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专题05 细胞呼吸与光合作用
考点
1
细胞呼吸的过程、影响因素与应用
〖2023 年高考真题〗
1．（2023·全国·统考高考真题）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植
物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（
）
A．在时间a 之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸
B．a~b 时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP 比产生乳酸时的多
D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
【答案】C
【分析】1、 无氧呼吸分为两个阶段：第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，并释放少量能量；第二阶段
丙酮酸在不同酶的作用下转化成乳酸或酒精和二氧化碳，不释放能量。整个过程都发生在细胞质基质。
2、 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶
段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少
量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a 之前，植物根细
胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a 之前，
只进行无氧呼吸产生乳酸，A 正确；
B、a 阶段无二氧化碳产生，b 阶段二氧化碳释放较多，a~b 时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和
CO2的过程，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B 正确；
C、无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故
每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP 和产生乳酸时相同，C 错误；
D、酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D 正确。
故选C。
2．（2023·山西·统考高考真题）我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在
1
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实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理
⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施，下列说法合理的是（ ）
A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
【答案】A
【分析】常考的细胞呼吸原理的应用：1、用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制致病菌
的无氧呼吸。2、酿酒时：早期通气--促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖，后期密封发酵罐--促进酵母菌
无氧呼吸，利于产生酒精。3、做馒头或面包时，加入酵母菌，酵母菌经过发酵可以分解面粉中的葡萄糖，
产生二氧化碳，二氧化碳是气体，遇热膨胀而形成小孔，使得馒头或面包暄软多孔。4、食醋、味精制作：
向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。5、土壤松土，促进根细胞呼
吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量。6、稻田定期排水：促进水稻根细胞有氧呼吸。7、
提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
【详解】A、措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映
了昼夜长短与作物开花的关系，A 正确；
B、措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是
提高能量利用率，促进光合作用，B 错误；
C、措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C 错误；
D、措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，
D 错误。
故选A。
3．（2023·湖北·统考高考真题）为探究环境污染物A 对斑马鱼生理的影响，研究者用不同浓度的污染物A
溶液处理斑马鱼，实验结果如下表。据结果分析，下列叙述正确的是（ ）
A 物质浓度（μg·L-1）
指标
0
10
50
100
①
肝脏糖原含量（mg·g-1）
25．0±0．6
12．1±0．7
12．0±0．7
11．1±0．2
②
肝脏丙酮酸含量（nmol·g-1）
23．6±0．7
17．5±0．2
15．7±0．2
8．8±0．4
③
血液中胰高血糖素含量（mIU·mg·prot-1）
43．6±1．7
87．2±1．8
109．1±3．0
120．0±2．1
2
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A．由②可知机体无氧呼吸减慢，有氧呼吸加快
B．由①可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率加快
C．①②表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖
D．③表明机体生成的葡萄糖增多，血糖浓度持续升高
【答案】D
【分析】本实验的目的是探究环境污染物A 对斑马鱼生理的影响，自变量是A 物质浓度大小，因变量是肝
脏糖原含量、肝脏丙酮酸含量和血液中胰高血糖素含量的多少。
【详解】A、有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸的第一阶段都产生丙酮酸，故无法判断有氧呼吸和无氧呼吸快
慢，A 错误；
B、由①可知，随着A 物质浓度增大，肝脏糖原含量逐渐减小，葡萄糖转化为糖原的速率减慢，B 错误；
C、①中肝糖原含量减小，②中丙酮酸减少，细胞呼吸减弱，葡萄糖分解为丙酮酸减少，C 错误；
D、③中血液中胰高血糖素含量增多，通过增加肝糖原分解等使血糖浓度持续升高，D 正确。
故选D。
4．（2023·广东·统考高考真题）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（ ）
A．还原型辅酶Ⅰ
B．丙酮酸
C．氧化型辅酶Ⅰ
D．二氧化碳
【答案】A
【分析】有氧呼吸过程分三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解成2 分子丙酮酸和少量的[H]，同时释放了少量
的能量，发生的场所是细胞质基质；第二阶段丙酮酸和水反应产生二氧化碳[H]，同时释放少量的能量，发
生的场所是线粒体基质；第三阶段是前两个阶段产生的[H]与氧气结合形成水，释放大量的能量，发生的场
所是线粒体内膜。
【详解】游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段
产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的
表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A 正确。
故选A。
5．（2023·北京·统考高考真题）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，
骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（ ）
A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP
D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
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【答案】A
【分析】如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量，当运动强度较低时，主要
利用脂肪酸供能；当中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸；当高强度运动时，主要利
用肌糖原供能。
【详解】A、由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A 正确；
B、由图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B 错误；
C、高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C 错误；
D、高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供
能量，D 错误。
故选A。
6．（2023·湖南·统考高考真题）食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误
的是（ ）
A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长
B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖
C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利
D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类
【答案】C
【分析】食物腐败变质是由于微生物的生长和大量繁殖而引起的，根据食物腐败变质的原因，食品保存就
要尽量的杀死或抑制微生物的生长和大量繁殖。
【详解】A、干制能降低食品中的含水量，使微生物不易生长和繁殖，进而延长食品保存时间，A 正确；
B、腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境，从而微生物的生长和繁殖，B 正确；
C、低温保存可以抑制德生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上低温，C 错
误；
D、高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并通过破坏食品中的酶类，降低酶类对食品有机物的分解，
有利于食品保存，D 正确。
故选C。
7．（2023·山东·高考真题）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜
上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH 降低。pH 降低
至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒
精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（ ）
A．正常玉米根细胞液泡内pH 高于细胞质基质
B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP 增多以缓解能量供应不足
D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
【答案】B
【分析】无氧呼吸全过程：（1）第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的
[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。（2）第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸分解为二氧化碳和
4
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酒精或乳酸。
【详解】A、玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起
细胞质基质内H+积累，说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡
中H+浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH 低于细胞质基质，A 错误；
B 、玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，检测到水淹的玉米
根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B 正确；
C、转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP 的产生，C 错误；
D、丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D 错误。
故选B。
8．（2023·湖北·统考高考真题）快速分裂的癌细胞内会积累较高浓度的乳酸。研究发现，乳酸与锌离子结
合可以抑制蛋白甲的活性，甲活性下降导致蛋白乙的SUMO 化修饰加强，进而加快有丝分裂后期的进
程。下列叙述正确的是（ ）
A．乳酸可以促进DNA 的复制
B．较高浓度乳酸可以抑制细胞的有丝分裂
C．癌细胞通过无氧呼吸在线粒体中产生大量乳酸
D．敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO 化水平
【答案】D
【分析】癌细胞主要进行无氧呼吸，无氧呼吸发生于细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解成丙酮
酸，第二阶段丙酮酸转化成乳酸。
【详解】A、根据题目信息可知乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性，甲活性下降导致蛋白乙的
SUMO 化修饰加强，进而加快有丝分裂后期的进程，乳酸不能促进DNA 复制，能促进有丝分裂后期，A
错误；
B、乳酸能促进有丝分裂后期，进而促进分裂，B 错误；
C、无氧呼吸发生在细胞质基质，不发生在线粒体，C 错误；
D、根据题目信息，甲活性下降导致蛋白乙的SUMO 化修饰加强，故敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙
的SUMO 化水平，D 正确。
故选D。
9．（2023·浙江·统考高考真题）为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实
验。下列关于该实验的叙述，正确的是（ ）
A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
【答案】C
【分析】探究酵母菌的细胞呼吸方式的实验中，酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量；氧气的有无是自变
量；需氧呼吸比厌氧呼吸释放的能量多。
【详解】A、酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，A 选项错误；
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B、氧气的有无是自变量，B 选项错误；
C、有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1:1，因此可选用酒精和CO2 生成量作为因变
量的检测指标，C 选项正确；
D、等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多，无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在
酒精中，释放能量少，D 选项错误；
故选C。
二、多选题
10．（2023·山东·高考真题）某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量
的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（ ）
A．甲曲线表示O2吸收量
B．O2浓度为b 时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2浓度由0 到b 的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D．O2浓度为a 时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小
【答案】BC
【分析】据图分析，甲曲线表示二氧化碳释放量，乙曲线表示氧气吸收量。氧浓度为0 时，细胞只释放
CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸；图中氧浓度为a 时CO2的释放量大于O2的吸收量，说明既进行
有氧呼吸又进行无氧呼吸；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度。
【详解】A、分析题意可知，图中横坐标是氧气浓度，据图可知，当氧气浓度为0 时，甲曲线仍有释放，
说明甲表示二氧化碳的释放量，乙表示氧气吸收量，A 错误；
B、O2浓度为b 时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，细胞呼吸分解的有机
物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B 正确；
C、O2浓度为0 时，植物只进行无氧呼吸，氧气浓度为a 时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓
度为b 时植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0 到b 的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C 正
确；
D、O2浓度为a 时并非一定最适合保存该器官，因为无氧呼吸会产生酒精，不一定能满足某些生物组织的
储存，且该浓度下葡萄糖的消耗速率一定不是最小， 据图，此时气体交换相对值 CO2为0.6，O2为0.3，
其中CO2有0.3 是有氧呼吸产生，0.3 是无氧呼吸产生。 按有氧C6 : O2 : CO2=1:6:6，无氧呼吸
C6:CO2=1:2，算得C6（葡萄糖）的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。 而无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对
值为0.6，算得C6 的相对消耗量为0.1，明显比a 点时要低！所以a 点时葡萄糖的消耗速率一定不是最小，
D 错误。
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故选BC。
三、选择题组
（2023·浙江·统考高考真题）阅读下列材料，完成下面小题。
小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物
主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要
是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
11．小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确
的是（ ）
A．有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合
B．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行
C．有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放
D．有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化
12．关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是（ ）
A．糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖
B．发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测
C．若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封不严
D．蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵
【答案】11．A 12．D
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第
一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合
成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】11．A、有氧呼吸产生的[H]在第三阶段与O2结合生成水，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合，A 正
确；
B、有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，第二和第三阶段分别在线粒体基质和线粒体内膜中进行，
无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行，B 错误；
C、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸过程中释放的能量均大多以热能散失，但无氧呼吸是不彻底的氧化分解过
程，大部分能量存留在酒精，C 错误；
D、有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化，只是酶的种类不同，D 错误。
故选A。
12．A、由于酿酒酵母不能直接利用淀粉发酵产生酒精（乙醇），故糖化过程主要是利用霉菌分泌的淀粉
酶将淀粉分解为葡萄糖，以供发酵利用，A 正确；
B、发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测，若存在酒精，则酒精与酸性的重铬酸
钾反应呈灰绿色，B 正确；
C、酿造过程中应在无氧条件下进行，若密封不严，会导致醋酸菌在有氧条件下发酵产生醋酸而使酒变酸，
7
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C 正确；
