度大、胞间CO2浓度低。
分析图2 ：表示该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理对气孔导度的影响：蓝光刺激
可引起的气孔开放程度增大，绿光刺激不影响气孔开放程度，先蓝光后绿光处理也基本不影响气孔开放程
度，先蓝光再绿光后蓝光处理气孔开放程度增大的最多。由此可知绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻
止作用，但这种作用又可被蓝光逆转。
(1)
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，
所以常用纸层析法分离光合色素。光合色素吸收的光能通过光反应过程转化为ATP和NADPH中的化学能，
用于碳反应中3-磷酸甘油酸的还原，将能量转移到有机物中。
(2)据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO 浓度低，其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大，但光合速
2
率大，消耗的二氧化碳多。分析图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用又
可被蓝光逆转，并且先蓝光再绿光后蓝光处理的效果比只用蓝光刺激更明显。由图1图2可知蓝光可刺激
气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞溶
质浓度升高，细胞吸水膨胀，内侧膨胀的多，气孔侧内陷，气孔开放。
(3)
生产上选用不同颜色的LED灯或滤光性薄膜可获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光
以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射，利于提高光合速率，利于次生代谢产物的合成。
【点睛】
本题考查了不同光质对光作用过程中，气孔导度（气孔的开放程度）、胞间CO2浓度、光合速率的影响，
解题关键是知道所学的光作用过程的相关知识，并结合题中的图示信息做出准确判断。
1.影响光合作用的内部因素
(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.影响光合作用的外部因素
(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.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，反之左移。
2(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时，D点向右上方移动；反
2
之，移动方向相反。
【易错点1】 混淆塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择
点拨： 为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光，这是因为太阳的全色
光透过时各种颜色的光均可被作物吸收(对黄绿色吸收较少)，而阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，
则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。因为若利用白炽灯，则其发出的光中“黄、绿
光”利用率极低，从节省能源(节电、节省成本)的角度讲，用红灯泡、紫灯泡效率最高。
【易错点2】 误认为温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高
点拨： 白天适当提高温度或增加CO 浓度，可有利于提高光合产量，夜晚不进行光合作用，适当降低温
2
度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量，从而提高作物产
量。然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，呼吸酶活性过小，当呼吸作用被过度抑制时，
必将减弱矿质离子的吸收等代谢过程，从而制约次日的光合作用，这对作物生长显然不利。
【易错点3】 混淆不同图形中的光补偿点
点拨： 四幅图中所有的A点及图乙中的B点均表示光补偿点，因此在判断时一定要认真分析。
5．（2022·安徽淮北·二模）农业生产中合理施肥对实现粮食稳产、高产至关重要，科研工作者以水稻为研
究材料，设置4种不同的处理方式，分别为不施氮肥（CK）低氮150 kg·hm-2（LN）、 中氮240kg·hm-2
（MN）、高氮330kg·hm-2（HN），研究施肥对水稻生命活动的影响，研究结果见下表，据表回答：净光合速率Pn 气孔导度Ga 标记CO 浓度Ci
处理 2
（µmol•m-2•s-1） （mol•m-2•s-1） （µmol•mol-1）
CK 19.8 0.36 305
LN 22.9 0.41 301
MN 24.3 0.47 312
HN 26.2 0.53 306
(1)净光合速率可以用测得的单位时间、单位叶面积的___________（写出1种即可）表示。
(2)叶肉细胞的叶绿体中，氮元素主要存在于____________等物质中（写出2种即可）。
(3)分析表格数据可知，适当增施氮肥可以___________（填“提高”或“降低”）水稻光合作用速率，原
因是___________________。
(4)研究表明，大量施用化肥会导致土壤结构不良和土壤酸化；减施氮肥并用有机肥替代部分氮肥对维持土
壤肥力，保障粮食生产安全具有重要意义。施用有机肥的优点有_____________________________（写出2
点即可）。
【答案】(1)CO 的吸收量、O 的释放量或有机物的积累量
2 2
(2)叶绿素、酶、磷脂、核酸（DNA、RNA）、NADPH、蛋白质、ATP、ADP等
(3) 提高 适当增施氮肥，气孔导度增加，CO 的吸收量增加，暗反应增强，光合速率提高
2
(4)改良土壤结构、减少化肥的使用、减少环境污染、增加了植物光合作用所需的CO 量、提供更多的无机
2
盐
【解析】
【分析】
影响光合作用的环境因素有光照强度、CO 的浓度、温度等。
2
(1)
净光合速率表示总光合速率和呼吸速率的差值，可以用测得的单位时间、单位叶面积的CO 的吸收量、O
2 2
的释放量或有机物的积累量表示。
(2)
叶绿体中的叶绿素（组成元素为C、H、O、N、Mg）、酶（组成元素中至少有C、H、O、N）、磷脂（组
成元素为C、H、O、N、P）、核酸（DNA、RNA）、NADPH、蛋白质、ATP、ADP等都含有氮元素。
(3)
分析表格数据可知，适当增施氮肥使气孔导度增加，则CO 的吸收量增加，CO 是暗反应的原料，则暗反
2 2
应增强，水稻光合速率提高。
(4)大量施用化肥会导致土壤结构不良和土壤酸化，而施用有机肥能够改良土壤结构、减少化肥的使用、减少
环境污染、增加了植物光合作用所需的CO 量、提供更多的无机盐，对保障粮食生产安全具有重要意义。
2
6．（2022·湖北·恩施市第一中学模拟预测）以大豆为实验材料，研究了CO 浓度升高的条件下，干旱胁迫
2
及复水后大豆的生理变化。生长室分成实验组和对照组2个组，每组2个处理。对照组（充分供水和重度
干旱），CO 浓度为当前大气CO 浓度（350μmol/mol）；实验组（充分供水和重度干旱），每天7：
2 2
00~19：00分别通入浓度为700μmol/mol的CO（为大气CO 浓度的2倍）。干旱处理的第5天开始复水，
2 2
使土壤含水量恢复至充分供水程度。实验结果如图1和图2所示。请回答下列问题：
(1)CO 进入__________后，与__________结合而被固定。
2
(2)第1~4天，无论是充分供水还是干旱胁迫，高浓度CO 处理的大豆净光合速率均__________大气CO 浓
2 2
度处理的，原因是__________________________________________________。干旱胁迫使大豆光合效率
__________。CO 浓度升高短期内可__________大豆的光合效率，长期则会出现适应性改变。
2
(3)由图2分析可得，充分供水时，高CO 浓度条件下，大豆的蒸腾速率__________。而干旱胁迫条件下蒸
2
腾速率急剧下降，原因可能是______________________，涉及的植物激素是__________。
【答案】(1) 叶绿体基质 C
5
(2) 高于 CO 浓度增高可提高作物的暗反应效率，从而提高作物的光反应效率，最终表现为净
2
光合速率提高 下降 提高
(3) 减弱 干旱胁迫使大豆的气孔关闭 脱落酸
【解析】
【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）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]
的作用下还原生成有机物。(1)
结合分析可知，CO 进入叶绿体基质后，与C 结合形成C 而被固定，发生的场所是叶绿体基质。
2 5 3
(2)
据图分析，第1~4天，无论是充分供水还是干旱胁迫，高浓度CO 处理的大豆净光合速率均高于大气CO
2 2
浓度处理的，说明二氧化碳是影响光合速率的重要因素，其作用机理是CO 浓度增高可提高作物的暗反应
2
效率，从而提高作物的光反应效率，最终表现为净光合速率提高。干旱胁迫使大豆光合效率下降，原因可
能是干旱胁迫导致气孔关闭，进而使二氧化碳无法通过气孔进入叶绿体中，从而使光合速率下降。CO 浓
2
度升高短期内可提高大豆的光合效率，长期则会出现适应性改变，这是生物体具有适应性的表现。
(3)
由图2分析可得，充分供水时，高CO 浓度条件下，大豆的蒸腾速率减弱。而干旱胁迫条件下蒸腾速率急
2
剧下降，应该是由于干旱胁迫使大豆的气孔关闭，进而使蒸腾速率下降，该过程中涉及的植物激素是脱落
