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专题06 光合作用的原理
目录
1.命题趋势：明考情知方向
2.重难诠释：知重难、攻薄弱（核心背记+长难句作答）
3.创新情境练：知情境、练突破（10min 限时练)
4.限时提升练：综合能力提升（30min 限时练）
考点
三年考情分析
2025 考向预测
光合作用
的基本过
程
2024 山东T21,2024 河北T19,
2024 安徽T16,
2023 全国甲T29,2023 全国乙T2,
2023 湖北T8,2023 湖南T17,
2022 全国甲T29,2021 全国乙T29,
2021 山东T16、T21,2021 广东T12
1.考点预测：该命题点旨在考查教材中捕获光能
的色素和叶绿体的结构，光合作用的探究历程、
原理和应用，以及绿叶中色素的提取和分离和探
究环境因素对光合作用强度的影响两个实验。
2.考法预测：题目情境的呈现或是文字描述，或
是图表展示。高考题目中涉及具体生产生活实践
中的不同植物的光合作用，如盐胁迫、干旱胁
迫、强光等对植物光合速率的影响，还有C 植
₄
物、 CAM 植物等的光合作用。该命题点的试题
情境多样，以下两种居多：一是当代科学家所做
的一种或多种环境因素影响光合作用速率的实验
数据表或坐标曲线图，二是大学教材中光合作
用过程的文字或图解、光呼吸、C 途径和
₄
CAM
途径等。
环境因素
对光合作
用速率的
影响
2024 全国甲T29,2024 全国新课T31,
2024 湖北T4,2024 北京T4,
2023 全国乙T29,2023 全国新课T2,
2023 山东T21,2023 广东T18,
2022 全国乙T2,2022 山东T21,
2022 广东T18,2021 广东T15,
2021 河北T19
重难点核心背记
1.光合作用的原理
Ⅰ.光反应
1
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(1)光合色素(PSⅡ和PSⅠ)的主要功能是吸收、传递、转化光能，其吸收的光能有两个方面的用途：一是
将水分解产生氧和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)；二是在有关酶的作用下，提供能量促使ATP 的合成。
(2)物质变化
①2H2O―→O2＋4H＋＋4e－
②NADP＋＋H＋＋2e－――→NADPH
③ADP＋Pi＋能量――→ATP
注意：电子的最初供体是水，最终受体是NADP＋，电子传递的最终产物是NADPH。
(3)能量变化
在PSⅡ中，日光激发叶绿素中的电子由低能状态转化为高能状态，随后能量转移到ATP 中。高能电子再
转化为低能电子，进入PSⅠ，PSⅠ中的能量变化为光能→电能→NADPH 中的化学能。
Ⅱ.暗反应
(1)物质变化
①CO2固定：CO2＋C5――→2C3
②C3的还原：2C3――――――→(CH2O)＋C5
(2)光合产物的主要形式
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，则可能导致叶绿体吸水涨破。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非还原糖性质较稳定。
2.光反应和暗反应的联系
(1)NADPH 的作用：作为活泼的还原剂，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。
(2)ATP 和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向
①ATP 和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP 基本不转移至细胞质基质，
NADPH 能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP 和NADPH 都能转移至叶绿体中。
②ATP 和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP 和NADH 都可以转移至细
2
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胞质基质中，细胞质基质中的ATP 不转移至线粒体中，NADH 能转移至线粒体中。
3.光合作用的4 个影响因素
①温度：主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。
②CO2浓度：主要影响暗反应。
③水：缺水主要影响暗反应，因为缺水→气孔关闭→影响CO2的吸收→影响暗反应。
④光照：主要影响光反应，通过影响ATP 和NADPH 的产生而影响暗反应。
4.呼吸作用与光合作用的联系
①呼吸速率的测定：黑暗条件下，单位时间实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
②净光合速率的测定：植物在光照条件下，单位时间内CO2吸收量、O2释放量或有机物积累量。
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率；光合作用有机物的制造量＝光合作用有机物的积累量＋呼吸作用有
机物的消耗量；光合作用固定的CO2量＝从外界吸收的CO2量＋呼吸作用释放的CO2量。常见呈现形式如
图所示：
a．A 点：光照强度为0，只有呼吸作用，细胞表现为对外释放CO2。
b．AB 段(不包括B 点)：光合速率<呼吸速率，细胞表现为对外释放CO2。
c．B 点：对应的光照强度称为光补偿点，光合速率＝呼吸速率，细胞表现为既不对外释放CO2，也不从外
界吸收CO2。
d．B 点以后：光合速率>呼吸速率，细胞表现为从外界吸收CO2。
e．C 点：对应的光照强度称为光饱和点，光合速率达到相应条件下的最大值。
f．光饱和点以前光合速率的限制因素主要为横坐标表示的因素；光饱和点以后光合速率的限制因素为除横
坐标以外的因素。
（建议用时：10 分钟）
创新情境 联系生活
1．（线性电子传递和环式电子传递）植物体内光系统Ⅰ (PS
)
Ⅰ
、细胞色素复合体(Cb6/f) 、光系统
Ⅱ(PS
)
Ⅱ
等结构能形成如图所示的线性电子传递和环式电子传递两条途径。线性电子传递中，电子经
3
