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专题06 光合作用
1．（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
【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。
2．（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
【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
1
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选C。
3．（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
【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。
4．（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 (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。
【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
2
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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。
5．（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
3
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，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
【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，
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。
6．（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
。
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【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
【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
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。
7．（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：
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(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）。
(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
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【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。
8．（2023·海南·高考真题）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时
间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了
同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ；
用纸层析法分离叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素
的色素带位于第 条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是
小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是
。
(3) 现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙
果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。
。
【答案】(1)叶绿素（或叶绿素a 和叶绿素b） 一和二 (2)红光+蓝光 6 不同的补光时间条件
下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多 (3)将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照
强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6 小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵
数
【详解】（1）火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a 和叶绿素b，二者统称为叶绿素。
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用纸层析法分离叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素
的色素带位于第一条和第二条。（2）根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补
光时间条件下，红光+蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6 小时/天时，平均花朵数最多，所
以最佳补光时间是6 小时/天。（3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提
高火龙果产量的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光
源对火龙果进行夜间补光6 小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
9．（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
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
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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？
【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ygl 的净光合速率如下图：
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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？
1．（2022·北京·统考高考真题）光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓
度的关系如下图。据图分析不能得出（ ）
A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C．CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小
D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
【答案】D
【详解】A、分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，
光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A 正确；B、分析题图可知，当CO2浓度为
200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为
1000μL·L-1时，最适温度接近40℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，
B 正确；C、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速
率在温度的升高下，持续在数值为10 处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程
度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C 正确；
D、分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200μL·L-1至370μL·L-1时，光合速率有显著提高，而
370μL·L-1至1000μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370μL·L-1时与1000μL·L-1时，两者光合速率
数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D 错误。故选
D。
2．（2022·海南·统考高考真题·多选）某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠
菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录
叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（ ）
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A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
【答案】B
【详解】A、本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度（NaHCO3溶液浓度），
温度和光照为无关变量，A 错误；B、当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸释放的氧气时，叶圆片上浮，
叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B 正确；C、四组实验中，0.5％NaHCO3
溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C 错误；D、若在4℃条件下进行本实验，由于低温会
使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D 错误。故选B。
3．（2022·湖南·高考真题·多选）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；
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。
4．（2022·重庆·统考高考真题）科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生
ATP（如图I）。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。
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(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是
；为避免膜蛋白被降解，提
取液应保持 （填“低温”或“常温”）。
(2) 在图I 实验基础上进行图II 实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能