D、蒸熟并摊晾的原料需要冷却后才可加入糟醅，以免杀死菌种，且需要在有氧条件下培养一段时间，让
酵母菌大量繁殖，此后再密封进行酒精发酵，D 错误。
故选D。
〖2022 年高考真题〗
13．（2022·全国甲卷·高考真题）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细
胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（ ）
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D．线粒体中的DNA 能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
【答案】C
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第
一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合
成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，
故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A 正确；
B、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B 正确；
C、丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气
的参与，C 错误；
D、线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D 正确。
故选C。
14．（2022·山东·高考真题）植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种
中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误
的是（ ）
A．磷酸戊糖途径产生的NADPH 与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C．正常生理条件下，利用
14C 标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
【答案】C
【分析】有氧呼吸是葡萄糖等有机物彻底氧化分解并释放能量的过程。由题干信息可知，磷酸戊糖途径可
以将葡萄糖转化成其他中间产物，这些中间产物可以作为原料进一步生成其他化合物。
【详解】A、根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH 是为其他物质的合成提供原料，而有氧呼吸产生的
还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A 正确；
B、有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还
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进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B 正确；
C、正常生理条件下，只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，
例如有氧呼吸，所以用
14C 标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其他代谢
反应的产物，C 错误；
D、受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊
糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D 正确。
故选C。
15．（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
【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。
16．（2022·浙江·高考真题）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（ ）
A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
【答案】B
【分析】1、 需氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；
需氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；需氧呼吸的第三阶段是
[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。
2、厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基
质中；第二阶段是丙酮酸和[H]反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸，发生在细胞质基质中。
【详解】A、 剧烈运动时人体可以进行厌氧呼吸，厌氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼
肌细胞产生较多的乳酸，A 正确；
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B、 制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理，乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸，无二氧化碳产生，B 错误；
C、 梨果肉细胞厌氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用
于合成ATP，C 正确；
D、 酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理，故发酵过程中通入氧气会导致其厌氧呼吸
受抑制而影响乙醇的生成量，D 正确。
故选B。
17．（2022 年6 月·浙江·高考真题）线粒体结构模式如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A．结构1 和2 中的蛋白质种类不同
B．结构3 增大了线粒体内膜的表面积
C．厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4 中
D．电子传递链阻断剂会影响结构2 中水的形成
【答案】C
【分析】线粒体是具有双层膜结构的细胞器，外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴，增大了内膜面积。线粒体
是有氧呼吸的主要场所，在线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段。
【详解】A、结构1 外膜和2 内膜的功能不同，所含的蛋白质种类和数量不同，A 正确；
B、内膜向内折叠形成3（嵴），增大了内膜面积，B 正确；
C、厌氧呼吸生成乳酸的过程发生细胞质基质中，C 错误；
D、2 内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，电子传递链阻断剂会影响结构2 中水的形成，D 正确。
故选C。
〖2021 年高考真题〗
18．（2021 湖南高考真题）下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是（ ）
A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水
分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
【答案】B
【分析】细胞呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是：在酶的催化作用下，分解有
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机物，释放能量。但是，前者需要氧和线粒体的参与，有机物彻底氧化释放的能量比后者多。温度、水分、
氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素，储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、低氧等措
施延长储藏时间，而种子采取零上低温、干燥、低氧等措施延长储存时间。
【详解】A、南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水
分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A 正确；
B、种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库储藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿
命会显著延长，B 错误；
C、油料作物种子种含有大量脂肪，脂肪中C、H 含量高，O 含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消
耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C 正确；
D、柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿
度是新鲜水果保存的适宜条件，D 正确。
故选B。
19．（2021 年湖北高考真题）采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐
渐褐变。密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是（ ）
A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏
B．密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜
C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓
D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓
【答案】C
【分析】1、自由水与结合水的比值越高，新陈代谢越旺盛，抗逆性越差。
2、水果、蔬菜的储藏应选择零上低温、低氧等环境条件。
【详解】A、常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物增多，不耐贮藏，A
正确；
B、密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，抑制呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故
利于保鲜，B 正确；
C、细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C 错误；
D、酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐
褐变，密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，D
正确。
故选C。
20．（2021 年福建高考真题）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CO2
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
【答案】C
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【分析】1、“探究酵母菌细胞呼吸的方式”（实验Ⅰ）：（1）NaOH 溶液的作用是除去酵母菌呼吸释放
的二氧化碳，所以装置中液滴移动的距离代表酵母菌有氧呼吸消耗的氧气；（2）清水不吸收气体，也不
释放气体，所以装置中液滴移动的距离代表呼吸作用释放的二氧化碳的量与消耗氧气的量的差值。
2、“培养液中酵母菌种群数量的变化”（实验Ⅱ）中，酵母菌数量的计算公式为：每个小方格中酵母菌
数量×400÷（0.1mm3×10-3）×稀释的倍数；并且实验过程中需注意相关注意点，如：取样时要先振荡摇匀、
酵母菌浓度过高时要加水稀释、计数时只数上边线和左边线的菌体数等。
【详解】A、实验Ⅰ不需要将实验结果转化为数学模型进行分析，可以根据液滴的移动情况判断酵母菌的
细胞呼吸方式，A 错误；
B、实验Ⅱ中二氧化碳不是影响种群数量变化的因素，不会干扰实验结果，所以不需要通气前用NaOH 去
除空气中的CO2，B 错误；
C、实验Ⅰ中，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产物中都有二氧化碳，所以都能使澄清石灰水变浑浊，C 正确；
D、实验Ⅱ中，用血细胞计数对酵母菌计数时，应先放置盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液
从边缘处自行渗入计数室，再吸去多余培养液，最后进行计数，D 错误。
故选C。
21．（2021.6 月浙江高考真题）需氧呼吸必须有氧的参加，此过程中氧的作用是（ ）
A．在细胞溶胶中，参与糖酵解过程
B．与丙酮酸反应，生成 CO2
C．进入柠檬酸循环，形成少量 ATP
D．电子传递链中，接受氢和电子生成H2O
【答案】D
【分析】1、需氧呼吸的三个阶段
第一阶段糖酵解：发生在细胞溶胶中，反应方程式：C6H12O6
2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋能量(少)
第二阶段柠檬酸循环：发生在线粒体基质中，反应方程式：2C3H4O3＋6H2O
6CO2＋20[H]＋能量(少)
第三阶段电子传递链：发生在线粒体内膜，反应方程式：24[H]＋6O2
12H2O＋能量(多)
【详解】A、在细胞溶胶中，需要呼吸第一阶段是糖酵解过程，不需要氧参与，A 错误；
B、需氧呼吸第二阶段，需要水与丙酮酸反应，生成 CO2，不需要氧参与，B 错误；
C、进入柠檬酸循环，形成少量 ATP ，是需要呼吸第二阶段，不需要氧参与，C 错误；
D、电子传递的最后一站是氧气接受氢和电子生成H2O ，D 正确。
故选D。
22.（2021 年全国甲卷）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CO2
【答案】B
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【分析】酵母菌是兼性厌氧生物，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳。
【详解】A、酵母菌有细胞核，是真菌生物，其代谢类型是异氧兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条
件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A 不符合题意；
BC、酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还原性的氢，并释放少量的能
量，第二阶段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇，并生成二氧化碳，B 符合题意，C 不符合题意；
D、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D 不符合题意。
故选B。
23.（2021 年广东卷）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）培养酵母菌并探究其细胞呼吸（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CO2
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
【答案】D
【分析】图示为探究酵母菌进行无氧呼吸的装置示意图。酵母菌无氧呼吸的产物是乙醇和CO2。检测乙醇
的方法是：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。检测CO2的方法是：
CO2可以使澄清的石灰水变混浊，也可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
【详解】A、检测乙醇的生成，应取甲瓶中的滤液2mL 注入到试管中，再向试管中加入0.5mL 溶有0.1g 重
铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A 错误；
B、CO2可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B 错误；
C、健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，
因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C 错误；
D、乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量是一定，因此实验中增加甲瓶的醇母菌
数量不能提高乙醇最大产量，D 正确。
故选D。
24.（2021 年1 月浙江卷）苹果果实成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为
呼吸跃变，呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是（ ）
A．呼吸作用增强，果实内乳酸含量上升
B．呼吸作用减弱，糖酵解产生的CO2减少
C．用乙烯合成抑制剂处理，可延缓呼吸跃变现象的出现
D．果实贮藏在低温条件下，可使呼吸跃变提前发生
【答案】C
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【分析】乙烯能促进果实成熟和衰老；糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，该过程1 个葡萄糖分子被分解成 2
个含 3 个碳原子的化合物分子，并释放出少量能量， 形成少量 ATP。
【详解】A、苹果果实细胞无氧呼吸不产生乳酸，产生的是酒精和二氧化碳，A 错误；
B、糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，在糖酵解的过程中，1 个葡萄糖分子被分解成 2 个含 3 个碳原子的
化合物分子，分解过程中释放出少量能量， 形成少量 ATP，故糖酵解过程中没有CO2产生，B 错误；
C、乙烯能促进果实成熟和衰老，因此用乙烯合成抑制剂处理，可延缓细胞衰老，从而延缓呼吸跃变现象
的出现，C 正确；
D、果实贮藏在低温条件下，酶的活性比较低，细胞更不容易衰老，能延缓呼吸跃变现象的出现，D 错误。
故选C。
〖2020 年高考真题〗
25．（2020 年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅰ)·2）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。
若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（
）
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
【答案】D
【分析】呼吸底物是葡萄糖时，若只进行有氧呼吸，则消耗的氧气=生成的二氧化碳量；若只进行无氧呼
吸，当呼吸产物是酒精时，生成的酒精量=生成的二氧化碳量。
【详解】A、若二氧化碳的生成量=酒精的生成量，则说明不消耗氧气，故只有无氧呼吸，A 正确；
B、若只进行有氧呼吸，则消耗的氧气量=生成的二氧化碳量，B 正确；
C、若只进行无氧呼吸，说明不消耗氧气，产乳酸的无氧呼吸不会产生二氧化碳，C 正确；
D、若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，若无氧呼吸产酒精，则消耗的氧气量小于二氧化碳的生成量，若无
氧呼吸产乳酸，则消耗的氧气量=二氧化碳的生成量，D 错误。
故选D。
26．（2020 年山东省高考生物试卷（新高考)·2）癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸
产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是（ ）
A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH 比正常细胞少
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【答案】B
【详解】A、由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡
萄糖来为生命活动供能，A 正确；
B、无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞中进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过
程不会生成ATP，B 错误；
C、由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C 正确；
D、由分析可知，无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生
NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH 比正常细胞少，D 正确。
故选B。
27．（2020 年山东省高考生物试卷（新高考)·12）我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很
多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒
令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错
误的是（ ）
A．“浸曲发” 过程中酒曲中的微生物代谢加快
B．“鱼眼汤” 现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C．“净淘米”" 是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
【答案】C
【分析】参与酒精的制作的微生物是酵母菌，酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸将
葡萄糖分解为二氧化碳和水，在无氧条件下生成酒精和二氧化碳。
【详解】A、“浸曲发”是将酵母菌活化，可以使微生物代谢加快，A 正确；
B、“鱼眼汤”是指酵母菌在呼吸过程中产生CO2，使溶液中出现气泡，B 正确；
C、在做酒过程中，为消除杂菌的影响主要靠“炊作饭”，即蒸熟，C 错误；
D、“舒令极冷”是将米饭摊开冷透，防止温度过高导致微生物（酵母菌死亡），D 正确。
故选C。
28．（2020 年浙江省高考生物试卷（7 月选考)）下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述，正确的是（
