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题型 7 光合作用与细胞呼吸相关的实验探究（题
型归纳）
与光合作用和细胞呼吸相关的实验探究题涉及的知识比较广，课本基础实验和经典实验经常出现在选
择题的某个选项或非选择题的前两个空，属于基础题。此外，试题多以真实的科研实验为情景，考查实验
结果分析、实验思路设计及结果预测等。
1. （2021•福建）下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”（实验Ⅰ）和“培养液中酵母菌种群数量的变化”
（实验Ⅱ）的叙述，正确的是（ ）
A．实验Ⅰ、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析
B．实验Ⅰ、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO
2
C．实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊
D．实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室
【分析】1、酵母菌计数方法：抽样检测法。
2、探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中：
（1）检测CO 的产生：使澄清石灰水变浑浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
2
（2）检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。
【解答】解：A、实验Ⅰ不需要将实验结果转化为数学模型进行分析，A错误；
B、探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，需用NaOH除去空气中的二氧化碳，B错误；
C、实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都产生二氧化碳，因此都能使澄清石灰水变浑浊，C正确；
D、实验Ⅱ中，将酵母菌培养液滴在盖玻片一侧，让培养液自行渗入计数室，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查探究酵母菌细胞呼吸方式、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化等相关知识，对
于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象等，需要考生在平
时的学习过程中注意积累。
2. （2021•广东）秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并研究其细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（ ）
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO
2
C．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
【分析】1、题图分析：图示为利用自制的纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并研究其细胞呼吸
过程的模式图，图示模拟的是酵母菌无氧呼吸，其中溴麝香草酚蓝水溶液可检测二氧化碳。
2、探究酵母菌细胞呼吸方式实验的原理是：
（1）酵母菌是兼性厌氧型生物。
（2）酵母菌呼吸产生的CO 可用溴麝香草酚蓝水溶液或澄清石灰水鉴定，因为 CO 可使溴麝香草酚蓝
2 2
水溶液由蓝变绿再变黄，或使澄清石灰水变浑浊。
（3）酵母菌无氧呼吸产生的酒精可用重铬酸钾鉴定，由橙色变成灰绿色。
【解答】解：A、应在充分反应之后向甲瓶中加入橙色的酸性重铬酸钾检测乙醇生成，A错误；
B、乙瓶的溶液由蓝色变成绿色再变黄，表明酵母菌已产生了CO ，B错误；
2
C、用健那绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C错误；
D、由于培养液中葡萄糖含量一定，因此增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查探究酵母菌细胞呼吸方式的实验，意在考查考生分析图示和题意提取有效信息的能
力；能理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力。
3. （2021•甲卷）某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是（ ）
A．该菌在有氧条件下能够繁殖
B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO
2
【分析】酵母菌有氧呼吸过程：
第一阶段（在细胞质基质中）：C H O 2丙酮酸+2ATP+4[H]
6 12 6第二阶段（线粒体基质中）：2丙酮酸+6H O 6CO +20[H]+2ATP
2 2
第三阶段（线粒体内膜上）：24[H]+6O 12H O+34ATP
2 2
酵母菌无氧呼吸过程：
第一阶段（在细胞质基质中）：C H O 2丙酮酸+2ATP+4[H]
6 12 6
第二阶段（在细胞质基质中）：2丙酮酸+4[H] 2CO +2酒精
2
【解答】解：A、酵母菌接种在马铃薯培养液中，在有氧条件下能够繁殖，A正确；
B、酵母菌无氧呼吸的第一阶段产生丙酮酸，B错误；
C、酵母菌在无氧条件下能够产生乙醇，C正确；
D、酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO ，D正确。
2
故选：B。
