文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
专题01 细胞代谢（大题30 道）
一、非选择题
1．番茄喜温，冷害（零上低温对植物的伤害）是栽种番茄时常遇到的-种自然灾害。硅作为植物生长中的
有益元素，能增强植物的逆境耐受性。为探究外源硅对番茄幼苗低温耐受性的机制，研究小组以某品种番
茄幼苗开展实验，B、C、D 组均处于会造成冷害的同-低温条件，C、D 组分别叶面喷施适宜浓度的离子硅、
纳米硅溶液，培养9 天后测定相关指标，结果如表。
组
别
处理
结合水
/自由水
（%）
自由水含
量
（%）
叶绿素含
量
（mg·g-1）
气孔导度
（mol·m-2·s-1）
净光合速率
（µmol）·m-2·s-1
总根体
积
（cm3）
A
常温+蒸
馏水
2.56
2.33
2.56
0.21
10.88
2.14
B
低温+蒸
馏水
?
0.61
1.54
0.04
5.97
1.61
C
低温+离
子硅
4.69
1.25
1.73
0.17
7.21
2.23
D
低温+纳
米硅
2.47
2.01
1.65
0.12
7.22
2.65
回答下列问题:
(1)番茄幼苗对低温有不同的适应方式，据表推测，低温环境下，番茄细胞结合水自由水比值的变化是
, 从而避免低温对细胞的损害;喷施外源硅可适度 （填“提升”或“降低”）细胞的水分代谢，根部在
结构和功能上的适应性变化是 从而增强番茄幼苗的低温耐受性。
(2)据表1 分析，外源硅主要影响光合作用的暗反应阶段，依据是 因此在低
温条件下，喷施外源硅可通过调整幼苗体内水分进而缓解净光合速率下降的机制是
(3)结合该研究成果，当气象台发出低温天气预警后，请你给出缓解冷害的建议:
【答案】(1) 增大 提升 根总体积增大，促进根吸收水分和无机盐
(2) 与B 组相比，C、D 组气孔导度增幅比叶绿素增幅更大(气孔导度增幅比叶绿素增幅更犬)
低温下，喷施外源硅使细胞内自由水含量增多，气孔导度增大，吸收更多二氧化碳，促进暗反应，
提高光合速率
(3)降温前，叶面喷施适宜浓度的纳米硅；降温前，叶面喷施适宜浓度的外源硅
【分析】分析表中数据，施加外源硅有助于增加气孔导度，从而提高寒冷环境下的净光合速率。
【详解】（1）据表分析，低温条件下自由水含量降低，据此推测，低温环境下，番茄细胞结合水自由水
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
比值将增大，从而避免低温对细胞的损害。喷施外源硅可适度提升细胞的水分代谢，根部在结构和功能上
的适应性变化是根总体积增大，促进根吸收水分和无机盐从而增强番茄幼苗的低温耐受性。
（2）据表分析，与B 组相比，C、D 组气孔导度增幅比叶绿素增幅更大(气孔导度增幅比叶绿素增幅更大)，
故外源硅主要影响光合作用的暗反应阶段。在低温条件下，喷施外源硅可通过调整幼苗体内水分进而缓解
净光合速率下降的机制是低温下，喷施外源硅使细胞内自由水含量增多，气孔导度增大，吸收更多二氧化
碳，促进暗反应，提高光合速率。
（3）由于施加外源硅有助于增加气孔导度，从而提高寒冷环境下的净光合速率，当气象台发出低温天气
预警后，在降温前，叶面喷施适宜浓度的纳米硅；在降温前，叶面喷施适宜浓度的外源硅。
2．资料1：1961 年，由英国生物化学家米切尔依据光合作用光反应阶段ATP 的形成机制，提出了ATP 的
化学渗透假说：光照引起水的光解，水分解为O2和H+并释放电子，结果类囊体膜内侧H+浓度高而膜外侧
低，于是膜内外产生H+浓度差和电位差，当H+借助ATP 合酶顺质子梯度扩散至类囊体膜外时，ATP 合酶
催化ADP 和Pi 合成为ATP。
资料2：研究发现，某种真核微藻在低氧环境中，其叶绿体内产氢酶活性提高，部分NADPH 会参与生成
H2的代谢过程。
图甲为叶绿体的结构示意图，图乙为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下
列问题：
(1)将正常叶片置于适量的溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离细胞器。该实验中所用溶
液应满足的条件是 （答出2 点即可）。
(2)水光解产生的电子通过电子传递体最终可以传递给NADP+与H+结合形成NADPH，在暗反应阶段
NADPH 的作用是 （答出2 点即可）；H+通过膜上的ATP 合酶回到膜外，据图乙可知将ADP 和Pi 合成
ATP 所需的能量直接由 提供。
(3)为了研究叶绿体的完整性与光反应的关系，制备了四种完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，
发现叶绿体A、B、C、D 四组的ATP 产生效率相对值分别为1、0.66、0.58、0.41，据此推测叶绿体中类囊
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
体结构破坏程度最大的是 组，结合图乙对实验结果进行解释： 。
(4)在低氧环境中，生成H2的代谢过程会使该微藻生长不良。根据题目信息从光合作用物质转化的角度分
析该微藻生长不良原因： 。
【答案】(1)pH 应与细胞质基质的相同、渗透压应与细胞内的相同
(2) 作为还原剂；提供能量 类囊体薄膜两侧H+浓度差
(3) D ATP 的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP 合酶，叶
绿体A、B、C、D 类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP 的产生效率逐渐降低
(4)光反应中，水分解释放的电子传递给H＋和NADP＋，该物质接收电子后形成NADPH。该微藻在低氧
环境中，其叶绿体内产氢酶活性提高，部分NADPH 会参与生成H2 的代谢过程，这样参与暗反应的
NADPH 减少，C3 的还原减少，有机物生成量减少，进而导致该微藻生长不良
【分析】光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP 和NADPH 的生成；②暗反
应场所在叶绿体的基质，发生CO2 的固定和C3 的还原，消耗ATP 和NADPH。
【详解】（1）将正常叶片置于适量的溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离细胞器，得
到的细胞器应保持正常的活性，故该实验中所用溶液应满足的条件是PH 应与细胞质基质的相同、渗透压
应与细胞内的相同。
（2）水光解产生的电子通过电子传递体最终可以传递给NADP+与H+结合形成NADPH，在暗反应阶段
NADPH 的作用是作为还原剂、提供能量；H+通过膜上的ATP 合酶回到膜外，据图乙可知将ADP 和Pi 合
成ATP 所需的能量直接由类囊体薄膜两侧H+浓度差提供。
（3）分析图乙：在叶绿体的类囊体薄膜上存在电子传递链，电子在传递的过程中使得膜两侧H＋以主动运
输至类囊体腔，类囊体腔中的H＋再以协助扩散运出，H＋的浓度差带来的势能使得ADP 和Pi 在ATP 合
酶的催化下合成ATP，在离体条件下进行实验，发现叶绿体A、B、C、D 四组的ATP 产生效率相对值分别
为1、0.66、0.58、0.41，据此推测叶绿体中类囊体结构破坏程度最大的是D 组，合成的ATP 最少，H＋的
浓度差最小，在叶绿体的类囊体薄膜上存在电子传递链存在一定的破坏。
（4）结合图乙，光反应中，水分解释放的电子传递给H＋和NADP＋，该物质接收电子后形成NADPH。
该微藻在低氧环境中，其叶绿体内产氢酶活性提高，部分NADPH 会参与生成H2 的代谢过程，这样参与
暗反应的NADPH 减少，C3 的还原减少，有机物生成量减少，进而导致该微藻生长不良。
3．为了研究高种植密度对玉米不同叶位叶片光合特性的影响，某科研团队以郑单958 为材料，研究了灌浆
期第3、6、9 叶（基部往上计数）随着种植密度升高的叶绿素、Fv/Fm（荧光参数，是反映光能转化率的
一个指标）等的变化，结果如图1、图2。回答下列问题：
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)在提取玉米叶片的光合色素后，可通过对比各组叶片对某种光的吸收率来计算叶绿素的含量。为减少其
他光合色素的干扰，最佳的选择是 （填“红光”“蓝紫光”或“绿光”），原因是 。
(2)玉米叶片暗反应进行的场所为 。玉米为C4植物，其光合作用过程由叶肉细胞与维管束鞘细胞共同完
成，这两种细胞之间的胞间连丝比较发达，有利于 。
(3)图1 显示种植密度增加到9.0 时，第 叶叶绿素a 含量下降较明显。图2 中第9 叶Fv/Fm 值在不同种植
密度条件下 ，第3 叶Fv/Fm 随种植密度增大呈现降低的趋势，光能转化效率下降，可能与叶片之间由
于相互遮挡而导致 有关，以及与种植密度增加等因素有关。
(4)科研团队进一步研究了某种植密度条件下净光合速率与光通量密度（单位面积上接收到的光能量）的关
系，结果如图3。假设三种叶的呼吸速率基本相同，在一定阶段，第3 叶、第6 叶与第9 叶净光合速率相差
不大，主要原因是 ，净光合速率与光通量密度的关系可以描述为 。
【答案】(1) 红光 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，通过比较红光的
吸收率，能更准确地计算出叶绿素含量
(2) 叶绿体基质 进行细胞间的物质运输和信息交流
(3) 3 相差（变化）不大（或随密度增加略有升高） 光照（强度）减弱
(4) 光通量密度过小，三种叶吸收的光能量基本相同 在一定范围内，净光合速率随光通量密度的
增大先增加后减小
【分析】由结果图分析可知：图1 自变量为不同种植密度与灌浆期不同叶位叶片，因变量为不同叶位叶片
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
中叶绿素a 的含量，分析可知，种植密度为9 时，第3 叶叶绿素a 含量明显下降；图2 自变量为不同种植密
度与灌浆期不同叶位叶片，因变量为不同叶位叶片Fv/Fm 的变化，分析可知，在图示密度范围内，随着种
植密度增加，第3 叶Fv/Fm 明显下降，第6 叶Fv/Fm 先略微上升，再下降，第9 叶Fv/Fm 无明显变化；图
3 自变量为不同光通量密度与灌浆期不同叶位叶片，因变量为叶片净光合速率，分析可知，在一定范围内，
净光合速率随光通量密度的增大先增加后减小，光通量密度在0-1000 之间，三个不同叶位叶片的净光合速
率相差不大，光通量密度在1000-2000 之间，第9 叶净光合速率最大。
【详解】（1）在提取玉米叶片的光合色素后，可通过对比各组叶片对某种光的吸收率来计算叶绿素的含
量。为减少其他光合色素的干扰，最佳的选择是红光，原因是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，通过比较红光的吸收率，能更准确地计算出叶绿素含量。
（2）玉米叶片暗反应的场所为叶绿体基质。玉米作为C4 植物，其光合作用的过程由叶肉细胞与维管束鞘
细胞共同完成，这两种细胞之间的胞间连丝比较发达，有利于进行细胞间的物质运输和信息交流。
（3）图1 显示种植密度增加到9.0，第3 叶叶绿素a 含量下降较明显。图2 中第9 叶Fv/Fm 值在不同种植
密度条件下相差不大，随密度增加略有升高。第3 叶Fv/Fm 随种植密度增大呈现降低的趋势，光能转化效
率下降，可能与叶片之间由于相互遮挡而导致光照（强度）减弱有关，以及与种植密度增加等因素有关。
（4）图3 曲线中，在光通量密度较小时，题干假设呼吸速率基本相同，曲线显示三种叶片净光合速率相差
不大，则三种叶片总光合速率也相差不大，主要原因是光通量密度过小，三种叶吸收的光能量基本相同。
净光合速率与光通量密度的关系可以描述为在一定范围内，净光合速率随光通量密度的增大先增加后减小。
4．图1 为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至
叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片移至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培
养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间。请回答下列问题：
(1)NaHCO3分解产生的CO2直接参与光合作用的 阶段，场所在 。
(2)该实验的目的是 ，叶片上浮的原因是 。
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(3)请用曲线在图2 中绘出NaHCO3溶液浓度由低浓度到最适浓度的过程中测量指标的变化情况：本实验结