量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差，原因是
。
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，
结果如图III 所示，悬液的pH 在光照处理时升高，原因是
。
类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的，电子的最终来源物质是
。
(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持
续生产，需稳定提供的物质有 。生产中发现即使增加光照强度，产量
也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有 （答两
点）。
【答案】(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂 低温 (2)实验II 是在光照条件下对类
囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差 (3)类囊体膜外
H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH 升高 水 (4)NADPH、ATP 和CO2 增加二氧化碳的
浓度和适当提高环境温度
【详解】（1）制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压，避免类
囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应该保持低温降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。（2）从图II
实验中可知，在光照条件下，将处于pH=4 的类囊体转移到pH=8 的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入
ADP 和Pi，也产生了ATP，但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差，因为
实验II 是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差。
（3）对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH 在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜
外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH 升高。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运
形成的，光反应过程中，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源是水。（4）人工叶绿体，能在
光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH 和ATP，
以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，
增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合效率。
5．（2022·湖北·统考高考真题）不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增
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加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对
植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75 天，在第55 天、65 天、75 天分别
测定植物净光合速率，结果如图1、图2 和图3 所示。
【注】曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。
回答下列问题：
(1)图1 中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会
（填“减小”、“不变”或“增大”）。
(2)与图3 相比，图2 中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明
。
(3)从图3 分析可得到两个结论：①O3处理75 天后，甲、乙两种植物的
，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用
产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明
。
(4)实验发现，处理75 天后甲、乙植物中的基因A 表达量都下降，为确定A 基因功能与植物对O3耐受力的
关系，使乙植物中A 基因过量表达，并用高浓度O3处理75 天。若实验现象为
，则说明A 基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
【答案】(1)增大 (2)高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小 (3)实验组
的净光合速率均明显小于对照组 长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异
(4)A 基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同
【详解】（1）限制光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，图1 中，在高浓度O3处理期间，当光照强度
增大到一定程度时，净光合速率不再增大，出现了光饱和现象，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植
物的光饱和点会增大。（2）据图可见，用某一高浓度O3连续处理甲植物不同时间，与图3 相比，图2 中
甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影
响越小。（3）据图3 可见，O3处理75 天后，曲线3 净光合速率小于曲线1、曲线4 净光合速率小于曲线
2，即甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用
产生明显抑制；曲线4 净光合速率比曲线3 下降更大，即长时间高浓度O3对乙植物的影响大于甲植物，表
明长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。（4）实验发现，处理75 天后甲、
乙植物中的基因A 表达量都下降，为确定A 基因功能与植物对O3耐受力的关系，自变量是A 基因功能，
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因此可以使乙植物中A 基因过量表达，并用高浓度O3处理75 天，比较A 基因过量表达与表达量下降时的
净光合速率，若两种条件下乙植物的净光合速率相同，则说明A 基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
6．（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。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析，液在滤纸上扩散
速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。
苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有 、
（答出2 种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是
。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR 后光抑制 （填“增强”或“减弱”）；乙组与
丙组相比，说明BR 可能通过 发挥作用。
【答案】(1)蓝紫 (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，水光解产生氧气的速率增强 (3)减弱 促进光反应关键蛋白的合成
【详解】（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，水光解产生氧气的速率增强。（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。
7．（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。
分
处理
甲
清水
乙
BR
丙
BR+L
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回答下列问题：
(1)结果显示，与A 组相比，C 组叶片叶绿素含量 ，原因可能是
。
(2)比较图b 中B1 与A 组指标的差异，并结合B2 相关数据，推测B 组的玉米植株可能会积累更多的
，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B 组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由
此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期 一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90 株。
实验方法：按图a 所示的条件，分A、B、C 三组培养玉米幼苗，每组30 株；其中以 为
对照，并保证除 外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒
重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是
。
【答案】(1)高 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素 (2)糖类等有机物 (3)光照条件
A 组、C 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】（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）÷2=4.6，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、
C 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。
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8．（2022·全国·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，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。
9．（2022·浙江·统考高考真题）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
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增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞 ，细胞吸水，气孔开
放。
(3)生产上选用 LED 灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。
红光和蓝光以合理比例的 或 、合理的光照次序照射，利于次生代谢
产物的合成。
【答案】(1)层析 3-磷酸甘油酸 (2)光合速率大，消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升
高
(3)不同颜色 光强度 光照时间
【详解】（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。
10．（2022·辽宁·统考高考真题）浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻
席”，造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验：
Ⅰ．光合色素的提取、分离和含量测定
(1)在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色素种类
与高等植物相同，包括叶绿素和 。在细胞中，这些光合色素分布在
。
(2)测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。
样
品
叶绿素a（mg·g-1）
叶绿素b（mg·g-1）
上
层
0.199
0.123
中
层
0.228
0.123
下
层
0.684
0.453
数据表明，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为
。
Ⅱ．光合作用关键酶Y 的粗酶液制备和活性测定
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(3)研究发现，浒苔细胞质基质中存在酶Y，参与CO2的转运过程，利于对碳的固定。
酶Y 粗酶液制备：定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙，制备不同光照强度下样品的粗酶液，
流程如图1。
粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和 。研磨时加入缓冲液的主要作
用是 稳定。离心后的 为粗酶液。
(4)酶Y 活性测定：取一定量的粗酶液加入到酶Y 活性测试反应液中进行检测，结果如图2。
在图2 中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y 活性最高时的光照强度为 μmol·m-2·s-1（填具体
数字），强光照会 浒苔乙酶Y 的活性。
【答案】(1)类胡萝卜素 叶绿体的类囊体薄膜/类囊体薄膜 (2)下层阳光少，需要大量叶绿素来
捕获少量的阳光 (3)酶变性 维持pH 值 上清液 (4)1800 抑制
【详解】（1）浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，高等植物的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素。
叶绿素包括叶绿素a 和叶绿素b；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。在细胞中，这些光合色素分布在叶
绿体的类囊体薄膜上。（2）由于下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光，故取自“藻席”下层
的样品叶绿素含量最高。（3）粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和酶变性。缓冲液是一种能
在加入少量酸或碱时抵抗pH 改变的溶液，故研磨时加入缓冲液的主要作用是维持pH 值的稳定。由于含有
不溶性的细胞碎片，故离心后的上清液为粗酶液。（4）分析题图数据，在图2 中，不考虑其他因素的影响，
浒苔甲酶Y 活性最高时的光照强度为1800μmol·m-2·s-1，中午时浒苔乙酶Y 活性最低，说明强光照会抑制浒苔
乙酶Y 的活性。
1．（2021·辽宁·统考高考真题）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
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统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是（ ）
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
【答案】B
【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。
2．（2021·北京·统考高考真题）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（ ）
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
【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。
3．（2021·浙江·统考高考真题）渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示，图甲是不同山梨醇浓
度对叶绿体完整率和放氧率的影响，图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体 ATP 含量和放氧量的影响。
CO2以HCO3
-形式提供，山梨醇为渗透压调节剂，0．33 mol·L-1时叶绿体处于等渗状态。据图分析，下列叙
述错误的是（ ）
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A．与等渗相比，低渗对完整叶绿体 ATP 合成影响不大，光合速率大小相似
B．渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大
C．低渗条件下，即使叶绿体不破裂，卡尔文循环效率也下降
D．破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低
【答案】A
【详解】A、根据分析，由图甲可知，与等渗相比，低渗对完整叶绿体 ATP 合成影响不大，但放氧率较低，
放氧率可以代表光合速率，故说明低渗条件下光合速率较低，A 错误；B、根据分析，由图乙可知，渗透
压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大，B 正确；C、由图甲可知，低渗条件下，即使叶
绿体完整率没有明显降低的范围内，叶绿体放氧率仍明显降低，即光反应速率下降，影响了暗反应，即卡
尔文循环效率下降，C 正确；D、由图甲可以看出，低渗条件下叶绿体完整率越低，放氧率也越低，D 正确。
故选A。
4．（2021·湖南·统考高考真题）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
【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。
5．（2021·广东·统考高考真题）与野生型拟南芥WT 相比，突变体t1 和t2 在正常光照条件下，叶绿体在
叶肉细胞中的分布及位置不同（图a，示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图b），进而引起光合
速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（
）
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A．t2 比t1 具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）
B．t1 比t2 具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度）
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
【答案】D
【详解】A、图1 可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1
具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度），A 正确；B、图1 可知，t1较多的
叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收
CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度），B 正确；C、通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其它性状
基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C 正确；D、三者光合速率的差异，在
一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是超过光的饱和点，再增大光照强度三者光合速率的差异
不再变化，D 错误。故选D。
6．（2021·广东·统考高考真题）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；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。
7．（2021·重庆·高考真题）GR24 是新型植物激素独脚金内酯的人工合成类似物，在农业生产上合理应用
可提高农作物的抗逆性和产量。
(1)某小组研究了弱光条件下GR24 对番茄幼苗生长的影响，结果（均值）见下表：
叶绿素a 含量
（mg·g-1）
叶绿素b 含量
（mg·g-1）
叶绿素a/b
单株干重
（g）
单株分枝数
（个）
弱光＋水
1.39
0.61
2.28
1.11
1.83
弱光＋GR24
1.98
0.98
2.02
1.30
1.54
①结果表明，GR24 处理使幼苗叶绿素含量上升、叶绿素a/b （填“上升”或“下降”），
净光合速率 ，提高了幼苗对弱光的利用能力。GR24 处理抑制了幼苗分枝，与该作用效应
相似的另一类激素是 。
②若幼苗长期处于弱光下，叶绿体的发育会产生适应性变化，类囊体数目会 。若保持其
他条件不变，适度增加光照强度，气孔开放程度会 （填“增大”成“减小”）。
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(2)列当是根寄生性杂草。土壤中的列当种子会被番茄根部释放的独脚金内酯诱导萌发，然后寄生在番茄根
部使其减产；若缺乏宿主，则很快死亡。
①应用GR24 降低列当对番茄危害的措施为
。
②为获得被列当寄生可能性小的番茄品种，应筛选出释放独脚金内酯能力 的植株。
【答案】(1)下降 增加 生长素 增多 增大 (2)在种植前用 GR24 处理土壤，
促进提前萌芽，待其死亡后种植番茄 弱
【详解】（1）①根据表中数据分析，与弱光+水处理相比，弱光+GR24 处理使幼苗叶绿素含量上升、叶绿
素a/b 下降，从单株干重可看出，净光合速率增加。GR24 处理抑制了幼苗分枝，属于抑制侧芽生长的作用，
与该作用效应相似的另一类激素是生长素，其生理作用具有两重性。②若幼苗长期处于弱光下，为适应弱
光环境，植物叶绿体中类囊体数目会增多，保证光合作用的正常进行。若保持其他条件不变，适度增加光
照强度，光合速率增强，植物对二氧化碳的需求增大，气孔开放程度会增大。（2）①根据题意，独脚金
内酯可以诱导列当种子萌发，列当种子萌发后若缺乏宿主，会很快死亡，故可以在种植前用GR24 处理土
壤，促进土壤中的列当种子萌芽，待其死亡后再种植番茄。②为获得被列当寄生可能性小的番茄品种，应
筛选出释放独脚金内酯能力弱的植株，以减少列当种子萌发的概率。
8．（2021·辽宁·统考高考真题）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。
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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”）。
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】（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，由于“水土不熟”，不一定提高植物光合作用的
效率，D 不符合题意。故选AC。
9．（2021·天津·统考高考真题）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
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提高光合效率。
(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
【详解】（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。