）
A．细胞的厌氧呼吸产生的ATP 比需氧呼吸的多
B．细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C．细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D．若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
【答案】C
【分析】细胞呼吸是细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或小分子有机物，并释放能量的过程，分
为需氧呼吸和厌氧呼吸。需氧呼吸必须有氧参加，氧气把糖分子氧化成二氧化碳和水，包括糖酵解、柠檬
酸循环和电子传递链三个阶段；厌氧呼吸在无氧条件下发生，包括乳酸发酵和酒精发酵两种。
【详解】A、需氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程，贮存在有机物中的能量全部释放出来，产生大量
ATP，而厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中还储存着能量，产生的ATP 少得多，A 错误；
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B、细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶中进行，B 错误；
C、细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段都是糖酵解过程，将1 个葡萄糖分子转变为2 个丙酮酸分子，C
正确；
D、若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度，会抑制细胞的厌氧呼吸，酒精的生成量减少，D 错误。
故选C。
29．（2020 年江苏省高考生物试卷·30）研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，
进而调控细胞的功能。下图为T 细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：
（1）丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解成__________和[H]。[H]经一系列复
杂反应与__________结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。
（2）线粒体中产生的乙酰辅酶A 可以进入细胞核，使染色质中与__________结合的蛋白质乙酰化，激活
干扰素基因的转录。
（3）线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到__________中，激活NFAT 等调控转录的蛋白质分子，激活的
NFAT 可穿过__________进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的__________分子与核糖
体结合，经__________过程合成白细胞介素。
（4）T 细胞内乙酰辅酶A 和自由基调控核内基因的表达，其意义是__________。
【答案】（1）CO2 O2
（2）DNA
（3）细胞质基质 核孔 mRNA 翻译
（4）提高机体的免疫能力
【分析】有氧呼吸的第一阶段的葡萄糖酵解产生丙酮酸和[H]，同时释放少量能量，发生在细胞质基质中；
第二阶段是丙酮酸与水反应产生二氧化碳和[H]，同时释放少量能量，发生在线粒体基质中；第三阶段是
[H]与氧气生成水，释放大量能量的过程，发生在线粒体内膜上。据图分析可知，乙酰辅酶A 进入三羧酸
循环后，代谢产生[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段，与O2结合形成H2O，同时产生了大量自由基，自由基
激活NFAT 等分子，进入细胞核的NFAT 和乙酰辅酶A 在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应，参与调控核内
基因的表达，进而调控合成干扰素、白细胞介素等。
【详解】（1）根据题意，丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解产生CO2和
[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段，与O2结合，形成H2O。
（2）据图可知，乙酰辅酶A 进入细胞核中，在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应，根据题意，该过程是乙
酰辅酶A 使染色质中与DNA 结合的蛋白质发生乙酰化反应，进而激活了相关基因的转录。
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（3）据图可知，线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到达细胞质基质中，激活了NFAT 等蛋白质分子，激
活的NFATNFAT 等蛋白质分子要穿过核孔才能进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。相关基因转录形
成mRNA，mRNA 与核糖体结合后，经翻译产生白细胞介素。
（4）据图可知，T 细胞内乙酰辅酶A 和自由基可调控核内基因的表达，合成干扰素、白细胞介素等，其对
提高机体的免疫能力具有重要意义。
30．（2020 年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅲ)·29）照表中内容，围绕真核细胞中ATP 的合成来完成下
表。
反应部位
（1）
__________
叶绿体的类囊体膜
线粒体
反应物
葡萄糖
丙酮酸等
反应名称
（2）
__________
光合作用的光反应
有氧呼吸的部分过程
合成ATP 的能量来源
化学能
（3）__________
化学能
终产物（除ATP 外）
乙醇、CO2
（4）__________
（5）__________
【答案】（1）细胞质基质
（2）无氧呼吸
（3）光能
（4）O2、NADPH
（5）H2O、CO2
【分析】1、无氧呼吸：场所：细胞质基质；反应式C6H12O6
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
2、有氧呼吸三个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6
2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式：2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O
20[H]+6CO2+少量能量
第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式：24[H]+6O2
12H2O+大量能量(34ATP)
3、光反应和暗反应比较：
比较项目
光反应
暗反应
场所
基粒类囊体膜上
叶绿体的基质
条件
色素、光、酶、水、ADP、Pi
多种酶、CO2、ATP、[H]
反应产物
[H]、O2、ATP
有机物、ADP、Pi、水
物质变化
水的光解：2H2O
4[H]+O2
CO2的固定：CO2+C5
2C3
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ATP 的生成：ADP+Pi
ATP
C3的还原：2C3
（CH2O）
+C5+H2O
能量变化
光能→电能→ATP 中活跃的化学能
ATP 中活跃的化学能→糖类等有机物
中稳定的化学能
实质
光能转变为化学能，水光解产生
O2和[H]
同化CO2形成（CH2O）
联系
①光反应为暗反应提供[H]（以NADPH 形式存在）和ATP；
②暗反应产生的ADP 和Pi 为光反应合成ATP 提供原料；
③没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成
【详解】
（1）由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。
（2）由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸。
（3）由分析可知，光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP 中。
（4）由分析可知，光合作用的光反应的产物为O2和NADPH。
（5）由分析可知，线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为CO2，第三阶段产物为H2O。
〖2019 年高考真题〗
31．（2019 浙江4 月选考·15）将豌豆根部组织浸在溶液中达到离子平衡后，测得有关数据如下表：
下列叙述正确的是
A．溶液通氧状况与根细胞吸收Mg2+的量无关
B．若不断提高温度，根细胞吸收H2PO4
-的量会不断增加
C．若溶液缺氧，根细胞厌氧呼吸产生乳酸会抑制NO3
-的吸收
D．细胞呼吸电子传递链阶段产生的大量ATP 可为吸收离子供能
【答案】D
【解析】分析表格数据可知，豌豆根部组织细胞内的Mg2+、H2PO4
-和NO3
-的浓度均高于外部溶液，故三种
离子进入细胞的方式均为主动转运，主动转运消耗ATP，并且需要借助载体蛋白。溶液通氧状况会影响根
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细胞的需氧呼吸，影响ATP 的合成，进而影响吸收的Mg2+的量，A 选项错误；不断提高温度，根细胞中需
氧呼吸的酶的活性可能会受到抑制，影响需氧呼吸合成ATP，进而影响根细胞吸收H2PO4
-的量可能减少，
B 选项错误；若溶液缺氧，豌豆根细胞厌氧呼吸为酒精发酵，会产生乙醇和二氧化碳，C 选项错误；细胞
呼吸的电子传递链过程是[H]和氧气结合生成水，并产生大量ATP 的过程，可为吸收离子功能，D 选项正
确。
32．（2019 浙江4 月选考·27）生物利用的能源物质主要是糖类和油脂，油脂的氧原子含量较糖类中的少而
氢的含量多。可用一定时间内生物产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值来大致推测细胞呼吸底物的
种类。下列叙述错误的是
A．将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中，上述比值低于1
B．严重的糖尿病患者与其正常时相比，上述比值会降低
C．富含油脂的种子在萌发初期，上述比值低于1
D．某动物以草为食，推测上述比值接近1
【答案】A
【解析】果蔬中利用的能源物质为糖类，储藏于充满氮气的密闭容器中，产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩
尔数的比值应当等于1，A 选项错误；严重的糖尿病患者利用的葡萄糖会减少，产生CO2的摩尔数与消耗
O2的摩尔数的比值相比正常时会降低，B 选项正确；富含油脂的种子在萌发初期主要利用油脂为能源物质，
故产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值低于1，C 选项正确；某动物以草为食，则主要的能源物质
为糖类，则产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值接近1，D 选项正确。故错误的选项选择A。
33．（2019 全国卷II·2）马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。
下列叙述正确的是（ ）
A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
【答案】B
【解析】马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，无葡萄糖，A 错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，
葡萄糖被分解成丙酮酸，丙酮酸在第二阶段转化成乳酸，B 正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸属
于无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C 错误；马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，
酸味会减少，D 错误。
34．（2019 全国卷III·4）若将n 粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n 株黄化苗。那么，与萌发前的这
n 粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为（ ）
A．有机物总量减少，呼吸强度增强
B．有机物总量增加，呼吸强度增强
C．有机物总量减少，呼吸强度减弱
D．有机物总量增加，呼吸强度减弱
【答案】A
【解析】根据题意分析，种子萌发时，吸水膨胀，种皮变软，呼吸作用逐渐增强，将储藏在子叶或胚乳中
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的营养物质逐步分解，转化为可以被细胞吸收利用的物质，所以种子萌发过程中，呼吸作用强度增加，而
有机物因呼吸作用消耗而总量不断减少。综上所述，BCD 不符合题意，A 符合题意。故选A。
考点
2
光合作用的过程及其影响因素
〖2023 年高考真题〗
一、选择题
1．（2023·湖北·统考高考真题）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。
研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列
叙述错误的是（ ）
A．呼吸作用变强，消耗大量养分
B．光合作用强度减弱，有机物合成减少
C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D．叶绿素降解，光反应生成的NADH 和ATP 减少
【答案】D
【分析】温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性，一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随
着温度的升高而增强。
【详解】A、高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A 正确；
B、高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B 正确；
C、高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C 正确；
D、高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH 和ATP 减少，D 错误。
故选D。
2．（2023·湖北·统考高考真题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合
体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ
结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC 蛋白激酶的催化。
下列叙述错误的是（ ）
A．叶肉细胞内LHC 蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强
B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获
D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
【答案】C
【分析】由题干信息可知，强光下LHC 蛋白激酶的催化LHCⅡ与PSⅡ的分离，弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，
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来改变对光能的捕获强度。
【详解】A、叶肉细胞内LHC 蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增
强，A 正确；
B、Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获
减弱 ，B 正确；
C、弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C 错误；
D、PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O2，D 正确。
故选C。
3．（2023·北京·统考高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图
理解错误的是（ ）
A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光强下，M 点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C．在图中两个CP 点处，植物均不能进行光合作用
D．图中M 点处光合速率与呼吸速率的差值最大
【答案】C
【分析】本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO2吸收速率。
【详解】A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率
上升，需要从外界吸收的CO2减少，A 正确；
B、在高光强下，M 点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B 正确；
C、CP 点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C 错误；
D、图中M 点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D 正确。
故选C。
4．（2023·全国·统考高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素
的叙述，错误的是（ ）
A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
【答案】D
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【分析】1、叶绿体色素提取色素原理是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；分离色素原理是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。
2、叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
【详解】A、叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A
正确；
B、光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体
的薄膜上，B 正确；
C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，
C 正确；
D、叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D 错误。
故选D。
二、综合题
5．（2023·山东·高考真题）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）
造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩
的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H 蛋白有2 个功能：①修复损伤的PSⅡ；②
参与NPQ 的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H 基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图
所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)该实验的自变量为______。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_________
（答出2 个因素即可）。
(2)根据本实验，____（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理
由是__________。
(3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量__________（填“多”或
“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是__________。
【答案】(1)光、H 蛋白 CO2浓度、温度
(2)不能 突变体PS11 系统光损伤小但不能修复，野生型光PS11 系统损伤大但能修复
(3)少 突变体PNQ 高，PS11 系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PS11 活性高，光反应产物多
【分析】光合作用过程：
（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）据题意拟南芥的野生型和H 基因缺失突变体为材料进行了相关实验，实验中强光照射时对
野生型和突变体光照的强度相同，结合题图分析实验的自变量有光照、H 蛋白；影响光合作用强度的主要
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环境因素有CO2浓度、温度、水分等。
（2）据图分析，强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体
造成损伤。但是野生型含有H 蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型
的PSⅡ活性强弱。
（3）据图分析，强光照射下突变体中NPQ/相对值，而NPQ 能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的
能量减少；突变体的NPQ 强度大，能够减少强光对PSII 的损伤且减少作用大于野生型H 蛋白的修复作用，
这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH 和ATP 促进暗反应进行，因此突变体的暗
反应强度高于野生型。
6．（2023·浙江·统考高考真题）植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度
等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生
菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK 组（白光）、A 组（红光：蓝光=1：2）、B 组（红光：
蓝光=3：2）、C 组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。
回答下列问题：
(1)光为生菜的光合作用提供______，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其
对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因______作用失水造成生菜萎蔫。
(2)由图乙可知，A、B、C 组的干重都比CK 组高，原因是______。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光
配比为______，最有利于生菜产量的提高，原因是______。
(3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在
25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是______。植物工厂利用秸秆发
酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以______，使光合速率进一步提高，从农业生
态工程角度分析，优点还有______。
【答案】(1)能量 渗透
(2)光合色素主要吸收红光和蓝紫光 红光：蓝光=3：2 叶绿素和含氮物质的含量最高,光合作用最
强
(3)光合速率最大且增加值最高 升高温度 减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生
【分析】影响光合作用的因素有温度、光照强度、二氧化碳浓度、叶绿素的含量，酶的含量和活性等。
【详解】（1）植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控
生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，造成
外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。
（2）分析图乙可知，与CK 组相比，A、B、C 组的干重都较高。结合题意可知，CK 组使用的是白光照射，
而A、B、C 组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C 组吸收的光更充分，
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光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B 组（红光：蓝
光=3：2）时，植物的干重最高；结合图甲可知，B 组植物叶绿素和氮含量都比A 组（红光：蓝光=1：
2）、C 组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B 组植物的光合作用速率
大于A 组（红光：蓝光=1：2）、C 组（红光：蓝光=2：1）两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最
有利于生菜产量的增加。
（3）由图可知，在25℃时，提高CO2浓度时光合速率增幅最高，因此，在25℃时，提高CO2浓度对提高
生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升
高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减
少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。
7．（2023·北京·统考高考真题）学习以下材料，回答下面问题。
调控植物细胞活性氧产生机制的新发现，能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线
粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。
在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。我国
科学家发现一个拟南芥突变体m（M 基因突变为m 基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因
细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M 基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M 酶。与野生型相比，突
变体m 中M 酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M 基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以
诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m 基因的突变株。通过对所获一系列突变体的
详细解析，发现叶绿体中pMDH 酶、线粒体中mMDH 酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶
段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A 酸作为叶绿体中氧
化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH 酶的作用下产生NADH
（[H]）和B 酸，NADH 被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。
在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m 入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A 酸-B 酸循
环途径。对A 酸-B 酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思
路。
(1)叶绿体通过___________作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分
___________。
(2)结合文中图示分析，M 基因突变为m 后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：_____，
A 酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。
(3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M 基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：
___________。
①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m ③鉴定相关基因④筛选保留m 基因但不表
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现凋亡的突变株
(4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度
加以概括说明___________。
【答案】(1)光合 脂肪酸
(2)长时间光照促进叶绿体产生NADH，M 酶活性降低，pMDH 酶催化B 酸转化为A 酸
(3)②④①③
(4)叶绿体产生的A 酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B 酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，
从而维持A 酸-B 酸的稳态与平衡
【分析】本实验为探究M 基因突变导致细胞凋亡的原因，由此揭示A 酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节
物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH 酶的作用下产生NADH（[H]）和B 酸，NADH
被氧化会产生活性氧。
【详解】（1）叶绿体通过光合作用将CO2转化为糖。由于M 基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M 酶。
可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。
（2）M 基因突变为m 后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：长时间光照促进叶绿体产生
NADH，M 酶活性降低，pMDH 酶催化B 酸转化为A 酸，A 酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并
诱发细胞凋亡。
（3）“M 基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：②用诱变剂处理突变体m，④筛选保留m 基因但不
表现凋亡的突变株，①确定相应蛋白的细胞定位和功能，③鉴定相关基因，正确顺序为②④①③。
（4）细胞器间协作以维持稳态与平衡的过程：叶绿体产生的A 酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代
谢产生的B 酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持A 酸-B 酸的稳态与平衡。
8．（2023·广东·统考高考真题）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型
（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl 产量更高，其相
关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合
过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。
水稻材
料
叶绿素（mg/g）
类胡萝卜素（mg/g）
类胡萝卜素/叶绿素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
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分析图表，回答下列问题：
(1)ygl 叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和_______，叶片主要吸收可见光中的_______光。
(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl 的净光合速率较WT 更高，但两者净光合速率都不再
随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT（填“高于”、“低于”或
“等于”）。ygl 有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________。
(3)与WT 相比，ygl 叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl 群体的净光
合速率较高，表明该群体________，是其高产的原因之一。
(4)试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT 和ygl 净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘
制净光合速率趋势曲线_________。在此基础上，分析图a 和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光
照强度条件下WT 和ygl 的净光合速率，提出一个科学问题________。
【答案】(1)类胡萝卜素/叶绿素比例上升 红光和蓝紫
(2)高于 呼吸速率较高
(3)有机物积累较多
(4)
为什么达到光饱和点时，ygl 的净光合速率高于WT？
【分析】分析题表和题图：与WT 相比，ygl 植株的叶绿素和类胡萝卜素含量都较低，但类胡萝卜素/叶绿
素较高，光饱和点较高，呼吸速率较高。
【详解】（1）根据表格信息可知，ygl 植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现
出黄绿色。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，由ygl 叶色呈黄绿可推测，主要
吸收红光和蓝紫光。
（2）根据图a 净光合速率曲线变化可知，WT 先到达光饱和点，即ygl 的光饱和点高于WT。光补偿点是
光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b 和图c 可知，ygl 有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致
相同光照强度下光合速率较低，且由图c 可知ygl 呼吸速率较高。
（3）净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较多。
（4）由于ygl 呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT 和
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ygl 的净光合速率如下图：
分析图a 和图示曲线，高光照强度和低光照强度条件下WT 和ygl 的净光合速率不同，根据两图可提出问
题：为什么达到光饱和点时，ygl 的净光合速率高于WT？
9．（2023·湖南·统考高考真题）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco 酶对
CO2的Km为450μmol·L-1（K 越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP 与CO2反应，进行卡
尔文循环，又可催化RuBP 与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。
该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其
中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP 生成有关。玉米的暗反应
先在叶肉细胞中利用PEPC 酶（PEPC 对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2
反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题：
(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______（填具体名称）,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质
基质合成______（填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过_____长距离运输到其他组织器官。
(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度_____（填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机
制及其调控分析，原因是 ____________（答出三点即可）。
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(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，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。其原因可能是_____________（答出三点
即可）。
【答案】(1) 3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织
(2)高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC 酶对CO2的亲和力比水稻的
Rubisco 酶更高；玉米能通过PEPC 酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP 以及NADPH 等物质含量的限制；原核生物和
真核生物光合作用机制有所不同
【分析】本题主要考查的光合作用过程中的暗反应阶段，也就是卡尔文循环，绿叶通过气孔从外界吸收的
CO2，在特定酶的作用下，与 C5（一种五碳化合物）结合，这个过程称作 CO2 的固定。一分子的 CO2
被固定后，很快形成两个 C3 分子。在有关酶的催化作用下，C3 接受 ATP 和 NADPH 释放的能量，并且
被 NADPH 还原。随后，一些接受能量并被还原的 C3，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 C3，经过一系列变化，又形成 C5。这些 C5 又可以参与 CO2 的固定。这样，暗
反应阶段就形成从 C5 到 C3再到 C5 的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文
循环。
【详解】（1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相
同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-
磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输
的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织。
（2）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC 酶对CO2的亲和力比水稻的
Rubisco 酶更高；玉米能通过PEPC 酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；
且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的
光合作用强度高于水稻。
（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作
用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到
最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP 和NADPH 等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原
核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
10．（2023·全国·统考高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮
液照光后糖产生。回答下列问题。
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以
采用的方法是_____（答出1 种即可）。叶绿体中光合色素分布_____上，其中类胡萝卜素主要吸收
_____（填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原
因是_____。
(3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验
思路和预期结果。_____
【答案】(1)差速离心 类囊体（薄）膜 蓝紫光
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(2)悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光
反应提供的原料ATP 和NADPH，所以无法形成糖类。
(3)思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，两组植物应均进行饥饿处理（置于黑暗中一段
时间消耗有机物），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差
速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察。结果：甲组匀浆出现蓝色，
有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。
【分析】叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，光合色素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主
要吸收红光。
【详解】（1）植物细胞器的分离方法可用差速离心法，叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，光合色
素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
（2）光合作用光反应和暗反应同时进行，黑暗条件下无光，光反应不能进行，无法为暗反应提供原料
ATP 和NADPH，暗反应无法进行，产物不能生成。
（3）要验证叶绿体中有光合作用产物淀粉，需要将叶绿体提取出来并检测其中淀粉。因此将生长状况良
好且相同的植物叶片分为甲乙两组，先进行饥饿处理，排除原有淀粉的干扰。之后甲组放置在有光条件下，
乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，需要脱绿
处理，制作成匀浆，分别加入碘液后观察。
预期的结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。
11．（2023·浙江·统考高考真题）叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的
“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光
合产物分配的影响，实验结果见表1。
表1
项目
甲组
乙组
丙组
处理
库源比
1/2
1/4
1/6
单位叶面积叶绿素相对含量
78.7
75.5
75.0
净光合速率（μmol·m－2·s－1）
9.31
8.99
8.75
果实中含
13C 光合产物（mg）
21.96
37.38
66.06
单果重（g）
11.81
12.21
19.59
注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1 个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6 片成熟叶，用
13CO2供
应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的