果的测量指标还可以用 表示。
(4)若研究光照强度对光合作用的影响，以上装置该如何改进： 。
【答案】(1) 暗反应 叶绿体基质
(2) 探究不同的CO2 浓度对光合作用强度的影响 叶圆片光合作用释放的氧气充满在细胞间隙时，
增加了叶圆片的浮力，叶圆片上浮上浮
(3)
相同时间内上升的叶圆片的数量
(4)选用两组（或多组）图甲装置，在两组（或多组）烧杯中加入该相同数量的叶圆片且等量的NaHCO3 溶
液中，并将上述装置置于不同强度光照下，保持其他条件适宜，观察记录两组（或多组）叶圆片上浮至液
面所用时间。
【分析】光合作用包括光反应和暗反应。暗反应包括CO2 的固定和C3 的还原。影响光合作用的环境因素
包括：光照强度、温度、CO2 浓度等，一般光合作用达到饱和点时，自变量将不再成为限制因素。
NaHCO3 溶液是为光合作用提供二氧化碳的。
【详解】（1）在光合作用中CO2 与C5 结合生成两分子C3，是暗反应的CO2 的固定阶段，发生在叶绿体
基质。
（2）NaHCO3 溶液能够分解产生CO2，因此不同浓度的NaHCO3 能够为叶圆片提供稳定的CO2 来源，该
实验的自变量是不同的NaHCO3 溶液，实际就是CO2 浓度不同，因变量是光合作用的强度，所以该实验
的目的是探究不同的CO2 浓度对光合作用强度的影响。利用真空渗水法排除叶肉细胞间隙空气，充以水分，
使叶片沉于水中，叶片上浮的原因是叶圆片光合作用释放的氧气充满在细胞间隙时，增加了叶圆片的浮力，
叶圆片上浮上浮。
（3）在一定的浓度范围内，随着NaHCO3 溶液浓度的升高，提供的CO2 的浓度也升高，但超过一定浓度
后，细胞会失水皱缩影响光合作用，NaHCO3 溶液浓度由低浓度到最适浓度的过程中测量指标的变化情况
如图所示：
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
因为CO2 浓度不同，光合作用强度不同，在一定范围内，随着CO2 浓度的增加，光合作用增强，释放的
氧气更多，在相同时间内上浮叶片数目越多。因此根据在相同时间内上浮叶片数目的多少或者叶片全部上
浮所需的时间的长短，即能比较光合作用的强弱。
（4）根据对照原则和单一变量原则，自变量是光照强度，因变量是光合作用强度，因此实验设计：选用
两组（或多组）图甲装置，在两组（或多组）烧杯中加入该相同数量的叶圆片且等量的NaHCO3 溶液中，
并将上述装置置于不同强度光照下，保持其他条件适宜，观察记录两组（或多组）叶圆片上浮至液面所用
时间。
5．植物在夏季常受到高温和强光的双重胁迫。研究人员将番茄植株在适宜温度、适宜光照条件（CK）下
和高温、强光条件（HH）下培养一段时间后，测得的相关指标如下表。
组
别
净光合速率
（μmol·m-2·s-1）
气孔导度
（mmol·m-2·s-1）
胞间CO2浓度
（ppm）
Rubisco 活性
（U·mL-1）
CK
12.1
114.2
308
189
HH
1.8
31.2
448
61
(1)由表中数据可知，高温和强光的双重胁迫下，气孔导度下降 （填“是”或“不是”）净光合
速率降低的主要因素，依据是 。
(2)Rubisco 在光下催化RuBP（C5）与CO2的反应。表中数据表明，高温和强光的双重胁迫下，番茄叶绿体
中Rubisco 活性下降，暗反应减慢，导致光反应产物 积累，进而导致叶绿体 上的色素
分子被破坏，从而影响光反应。
(3)科研人员发现植物细胞内的呼吸链中存在由交替氧化酶（AOX）主导的交替呼吸途径，对植物抵抗强光
具有重要意义。下图表示交替呼吸途径对光合作用相关反应的影响。
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
分析可知，强光环境下，植物细胞通过图示中“草酰乙酸/苹果酸穿梭”和交替呼吸途径，能够 ，
从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。
【答案】(1) 是 气孔导度下降，CO2 的吸收量减少，导致暗反应速率下降，呼吸速率不变，则净
光合作用速率降低，故气孔导度下降是净光合速率降低的主要因素
(2) ATP 和NADPH 类囊体薄膜
(3)将过多的NADPH 中的还原能转移出叶绿体，并最终在线粒体中，参与由交替氧化酶(AOX)主导的交替
呼吸，将其中的能量转化为ATP 中的化学能和热能，其中大部分能量以热能的形式散失
【分析】1、光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解
生成还原氢和氧气，以及ATP、NADPH 的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三
碳化合物的还原两个过程。
2、分析表格：实验的自变量是温度和光照强度，表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、
气孔导度、Rubisco 活性都下降，但胞间CO2 浓度却上升。
【详解】（1）实验的自变量是温度和光照强度，表中数据显示HH 组与CK 组相比，净光合速率、气孔导
度、R 酶活性都下降，由此可知气孔导度下降，CO2 的吸收量减少，导致暗反应速率下降，呼吸速率不变，
则净光合作用速率降低，故气孔导度下降是净光合速率降低的主要因素。
（2）R 酶活性降低，导致暗反应速率下降，C3 的还原速率减慢，则消耗光反应的产物ATP 和[H]的量减少，
即导致光反应产物ATP 和[H]积累，进而导致叶绿体类囊体薄膜上的色素分子被破坏，从而影响光反应。
（3）由题图可知植物细胞通过“草酰乙酸/苹果酸穿梭”途径，将过多的NADPH 中的还原能转移出叶绿
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
体，并最终在线粒体中，参与由交替氧化酶(AOX)主导的交替呼吸，将其中的能量转化为ATP 中的化学能
和热能，其中大部分能量以热能的形式散失，从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。
6．研究发现，光反应过程中光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递。线性电子传递中，电子经
PSⅡ、Cb6/f 和PSⅠ最终产生NADPH 和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f 间循环，仅产生ATP
不产生NADPH。拟南芥中亲环素蛋白C37 可以调控植物光合电子传递效率，提高植物对强光的适应性
（如图）。在强光胁迫下，C37 蛋白与Cb6/f 结合更加紧密，利于提高电子传递效率，避免产生大量活性
氧（ROS），而ROS 的过度积累会导致光损伤加剧、叶绿素降解增加。ROS 超过一定水平后会引发细胞凋
亡。
注：光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素复合体（Cb6/f）、光系统Ⅰ（PSⅠ）均为光合电子传递链的光合复合体；
→表示线性电子传递；
表示环式电子传递；●表示电子。
上述研究揭示出，植物通过调节光合链上的电子流动速率以适应强光胁迫。
(1)从图示推出，光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）位于叶绿体的 结构上，作用是 。
(2)环式电子传递与线性电子传递相比，能够 （填“提高”或“降低”）ATP/NADPH 比例。
(3)请概括出拟南芥抵御强光胁迫的机制（至少答出2 点）： 。
(4)已知光反应场所内的H⁺浓度适当增加，可以保护PSⅡ免受强光破坏，在植物面临胁迫环境时，环式电
子传递会加强。综合所有信息，总结环式电子传递对于植物应对光胁迫的作用： 。
【答案】(1) 类囊体 吸收利用光能，并进行电子传递
(2)提高
(3)在强光胁迫下，C37 蛋白与Cb6/f 结合更加紧密，利于提高电子传递效率；同时C37 可减少ROS 积累，
保证了强光下光反应的顺利进行
(4)环式电子传递可以适当增加H⁺浓度，可以保护PSⅡ免受强光破坏，同时，可以降低强光下的细胞凋亡
率
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以分为
光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段必须有光才能进行，这个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有两方面用途：一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与
NADP+结合生成NADPH，NADPH 作为活泼还原剂，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；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP 与Pi 反应形成ATP，这样光能转化
为储存在ATP 中的化学能。暗反应阶段有光无光都能进行，这一阶段是在叶绿体的基质中进行的，CO2 被
利用，经过一系列反应后生成糖类。
【详解】（1）该光合复合体能吸收转化光能，推测为类囊体膜上的结构，其作用是吸收利用光能，并进
行电子传递。
（2）线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f 和PSⅠ最终产生NADPH 和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ
和Cb6/f 间循环，仅产生ATP 不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比，能够提高ATP/
NADPH 比例。
（3）拟南芥抵御强光胁迫的机制：在强光胁迫下，C37 蛋白与Cb6/f 结合更加紧密，利于提高电子传递效
率，同时C37 可减少ROS 积累，避免出现光损伤和叶绿素降解，保证了强光下光反应的顺利进行。
（4）环式电子传递中，电子在PSI 和Cb6/f 间循环，仅产生ATP 不产生NADPH，因此可以适当增加H⁺浓
度，可以保护PSⅡ免受强光破坏。同时，植物面临胁迫环境时环式电子传递加强，也可以降低强光下的细
胞凋亡率。
7．植物工厂是利用计算机自动控制植物生长发育所需的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条
件，使设施内植物发育不受或很少自然条件制约的高效农业系统。已知草莓幼苗的光合速率、呼吸速率
（假设呼吸底物只有葡萄糖）随温度变化的曲线如图所示；某生物兴趣小组在植物工厂内模拟了大气CO2
浓度增加条件下草莓幼苗生长、光合作用相关指标的变化，结果如下表所示。回答下列问题：
CO2浓度/μmol·mol-1
株高/cm
单株鲜重/g
单株干重/g
350
39．60±3．42
32．78±5．11
5．68±1．06
700
54．15±4．73
36．24±4．87
7．56±4．15
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)据图分析，若植物工厂长期处于B 点对应的温度，每天光照16h，草莓幼苗 （填“能”或“不
能”）正常生长，判断依据是 。
(2)20℃条件下，草莓幼苗的光反应阶段主要发生的物质变化是 ，在此过程中伴随的能量变化为 。
据表可知，提高草莓产量的措施是 。
(3)在25℃时，突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内，草莓叶肉细胞中C3含量将会下降，分析其变
化原因是 。若CO2浓度达到一定浓度时，草莓植株的光合速率并没有随着CO2浓度的增加成比例增
加，此时限制光合速率的内部因素可能是 （答2 点）。
【答案】(1) 能 B 点时，光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍，一天光照16h 植
物体中的光合产物有积累
(2) 水的光解、NADPH 和ATP 的形成 光能转化为ATP 和NADPH 中的化学能 适当提高
CO2 的浓度
(3) 突然降低环境中的CO2 浓度，CO2 的固定减慢，同时C3 的还原不变，所以C3 含量降低 叶
肉细胞中C5 含量、叶绿素的含量、酶的含量及光反应产生NADPH、ATP 含量一定
【分析】根据光合作用和细胞呼吸的知识，可判断出图中呼吸作用O2 消耗量表示的是呼吸量（或呼吸速
率），从空气中吸收的CO2 表示净光合量（或净光合速率），总光合量（或总光合速率）等于两者之和。
【详解】（1）图中呼吸作用O2 消耗量表示的是呼吸量（或呼吸速率），从空气中吸收的CO2 表示净光合