10．（2021·山东·统考高考真题）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
。
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（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
【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。
11．（2021·浙江·统考高考真题）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
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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
【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。
12．（2021·湖南·统考高考真题）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
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实验二：以DCIP 为电子受体时的放氧量
100
106.7
471.1
109.6
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
【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。
13．（2021·河北·统考高考真题）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
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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 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
【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。（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。
14．（2021·全国·高考真题）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
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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。
【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。
15．（2021·浙江·统考高考真题）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
【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。（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。
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一、单选题
1．农谚是劳动人民农业生产智慧的结晶和经验的总结，其中蕴含着很多生物学原理。下列关于农谚的分
析错误的是（ ）
A．“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”指适当提高昼夜温差，有利于有机物积累，增加产量
B．“稻田水多是糖浆，麦田水多是砒霜”指不同植物对水分的需求不同，合理灌溉有助于增加产量
C．“不稀不稠，一(zhà，约15cm)出头”指通过合理密植可提高光能利用率，增加产量
D．“锅底无柴难烧饭，田里无粪难增产”指农家肥可被植物直接吸收和利用，减少生产成本和污染
【答案】D
【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]（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[H]（NADPH）的作用下还原生成糖类等有机物。植物光合作用强度受多种环境因素的
影响，如光照、温度、CO2 浓度等。
【详解】A、“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”，可看出该农业增产措施主要是白天升高温度，夜间
降低温度，有利于有机物积累，从而提高作物产量，A 正确；
B、“稻田水多是糖浆，麦田水多是砒霜”指不同植物对水分的需求不同，合理灌溉有助于增加产量，麦
田水多会使根系因为缺少氧气而进行无氧呼吸导致烂根，B 正确；
C、“不稀不稠，一柞出头“，说明合理密植是增加作物总产量的有效途径，在一定范围内，增加密度，
扩大叶面积，提高光能利用率，光合产物增加，产量上升，C 正确；
D、“锅底无柴难烧饭，田里无粪难增产”指农作物需要从土壤中吸收无机盐，而农家肥中的有机物需要
通过微生物的分解作用变成无机盐才能被植物吸收和利用，农家肥不能直接被农作物吸收，D 错误。
故选D。
2．图1 表示某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，字母代表有关物质，数字代表代谢过程，图2 为探究
密闭装置中不同温度对该植物叶肉细胞光合速率和呼吸速率的影响。下列叙述正确的是（ ）
A．图1 中产生O2的是过程③，消耗O2的是过程⑤
B．图1 中D 是[H]，E 是ATP 和NADPH
C．图2 温度为t3时，叶肉细胞的实际光合速率为12.5mg/h
D．图2 温度为t4时，植物体光合速率等于呼吸速率
【答案】C
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【分析】黑暗条件下氧气的消耗值代表了呼吸速率，且已知t1＜t2＜t3＜t4，由图可知，随着温度的升高，
呼吸速率逐渐增加，说明在实验温度范围内，绿藻呼吸作用相关酶的活性与温度呈正相关；光下氧气的增
加值代表了净光合速率（=总光合速率-呼吸速率），随着温度的升高净光合速率先逐渐增加后降低，t4 时
净光合速率与呼吸速率相等。
【详解】A、图1 中产生O2 的是过程③光反应，消耗O2 的是过程①有氧呼吸第三阶段，A 错误；
B、图1 中D 是CO2，E 是E 是ATP 和NADPH，B 错误；
C、光照下氧气产生量就是实际光合速率，t3 温度下，叶肉细胞的实际光合速率为12．5mg/h，C 正确；
D、t4 温度条件下，叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，对于整个植物体而言，光合速率小于呼吸速率，D
错误。
故选C。
3．将离体叶片置于适宜条件下进行稳定的光合作用时，如果突然分别停止光照和CO2的供应，短时间内
叶绿体中C3与【H】相对含量的变化分别是（ ）
A．C3增多、【H】减少；C3减少、【H】增多
B．C3减少、【H】增多；C3减少、【H】增多
C．C3增多、【H】增多；C3减少、【H】减少
D．C3减少、【H】减少；C3增多、【H】增多
【答案】A
【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，色素吸收光
能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]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，
三碳化合物在光反应产生的[H]和ATP 的作用下被还原，进而合成有机物。
【详解】突然停止光照，【H】和ATP 生成减少，使C3 还原减少，但C3 生成量基本不变，因此C3 增多，
突然中断CO2 气体的供应，CO2 与C5 结合受阻，C3 生成量减少，但C3 还原还在继续，因此C3 减少，由
于C3 减少，消耗的【H】减少，而光反应不变，因此，【H】增加，即A 正确。
故选A。
4．研究发现，玉米固定CO2的能力远强于水稻，与其体内固定CO2的酶有关。将相关的酶基因导入水稻
后，在适宜温度下分别测定转基因水稻和野生型水稻的净光合速率随光照强度的变化，如图所示，下列相
关叙述错误的是（ ）
A．a 点时限制转基因水稻光合作用的主要环境因素为光照强度
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B．b 点以后限制野生型水稻光合作用的主要环境因素可能为CO2浓度
C．转基因水稻可能比野生型水稻会更适合生活在较低CO2浓度的环境中
D．野生型水稻比转基因水稻更适宜栽种在强光照环境中
【答案】D
【分析】分析题图可知，两种水稻的呼吸速率相同，其中b 点对应的光照强度表示野生型水稻在某温度下
的光饱和点（光合速率达到最大值时所需要的最小光照强度），a 点和b 点以前限制两种水稻光合作用的
主要因素是光照强度，a 点和b 点以后限制转基因水稻和野生型水稻光合作用的主要因素分别是光照强度
和CO2 浓度。在光照强度大于4×102Lux 时，转基因水稻的光合速率大于野生型水稻。
【详解】A、题图显示：a 点对应的光照强度为10×102Lux，当光照强度小于或大于10×102Lux 时，转基因
水稻的净光合速率均会随光照强度的变化而变化，说明a 点时限制转基因水稻光合作用的主要环境因素为
光照强度，A 正确；
B、b 点对应的光照强度为10×102Lux，当光照强度大于10×102Lux 时，野生型水稻的净光合速率不再随光
照强度的增强而增大，说明b 点以后限制野生型水稻光合作用的主要环境因素不是光照强度，而可能为
CO2 浓度，B 正确；
C、玉米固定CO2 的能力远强于水稻，与其体内固定CO2 的酶有关，将相关的酶基因导入水稻后，达到一
定光照强度时，含有相关的酶基因的转基因水稻的光合速率大于野生型，转基因水稻可能比野生型水稻会
更适合生活在较低CO2 浓度的环境中，C 正确；
D、与原种水稻相比，转基因水稻的光饱和点（光合速率达到最大值时所需要的最小光照强度）高，因此
转基因水稻更适宜栽种在强光照环境下，D 错误。
故选D。
5．研究者在充足的CO2和30℃条件下测定马铃薯和红薯的相关生理指标，结果如下图。下列叙述正确的
是（ ）
A．当光照强度为6klx 时，两种植物固定CO2的量相等
B．当光照强度为9klx 时，马铃薯根细胞在叶绿体类囊体、线粒体和细胞质基质中合成ATP
C．该实验条件下，若光照强度为9klx，一天接受光照8 小时，马铃薯能正常生长
D．将实验温度改成25℃，若所得红薯的曲线中A 点向右上方移动，则说明其光合作用最适温度低于
30℃
【答案】D
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【分析】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
成氧气、ATP、NADPH；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。
【详解】A、当光照强度为6klx 时，两种植物吸收CO2 的速率相等，但二者呼吸作用强度不等，因此两种
植物固定CO2 的量不相等，A 错误；
B、马铃薯根细胞中无叶绿体，合成ATP 的场所在线粒体和细胞质基质，B 错误；
C、若光照强度为9klx，一天接受光照8 小时，马铃薯一天积累的有机物为：30×8-15×16=0，故其不能正
常生长，C 错误；
D、将实验温度改成25℃，若所得红薯的曲线中A 点向右上方移动，说明在其他条件相同时，红薯光合作
用速率增大了，则其光合作用最适温度低于30℃，D 正确。
故选D。
6．1880 年恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，后用极细的光束照射
水绵。发现好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；将临时装片暴露在光下，细菌则分布在所有受
光的部位。以下说法正确的是（ ）
A．从选材角度分析水绵的叶绿体多且密集，便于观察
B．恩格尔曼实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
C．用极细光束照射的部位为实验组，此实验缺乏对照组
D．选择需氧细菌是为了证明光合作用释放的氧气来自于水