【点评】本题以酵母菌为素材，考查有氧呼吸和无氧呼吸的相关知识，要求考生识记有氧呼吸和无氧呼
吸的场所、过程及条件，属于考纲识记层次的考查。
4. （2021•北京）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（ ）
A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
【分析】1、DNA的溶解性：
（1）DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同（0.14mol/L溶解度最低），利用这一特点，选择适当
的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。
（2）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将 DNA与蛋
白质进一步的分离。
2、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、双缩脲试剂由A液（质量浓度为0.1g/mL氢氧化钠溶液）和B液（质量浓度为0.01g/mL硫酸铜溶
液）组成，用于鉴定蛋白质，使用时要先加A液后再加入B液。【解答】解：A、肝脏细胞中含有过氧化氢酶，因此研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提
液，A正确；
B、DNA不溶于酒精，而细胞中的某些蛋白质可溶于酒精，因此利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差
异粗提DNA，B正确；
C、依据光合色素在层析液中溶解度的差异对光合色素进行纸层析分离，C错误；
D、蛋白质可以与双缩脲试剂发生紫色反应，因此利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白
质，D正确。
故选：C。
【点评】本题考查DNA的粗提取和鉴定、检测蛋白质实验、叶绿体中色素的提取和分离实验，对于此
类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象及结论等，需要考生在
平时的学习过程中注意积累。
5. （2021•浙江）渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示，图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率
和放氧率的影响，图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO 以HCO ﹣形式提
2 3
供，山梨醇为渗透压调节剂，0.33mol•L﹣1时叶绿体处于等渗状态。据图分析，下列叙述错误的是（ ）
A．与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，光合速率大小相似
B．渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大
C．低渗条件下，即使叶绿体不破裂，卡尔文循环效率也下降
D．破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低
【分析】分析图甲：自变量为山梨醇浓度，因变量为叶绿体完整率和放氧率；图中可以看出随着山梨醇
浓度的上升，叶绿体完整率和放氧率逐渐增大。
分析图乙：自变量为两种浓度的山梨醇及照光时间，因变量为完整叶绿体ATP含量和放氧量。
【解答】解：A、由图乙可知：与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，但在低渗山梨醇浓
度下，放氧速率减慢，光合速率降低，A错误；B、由图乙可知：渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大，B正确；
C、低渗条件下，即使叶绿体不破裂，光合放氧速率降低，光反应产生的ATP和[H]含量降低，卡尔文
循环效率也下降，C正确；
D、光合作用的场所是叶绿体，破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低，D正确。
故选：A。
【点评】本题结合曲线图，主要考查影响光合速率的因素，要求考生识记光合作用的过程及影响环境因
素，能正确分析图形，明确自变量与因变量，再结合图中信息，准确判断各选项。
6. （2021•广东）与野生型拟南芥WT相比，突变体t 和t 在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及
1 2
位置不同（图a，示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图b），进而引起光合速率差异，但叶绿素
含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（ ）
A．t 比t 具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）
2 1
B．t 比t 具有更低的光补偿点（光合吸收CO 与呼吸释放CO 等量时的光照强度）
1 2 2 2
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
【分析】分析题图可知：在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于t1，则二者光合作用速率相同
时，t2所需的光照强度高于t1；当呼吸作用释放CO 速率等于光合作用吸收CO 速率时，t1所需光照强
2 2
度低于t2。
【解答】解：A、在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于t1，则二者光合作用速率相同时，t2