酸，脱落酸能促进气孔关关闭，进而使蒸腾速率下降。
7．（2022·全国甲卷·高考真题）根据光合作用中CO 的固定方式不同，可将植物分为C 植物和C 植物等
2 3 4
类型。C 植物的CO 补偿点比C 植物的低。CO 补偿点通常是指环境CO 浓度降低导致光合速率与呼吸速
4 2 3 2 2
率相等时的环境CO 浓度。回答下列问题。
2
(1)不同植物（如C 植物和C 植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是
3 4
____________（答出3点即可）。
(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________（答出1点即可）。
(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C 植物比C 植物生长得好。从两种植物
4 3
CO 补偿点的角度分析，可能的原因是______________。
2
【答案】(1)O 、[H]和ATP
2
(2)自身呼吸消耗或建造植物体结构
(3)C 植物的CO 补偿点低于C 植物，C 植物能够利用较低浓度的CO
4 2 3 4 2
【解析】
【分析】
光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：（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[H]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）：
CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物是指绿色植物通过叶
2 5 3 3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。
(1)
光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜上，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成，
因此光合作用光反应阶段生成的产物有O、[H]和ATP。
2
(2)
叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存
起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。
(3)
C 植物的CO 固定途径有C 和C 途径，其主要的CO 固定酶是PEPC，Rubisco；而C 植物只有C 途径，
4 2 4 3 2 3 3
其主要的CO 固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，CO 吸收减少；由于C 植物
2 2 4
的CO 补偿点低于C 植物，则C 植物能够利用较低浓度的CO，因此光合作用受影响较小的植物是C 植
2 3 4 2 4
物，C 植物比C 植物生长得好。
4 3
8．（2018年3卷）回答下列问题：
（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的___________上，该物质主要捕获可见光中的
_________。
（2）植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数（单位土地面积上的叶面积总和）与植物群体光合速率、
呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，
群体光合速率和干物质积累速率均_______。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是
__________________________。
（3）通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO 量相等时所需要的光照强度
2
________（填“高”或“低”）。
【答案】类囊体膜 蓝紫光和红光 增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体
干物质积累速率降低 低
【分析】
本题主要考查光合作用和细胞呼吸的相关知识。据题意可知，植物群体光合速率即为总光合速率，干物质积累速率即为净光合速率；据题中曲线可知；当叶面积系数小于a时，群体光合速率、干物质积累速率及
呼吸速率均上升；当叶面积系数大于a，小于b时，群体光合速率上升、干物质积累速率基本不变、呼吸
速率上升；当叶面积系数大于b时，群体光合速率不变、干物质积累速率下降、呼吸速率上升。
【详解】
（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体
上的色素主要捕获红光和蓝紫光；
（2）由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均上升；当
叶面积系数大于b时，由于群体光合速率不变，而群体呼吸速率仍在上升，导致群体净光合速率降低，干
物质积累速率下降；
（3）由于阴生植物的呼吸作用强度小于阳生植物，即阴生植物通过呼吸作用放出的CO 比阳生植物少，
2
因此阴生物光合作用吸收CO 量与呼吸作用放出的CO 量相等时所需要的光照强度比阳生植物低。
2 2
【点睛】
关键要理解植物群体光合速率即为总光合速率，干物质积累速率即为净光合速率，因此群体的干物质积累
速率=群体光合速率－群体呼吸速率。
1.光合作用与呼吸作用的比较
项目 光合作用 呼吸作用
发生范围 含叶绿体的植物细胞、蓝细菌等 所有活细胞
发生条件 在光下进行 时时刻刻都进行
分解有机物，
实质 合成有机物、储存能量
释放能量
图解联系
能量联系
2.光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、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
“同化”“固定”或“消耗” “从环境(容器)中吸收”或“环境 黑暗中释放的CO 的
2
的CO 的量 (容器)中减少”的CO 的量 量
2 2
“产生”或“制造”的O 的 “释放至容器(环境)中”或“容器 黑暗中吸收的O 的
2 2
量 (环境)中增加”的O 的量 量
2
“产生”“合成”或“制造” “积累”“增加”或“净产生”的 黑暗中消耗的有机物
的有机物的量 有机物的量 的量
注 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
①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
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
7.(2022·山东济南调研)图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内 CO 释放量和O 产生总量的变化，图乙
2 2
表示植物光合速率与光照强度的关系曲线。假设不同光照强度下细胞呼吸强度相等，下列说法正确的是 (
)
A.若图甲代表水稻，图乙代表蓝细菌，则图甲的c光照强度下与图乙的C时细胞中产生ATP的场所都有细
胞质基质、线粒体和叶绿体
B.若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的c光照强度下相当于图乙的B点
C.图甲植物的d光照强度下单位时间内细胞从周围环境吸收8个单位的CO
2
D.图乙的A、B、C点光合作用限制因素只有光照强度
【答案】B
【解析】蓝细菌为原核生物，细胞中无线粒体和叶绿体，A错误；图甲中c光照强度下O 产生总量与无光
2
照时CO 释放量相等，说明此时呼吸速率等于光合速率；图乙中的B点为光补偿点，光合速率等于呼吸速
2
率，B正确；图甲d光照强度下氧气的产生总量为8个单位，即光合作用需消耗8个单位的二氧化碳，因
为呼吸作用产生的CO 的量仍为6个单位，故细胞要从周围环境吸收2个单位的CO，C错误；图乙中A、
2 2
B点光合作用的限制因素主要是光照强度，C点时光合作用的限制因素有二氧化碳浓度、温度等，D错误。
8.(2022·重庆南开中学调研)甲图为某种植物在夏季晴朗无云的一昼夜植物CO 吸收量的变化，乙图是同种
2
植物在春季的某一晴天的变化情况。请回答下列问题：(1)植物叶肉细胞中光合作用光反应的场所是________，在该部位分布着吸收光能的色素，其中________主
要吸收蓝紫光和红光。
(2)甲图中该植物一天中有机物积累最多的时刻是________(填图中字母)，在12点左右出现光合作用强度
“低谷”，原因是_________________________________________。
(3)甲图中E点和D点相比较，细胞内C 和NADPH的含量变化分别是________、________(填“增加”或
3
“减少”)。乙图中E点和D点相比较，细胞内C 和ATP的含量变化分别是________、________(填“增
5
加”或“减少”)。
【答案】 (1)叶绿体的类囊体薄膜 叶绿素a和叶绿素b (2)G 温度过高，气孔大量关闭，CO 吸收不足
2
(3)减少 增加 减少 减少
【解析】(1)植物叶肉细胞中光合作用光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，在该部位分布着吸收光能的色
素，其中叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。
(2)据甲图可知，由C～G，净光合速率大于零，有机物一直在积累，因此到G点时，有机物积累量最大。
在夏季炎热的中午，气温过高，为了防止植物蒸腾作用散失太多的水分，植物叶片的部分气孔会关闭，从
