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专题06 光合作用
1．绿叶中色素的提取和分离
(1)实验原理
试剂
原理
提取
无水乙醇
绿叶中的色素溶于有机溶剂，而不溶于水
分离
层析液
各种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)实验步骤
(3)实验结果分析
色素种类
颜色
吸收光谱
胡萝卜素
类胡萝卜素(含量约占1/4)
橙黄色
主要吸收蓝紫光
叶黄素
黄色
叶绿素
a
叶绿素(含量约占3/4)
蓝绿色
主要吸收蓝紫光和红光
叶绿素b
黄绿色
结果分析：
①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。
②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素
a ，最窄的
是胡萝卜素，叶绿素b 的色素带比叶黄素的稍宽。
③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。
④相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素
a 和叶绿素
b 。
2．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
1
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由图可以看出：
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只
是吸收量较少。
1．探索光合作用原理的部分实验
年份
科学家
发现
19 世纪末
—
普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C 和O 被
分开，O2被释放，C 与H2O 结合成甲醛，然后甲
醛分子缩合成糖
1928
—
发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过
光合作用转化成糖
1937
英国植物学家希尔
发现希尔反应，即离体叶绿体在适当条件下发生
水的光解、产生氧气的化学反应
1941
美国科学家鲁宾和卡门
用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气来
源于H2O：
H2
18O＋CO2→植物→18O2；
H2O＋C18O2→植物→O2
1954
美国科学家阿尔农
发现在光照下，叶绿体可合成ATP。1957 年，他
发现该过程总是与水的光解相伴随
2.光合作用的概念及反应式
(1)光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。
(2)反应式：CO2＋H2O――→(CH2O)＋O2
3．光合作用的过程
项目
光反应
暗反应
过程模型
实质
光能转换为化学能，并放出O2
同化CO2形成有机物
时间
短促，以微秒计
较缓慢
2
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条件
色素、光、酶、水、ADP、NADP ＋、
Pi，必须有光
多种酶、ATP 、NADPH 、
CO2、C5，有无光均可
场所
在叶绿体内的类囊体薄膜上进行
在叶绿体基质中进行
物质转化
①水的光解：
2H2O――→4H＋＋O2；
②ATP 的合成：
ADP＋Pi＋能量――→ATP；
③NADPH 的合成：
NADP＋＋H＋――→NADPH
①CO2的固定：
CO2＋C5――→2C3；
②C3的还原：
注：NADPH 为C3 还原提供还
原剂和能量。
能量转化
光能→ATP
和
NADPH
中活跃的化学能
ATP 和NADPH 中活跃的化学能
→有机物中稳定的化学能
关系
在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体薄膜上的色素捕获后，将水分解为
O2和
H ＋ 等，形成ATP
和
NADPH
，于是光能转化成ATP
和
NADPH
中的化
学能；ATP
和
NADPH
驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为
储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化
密不可分
(1)源于必修1 P104“相关信息”：C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5 是指五碳化合物——核酮糖－
1,5－二磷酸(RuBP)。
(2)源于必修1 P104“相关信息”：光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，
再通过韧皮部运输到植株各处。