所需的光照强度高于t1。因此当二者光合速率分别达到最大时，t2所需光照强度高于t1，即t2具有比t1
更高的光饱和点，A正确；
B、在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于t1，当呼吸作用释放CO 速率等于光合作用吸收
2CO 速率时，t1所需光照强度低于t2，即t1比t2具有更低的光补偿点，B正确；
2
C、由题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，因此三者光合速率的高低与叶绿素含量
无关，C正确；
D、正常光照条件下，三者的叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同，造成叶绿体相对受光面积的不
同，从而影响光合速率。在一定的光照强度后，三者光合速率的差异不会随着光照强度的增加而变大，
D错误。
故选：D。
【点评】本题主要考查影响光合作用的因素，意在考查学生对所学知识的理解与掌握程度，培养了学生
分析图形、获取信息、解决问题的综合应用的能力。
【例题1】 （2022•石嘴山校级四模）下列关于生物实验的说法，正确的是（ ）
A．可利用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮观察叶绿体和线粒体
B．探究酸碱度对过氧化氢酶活性影响时应保持温度相同且适宜
C．可以通过检测是否产生二氧化碳来判断酵母菌细胞的呼吸方式
D．低温诱导植物染色体数目变化实验中应将大蒜根尖制成装片后再低温处理
【分析】1、叶肉细胞中的叶绿体，呈绿色、扁平的椭球形或球形，散布于细胞质中，可以在高倍显微
镜下观察它的形态。
2、线粒体普遍存在于动物细胞和植物细胞中，健那绿染液能使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色。通过染
色，可以在高倍显微镜下观察到处于生活状态的线粒体的形态有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。
3、影响酶活性的因素主要是温度和 pH，在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增
强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性
降低，低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活。
4、酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳和水，无氧呼吸产生二氧化碳和酒精。
5、在低温诱导植物染色体数目变化的实验中，实验步骤是：固定（卡诺氏液）→解离（盐酸酒精混合
液）→漂洗→染色（改良苯酚品红溶液或醋酸洋红溶液）→制片→观察。
【解答】解：A、可利用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮观察叶绿体，线粒体需要用健那绿染液染成蓝绿色
才能观察到，叶肉细胞中绿色的叶绿体会影响线粒体的观察，一般选择人口腔上皮细胞观察线粒体，A
错误；
B、探究酸碱度对过氧化氢酶活性影响时，实验的自变量是酸碱度，根据实验单一变量原则，其它无关
变量如温度等应保持适宜且相同，B正确；C、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，因此不能通过是否产生二氧化碳来判断其呼吸方
式，C错误；
D、低温诱导植物染色体数目变化实验中，应将大蒜根尖先低温处理再制成装片，D错误。
故选：B。
【点评】本题考查教材中的经典实验，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验
选用的材料、实验采用的试剂及试剂的作用、实验现象等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
【例题2】 （2022•湘阴县校级三模）某同学为探究实验室培养的动物细胞进行细胞呼吸的方式，模拟教
材中“探究酵母菌细胞呼吸的方式”进行了实验。下列相关分析正确的是（ ）
A．该实验无氧呼吸的产物使溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间比有氧呼吸的短
B．该实验中通入氧气组与不通入氧气组分别为实验组和对照组
C．通入氧气组与不通入氧气组的培养液的pH都会发生一定的改变
D．细胞呼吸生成乳酸的过程中，合成ATP的能量来自丙酮酸中的化学能
【分析】探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中：
（1）检测CO 的产生：使澄清石灰水变浑浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
2
（2）检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。
【解答】解：A、二氧化碳能使溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色，由于单位时间内有氧呼吸产生的二氧化
碳更多，故无氧呼吸产生的二氧化碳使溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间比有氧呼吸的更长，A错
误；
B、该实验属于对比实验，通入氧气组与不通入氧气组都属于实验组，B错误；
C、由于动物细胞有氧呼吸会产生二氧化碳，无氧呼吸会产生乳酸，故通入氧气组与不通入氧气组的培
养液的pH都会发生一定程度的降低，C正确；