量（或净光合速率），B 点时，光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍，一天光照16h 植物
体中的光合产物有积累，故B 点对应的温度，每天光照16h，草莓幼苗能正常生长。
（2）光反应的过程：一是将水分解为氧气和H+，H+与NADP+结合生成NADPH，NADPH 作为活泼还原
剂；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP 与Pi 反应形成ATP，这样光能转化为储存在ATP 中
的化学能。草莓幼苗的光反应阶段主要发生的物质变化是水的光解、NADPH 和ATP 的形成，在此过程中
光能转化为ATP 和NADPH 中的化学能。由表中数据可知，高浓度的CO2，更利于植株的生长，故提高草
莓产量的措施是适当提高CO2 的浓度。
（3）在25℃时，突然降低环境中的CO2 浓度，CO2 的固定减慢，同时C3 的还原不变，所以C3 含量降低，
若CO2 浓度达到一定浓度时，草莓植株的光合速率并没有随着CO2 浓度的增加成比例增加，此时CO2 的
浓度不在限制光合速率，限制光合速率的内部因素可能是叶肉细胞中C5 含量、叶绿素的含量、酶的含量
及光反应产生NADPH、ATP 含量一定。
8．光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素b6f 和光系统Ⅰ（PSⅠ）等光合复合
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
体组成。研究发现，植物体内至少存在线性电子传递和环式电子传递两条途径，如下图所示。高温胁迫是
影响植物光合作用的重要逆境因素之一，植物体会启动一系列防御机制进行应对。请回答下列问题：
(1)光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有 光能的作用。适宜环境温度下，PSII 和
PSⅠ共同受光的激发，H2O 裂解释放的电子（e-）经过PSⅡ、PQ、 和PSⅠ的推动，最终被 接受。图
中ATP 合酶的功能有 。
(2)高温胁迫下，PSⅡ中的捕光复合体容易从类囊体膜上脱落，导致PSII 的 均发生改变，光能利用率下
降。此时，仅由PSⅠ推动的环式电子传递被激活，这使得NADPH 的生成量 ，跨膜质子（H+）梯度
（选填“能形成”或“不能形成”），光反应产生的ATP 与NADPH 的比值 （选填“上升”或“下
降”或“基本不变”），从而起到光保护作用。
(3)高温胁迫还会引发活性氧ROS（如自由基、H2O2等）的积累，进一步抑制光反应的发生。分析其原因可
能有
a. ROS 攻击类囊体膜上的磷脂分子，造成膜结构的损伤
b. ROS 与光系统中的蛋白质分子结合，使其分解并失去活性
c. ROS 造成叶绿体DNA 的损伤，导致光反应所需酶的合成受阻
d. ROS 会加快PSⅡ的修复过程，进一步限制电子的线性传递过程
(4)高温胁迫下，植物还能通过增加瞬时气孔导度的方式进行保护，该方式的生理机制是 。
【答案】(1) 吸收、传递和转化 细胞色素b6f 和PC NADP+ 运输H+ ，催化ATP 的合
成
(2) 结构和功能 减少 能形成 上升
(3) ac
(4)气孔导度增加，蒸腾作用变大，可以降低叶片温度，从而避免受到高温的损害
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【分析】光系统涉及两个反应中心：光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSⅠ）。PSⅡ光解水，PSI 还原
NADP+。光系统II 的色素吸收光能以后，能产生高能电子，并将高能电子传送到电子传递体PQ，传递到
PQ 上的高能电子就好像接力赛跑中的接力棒一样，依次传递给细胞色素b6f 和PC。光系统I 吸收光能后，
通过PC 传递的电子与H+、NADP+在类囊体薄膜上结合形成NADPH。水光解产生H+，使类囊体腔内
H+浓度升高，H+顺浓度梯度运输到类囊体腔外，而H+在类囊体薄膜上与NADP+结合形成NADPH 使类囊
体腔外中H+浓度降低，同时还可以通过PQ 运回到类囊体腔内，这样就保持了类囊体薄膜两侧的H+浓度
差。ATP 合成酶利用类囊体薄膜两侧的H+浓度差，类囊体膜上的ATP 合成酶合成了ATP。
【详解】（1）光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，
由图可知，在光合作用的光反应阶段，PSII 和PSⅠ共同受光的激发，H2O 裂解释放的电子（e-）经过
PSⅡ、PQ、细胞色素b6f 和PC 和PSⅠ的推动，可用于NADP+和H+结合形成NADPH；在ATP 合成酶的作
用下，氢离子浓度梯度提供分子势能，促使ADP 与Pi 反应形成ATP，因此ATP 合酶的功能有运输H+ ，
催化ATP 的合成。
（2）PSⅡ中的捕光复合体能够吸收光能，高温胁迫下，PSⅡ中的捕光复合体容易从类囊体膜上脱落，导致
PSII 的结构和功能均发生改变，从而导致光能利用率下降。由图可知，PSII 受光的激发，H2O 裂解释放的
电子（e-）经过PSⅡ、PQ、细胞色素b6f 和PC 和PSⅠ的推动，与NADP+和H+结合形成NADPH，此时，
仅由PSⅠ推动的环式电子传递被激活，这使得NADPH 的生成量减少。膜内侧的H+ 除了来自于水的光解
（发生在PSⅡ），还能来自于PQ、PQH2 的转化，若PSII 受损，跨膜质子（H+）梯度能形成，H+跨膜运
输在ATP 合酶的作用下形成ATP，因此光反应产生的ATP 与NADPH 的比值上升。
（3）高温胁迫还会引发活性氧ROS 的积累，ROS 化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂质
等物质，造成氧化性损伤，例如： ROS 攻击类囊体膜上的磷脂分子，造成膜结构的损伤；ROS 与光系统
中的蛋白质分子结合，使其变性并失去活性，但不会使其分解；ROS 造成叶绿体DNA 的损伤，导致光反
应所需酶的合成受阻；ROS 会减缓PSⅡ的修复过程，ac 正确，bd 错误。
故选ac。
（4）高温胁迫下，植物瞬时增加气孔导度，蒸腾作用变大，可以降低叶片温度，从而避免受到高温的损
害。
9．科研人员探究了不同遮荫处理对某植物A 多项指标的影响，以期为开发及优化林下种植植物A 技术提
供依据。相关结果见下表，请回答下列问题：
测定指标
遮荫处理
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
遮荫率85%
遮荫率56%
全光照
叶绿素含量（μg/cm2）
34.58
33.01
28.43
叶片厚度（mm）
1.15
1.65
1.84
单片叶面积（cm2）
17.67
14.66
8.58
光饱和点[μmol/（m2·s）]
355
586
468
最大净光合速率[μmol/（m2·s）]
7.46
10.73
9.12
注：光饱和点是指光合速率不再随光强增加而增强时的光照强度。
(1)与全光照条件相比，遮荫率85%处理后，植物A 的最大净光合速率较低，主要原因是 ，为暗反应提
供的 减少，进而导致在叶绿体 中利用的CO2量减少。
(2)据表中数据分析可知：遮荫处理后，植物A 叶片厚度变小（变薄）， ，从而使植物A 适应弱光环境。
(3)植物A 有一定的适应弱光的能力，但科研人员认为过低的光照强度不利于其生长，判断依据是 。因
此当我们在推广林下种植植物A 时应该采取的合理措施是 。
【答案】(1) 光照强度较弱（或光反应较弱） ATP 和NADPH 基质
(2)叶绿素含量增加，单片叶面积增大
(3) 与遮荫56%相比，遮荫85%时植物A 的光饱和点和最大净光合速率都下降 合理密植乔木冠层
植物，以达较适合植物A 生长的遮荫率（或适量修整乔木冠层的密度，以达较适合植物A 生长的遮荫率或
及时调控乔木冠层的透光率）
【分析】1、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;
2、影响光合作用的环境因素包括：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素的含量等。
【详解】（1）与全光照条件相比，遮荫率85%处理后，植物A 的最大净光合速率较低，这是因为遮荫处
理时，光照强度较弱，光反应速率下降，ATP 和NADPH 产生量减少，因此，光反应为暗反应提供的产物
ATP 和NADPH 少，C3 还原速率下降，进而表现为二氧化碳固定速率下降，即在叶绿体基质中消耗的CO2
量减少;
（2）结合表中信息可知，遮荫处理后，植物A 叶片厚度会变薄，叶绿素含量增加，单片叶面积增大，这
样有利于捕获更多光能，进而弥补光照不足对光合速率造成的影响，从而使植物A 适应弱光环境。
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）表中显示，植物A 在弱光条件下产生了一系列适应弱光环境的变化，但其最大净光合速率随着遮阴
程度的增加，净光合速率呈下降趋势，即表现为与遮荫56%相比，遮荫85%时植物A 的光饱和点和最大净
光合速率都下降，因此过低的光照强度不利于其生长，综合信息可知，植物A 的遮荫率低于56%为较适宜;
根据表中信息可知，植物A 具有一定的适应弱光环境的能力，因此在种植时可合理密植乔木冠层植物，以
达较适合植物A 生长的遮荫率（56%），进而有利于植物A 的生长；同时也可通过适量修整乔木冠层的密
度，以达较适合植物A 生长的遮荫率。
10．太阳能进入植物细胞并为细胞所利用，一般都要经过图甲所示结构中发生复杂化学反应。图乙是一种
盆栽植物在自然光照（甲组）和给予一定程度的遮光（乙组）的条件下，培养一段时间后测定的曲线图，
请据图回答下列问题：
(1)图甲中数字表示气体交换过程。在白天，当植物叶肉细胞内光合作用强度小于呼吸作用强度时，图中可
同时发生的过程有 （用图中序号表示）；当①②⑤⑥均为0 时，说明该植物光合作用强度
呼吸作用强度（填＞，＜或=），其中[H]和O2在 （场所）结合生成水。
(2)图乙中的实验组是 组，若已知自然光照下的甲组植物细胞呼吸释放的CO2量与消耗的O2
量之比是0.8，在适宜条件下，测得细胞吸收O2的速率为20mL/h，则细胞释放CO2的速率是
mL/h。
(3)下表为在适宜温度条件下，逐渐增加光照强度，测定阳生植物与阴生植物叶片的O2释放速率。
光照强度（ μmol 光子/(m2·s)）
0
10
25
50
100
250
50
0
600
氧气的释放速率（ μmol O2
/(m2·s)）
A
-16
-10
-5
-1
5
15
30
30
B
-4
-0.5
1.5
3
5
12
12
10
据表可推测，阳生植物为 ，当光照强度为100μmol 光子/m2．s 时， A、B 植物O2产生速率的
大小关系为 （填A>B，A< B 或A=B）。原因是 。
【答案】(1) ③④⑤⑥ ＜ 线粒体内膜
(2) 乙 A
(3) A A>B 当光照强度为100μmol 光子/(m2·s)，A 植物的O2 释放速率（净光合速率）与B
15
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
植物的O2 释放速率相等，但A 植物的呼吸速率明显大于B 植物，因此A 植物的O2 产生速率（真光合速
率）大于B 植物的O2 产生速率（真光合速率）
【分析】分析题图：甲图表示与光合作用和细胞呼吸相关的两种细胞器，在光合作用原料、产物与呼吸原
料、产物之间的相互利用关系。①④⑤表示CO2，②③⑥O2，根据光合作用与呼吸作用反应的方程式
（以葡萄糖的产生和消耗为准）可知，二者在O2 和CO2 的利用和产生量上比例相等。当光合作用速率大
于呼吸作用速率时，发生图中①②③④过程；当光合作用速率等于呼吸作用速率时，发生图中③④过程；
当光合作用速率小于呼吸作用速率时，发生图中③④⑤⑥过程。图乙表示植物在不同光照强度下净光合速
率的变化曲线。
【详解】（1）根据上述分析过程可知，当植物叶肉细胞内光合作用强度小于呼吸作用强度时，呼吸作用
产生的CO2 量除满足叶绿体光合作用外，将剩余的CO2 释放到外界环境中，而叶绿体产生的O2 不足以满
足线粒体的需求而从外界环境中吸收相应的O2，所以，图甲中可同时发生的过程有③④⑤⑥；当①②⑤⑥
均为0 时，细胞不与外界进行气体交换，说明该植物叶片光合作用强度=呼吸作用强度，该植物光合作用
强度＜呼吸作用强度。根据有氧呼吸第三阶段的物质变化[H]与O2 结合发生在线粒体内膜上。
（2）由题意知，甲组是自然光照，为对照组，乙组给予一定的遮光，乙组为实验组。根据该植物细胞呼