(3)源于必修1 P104正文拓展：光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取
产物并分析。实验发现，仅仅30 s 的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s，发现放射性代谢
产物减少到12 种，想要探究CO2转化成的第一个产物，可能的实验思路是不断缩短光照时间后杀死小球藻
，
同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为
CO
2转化成的第一个产物。
(4)源于必修1 P106“小字部分”：光合作用和化能合成作用的比较
项目
光合作用
化能合成作用
条件
光、色素、酶
酶
原料
CO2和H2O 等无机物
产物
糖类等有机物
能量来源
光能
某些无机物氧化时释放的能量
生物种类
绿色植物、蓝细菌等
硝化细菌、硫细菌等
4.环境改变时光合作用各物质含量的变化
(1)“过程法”分析各物质变化
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，
分析相关物质含量在短时间内的变化：
3
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(2)模型法表示C3和C5等物质含量变化
5．光合作用的意义
太阳光能的输入、捕获和转化，是生物圈得以维持运转的基础。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生
物学途径。
难度：★★★☆☆ 建议用时： 30 分钟 正确率 ： /20
一、单选题
1．根据科学家对光合作用的探索历程部分实验的分析，下列有关叙述正确的是（ ）
A．希尔反应模拟了叶绿体光合作用中的光反应阶段，说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都
来自水
B．鲁宾和卡门通过两组对比实验证明了光合作用释放的氧气来自H2O 而不来源于CO2，并检测到了具
有放射性的
18O2
C．阿尔农的实验说明ATP 的合成总是与水的光解相伴随
D．希尔反应中氧化态电子受体变为还原态电子受体，其实质是NADP+与H+结合形成NADH
【答案】C
【分析】光合作用的发现历程：
（1）1928 年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖；
（2）1937 年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其它氧化剂，在光照下可以
4
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释放出氧气；
（3）1941 年，鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验，分别为植物提供H218O 和C18O2 进行实验，证明
光合作用释放的O2 来自水；
（4）1954 年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP；1957 年，他发现这一过程总是与
水的光解相伴随。
【详解】A、该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移，故不能证明氧
气中的氧全部来自于水，A 错误；
B、18O 是一种稳定同位素，不属于放射性同位素，B 错误；
C、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，C 正确；
D、希尔反应中氧化态电子受体变为还原态电子受体，其实质是NADP+与H+结合形成NADPH，D 错误。
故选C。
2．下列有关科学史和科学研究方法的说法错误的是（ ）
A．卡尔文等用小球藻进行实验，最终探明了CO2→C5→（CH2O）
B．希尔制取叶绿体悬液并加入草酸铁，光照后发现存在还原性物质将Fe3+还原成Fe2+
C．鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自于H2O
D．恩格尔曼用水绵进行实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
【答案】A
【分析】1、卡尔文实验思路：同位素标记 14CO2，研究物质转化过程 材料：小球藻 处理：光照、提供
14CO2；不同时间杀死小球藻，再纸层析分离，最后鉴定放射性物质。
2、希尔实验实验思路：施加单一变量进行研究 材料：离体叶绿体 处理：给离体叶绿体悬浮液加入氧化
剂， 不通入CO2；给予光照 结果：叶绿体有O2 释放。
【详解】A、卡尔文等用小球藻等进行同位素标记实验，最终探明了CO2 中的碳到三碳化合物再到有机物
的过程，A 错误；
B、希尔制取叶绿体悬液并加入草酸铁，光照后发现存在还原性物质将Fe3+还原成Fe2+，离体的叶绿体释
放了氧气，B 正确；