D、细胞呼吸第二阶段生成乳酸，不合成ATP，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查探究酵母菌的呼吸方式实验，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原
理、实验采用的方法、实验现象及结论等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
【例题3】 （2022•河东区二模）下列试剂在实验1和实验2中所发挥的作用相同的是（ ）
选项 试剂 实验1 实验2
A 酒精 绿叶中色素的提取与分离 观察植物根尖分生组织有丝分裂
B 蒸馏水 观察质壁分离与复原实验 配置固体培养基
C 聚乙二醇 植物体细胞杂交 制备杂交瘤细胞
D 氢氧化钠 检测生物组织中的蛋白质 探究酵母菌细胞的呼吸方式A．A B．B C．C D．D
【分析】1、叶绿体色素的提取和分离实验中各物质作用：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．
2、观察细胞有丝分裂实验的步骤：解离（解离液由盐酸和酒精组成，目的是使细胞分散开来）、漂洗
（洗去解离液，防止解离过度，便于染色）、染色（用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料）、制片（该过程
中压片是为了将根尖细胞压成薄层，使之不相互重叠影响观察）和观察（先低倍镜观察，后高倍镜观
察）．
3、探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中：
（1）检测CO 的产生：使澄清石灰水变浑浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄．
2
（2）检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色．
4、植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较：
项目 细胞融合原理 细胞融合方法 诱导手段 用途
植物体细胞 细胞膜的流动性， 去除细胞壁后诱导 离心、电刺激、聚乙二醇 克服远缘杂交不亲
杂交 （细胞的全能性） 原生质体融合 等试剂诱导 和，获得杂交植株
动物细胞融 细胞膜的流动性 使细胞分散后，诱 离心、电刺激、聚乙二 制备单克隆抗体的技
合 导细胞融合 醇、灭活病毒等试剂诱导 术之一
【解答】解：A、叶绿体中色素提取和分离实验中，酒精的作用是提取色素，而在观察细胞有丝分裂实
验中，酒精与盐酸形成解离液，使组织细胞彼此分离，A错误；
B、观察质壁分离与复原实验中，蒸馏水的作用让细胞发生质壁分离的复原，而配置固体培养基中蒸馏
水的作用是定容，B错误；
C、植物体细胞杂交和制备杂交瘤细胞时，聚乙二醇的作用都是诱导细胞融合，C正确；
D、检测蛋白质实验中，氢氧化钠的作用是创设碱性环境，而在探究酵母菌细胞呼吸方式实验中，其作
用是吸收空气中的二氧化碳，D错误。‘
故选：C。
【点评】本题考查叶绿体中色素的提取和分离实验、观察细胞有丝分裂实验、探究酵母菌细胞呼吸方式
实验、微生物的分离和提取等，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的
方法、实验现象及结论等，需考生在平时的学习过程中注意积累。教材基础实验常用试剂及其作用
试剂 实验名称 目的
质量分数为 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 与体积分数为 95%的酒精等体积混
15%的盐酸 低温诱导染色体加倍 合，作为解离液，使组织细胞分离开
50% 脂肪的鉴定 洗去浮色
酒精 洗去卡诺氏液
（体 95% 低温诱导植物染色体数目的变化
与质量分数为 15%的盐酸等体积混
积分
合，作为解离液，使组织细胞分离开
数）
无水
绿叶中色素的提取和分离 作为提取剂，提取色素
乙醇
【例题4】 （2022•贵州模拟）下列是利用洋葱所做的几组实验，其中实验结果与实验操作相吻合的是（
）
选项 实验操作 实验结果
A 提取洋葱绿叶中的色素时加入适量的无水乙醇，CaCO ，未 观察到滤纸条上只有2条色素
3
加SiO ，之后对提取到的色素进行分离 带
2
B 将洋葱鳞片叶外表皮细胞制成临时装片，先用质量浓度为 观察到细胞发生质壁分离后复
3g/mL蔗糖溶液处理，低倍镜下观察，再用清水处理后在低 原现象
倍镜下观察
C 剪取洋葱根尖2～3mm，经解离→漂洗→染色→制片后，先 观察到大多数细胞处于细胞分
在低倍镜下找到分生区细胞，再再高倍镜下观察 裂的间期
D 遮光部分不呈蓝色，曝光部分
洋葱绿叶 处理后的绿叶 碘蒸气处理
呈蓝色
A．A B．B C．C D．D
【分析】1、观察有丝分裂常用洋葱根尖分生区细胞。
2、质壁分离的原因分析：外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因：原生质层相当于一层半透膜，细
胞壁的伸缩性小于原生质层。
3、提取绿叶中色素时，需要加入无水乙醇（丙酮）、SiO 、CaCO ，其中无水乙醇（丙酮）的作用是
2 3
提取色素，SiO 的作用是使研磨更充分，CaCO 的作用是防止色素被破坏。
2 3
【解答】解：A、提取叶绿体色素时未加SiO 可能导致研磨不充分，会导致滤纸条上四条色素带颜色过
2
浅，A错误；B、将洋葱鳞片叶外表皮细胞制成临时装片，先用质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液处理一定时间，低倍镜
下观察，再用清水处理后在低倍镜下观察，可看到细胞发生质壁分离后复原现象，用浓度为3g/mL蔗糖
溶液处理会导致细胞失水过多而死亡，B错误；
C、剪取洋葱根尖2～3mm，经解离→漂洗→染色→制片后，先在低倍镜下找到分生区细胞，再用高倍
镜下观察，由于细胞周期中间期时间较长，因此观察到大多数细胞处于细胞分裂的间期，C正确；