吸放出的CO2 量与消耗的O2 量之比为0.8，若测得该细胞吸收的O2 为20ml/h，则细胞释放的CO2 为
0.8×20=16mL/h。
（3）由表中数据可知，A 植物的光补偿点（光合速率等呼吸速率即净光合速率=0）在50～100μmol 光子/
(m2·s)之间，而B 植物的光补偿点在10～25μmol 光子/(m2·s)之间，即A 植物的光补偿点大于B 植物的光补
偿点，由此可判断A 植物为阳生植物。另外，A 植物的光饱和点大于B 植物的光饱和点也可作此判断；植
物O2 产生速率为真光合速率，真光合速率=净光合速率+呼吸速率，由表中数据可知，A 植物的呼吸速率
（光照强度=0）大于B 植物的呼吸速率，当光照强度为100μmol 光子/(m2·s)时，A 植物的O2 释放速率
（净光合速率）与B 植物的O2 释放速率相等，但A 植物的呼吸速率明显大于B 植物，因此A 植物的O2
产生速率（真光合速率）大于B 植物的O2 产生速率（真光合速率）。
11．江苏省农业科学院利用超级粳稻品种南粳44 与自主选育的优良食味抗病粳稻中间品系宁6301 杂交，
经数代筛选、培育获得了“南粳晶谷超级稻”，南粳晶谷不仅食味品质优、综合抗性强，而且丰产性好、
产量大。为进一步研究南粳晶谷高产的生理特征，科研人员对光合主要器官、开花后茎叶干重和穗干重随
时间变化等相关指标进行了测定，其结果如图所示。请回答下列问题：
16
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)相对于南粳44 和宁 6301，“南粳晶谷超级稻”丰产性好、产量大的可能原因是 此外，叶片中叶绿
素含量高低也会影响产量，叶绿素的主要功能是 若要分离叶绿体中的色素，所利用的原理是 。
(2)“南粳晶谷超级稻”仍然具有食味品质优、综合抗性强的优点，从遗传学角度分析其原因是 。
(3)如图乙可知，各品种茎叶干质量在开花后7-14 天达到最高，此后逐渐下降，原因是 。
(4)有研究工作者想让南粳晶谷积累更多有机物，将蓝细菌的 CO2浓缩机制导入南粳晶谷水稻，水稻叶绿
体中 CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下，水稻的光合作用强度无明显变化，
可能原因是 （答到两点即可）。
【答案】(1) “南粳晶谷超级稻”剑叶面积大于另外两个品种，光合作用面积较大，光能利用效率较高
吸收、传递并转换光能 不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上扩散的速度不同，溶解度越
大扩散速度越快
17
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(2)亲本宁6301 具有食味品质优、抗病等性状，并将该优良性状遗传给子代（“南粳晶谷超级稻”）
(3)第14 天后，茎叶中的有机物逐渐向穗部转移，导致茎叶干质量逐渐下降
(4)酶的活性达到最大，对 CO2 的利用率不再提高；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同；光合色
素含量有限，限制光反应强度，使光合作用速率不能增强
【分析】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】（1）据图甲可知，“南粳晶谷超级稻”剑叶面积大于另外两个品种，光合作用面积较大，光能
利用效率较高，因此“南粳晶谷超级稻”丰产性好、产量大。叶绿素的主要功能是吸收、传递并转换光能。
不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上扩散的速度不同，溶解度越大扩散速度越快，进而将各种
色素分离出来。
（2）利用超级粳稻品种南粳44 与自主选育的优良食味抗病粳稻中间品系宁6301 杂交，经数代筛选、培
育获得了“南粳晶谷超级稻”，亲本宁6301 具有食味品质优、抗病等性状，并将该优良性状遗传给子代
（“南粳晶谷超级稻”），因此“南粳晶谷超级稻”仍然具有食味品质优、综合抗性强的优点。
（3）第14 天后，茎叶中的有机物逐渐向穗部转移，导致茎叶干质量逐渐下降，因此各品种茎叶干质量在
开花后7-14 天达到最高，此后逐渐下降。
（4）在光饱和条件下，水稻的光合作用强度无明显变化，可能原因是酶的活性达到最大，对 CO2 的利用
率不再提高；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同；光合色素含量有限，限制光反应强度，使光合
作用速率不能增强。
12．光合作用依据是否需要光能分为光反应和暗反应，ATP 和NADPH 的再生与消耗是连接这两个阶段的
关键。研究人员发现蓝细菌光反应所产生的ATP 和NADPH 的比值为2.57：2，而暗反应消耗的ATP：
NADPH 为3：2，这种供需不平衡可能是影响光合作用速率的因素之一。为了提高光合作用速率，科研人
员在蓝细菌中引入异丙醇合成途径，代谢过程如图。据图回答问题：(图中A、B、C 代表物质，
表
示蓝细菌中不存在的代谢途径)
18
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)图中的A、C 分别代表 和 。引入异丙醇合成途径可能提高光合作用速率的原因是 。
(2)研究人员在野生蓝细菌的基础上成功构建了重组蓝细菌A、B(具体的基因导入情况如下表所示)，并分别
测定了三者的光合作用曲线，部分结果如图所示：
野生蓝细菌
未导入任何外源基因
重组蓝细菌A
导入酶a、酶b、酶c 基因
重组蓝细菌B
导入酶a、酶b 基因
①获得上述完整实验结果的具体操作步骤
为 。
②重组蓝细菌B 的实验结果应与 (蓝细菌类型)相似。除此之外，研究人员将酶c 基因导入野生蓝细
菌中构建了重组蓝细菌C，将该重组菌放置于含有 的培养基中并测定其光合作用曲线，发现结果与
重组蓝细菌A 相似。
【答案】(1) O2 C3（三碳化合物） 异丙醇的合成过程会消耗NADPH，减少NADPH 的积
累，加快光反应速率从而提高光合作用速率
(2) 将若干重组蓝细菌A、B 和野生蓝细菌各自均分为11 组，分别放置于0、100、200、300lux 等光
19
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
照强度下，在相同且适宜的环境中培养相同的一段时间，最后测定各组蓝细菌氧气的释放速率 野生
蓝细菌 丙酮
【分析】1、蓝细菌属于原核生物，细胞内含有光合色素（藻蓝素、叶绿素），是能进行光合作用的自养
型生物。
2、光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP 和NADPH 的
过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH 和ATP 进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于
这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH 和ATP 的提供，故称为暗反应阶段。
【详解】（1）水的光解产物包括H+、O2 和e−，则A 为O2。二氧化碳的固定为CO2+C5→2C3，则C 为
C3（三碳化合物）。蓝细菌光反应所产生的ATP 和NADPH 的比值为2.57∶2，而暗反应消耗的
ATP∶NADPH 为3∶2。光反应产生的NADPH 过剩，无法及时氧化为NADP+，会限制光反应的进行从而
影响光合作用速率。研究人员引入异丙醇途径消耗光反应过剩的NADPH，使光反应和暗反应的ATP 和
NADPH 供需达到平衡从而提高光合作用速率。
（2）①上述实验为测定野生蓝细菌、重组蓝细菌A 和重组蓝细菌B 在不同光照强度下氧气的释放速率。
具体的实验操作步骤为将若干重组蓝细菌A、B 和野生蓝细菌各自均分为11 组，分别放置于0、100、
200、300lux 等光照强度下，在相同且适宜的环境中培养相同的一段时间，最后测定各组蓝细菌氧气的释
放速率。
②重组蓝细菌B 仅导入酶a、b 基因，上述两个步骤未消耗NADPH，所以光合作用速率未提高，与野生蓝
细菌相同；重组蓝细菌C 仅导入酶c 基因，所以细胞中不生成丙酮，若其光合作用速率与重组蓝细菌A 相
同，则其消耗了光反应多余的NADPH，所以需要在培养基中额外加入丙酮。
13．叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。为研究光反应过程中的能量转换，研究人员从菠菜叶中提取
叶绿体和类囊体进行了相关实验。回答下列问题：
(1)用叶绿体悬液制备类囊体时，加入清水使叶绿体吸水涨破，经 得到类囊体，然后将类囊体重新悬浮。
为保持类囊体的活性，类囊体悬液应在无光、低温条件下保存，原因在 。
(2)研究人员进行了类囊体产质子（H+）能力实验（实验一）和类囊体产ATP 实验（实验二），结果如下图。
20
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
分析实验一和实验二的实验结果，研究人员对光反应过程中能量的转移途径做出如下推测：光能→H+电化
学势能→ATP。做出上述推测的依据是 。此能量转移路径缺少一环节的证明，这个环节为 ，请利
用已平衡的类囊体悬液（类囊体内外的pH=4）、甲液（含ADP、Pi、pH=4 的缓冲液）、乙液（含ADP、
Pi、pH=8 的缓冲液）设计实验，补齐这一环节。实验思路为 ，若此环节成立，实验结果为 。
(3)研究人员用人工脂双层包裹类囊体膜构建了“人工细胞”，用以研究光合作用过程。若在黑暗条件下利
用“人工细胞”模拟暗反应，则脂双层内还应加入 等物质（答出3 点即可）。研究人员认为，与叶肉
细胞相比，理论上“人工细胞”可能具有更高的净光合效率，依据是 。
【答案】(1) 差速离心法 避免膜蛋白被降解
(2) 光照条件下类囊体悬液的pH 降低，类囊体产质子（H+），且光照条件下在有ADP 和Pi 条件下
ATP 产生量随时间增多 没有证明pH 对于该过程的影响 将叶绿体的类囊体悬浮在pH 为4 的缓冲
液中，待缓冲液充分扩散过膜后，类囊体的内外部在这种酸性pH 条件下得到平衡，然后将类囊体快速转
移到pH 为8 的缓冲液中，使得类囊体膜内外产生4 个pH 单位的差异，膜内相对于膜外酸性更强 没
有光照的情况下，由ADP 和Pi 合成了大量ATP
(3) 酶、二氧化碳和ADP、Pi 叶肉细胞需要进行呼吸作用消耗有机物，而人工细胞不需要进行呼
吸作用
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、
传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH 和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反
应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳
化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH 和ATP 被还原。
21
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【详解】（1）类囊体是叶绿体组成部分，分离各种细胞气的方法是差速离心法，故可用差速离心法得到
类囊体；生物膜的基本成分是脂质和蛋白质，蛋白酶能够分解蛋白质，且酶在低温下活性受抑制，故为避
免膜蛋白被降解，类囊体悬液应在无光、低温条件下保存。
（2）据图可知，实验一随着时间延长，光照条件下类囊体悬液的pH 降低，类囊体产质子（H+），而实验
二中光照条件下在有ADP 和Pi 条件下ATP 产生量随时间增多，据此推测，光反应过程中能量的转移途径：
光能→H+电化学势能→ATP；上述过程缺少的环节是没有证明pH 对于该过程的影响；分析题意，将叶绿
体的类囊体悬浮在pH 为4 的缓冲液中，待缓冲液充分扩散过膜后，类囊体的内外部在这种酸性pH 条件下
得到平衡，然后将类囊体快速转移到pH 为8 的缓冲液中，使得类囊体膜内外产生4 个pH 单位的差异，膜
内相对于膜外酸性更强。他们发现，在没有光照的情况下，由ADP 和Pi 合成了大量ATP。
（3）暗反应包括二氧化碳的固定和C3 还原等过程，需要酶的催化，故若在黑暗条件下利用“人工细胞”
模拟暗反应，则脂双层内还应加入酶、二氧化碳和ADP、Pi 等物质；与叶肉细胞相比，理论上“人工细
胞”可能具有更高的净光合效率，依据是叶肉细胞需要进行呼吸作用消耗有机物，而人工细胞不需要进行
呼吸作用。
14．光合作用中，有一种特殊的固定CO2的类型。菠萝等许多植物都进行这类途径参与的光合作用，统称