13CO2量。
回答下列问题：
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(1)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提
取液的依据是__________。
(2)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应
13CO2，
13CO2先与叶绿体内的__________结合而被固定，
形成的产物还原为糖需接受光反应合成的__________中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。
在本实验中，选用
13CO2的原因有__________（答出2 点即可）。
(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率__________（填“升高”
或“降低”）、果实中含
13C 光合产物的量__________（填“增加”或“减少”）。库源比降低导
致果实单果重变化的原因是__________。
(4)为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用
13CO2供应给保留的叶片
进行光合作用，结果见表2。
果实位置
果实中含
13C 光合产物（mg）
单果重（g）
第1 果
26.91
12.31
第2 果
18.00
10.43
第3 果
2.14
8.19
根据表2 实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是__________。
(5)综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果重10g 以上
为合格）的是哪一项？__________
A．除草
B．遮光
C．疏果
D．松土
【答案】(1)叶绿体中的色素易溶于无水乙醇
(2)
ATP 和NADPH 研究光合产物从源分配到库生成过程；研究净光合积累有机物的量
(3)降低 增加 库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物
量增多，因此单果重量增加。
(4)离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多
(5)C
【分析】本题研究研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的
影响，自变量为库源比，即以果实数量与叶片数量比值；因变量为光合作用以及光合产物分配情况。
【详解】（1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇，因此用乙醇作为提取液；
（2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应
13
，
13
先与叶绿体内的
结合而被固定，形成的
产物还原为糖需接受光反应合成的ATP 和NADPH 中的化学能，合成的糖分子运输到果实等库中。
在本实验中，选用
13
的原因有研究光合产物从源分配到库生成过程，研究净光合积累有机物的量等。
（3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低；
果实中含
光合产物的量增多；
库源比降低导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有
机物量增多，因此单果重量增加。
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（4）根据表2 实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是离叶片越近的果实分配
到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。
（5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小库和源的比值，
能提高果实产量，故选C。
〖2022 年高考真题〗
12．（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CO2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
【分析】光合作用会吸收密闭容器中的CO2，而呼吸作用会释放CO2，在温度和光照均适宜且恒定的情况
下，两者速率主要受容器中CO2和O2的变化影响。
【详解】A、初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的
CO2含量下降，O2含量上升，A 错误；
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CO2含量下降,所以说明植物
光合速率大于呼吸速率，但由于CO2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
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。
13．（2022·湖南·高考真题）在夏季晴朗无云的白天，10 时左右某植物光合作用强度达到峰值，12 时左右
光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是（ ）
A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
【答案】AD
【详解】A、夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，
光合作用强度明显减弱，A 正确；
B、夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响（呼吸酶最适温度高于光合酶），光合作
用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，
B 错误；
C、光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜上，C 错误；
31
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D、夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光
反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D 正确。
故选AD。
14．（2022·全国甲卷·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等
类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速
率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物（如C3植物和C4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
____________（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，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物
CO2补偿点的角度分析，可能的原因是______________。
【答案】(1)O2、[H]和ATP
(2)自身呼吸消耗或建造植物体结构
(3)C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
【详解】(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O2、[H]和ATP。
(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)C4植物的CO2固定途径有C4和C3途径，其主要的CO2固定酶是PEPC，Rubisco；而C3植物只有C3途径，
其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，CO2吸收减少；由于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，因此光合作用受影响较小的植物是C4植
物，C4植物比C3植物生长得好。
15．（2022·湖南·高考真题）将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生
长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s·m2）时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;日
照时长短于12 小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1 天后，播种于沙床上。
将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/（s·m2），每天光照时长
为14 小时。回答下列问题:
(1)在此条件下，该水稻种子____（填“能”或“不能”）萌发并成苗（以株高≥2 厘米，至少1 片绿叶视
为成苗），理由是_____________________________。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s·m2），其他条件与上述实验相同，该
水稻___（填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是___________________（答出两点即可）。
(3)若该水稻种子用于稻田直播（即将种子直接撒播于农田），为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，
该种子应具有_________特性。
【答案】(1) 能 种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，
且光照有利于叶片叶绿素的形成
(2) 不能 光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14 小时，此时光照时没
有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12 小时，
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植株不能开花
(3)耐受酒精毒害
【详解】种子萌发初期，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，有机物含量逐渐减少；当幼苗出
土、形成绿叶后，开始通过光合作用合成有机物，但光合作用大于呼吸作用时，植株有机物开始增加。
(1)种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为
2μmol/(s•m2)，每天光照时长为14 小时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，
种子仍能萌发并成苗。
(2)将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14
小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12 小时，植
株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。
(3)该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，此
时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作用，
推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。
16．（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。
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【答案】(1)蓝紫光
(2) 五碳化合物供应不足
CO2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
(3) 减弱 促进光反应关键蛋白的合成
【详解】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、CO2的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五
碳化合物的含量等。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、CO2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。
17．（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。
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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
【详解】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。
18．（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CO2浓度低，其原因是____________。气孔主要由保卫细胞构成、
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。
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(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
【详解】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CO2浓度低，其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大，但光合
速率大，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。
19．（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。
处
理
指标
光饱和
点
（klx）
光补偿
点
（lx）
低于5klx 光合曲线的斜率
（mgCO2．dm-2．hr-1．klx-1）
叶绿素含量
（mg·dm-2）
单株光
合产量
（g 干
重）
单株叶
光合产
量（g
干重）
单株果
实光合
产量
（g 干
重）
不
遮
阴
40
550
1.22
2.09
18.92
3.25
8.25
遮
阴
2
小
35
515
1.23
2.66
18.84
3.05
8.21
36
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时
遮
阴
4
小
时
30
500
1.46
3.03
16.64
3.05
6.13
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
【详解】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。
〖2021 年高考真题〗
20．（2021 辽宁高考真题）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，
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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CO2浓度
【答案】B
【分析】影响绿色植物进行光合作用的主要外界因素有：①CO2浓度；②温度；③光照强度。
【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CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D 正确。
故选B。
21．（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O2的释放，说明未进行光合作用
B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
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C5分子固定以后，很快形成两个C3分
子，在有关酶的催化作用下，C3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
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。
22．（2021 年北京高考真题）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（ ）
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A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
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
【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CO2的吸收
量或O2的释放量。净光合速率可用单位时间内O2的释放量、有机物的积累量、CO2的吸收量来表示。
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CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol••cm-2•s-1，A
正确；
B、CO2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
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。
23.（2021 年广东卷）在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为
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CO2固定需要ATP
D．Rubisco 催化C5和CO2结合
【答案】D
【详解】A、Rubisco 参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco 存在于叶
绿体基质中，A 错误；
B、暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisco 的激活对光无要求，B 错误；
C、Rubisco 催化CO2固定不需要ATP，C 错误；
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D、Rubisco 催化二氧化碳的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D 正确。
故选D。
24.（2021 年河北卷）《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法（如图）。目前我国果蔬主产区普
遍使用大型封闭式气调冷藏库（充入氮气替换部分空气），延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列
叙述正确的是（ ）
A．荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到
抑制
C．气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D．气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯，可延长果蔬保鲜时间
【答案】ACD
【分析】细胞呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是：在酶的催化作用下，分解有
机物，释放能量。但是，前者需要氧和线粒体的参与，有机物彻底氧化释放的能量比后者多。温度、水分、
氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素，储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、低氧等措
施延长储藏时间，而种子采取零上低温、干燥、低氧等措施延长储存时间。
【详解】A、荫坑和气调冷藏库环境中的低温均可通过降低温度抑制与呼吸作用相关的酶的活性，大型封
闭式气调冷藏库（充入氮气替换部分空气）降低氧气浓度，有氧呼吸和无氧呼吸均减弱，从而减缓了果蔬
中营养成分和风味物质的分解，A 正确；
B、荫坑和气调冷藏库贮存中的低温可以降低呼吸作用相关酶的活性，大型封闭式气调冷藏库（充入氮气
替换部分空气）降低氧气浓度，其中酶的活性降低对有氧呼吸的三个阶段均有影响，B 错误；
C、温度会影响酶的活性，气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性，C 正确；
D、乙烯促进果实成熟，催熟是乙烯最主要和最显著的效应。所以气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清
除乙烯，可延长果蔬的保鲜时间，D 正确。
故选ACD。
25．（2021 年江苏高考真题）线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径，
虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。
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(1)叶绿体在___上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是_____。
(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新
合成的C3必须用于再生______；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当
于固定了___个CO2分子。
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地
将光照产生的______中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为______中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是:取培养