D、由于洋葱绿叶没有把原来存在的淀粉除去，遮光和曝光部分都含有淀粉，碘蒸气处理后遮光部分和
曝光部分都呈蓝色，D错误。
故选：C。
【点评】本题以洋葱为载体，考查学生对色素提取与分离实验、质壁分离复原实验、有丝分裂观察实验
的理解与掌握，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉
及的方法和技能进行综合运用。
洋葱在实验中的“一材多用”
取材部位 实验名称 取材原因
植物细胞的质壁分离和复原 外表皮细胞含紫色大液泡
鳞片叶 细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内
叶 使用高倍显微镜观察细胞的多样性
表皮细胞有明显的细胞核
管状叶 叶绿体中色素的提取和分离 色素含量多
材料易得，且分生区细胞分裂能力
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
强，染色体数目少，易于观察
根
材料易得，且低温(4 ℃)下根尖也能
低温诱导植物染色体数目的变化
分裂生长，诱导染色体变异率较高
【例题5】 （2022•湖北模拟）在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化削（悬浮液中有H O，没有
2
CO ），光照条件下可以释放出 O ，该反应称为希尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是
2 2
（ ）
A．提供水、光合色素和酶，适宜光照等条件下也可能产生O
2
B．希尔反应可以证明水的光解产生的O 全部来自水
2
C．希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP+的作用相似
D．希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关【分析】1、由题意可知，希尔反应为离体叶绿体在适当（铁盐或其他氧化剂、光照）条件下发生水的
光解、产生氧气的化学反应。
2、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）：CO 被C 固定形成C ，C 在光反应提供的
2 5 3 3
ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【解答】解：A、根据题意可知，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H O，
2
没有CO ），光照条件下可以释放出O ，因此只提供水、光合色素和酶，适宜光照等条件下不能产生
2 2
O ，A错误；
2
B、希尔反应的结果仅说明了离体的叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解，产生氧气，该实验没有
排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移，因此不能说明所产生的氧气中的氧
元素全部来自于水，B错误；
C、希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP+的作用相似，能与水光解产生的H+反应，C正确；
D、希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应，若要证明有机物的最终合成和水的光解无
关，还需要对照实验，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了光合作用的有关知识，要求考生能够识记光合作用过程中的物质变化以及各阶段发
生的场所，能正确分析题文，再结合所学知识正确答题。
1. （2021•乙卷·节选）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO 固定方式。这类植物晚上气
2
孔打开吸收CO ，吸收的CO 通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释
2 2
放的CO 可用于光合作用。回答下列问题：
2
（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的 CO 固定方式。
2
（简要写出实验思路和预期结果）
【解答】解：（3）实验设计时遵循对照原则和单一变量原则，无关变量相同且适宜。若以 pH作为检测指标，验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO 固定方式。具体实验思路为：取若干生理状态相
2
同的植物甲，平均分为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH值。将A组置于干旱条件下培养，B组置
于水分充足的条件下培养，其它条件保持相同且适宜。一段时间后，分别测定 A、B两组植物夜晚细胞
液的pH值并记录。由于植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO 固定方式，因此预期结果为：A组pH
2
值小于B组，且B组pH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊的 CO 固定方
2
式。
故答案为：
（3）实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH值。将
A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其它条件保持相同且适宜。一段时间后，
分别测定A、B两组植物夜晚细胞液的pH值并记录
预期结果：A组pH值小于B组，且B组pH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种