为CAM（景天科）植物，其特点是气孔夜晚打开，白天关闭。如图为菠萝叶肉细胞内的部分代谢途径
（CAM 途径）示意图，图中苹果酸是一种酸性较强的有机酸。
(1)据图分析，推测图中叶肉细胞过程a 发生在 （填“白天”或“夜晚”），过程a 的生理意义有
（写出两个方面即可）。
(2)据图分析，叶肉细胞可以通过 获得光合作用暗反应所需的CO2。
(3)以菠萝为代表的CAM 植物能较好的适应 的环境，其适应机制是 。
【答案】(1) 夜晚 一方面促进CO2 的吸收；另一方面避免苹果酸降低细胞质基质的pH，影响细
胞质基质内的反应
(2)苹果酸的分解和有氧呼吸
(3) 强光照、高温、干旱 白天气孔关闭，有利于降低蒸腾作用，减少水分的散失；夜晚气孔开放
22
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
有利于获得光合作用暗反应所需的CO2
【分析】题图分析：叶肉细胞右侧a 过程显示CO2 进入细胞并转变成苹果酸储存在液泡中，夜间气孔打开，
细胞才能完成此项活动，据此可推测图中叶肉细胞右侧a 过程的活动发生在夜晚。
【详解】（1）由图可知，叶肉细胞右侧a 过程显示CO2 进入细胞并转变成苹果酸储存在液泡中，夜间气
孔打开，细胞才能完成此项活动，据此可推测图中叶肉细胞右侧a 过程的活动发生在夜晚；一方面促进
CO2 与PEP 生成OOA 进而生成苹果酸（CO2 的吸收），另一方面避免苹果酸降低细胞质基质的pH，影响
细胞质基质内的反应；
（2）由图可知，光合作用所需的CO2 由两种途径提供：一是苹果酸的分解，二是植物细胞有氧呼吸(细胞
呼吸)产生；
（3）以菠萝为代表的CAM 植物能较好的适应强光照、高温、干旱。长期在强光照、高温、缺水等逆境胁
迫下，以菠萝为代表的CAM 植物形成了适应性机制：白天气孔关闭，有利于降低蒸腾作用，减少水分散
失；夜间，气孔打开，吸收二氧化碳，以苹果酸的形式储存在液泡中，通过苹果酸的分解和有氧呼吸获得
光合作用暗反应所需的CO2。
15．小球藻是单细胞真核生物，是研究光合作用的模式生物。水体中的无机碳主要以HCO3
-和CO2两种形
式存在，小球藻具有如图所示的无机碳浓缩过程。
回答下列问题：
(1)小球藻浓缩HCO3
-的过程属于 （填“自由扩散”“协助扩散”或“主动运输”），理由是
。
(2)过程①称为 ，能为此过程提供能量的物质有 。
(3)鲁宾和卡门用小球藻探究光合作用所释放氧气的来源，实验分组及结果如表。
组别
O 标记物所占的比例/%
反应物
产物
H2
18O
KHC18O3+K2C18O3
18O2
23
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
1
初始
0.85
0.20
-
结束
0.85
0.61
0.86
2
初始
0.20
0.50
-
结束
0.20
0.40
0.20
3
初始
0.20
0.68
-
结束
0.20
0.57
0.20
①小球藻光合作用产生的氧气，一部分释放到外界环境中，另一部分的去向是 。
②由本实验可知，光合作用释放的氧气 （填“全部来自水”“全部来自CO2”或“部分来自水
部分来自CO2”），理由是 。
【答案】(1) 主动运输 逆浓度梯度运输，需要消耗ATP 水解释放的能量
(2) C3 的还原 ATP 和NADPH
(3) 进入线粒体参与有氧呼吸 全部来自水 三组实验中释放的氧气中18O 所占比例与反应物
水中的18O 所占比例基本相同，而与参与的CO2 无关
【分析】（1）根据题干文字信息“无机碳的浓缩过程”及图片信息中HCO3-由细胞外运输到细胞质基质
需要消耗ATP 水解释放的能量可知，小球藻浓缩HCO3-的过程为逆浓度梯度的主动运输；
（2）分析表中数据可得，产物氧气中18O 的比例与反应物水中18O 的比例基本相同，与碳酸氢盐中18O
的比例无关，说明光合作用产生的氧气中的O 全部来自水。
【详解】（1）根据题干文字信息“无机碳的浓缩过程”及图片信息中HCO3-由细胞外运输到细胞质基质
需要消耗ATP 水解释放的能量可知，小球藻浓缩HCO3-的过程为逆浓度梯度的主动运输。
（2）过程①为光合作用卡尔文循环中的C3 的还原，此过程需要光反应产生的ATP 和NADPH 提供能量。
（3）①小球藻光合作用产生的氧气一部分进入线粒体参与有氧呼吸，一部分释放到外界环境中；
②分析表中数据可得，产物氧气中18O 的比例与反应物水中18O 的比例基本相同，与参与反应的CO2 无
关无关，说明光合作用产生的氧气中的O 全部来自水。
16．炎热条件下，植物体内用于散失的水分多少与气孔开放度大小呈正相关。为了探究光照强度和土壤含
水量对密闭容器中某植株光合速率的影响，研究小组进行了相关实验，实验处理及其结果如下表所示。请
回答下列问题：
24
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
20%
40%
60%
强
13.3（A 组）
13.9（B 组）
14.5（C 组）
中
19.3（D 组）
20.4（E 组）
21.5（F 组）
弱
10.1（G 组）
11.1（H 组）
12.3（I 组）
注：光合速率单位为mgCO2•dm﹣2•h﹣1，密闭容器中每组的温度和CO2浓度均相同。
(1)由实验可知，对该植株的光合速率影响较大的因素是 ，判断依据是 。
(2)炎热的中午植物会产生“光合午休”现象。通常认为引起植物“光合午休”的原因包括两个方面：一是
气孔开放度降低引起 ，直接影响暗反应；二是温度升高，导致光合色素或者酶的活性降低，使光反应
减弱，供给暗反应的 减少，导致叶片光合作用能力降低。
(3)炎热条件下，适当提高土壤含水量能提高光合速率的原理是 。
【答案】(1) 光照强度 在相同土壤含水量条件下，改变光照强度时光合速率变化更大（大于在相
同光照强度条件下，改变土壤含水量时光照强度的变化）
(2) CO2 吸收减少 NADPH 和ATP
(3)炎热条件下，适当增大土壤含水量，气孔开放度提高，进入气孔的CO2 增多，光合速率提高
【分析】分析表格，光照强度相同，土壤含水量增加，光合速率增加；土壤含水量相同，光照强度增加，
光合速率也增加，但光合速率增加幅度大于土壤含水量改变时的增加幅度。
【详解】（1）由题中表格可知，自变量是土壤含水量和光照强度，土壤含水量分别是20%、40%和60%，
光照强度分别是弱、中和强，在相同土壤含水量条件下，改变光照强度时光合速率变化更大，因此光照强
度对植物的光合速率影响较大。
（2）引起植物“光合午休”的原因：一是气孔限制值增大引起CO2 供应不足，直接影响暗反应；二是温
度升高，导致叶绿体类囊体薄膜上的光合色素或者酶的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的NADPH
和ATP 减少，导致叶片光合作用能力降低。
（3）根据题意，炎热条件下，植物体内用于散失的水分的多少与气孔开放度大小呈正相关。因此在炎热
条件下，适当提高土壤含水量，气孔开放度提高，进入气孔的CO2 增多，光合速率提高。
17．光是影响植物生长发育的重要因素。科研人员将阴地生长、阳地生长的火炬松树苗置于不同的光照强
度下，检测每克叶片每小时CO2的吸收量，结果如图1。并在中光照强度下检测火炬松树苗光合产物分配
25
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
到叶、茎和根的比例，结果如图2。
回答下列问题。
(1)由图1 可知，随着光照强度的增强，阴地生长的火炬松和阳地生长的火炬松光合作用速率的差值逐渐
；低光照强度下， （填“能”或“不能”）判断阴地生长的火炬松比阳地生长的火炬松光合作用有
机物的合成速率更快，理由是 。
(2)据图2 分析，阴地生长的火炬松和阳地生长的火炬松营养器官的生长情况 （填“相同”或“不
同”），判断依据是 。阴地生长的火炬松树苗光合产物更多地分配到叶，其生理意义是 。
(3)对于火炬松来说，光具有的作用是 （答出2 点即可）。
【答案】(1) 减小 不能 两者呼吸作用速率未知，无法判断总光合速率的大小
(2) 不同 两者光合产物分配到叶、茎和根的比例存在差异 有利于叶生长，增强对光的吸收
能力，适应阴地环境
(3)为火炬松进行光合作用提供能量；作为一种信号，影响、调控火炬松的生长发育过程
【分析】光合作用根据对光的需要可以分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段需要在类囊体薄膜上进
行，需要光和色素对光进行吸收、传递和转化完成水的光解和ATP 的合成，暗反应阶段主要在叶绿体基质
进行，主要分为二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，其中三碳化合物的还原需要消耗光反应阶段产生的
NADPH 和ATP。
【详解】（1）由图1 可知，随着光照强度的增强，阴地生长的火炬松和阳地生长的火炬松光合作用速率的
差值逐渐减小。图中数据为每克叶片每小时CO2 的吸收量，表示的是净光合速率，光合作用有机物的合成
速率表示总光合速率，总光合速率=净光合速率+呼吸速率，故低光照强度下，不能判断阴地生长的火炬松
比阳地生长的火炬松光合作用有机物的合成速率更快，理由是两者呼吸作用速率未知，无法判断总光合速
率的大小。
（2）图2 显示阴地生长的火炬松和阳地生长的火炬松光合产物分配到叶、茎和根的比例存在差异，说明阴
26
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
地生长的火炬松和阳地生长的火炬松营养器官的生长情况不同。图2 显示阴地生长的火炬松树苗光合产物
更多地分配到叶，其生理意义是有利于叶生长，增强对光的吸收能力，适应阴地环境。
（3）对于火炬松来说，光具有的作用是为火炬松进行光合作用提供能量；作为一种信号，影响、调控火
炬松的生长发育过程。
18．菠菜属于C3植物，其叶肉细胞能进行光合作用。玉米属于C4植物，叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完
成光合作用，过程如图所示，其叶肉细胞的叶绿体固定CO2的酶（PEP 段化酶）与CO2的亲和力强于C3植
物。请回答下列问题：
(1)玉米维管束鞘细胞 （填“能”或“不能”）进行光反应，理由是 ，C3还原需要的ATP 和
NADPH 来自 的叶绿体。维管束鞘细胞中丙酮酸除了来自C4的分解，还可来自 （填生理过程）。
(2)与菠菜相比，玉米适宜种植在CO2浓度 （填“高”或“低”）的环境中，理由是 。
(3)若CO2供应突然减少，菠菜叶肉细胞中C3/C5的比值短时间内将 ，原因是 。
(4)玉米叶肉细胞结构完整，但不能独立进行光合作用，原因可能是 。
【答案】(1) 不能 玉米维管束鞘细胞无基粒（或无类囊体） 叶肉细胞 细胞呼吸
(2) 低 玉米叶肉细胞中PEP 羧化酶与CO2 的亲和力强，能利用较低浓度的CO2
(3) 减小 CO2 供应突然减少，CO2 的固定减弱，C5 的消耗和C3 的生成减少
(4) 缺少暗反应相关的酶
【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NADPH 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NADPH 的作用下还原生成有机物。
【详解】（1）由题图可知，玉米维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒（类囊体），而光反应所需的光合色素
和酶位于类囊体，故玉米维管束鞘细胞不能进行光反应。C3 还原需要的ATP 和NADPH 来自光反应，据图
分析可知叶肉细胞的叶绿体含有类囊体，能进行光反应，故C3 还原需要的ATP 和NADPH 来自叶肉细胞
的叶绿体。图中C4 可分解成丙酮酸，细胞呼吸第一阶段葡萄糖在酶的催化下也能产生丙酮酸。
（2） 菠菜属于C3 植物，与C3 植物相比，C4 植物如玉米的叶肉细胞中的PEP 羧化酶对CO2 具有更强的
27
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
亲和力，可以把大气中浓度很低的CO2 固定下来，并集中到维管束鞘细胞内的叶绿体中被利用，提高光合
作用效率，可见与菠菜相比，玉米适宜种植在CO2 浓度低的环境中。
（3） CO2 是暗反应的原料，若CO2 供应突然减少，则CO2 的固定减弱，C5 的消耗减少、C3 的生成减少，
菠菜叶肉细胞中短时间内C5 的含量增加、C3 的含量减少，C3/C5 的比值将减小。
（4）玉米叶肉细胞结构完整，虽然含有类囊体，但不含Rubisco，缺少暗反应相关的酶，故不能独立进行
光合作用。