而导致CO 吸收量下降，影响光合作用的暗反应。(3)甲图中E点和D点相比较，胞间CO 降低，直接影响
2 2
暗反应，C 含量会减少，短期内光反应正常进行，NADPH生成量不变，但消耗量减少，最终NADPH增
3
加。乙图中E点和D点相比较，光照强度降低，直接影响光反应，因此ATP的量会减少，C 还原受抑制，
3
因此C 会减少。
5
考向2 结合光合作用和细胞呼吸的关系，考查综合分析问题能力
9.(2022·吉林长春五校联考)图1是某植物叶肉细胞中部分代谢过程的模式图；图2表示在一定条件下测得
的该植物光照强度与光合作用速率的关系；图3是某兴趣小组将植物栽培在密闭玻璃温室中，用红外线测
量仪测得的室内二氧化碳浓度与时间关系的曲线。回答下列问题：(1)光合作用与光反应有关的酶分布于叶绿体的________。分离叶绿体中色素常用的方法是
________________。
(2)在某些条件下，R酶还可以催化1分子C 和1分子O 反应生成1分子C 和1分子2磷酸乙醇酸，后者在
5 2 3
酶的催化作用下转换为乙醇酸后经载体T运离叶绿体，再经过叶绿体外的代谢途径转换为________回到叶
绿体。经测定，由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少，从图 1 分析，原因是
________________。
(3)图2中的A点表示____________；C点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有________________。当光照强
度在图2的D点时，该植物叶绿体固定的二氧化碳的量__________COmg·(100 cm2·h)－1。
2
(4)由图3可推知，密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是________点。24点与0点相比，植物体内有机物总量
的变化情况是________(填“增大”“不变”或“减少”)。
【答案】(1)类囊体薄膜 纸层析法 (2)甘油酸 叶绿体外的代谢途径中，产生了CO 释放出去 (3)细胞
2
呼吸释放CO 的速率 细胞质基质、线粒体、叶绿体 18 (4)H 减少
2
【解析】(1)光合作用与光反应有关的酶分布于叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡
萝卜素，分离叶绿体中色素常用的方法是纸层析法。(2)在某些条件下，R酶还可以催化1分子C 和1分子
5
O 反应生成1分子C 和1分子2磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下转换为乙醇酸后经载体T运离叶绿体，
2 3
再经过叶绿体外的代谢途径转换为甘油酸回到叶绿体。从图1分析，叶绿体外的代谢途径中，产生了CO
2
释放出去，所以由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少。(3)图2中的A点表示细胞只进行呼吸
作用；C点时，光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞中产生 ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。当
光照强度在图2的D点时，该植物叶绿体固定的二氧化碳的量＝12＋6＝18 [CO mg·(100 cm2·h)－1]。(4)图3
2
表示密闭玻璃温室内的CO 浓度与时间关系的曲线，F点和H点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，而
2
二氧化碳浓度最低点就是氧气浓度的最高点，即 H点；J点时二氧化碳浓度高于E点，表明J点时植物体
内的有机物减少。1．迁移率为色素在滤纸条上移动距离与层析液移动距离的相对比值，是纸层析法分离绿叶中各种色素的
重要指标之一。现以菠菜为实验材料进行色素的提取与分离实验并测得各种色素的迁移率，如下图。相关
叙述正确的是（ ）
A．提取色素时，可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇
B．画滤液细线时，连续画2~3次可增加色素含量，使实验结果更加明显
C．纸层析分离色素时，色素的迁移率与色素在层析液中的溶解度呈负相关
D．分析实验结果可知，菠菜叶肉细胞的叶绿体中色素1和2的含量较多
【答案】A
【解析】
【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。
【详解】
A、色素易溶于有机溶剂，提取色素通常用无水乙醇，也可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠
代替无水乙醇，A正确；
B、吸取少量滤液，沿铅笔细线均匀画出一道滤液细线，等滤液干燥后，再画一次，这样重复2～3次，B
错误；
C、纸层析分离色素时，色素的迁移率与色素在层析液中的溶解度呈正相关：溶解度越高，扩散距离越大，
C错误；D、分析题图可知，菠菜叶肉细胞的叶绿体中色素1和2迁移率较高，说明其溶解度大， 但含量不一定多，
D错误。
故选A。
2．在密闭环境中不同条件下某绿色植物的光合作用和呼吸作用速率分别用图甲、乙表示。下列关于曲线
的说法，正确的是（ ）
A．图甲A点光合作用固定的CO 量与和呼吸作用释放的CO 量相等
2 2
B．图甲A点温度条件最有利于植物生长
C．图乙B时刻植物开始进行光合作用
D．图乙C时刻植物积累的有机物最多
【答案】D
【解析】
【分析】
据图分析，图甲中实线代表呼吸速率，虚线代表净光合速率，而净光合速率=实际光合速率－呼吸速率，
图中A点的净光合速率=呼吸速率，则光合速率是呼吸速率的两倍；图乙纵坐标的含义是温室内的二氧化
碳浓度，曲线上B、D两点温室内的二氧化碳浓度不变，为既不吸收也不释放CO，说明这两点的光合速
2
率与呼吸速率相等。
【详解】
A、图甲中的A点净光合速率=呼吸速率，而净光合速率=实际光合速率－呼吸速率，因此光合速率是呼吸
速率的两倍，A错误；
B、图甲中虚线的最高点净光合速率最高，积累的有机物最快，最有利于植物生长，B错误；
C、图乙B点光合作用速率等于呼吸作用速率，说明B点以前就已经开始进行光合作用了，C错误；
D、图乙C点光合速率等于呼吸速率，C点以前光合速率大于呼吸速率，而C点以后光合速率小于呼吸速
率，因此图乙C时刻植物积累的有机物最多，D正确。
故选D。
3．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃、30℃，如图曲线表示该植物在25℃时光合速率与光照强度的关系。若将温度调节到30℃的条件下（原光照强度和CO 浓度不变），从理论上讲，图中
2
相应点的移动分别是（ ）
A．a点上移，b点左移，m值上升 B．a点上移，b点左移，m值不变
C．a点下移，b点右移，m值下降 D．a点下移，b点右移，m值上升
【答案】C
【解析】
【分析】
1、根据题意和图示分析可知：a表示呼吸作用强度，b表示光补偿点，m表示最大净光合速率。曲线表示
该植物在25℃时净光合速率与光照强度的关系，并且已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为
25℃和30℃，若原有条件不变，将温度调到30℃，则光合速率下降，呼吸速率加快。
2、由分析可知，图中a、b、m三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和最大净光合速率。植物光合作用
和呼吸作用的最适温度分别是25℃，30℃，当温度由25℃上升到30℃时，细胞呼吸强度增大，光合作用
强度减小。
【详解】
a点表示细胞呼吸强度，故a点下移；b点表示光合作用强度=细胞呼吸强度时的光照强度，要使光合作用
强度仍然与细胞呼吸强度相等，需增大光照强度以使光合作用强度增大，故b点右移；m值等于光合作用
强度-细胞呼吸强度，故m值下降。
综上所述，C正确，ABD错误。
故选C。
4．“新叶伸简和融的用光空，对于绿色植物来说，叶片进行光合作用需要光照。在绿叶细胞中，叶绿体
的类囊体薄膜上能够完成的能量转换过程是（ ）
A．光能→糖类等有机物中的化学能
B．光能→ATP和NADPH中的化学能C．ATP和NADPH中的化学能→糖类等有机物中的化学能
D．糖类等有机物中的化学能→ATP和NADPH中的化学能
【答案】B
【解析】
【分析】
光合作用包括光反应和暗反应阶段，光反应阶段发生在类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体基质中。
【详解】
类囊体薄膜是光反应的场所，因此其上能够完成的能量转换过程是光能转化为ATP和NADPH中的化学能，
A、C、D错误，B正确。
故选B。
5．历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。在下面
几个著名实验中，相关叙述不正确的是（ ）
A．英格豪斯的实验证明了植物需要阳光制造气体
B．萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件
C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记HO和CO，证明了光合作用产生的氧气来自HO而不是CO
2 2 2 2
【答案】C
【解析】
【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；萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件；
（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了CO 的固定过程中碳元素的转移途径。
2
【详解】
A、英格豪斯的实验证明了植物需要阳光制造气体，A正确；
B、萨克斯的实验的单一变量为是否光照，因此可证明光是光合作用的必要条件，B正确；