10~14d 大麦苗，将其茎漫入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，
测定，计算光合放氧速率（单位为µmolO2•mg-1chl•h-1，chl 为叶绿素）。请完成下表。
实验步骤的目的
简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮
溶液
寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药
物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对
照组
①_______________
②_______________
对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定
用氧电极测定叶片放氧
③_______________
称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定
【答案】(1) 类囊体薄膜 叶绿素、类胡萝卜素
(2) C5 12
(3) [H] ATP
(4) 在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮 减少叶片差异造成的误差 叶绿素定量测定（或
测定叶绿素含量）
【分析】图示表示植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖的合成以及呼吸作用过程的代谢途径，设计实验
研究线粒体对光合作用的影响。
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(1)光合作用光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光和色素是叶绿素、类胡萝卜
素。
(2)据题意在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子
蔗糖含12 个C 原子，C5含有5 个碳原子，据图固定1 个CO2合成1 个C3，应为还要再生出C5，故需要12
个CO2合成一分子蔗糖。
(3)NADPH 起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP 中的化学能和热能。
(4)设计实验遵循单一变量原则，对照原则，等量原则，对照组为在水中加入相同体积不含寡霉素丙酮溶液。
对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容，
离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。
26．（2021 湖南高考真题）图a 为叶绿体的结构示意图，图b 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）图b 表示图a 中的______结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，最
终转化为______和ATP 中活跃的化学能。若CO2浓度降低．暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减
少，则图b 中电子传递速率会______（填“加快”或“减慢”）。
（2）为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4 种结构完整性不同的叶
绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy 或DCIP 替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，
实验结果如表所示。
叶绿体
A：双层
膜结构完
整
叶绿体B：双
层膜局部受
损，类囊体略
有损伤
叶绿体C：双
层膜瓦解，类
囊体松散但未
断裂
叶绿体D：所
有膜结构解体
破裂成颗粒或
片段
实验一：以Fecy 为电子受体时的放氧
量
100
167.0
425.1
281.3
实验二：以DCIP 为电子受体时的放氧
量
100
106.7
471.1
109.6
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注：Fecy 具有亲水性，DCIP 具有亲脂性。
据此分析：
①叶绿体A 和叶绿体B 的实验结果表明，叶绿体双层膜对以_________（填“Fecy”或“DCIP”）为电子受
体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是_________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于
_________，从而提高光反应速率。
③以DCIP 为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C 和D 的ATP 产生效率的相对值分别为1、0.66、
0.58 和0.41。结合图b 对实验结果进行解释_________。
【答案】 类囊体膜 NADPH 减慢 Fecy 实验一中叶绿体B 双层膜局部受
损时，以Fecy 为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B 双层膜局部受损时，以
DCIP 为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy 具有亲水性，而DCIP 具有
亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy 为电子受体的光反应有明显阻碍作用 类囊体上的色素
吸收光能、转化光能 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
【分析】图a 表示叶绿体的结构，图b 中有水的光解和ATP 的生成，表示光合作用的光反应过程。
【详解】（1）光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，即图b 表示图a 的类囊体膜，光反应过程中，色素吸
收的光能最终转化为ATP 和NADPH 中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中
电子受体NADP+减少，则图b 中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。
（2）①比较叶绿体A 和叶绿体B 的实验结果，实验一中叶绿体B 双层膜局部受损时，以Fecy 为电子受体
的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B 双层膜局部受损时，以DCIP 为电子受体的放氧量与
双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy 具有亲水性，而DCIP 具有亲脂性”，可推知叶绿体双
层膜对以Fecy 为电子受体的光反应有明显阻碍作用
②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速
率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。
③根据图b 可知，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。
27．（2021 年海南高考真题）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CO2浓度，该条件下B 点的移动方向是____________。
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(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T5调至T6，培植24h 后，
与调温前相比，生菜植株的有机物积累量________________________。
【答案】(1) 增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用 根细胞通过呼吸作用产生二
氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH 下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发
生改变
(2) 植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光 B 右上方
(3) 低 下降
【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，导致营养液成分改变；并且根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH
下降，因此需要更换培养液。
(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CO2浓度”可知：该条件下光合速率增大，则
B 点向右上方移动。
(3)根据曲线可知：在此曲线中光合速率的最适温度为T5，而在该实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未
出现，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T5调至T6，导致光合速率减小
而呼吸速率增大，生菜植物的有机物积累量将下降。
28．（2021 年福建高考真题）大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海
洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设
置不同大气CO2浓度（大气CO2浓度LC 和高CO2浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP 和高磷浓度HP）的实
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验组合进行相关实验，结果如下图所示。
回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下，____________。
(2)ATP 水解酶的主要功能是____________。ATP 水解酶活性可通过测定____________表示。
(3)由图1、2 可知，在较强的光照强度下，HC+HP 处理比LC+HP 处理的龙须菜净光合速率低，推测原因
是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，因而细胞____________增强，
导致有机物消耗增加。
(4)由图2 可知，大气CO2条件下，高磷浓度能____________龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排
放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果，从经济效益和环
境保护的角度分析种植龙须菜的理由是____________。
【答案】(1)不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP 水解酶活性和净光合速率的影响
(2) 催化ATP 水解 单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP 的生成量或单位时间ATP 的消耗量
(3)呼吸作用
(4) 提高 龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元
素的浓度，保护海洋生态
【分析】根据题意，本实验研究CO2浓度和磷浓度对龙须菜生长的影响，故自变量是CO2浓度和磷浓度，
因变量为海洋藻类龙须菜的生长状况。据图1 可知，相同CO2浓度条件下，高磷浓度比低磷浓度的ATP 水
解酶活性高，且在相同磷浓度下，高浓度二氧化碳ATP 水解酶活性高。
(1)结合分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP 水解酶活性
和净光合速率的影响。
(2)酶具有专一性，ATP 水解酶的主要功能是催化ATP 水解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗量进
行测定，由于ATP 的水解产物是ADP 和Pi，故ATP 水解酶活性可通过测定单位时间磷酸的生成量或单位
时间ADP 的生成量或单位时间ATP 的消耗量。
(3)净光合速率=总光合速率-呼吸速率，由图1、2 可知，在较强的光照强度下，HC+HP 处理比LC+HP 处理
的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元
素，矿质元素的吸收需要能量，因而细胞呼吸增强，导致有机物消耗增加。
(4)由图2 可知，大气CO2条件（LC 组）下，HP 组（高磷浓度）的净光合速率＞LP 组（低磷浓度），故推
测高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率；结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须
菜的理由是龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，
保护海洋生态。
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29．（2021.6 月浙江高考真题）不同光强度下，无机磷浓度对大豆叶片净光合速率的影响如图甲；16h 光
照，8h 黑暗条件下，无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的影响如图乙。回答下列问题：
（1）叶片细胞中，无机磷主要贮存于__________，还存在于细胞溶胶、线粒体和叶绿体等结构，光合作
用过程中，磷酸基团是光反应产物__________的组分，也是卡尔文循环产生并可运至叶绿体外的化合物
__________的组分。
（2）图甲的O～A 段表明无机磷不是光合作用中__________过程的主要限制因素。由图乙可知，光照下，
与高磷相比，低磷条件的蔗糖和淀粉含量分别是_________；不论高磷、低磷，24 h 内淀粉含量的变化是
__________。
（3）实验可用光电比色法测定淀粉含量，其依据是__________。为确定叶片光合产物的去向，可采用
__________法。
【答案】 液泡 ATP 和NADPH 三碳糖磷酸 光反应 较低、较
高 光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少 淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含
量在一定范围内成正比
14CO2的同位素示踪
【分析】1、分析图甲可知：在A 点之前，随光照强度增大，大豆叶片净光合速率均增大，且高磷和低磷
对其没有影响；A 点之后，低磷条件下，随光照强度增加，净光合速率不再明显增大，最后稳定，高磷条
件下，随光照强度增加，净光合速率先明显增大，最后稳定。
2、分析图乙可知：该实验是在16h 光照，8h 黑暗条件下，研究无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的
影响，实验分为4 组，分别为高磷、淀粉组；低磷、淀粉组；高磷、蔗糖组；低磷、蔗糖组。
【详解】（1）成熟植物细胞具有中央大液泡，是植物细胞贮存无机盐类、糖类、氨基酸、色素等的“大
仓库”，所以无机磷主要贮存于大液泡中。光合作用过程中，光反应产物有O2、ATP 和[H]（NADPH），
而磷酸基团是ATP 和NADPH 的组分，也是RuBP（核酮糖二磷酸）和三碳糖（三碳糖磷酸）的组分，其
中三碳糖磷酸是经卡尔文循环产生并可运至叶绿体外转变成蔗糖。
（2）图甲中O～A 段，随光照强度增大，净光合速率均增大，表明这时限制因素为光照强度，即光反应
限制了光合作用；且高磷和低磷条件下大豆叶片净光合速率的曲线完全重合，说明无机磷不是光合作用中
光反应过程的主要限制因素。由图乙可知，光照下，与高磷相比，低磷条件的蔗糖含量低，而淀粉含量高；
不论高磷、低磷，24h 内淀粉含量的变化趋势均为光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少。
（3）光电比色法是借助光电比色计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，然后根据被测试液
的吸光度，从标准曲线上求出被测物质的含量的方法。淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含量在一定范
围内成正比，可用于糖的定量，故用光电比色法测定淀粉含量；为确定叶片光合产物的去向，可采用（放
射性）同位素示踪法标记
14CO2，通过观察放射性出现的位置进而推测叶片光合产物的去向。
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30.（2021 年全国乙卷）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上
气孔打开吸收CO2，吸收的CO2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
释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
（1）白天叶肉细胞产生ATP 的场所有__________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和
______________释放的CO2。
（2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止______________，
又能保证_____________正常进行。
（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CO2固定方式。
_____（简要写出实验思路和预期结果）
【答案】 细胞质基质、线粒体、叶绿体（类囊体薄膜） 细胞呼吸 蒸腾作用
丢失大量水分 光合作用（暗反应） 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CO2固定方式。
【分析】据题可知，植物甲生活在干旱地区，为降低蒸腾作用减少水分的散失，气孔白天关闭、晚上打开。
白天气孔关闭时：液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，光合作用生成的氧气和有机物可
用于细胞呼吸，白天能产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而晚上虽然气孔打开，但由于无
光照，叶肉细胞只能进行呼吸作用，能产生ATP 的场所有细胞质基质和线粒体。
【详解】（1）白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利
用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP 中，
有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体（线粒体
基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和氧气，反之，细胞呼吸（呼
吸作用）产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼
吸（或呼吸作用）释放的CO2。
（2）由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了维持机体的平衡适应这一环境，气孔白天关闭能防止白
天因温度较高蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收二氧化碳储存固定以保证光合作
用等生命活动的正常进行。
（3）该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储
存在液泡中，导致液泡pH 降低，故可通过检测液泡的pH 验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标
是液泡中的pH 值。
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CO2固定方式。
31.（2021 年河北卷）为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三
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组，在限制水肥的条件下做如下处理：（1）对照组；（2）施氮组，补充尿素（12g·m-2）（3）水+氮组，
补充尿素（12g·m-2）同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
生理指标
对照组
施氮组
水+氮组
自由水/结合水
6.2
6.8
7.8
气孔导度（mmol·m-2s-1）
85
65
196
叶绿素含量（mg·g-1）
9.8
11.8
12.6
RuBP 羧化酶活性（μmol·h-1g-1）
316
640
716
光合速率（μmol·m-2s-1）
6.5
8.5
11.4
注：气孔导度反映气孔开放的程度
回答下列问题：
（1）植物细胞中自由水的生理作用包括____________________等（写出两点即可）。补充水分可以促进
玉米根系对氮的__________，提高植株氮供应水平。
（2）参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与__________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光
能，用于驱动__________两种物质的合成以及__________的分解；RuBP 羧化酶将CO2转变为羧基加到
__________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
（3）施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应
量增加的原因是______________________________。
【答案】 细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质
和代谢废物 主动吸收 镁 ATP 和NADPH（或[H]） 水
C5（或RuBP） 气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP 羧化酶活性增大，使固定CO2的效
率增大
【分析】分析题意可知，该实验目的是探究水和氮对光合作用的影响，实验分成三组：对照组、施氮组、
水+氮组；分析表格数据可知：自由水与结合水的比值：对照组＜施氮组＜水+氮组；气孔导度：对照组＞
施氮组＜水+氮组；叶绿素含量：对照组＜施氮组＜水+氮组；RuBP 羧化酶活性：对照组＜施氮组＜水+氮
组；光合速率：对照组＜施氮组＜水+氮组。