19．植物含叶绿体的细胞在光照下不但进行CO2的同化，而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的反应，称为
光呼吸。研究发现，光呼吸是由于O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco 造成的。Rubisco 的底物CO2
与O2竞争同一活性位点，互为抑制剂。该酶既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反
应，产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2。下图表示叶肉细胞中有关代谢过程。
(1)绿色植物细胞中能够产生CO2的场所是 。在较高CO2浓度环境中，Rubisco 所催化的反应
产物主要是 。利用提取的Rubisco 模拟光合作用暗反应过程。构建反应体系时需加入的供能物
质有 。
(2)当环境中CO2与O2含量比值 （填“偏高”或“偏低”）时，叶片容易发生光呼吸。已知温
度升高会降低细胞溶胶中气体的溶解度，试分析温度高于某一临界值时，光呼吸迅速增加的原因是
。
(3)从光反应和暗反应物质联系的角度分析，高O2浓度条件下，短时间内NADPH 含量升高的原因是
。
(4)过强的光照会导致光合作用光反应产物过剩，对细胞造成伤害，分析上图中光呼吸过程，推测光呼吸存
在的生理意义是 。
【答案】(1) 细胞质基质和线粒体基质 C3（PGA） ATP 和NADPH
28
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(2) 偏低 温度高于临界值时，细胞溶胶中CO2 溶解度降幅大于O2，CO2/O2 比值降低，更有利
于光呼吸进行
(3)高浓度O2 条件下，CO2 固定能力减弱，生成的C3 减少，C3 的还原消耗的NADPH 减少，NADPH 生成
量基本不变，相对含量升高
(4)光呼吸消耗掉过剩的ATP 和NADPH，减少对细胞结构的损伤，是一种保护机制
【分析】光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是光
合作用一个损耗能量的副反应。近年来的研究结果表明，光呼吸是在长期进化过程中，为了适应环境变化，
提高抗逆性而形成的一条代谢途径，具有重要的生理意义。
【详解】（1）绿色植物细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸（乙醇发酵），有氧呼吸产生CO2 的场所是线
粒体基质，乙醇发酵产生CO2 的场所是细胞质基质，故绿色植物细胞中能够产生CO2 的场所是细胞质基
质和线粒体基质；题干信息可知，Rubisco 既能催化C5 与CO2 反应，完成光合作用；也能催化C5 与O2
反应，且底物CO2 与O2 竞争同一活性位点，互为抑制剂，在较高CO2 浓度环境中，Rubisco 所催化的反
应产物主要是C3（PGA）；ATP 和NADPH 用于暗反应三碳化合物的还原，故利用提取的Rubisco 模拟光
合作用暗反应过程。构建反应体系时需加入的供能物质是ATP 和NADPH。
（2）植物含叶绿体的细胞在光照下不但进行CO2 的同化，而且存在依赖光的消耗O2 释放CO2 的反应，
称为光呼吸；当环境中CO2 与O2 含量比值偏低时，叶片容易发生光呼吸。温度高于临界值时，细胞溶胶
中CO2 溶解度降幅大于O2，CO2/O2 比值降低，更有利于光呼吸进行。
（3）高浓度O2 条件下，CO2 固定能力减弱，生成的C3 减少，C3 的还原消耗的NADPH 减少，NADPH
生成量基本不变，相对含量升高。
（4）分析题意并结合题图可知，光呼吸消耗掉过剩的ATP 和NADPH，减少对细胞结构的损伤，是一种保
护机制。
20．小麦是我国主要的粮食作物，科研人员为了探究小麦在不同的光照强度、CO2浓度和温度下进行光合
作用的情况，进行了相关实验，其他条件相同且适宜，获得了如下实验结果。已知大气中CO2的含量约为
0.03%，植物进行光合作用的最适温度是25—30℃。回答问题：
组别
措施
a
光照非常弱，CO2浓度最低（远小于0.03%）
b
适当遮荫（相当于全光照的4%），CO2浓度为
0.03%
c
全光照（不遮荫），CO2浓度为0.03%
29
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
d
全光照（不遮荫），CO2浓度为1.22%
(1)四组中，能作为其他三组的对照组的是 组，理由是 。
(2)25—30℃时，限制c 组小麦最大净光合速率增加的主要因素是 。农作物田间种植时，人们为了提高
净光合速率，改善这一影响因素可以采取的措施有 （答出2 点）。
(3)光照过强时还原能的积累会导致自由基的产生，损伤膜结构。光呼吸（图中虚线所示）可促进草酰乙酸
—苹果酸的穿梭，输出叶绿体和线粒体中过剩的还原能实现光保护，其中过程③是光呼吸速率的限制因素，
线粒体中的电子传递链对该过程有促进作用，相关机制如下图。请回答下列问题。
①图中过程①进行的场所是 ；叶绿体和线粒体中电子传递链分别位于 。
②线粒体中的电子传递链促进过程③的机理是 。
【答案】(1) c c 组设置条件为自然状态下，a、b、d 均对光照强度或CO2 浓度进行了调整（或
30
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
a、b、d 都有自变量处理）
(2) CO2 浓度 增施有机肥；正其行、通其风，保证良好通风；实施秸秆还田促进微生物分解发酵
等
(3) 叶绿体基质 叶绿体的类囊体薄膜、线粒体内膜 电子传递过程中促进NADH 向NAD+转
化，为过程③提供NAD+等，促进过程③的进行
【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NADPH 的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】（1）本题的实验设置有三个自变量：光照强度、CO2 浓度和温度，探究三个因素对光合作用的
影响。c 组设置条件为：自然状态下全光照（不遮荫），CO2 浓度为0.03%（大气中CO2 的含量值），而
a、b、d 均对光照强度或CO2 浓度进行了调整。所以四组中，能作为其他三组的对照组的是c 组。
（2） 曲线c 是全光照，但是CO2 浓度为0.03%，比曲线d 的CO2 浓度低，相同温度条件下，净光合速率
低，则说明限制曲线c 组最大净光合速率增加的主要因素是CO2 浓度。因此农民在大田种植时通常采用增
施有机肥、实施秸秆还田促进微生物分解发酵、深施碳酸氢铵肥料、正其行通其风保证良好通风等措施来
提高CO2 浓度。
（3）①过程①是光合作用的光反应阶段，这一阶段主要发生在叶绿体的类囊体薄膜。在这个阶段，光能
被叶绿体中的叶绿素吸收，从而激发电子，电子经过一系列的电子传递体，最终与NADP+结合生成
NADPH。同时，水分解产生氧气、质子和高能电子。叶绿体和线粒体中电子传递链分别位于叶绿体的类
囊体薄膜和线粒体的内膜。
②分析题图可知，线粒体中的电子传递链促进过程③的机理是电子传递过程中促进NADH 向NAD+转化，
为过程③提供NAD+等，促进过程③的进行。
21．光呼吸是进行光合作用的细胞中，由叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的生理过程，在光照过强
或O2与CO2浓度的比值过高时，该过程加强以消耗过剩的NADPH 和ATP，起到保护叶绿体的作用。平流
层的臭氧（O3）可以吸收紫外线，使地球上的生物免遭紫外线的伤害，而对流层中O3的作用却截然相反，
对作物生长是有害的。研究者以一年生“赤霞珠”葡萄盆栽苗为材料，在一定浓度的O3胁迫下，研究了外
源褪黑素（MT）对葡萄叶片生理过程的影响，相关指标的检测结果如下表：
指标及
单位
光呼吸速
率/
（μmol·m-2·s-1）
光合速
率/
（μmol·m-2·s-1）
Rubisco 活
性/
（U·L-1）
叶绿素
a/
（mg·g-1）
叶绿素
b/
（mg·g-1）
类胡萝卜
素/
（mg·g-1）
31
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
对照组
5．5
16．03
160
1．56
0．60
0．36
O3胁迫
组
1．2
4．37
130
1．18
0．47
0．29
MT+O3
胁迫组
2．2
9．00
150
1．35
0．52
0．35
注：O3胁迫采用O3熏蒸的方式处理，MT 处理为MT 溶液浇灌的方式处理。
回答下列相关问题：
(1)存在光呼吸的原因在于核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco），该酶具有双重作用，在光合作用
中能催化CO2的固定，在光呼吸中能催化C5与O2结合并释放CO2．从物质变化的角度分析，光呼吸与光合
作用过程都能利用 作为原料，但光合作用能实现该物质的再生，而光呼吸是将该物质氧化分解并
最终产生CO2；光呼吸与细胞有氧呼吸生理过程的相同点是 （答出2 点）。
(2)光合作用光反应阶段中，叶绿体色素吸收的光能转化成活跃的化学能，且储存在 中，供暗反应
阶段利用，其中 还能作为活跃的还原剂。
(3)实验结果表明，外源MT 能显著提高O3胁迫下葡萄叶片的光合速率，根据表中数据，从光反应和暗反应
的角度分析，其原因是 。
(4)由表可知，相比于O3胁迫组，MT+O3胁迫组的光呼吸速率更高，据题分析，光呼吸增强的积极意义是
（答出1 点）。
【答案】(1) C5 消耗O2，释放CO2
(2) NADPH、ATP NADPH
(3)叶绿体中的光合色素含量增加，有利于提高光反应速率；Rubisco 活性升高，有利于提高暗反应速率
(4)消耗过剩的NADPH 和ATP，起到保护作用
【分析】分析题意，本实验的自变量是O3 及MT 的有无，因变量是光呼吸速率、光合速率和Rubisco 活性
等，实验设计应遵循对照原则，据此分析作答。
【详解】（1）光呼吸过程中，Rubisco 催化C5 与O2 结合并释放CO2；光合作用过程中，Rubisco 催化C5
与CO2 反应产生C3，实现CO2 的固定，即二者都利用C5 作为原料。光呼吸过程中Rubisco 催化C5 与O2
结合并释放CO2，有氧呼吸也消耗O2，释放CO2。
（2）光合作用光反应阶段中，叶绿体中色素吸收的光能转化成NADPH、ATP 中活跃的化学能，供暗反应
阶段利用，其中NADPH 还能作为活跃的还原剂。
（3） 相比于O3 胁迫组，MT＋O3 胁迫组的叶绿体中的光合色素含量增加，有利于提高光反应速率，同
时Rubisco 活性升高，有利于提高暗反应速率，从而提高了光合速率。
32
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（4）据题分析，光呼吸增强的积极意义是消耗过剩的NADPH 和ATP，起到保护作用；同时释放的CO2
可用于暗反应，促进光合作用的进行。
22．图中①～⑦表示代谢途径。Rubisco 是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争性地与其结合，使其可
分别催化C5（RuBP）的羧化与氧化。C5羧化固定CO2最终合成糖，C5 氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过
氧化物酶体和线粒体协同下，释放CO2，形成C3，完成光呼吸碳氧化循环C2循环）。据图回答下列问题：
(1)图中类囊体膜参与的代谢途径有 （填选①～⑦）；在红光下，参与这些途径的主要色素是
，如果用纸层析法将这些色素进行分离后，在纸条上所呈现的颜色是 。
(2)Rubisco 酶主要分布在 中，③过程Rubisco 酶催化反应的产物为 。
(3)当环境中O2与CO2含量比值偏高时，叶片容易发生光呼吸碳氧化循环的原因是 。
(4)从能量代谢的角度分析，光呼吸碳氧化循环与有氧呼吸最大的区别是 。
【答案】(1) ①⑥ 叶绿素 蓝绿色和黄绿色
(2) 叶绿体基质 C3（PGA）
(3)O2 竞争性地结合到卡尔文循环关键酶Rubisco 上
(4)光呼吸净消耗ATP，有氧呼吸净产生ATP
【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NADPH 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NADPH 的作用下还原生成有机物。
【详解】（1）图中类囊体膜上含有光合色素，能参与光合作用的光反应，光反应的产物是氧气、NADPH
和ATP，因此，类囊体薄膜上发生的代谢途径有①⑥；在红光下，参与这些途径的主要色素是叶绿素，因