特殊的CO 固定方式
2
【点评】本题考查光合作用的实质和意义等相关知识，意在考查学生对所学知识的理解与掌握程度，培
养了学生分析实验、获取信息、解决问题的综合应用的能力。
【例题1】 （2022•肇庆二模）为研究光合作用过程，科学家设计了以下实验：将叶绿体的类囊体放入烧
杯中，人为调整类囊体膜两侧的pH，并适时加入适量的ADP和Pi，一段时间后检测ATP是否产生，实验
过程如图1；科学家还测定了添加ADP和Pi的前后类囊体膜两侧H+浓度变化，结果如图2所示。据此回
答下列问题：
（1）叶绿体的类囊体是光合作用中 阶段的场所，主要吸收 （填可见光
的颜色）的叶绿素和在层析液中溶解度 （填“最大”或“最小”）的类胡萝卜素分布在类囊体
的薄膜上。（2）若想证明“类囊体膜两侧H+没有浓度差就不能合成ATP”。还需人为调整类囊体膜两侧的pH，使
，并适时加入适量的ADP和Pi，一段时间后检测ATP的产生情况。
（3）研究者发现“只有类囊体内的H+浓度高于膜外时，才能促使ADP和Pi合成ATP”，在上述实验的
基础上，还需设计怎样的实验。请写出实验思路，并在图3中画出预期实验结果。实验思路：
。
【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。
【解答】解：（1）光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，在类囊体薄膜上有光合色素，如
主要吸收蓝紫光和红光的叶绿素a和叶绿素b，在用层析液分离色素时，滤纸条最上面的条带是胡萝卜
素和叶黄素，因此类胡萝卜素在层析液中溶解度最大。
（2）若想证明“类囊体膜两侧H+没有浓度差就不能合成ATP”，实验的自变量应该是是否有H+的浓度
差，因变量是是否能合成ATP。因此还需补充的对照实验是：人为调整类囊体膜两侧的pH，使类囊体
膜两侧的pH相等，并适时加入适量的ADP和Pi，一段时间后检测ATP的产生情况。
（3）若想验证“只有实现H+从类囊体由内向外的跨膜转运过程，才能促使ADP和Pi合成ATP”，在图
1实验的基础上，还需设计的实验是：人为调整类囊体膜两侧的 pH，使类囊体膜内的pH低于膜外，并
适时加入适量的ADP和Pi，一段时间后检测ATP的产生情况。当溶液中的H+浓度高于类囊体，H+不能
发生跨膜转运，因此膜两侧的H+浓度差不会发生变化。
故答案为：
（1）光反应 蓝紫光和红光 最大
（2）类囊体膜两侧的pH相等
（3）人为调整类囊体膜两侧的pH，使类囊体膜内的pH低于膜外，并适时加入适量的ADP和Pi，一段
时间后检测ATP的产生情况【点评】本题主要考查光合作用的光反应的相关内容，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干
信息和所学知识进行分析应用。
【例题2】 （2022•青羊区校级模拟·节选）在适宜温度及CO 浓度条件下，某实验小组测得某森林中石
2
栎和青冈幼苗叶片的生理指标如下表所示。请回答：
植物种类 光补偿点（µmol•m﹣2•s﹣1） 光饱和点（µmol•m﹣2•s﹣1）
石栎 29 980
青冈 23 930
（3）研究发现，空气中氧气浓度不同时，对受冷害的植物的光合作用速率的影响是不同的。某实验小
组欲探究低氧浓度（1%）对受冷害青冈幼苗的光合作用速率的影响，请简要写出实验思路并预测实验
结果及结论。（实验所需材料及条件都充足）
实验思路：
。
预测结果及结论：
。
【解答】解：（3）科学探究实验过程中，需要遵循对照原则、单一变量原则和平行重复原则，除了自
变量以外，其他的无关变量都需要适宜且相等。实验目的是探究低氧浓度（1%）对受冷害青冈幼苗的
光合作用速率的影响，自变量是氧气浓度，因变量是青冈的光合作用速率，因此实验思路：将受冷害的
青冈幼苗植株均分成两组，分别置于低氧浓度（1%）（甲组）和正常氧浓度条件下（乙组）培养，其
他条件相同且适宜，一段时间后测定两组植株的平均光合速率。实验结果及结论：若甲组的光合速率大
于乙组，则低氧浓度对受冷害的青冈幼苗的光合作用有一定促进（保护）作用；若甲组的光合速率小于
乙组，则说明低氧浓度对受冷害的青冈幼苗的光合作用有一定抑制作用；若甲组的光合速率等于乙组，
则低氧浓度对受冷害的青冈幼苗的光合作用无影响。
故答案为：
（3）将受冷害的青冈幼苗植株均分成两组，分别置于低氧浓度（1%）和正常氧浓度条件下培养，其他条件相同且适宜，一段时间后测定两组植株的平均光合速率 若甲组的光合速率大于乙组，则低氧
浓度对受冷害的青冈幼苗的光合作用有一定促进（保护）作用；若甲组的光合速率小于乙组，则说明低
氧浓度对受冷害的青冈幼苗的光合作用有一定抑制作用；若甲组的光合速率等于乙组，则低氧浓度对受
冷害的青冈幼苗的光合作用无影响
【点评】本题考查学生从题中获取相关信息，并结合所学影响光合作用的因素做出正确判断，属于理解
和应用层次的内容，难度适中。
1. （2021•山东·节选）光照条件下，叶肉细胞中O 与CO 竞争性结合C ，O 与C 结合后经一系列反应释放
2 2 5 2 5
CO 的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光
2
呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO 量表示，SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
2
SoBS浓度（mg/L） 0 100 200 300 400 500 600
光合作用强度（CO µmol•m2•s﹣ 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
2
1）
光呼吸强度（CO µmol•m2•s﹣1） 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
2