C、鲁宾和卡门用同位素18O 标记法证明了光合作用释放的氧气来自于水，C 正确；
D、恩格尔曼用水绵进行实验，以好氧细菌为指示生物证明了叶绿体能吸收光能（红光和蓝紫光）用于光
合作用放出氧气，D 正确。
故选A。
3．将某种植物栽培于玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变
化情况，则下列相关说法错误的是（ ）
A．植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸，玻璃罩内O2的含量在f 点后又开始出现下降
B．图中b 点和f 点时，光合作用强度等于呼吸作用强度
C．de 段CO2浓度下降趋于平缓的原因主要是叶肉细胞的部分气孔关闭
5
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D．植物体的所有细胞都能进行光合作用和细胞呼吸，且ATP 的合成都是在膜上进行的
【答案】D
【分析】1、影响光合作用的外界因素主要是光照强度、温度、CO2 浓度等。
2、细胞内合成ATP 的生理过程有光合作用和细胞呼吸。
3、绿色植物的实际光合作用速率－呼吸速率=净光合作用速率。
4、分析坐标曲线时，一看横、纵坐标意义，二看曲线的起点、转折点、终点的意义，三看曲线的变化趋
势。
【详解】A、植物细胞在有光照时才能进行光合作用，有氧呼吸无论白天黑夜都能进行，f 点之后CO2 浓
度上升，是因为呼吸作用大于光合作用或者只有呼吸作用，O2 的含量下降，A 正确；
B、图中b 点和f 点，是两个拐点，分别是CO2 浓度的最高点和最低点，光合作用强度等于呼吸作用强度，
B 正确；
C、de 段由于出现光合午休现象，气孔关闭，细胞间隙的CO2 浓度降低，影响了光合作用强度，CO2 浓度
下降趋于平缓，C 正确；
D、植物体并非所有的细胞都能进行光合作用，只有绿色部分能进行，有氧呼吸无氧呼吸第一阶段ATP 在
细胞质基质中合成，有氧呼吸第二阶段ATP 在线粒体基质中合成，并不是在膜上，D 错误。
故选D。
4．光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因（GLO、CAT、GCL、
TSR）导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路（GCGT 支路），如图虚线所示。据图分析，下
列推测正确的是（ ）
A．光呼吸时C5与O2的结合发生在线粒体内膜上
B．在光呼吸中有ATP 和NADPH 的生成和消耗
C．有GCGT 支路的转基因植物发生了基因突变
D．GCGT 支路可以降低碳损失从而提高光合效率
【答案】D
【分析】分析题图可知，光呼吸代谢支路（GCGT 支路）可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，有利于
降低光呼吸消耗从而提高光合速率
【详解】A、卡尔文循环的场所为叶绿体基质，图中光呼吸代谢支路利用卡尔文循环中的C5，故C5 和O2
的结合发生叶绿体基质中，A 错误；
B、GCGT 支路中，甘油酸转化为PGA 过程中有ATP 的消耗，在乙醛酸转化为甘油酸过程中有NADH 的
消耗，故由GCGT 支路分析可知，该过程有ATP 和NADPH 的消耗但没有ATP 和NADPH 的生成，B 错误；
C、转基因属于基因重组，而非基因突变，C 错误；
D、光呼吸代谢支路（GCGT 支路）可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，有利于降低光呼吸消耗从而
提高光合速率，D 正确。
6
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故选D。
5．滴灌是干旱缺水地区最有效的节水灌溉方式。为制定珍稀中药龙脑香樟的施肥方案，研究者设置3 个实
验组（T1-T3，滴灌）和对照组（CK，传统施肥方式），按下表中施肥量对龙脑香樟林中生长一致的个体
施肥，培养一段时间后测得相关指标如下表。据表分析错误的是（ ）
处
理
施肥
量/（mg/kg）
呼吸速
率/（μmol·m-2s-1）
最大净光合速
率/（μmol·m-2s-1）
光补偿
点/（μmol·m-2s-1）
光饱和点
/（μmol·m-2s-1）
T1
35.0
2.74
13.74
84
1340
T2
45.5
2.47
16.96
61
1516
T3
56.0
2.32
15.33
61
1494
CK
35.0
3.13
11.59
102
1157
（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。）
A．光照强度为100μmol·m-2s-1时，实验组比对照组积累更多有机物
B．光照强度为1600μmol·m-2s-1时，实验组的光合速率比对照组更高
C．实验结果不能说明滴灌能够提高水肥利用效率
D．各处理中T2 的施肥方案最有利于龙脑香樟生长
【答案】C