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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。高温胁迫会引发活性氧 ROS (如自由基、H₂O₂ 等)的积累而造成光抑制。下列说法错误的是
（ ）
A．PSI 和PSⅡ具有吸收利用光能, 并进行电子传递的作用
B．膜两侧H⁺浓度梯度的形成与水的光解、PQ 蛋白的运输及 NADPH 的合成密切相关
C．ROS 会催化光系统中的蛋白质水解造成光抑制
D．与线性电子传递相比，环式电子传递能够提高ATP/NADPH 比例
2．（电子传递链）在光合作用的光反应中，叶绿素吸收的光能会被转化成电子进行传递。电子从光系统
Ⅱ（PSⅡ）通过细胞色素b6f 和质体蓝素（PC）转移到光系统I（PSI），最终生成NADPH。除此之外，
PSⅡ还负责光合生物中水的光依赖性氧化，同时释放氧气和质子（（H⁺），质子可以推动ATP 合成，过程
如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．叶绿体类囊体薄膜上有参与光能转换为化学能的酶
B．破坏PSⅡ会影响光反应中氧气的释放和ATP 的合成
C．若降低B 侧的H⁺浓度，则有利于光反应过程中产生ATP
D．通过光合电子传递链，光能最终转化到了NADPH 和ATP 中
3．（氧化磷酸化）细胞内合成ATP 的方式分为氧化磷酸化和底物水平磷酸化。氧化磷酸化是通过电子传递
4
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链建立膜两侧的H+浓度差，H＋经H＋通道运输时，H+的势能被转换为合成ATP 所需的能量。底物水平磷酸
化是指ADP 接受来自其他磷酸化合物的磷酸基团，转变为ATP。下图是发生在小麦叶绿体内的光反应机制，
下列说法正确的是（ ）
A．光照条件下，类囊体腔内pH 值小于叶绿体基质
B．推测有氧呼吸第一阶段产生ATP 的方式为氧化磷酸化
C．同一细胞内氧气从产生部位运输到作用部位需经过8 层磷脂分子
D．若适当提高CO₂ 的含量，图中电子传递速度短时间内会减慢
4．（景天酸代谢（CAM）途径）某些植物可通过特有的景天酸代谢（CAM）途径固定CO2。在夜晚，叶片
的气孔开放，通过一系列反应将CO2固定成苹果酸储存在液泡中（图甲）；在白天，叶片气孔关闭，苹果
酸运出液泡后释放出CO2，供叶绿体进行暗反应（图乙）。下列关于CAM 植物的叙述，错误的是（ ）
A．在白天，叶肉细胞能产生ATP 的部位只有线粒体
B．该植物细胞在夜晚不能持续进行光合作用合成有机物
C．CAM 途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关
D．若下午突然降低外界CO2浓度，C3的含量不受影响
5
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（建议用时：30 分钟）
一、单选题
1．（2024·福建·高考真题）叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳
定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳
梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两
组，A 组不处理，B 组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所
示。
下列分析正确的是（ ）
A．0min 时，A 组胞间CO2浓度等于B 组胞间CO2浓度
B．30min 时，B 组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A 组
C．30min 时，限制A 组光合速率的主要因素是光照时间
D．与A 组叶片相比，B 组叶片光合作用的光诱导期更长
2．（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件
相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，
溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（ ）
A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
3．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧
气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（ ）
6
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A．增加叶片周围环境CO2浓度
B．将叶片置于4℃的冷室中
C．给光源加滤光片改变光的颜色
D．移动冷光源缩短与叶片的距离
4．（2024·浙江·高考真题）植物细胞胞质溶胶中的
、
通过离子通道进入液泡，Na+、Ca2+逆浓度梯
度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质溶
胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度
B．
、
通过离子通道进入液泡不需要ATP 直接供能
C．Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量
D．白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
5．（2024·广东·高考真题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法
探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（ ）
A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B．研磨时用水补充损失的提取液
C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D．用过的层析液直接倒入下水道
6．（2024·湖北·高考真题）植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研究
7