（2）与未喷施SoBS溶液相比，喷施100mg/LSoBS溶液的水稻叶片吸收和放CO 量相等时所需的光照
2
强度 （填：“高”或“低”），据表分析，原因是
。
（3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为
探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度
进一步进行实验。
【分析】分析题文和表格：光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生 CO 。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼
2
吸抑制剂SoBS溶液后，由表格数据可知，光合作用的强度随着SoBS浓度的增加出现先增加后下降的
现象。
【解答】解：（2）叶片吸收和放出CO 量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施
2
100mg/LSoBS溶液后，光合作用固定的CO 增加，光呼吸释放的CO 减少，即叶片的CO 吸收量增
2 2 2
加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。
（3）光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO ，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作
2物产量，由表可知，在SoBS溶液浓度为200mg/LSoBS时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合
产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在 100～300mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实
验。
故答案为：
（2）低 喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CO 增加，光呼吸释放的CO 减少，即叶片的CO 吸
2 2 2
收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等
（3）100～300
【点评】本题着重考查了光合作用的影响因素等方面的知识，意在考查考生能识记并理解所学知识的要
点，把握知识间的内在联系，形成一定知识网络的能力，并且具有一定的分析能力和理解能力。
2. （2022•山东·节选）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
（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。
【解答】解：（3）据图分析，甲组是对照组，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制减弱，乙组与丙组
相比，丙组加入的是BR+L，其光合作用强度与甲组无明显差异，说明BR可能通过增强光反应关键蛋
白的活性来增强光合作用的强度。
故答案为：
（3）减弱 增强光反应关键蛋白的活性（或增加了关键蛋白的合成）
【点评】本题主要是考查光合作用的相关知识，意在考生考生的识记能力和理解能力，难度不大。
【例题1】 （2022•玉树州四模）为了研究不同氮素形态对烟草光合速率的影响，研究人员配制了浓度相
同的无氮营养液（CK）、只含硝态氮（NO ﹣）的营养液（T ）只含铵态氮（NH +）的营养液（T ）和硝
3 1 4 2
态氮与铵态氮比例为1：1（NO ﹣：NH +＝1：1）的营养液（T ），处理烟草幼苗，实验处理方法相同，
3 4 3实验条件均保持适宜，再培养15天、30天后分别测量并比较烟草的净光合速率，结果如表所示：
检测参数 气孔导度mol/m2•s 胞间CO 浓度μmol/mol 净光合速率μmol/m2•s
2
处理时间 15天 30天 15天 30天 15天 30天
CK 0.12 0.13 348.87 313.78 5.19 2.04
T 0.31 0.33 379.20 333.78 9.61 12.15
1
T 0.06 0.14 336.07 362.33 5.09 5.49
2
T 0.12 0.27 361.00 339.17 7.35 8.65
3
（ 1 ） CK 组 的 缺 氮 效 应 （ 填 “ 不 明 显 ” 或 “ 明 显 ” ） ， 理 由 是
。
（2）T 组净光合速率小于T 组，可能的原因是
3 1
。（答两点即可）。欲探究硝态氮促进烟草净光合速率的
最 适 浓 度 ， 实 验 设 计 思 路 是
。
（3）光合色素吸收的光能用于：第一推动光化学反应，产生光合电子传递和光合磷酸化，从而形成参
与还原C 过程的 ；第二转变成热能散失；第三以荧光形式发射出来。这三者之间存
3
在此消彼长的相互竞争关系。若硝态氮有利于叶绿素分子传递和转换能量用于光反应，则分别检测
CK、T 和T 组光合色素吸收光量子后释放的最大荧光参数Fm，预期结果为
1 3
。
【分析】1、分析表格信息：与对照组相比，只含硝态氮的营养液（T ）气孔导度最大，胞间二氧化碳
1
浓度最高，净光合速率最大；硝态氮与铵态氮比例为 1：1的营养液（T ）气孔导度、胞间二氧化碳浓
3
度最高和净光合速率比T 组大，但比T 组小。
2 1
2、影响光合作用的因素之一是二氧化碳浓度，CO 影响暗反应阶段，制约C 的形成。在一定范围内随
2 3
CO 浓度的增大，光合速率逐渐增加，当CO 浓度达到一定值时，再增大CO 浓度，光合作用速率将不
2 2 2
再增加。应用在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO 浓度，提高光能利用
2
率。