【分析】光反应只发生在光照下，是由光引起的反应。光反应发生在叶绿体的类囊体膜。光反应从光合色
素吸收光能激发开始，经过水的光解，电子传递，最后是光能转化成化学能，以ATP 和NADPH 的形式贮
存。光合速率=呼吸速率+净光合速率。
【详解】A、由表可知，当光照强度为100umol.m-2s-1 时，实验组都超过光的补偿点，而对照组还未达到
光补偿点，与对照组相比，实验组的净光合速率都大于对照组，说明实验组比对照组积累更多的有机物，
A 正确；
B、由表可知，当光照强度为1600umol.m-2s-1 时，各组都达到光的饱和点，光合速率=呼吸速率+净光合速
率，实验组的光合速率都大于对照组，B 正确；
C、由表可知，当光照强度都达到光的补偿点，与对照组相比，实验组的净光合速率都大于对照组，说明
实验组比对照组积累更多的有机物。当各组光照强度都达到光的饱和点，实验组的光合速率都大于对照组，
说明滴灌能提高水肥利用效率，C 错误；
D、由表可知，T2 处理组的净光合速率最大，植物积累的有机物最多，最有利于龙脑香樟的生长，D 正确。
故选C。
6．大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisco 的酶，参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下，
Rubisco 以五碳化合物（RuBP）为底物，在CO2/O2值高时，使RuBP 结合CO2发生羧化；在CO2/O2值低时，
使RuBP 结合O2发生氧化进行光呼吸，具体过程如下图所示。下列有关说法正确的是（ ）
7
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A．大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体
B．光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中
C．有氧呼吸和光呼吸均产生ATP
D．干旱、晴朗的中午，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低
【答案】A
【分析】光合作用：
(1)光反应阶段:水光解产生NADPH 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NADPH 的作用下，还
原成五碳化合物 同时ATP 水解成ADP 和Pi。
【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、在较强光照下，Rubisco 以五碳化合物（RuBP）为底物，在CO2/O2 值高时，使RuBP 结合CO2 发生
羧化；在CO2/O2 值低时，使RuBP 结合O2 发生氧化进行光呼吸，由以上可知，光呼吸和卡尔文循环发生
场所一致，在叶绿体基质进行，B 错误；
C、由图可知，在CO2/O2 的值低时，RuBP 结合氧气发生光呼吸，光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH，
C 错误；
D、干旱、晴朗的中午，胞间CO2 浓度会降低，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增强，D 错误。
故选A。
7．科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行闪光实验，结果
如题图。下列分析错误的是（ ）
A．光合作用时ATP 从叶绿体类囊体膜向叶绿体基质移动
B．只要供给ATP 和NADPH，叶绿体可在里暗中将CO2转变为糖
C．该实验直接测量出来的O2释放速率是净光合作用速率
D．阴影部分的面积可表示一个光暗交替的时间内NADPH 和ATP 的积累量
8
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【答案】C
【分析】1、光合作用的过程分为光反应和暗反应两个过程，两者在不同的酶的催化作用下独立进行，一
般情况下，光反应的速度比暗反应快，光反应的产物 ATP 和NADPH 不能被暗反应及时消耗掉，原因是
暗反应中酶的催化效率和数量都是有限的。
2、真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
【详解】A、光反应在类囊体膜上进行，暗反应在叶绿体基质进行，光反应为暗反应提供ATP 和
NADPH，ATP 从叶绿体类囊体膜向叶绿体基质移动，A 正确；
B、光合作用暗反应的进行有光无光都可以，因此只要供给ATP 和NADPH，叶绿体可在黑暗中将CO2 转
变为糖，B 正确；
C、由于该实验中只存在离体的叶绿体，不存在呼吸作用，所以测出的O2 释放速率为总光合作用速率，C
错误；
D、暗反应固定二氧化碳，消耗ATP 与NADPH，所以阴影部分应该表示光反应产生量与暗反应消耗量的