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人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是（ ）
组
别
光照处理
首次开花时间
茎粗（mm）
花的叶黄素含量
（g/kg）
鲜花累计平均产量（
）
①
光照8h/黑暗16h
7 月4 日
9.5
2.3
13000
②
光照12h/黑暗12h
7 月18 日
10.6
4.4
21800
③
光照16h/黑暗8h
7 月26 日
11.5
2.4
22500
A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高
B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关
C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理
D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关
7．（24-25 高三上·辽宁·阶段练习）研究表明，土壤中的铅进入植物体内会对植物光合作用造成影响，主
要影响途径有：①使叶绿体超微结构损伤，出现基粒片层破裂、基粒垛叠混乱等现象；②使植物体内活性
氧自由基增多；③破坏植物细胞内多种酶的活性；④影响植物对无机盐的吸收。下列相关分析中正确的是
（ ）
A．土壤中的铅只影响植物光反应阶段，对暗反应基本无影响
B．基粒片层破裂使分布在基粒内部的光合色素释放，被自由基攻击丧失功能
C．从结构上看，类囊体垛叠成基粒的生理意义与线粒体内膜折叠成靖的意义类似
D．土壤中的铅使植物细胞吸收镁减少，进而影响叶绿素和类胡萝卜素的合成
8．（2024·四川达州·一模）下图为高等绿色植物叶肉细胞进行光合作用的部分过程示意图。下列分析错误
的是（ ）
A．光系统I 和Ⅱ中分布有光合色素，图示的膜是类囊体薄膜
B．CF0-CF1以协助扩散方式转运H+的同时，催化ATP 的合成
C．经图示过程，光能转化为NADPH 和ATP 中活跃的化学能
8
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D．图中O2被该叶肉细胞有氧呼吸消耗，至少穿过4 层生物膜
9．（2024·河南新乡·一模）下图为光合作用的某一阶段示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别表示光系统Ⅰ和光
系统Ⅱ。缺铁会使光系统Ⅱ中的蛋白质含量显著下降，从而导致光合速率下降。下列有关分析正确的是（
）
A．上图表示叶绿体内膜上发生的光反应阶段
B．缺铁会导致ATP 和NADPH 的合成量都减少
C．ATP 合成酶可提供能量，且具有运输离子的作用
D．铁是组成叶绿素的微量元素，故缺铁会抑制植物的生长
10．（2024·广东广州·一模）油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用，开花36 天后果实逐
渐变黄，如图表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化，据图判断下列说法错误的是（
）
A．24 天时果皮细胞光合作用固定CO2的量比第12 天时少
B．果实呼吸速率随开花后天数增加而逐渐减弱
C．36 天时果皮细胞会从外界环境吸收一定量的O2
D．48 天时果皮因光反应减弱导致光合速率减少
二、非选择题
11．（2024·河南新乡·一模）为研究干旱胁迫对大丽花的影响，科研人员检测了4 组不同水分供应条件下，
大丽花幼苗的净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度随时间的变化，第15 天时，各组恢复正常水分供应，
9
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结果如图所示。回答下列问题：
注：CK 组给予田间最大持水量的75%～80%（正常水分处理），LD 组给予田间最大持水量的55%～60%
（轻度干旱胁迫），MD 组给予田间最大持水量的40%～45%（中度干旱胁迫），SD 组给予田间最大持水
量的30%～35%（严重干旱胁迫）。
(1)叶肉细胞中光合作用的场所是 。实验中大丽花幼苗的净光合速率可用 表示。
(2)胞间CO2主要来自 （写出2 点即可）。SD 组胞间CO2浓度偏大，请根据实验结果分析，其主要原
因是 。
(3)第15 天之前，由图可知，干旱胁迫对大丽花幼苗净光合速率的影响是 。第15 天时，各组恢复正
常水分供应，图中MD 组的净光合速率不能恢复到初始水平，原因可能是 。
(4)合理灌溉可以有效缓解干旱胁迫，但是不同的灌溉方法有不同的效果。常用的灌溉方法有滴灌和喷灌，
请设计实验，探究干旱胁迫下灌溉大丽花幼苗适合用滴灌还是喷灌，简要写出实验思路： 。
12．（2024·河南·一模）我国南方喀斯特地区的岩溶干旱是该地区植被生长及分布的重要选择压力，喀斯
特适生植物可通过增加光呼吸来适应干旱胁迫。光呼吸的一般途径如图所示，其中a~h 代表相关反应，请
回答下列问题：
(1)光呼吸需要结构A、结构B 和过氧化物酶体共同参与完成，其中结构A 是 。
(2)Rubisco 分布在 中。光呼吸的产生是因为Rubisco 具有双功能酶活性，它既能在CO2浓度相对较高
时催化C5与CO2发生羧化反应，又能在O2浓度相对较高时催化C5与O2发生加氧反应。Rubisco 催化羧化反
10
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应或者加氧反应的程度取决于 ，其中过程b 发生的反应为 。
(3)研究人员选取喀斯特地区两种植物（构树和桑树）进行干旱处理，一段时间后对植株进行光合参数的测
定，结果如下表：
胞间CO2浓度/大气
CO2浓度
净光合速
率/（μmol·m-2·s-1）
蒸腾速
率/（mmol·m-2·s-1）
水分利用效
率/%
构树
空白对照
0.72
11.07
5.4
2.05
干旱处理
0.65
5.58
0.52
10.68
桑树
空白对照
0.77
13.68
3.48
3.93
干旱处理
0.34
3.63
0.15
24.96
①该实验的自变量是 。据表分析，构树和桑树相比，更耐干旱的是 。
②干旱条件下，两种植物的净光合速率都有所下降，据表推测可能原因是 。为了能维持正常的生
长，两种植物的 在此状况下都有很大提升。
11