【详解】（1）细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，结合水是细胞结构的重要组成成分，自由水是
细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢废物；根据表
格分析，水+氮组的气孔导度大大增加，增强了植物的蒸腾作用，有利于植物根系吸收并向上运输氮，所
以补充水分可以促进玉米根系的对氮的主动吸收，提高植株氮供应水平。
（2）参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、O、N、Mg，其中氮与镁离子参与
组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体膜，完成的反应是
水光解产生NADPH（[H]）和氧气，同时将光能转变成化学能储存在ATP 和NADPH（[H]）中，其中ATP
和NADPH（[H]）两种物质含有氮元素；暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程，其中
RuBP 羧化酶将CO2转变为羧基加到C5（RuBP）分子上，反应形成的C3被还原为糖类。
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（3）分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP 羧化酶活性增
大，使固定CO2的效率增大，使植物有足量的CO2供应，从而增加了光合速率。
32.（2021 年山东卷）光照条件下，叶肉细胞中 O2与 CO2 竞争性结合 C5，O2与 C5结合后经一系列反应
释放 CO2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 S oBS 溶液，相应的光合作用强
度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示，SoBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略
不计。
（1）光呼吸中 C5与 O2结合的反应发生在叶绿体的____________中。正常进行光合作用的水稻，突然停
止光照，叶片 CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是___。
（2）与未喷施 SoBS 溶液相比，喷施 100mg/L SoBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光
照强度________(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。
【答案】 基质 光照停止，产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合
增加，产生的CO2增多 低 喷施 SoBS 溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放
的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等
100～300
【分析】题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CO2。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂
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。
【详解】（1）C5位于叶绿体基质中，则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，则光反
应产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多。
（2）叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施100mg/L SoBS 溶液
后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，
在更低的光照强度下，两者即可相等。
（3）光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产
量，由表可知，在 SoBS 溶液浓度为200mg/L SoBS 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。
33.（2021 年天津卷）Rubisco 是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3
和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco 的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光
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合效率。
(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散
据图分析，CO2依次以___________和___________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制
可提高羧化体中Rubisco 周围的CO2浓度，从而通过促进___________和抑制___________提高光合效率。
(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco 的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发
挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的___________中观察到羧化体。
(3)研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO3
-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作
用，理论上该转基因植株暗反应水平应___________，光反应水平应___________，从而提高光合速率。
【答案】(1) 自由扩散 主动运输 CO2固定 O2与C5结合
(2)叶绿体
(3) 提高 提高
【解析】由题干信息可知，植物在光下会进行一种区别于光合作用和呼吸作用的生理作用，即光呼吸作用，
该作用在光下吸收O2形成C3和C2，该现象与植物的Rubisco 酶有关，它催化五碳化合物反应取决于CO2和
O2的浓度，当CO2的浓度较高时，会进行光合作用的暗反应阶段，当O2的浓度较高时，会进行光呼吸。
(1)据图分析，CO2进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的CO2转运蛋白协助并消耗
能量，为主动运输过程。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco 周围的CO2浓度升高，从而通过促
进CO2固定进行光合作用，同时抑制O2与C5结合，进而抑制光呼吸，最终提高光合效率。
(2)若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，故能利用电子显微镜
在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。
(3)若转入HCO3
-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上可以增大羧化体中CO2的浓度，使转
基因植株暗反应水平提高，进而消耗更多的[H]和ATP，使光反应水平也随之提高，从而提高光合速率。
34.（2021 年1 月浙江卷）现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a 含量和光合速率的影响。
实验结果如下图，图中的绿藻质量为鲜重。
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回答下列问题：
（1）实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素，经处理后，用光电比色法测定色素提取液的_________，计
算叶绿素a 的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a 的含量较_________，以适应低光强
环境。由乙图分析可知，在_________条件下温度对光合速率的影响更显著。
（2）叶绿素a 的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种_________反应。光反应的
产物有_________和O2。
（3）图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率_________，理由是_________。
（4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1，则在该条件下每克绿藻每小时光
合作用消耗CO2生成________μmol 的3-磷酸甘油酸。
【答案】 光密度值 高 高光强 吸能 ATP、NADPH
小 绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率 360
【分析】分析甲图，相同光强度下，绿藻中的叶绿素a 含量随温度升高而增多，相同温度下，低光强的的
叶绿素a 含量更高。
分析乙图，相同光强度下，温度在25℃之前，随着温度升高，绿藻放氧速率（净光合速率）加快。相同温
度下，高光强的绿藻放氧速率（净光合速率）更大。
【详解】（1）叶绿体中的4 种光合色素含量和吸光能力存在差异，因此可以利用光电比色法测定色素提取
液的光密度值来计算叶绿素a 的含量；由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a 的含量较高，以
增强吸光的能力，从而以适应低光强环境；由乙图可知，低光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差
不大，高光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差很大，因此在高光强条件下，温度对光合速率的影
响更显著。
（2）叶绿素a 可以吸收、传递、转化光能，故从能量角度分析，叶绿素a 的含量直接影响光反应的速率。
从能量角度分析，光反应需要消耗太阳能，光反应是一种吸能反应；光反应过程包括水的光解（产生
NADPH 和氧气）和ATP 的合成，因此光反应的产物有ATP、NADPH 和O2。
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（3）图乙的绿藻放氧速率表示净光合速率，绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗
氧气的速率，因此图乙的绿藻放氧速率比光反应产生氧气的的速率小。
（4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1，由乙图可知，绿藻放氧速率为
150μmol·g-1·h-1，光合作用产生的氧气速率为180μmol·g-1·h-1，因此每克绿藻每小时光合作用消耗CO2为
180μmol，因为1 分子的二氧化碳与 1 个 RuBP 结合形成2 分子3-磷酸甘油酸。故每克绿藻每小时光合
作用消耗CO2生成180 ×2=360μmol 的3-磷酸甘油酸。
35．（2021 辽宁高考真题）早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3．5 亿年前，大气中O2浓度显著增
加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390μmol·mol-1，是限制植物光合作用速率的重要因素。
核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。
有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco 所在局部空间位置的CO2浓度，促进
了CO2的固定。回答下列问题：
(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco 的催化下，CO2被固定形成___________，进而被还原生成糖类，此过程
发生在___________中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO3
-两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图
1 所示的无机碳浓缩过程，图中HCO3
-浓度最高的场所是__________（填“细胞外”或“细胞质基质”或
“叶绿体”），可为图示过程提供ATP 的生理过程有___________。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶
（PEPC）可将HCO3
-转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放
CO2，提高了Rubisco 附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC 与无机碳的亲和力__________（填“高于”或“低于”或“等
于”）Rubisco。
②图2 所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是__________。图中由Pyr 转变为PEP 的过程属于
__________（填“吸能反应”或“放能反应”）。
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③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用__________技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有
__________。
A．改造植物的HCO3
-转运蛋白基因，增强HCO3
-的运输能力
B．改造植物的PEPC 基因，抑制OAA 的合成
C．改造植物的Rubisco 基因，增强CO2固定能力
D．将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
【答案】(1) 三碳化合物 叶绿体基质
(2) 叶绿体 呼吸作用和光合作用
(3) 高于 NADPH 和ATP 吸能 同位素示踪
(4)AC
【详解】光合作用过程包括光反应和暗反应：（1）光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产
生[H]和氧气，以及ATP 的合成；
（2）暗反应：场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和C3的还原两个阶段。光反应为暗反应C3的还
原阶段提供[H]和ATP。
(1)光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。
(2)图示可知，HCO3
-运输需要消耗ATP，说明HCO3
-离子是通过主动运输的，主动运输一般是逆浓度运输，
由此推断图中HCO3
-浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP 由呼吸作用提供，叶绿体中
的ATP 由光合作用提供。
(3)①PEPC 参与催化HCO3
-+PEP 过程，说明PEPC 与无机碳的亲和力高于Rubisco。
②图2 所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP 和NADPH，图中由Pyr 转变为PEP 的过程需要
消耗ATP，说明图中由Pyr 转变为PEP 的过程属于吸能反应。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用同位素示踪技术。
(4)A、改造植物的HCO3
-转运蛋白基因，增强HCO3
-的运输能力，可以提高植物光合作用的效率，A 符合题
意；
B、改造植物的PEPC 基因，抑制OAA 的合成，不利于最终二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用的效
率，B 不符合题意；
C、改造植物的Rubisco 基因，增强CO2固定能力，可以提高植物光合作用的效率，C 符合题意；
D、将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，不一定提高植物光合作用的效率，D 不符合题意。
故选AC。
〖2020 年高考真题〗
36.（2020 年天津高考生物试卷·5）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16 种酶等物质一起用单层脂质
分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2
固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（ ）
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
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B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP 和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
【答案】A
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP 的
形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP
和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】A、乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相
当于叶绿体基质，A 正确；
B、该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B 错误；
C、类囊体产生的ATP 参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C 错误；
D、该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D 错误。
故选A。
37．（2020 年浙江省高考生物试卷（7 月选考)·25）将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗
糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量
消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（ ）
A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏
大
C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C 段对应的关系相似
D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B 段对应的关系相
似
【答案】A
【分析】叶绿体是光合作用的场所，需要保证完整的结构，才能正常进行光合作用；外界浓度过高，导致
叶绿体失水，降低光合速率；光合产物积累过多，也会导致光合速率下降 。
【详解】A、测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的
光合速率，就是总光合速率，A 正确；
B、破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，被破坏， 导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体
的相比，光合速率偏小，B 错误；
C、若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少， C
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错误；
D、若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速
率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C 段对应的关系相似，D 错误。故选A。
38．（2020 年山东省高考生物试卷（新高考)·21）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及
过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3 中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3 中的甲可与CO2结合，
甲为________________。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________________ （填：增加或减少）。
若气泵停转时间较长，模块2 中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________________ （填：高于、
低于或等于）植物，原因是________________。
（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是________________。人工光合作用系统由于
对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
【答案】（1）模块1 和模块2 五碳化合物（或：C5）
（2）减少 模块3 为模块2 提供的ADP、Pi 和NADP+不足
（3）高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或：植物呼吸作用消耗糖类)
（4）叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
【分析】分析题图，模块1 将光能转化为电能，模块2 将电能转化为活跃的化学能，模块3 将活跃的化学
能转化为糖类（稳定的化学能），结合光合作用的过程可知，模块1 和模块2 相当于光反应阶段，模块3
相当于暗反应阶段。在模块3 中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为C5，
乙为C3。
【详解】（1）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP 中活跃的化学能，题图中模块1
将光能转化为电能，模块2 将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。