【答案】B
【分析】1、用极细的光束照射水绵，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中，说明氧气的释放需要
光照、产生氧气的场所是叶绿体。
2、绿色植物的光合作用是指绿色植物在细胞的叶绿体里，利用光能，把二氧化碳和水合成有机物，释放
氧气，同时把光能转化成化学能储存在制造的有机物中的过程。
【详解】A、用水绵作为实验材料是因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状分布，便于观察，A 错误；
B、恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放
氧，B 正确；
C、恩格尔曼实验中用极细的光束照射水绵，叶绿体上光照多的与光照少的部位为一组对照实验；被光束
照射的部位与没有被光束照射的部位分别为实验组和对照组，C 错误；
D、实验通过观察需氧细菌的分布来确定氧气产生的位置，D 错误。
故选B。
7．自然界中景天科植物可通过特殊的CO2固定方式进行暗反应过程，如图所示，下列相关叙述正确的是
（ ）
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A．景天科植物在夜间和白天均能固定CO2合成糖类
B．卡尔文循环过程中，C3接受能量并被还原后全部生成糖类
C．在高温、干旱环境中，景天科植物比普通植物适应能力更强
D．白天可通过测定一定时间内CO2吸收量来表示该植物光合作用强度
【答案】C
【分析】由图可知，在黑夜景天科植物的气孔打开，吸收二氧化碳储存起来，白天气孔关闭，减少水分的
散失，二氧化碳参与卡尔文循环，一部分生成糖类等有机物，一部分被还原成碳五化合物。
【详解】A、景天科植物在夜间不进行光反应，导致暗反应也不能进行，所以在夜间不能合成糖类，A 错
误；
B、卡尔文循环过程中，C3 接受能量并被还原后一部分生成糖类，还有一部分被还原成C5，B 错误；
C、由于景天科植物可通过特殊的CO2 固定方式进行暗反应过程，故在高温、干旱环境中，景天科植物比
普通植物适应能力更强，C 正确；
D、白天景天科植物气孔关闭，所以不能通过测定一定时间内CO2 吸收量来表示该植物光合作用强度，D
错误。
故选C。
8．真核生物的生物膜将细胞内分隔成不同的区域，有利于细胞代谢高效、有序地进行。下列关于细胞内
的不同区域说法正确的是（ ）
A．植物细胞的色素分子只储存于双层膜包围成的区域中
B．由双层膜包围而成的区域均既可产生ATP，也可消耗ATP
C．产生水的反应既可发生在双层膜包围的区域，也可发生在无膜包围的区域
D．单层膜围成的区域中均能发生蛋白质、糖类、脂质的合成
【答案】C
【分析】生物膜系统是指在真核细胞中，细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的
细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，生物膜系统在成分和结构上相似，在结构和功能上相互
联系。细胞中，双层膜的结构有细胞核、线粒体、叶绿体，无膜结构的有中心体和核糖体。
【详解】A、植物细胞的色素除了分布在双层膜包围成的叶绿体中，还分布在单层膜包围成的液泡中，A
错误；
B、由双层膜包围而成的区域，可以是线粒体、叶绿体、细胞核，其中细胞核只消耗ATP，不产生ATP，B
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错误；
C、线粒体中有氧呼吸第三阶段可以产生水，叶绿体中进行的光合作用也可以产生水，细胞核中合成DNA
也产生水，核糖体无膜包围，在核糖体中氨基酸脱水缩合形成多肽时也产生水，C 正确；
D、蛋白质的合成在核糖体中，核糖体无膜结构，D 错误。
故选C。
9．光合作用是自然界最重要的化学反应之一，光合作用的限制因素有内因和外因两个方面，外因主要包
括温度、CO2浓度和光照强度，下图是实验人员测得的光照强度对单个叶片光合速率的影响。下列相关叙
述错误的是（ ）
注：光极限是指光合作用吸收CO2量随着光照强度的增加而上升的光照强度范围。CO2极限是指光合作用
吸收CO2量不再随着光照强度的增加而上升的光照强度范围。
A．阴生植物的光极限和CO2极限范围一般小于阳生植物
B．在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能左移
C．达到CO2极限时，限制光合速率的因素可能是CO2浓度或温度
D．实际生产中施肥过多会影响植物吸水，施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成
【答案】B
【分析】1、影响光合作用的因素包括内因和外因，内因：光合色素的种类和数量、酶的含量和活性；外
因：温度、光照强度、二氧化碳浓度等。
2、题图分析：曲线横坐标为光照强度，纵坐标为光合作用二氧化碳吸收速率，在图示范围内，随着光照
强度的增加，二氧化碳的吸收速率先升高后保持相对稳定。
【详解】A、与阳生植物比，阴生植物对光的需求小，呼吸作用弱，所以阴生植物的光极限和CO2 极限范
围一般小于阳生植物，A 正确；
B、在光合作用最适温度下适当升温，光合作用速率下降，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能右移，B
错误；
C、光合作用的限制因素的外因主要包括温度、CO2 浓度和光照强度，达到CO2 极限时，光合作用速率不
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随光照强度改变，则限制光合作用速率的因素可能是CO2 浓度或温度，C 正确；
D、实际生产中施肥过多，缩小根毛细胞细胞液与土壤溶液之间的浓度差，减少植物吸水量，甚至导致植
物失水。施肥不足，植物可能缺乏N 元素来合成光合作用相关的色素和酶，D 正确。
故选B。
10．科研人员探究干旱胁迫影响小麦光合作用效率变化的实验结果如表所示(其他条件适宜)，下列相关叙
述正确的是（ ）
气孔导度
(mol·m-2·g-1)
胞间CO2浓度
(μmol·r·mol-1)
叶绿素含量
(mg·g-1)
净光合速率
(μmol·m-2·s-1)
对照组
0.074
200.78
3.22
10.48
干旱第3
天
0.028
121.44
2.66
4.26
干旱第5
天
0.003
266.57
1.38
0.11
A．干旱第5 天，胞间CO2浓度升高可能是呼吸作用强度高于光合作用强度所致
B．随小麦干旱期的延长，叶片中叶绿素含量下降可能是由于缺水导致叶绿素降解
C．小麦幼苗在干旱初期与干旱5 天后，植株净光合速率下降的主要原因相同
D．小麦幼苗随着干旱时间的延长，植株的光合作用速率下降，呼吸速率升高
【答案】B
【分析】据表格可知，本实验探究干旱胁迫影响小麦光合作用效率变化，自变量为干旱时间长短，因变量
为气孔导度、胞间CO2 浓度、叶绿素含量、净光合速率。
【详解】A、干旱第5 天，净光合速率大于零，故小麦的呼吸作用强度小于光合作用强度，A 错误；
B、随干旱期的延长，叶绿素含量下降，可能是干旱破坏了叶绿体膜系统导致叶绿素降解，B 正确；
C、干旱初期，净光合速率下降是气孔导度下降导致的，干旱5 天后，则与叶绿素含量下降及气孔导度下
降有关，C 错误；
D、随干旱期的延长，光合速率下降，水分减少，呼吸速率降低，D 错误。
故选B。
11．下图为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量转变示意图，图中①～⑥代表物质。据图
判断，下列说法不正确的是（ ）
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A．①和⑤产生后在细胞中的主要分布位置不同
B．④转变成CO2的过程可发生在细胞质基质和线粒体基质中
C．给植物提供C18O2，则植物释放的CO2中没有
18O
D．光照突然增强，短时间内可能会导致①与②的比值增大，随后该比值减小，最终基本不变
【答案】C
【分析】题图分析，图中①～⑥依次表示的物质是ATP、ADP、氧气、葡萄糖、ATP、ADP，
【详解】A、①和⑤均表示ATP，二者产生后在细胞中的主要分布位置有不同，前者分布在叶绿体基质中，
用于暗反应过程，后者分布在细胞中耗能的部位，A 正确；
B、④为葡萄糖，其转变成CO2 的过程中发生在细胞质基质和线粒体基质中，B 正确；
C、给植物提供C18O2，则会通过光合作用过程出现在有机物中，而后通过有氧呼吸过程转移到二氧化碳
中，可见植物释放的CO2 中含有18O，C 错误；
D、光照突然增强，短时间内会产生更多的ATP，因而消耗的ADP 会增多，可能会导致①ATP 与②ADP
的比值增大，随后该比值减小，最终达到新的平衡，保持基本不变，D 正确。
故选C。
12．对处于氮饥饿的玉米幼苗施加硝酸盐，首先引起根中的细胞分裂素水平迅速升高，随后通过木质部转
移到茎中。植物体中高的“细胞分裂素/生长素”比例促进茎生长，而低的“细胞分裂素/生长素”比例促
进根生长。据此推测，下列说法正确的是（ ）
A．在氮盐充足的环境中，植物优先促进根的生长以加快植物对无机盐的吸收
B．在氮盐贫的环境中，植物促进茎的生长以提高植物光合作用的能力
C．施用适量的生长素类似物能调节“氮盐贫瘠环境”中植物的形态结构
D．环境中的氮盐含量只影响细胞分裂素的合成与分泌
【答案】C
【分析】细胞分裂素在根尖合成，在进行细胞分裂的器官中含量较高，细胞分裂素的主要作用是促进细胞
分裂和扩大，此外还有诱导芽的分化，延缓叶片衰老的作用。
【详解】AB、据题分析，氮盐能够刺激植物产生细胞分裂素。氮盐含量贫瘠的环境中，植物产生的细胞分
裂素较少，“细胞分裂素/生长素”比例较低，促进根的生长，以加快植物对无机盐吸收，氮盐含量丰富的
环境中，植物产生的细胞分裂素较多，“细胞分裂素/生长素”比例较高，促进茎的生长，以提高植物光合
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作用的能力，AB 错误；
C、适宜浓度的生长素类似物通过调节根、茎的生长，来调节“氮盐贫瘠环境”中植物的形态结构，C 正
确；
D、在氮盐贫瘠的环境中施用适量的生长素类似物能够降低“细胞分裂素/生长素”比例，以促进植物根的
生长，即环境中的氮盐含量会影响细胞分裂素等多种含氮植物激素的合成与分泌，D 错误。
故选C。
13．为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度，然后将
长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D 四组，通过不同遮光处理一周后，测得结果如下表所示。下
列分析错误的是（ ）
处理
光照强度/（µmol•m-2•s-1）
叶绿素相对含量
净光合速率/（µmol•m-2•s-1）
无遮光处理（A 组）
1292.7
40.9
25.4
红色透光膜（B 组）
410.3
40.0
10.7
蓝色透光膜（C 组）
409.9
39.6
13.2
黄色透光膜（D 组）
930.7
42.1
21.2
A．通过实验可知，为了保证大棚内棉花产量最好使用黄色透光膜
B．导致四组棉花叶片净光合速率不同的环境因素主要是光照强度和光的波长
C．将处理后的四组棉花同时置于自然光下，叶绿体中生成NADPH 最多的是D 组
D．雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
【答案】A
【分析】根据题干信息和图形分析，该实验的自变量是光照强度、遮光程度（遮光率），因变量是叶绿素
相对含量和光合速率。
【详解】A、通过实验可知，为了保证大棚内棉花产量最好进行无遮光处理，A 错误；
B、不同的透光膜透过的光的波长不同，光照强度不同，进而导致了净光合速率不同，B 正确；
C、不同处理条件下，D 组处理下的叶绿素相对含量最高；D 组吸收的光能最多，C 正确；
D、黄色透光膜下，棉花叶的净光合速率更大，故推测雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和
蓝光更适合棉花的生长，D 正确。
故选A。
14．光合作用原理的探究历程包含了许多科学家的努力，下列相关说法错误的（ ）
A．恩格尔曼以需氧细菌和水绵为材料进行实验。证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
B．鲁宾和卡门通过检测产生氧气的相对质量，证明光合作用释放的
中氧元素来自水
C．希尔和阿尔农发现，ATP 和NADPH 的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上