C、恩格尔曼的实验发现光合作用的场所是叶绿体，不能定量分析水绵光合作用生成的氧气量，C错误；
D、鲁宾和卡门采用同位素标记法，用18O分别标记HO和CO 进行实验，证明光合作用释放的O 来自水，
2 2 2
D正确。故选C。
6．下列关于晴天和阴雨天温室中菠菜细胞呼吸和光合作用的叙述，正确的是（ ）
A．晴朗的夏天，菠菜根细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B．阴雨天，可以通过白天适当降低温度、夜间适当提高温度来提高产量
C．阴雨天，菠菜叶肉细胞叶绿体中光反应速率下降、暗反应速率基本不变
D．晴朗的夏天，中午光照过强、温度过高会引起菠菜的光合速率下降
【答案】D
【解析】
【分析】
1、有氧呼吸的第一、第二、第三阶段的场所依次是细胞溶胶（细胞质基质）、线粒体基质和线粒体内膜。
这三个阶段都离不开酶的催化作用，都有能量释放。释放的能量均有一部分用于合成ATP。
2、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，这两个阶段都离不开酶的催化作用。光反应必须在有光
的条件下才能进行，能够为碳反应提供NADPH和ATP。
【详解】
A、菠菜根细胞只能进行呼吸作用，产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体，A错误；
B、阴雨天，可以通过白天适当升高温度，增大光合速率，夜间适当降低温度，减少呼吸消耗来提高产量，
B错误；
C、光反应要为暗反应提供[H]和ATP，光反应速率下降，暗反应速率也下降，C错误；
D、晴朗的夏天，中午光照过强、温度过高，植物为了降低蒸腾作用会关闭部分气孔，引起菠菜的光合速
率下降，D正确。
故选D。
7．下图表示绿色植物体内光合作用和细胞呼吸的过程，请据图分析并回答：
(1)甲图表示_______________过程，乙图表示_______________过程。
(2)甲图中的物质A是________，该物质是光合作用的光反应产生的，能为光合作用的___反应提供能量。
分析甲图可知，影响光合作用的外界因素主要有________、水、二氧化碳浓度等。
(3)乙图中的物质B是________，其产生的场所是___________，序号①和________表示有氧呼吸的过程。
【答案】(1) 光合作用细胞呼吸
(2) ATP 暗 光照
(3) 丙酮酸 细胞质基质 ②
【解析】
【分析】
植物在光照条件下进行光合作用，光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段在叶绿体的类囊体
薄膜上进行水的光解，产生ATP和[H]，同时释放氧气，ATP和[H]用于暗反应阶段三碳化合物的还原，细
胞的呼吸作用不受光照的限制，有光无光都可以进行，为细胞的各项生命活动提供能量；分析题图：图甲
表示光合作用，中A表示ATP，图乙表示细胞呼吸，其中①为呼吸作用第一阶段，B为丙酮酸，②为有氧
呼吸的第二、三阶段；③④为无氧呼吸的第二阶段。
(1)
甲图中利用光能将二氧化碳和水转化形成葡萄糖，表示光合作用过程，乙图中将葡萄糖转化成二氧化碳和
水或者乳酸或者酒精和二氧化碳，表示细胞呼吸过程。
(2)
图甲中的物质A是ATP，能为光合作用的暗反应提供能量。影响光合作用的因素主要有光照强度，温度，
水，二氧化碳浓度等。
(3)
乙图中的物质B是呼吸作用第一阶段产生的丙酮酸，产生场所是细胞质基质，①和②能彻底分解葡萄糖为
二氧化碳和水，为有氧呼吸全过程。
【点睛】
本题考查了光合作用和呼吸作用的有关知识，考生识记其基本过程，结合图形进行分析是解答本题的关键。
8．已知植物合成叶绿素和Rubisco酶（暗反应中催化CO 固定的关键酶）都需要消耗氨元素。某植物突变
2
体中叶绿素含量仅为野生型的49%，研究人员探究了不同氮肥水平对该植物野生型和突变体叶片中
Rubisco酶含量影响，结果如图所示。回答下列问题：(1)叶绿素分布在植物叶绿体的____________，直接参与____________（填“光”或“暗”）反应。Rubisco
酶能催化CO 的固定，该反应具体是________________________。
2
(2)本实验的自变量是____________。与野生型相比，突变体更倾向于将氮元素用于合成____________（填
“叶绿素”或“Rubisco酶”），判断依据是________________________________________________。
(3)为验证突变体和野生型的叶绿素含量存在差异，请写出实验思路和实验结果：
________________________________________________。
【答案】(1) 类囊体膜（或答基粒） 光 CO 与C 结合生成2C （或CO+C →2C ）
2 5 3 2 5 3
(2) 不同氮肥水平和植物种类 Rubisco酶 在每一个氮浓度下，突变体的Rubisco酶含
量均高于野生型
(3)实验思路：分别对野生型和突变型光合色素进行提取与分离，观察滤纸条上色素带（叶绿素）的宽度。
实验结果：滤纸条上突变体中叶绿素宽度小于野生型
【解析】
【分析】
叶绿素是高等植物和其它所有能进行光合作用的生物体含有的一类绿色色素。高等植物叶绿体中的叶绿素
主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种。光合色素分布在叶绿体类囊体薄膜，直接参与光反应。CO 作为光合作
2
用的原料，参与的是暗反应。
(1)
叶绿素等色素分布在类囊体膜上，叶绿素能吸收、传递和转化光能，直接在光反应中发生作用。Rubisco
酶能催化CO 的固定，CO 的固定是指CO 与C 结合生成2C 。
2 2 2 5 3
(2)
本实验的自变量是不同氮肥水平和植物种类，因变量是叶绿体基质中Rubisco酶的含量。据图可知，在每
一个氨浓度下，突变体的Rubisco酶含量均高于野生型，与野生型相比，突变体更倾向于将氮元素用于合
成Rubisco酶。
(3)
欲通过实验验证突变体和野生型的叶绿素含量存在差异，可取同等重量的两种植物叶片，通过分离色素实
验，观察对比叶绿素色素带的宽度来验证。具体实验设计思路及结果：分别对野生型和突变型光合色素进
行提取与分离，观察滤纸条上色素带（叶绿素）的宽度。实验结果：滤纸条上突变体中叶绿素宽度小于野
生型。1．ATP合成酶是自然界中最小的生物分子马达，在生物能的产生和转化方面起着关键作用。生命活动所
必需的ATP可由ATP合成酶在跨膜质子梯度势的推动下合成，如图所示。相关叙述正确的是（ ）
A．ATP合成酶存在于叶绿体、线粒体等结构
B．ATP合成酶与ATP具有相同的元素组成
C．ATP合成酶可为ATP的合成提供活化能
D．ATP合成酶转运H+的动力来自于ATP的水解
【答案】A
【解析】
【分析】
有氧呼吸的能量变化：有机物中的化学能经氧化分解大部分以热能形式散失，少部分合成ATP。
光合作用的过程及场所：光反应发生在类囊体薄膜中，主要包括水的光解和ATP的合成两个过程；暗反应
发生在叶绿体基质中，主要包括CO 的固定和C 的还原两个过程。
2 3
ATP的结构：一分子腺嘌呤、一分子核糖、三分子磷酸。
【详解】
A、叶绿体、线粒体均有ATP合成，ATP合成酶存在于叶绿体、线粒体等结构，A正确；
B、ATP合成酶为蛋白质，主要元素有C、H、O、N，ATP元素为C、H、O、N、P，B错误；
C、ATP合成酶可为ATP的合成降低活化能，C错误；
D、ATP合成酶转运H+的动力来自于膜两侧的H+的浓度差，D错误。
故选A。
2．光合作用过程的概念模型图如下，字母表示物质，数字表示反应过程，实线表示物质转换，虚线表示
能量传递。下列有关叙述错误的是（ ）A．物质e的元素组成除了H，还有C、O、N、P等
B．物质c转变成物质d的过程需要水分子的参与
C．通过标记g的碳元素可以追踪到（CHO）的碳元素
2
D．b的产生速率等于g的固定速率时处于补偿点状态
【答案】D
【解析】
【分析】
图中a~g分别代表光合色素、氧气、ATP、ADP、NADPH、NADP+、二氧化碳，①~⑥分别代表水分的吸
收、ATP的合成、水的光解、二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、有机物的合成。
【详解】
A、物质e是NADPH，组成元素有C、H、O、N、P，A正确；
B、物质c是ATP转变成ADP的过程中需要水分子参与反应，B正确；
C、物质g是二氧化碳，二氧化碳被固定形成三碳化合物，三碳化合物被还原，生成糖类物质（CHO），
2
所以标记其中的碳元素，可以追踪到（CHO）的碳元素，C正确；
2
D、b是氧气，氧气的产生速率代表真正的光合作用速率，g是二氧化碳，二氧化碳的固定速率也代表的是
真正的光合作用速率，而补偿点是指呼吸作用速率等于光合作用速率时的状态，D错误。
故选D。
3．研究表明，6-BA（一种人工合成的细胞分裂素类似物）在提高植物抗逆性方面有着积极的作用。下图
是外源6-BA对茄子幼苗光合作用影响的研究结果，有关叙述错误的是（ ）A．在常温下，6-BA能提高茄子幼苗光合作用速率
B．外源6-BA可以缓解低温对茄子幼苗光合作用的抑制作用
C．随着时间的推移，由于6-BA的存在，幼苗的表观光合速率持续加强
D．低温处理3~5天时，光合速率下降的原因可能是CO 固定过程受到影响
2
【答案】C
【解析】
【分析】
据图分析：该实验的自变量是温度和是否用6-BA处理及实验处理时间，因变量是净光合速率和胞间二氧
化碳浓度。
【详解】
A、据左图分析可知，常温下，6-BA组较对照组能提高茄子幼苗光合作用速率，A正确；
B、低温条件下，用6-BA处理组的净光合速率较低温组的净光合速率高，说明外源6-BA可以缓解低温对
茄子幼苗光合作用的抑制作用，B正确；
C、图中随着时间的推移，6-BA存在时，幼苗的表观光合速率并没有持续加强，C错误；
D、低温处理3～5天时光合速率下降，胞间二氧化碳浓度升高，原因可能是低温抑制光合作用的酶的活性
导致CO 固定过程受到影响，D正确。
2
故选C。