在模块3 中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物（或C5）。
（2）据分析可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短
时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，
模块3 中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi 和NADP+不足，无法正常供给光反应的需要，因
此模块2 中的能量转换效率也会发生改变。（3）糖类的积累量=产生量-消耗量，在植物中光合作用产生糖
类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的
CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。（4）在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片
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气孔开放程度降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
39．（2020 年江苏省高考生物试卷·27）大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部
分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
（1）在叶绿体中，光合色素分布在__________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O 和
__________。
（2）上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸（PGA）的酶在__________中，PGA 还原
成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP 合成蔗糖的酶存在于__________。
（3）根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成__________
键。
（4）CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP 的能量来自__________；根瘤中合成ATP
的能量主要源于__________的分解。
（5）蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是
__________。
【答案】（1）类囊体（薄）膜 C5
（2）叶绿体基质 细胞质基质
（3）肽
（4）光能 糖类
（5）非还原糖较稳定
【详解】（1）在叶绿体中，光反应在类囊体薄膜上进行，色素吸收光能，光合色素分布在类囊体薄膜上；
暗反应在叶绿体基质中进行，在酶催化下从外界吸收的CO2和基质中的五碳化合物结合很快形成二分子三
碳化合物；（2）据图所示可知，CO2进入叶绿体基质形成PGA，推知催化该过程的酶位于叶绿体基质；
然后PGA 被还原，形成TP，TP 被运出叶绿体，在细胞质基质中TP 合成为蔗糖，可推知催化该过程的酶
存在于细胞质基质中；（3）NH3中含有N 元素，可以组成氨基酸中的氨基，氨基酸的合成蛋白质时，通
过脱水缩合形成肽键；（4）光合作用的光反应中，叶绿体的色素吸收光能，将ADP 和Pi 合成为ATP；根
瘤菌与植物共生，从植物根细胞中吸收有机物，主要利用糖类作原料进行细胞呼吸，释放能量，合成
ATP；（5)葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖，以蔗糖作为运输物质，其溶液中溶质分子个数相对较少，渗透
压相对稳定，而且蔗糖为非还原糖，性质较稳定。
40．（2020 年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅰ)·30）农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活
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动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
（1）中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作
用有_____________________（答出2 点即可）。
（2）农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_____________________（答出1 点即可）。
（3）农业生产常采用间作（同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能
利用率。现有4 种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点（光合速率达到最大时所需的光照强
度）见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是___________________，选择
这两种作物的理由是___________________。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μmol·m-2·s-1
1 200
1 180
560
623
【答案】（1）减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
（2）肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
（3）A 和C 作物A 光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C 光饱和点低且长
得矮，与作物A 间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
【分析】1、中耕松土是指对土壤进行浅层翻倒、疏松表层土壤。中耕的作用有：疏松表土、增加土壤通
气性、提高地温，促进好气微生物的活动和养分有效化、去除杂草、促使根系伸展、调节土壤水分状况。
2、矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被植物的根系选择吸收。
【详解】（1）中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的
含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。
（2）农田施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。
（3）分析表中数据可知，作物A、D 的株高较高，B、C 的株高较低，作物A、B 的光饱和点较高，适宜
在较强光照下生长，C、D 的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A 和C 进行
间作，作物A 可利用上层光照进行光合作用，作物C 能利用下层的弱光进行光合作用，从而提高光能利用
率。
〖2019 年高考真题〗
41.（2019 江苏卷·17）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经
液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是
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A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
【答案】D
【解析】绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的色素带从上到下依次是：胡萝卜素（橙黄
色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b 黄绿色。由图可知，菠菜含有四种色素，蓝藻
（原核生物）只含有叶绿素a 和胡萝卜素。研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A 错误；层析液
可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92 号汽油代替，B 错误；层析时，为了防止层析液挥发，需
要用培养皿盖住小烧杯，C 错误；由图可知，蓝藻只有两条色素带，不含有叶绿色b，D 正确，故选D。
42．（2019 全国卷Ⅰ·3）将一株质量为20 g 的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到
40 g，其增加的质量来自于
A．水、矿质元素和空气
B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤
D．光、矿质元素和空气
【答案】A
【解析】黄瓜幼苗可以吸收水，增加鲜重；也可以从土壤中吸收矿质元素，合成相关的化合物。也可以利
用大气中二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物光合作用将光能转化成了有机物中的化学
能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自于水、矿质元素、空气。综上所述，
BCD 不符合题意，A 符合题意。故选A。
43．（2019 全国卷Ⅰ·29）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞
中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。
（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_______________________。
（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会_______________________，出现这种变化的主
要原因是_______________________。
（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA 引起的。请以该种植物
的ABA 缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预
期结果。
【答案】（1）增强
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（2）降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少
（3）取ABA 缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果是
干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的ABA 缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA 处理，另一组作为对照
组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果是ABA 处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不
变。
【解析】（1）经干旱处理后，根细胞的溶质浓度增大，渗透压增大，对水分子吸引力增大，植物根细胞
的吸水能力增强。（2）据题干条件可知干旱处理后该植物的叶片气孔开度减小，导致叶片细胞吸收CO2
减少，暗反应减弱，因此光合速率会下降。（3）根据题意分析可知，实验目的为验证干旱条件下气孔开
度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA 引起的，故实验应分为两部分：①证明干旱条件下植物气孔
开度变化不是缺水引起的；②证明干旱条件下植物气孔开度减小是ABA 引起的。该实验材料为ABA 缺失
突变体植株（不能合成ABA），自变量应分别为①正常条件和缺水环境、②植物体中ABA 的有无，因变
量均为气孔开度变化，据此设计实验。①取ABA 缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处
理后，再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。可说明缺水环境不影响ABA 缺失突变
体植株气孔开度变化，即干旱条件下植物气孔开度变化不是缺水引起的。②将上述干旱处理的ABA 缺失
突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA 处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定
两组的气孔开度，预期结果是ABA 处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。可说明干旱条件下植物
气孔开度减小是ABA 引起的。
44．（2019 北京卷·31）光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌中。
（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的____________，在碳（暗）反应中，RuBP 羧化
酶（R 酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2 分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括
_________________________（写出两个）；内部因素包括_____________（写出两个）。
（2）R 酶由8 个大亚基蛋白（L）和8 个小亚基蛋白（S）组成。高等植物细胞中L 由叶绿体基因编码并在
叶绿体中合成，S 由细胞核基因编码并在___________中由核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的
___________中与L 组装成有功能的酶。
（3）研究发现，原核生物蓝藻（蓝细菌）R 酶的活性高于高等植物，有人设想通过基因工程技术将蓝藻R
酶的S、L 基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L 基因转入某高等植物
（甲）的叶绿体DNA 中，同时去除甲的L 基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转基因植
株中的R 酶活性高于未转基因的正常植株。
①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R 酶是由蓝藻的S、L 组装而成”的推测？请说明理由。
②基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括____________。
a．蓝藻与甲都以DNA 作为遗传物质
b．蓝藻与甲都以R 酶催化CO2的固定
c．蓝藻R 酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成
d．在蓝藻与甲的叶肉细胞中R 酶组装的位置不同
【答案】（1）光能
温度、CO2浓度
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R 酶活性、R 酶含量、C5含量、pH（其中两个）
（2）细胞质 基质
（3）①不能，转入蓝藻S、L 基因的同时没有去除甲的S 基因，无法排除转基因植株R 酶中的S 是甲的S
基因的表达产物的可能性。
②a、b、c
【解析】（1）地球上生物生命活动所需的能量来自有机物，有机物主要来自植物的光合作用，光合作用
合成有机物需要光反应吸收光能，转化为ATP 的化学能，然后ATP 为暗反应中C3的还原提供能量，合成
糖类。在暗反应中，RuBP 羧化酶(R 酶)催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2 分子C3，这是光合作用的暗反
应的二氧化碳的固定。暗反应的进行需要相关酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反应提供[H]和ATP，
光反应需要色素、酶、水、光照等，故影响该反应的外部因素有光照、温度、CO2浓度、水、无机盐等；
内部因素包括色素含量及种类、酶的含量及活性等。（2）高等植物细胞中L 由叶绿体基因编码并在叶绿
体中合成，S 由细胞核基因通过转录成mRNA ，mRNA 进入细胞质基质，与核糖体结合，合成为S 蛋白；
因R 酶是催化CO2与C5结合的，在叶绿体基质中进行，故S 蛋白要进入叶绿体，在叶绿体的基质中与L 组
装成有功能的酶。（3）①据题设条件可知，将蓝藻S、L 基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA 中，只去
除甲的L 基因，没有去除甲的S 基因。因此，转基因植株仍包含甲植株的S 基因，不能排除转基因植株中
R 酶是由蓝藻的L 蛋白和甲的S 蛋白共同组成。故由上述实验不能得出“转基因植株中有活性的R 酶是由
蓝藻的S、L 组装而成”的推测。②根据上述实验，可以看出蓝藻的基因能导入到甲的DNA 中，说明蓝藻
和甲植株都以DNA 为遗传物质；蓝藻中 R 酶的活性高于高等植物，说明两者都以R 酶催化CO2的固定；
由于蓝藻S、L 基因均转入甲的叶绿体DNA 中，且去除了甲的L 基因，结果转基因植株合成了R 酶，说明
蓝藻R 酶大亚基蛋白L 在甲的叶绿体中合成，以上体现了生物界的统一性。在蓝藻中R 酶组装是在细胞质
基质，甲的叶肉细胞组装R 酶是在叶绿体基质，则说明了不同生物之间具有差异性。因此，选abc。
45．（2019 江苏卷·28）叶绿体中催化CO2固定的酶R 由叶绿体DNA 编码的大亚基和细胞核DNA 编码的
小亚基共同组装而成，其合成过程及部分相关代谢途径如下图所示。请回答下列问题：
（1）合成酶R 时，细胞核DNA 编码小亚基的遗传信息__________到RNA 上，RNA 进入细胞质基质后指
导多肽链合成；在叶绿体中，参与大亚基肽链合成的RNA 中，种类最多的是__________。
（2）进行光合作用时，组装完成的酶R 需ATP 参与激活，光能转化为ATP 中的化学能是在_________上
（填场所）完成的。活化的酶R 催化CO2固定产生C3化合物（C3-l），C3-I 还原为三碳糖（C3-Ⅱ），这一
步骤需要__________作为还原剂。在叶绿体中C3-Ⅱ除了进一步合成淀粉外，还必须合成化合物X 以维持
卡尔文循环，X 为__________。
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（3）作为光合作用的重要成分，X 在叶绿体中的浓度受多种因素调控，下列环境条件和物质代谢过程，与
X 浓度相关的有__________（填序号）。
①外界环境的CO2浓度
②叶绿体接受的光照强度
③受磷酸根离子浓度调节的C3-ll 输出速度
④酶R 催化X 与O2结合产生C2化合物的强度
（4）光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶
性糖的形式存在，则可能导致叶绿体__________。
【答案】（1）转录 tRNA
（2）类囊体 【H】 C5（五碳化合物）
（3）①②③④
（4）吸水涨破
【解析】
分析图示：细胞核中的DNA 通过转录形成RNA，RNA 通过核孔出细胞核，进入细胞质，在核糖体上进行
翻译形成小亚基。叶绿体中的DNA 通过转录形成RNA，在叶绿体中的核糖体上进行翻译形成大亚基。大
亚基和小亚基组合形成酶R，催化二氧化碳的固定形成C3。（1）通过分析可知，细胞核DNA 编码小亚基
的遗传信息转录到RNA 上，再通过核糖体上的翻译形成小亚基。叶绿体编码大亚基的DNA，经过转录和
翻译，形成大亚基，在此过程中需要一种mRNA，61 种tRNA，故需要RNA 种类最多的是tRNA。（2）
光合作用过程中合成ATP 是在叶绿体的类囊体薄膜上完成。活化的酶R 催化CO2固定产生C3化合物(C3-
I)，C3-I 还原为三碳糖(C3-II)，需要[H]作为还原剂。C3的还原的产物除了C3-II 还有一分子的C5。（3）①
外界环境的CO2浓度，直接影响二氧化碳的固定，间接影响C3的还原，进而影响C5的浓度，故①符合题
意；②叶绿体接受的光照强度，直接影响光反应产生的[H]和ATP，间接影响C3的还原，进而影响C5的浓
度，故②符合题意；③磷酸根离子浓度，直接影响ATP 的合成，间接影响C3的还原以及C3-II 输出速度，
进而影响C5的浓度，故③符合题意；④酶R 催化X 与O2结合产生C2化合物的强弱；直接影响酶R 催化二
氧化碳的固定，间接影响C3的还原，进而影响C5的浓度，故④符合题意；故选①②③④。（4）光合作用
合成的糖类，如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体吸水涨破。
46．（2019 浙江4 月选考·30）回答与光合作用有关的问题：
（1）在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中，正常光照下，用含有0．1%CO2的溶液培养小球藻一
段时间。当用绿光照射该溶液，短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量会______。为3-磷酸甘油酸还原
成三碳糖提供能量的物质是______。若停止CO2供应，短期内小球藻细胞中RuBP 的含量会______。研究
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发现 Rubisco 酶是光合作用过程中的关键酶，它催化CO2被固定的反应，可知该酶存在于叶绿体______中。
（2）在“光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下两
条带中的色素合称为______。分析叶绿素a 的吸收光谱可知，其主要吸收可见光中的______光。环境条件
会影响叶绿素的生物合成，如秋天叶片变黄的现象主要与_____抑制叶绿素的合成有关。
【答案】（1）增加 ATP 和 NADPH 增加 基质
（2）类胡萝卜素 蓝紫光和红 低温
【解析】（1）环境中的CO2 含量增加，则会促进碳反应中CO2 的固定这一环节，使3-磷酸甘油酸的含量
增加；3-磷酸甘油酸还原成三碳糖是还原反应且消耗能量，所以提供能量的物质是ATP 和NADPH；若停
止CO2 供应，则会使CO2 固定的速率降低，反应消耗的RuBP 会减少，故使得短期内小球藻细胞中RuBP
的含量会增加；CO2 被固定的反应发生在叶绿体基质，故Rubisco 酶也是存在于叶绿体基质中。（2）光合
色素的分离和提取实验中，滤纸条自上而下两条带中的色素分别为胡萝卜素和叶黄素，合称类胡萝卜素；
叶绿素a 主要吸收蓝紫光和红光；秋天叶片变黄主要是由于温度降低导致叶绿素的合成受到抑制。
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