D．卡尔文采用
标记
，供小球藻利用，探明了暗反应从
到
再到
的循环过程
【答案】D
【分析】光合作用的发现历程：
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（1）普利斯特利通过实验证明植物能净化空气；
（2）梅耶根据能量转换与守恒定律明确指出植物进行光合作用时光能转换为化学能；
（3）萨克斯通过实验证明光合作用的产物除了氧气外还有淀粉；
（4）恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体；
（5）鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2 来自水；
（6）卡尔文采用同位素标记法探明了CO2 的固定过程中碳元素的转移途径。
【详解】A、恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光
合作用放氧，A 正确；
B、鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，用18O 分别标记两组实验中的H2O 和CO2，证明光合作用产生的
O2 中的O 全部来自H2O，B 正确；
C、希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可释放氧气，说明离体叶绿体在适当
条件下能进行水的光解，阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP 总是与水的光解相伴随，，但是不能证明
植物光合作用可以合成ATP，因而发现ATP 和NADPH 的形成发生在光反应过程中，场所为叶绿体类囊体
的薄膜上，C 正确；
D、卡尔文采用 14C 标记 CO2 ，供小球藻利用，探明了二氧化碳中的碳是如何转化为有机物中的碳的，
即从 CO2 → C3 →有机物，D 错误。
故选D。
15．取某乔木树冠上、下层两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图分析，下列叙述正确
的是（ ）
A．甲叶片为上层叶，乙叶片为下层叶
B．光照强度大于N 时，光照强度不是限制甲、乙叶片光合作用的因素
C．光照强度为N 时，甲叶片的实际光合速率等于乙叶片的
D．光照强度为M 时，甲叶片产生ATP 的场所是线粒体和细胞质基质
【答案】A
【分析】分析图形：甲叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度高于乙叶片，故甲属于树冠上层叶片，
乙属于树冠下层叶片。
【详解】A、对比甲、乙曲线可知，甲叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度高于乙叶片，故甲叶片
为上层叶，乙叶片为下层叶，A 正确；
B、光照强度为N 时，乙叶片的光合作用强度不再随光照强度的增加而增强，则光照强度大于N 时，光照
强度不是限制乙叶片光合作用的因素；此时甲叶片的光合作用强度随光照强度的增加而增强，光照强度是
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限制甲叶片光合作用的因素，B 错误；
C、实际光合速率=呼吸速率+净光合速率，光照强度为N 时，甲和乙的净光合速率相等，但据图可知甲、
乙叶片的呼吸速率并不相等，故此时甲和乙的实际光合速率不相等，C 错误；
D、在光照强度为M 时，甲叶片的净光合速率为零，此时既能进行光合作用，又能进行呼吸作用，甲植物
叶肉细胞内产生ATP 的场所有叶绿体（光反应产生）、线粒体（有氧呼吸第二、三阶段产生）、细胞质基
质（细胞呼吸第一阶段产生），D 错误。
故选A。
16．为构建高产高效的椰林花生间作模式，某农科所以花生“本红1 号”为材料，探究不同荫蔽度对花生
幼苗光合作用的影响，实验结果如下表。下列分析错误的是（ ）
荫蔽度
叶绿素含量（
）
净光合速率（
）
气孔导度（
）
胞间
浓度（
）
0%
1.20
14.88
310.40
279.19
5%～
15%
1.40
16.53
504.30
332.54
15%～
25%
1.45
18.27
618.10
338.76
25%～
35%
1.60
17.59
513.30
330.32
35%～
45%
1.50
17.24
572.76
338.97
A．光合色素吸收的光能可将水分解为氧和
，还可为ATP 的合成提供能量
B．与荫蔽度为0%相比，其他荫蔽度条件下，花生幼苗通过增加叶绿素含量和增大气孔导度促进光合
作用
C．与荫蔽度为15%～25%相比，荫蔽度为25%～35%时花生幼苗胞间
浓度较低，原因可能是该条
件下气孔导度较低
D．实验结果表明，荫蔽度为25%～35%时较适合花生幼苗的生长
【答案】D
【分析】分析题表可知，荫蔽度为25%～35%时，花生幼苗的叶绿素含量最高；荫蔽度为15%～25%时花
生幼苗的气孔导度最大，胞间CO2 浓度较高，净光合速率最大。
【详解】A、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）；二是在有关酶的催化
作用下，提供能量促使ADP 与Pi 反应形成ATP，A 正确；
B、分析表中数据可知，与荫蔽度为0%相比，其他各组花生幼苗的净光合速率、叶绿素含量和气孔导度均
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变大，可能是其他荫蔽度条件下，花生幼苗通过增加叶绿素含量和增大气孔导度促进光合作用，B 正确；
C、分析表中数据可知，与荫蔽度为15%～25%相比，荫蔽度为25%～35%时花生幼苗胞间CO2 浓度较低，
可能是因为该条件下气孔导度较低，CO2 吸收量减小，C 正确；
D、分析表中数据可知，荫蔽度为15%～25%时花生幼苗的净光合速率最大，因此荫蔽度为15%～25%时较
适合花生幼苗的生长，D 错误。
故选D。
17．在光合作用和细胞呼吸过程中都会产生[H]，下图是[H]随化合物在生物体内的转移过程。下列对其分
析错误的是（ ）
A．[H]经①→②转移到葡萄糖，发生能量的转化
B．[H]经②→①转移到水中，此过程需要氧气参与
C．[H]经②→④过程一般在缺氧条件下才能进行
D．②→①产生的[H]和①→②产生的[H]都来自水
【答案】D
【分析】①→②即以水作为原料，产物为葡萄糖，该过程为光合作用，反向即为有氧呼吸；④的产物是酒
精或乳酸，此为无氧呼吸的产物，因此②→④表示无氧呼吸。
【详解】A、图中①→②可表示光合作用过程，光合作用光反应阶段，水光解产生[H]和氧气，在暗反应中，
[H]作为三碳化合物的还原剂，此过程中有光能转化为有机物中稳定化学能的过程，A 正确；
B、图中②→①可表示有氧呼吸过程，有氧呼吸的第三阶段，[H]和氧气结合生成水，B 正确；
C、乳酸和酒精是无氧呼吸的产物，呼吸作用第一阶段葡萄糖分解产生丙酮酸和[H]，在无氧条件下，[H]又
会转化到酒精或乳酸中，C 正确；
D、②→①产生的[H]来自于葡萄糖和水，①→②产生的[H]全部来自水，D 错误。
故选D。
18．薇甘菊是外来入侵物种，研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP 和淀粉含量变化。以12：00
时的光照强度表示为100％，8：00 时的光照强度为40％，17：00 时的光照强度为20％，18：00 时的光照
强度为0，结果如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．17：00～18：00 淀粉含量下降是因为呼吸作用大于光合作用
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B．8：00～12：00 薇甘菊ATP 含量未提高，说明此时光合速率较低
C．8：00 时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP 的细胞结构有线粒体和叶绿体
D．薇甘菊长期在弱光下生长时，叶片厚度会变厚，有利于捕获更多光能适应弱光环境
【答案】A
【分析】薇甘菊白天光合作用较强，储存大量淀粉，夜间消耗淀粉，用于生长发育。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】A、17:00 以后及黑暗中，光合作用速率下降直至黑暗下无光合作用，此时细胞呼吸消耗量大于光
合作用合成量，淀粉含量下降，薇甘菊白天储存的淀粉在夜间被分解，生成ATP，用于生长发育，A 正确；
B、图中8:00~12:00 光合作用速率较高，但光合作用光反应阶段合成的ATP 迅速水解用于暗反应合成有机
物供能，所以ATP 含量不提高，B 错误；
C、光照条件下，薇甘菊叶肉细胞可进行光合作用和有氧呼吸，产生ATP 的场所有叶绿体(类囊体)、细胞
质基质、线粒体(基质和内膜)，C 错误；
D、薇甘菊长期在弱光下生长时，为捕获更多的光，叶面积和冠面积就会增大，叶片厚度会变薄，有利于
适应弱光环境，D 错误。
故选A。
19．下图中纵坐标表示植物个体对某种气体吸收量或释放量的变化。下列说法正确的是（ ）
A．C 点时，叶肉细胞中能产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
B．若A 代表O2吸收量，D 点时的叶肉细胞既不吸收O2也不释放O2
C．若A 代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，E 点将向右下方移动
D．F 代表光饱和点，若F 点后仍不断提高光照强度，光合作用强度一定会始终不变
【答案】C
【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。
【详解】A、C 点时光照强度为零，植物只进行呼吸作用，因此叶肉细胞中能产生ATP 的场所有细胞质基
质、线粒体，A 错误；
B、若A 代表O2 吸收量，D 点表示光补偿点，即此时植物的光合作用产生的氧气量与细胞呼吸消耗的氧气
量相等，植物只有叶肉细胞等可以进行光合作用，而植物的所有细胞都可以进行细胞呼吸，即叶肉细胞的
光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，因此D 点叶肉细胞吸收的氧气少于释放的氧气，B 错误；
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C、若A 代表CO2 释放量，适当提高大气中的CO2 浓度，暗反应速率增加，进而促进光反应，因此可利用
的光照强度增加，故E 点增大，有机物积累增加，故E 点向右下移动，C 正确；
D、若F 点以后进一步提高光照强度，会导致光照强度过大，灼伤叶绿体，导致光合作用强度下降，D 错
误。
故选C。
20．甲植物和乙植物的净光合速率随 CO2 浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．CO2浓度为 200μL/L 时，甲植物的呼吸速率大于乙
B．CO2浓度为 400μL/L 时，甲、乙植物的光合速率相等
C．CO2浓度为 500μL/L 时，甲植物水的光解能力小于乙
D．与甲植物相比，乙植物更适合在高 CO2浓度条件下生存
【答案】A
【分析】真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。图中甲在较高浓度CO2 条件下，光合作用大于乙，而乙适
合较低浓度CO2 环境中生长。
【详解】A、由图可知：CO2 浓度为0 时，代表植物的呼吸，则如图，甲植物的呼吸速率大于乙，A 正确；
B、CO2 浓度为 400μL/L 时，甲、乙植物的净光合速率相等，但甲的呼吸速率大于乙的，所以此时甲的光
合作用大于乙，B 错误；
C、CO2 浓度为500μL/L 时，甲植物的光合作用速率大于乙，所以甲的水的光解能力强于乙，C 错误；
D、在高浓度的CO2 条件下，甲的净光合作用大于乙，所以甲植物更适合在高 CO2 浓度条件下生存，D
错误。
故选A。
二、多选题
21．生命科学史中蕴含着科学思维、科学方法和科学精神。下列有关科学研究方法和成果、结论的叙述，
正确的是（ ）
A．鲁宾和卡门运用“同位素标记法”研究并发现光合作用释放O2中的
18O 来自水
B．沃森和克里克运用“物理模型建构法”揭示了DNA 的结构和复制方式
C．辛格和尼科尔森通过“提出假说”的研究方法提出细胞膜的“流动镶嵌模型”
D．林德曼通过对流经生态系统能量的定量分析，发现了生态系统能量流动逐级递减的特点
【答案】ACD
【分析】同位素标记法在生物学中具有广泛的应用，如：（1）用35S 标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P 标