4．下图表示蚕豆叶肉细胞光合作用与细胞呼吸过程中部分化合物的变化。相关叙述正确的是（ ）A．物质A、B作为还原剂参与相同的代谢过程
B．过程①④在生物膜上进行且均能合成ATP
C．过程②③依赖酶的催化且都需HO的参与
2
D．过程①②③④只发生在叶绿体和线粒体中
【答案】B
【解析】
【分析】
依据光合作用与细胞呼吸过程分析可知，①为光反应过程，②为暗反应过程，③为有氧呼吸第一、二阶段，
④为有氧呼吸第三阶段。
【详解】
A、A、B物质为[H]，A参与暗反应，B参与有氧呼吸第三阶段，A错误；
B、过程①为光反应过程，在类囊体薄膜上进行，④为有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，均能合成
ATP，B正确；
C、过程②为暗反应过程，③为有氧呼吸第一、二阶段，都依赖酶的催化，但过程②生成HO，不需要
2
HO的参与，C错误；
2
D、过程③包括有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中，D错误。
故选B。
5．生物实验要求正确选材和规范操作。下列实验若进行某种改变，仍能实现实验目的的是（
）
A．在验证酶的高效性实验中，用蒸馏水代替FeCl 溶液
3
B．在提取和分离绿叶色素的实验中，滤液细线没入了层析液
C．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，用溴麝香草酚蓝水溶液代替澄清石灰水
D．在探究酶的专一性实验中，用碘液代替斐林试剂检测蔗糖是否被水解
【答案】C
【解析】
【分析】
1、酶的特性：高效性、专一性和作用条件温和的特性。
2、CO 可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝
2
香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO 的产生情况。
2
3、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。【详解】
A、酶的高效性是指酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快，因此用蒸馏水代替FeCl 溶液，
3
不能验证酶的高效性，A错误；
B、在提取和分离绿叶色素的实验中，滤液细线没入了层析液，不能将叶绿体中的各种色素分离出来，B
错误；
C、溴麝香草酚蓝水溶液和澄清石灰水都能检测二氧化碳，因此在探究酵母菌呼吸方式的实验中，用溴麝
香草酚蓝水溶液代替澄清石灰水，仍能实现实验目的，C正确；
D、蔗糖无论是否被分解都不能与碘液反应，因此在探究酶的专一性实验中，不能用碘液代替斐林试剂检
测蔗糖是否被水解，D错误。
故选C。
6．如图表示由两个半月形的保卫细胞组成的气孔。气孔开闭与保卫细胞的细胞液浓度及内外侧细胞壁的
厚薄有关。保卫细胞吸水膨胀，气孔就张开；保卫细胞失水皱缩，气孔就关闭。植物可以通过调节气孔开
闭来适应各种环境。下列有关叙述错误的是（ ）
A．保卫细胞 A 侧细胞壁伸缩性小于 B 侧
B．夏天的正午，某些植物的“光合午休"现象是部分气孔关闭所致
C．在普通光学显微镜下就可以看到保卫细胞中的叶绿体
D．出现“烧苗”现象时，保卫细胞的细胞液浓度升高，吸水膨胀
【答案】D
【解析】
【分析】
1、保卫细胞吸水，叶片气孔开启；保卫细胞失水，叶片气孔关闭。
2、运用植物细胞渗透作用的原理：当外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水；当外界溶液浓度＜细胞液
浓度，细胞吸水。
【详解】
A、保卫细胞吸水膨胀，气孔就张开；保卫细胞失水皱缩，气孔就关闭，故A侧细胞壁的伸缩性小于B侧，
A正确；B、夏季正午出现的“光合午休”现象是蒸腾作用太强，气孔关闭，导致光合作用速率下降，B正确；
C、 叶绿体是比较大的细胞器，在普通光学显微镜下就可以看到保卫细胞中的叶绿体，C正确；
D、出现“烧苗”现象时，土壤溶液浓度较高，因此保卫细胞失水，气孔关闭，D错误。
故选D。
7．下列关于光合作用的判断，分析正确的是（ ）
A．光照强度由强变弱时，短时间内C 含量会升高
5
B．光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂
C．光合作用光反应阶段只有类囊体薄膜上的叶绿素才能吸收光能
D．夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高
【答案】B
【解析】
【分析】
光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光
能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固
定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光
反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
【详解】
A、光照强度由强变弱时，ATP和NADPH合成减少，C 还原减慢，C 生成量减少，而C 的消耗基本不变，
3 5 5
所以短时间内C 含量会下降，A错误；
5
B、光合作用光反应产生的还原氢，即NADPH可以用于叶绿体基质中还原三碳化合物，B正确；
C、光合作用光反应阶段，叶绿体类囊体薄膜上的光合色素-叶绿素和类胡萝卜素均能吸收光能，C错误；
D、夏季晴天光照最强时，小麦为了减少蒸腾作用散失的水分，导致部分气孔关闭，CO 供应不足，光合
2
速率下降，即表现为光合午休现象，D错误。
故选B。
8．科学家研究CO 浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到的实验结果如图所示。
2
请据图判断下列叙述不正确的是（ ）A．光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO 浓度不同
2
B．光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同
C．光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高
D．光照强度为b～c时，曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
【答案】D
【解析】
【分析】
影响光合作用的主要环境因素有光照强度、温度、二氧化碳浓度等。由于图中涉及自变量较多，因此可分
组探究：曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ；确定光照强度后曲线Ⅰ和Ⅱ的自变量为温度；而曲线Ⅱ和Ⅲ的自变量
为二氧化碳浓度。
【详解】
A、光照强度为a时，曲线Ⅱ和Ⅲ的光照强度相同、温度相同，而曲线Ⅱ的光合速率，明显高于曲线Ⅲ，
说明此处造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同，A正确；
B、光照强度为b时，曲线Ⅰ和Ⅱ的光照强度相同，二氧化碳浓度相同，因此造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强
度差异的原因是温度的不同，B正确；
C、图中看出，光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ的光合作用强度随光照强度升高而升高，C正确；
D、光照强度为b～c，曲线Ⅲ光合作用强度随着光照强度的升高不再变化，D错误。
故选D。
9．为探究不同环境因素对某植物叶片中叶绿素含量和光合作用速率的影响，进行了相关实验，部分实验
内容和结果见下表：
组 叶绿素含量（mg/
光照处理 氮肥处理 光合作用速率（μmolCO /m2·s）
别 cm2） 2
1 正常光照 不施肥 1.81 4.58
2 弱光照 不施肥 2.06 3.48
3 正常光照 施氮 2.01 5.80
4 弱光照 施氮 2.09 4.39
(1)植物在缺少氮元素的情况下叶片会变黄，原因是位于叶绿体中_____________上的色素受到影响。将发
黄叶片利用纸层析法分离得到的4条色素带，从上至下第______________条色素带会明显变窄。
(2)据表分析，该实验的可变因素是_______________。实验测得的CO 吸收速率_____________（填“能”
2
或“不能”）代表植物真正的光合速率。测量光合作用速率的指标除本实验采用的之外，还可采用
_____________。(3)植物固定CO 的场所是_______________，一分子CO 被固定后很快生成两个________________，并经
2 2
过一系列的反应转化为糖类。从正常光处理转为弱光处理后，叶肉细胞中C 的生成速率会____________。
3
为了确定固定CO 的物质是哪种物质，可以在植物光合作用过程中改变_____________，并观测相关物质
2
的含量变化。
(4)根据表格可知，弱光下，施肥对叶绿素含量的影响与正常光照下相比_________________（填“较大”
或“较小”），因此推测除叶绿素外，施氨肥可能影响了其他与光合作用有关的含氮化合物，试举例
_______________（至少写出2种）。
【答案】(1) 类囊体膜 3、4
(2) 光照强度和施肥 不能 单位时间单位叶面积的O 释放量/单位时间单位叶面积的干
2
物质积累量
(3) 叶绿体基质 C 分子/3-磷酸甘油酸/三碳酸 降低/先不变再降低细胞通过主动运输来
3
选择吸收所需要的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要
（物质通过主动运输方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动/有些物质逆浓度进出细胞）
CO 浓度
2
(4) 较小 酶/ATP/NADPH/ADP/NADP+