差值，故可表示一个光暗交替的时间内NADPH 和ATP 的积累量，D 正确。
故选C。
8．研究人员为进行相关探究，设计了以下实验装置，基本使用过程如图所示。甲基蓝结晶使溶液呈蓝色，
其对浓度的影响忽略不计。若a 管溶液浓度小于b 管，则蓝色液滴上浮；反之，则蓝色液滴下沉；若相等，
则蓝色液滴位置不变。下列说法正确的是（ ）
A．科研人员的实验目的可能是比较不同植物种类叶圆片的细胞液浓度大小
B．若蓝色液滴上移，则光学显微镜下能观察到叶圆片细胞中细胞液的绿色变深
C．若将装置中的蔗糖溶液换成硝酸钾溶液，当叶圆片细胞质壁分离又复原时，蓝色液滴位置不变
D．若将a 管中液体换成适宜浓度碳酸钠溶液，通过观察叶圆片上浮的数量可以探究光照强度对光合作
用强度的影响
【答案】A
【分析】蓝色小滴下降或上升与液滴浓度与蔗糖溶液浓度的大小有关，当蓝色小滴的浓度大于蔗糖溶液的
溶度时，蓝色小滴下降，反之蓝色小滴就上升。
【详解】A、根据题干信息“若a 管溶液浓度小于b 管，则蓝色液滴上浮；反之，则蓝色液滴下沉；若相
等，则蓝色液滴位置不变”，因此本实验可以根据蓝色小液滴的位置判断不同植物种类叶圆片的细胞液浓
度大小，A 正确；
B、蓝色液滴上移，是由于a 管溶液浓度小于b 管，说明叶圆片中的叶肉细胞失水使a 的浓度降低，因此叶
肉细胞失水，但叶肉细胞的液泡是无色的，B 错误；
C、若将装置中的蔗糖溶液换成硝酸钾溶液，当叶圆片细胞质壁分离后又自动复原时，由于细胞壁有保护
和支撑的作用，细胞液浓度大于外界溶液浓度，会吸收水分，导致a 的浓度升高，蓝色液滴下降，C 错误；
D、若将a 管中液体换成适宜浓度碳酸氢钠溶液（而不是碳酸钠溶液），通过观察叶圆片上浮的数量可以
探究光照强度对光合作用强度的影响，D 错误。
故选A。
9．研究人员测定了不同温度条件下，水稻植株在黑暗中单位时间内O₂ 的消耗量以及光照条件下单位时间
9
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内O₂ 的释放量，结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．O₂ 产生的场所是叶绿体的类囊体薄膜，消耗的场所是线粒体基质
B．35℃时水稻植株的有机物积累量大于20℃时的有机物积累量
C．30℃时水稻植株固定CO₂ 的量是其产生CO₂ 量的2 倍
D．据图分析可知，40℃时水稻植株的光合作用停止
【答案】C
【分析】分析题图：图中O2 的消耗速率表示呼吸速率，O2 的释放速率表示净光合速率。
【详解】A、O2 产生的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜，消耗的场所是线粒体内膜，A 错误；
B、O2 的释放速率表示净光合速率即有机物积累量，图中显示35℃时水稻植株O2 的释放速率比于20℃时
的更小，故35℃时水稻植株的有机物积累量小于20℃时的有机物积累量，B 错误；
C、图中O2 的消耗速率表示呼吸速率，O2 的释放速率表示净光合速率，总光合作用速率=净光合速率+呼
吸速率，两条曲线的交点表示净光合速率等于呼吸速率，30 ℃时，水稻植株的总光合作用速率是呼吸作用
速率的两倍，故此时固定CO2 的量是其产生CO2 量的2 倍，C 正确；
D、40 ℃时水稻植株净光合速率为0，光合作用并未停止，D 错误。
故选C。
10．为探究 C4 植物中的 PEPC 酶和 PPDK 酶能否提高C3植物光合作用的 效率，研究者将玉米（C4 植
物）的PEPC 酶基因和PPDK 酶基因导入水稻（C3植物）。在灌浆期一定的 CO2 浓度条件下，分别测定
了双转基因水稻和原种水稻的叶绿素含量及净光合速率，结果如下图所示。下列有关分析，错误的是（
）
A．该实验的自变量为是否导入 PEPC 酶基因和和 PPDK 酶基因
B．由图甲可知，双转基因水稻对红光和蓝紫光的吸收率比原种水稻高
C．PEPC 酶基因和PPDK 酶基因通过降低细胞呼吸作用来提高净光合速率
10
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D．若在适宜光照条件下提高实验时CO2的浓度，可增加双转基因水稻的产量
【答案】C
【分析】题图分析：自变量为是否导入 PEPC 酶基因和和 PPDK 酶基因；因变量为叶绿素含量、净光合速
率。
【详解】A、依据题干信息，原种水稻与双转基因水稻的区别是是否导入 PEPC 酶基因和和 PPDK 酶基因，
是该实验的自变量，A 正确；
B、依据图甲可知，双转基因水稻与原种水稻相比，其叶绿素含量明显提高，叶绿素主要吸收红光和蓝紫
光，说明双转基因水稻对红光和蓝紫光的吸收率比原种水稻高，B 正确；
C、PEPC 酶基因和 PPDK 酶基因表达产生的物质，导致叶绿素含量增高，因此应该是提高光合作用强度
来达到提高净光合作用强度的，C 错误；
D、若在适宜的光照条件下，即光照强度一定时，增大其他因素如CO2 浓度，可增加双转基因水稻的产量
（净光合速率），D 正确。
故选C。