记噬菌体的DNA，分别侵染细菌，最终证明DNA 是遗传物质；（2）用3H 标记氨基酸，探明分泌蛋白的
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合成与分泌过程；（3）15N 标记DNA 分子，证明了DNA 分子的复制方式是半保留复制；（4）卡尔文用
14C 标记CO2，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO2→C3→有机物；（5）鲁宾和卡门用18O
标记水，证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。
【详解】A、鲁宾和卡门运用“同位素标记法”研究并发现光合作用释放的氧气中的氧来自水，A 正确；
B、沃森和克里克运用“物理模型建构法”揭示了DNA 的结构，但没有得出“DNA 复制为半保留复制”
的结论，梅赛尔森和斯塔尔利用同位素标记和密度梯度离心法，验证了沃森和克里克提出的DNA 半保留
复制假说，B 错误；
C、辛格和尼科尔森通过“提出假说”的研究方法提出细胞膜的“流动镶嵌模型”，C 正确；
D、林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析后发现能量传递效率为10%～20%，得出了赛达伯格湖
的能量流动模型，发现了生态系统能量流动逐级递减的特点，D 正确。
故选ACD。
22．下图表示夏季某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率的部分日变化。据图分析，下列有关叙述错
误的是（ ）
A．b 点时产生NADPH 的细胞器有线粒体、叶绿体
B．影响ef 段净光合速率的主要环境因素是CO2浓度
C．cd 段植物体内有机物含量基本不发生变化
D．由图可知，一定程度的遮光可以提高净光合速率
【答案】AC
【分析】分析题文和图形：该实验的自变量是时间和遮光程度，因变量是净光合速率。遮光条件下，植物
的净光合速率表现为不断增加最后趋于稳定，且遮光30%的净光合速率高于遮光80%；而不遮光条件下，
植物会出现净光合速率下降的现象，其主要原因是中午光照太强，导致气孔关闭，进而导致二氧化碳吸收
不足引起的。
【详解】A、NADPH 是还原型辅酶II，能产生NADPH 的细胞器只有叶绿体，A 错误；
B、ef 段净光合速率下降的原因主要是温度过高，植物蒸腾作用过强，气孔关闭，CO2 供应减少，B 正确；
C、cd 段植物净光合速率大于零，有机物含量一直在增加，C 错误；
D、由图可知，在11：30 之后，30%遮光的光照条件下净光合速率明显大于不遮光条件下的净光合速率，
说明一定程度的遮光可以提高净光合速率，D 正确。
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故选AC。
23．下表为某地加拿大一枝黄花和刺儿菜的种群密度（平均值，单位：株/m2）随林木郁闭度变化的调查数
据。下列相关叙述正确的是（ ）
郁闭度
0
0．2
0．
4
0．6
0．8
1．0
加拿大一枝黄
花
10．4
9．5
6．
1
5．6
3．0
1．2
刺儿菜
3．7
4．3
8．
5
4．4
2．2
1．0
注：郁闭度是指林冠层遮蔽地面的程度。
A．同一郁闭度下优势种不同说明不同植物对光的需求不同
B．郁闭度通过影响林下植物接受的光照强度来影响其光合作用强度
C．刺儿菜种群密度先增加后降低说明光照强度影响其繁殖
D．除郁闭度外，其他非生物因素不能影响植物的种群密度
【答案】ABC
【分析】种群在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度。种群密度是种群最基本的数量特征。不同
的种群密度差异很大，同一种群密度在不同条件下也有差异。在用样方法测量种群密度时要随机取样。
【详解】A、由表可知，郁闭度为0 时，加拿大一枝黄花的种群密度大于刺儿菜，郁闭度为0．4 时，加拿
大一枝黄花的种群密度小于刺儿菜，说明同一郁闭度下，不同植物对光的需求不同，A 正确；
B、郁闭度增加，林下植物接受的光照强度减弱，使得植物的光合作用减弱，B 正确；
C、由表可知，随着郁闭度的增加，刺儿菜的种群密度先增大后减小，说明光照偏强或偏弱均不利于刺儿
菜的繁殖，C 正确；
D、除郁闭度外，温度、水等非生物因素也能影响植物的种群密度，D 错误。
故选ABC。
24．西洋参易受干旱胁迫而影响生长。检测西洋参在重度干旱条件下光合作用的相关指标，结果如图所示。
下列叙述正确的是（ ）
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A．CO2的固定速率随着干旱时间的延长而上升
B．干旱既影响光反应又影响暗反应
C．胞间CO2浓度不只受气孔导度影响
D．降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境
【答案】BC
【分析】光合作用包括光反应和暗反应。光反应主要有两个过程：水的光解和ATP 的合成；暗反应也主要
有两个过程：二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。
【详解】A、随着干旱时间的延长，CO2 的吸收速率降低，胞间CO2 浓度增加，说明叶肉细胞固定CO2 的
速率在下降，A 错误；
B、由图可知，干旱影响CO2 的吸收，从而影响暗反应；干旱也会影响植物吸收水分，从而影响光反应，
B 正确；
C、胞间CO2 浓度既受气孔导度影响，也受叶肉细胞的光合作用强度的影响，C 正确；
D、降低气孔导度可减少通过蒸腾作用散失水分，利于西洋参适应干旱环境，D 错误。
故选BC。
25．RuBisCo 普遍分布于玉米、大豆等植物的叶绿体中，它是光呼吸（细胞在有光、高O2、低CO2情况下
发生的生化反应）中不可缺少的加氧酶，也是卡尔文循环中固定CO2最关键的羧化酶。RuBisCo 的具体作
用过程如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．据图可推测，玉米、大豆叶片中消耗O2的场所有叶绿体基质和线粒体内膜
B．在夏季天气晴朗的中午，大豆叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会下降
C．在大棚中种植蔬菜时增施有机肥，有利于降低光呼吸
D．在CO2/O2的值低时，光呼吸可消耗NADPH 以免NADPH 对叶绿体造成损伤
【答案】ACD
【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
合作用的一个损耗能量的副反应，植物在照光条件下的呼吸作用。
【详解】A、玉米、大豆叶片中通过有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜，通过光呼吸消耗氧气的场所
在叶绿体基质，A 正确；
B、在夏季天气晴朗的中午，往往会发生气孔关闭，从而使二氧化碳通过气孔量减少，由题意知细胞在有
光、高O2、低CO2 情况下发生光呼吸强度升高，B 错误；
C、由卡尔文循环，推知RuBP 为五碳化合物，在二氧化碳和氧气的比值高时，RuBisCo 能以五碳化合物
（RuBP）为底物，使其结合二氧化碳发生羧化，降低光呼吸，进而形成糖类，C 正确；
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D、由图可知，在二氧化碳和氧气的比值低时，RuBP 结合氧气发生光呼吸，光呼吸会消耗多余的ATP、
NADPH，同时产生二氧化碳作为暗反应的原料，以免NADPH 对叶绿体造成损伤，D 正确。
故选ACD。
三、综合题
26．海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常
开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同
补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
(1)火龙果中与光合作用有关的色素分布在 ，用纸层析法分离叶绿体色素的原理是 。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小时/天，
判断该光源是最佳补光光源的依据是 。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果
产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。
【答案】(1) 叶绿体的类囊体薄膜上 不同的色素在层析液中的溶解度不同
(2) 红光+ 蓝光 6 因为在不同补光时间条件下，红光+蓝光组平均花朵数都最多
(3)将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6 小时，
其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
【分析】1、光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上；光合色素的提取和分离实验中，用纸层析法分离叶
绿体色素的原理为，不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之
则慢。
2、分析题图，不同补光时间下红光+ 蓝光组平均花朵数都最多，且补光时间为6 小时/天时花朵数最多，
即在此条件下最有利于火龙果成花。
【详解】（1）光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上；光合色素的提取和分离实验中，用纸层析法分离
叶绿体色素的原理为：不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反
之则慢。
（2）据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光+蓝光组平均
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花朵数都最多，该光源的补光时间是6 小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6 小时/天。
（3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，
所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6 小时，
其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
27．研究表明，氧苯酮（BP-3）可影响水生植物的光合作用。某实验小组以海洋植物龙须菜为材料，进行
如下实验：先用洁净海水配制浓度分别为0、5、10、30μmol/L 的BP-3 溶液；再将龙须菜置于上述溶液中，
并在80μmol/（m2·s）光强下室温连续处理30h，期间每隔一段时间轻轻晃动培养容器。回答下列问题：
(1)本实验的探究目的是 ；每隔一段时间轻轻晃动容器，目的是 。
(2)已知BP-3 不影响植物的呼吸作用，实验结果发现5μmol/L、10μmol/L 和30μmol/L 的BP-3 溶液处理后，
龙须菜净光合放氧速率分别为对照组的88.7%、83.8%和73.9%，这说明 。
(3)可采用黑白瓶法测定龙须菜的净光合速率和呼吸速率，请以溶解氧含量为检测指标写出实验方案并用相
关数据表示净光合速率和呼吸速率的大小。
实验方案： ；
净光合速率和呼吸速率的数值大小分别表示为： 。
(4)在相同光照、温度等适宜条件下测定甲组（为龙须菜叶绿体悬液）和乙组（为对龙须菜的直接培养）的
氧气释放速率。经检测发现，乙组的氧气释放速率小于甲组，原因是 。
【答案】(1) 研究不同浓度的BP-3 对龙须菜光合作用的影响 保证龙须菜受光均匀、能充分与溶
液接触
(2)BP-3 会抑制龙须菜的光合作用，且一定范围内浓度越大抑制作用越强
(3) 取龙须菜均分为2 组，分别加入黑瓶和白瓶中，测定两瓶中溶解氧含量并记录为a，然后将白瓶置
于80mol/（m²·s）光强下室温连续处理30h，黑瓶无光条件室温下处理30h，再次测定两瓶中溶解氧含量并
记录，白瓶数据记录为b，黑瓶数据记录为c（注：表示数字的字母不限） 净光合速率为（b-a）/30，
呼吸速率为（a-c）/30
(4)乙组是完整的龙须菜，细胞会进行呼吸作用消耗氧气
【分析】该实验的目的是探究氧苯酮（BP-3）对龙须菜（水生植物）光合作用的影响，自变量为BP-3 溶