【解析】
【分析】
“绿叶中色素的提取和分离实验” 中，色素提取的原理是色素能溶解于有机溶剂无水乙醇中，分离色素
的原理是色素在层析液中的溶解度不同。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。呼吸作用一般指机体将
来自环境的或细胞自己储存的有机营养物的分子（如糖类、脂类、蛋白质等），通过一步步反应降解成较
小的、简单的终产物（如二氧化碳、乳酸、乙醇等）的过程。光合与呼吸的差值可用净光合速率来表示，
具体指标可以是氧气释放量、二氧化碳吸收量、有机物积累量等，图中曲线表示净光合速率。
(1)植物光合色素位于叶绿体的类囊体膜上；纸层析法分离得到的4条色素带，从上至下为胡萝卜素、叶黄
素、叶绿素a、叶绿素b，叶片发黄，叶绿素偏少，主要呈现类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）的颜色，因
此从上至下第3、4条色素带会明显变窄。
(2)自变量是人为改变的量，结合表格分析可知，该实验的可变因素是光照强度和施肥；实验测得的CO 吸
2
收速率为净光合速率，等于真正光合速率减去呼吸速率，不能代表植物真正的光合速率；光合作用，通常
是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程，净光合速
率，除了可以用CO 的吸收速率表示，还可以用单位时间单位叶面积的O 释放量/单位时间单位叶面积的
2 2
干物质积累量来表示。
(3)植物固定CO 的过程为CO 与五碳糖生成三碳酸的反应，发生在叶绿体基质；一分子CO 被五碳糖固定
2 2 2后很快生成两个C 分子；从正常光处理转为弱光处理后，光合作用条件变弱，叶肉细胞中C 的生成速率
3 3
会降低；为了确定固定CO 的物质是哪种物质，可以在植物光合作用过程中改变（一般为减少）CO 浓度，
2 2
并观测相关物质的含量变化，如五碳糖的含量上升，说明固定CO 的物质为五碳糖。
2
(4)根据表格组别3和4可知，弱光下，施肥对叶绿素含量的影响（4.39）与正常光照下（5.80）相比影响
较小；酶/ATP/NADPH/ADP/NADP+均含有N元素，因此施用氮肥对这些物质的合成可能都有影响。
10．下图甲是水稻生长过程中，在不同光照强度下，测得叶片吸收和释放气体体积变化的曲线（假定植物
叶片的呼吸速率不变），图乙和图丙表示天气晴朗时某作物一昼夜内对二氧化碳的吸收和释放情况。请据
图回答：
(1)图甲中，B点和A点相比较，B点叶肉细胞中产生ATP特有的场所是__________________（具体场所）。
光照强度由A到C范围内，限制光合作用的主要因素是______________，在B点突然降低CO 浓度，短时
2
间内NADPH的量____________（填“增加”或“减少”）。
(2)用生长旺盛的水稻叶片提取和分离叶绿素时，在滤纸条上色素带最宽的色素颜色是_______。
(3)图乙和丙中，最可能代表夏季一昼夜二氧化碳吸收和释放情况的是图__________。
(4)图乙中，作物积累有机物最多的时间是________（填“A”“B”或“C”）。S、S、S 表示曲线与时间轴
1 2 3
之间围成的面积，已知该作物能正常生长，则S、S、S 之间的关系可用数学表达式表示为
1 2 3
______________。
(5)图丙中，时间DE段内CO 吸收速率呈下降趋势，其原因是________________________。
2
【答案】(1) 叶绿体的类囊体薄膜 光照强度 增加
(2)蓝绿色
(3)丙
(4) C S>S ＋S
1 2 3
(5)光照强度减弱，光反应提供NADPH和ATP减少
【解析】
【分析】
结合题意分析图解：图甲中，A点只进行呼吸作用，而B点时光合速率等于呼吸速率，C点达到光饱和点；
图乙中，S 表示白天植物光合作用的净积累量，当S＞S+S 时，植物就会表现出生长现象。
1 1 2 3(1)图甲中，A点光照强度为0，只进行呼吸作用，B点是光补偿点，既进行光合作用又进行呼吸作用，B
点叶肉细胞中ATP特有的来源是光反应，场所是叶绿体的类囊体薄膜。据图分析，光照强度由A点到C点
范围内，限制光合作用的主要因素是光照强度，植物体合成有机物的速率增大；在B点突然降低CO 浓度，
2
则CO 固定的速率减慢，C 的含量减少，则用于C 还原的NADPH减少，故短时间内NADPH含量会增加。
2 3 3
(2)叶绿体叶绿素a含量最多，用生长旺盛的水稻叶片提取和分离叶绿素时，在滤纸条上色素带最宽的色素
是叶绿素a，颜色是蓝绿色。
(3)炎热夏季中午，气孔关闭，CO 供应不足，光合作用强度降低，所以图乙和图丙中，丙最可能表示夏季
2
一昼夜二氧化碳吸收和释放情况。
(4)有机物积累量是光合作用合成的有机物减去呼吸作用消耗的有机物，A～C段光合作用强度大于呼吸作
用强度，所以C点有机物积累量最大。S 表示有机物积累，S、S 表示有机物减少，所以若作物能正常生
1 2 3
长，则S＞S+S 。
1 2 3
(5)图丙中，DE段光照强度减弱，光反应提供NADPH和ATP减少，光合作用强度降低，CO 吸收量减少。
2
【点睛】本题着重考查影响光合作用和呼吸作用的环境因素等方面的知识，解答本题的关键是理解光照强
度影响光合作用强度以及正确解读图中曲线，难度适中。
1．（2022·全国乙卷·高考真题）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光
照条件下培养，发现容器内CO 含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合
2
理的是（ ）
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
【答案】D
【解析】
【分析】
光合作用会吸收密闭容器中的CO，而呼吸作用会释放CO，在温度和光照均适宜且恒定的情况下，两者
2 2
速率主要受容器中CO 和O 的变化影响。
2 2
【详解】A、初期容器内CO 含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO 释放O，使密闭容器内的CO 含量
2 2 2 2
下降，O 含量上升，A错误；
2
B、根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO 含量下降,所以说明植物
2
光合速率大于呼吸速率，但由于CO 含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸
2
作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；
CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
故选D。
2．（2022·广东·高考真题）种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，
TTC（无色）进入活细胞后可被[H]还原成TTF（红色）。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中，
30℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是（ ）
A．该反应需要在光下进行
B．TTF可在细胞质基质中生成
C．TTF生成量与保温时间无关
D．不能用红色深浅判断种子活力高低
【答案】B
【解析】
【分析】
种子不能进行光合作用，[H]应是通过有氧呼吸第一、二阶段产生。有氧呼吸强度受温度、氧气浓度影响。
【详解】
A、大豆种子充分吸水胀大，此时未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行，A错误；
B、细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H]，TTF可在细胞质基质中生成，B正确；
C、保温时间较长时，较多的TTC进入活细胞，生成较多的红色TTF，C错误；
D、相同时间内，种胚出现的红色越深，说明种胚代谢越旺盛，据此可判断种子活力的高低，D错误。
故选B。
3.（2021天津）孟德尔说：“任何实验的价值和效用，取决于所使用材料对于实验目的的适合性。”下列
实验材料选择不适合的是（ ）A. 用洋葱鳞片叶表皮观察细胞的质壁分离和复原现象
B. 用洋葱根尖分生区观察细胞有丝分裂
C. 用洋葱鳞片叶提取和分离叶绿体中的色素
D. 用洋葱鳞片叶粗提取DNA
【答案】C
【解析】
【分析】洋葱是比较好的实验材料：
①洋葱根尖分生区细胞观察植物细胞的有丝分裂；
②洋葱鳞片叶外表皮细胞，色素含量较多，用于观察质壁分离和复原；
③洋葱的绿叶做叶绿体中色素的提取和分离实验，叶肉细胞做细胞质流动实验。
④洋葱的内表皮细胞颜色浅、由单层细胞构成，适合观察DNA、RNA在细胞中的分布状况。
【详解】A、洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡为紫色，便于观察细胞的质壁分离和复原现象，A正确；
B、洋葱根尖分生区细胞分裂旺盛，可以用来观察细胞有丝分裂，B正确；
C、洋葱鳞片叶不含叶绿体，不能用来提取和分离叶绿体中的色素，C错误；
D、洋葱鳞片叶细胞有细胞核且颜色浅，可以用来粗提取DNA，D正确。
故选C。
4.（2021辽宁） 植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无
土栽培技术。下列有关叙述错误的是（ ）
A. 可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B. 应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C. 合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D. 适时通风可提高生产系统内的CO 浓度