33
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
为叶绿素能吸收红光，而类胡萝卜素不能吸收红光，如果用纸层析法将这些色素进行分离后，在纸条上所
呈现的颜色是蓝绿色和黄绿色，分别是叶绿素a 和叶绿素b 的颜色。
（2） 环境中O2 与CO2 含量比值会影响光呼吸过程，当环境中O2 与CO2 含量比值偏高时，O2 竞争性地
结合到卡尔文循环关键酶Rubisco 上，叶片容易发生光呼吸碳氧化循环，卡尔文循环发生在叶绿体基质中，
据此可推测Rubisco 酶主要分布在叶绿体基质中，③过程为二氧化碳的固定，因此，Rubisco 酶催化反应的
产物为C3（PGA）。
（3）当环境中O2 与CO2 含量比值偏高时，O2 竞争性地结合到卡尔文循环关键酶Rubisco 上，叶片容易
发生光呼吸碳氧化循环。
（4）结合图示可以看出，光呼吸与有氧呼吸最大的区别是光呼吸净消耗ATP，有氧呼吸净产生ATP。
23．镉是耕地最主要的污染元素之一，其毒性大，污染面积广，且易被植物吸收累积，继而直接或间接威
胁人体健康。为探究不同浓度镉变化对小麦幼苗生长的影响，科研人员进行了相关实验，结果如下表。回
答下列问题。
镉浓度
（μmol·1-1）
叶绿素a
（mg·g-1FW）
叶绿素b
（mg·g-1FW）
胞间CO2浓度
（μmol·mol-1）
气孔导度
（molH2O·m-2·s-1）
光合速率
（μmolCO2m-2·s-1）
0
0.96
0.95
300
0.23
24.9
5
0.90
0.70
300
0.19
23.8
10
0.89
0.68
260
0.16
22.5
100
0.85
0.62
270
0.08
19.7
(1)叶绿素主要吸收 光，叶绿体中光合色素吸收的光能可用于碳反应所需的（物质）合成，植物体内可
促进叶绿素合成的激素是 。
(2)据表分析，本实验的因变量是 （至少答出两点）。据表分析可知，随着镉浓度的增加，小麦幼苗的
光合速率降低，原因是 。
(3)经研究发现某些植物体和人体中镉浓度均高于环境中镉浓度，该现象称为 。生产实践中，在镉污染
区域常种植镉超积累植物伴矿景天等修复改良土壤，该措施的优点有 （答出两点即可）。
【答案】(1) 红光和蓝紫光 细胞分裂素
(2) 叶绿素的含量、气孔导度 镉胁迫下叶绿素含量减少造成光反应减弱； 镉胁迫下，气孔导度
减小而胞间CO2 浓度却上升，CO2 利用减少
(3) 生物富集作用 显著降低土壤中复合重金属等的含量、处理和修复效率高、生态环保，没有二
次污染
34
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【分析】光合作用分为光反应和暗反应，发生的场所分别是类囊体薄膜和叶绿体基质；光合色素包括叶绿
素和类胡萝卜素，主要分布在叶肉细胞的叶绿体的类囊体薄膜上，其作用是吸收、传递、转化光能；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；镉是重金属在食物链中有生物富集现象，随着营
养级的升高，镉的含量越来越多，最高营养级镉含量最高。
【详解】（1）叶绿体中含有的主要色素是叶绿素a 和叶绿素b，它们主要吸收蓝紫光和红光；植物体内可
促进叶绿素合成的激素是细胞分裂素；
（2）由表可知，本实验的自变量是镉的深度，因变量有叶绿素的含量、气孔导度、光合速率的变化等；
据表分析可知，随着镉浓度的增加，小麦幼苗的光合速率降低，原因是镉胁迫下叶绿素含量减少造成光反
应减弱； 镉胁迫下，气孔导度减小而胞间CO2 浓度却上升，CO2 利用减少；
（3）某些植物体和人体中镉浓度均高于环境中镉浓度，该现象称为生物富集现象；生产实践中，在镉污
染区域常种植镉超积累植物伴矿景天等修复改良土壤，该措施的优点有显著降低土壤中复合重金属等的含
量、处理和修复效率高、生态环保，没有二次污染。
24．下图表示玉米CO2同化途径，玉米叶肉细胞中有PEP 羧化酶，在该酶的作用下，通过系列反应将CO2
“泵”入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，以保证卡尔文循环的顺利进行；而花生缺乏
PEP 羧化酶。回答下列问题：
(1)卡尔文循环需要光反应过程中产生的NADPH，NADPH 来源于 的分解。
(2)若将正常生长的花生和玉米植株置于同一密闭玻璃罩内（光照，温度等条件相同且适宜）培养，一段时
间后，正常生长首先受到影响的是 ，原因是 。
(3)如果在正常生长的玉米叶肉细胞中注入使PEP 羧化酶活性降低的抑制剂，则在短时间内，维管束鞘细胞
中ATP 的含量变化呈 趋势，原因是 。
(4)在农业生产中，常采取施用农家肥的方法增加作物产量，其原理是 。
【答案】(1)水
(2) 花生 在密闭玻璃罩内，随光合作用的进行，环境中CO2 浓度下降，花生没有PEP 羧化酶，
光合作用受到限制，生长首先受到影响；玉米通过 PEP 羧化酶可以维持细胞内较高的CO2 浓度，仍能进
行光合作用积累有机物，在一段时间内仍能正常生长。
35
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(3) 上升 PEP 羧化酶的活性降低，形成的C3 减少，C3 还原时对ATP 的消耗降低，同时光反应产
生 ATP 仍在进行。
(4)农家肥富含有机物，在微生物的作用下分解，为作物生长提供无机盐和增加作物周围环境的 CO2 浓度。
【分析】据图分析：图中可以看出，玉米的叶肉细胞可以在较低浓度二氧化碳的条件下，通过二氧化碳泵
固定二氧化碳，然后在维管束鞘细胞中利用。
【详解】（1）在光反应中，叶绿体利用光能将水分解为氧气和H+，H+与NADP+结合，形成NADPH 。
（2）在密闭玻璃罩内，随光合作用的进行，环境中CO2 浓度下降，花生没有PEP 羧化酶，光合作用受到
限制；玉米通过PEP 羧化酶仍可以维持细胞内较高的CO2 浓度，仍能进行光合作用积累有机物。
（3）当注入PEP 羧化酶活性抑制剂后，PEP 羧化酶的活性降低，暗反应形成的C3 减少，C3 还原时对
ATP 的消耗降低，同时光反应产生的ATP 仍在进行，故ATP 的含量呈上升趋势。
（4）农家肥富含有机物，在微生物的作用下分解，为作物生长提供无机盐，同时还可以增加作物周围环
境的CO2 浓度，提高农作物的光合作用强度。
25．我国科学家设计的人工光合“仿生酶-光偶联”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A、B、C 表示物质。回答问题:
(1)功能区1 的反应在细胞中发生的场所是 。
(2)图中A 表示 ,C 表示 。
(3)在功能区3 中，一个CO2分子被一个C 分子固定以后，很快形成两个B 分子,这个过程在细胞中叫作
。该系统正常运转过程中，光照突然减弱则短时间内A 含量将 (填“增加”或“减少”)。
若弱光持续较长时间，功能区3 中物质转换效率也会发生改变，原因是
(4)高粱叶肉细胞中存在一种由P 基因编码的水通道蛋白(简称P 蛋白)。在干旱胁迫条件下，P 蛋白对水分
吸收具有重要调节功能。研究发现，正常种植条件下，野生型高粱和突变株系M(高粱育种中得到的P 蛋白
超表达突变品系)的气孔开放程度基本相同,但突变株系M 光合效率更高，科学家推测原因在于超表达的P
36
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
蛋白能促进CO2的吸收。该兴趣小组想验证这一推测，请写出实验思路并预期实验结果(检测方法不作要求，
只需写出检测指标)。
实验思路:
预期结果:
【答案】(1)类囊体薄膜
(2) NADPH、ATP C5
(3) CO2 的固定 减少 功能区2 为功能区3 提供的ATP 和NADPH 不足
(4) 选择若干生长健壮的、长势一致的突变株系M 和野生型高粱植株，在相同且适宜的条件下栽培一
段时间，分别检测两类植株的胞间CO2 浓度 与野生型玉米相比较，突变株系M 高粱的胞间CO2 浓
度低（分别说明两类高粱的检测结果或对两类高粱的检测结果进行比较）
【分析】1、据图分析可知：功能区1 和2 表示光反应过程，功能区3 表示暗反应过程。A 表示NADPH 和
ATP，B 表示C3，C 表示C5。
2、光反应包括两个阶段，水的光解和ATP 的合成，暗反应阶段包括CO2 的固定、C3 的还原。光反应为暗
反应提供NADPH 和ATP。
【详解】（1）如图所示，功能区1 发生水的光解、光能吸收转化，相当于光反应场所类囊体薄膜。
（2） 光、暗反应之间有2 个物质转化，ADP/ATP 相互转化与氧化型/还原型辅酶Ⅱ相互转化，即A 是
NADPH、ATP。CO2 固定即CO2 与C5 结合生成2 分子C3，即B 表示C3，C 表示C5。
（3） 在功能区3 中，一个CO2 分子被一个C5 分子固定以后，很快形成两个C3 分子，这个过程叫做CO2
的固定，属于暗反应的一个过程。该系统在正常运转过程中，光照突然减弱，光反应减弱，产生的
NADPH 和ATP 减少，但C3 还原消耗的NADPH 和ATP 不变，短时间内A 也就是NADPH 和ATP 减少。
若弱光持续较长时间，光反应减弱，NADPH 和ATP 减少，即功能区2 为功能区3 提供的ATP 和NADPH
不足，暗反应减弱，功能区3 中的物质转换效率降低。
（4）设计实验时应遵循单一变量原则和对照原则，选择的高粱要长势一致，野生型高粱和突变株系形成
对照，实验的因变量为两类植株的胞间CO2 浓度，故实验设计思路为：选择若干生长健壮的、长势一致的
突变株系M 和野生型高粱植株，在相同且适宜的条件下栽培一段时间，分别检测两类植株的胞间CO2 浓
度；根据题干信息可知，正常种植条件下，野生型高粱和突变株系M（高粱育种中得到的P 蛋白超表达突
变品系）的气孔开放程度基本相同，进入细胞间隙的CO2 相同，但是突变株系M 的P 蛋白超量表达，能
促进CO2 的吸收，故与野生型玉米相比较，突变株系M 高粱的胞间CO2 浓度低。
26．2021 年，中国科学家在国际上首次实现了无细胞条件下CO2到淀粉的人工合成，这项技术在解决粮食
37
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
问题、缓解温室效应等方面具有重要意义。科研团队设计出11 步反应的人工合成淀粉的新途径，光合作用
（A）和人工合成淀粉过程（B）的简单表述如下图。请回答下列问题：
(1)人工合成淀粉的反应途径与植物光合作用过程不同。人工合成淀粉时，首先利用太阳能发电，然后利用
电能制 ，再用于合成反应。植物光合作用利用 吸收太阳能，光反应阶段再将太阳能转变为 。
(2)在两种途径固定的CO2量相等的情况下，结果发现人工途径合成的淀粉量总是高于植物体内测定的淀粉
含量，原因可能是 。
(3)按照目前技术参数推算，在能量供给充足条件下，理论上1 立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于
5 亩土地玉米种植的淀粉年平均产量（按中国玉米淀粉平均亩产量计算）。人工合成途径由于对环境中水
的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。由此推测该技术的重要意义是 （答出一点即
可）。
【答案】(1) H2 光合色素 储存在ATP 中的活跃化学能
(2)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），因此积累量更多
(3)节约耕地和淡水；避免农药、化肥等对环境的污染（解决粮食危机，提高粮食安全水平）
【分析】分析题图：模块A 是光合作用的光反应、暗反应阶段，模块B 是人工合成淀粉新途径。人工固定
CO2 合成糖类的反应过程与卡尔文循环反应过程相似，都利用水光解产生的氢还原二氧化碳。
【详解】（1）从图中可以看出，人工合成淀粉利用了太阳能发电，然后利用电能将水分解成O2 和H2，
再将H2 用于合成反应。植物光合作用的光反应阶段利用光合色素吸收、转化、利用太阳能，将太阳能转
变为储存在ATP 中的活跃化学能。
（2）在与植物光合作用固定的CO2 量相等的情况下，光合作用、人工合成淀粉两种途径合成糖类相同，
而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），因此人工合成淀粉的积累量高
于植物。
（3）在能量供给充足条件下，人工合成淀粉途径由于产量高，对环境中水的依赖程度较低，可节约耕地
和淡水；有可能解决粮食危机，提高粮食安全水平；避免农药、化肥等对环境的污染等。
38
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