液的浓度，因变量为龙须菜（水生植物）光合作用的强度，其他为无关变量，无关变量为保持相同且适宜。
【详解】（1）该实验的目的是探究氧苯酮（BP-3）对龙须菜（水生植物）光合作用的影响，每隔一段时
间轻轻晃动容器，可以保证龙须菜受光均匀、能充分与溶液接触。
（2）该实验的自变量为BP-3 溶液的浓度，因变量为龙须菜（水生植物）光合作用的强度，用5μmol/L、
10μmol/L 和30μmol/L 的BP-3 溶液处理后，龙须菜净光合放氧速率分别为对照组的88.7%、83.8%和
73.9%，这说明BP-3 会抑制龙须菜的光合作用，且一定范围内浓度越大抑制作用越强。
（3）可以在黑暗条件下测定植株的呼吸速率，可以在光照条件下测定植株的净光合速率，为了采用黑白
瓶法测定龙须菜的净光合速率和呼吸速率，取龙须菜均分为2 组，分别加入黑瓶和白瓶中，测定两瓶中溶
解氧含量并记录为a，然后将白瓶置于80mol/（m²·s）光强下室温连续处理30h，黑瓶无光条件室温下处理
30h，再次测定两瓶中溶解氧含量并记录，白瓶数据记录为b，黑瓶数据记录为c，净光合速率为（b-a）/
30，呼吸速率为（a-c）/30。
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（4） 乙组是完整的龙须菜，细胞会进行呼吸作用消耗氧气，而甲组为龙须菜叶绿体悬液，不能进行呼吸
作用，因此乙组的氧气释放速率小于甲组。
28．仙人掌类等多种植物生长于热带干旱地区，而这种环境的特点是白天炎热夜晚寒冷，这类植物经过长
期进化发展出一套独特的生存策略：夜晚气孔开放，吸收CO2并将其转化为苹果酸储存起来；白天为了减
少蒸腾作用，气孔关闭，储存的苹果酸在酶的催化下分解生成CO2用于光合作用。回答下列有关问题。
(1)植物光合作用过程十分复杂，根据 ，将光合作用过程概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
(2)仙人掌白天进行光合作用时消耗CO2的来源是 。为了验证仙人掌的生存策略，简单的实验
方法是检测高温干旱条件下，生活在密闭装置中的仙人掌，在白天和夜晚环境中 的净变化量
来证明。
(3)黄昏时刻，光照不足会引起仙人掌叶绿体中NADPH 与NADP+的比值会 ，理由是
。
(4)我们熟悉的多肉植物光合作用特点与仙人掌相同。有人认为夜晚将多肉植物置于卧室中有利于净化空气。
请利用以上信息，分析提出此观点最可能的原因。 。
【答案】(1)是否需要光
(2) 苹果酸分解生成、丙酮酸分解生成 二氧化碳
(3) 减小 光照不足，光反应产生的 NADPH 减少，NADP+增多
(4)多肉植物夜间缺乏光照，无法进行光合作用，同时植物呼吸作用消耗氧气，不能净化空气
【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 的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】（1）光合作用的过程十分复杂，根据是否需要光可以分为光反应和暗反应两个阶段。
（2）结合题图可知，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸分解释放CO2、丙酮酸分解生成CO2，可参与光合
作用；分析题意，夜晚气孔开放，吸收CO2 并将其转化为苹果酸储存起来；白天气孔关闭，储存的苹果酸
在酶的催化下分解生成CO2 用于光合作用，即白天和夜晚二氧化碳的浓度差异较大，故生活在密闭装置中
的仙人掌，可通过检测两个时刻的二氧化碳净变化量来证明。
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（3）黄昏时刻，光照不足短时间内，光反应产生的 NADPH 减少，NADP+增多，故 NADPH/NADP＋的
值减小。
（4）结合题意分析可知，仙人掌类等植物夜晚气孔开放，吸收CO2 并将其转化为苹果酸储存起来，此时
缺乏光照，无法进行光合作用，同时植物呼吸作用消耗氧气，不能净化空气。
29．水稻为我国重要的粮食作物，为研究外源Ca2+对盐胁迫下水稻光合作用的影响。研究人员以2 个水稻
品种（WYJ 和IR36）为材料做了相关实验，每个品种设置4 个处理组：CK（0mmol/LNaCl+0mmol/
LCaCl2）、T1、T2（100mmol/LNaCl+5mmol/LCaCl2）、T3（100mmol/LNaCl+10mmol/LCaCl2）。处理7
天后采样测定各项指标，结果如下图所示。
请回答下列问题:
(1)根据题干信息可知，TI 组的处理为 。
(2)由图甲可知，耐盐性较高的水稻品种是 。分析图甲，可知Ca2+对WYJ 水稻净光合速率的
影响是 （答出两点）。
(3)绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与 结合，形成的产物可以接受
释放的能量并且被还原。根据图乙可知，Ca2+可以 （填“增大”或“减小”）气孔导度。
(4)有同学推测，盐胁迫能够降低IR36 水稻叶肉细胞中叶绿素的含量，而Ca2+能够提高盐胁迫条件下叶片
叶绿素含量，请你利用题中材料，设计实验确认此同学的推测是否正确，请写出你的实验思路：
。
【答案】(1)（100 mmol/L NaCl+0 mmol/L CaCl2）
(2) WYJ Ca2+能减缓盐胁迫引起的水稻净光合速率的下降；且10mmol/L CaCl2 处理比5mmol/L
CaCl2 处理对减缓水稻净光合速率下降的效果更为明显。
(3) C5 NADPH 和ATP 增大
(4)分别取等量、相同部位的CK、T1、T2（和T3）组IR36 水稻叶片，用无水乙醇提取色素，并用纸层析
法分离色素，比较各组滤纸条最下方两条色素带的宽度
【分析】1、实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量，
因自变量改变而变化的变量叫作因变量，上述实验中过氧化氢分解速率就是因变量，除自变量外，实验过
程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。
2、题图分析：
图甲：图甲为4 个实验组净光合速率变化关系图，由图可知，外源Ca2+对盐胁迫下水稻净光合作用有缓解
作用，且在实验浓度范围内，外源Ca2+浓度大，缓解效果更好。比较WYJ 和IR36 两个品种的实验数据，
外源Ca2+对WYJ 的缓解效果好。
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图乙：图乙为4 个实验组气孔导度变化关系图，由图可知，外源Ca2+可促进盐胁迫下水稻气孔导度开放，
且在实验浓度范围内，外源Ca2+浓度大，促进作用大。比较WYJ 和IR36 两个品种的实验数据，外源
Ca2+对WYJ 的促进作用大。
【详解】（1）由题干信息：“CK（0mmol/L NaCl+0mmol/L CaCl2）、T1、T2（100mmol/L
NaCl+5mmol/L CaCl2）、T3（100mmol/LNaC1+10mmol/L CaCl2）”可知，其中CK 为不做处理的空白对
照，T1 应该为盐胁迫处理的水稻，根据T3 和T4 的处理，可知T1 的处理为不加CaCl2，仅用100mmol/L
NaCl 处理。
（2）从图甲可知，与CK 相比，盐胁迫处理的T1 组，WYJ 净光合速率下降的幅度小于IR36，因此耐盐性
较高的水稻品种是WYJ；与盐胁迫处理的T1 相比，T2 和T3 组WYJ 的净光合速率均有所增加，即Ca2+能
减缓盐胁迫引起的水稻净光合速率的下降；且10mmol/L CaCl2 处理比5mmol/LCaCl2 处理对减缓水稻净光
合速率下降的效果更为明显。
（3）绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5 结合，形成的产物可以接受NADPH 和
ATP 释放的能量并且被还原。根据图乙可知，与T1 组比较，T2 和T3 的气孔导度均有所增加，因此
Ca2+可以增大气孔导度。
（4）根据题干“盐胁迫能够降低IR36 水稻叶肉细胞中叶绿素的含量，而Ca2+能够提高盐胁迫条件下叶片
叶绿素含量”可知，需要设置至少3 组实验，即空白对照组、盐胁迫处理组、盐胁迫和Ca2+处理组，所以
应选择CK、T1、T2 作为实验材料，分别取等量、相同部位的CK、T1、T2（和T3）组IR36 水稻叶片，
用无水乙醇提取色素，并用纸层析法分离色素，比较各组滤纸条最下方两条色素带的宽度。
30．人工光植物工厂可控制光照、温度、CO2浓度等环境因素。水芹是一种重要的水生蔬菜，因富含多种
维生素、蛋白质和钙、磷等矿质元素，具有较高食用价值。研究不同光质配比（红光：蓝紫光）对水芹光
合作用及品质指标数据如下表1、2（注：CK 为白光对照组，T1—T4为不同光质配比，各组输出功率相
同）
表1：不同光质配比对水芹光合参数的影响
处
理
净光合速率（CO2/
μmol·m-2·s-1）
气孔导度
（mol·m-2·s-1）
胞间CO2浓度
（μmol·mol-1）
蒸腾速率
（mmol·m-2·s-1）
CK
12.36
0.14
1123
1.33
T1
16.21
0.12
1052
1.33
T2
21.79
0.07
747
0.81
T3
19.88
0.04
588
0.61
T4
21.98
0.07
1232
0.81
表2：不同光质配比对水芹品质的影响
处
理
可溶蛋白含量
（mg·100g-1）
维生素C 含量
（mg·100g-1）
硝酸盐含量
（mg·kg-1）
粗纤维含量
（mg·100g-1）
CK
3.88
40.69
3480
0.90
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T1
5.73
49.59
2745
1.08
T2
6.88
52.12
2437
1.04
T3
3.89
47.01
2701
1.07
T4
8.77
49.95
2007
0.94
回答下列问题：
(1)不同光质配比直接影响光合作用 过程，该过程的产物是 。
(2)由表1 数据可知，环境CO2浓度 （是/否）为限制T4组净光合速率的因素，理由是
。
(3)分析表1 表2 数据， 处理为最优光质配比组，你的理由是 。
(4)若Mg2+含量增加，则会增加叶绿体中 含量，使吸收光能增加。为进一步研究光质配比对光
反应的影响，研究人员对类囊体膜上PSII 光复合体开展研究。研究发现PSII 光复合体含有光合色素，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。弱光下LHC 蛋白激酶活性 （增强/减弱），导致
LHCII 与PSII 结合，有利于对光能的捕获。依据该研究结果可推测，不同光质配比对光合速率的影响可能
与 有关。
【答案】(1) 光反应 ATP、O2、NADPH（[H]）
(2) 否 气孔导度小，但胞间CO2 浓度较高
(3) T4 T4 组净光合速率最大，可溶性蛋白高且硝酸盐含量低
(4) 叶绿素 减弱 影响LHCII 与PSII 结合与分离/影响LHC 蛋白激酶活性
【分析】光合作用：
（1）光反应阶段：水光解产生[H]和氧气，ADP 和Pi 结合形成ATP。
（2）暗反应阶段：二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP 和[H]的作用下，还原
成五碳化合物，同时ATP 水解成ADP 和Pi。
【详解】（1）光反应阶段需要光照，暗反应阶段不需要光照，故不同光质配比直接影响光合作用光反应
过程；光反应阶段发生水光解产生[H]（NADPH）和氧气，ADP 和Pi 结合形成ATP，故光反应过程的产
物是ATP、O2 和NADPH（[H]）。
（2）分析表1，T4 组气孔导度小，但胞间CO2 浓度较高，由此可知，环境CO2 浓度不是限制T4 组净光
合速率的因素。
（3）分析表1 和表2，T4 组净光合速率最大，可溶性蛋白高且硝酸盐含量低，由此可知，T4 处理为最优
光质配比组。
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（4）Mg2+是叶绿素的必要成分，故若Mg2+含量增加，则会增加叶绿体中叶绿素的含量，使吸收光能增
加。弱光下叶肉细胞内LHC 蛋白激酶活性下降，LHCI 与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强。
依据该研究结果可推测，不同光质配比对光合速率的影响可能与影响LHCII 与PSII 结合与分离或影响LHC
蛋白激酶活性有关。
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