【解答】解：（1）表中数据显示：CK组幼苗第30天的净光合速率明显比实验组的低，说明CK组幼
苗的缺氮效应明显。
（2）分析表格数据可知，只含NO ﹣的营养液（T ）气孔导度最大，胞间二氧化碳浓度最高，净光合速
3 1
率最大；NO ﹣与NH +比例为1：1的营养液（T ）气孔导度、胞间二氧化碳浓度最高和净光合速率比
3 4 3
T 组大，但比T 组小，可能的原因是T 组营养液的NO ﹣含量低于T 组营养液的含量，或NH +的竞争
2 1 3 3 1 4作用会降低烟草对NO ﹣的吸收。欲探究硝态氮促进烟草净光合速率的最适浓度，自变量为不同浓度的
3
硝态氮的营养液，实验中应设置一系列浓度梯度的硝态氮的营养液，在相同条件下培养烟草，比较各组
净光合速率大小，从而判断出硝态氮促进烟草净光合速率的最适浓度。
（3）光合作用中，光反应产生的ATP和NADPH用于暗反应中C 的还原。由于硝态氮（NO ﹣）有利
3 3
于叶绿素分子传递和转换能量用于光反应，硝态氮会加强第一和第二过程，由于这三者之间存在此消彼
长的相互竞争关系，因此硝态氮会减弱第三过程（以荧光的形式发射出来），由上述可知T 组培养液
3
中的硝态氮含量低于T 组，故CK、T 和T 组中硝态氮的含量关系为CK＜T 组＜T ，硝态氮浓度越
1 1 3 3 1
高，减弱第三过程（以荧光的形式发射出来）的作用越强。因此预期的结果是 CK组的Fm大于T 组
3
的，T 组的Fm大于T1组的。
3
故答案为：
（1）明显 CK组缺氮，第30天净光合速率下降
（2）T 组营养液的NO ﹣含量低于T 组营养液、NH +的竞争作用会降低烟草对NO ﹣的吸收 设置一
3 3 1 4 3
系列浓度梯度的硝态氮的营养液，在相同条件下培养烟草，比较各组净光合速率大小
（3）ATP和NADPH CK组的Fm大于T 组，T 组的Fm大于T 组
3 3 1
【点评】本题结合图表，考查光合作用的过程和影响光合作用速率的环境因素，意在考查考生分析题图
获取有效信息的能力；能理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力。
【例题2】 （2022•莆田三模）农作物的生长受外界环境因素的影响很大，在长期进化过程中，农作物对
各种胁迫具有了一定的应激反应。科研工作者为探究干旱、冷害等胁迫对玉米幼苗代谢活动的影响进行了
相关实验、对胁迫期和恢复期进行了相关指标的测量，结果如图 1所示。图2为光反应示意图。回答下列
问题：
注：“CT”起示对照组，“D”表示干旱胁迫组，“C”表示冷害胁迫组，“D&C”表示干旱+冷害胁迫组
（1）图1对玉米幼苗进行了四种不同的处理，在恢复期，植物的净光合速率没有明显改变的组是
。研究表明，玉米幼苗对低温较敏感。单一冷害胁迫会对光系统Ⅰ和光系
统Ⅱ造成极大损伤，请据此分析单一冷害胁迫条件下玉米幼苗的净光合速率下降的原因：。
（2）据图2可知，类囊体内高浓度的H+来源于 。类囊体内产生的高浓度的H的作用是
。
（3）玉米叶肉细胞中的P蛋白是一种水通道蛋白，由P基因编码，在干旱胁迫的条件下，其对水分的
吸收具有重要的调节功能。研究过程中，科研工作者得到P蛋白超量表达的突变株系M。正常种植条件
下，野生型玉米和突变株系M的气孔开放程度基本相同，但突变株系M具有较高的光合效率，推测其
叶绿体膜上超量表达的P蛋白能促进CO 的吸收。请设计实验来验证上述推测（检测方法不做要求，只
2
写出检测指标即可）。
实验设计：
。
预期实验结果： 。
【分析】图1中，在胁迫期，干旱处理、冷害处理、干旱+冷害均导致植物的净光合速率明显降低；在
恢复期，干旱处理的植物、干旱+冷害处理的植物的净光合速率均有明显的恢复，冷害处理的植物净光
合速率不能恢复。
图2中，在光系统Ⅱ的作用下，类囊体内H+的浓度远高于类囊体外，类囊体内H+顺浓度梯度转运到类
囊体外，为ATP的合成提供能量；在光系统Ⅰ的作用下，合成NADPH。ATP和NADPH用于暗反应阶
段。
【解答】解：（1）由图1可知，在恢复期，植物的净光合速率没有明显改变的组是冷害胁迫组（或C
组）。据图2可知，在光反应阶段，在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的作用下，合成了ATP和NADPH，用于暗
反应阶段。玉米幼苗对低温较敏感，单一冷害对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ会造成极大程度的损伤，影响光能
的吸收、转换与电子的传递，进而影响NADPH与ATP的生成，影响了暗反应，导致单一冷害胁迫下玉
米净光合速率下降。
（2）据图2可知，在光系统Ⅱ的作用下，水的光解导致类囊体内H+浓度升高，类囊体内H+的浓度远高
于类囊体外，通过H+从高浓度向低浓度的转运过程，为ATP的合成提供能量，促进ATP的合成。
（3）①选择若干生长健壮的、长势一致的突变型和野生型玉米植株，在相同且适宜的条件下种植一定
时间，检测两种类型植株的胞间CO 浓度。
2
②据题干信息可知，正常种植条件下，野生型玉米和突变株系M的气孔开放程度基本相当，进入细胞
间隙的CO 相同，但突变株系 M的叶绿体膜上超量表达的P蛋白能促进CO 被吸收进入叶绿体参与暗
2 2
反应，故在相同的正常种植条件下，与野生型玉米相比较，突变株系 M玉米的胞间CO 浓度低，净光
2
合速率高。
故答案为：（1）冷害胁迫组（或C组） 冷害能够影响光能的吸收、转换与电子的传递，进而影响 NADPH与
ATP的生成，影响了暗反应
（2）水的光解 通过H+从高浓度向低浓度的转运过程，为ATP的合成提供能量
（3）选择若干生长健壮的、长势一致的突变型和野生型玉米植株，在相同且适宜的条件下种植一定时
间，检测两种类型植株的胞间CO 浓度，并比较分析
2
与野生型玉米相比较，突变株系M玉米的胞间CO 浓度低，净光合速率高
2
【点评】本题主要考查光合作用的综合应用，要求考生能获取题干信息，准确理解其含义，并结合所学
知识准确答题。