2
【答案】B
【解析】【分析】影响绿色植物进行光合作用的主要外界因素有：①CO 浓度；②温度；③光照强度。
2
【详解】A、不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可可根据植物生长特点调控光的波长和光照强
度，A正确；
B、为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B
错误；
C、适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑
制其呼吸作用，使其少分解有机物，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；
D、适时通风可提高生产系统内的CO 浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。
2
故选B。
5．（2021·湖南高考真题）绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙
述错误的是（ ）
A．弱光条件下植物没有O 的释放，说明未进行光合作用
2
B．在暗反应阶段，CO 不能直接被还原
2
C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
【答案】A
【分析】
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出
氧气的过程。光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。光合作用第一个阶
段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光合作用第二个阶段的化学反应，有没
有光都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。
【详解】
A、弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的
氧气被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放，A错误；
B、二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分子被一个C 分子固定以后，很快形成两个C 分
5 3
子，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，因此二氧化碳不能直接被还原，B
3
正确；
C、在禾谷类作物开花期减掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；
D、合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农
作物的光合作用强度，D正确；
故选A。6.（2021北京） 将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度
（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（ ）
A. 两组植株的CO 吸收速率最大值接近
2
B. 35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等
C. 50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D. HT植株表现出对高温环境的适应性
【答案】B
【解析】
【分析】1、净光合速率是植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积 CO 的吸收
2
量或O 的释放量。净光合速率可用单位时间内O 的释放量、有机物的积累量、CO 的吸收量来表示。
2 2 2
2、真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率。
【详解】A、由图可知，CT植株和HT植株的CO 吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol••cm-2•s-1，A
2
正确；
B、CO 吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35℃时两组植株的净
2
光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃时两组植株的真正（总）光合速率无法比较，B错误；
C、由图可知，50℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于
零，说明不能积累有机物，C正确；
D、由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT
植株对高温环境较适应，D正确。
故选B。
7.（2022·山东·高考真题）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物
光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果
幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水
分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR+L
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析，液在滤纸上扩散速
度最快的色素主要吸收的光的颜色是______。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。
苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有______、______（答出2种原因即可）；氧气的产
生速率继续增加的原因是______。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制______（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，
说明BR可能通过______发挥作用。
【答案】(1)蓝紫光
(2) 五碳化合物供应不足
CO 供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强
2
(3) 减弱 促进光反应关键蛋白的合成
【解析】
【分析】
该实验探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，自变量是对幼苗不同的处理，因变量为光合作用强度，
由曲线可知，BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来减弱光抑制现象。
(1)
苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最
大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。
(2)
影响光合作用的外界因素有光照强度、CO 的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳
2化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因
有五碳化合物供应不足、CO 供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应
2
速率增强，水光解产生的氧气速率增强。
(3)
据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，
丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合
成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。
8．（2022·广东·高考真题）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图
b），探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________________，原因可能是________________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的
________________，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由
此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期________________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________________为
对照，并保证除________________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________。
【答案】(1) 高 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素
(2)糖类等有机物(3) 光照条件 A组 遮光程度 探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例
是多少
【解析】
【分析】