27．高等植物光合作用中CO2的固定有多种途径，其中最基本的途径是卡尔文循环。在卡尔文循环中，
CO2被固定形成的最初产物为C3（3-磷酸甘油酸）。有些起源于热带的植物，如玉米、甘蔗等，除具有卡
尔文循环以外，还存在如图所示（其中PEPC 为PEP 羧化酶，Rubisco 为RuBP 羧化酶）的另外一条固定
CO2的C4途径，该途径固定CO2的最初产物是C4（草酰乙酸），这类植物被称为C4植物。
回答下列问题。
(1)玉米、甘蔗等农作物都是C4植物，其CO2固定发生在 细胞中。
(2)影响农作物光合作用强度的环境因素有矿质元素（如N、P 和K 等），CO2， （答出2 点即可）。
矿质元素能够影响光合作用强度的原因是 （答出2 点即可）。
(3)米氏常数（Km）是酶学研究中的一个重要参数，其数值等于酶促反应速率达到最大速率一半时的反应
物浓度。研究表明，PEPC 对CO2的Km 为7μmol/L，Rubisco 对CO2的Km 是450μmol/L。高温、干旱环境
下，C4植物的光合产物合成速率一般高于C3植物，分析其原因是 。
【答案】(1)叶肉细胞和维管束鞘
(2) 温度，水，光照 矿质元素可以用来合成重要的化合物，如叶绿素、酶等；矿质元素可用于维
持叶肉细胞的渗透压；矿质元素可用于维持叶肉细胞的酸碱平衡
(3)高温、干旱环境下，植物气孔开度减小，CO2 吸收量下降。因C4 植物PEPC 对CO2 的Km 值远低于
Rubisco，在CO2 浓度较低时，PEPC 催化固定CO2 的能力更强，可以把经C4 途径固定的CO2 转移到维管
束鞘细胞，经卡尔文循环进行光合产物的合成
【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段发生在类囊体的薄膜上，暗反应阶段发生在
叶绿体的基质中。
【详解】（1）依据题干和图示信息可知，作为C4 植物的玉米和甘蔗，除具有卡尔文循环的C3 途径外，
还存在C4 途径，CO2 固定发生的场所是叶肉细胞和维管束鞘细胞。
（2）影响农作物光合作用强度的环境因素有矿质元素、CO2 浓度、温度、水、光照强度等。矿质元素之
39
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
所以能够影响光合作用强度，表现在：①矿质元素可以用来合成重要的化合物，如叶绿素、酶等；②矿质
元素可用于维持叶肉细胞的渗透压；③矿质元素可用于维持叶肉细胞的酸碱平衡。
（3）依据题干中Km 所反映的数值表明，PEPC 更能适应低CO2 环境，所以当植物处于高温、干旱环境时，
植物气孔开度减小，CO2 吸收量会下降，由于C4 植物PEPC 对CO2 的Km 值远低于Rubisco，在CO2 浓度
较低时，PEPC 催化固定CO2 的能力更强，可以把经C4 途径固定的CO2 转移到维管束鞘细胞，经卡尔文
循环进行光合产物的合成，进而导致C4 植物的光合产物合成速率一般高于C3 植物。
28．科学家根据高等绿色植物利用CO2的途径，将植物分为C3植物（图1）、C4植物（图2）等类型。C3
植物和C4植物的光合速率随外界CO2浓度的变化如图3 所示（CO2饱和点是指植物光合速率开始达到最大
值时的外界CO2浓度）。科学家将C4植物的PEPC 酶基因转入水稻后，测得在不同光照强度下，转基因水
稻的气孔导度（叶片气孔的张开程度）都比原种水稻的大。回答下列问题：
(1)C₃ 植物叶肉细胞中C3的还原需要光反应提供的 （写出2 种）。检测C4植物光合产物
淀粉的产生场所应选择 （填“叶肉细胞”或“维管束鞘细胞”）的叶绿体。
(2)在低CO2的环境下，C4植物生长得比C3植物好，原因是 （答出2 点）。
(3)适当扩大 （填“C3植物”或“C4植物”）的种植面积可能更有利于实现碳中和的目标，
判断依据是 。
【答案】(1) ATP 和NADPH 维管束鞘细胞
(2)PEPC 酶比Rubisco 酶活性高，C4 植物固定CO2 的能力更强，C4 植物的CO2 补偿点低于C3 植物
(3) C3 植物 C3 植物CO2 饱和点更高，能够固定更多的CO2
【分析】从图3 看出，A 的CO2 补偿点和饱和点比B 低，所以A 是C4 植物，B 是C3 植物。
光合作用包括光反应和暗反应阶段：
40
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
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）C3 的还原需要光反应提供的ATP 和NADPH，从图中看出，C4 植物通过光合作用产生淀粉
的场所在维管束鞘细胞的叶绿体。
（2）从图2 看出，C4 植物可以通过C3 在PEPC 酶的催化下固定CO2，该酶的活性比C3 中固定CO2 的酶
（Rubisco 酶）活性高，同时C4 植物的CO2 补偿点低于C3 植物，则C4 植物能够利用较低浓度的CO2，
所以在低CO2 的环境下，C4 植物生长得比C3 植物好。
（3）从图3 看出，B 是C3 植物，CO2 饱和点更高，能够固定更多的CO2，所以种植C3 更有利于实现碳
中和。
29．植物在生长过程中常常面临各种逆境，如低温、高温、干旱等，其体内会产生一系列生理变化来适应
逆境。请根据所学内容回答下列问题：
(1)低温胁迫下，植物细胞膜的流动性会 （填“升高”/“降低”），并降低细胞中 （填
“自由水”/“结合水”）的含量，来抵御低温对植物的胁迫。
(2)为研究环境胁迫对植物光合作用的影响，科学家进行了以下实验：选取生长状况相同的某种植物幼苗，
平均分为三组，分别标记为A、B、C，并对三组幼苗如下表所示进行处理。处理7 天后，测定各组幼苗的
气孔导度和净光合速率。
处理组
别
处理方法
气孔导度（mol·m-2·s-1）
净光合速率（μmol·m-2·s-1）
A 组
正常浇水
0.35
12.5
B 组
干旱处理
0.12
5
C 组
高温环境处理
0.25
8
实验结果如上表所示，该实验结果可以说明： ，干旱处理7 天导致植物光合作用速率明显下降的
原因可能是 。（答出一点即可）
(3)研究发现植物叶片保卫细胞产生的γ-氨基丁酸（GABA）能抑制气孔开放。为进一步探究叶面喷施一定
41
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
浓度的外源GABA 是否能缓解植物的干旱胁迫症状，科研人员设计如下实验，请补充完整实验步骤。
①取 若干，平均分为两组；
②各组的处理方式为 ；
③将各组置于干旱程度相同的环境中继续培养一段时间；
④观察植物的生长情况，并定期测量植物体 （答出一点即可）等生理指标的变化情况。
【答案】(1) 降低 自由水
(2) 干旱和高温胁迫均会抑制植物的光合作用，且干旱对光合作用的抑制作用更强 干旱会造成叶
片气孔关闭，导致叶片吸收CO2 量减少，光合作用速率下降；光反应阶段需要消耗水，干旱会导致光反
应速率降低，光合作用速率下降
(3) 经干早胁迫处理后的长势相同的同种植株 实验组植株的叶片喷施一定浓度的GABA，对照组
植株的叶片喷施等量的清水（蒸馏水） 光合作用速率；植株含水量；光合作用色素含量
【分析】影响光合作用的环境因素
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）在低温胁迫下，植物细胞膜的流动性会降低以增强细胞膜的稳定性。减少自由水含量提高
结合水的比例有助于减少水低温结冰后对细胞膜的损伤，从而抵御低温对植物细胞的不利影响。
（2）表中实验结果显示，干旱和高温胁迫均会抑制植物的光合作用，且干旱对光合作用的抑制作用更强，
因为B 组幼苗的光合速率下降幅度更大。干旱处理7 天导致植物光合作用速率明显下降的原因可能是干旱
会造成叶片的气孔关闭，导致叶片吸收CO2 量减少，光合作用速率下降；光反应阶段需要消耗水，干旱会
导致光反应速率降低，光合作用速率下降。
（3）为进一步探究叶面喷施一定浓度的外源GABA 是否能缓解植物的干旱胁迫症状。该实验的自变量为
是否喷施一定浓度的外源GABA，因变量为植物的生长情况，可通过检测植物体光合作用速率、植株含水
量、光合作用色素含量等生理指标来判断。因此实验步骤为：将已经处于干旱胁迫的若干植株平分为两组。
实验组植株的叶片喷施一定浓度的GABA，对照组植株的叶片喷施等量的清水（蒸馏水）。将各组置于干
旱程度相同的环境中继续培养一段时间。观察植物的生长情况，并定期测量植物体光合作用速率、植株含
42
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
水量、光合作用色素含量等生理指标的变化情况。比较实验组和对照组的实验数据差异，分析判断叶面喷
施一定浓度的外源GABA 是否能缓解植物的干旱胁迫症状。
30．图1 是大豆叶肉细胞和根瘤细胞中的部分代谢示意图，其中A~E 代表物质，①~⑧代表过程。根瘤菌
在根瘤细胞中以类菌体的形式存在，固氮酶对氧气高度敏感，在低氧环境下才能发挥作用。请回答下列问
题：
(1)大豆幼叶发育为成熟叶过程中叶色由浅绿色逐渐变成深绿色，是因为光合色素中的 逐渐增多。为
测定大豆的光合色素含量，提取光合色素常用的有机溶剂是 。
(2)适宜光照下，大豆叶肉细胞中 NADH 中的能量来自于 。高温胁迫会导致植物细胞内氧自由基积累，
使膜脂过氧化，从而使细胞的生物膜系统遭到破坏，其一中就包括叶绿体中的 ，影响光反应中的
合成，进而影响暗反应。
(3)物质A、C 分别是 、 。根瘤菌为根瘤细胞提供 ，该物质在根瘤细胞质中发生反应，转
化为氨基酸等含氮有机物。
(4)对栽培大豆进行根瘤菌的接种预实验（作为实验组），并测定大豆植株光合作用相关变化指标，结果如
图2 所示。
43
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
据图2 分析，接种根瘤菌能提高大豆植株净光合速率的原因可能是 。
(5)玉米和大豆间行种植可以提高产量，增加经济收入。请结合生物学知识和题干信息，从生物种内关系或
种间关系角度解释其生物学原理是 （答出一点即可）从生态系统稳定性的角度考虑，该种种植方式
的优点是 。
【答案】(1) 叶绿素含量 无水乙醇
(2) 葡萄糖和丙酮酸分解（释放的能量） 类囊体薄膜 ATP 和NADPH
(3) H2O ATP NH4+
(4)根瘤菌为大豆植株提供合成叶绿素的原料，促进叶绿素的合成，从而提高植物净光合速率
(5) 两种植物的株高不同，在垂直方向上有分层现象，提高了光能利用率/两种植物根系在土壤中的深
度不同，可充分利用土壤中的矿质元素/大豆的根瘤菌具有固氮作用，可以提高土壤中氮素的含量 玉
米-大豆”间作使植物种类增加，使农田生态系统的抵抗力稳定性增加，有利于防止病虫害的爆发。
【分析】光合作用分为光反应和暗反应，光反应的场所是叶绿体类囊体膜，条件是光、色素和酶等；能量
变化是将光能转化为储存在ATP 中的化学能。暗反应（碳反应）的场所是叶绿体的基质；条件是CO2 和
多种酶；能量变化是将ATP 中的化学能转化为储存在糖类等有机物中的化学能。
【详解】（1）大豆幼叶发育为成熟叶过程中叶色由浅绿色逐渐变成深绿色，是因为光合色素中的叶绿素
含量逐渐增多导致的。为测定大豆的光合色素含量，可用纸层析法进行，该方法进行前需要首先提取色素，
根据色素能溶解到有机溶剂中的原理可知，提取光合色素常用的有机溶剂是无水乙醇。
（2）NADH 是呼吸作用过程中产生的，据此推测，适宜光照下，大豆叶肉细胞中 NADH 中的能量来自于
葡萄糖和丙酮酸分解释放的能量。高温胁迫会导致植物细胞内氧自由基积累，使膜脂过氧化，从而使细胞
的生物膜系统遭到破坏，其中就包括叶绿体中的类囊体薄膜，因而会影响光反应中的ATP 和NADPH 的合
成，进而影响暗反应，导致光合速率下降。
44
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）根据图1 信息，参与CO2 固定的物质包括A、E 和C5，A 是水光解的底物，即是H2O，E 是CO2，C
是ATP。根瘤菌能够将大气中的氮气在固氮酶的催化下，固定成NH3，NH3 直接参与豆科植物根瘤细胞中
氨基酸的合成，豆科植物产生的糖类可以供给根瘤菌利用，故根瘤菌为植物细胞提供NH4+，该物质在植
物细胞质中发生反应，转化为氨基酸等含氮有机物。
（4）分析图2 可知，实验组的叶绿素a 含量高于对照组，说明根瘤菌为大豆植株提供合成叶绿素的原料，
促进叶绿素的合成，进而提高大豆植株净光合速率。
（5）玉米和大豆不同株高的两种作物在垂直方向上具有分层现象，显著提高了利用光能的能力；两种植
物根系在土壤中的深度不同，可充分利用土壤中的矿质元素；大豆的根瘤菌具有固氮作用，可以提高土壤
中氮素的含量；植物种类增加使农田生态系统的抵抗力稳定性增加，有利于防止病虫害的爆发，因此，
“玉米-大豆”间作可以增加作物产量。
45