分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴（50%遮阴），C株全遮阴（100%遮阴）。
(1)
分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2，C组叶绿素含量为4.7，原因可能是遮阴条件
下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。
(2)
比较图b中B1叶绿素含量为 5.3，B2组的叶绿素含量为3.9，A组叶绿素含量为4.2；B1净光合速率为
20.5，B2组的净光合速率为7.0，A组净光合速率为11.8，可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为
5.3+3.9=9.2，净光合速率为（20.5+7.0）/2=13.75，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的
糖类等有机物，因而生长更快。
(3)
分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮光程度，因变量
为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保
持相同且适宜，故实验设计如下：实验材料：选择前期光照条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90
株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组为对照，并
保证除遮光条件外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的
平均单株产量。分析讨论：如果B组遮光条件下能提高作物产量，则下一步需要探究能提高作物产量的具
体的最适遮光比例是多少。
9．（2022年6月·浙江·高考真题）通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研
究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
指标
处 单株叶光 单株果实
光补偿 低于5klx光合曲线 单株光合
理 光饱和点 叶绿素含量 合产量 光合产量
点 的斜率（mgCO ． 产量（g
（klx） 2 （mg·dm-2） （g干 （g干
（lx） dm-2．hr-1．klx-1） 干重）
重） 重）
不
遮 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25
阴
遮
35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21
阴2小
时
遮
阴4
30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13
小
时
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题：
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加___________，提高吸收
光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的___________；结合光补
偿点的变化趋势，说明植株通过降低___________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据
表中___________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以___________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，
植株优先将光合产物分配至___________中。
(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均___________。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物
进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为___________（A．<2小时 B．2小时
C．4小时 D．>4小时），才能获得较高的花生产量。
【答案】(1) 叶绿素含量 光合速率 呼吸速率 低于5klx光合曲线的斜率
(2) 蔗糖 叶
(3) 下降 A
【解析】
【分析】
实验条件下，植物处于弱光条件，据表分析，植物的叶绿素含量上升、低于5klx光合曲线的斜率增大、光
补偿点和饱和点都下降，植物的光合产量都下降。
(1)
从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱和
点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在降低，说明植物
的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大于0的积累效果。
低于5klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光
合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。
(2)
植物的光合产物主要是以有机物（蔗糖）形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长（4小时）遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上升，
说明植株优先将光合产物分配给了叶。
(3)
与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减
少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。
【点睛】
本题以遮阴条件下对花生植株的光合速率、光饱和点、补偿点及叶绿素含量等的影响实验为情境，考查了
光合作用、呼吸作用、植物体内的物质变化和运输，旨在考查学生的阅读审题能力、实验谈及能力，以及
科学思维科学探究的核心素养。
10.（2021海南）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培
植的速生蔬菜。回答下列问题。
（1）植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是____________。除通气外，
还需更换营养液，其主要原因是____________。
（2）植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是____________。生菜成熟叶片在不
同光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在____________点所对应的光照强度；
为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO 浓度，该条件下B点的移动方向是____________。
2
（3）将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结
果如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度____________；若将培植区的温度从T 调至T，培植24h
5 6
后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量________________________。【答案】（1） 促进生菜根部细胞呼吸。 为生菜提供大量的无机盐，以保证生菜的正常生长
（2） 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，选用红蓝光可以提高植物的光合作用，从而提高生菜的产量
B 右上方
（3） 低
减少
【分析】
影响光合作用的主要因素有：光照强度、二氧化碳浓度、温度等；第（2）题图表示光照强度对光合速率
的影响，第（3）题图表示温度对光合速率和呼吸速率的影响。
（1）
营养液中的生菜长期在液体的环境中，根得不到充足的氧，影响呼吸作用，从而影响生长，培养过程中要
经常给营养液通入空气，其目的是促进生菜根部细胞呼吸；营养液中的无机盐在培植生菜的过程中会被大
量吸收，因此更换营养液的主要原因是为生菜提供大量的无机盐，以保证生菜的正常生长。
（2）
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合作用，从而提高
生菜的产量；B点为光饱和点对应的最大光合速率，因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强
度，根据题干“为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO 浓度”可知：该条件下光合速率增大，则B点
2
向右上方移动。
（3）
根据曲线可知：在此曲线中光合速率的最适温度为T，而在该实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未出
5
现，所以光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低，若将培植区的温度从T 调至T，导致光合速率减小而
5 6
呼吸速率增大，生菜植物的有机物积累量将减少。
【点睛】
本题结合曲线图，主要考查光照强度与温度对光合速率的影响，注意认真分析题图，弄清影响呼吸作用与
光合作用的因素是解题关键。