11．下图表示某植物同化CO2的过程，夜晚气孔开放，吸收CO2并转化为苹果酸储存起来；白天气孔关闭，
苹果酸分解生成CO2，相关描述正确的是（ ）
A．细胞内的pH 值清晨比傍晚时高
B．白天进行光合作用利用的CO2全部来自苹果酸的分解
C．该植物白天将光能转化为活跃的化学能，夜晚将活跃的化学能转化为稳定的化学能
D．白天气孔关闭可有效减少水分蒸发，有利于适应高温干旱环境
【答案】D
【分析】分析题图：左图表示植物白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2 用于光合作用；右
图表示植物夜间气孔开放，吸收的CO2 生成苹果酸储存在液泡中。
【详解】A、白天气孔关闭，同时进行光合作用消耗CO2，夜晚气孔打开，吸收CO2 同时细胞呼吸产生
CO2，所以早晨（可以理解为天刚亮）细胞内的pH 值清晨比傍晚（刚刚经历完1 天的光合作用）时低，A
错误；
B、白天进行光合作用利用的CO2 除了来自苹果酸的分解，还有细胞呼吸产生的CO2，B 错误；
C、该植物白天进行光合作用，实现了将光能转化为活跃的化学能，并将活跃的化学能转化为稳定的化学
能，夜晚进行呼吸作用，将稳定的化学能转化为活跃的化学能，满足了生命活动的需要，C 错误；
D、该植物白天气孔关闭可有效减少水分蒸发，有利于适应高温干旱环境，D 正确。
故选D。
12．如图为RuBP 羧化酶的催化过程，下列有关RuBP 羧化酶的叙述，正确的是（ ）
11
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A．提取RuBP 羧化酶时，研磨叶片时应加入无水乙醇
B．RuBP 羧化酶能为CO2固定提供所需的活化能
C．若突然升高CO2浓度，短时间内RuBP 的量将增大，3-PGA 的量将减少
D．适当增强光照时，叶绿体基质中RuBP 羧化酶活性增强，催化C3合成速率加快
【答案】D
【分析】光合作用的过程及场所：光反应发生在类囊体薄膜中，主要包括水的光解和ATP 的合成两个过程；
暗反应发生在叶绿体基质中，主要包括CO2 的固定和C3 的还原两个过程。光反应与暗反应紧密联系，相
互影响，光反应为暗反应提供NADPH 和ATP，暗反应为光反应ADP、Pi、NADP+。
【详解】A、无水乙醇会破坏酶活性，提取RuBP 羧化酶时，研磨叶片时不应加入无水乙醇，A 错误；
B、酶作用机理是降低化学反应活化能，因此RuBP 羧化酶不能为CO2 固定提供所需的活化能，B 错误；
C、若突然升高CO2 浓度，增加了RuBP 的消耗量，短时间内其生成量不变，故短时间内RuBP 的量将减
少；短时间内3－PGA 生成量增加，其消耗量不变，导致3－PGA 的量增多，C 错误；
D、增强光照时叶绿体基质中的H+和Mg2+浓度升高使Rubisco 的活性增强，进而对CO2 与C5 结合后的催
化效率更高，生成C6 化合物更快，C3 合成速率加快，D 正确。
故选D。
13．某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。图表示两
者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列叙述错误的是（ ）
A．光照强度低于P 时，突变型的光反应强度低于野生型
B．光照强度高于P 时，突变型的暗反应强度高于野生型
C．光照强度高于P 时，光照强度不是限制突变型光合速率的主要环境因素
12
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D．光照强度低于P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
【答案】C
【分析】分析题意及题图可知，突变型水稻叶片叶绿素含量低，而固定CO2 酶的活性高，图中P 点是个转
折点，P 点前光照强度低，突变型光合速率低，P 点后光照强度高，突变光合速率高，需正确分析其原因。
【详解】A、突变型的叶绿素含量约为野生型的一半，且光照强度低于P 时，突变型的光合速率更低，所
以突变型的光反应强度低于野生型，A 正确；
B、突变型固定CO2 的酶活性显著高于野生型，且光照强度高于P 时，突变型的光合速率更高，所以，突
变型的暗反应强度高于野生型，B 正确；
C、P 点并未达到突变型水稻光合作用的光饱和点，故光照强度高于P 点但小于光饱和点时，限制光合速率
的主要环境因素是光照强度，当光照强度大于光饱和点时，限制光合速率的主要环境因素是CO2 浓度，C
错误；
D、P 点并未达到突变型水稻光合作用的光饱和点，光照强度低于P 时，限制光合速率的主要环境因素是光
照强度，D 正确。
故选C。
14．科研人员研究了温度对人工种植的番茄幼苗光合作用与呼吸作用的影响，其他条件相同且适宜，实验
结果如图所示。据图分析，下列说法错误的是（ ）
A．真光合的最适温度在30~35℃之间
B．P 点时，叶绿体吸收CO2与线粒体产生CO2达到平衡
C．持续光照条件下，25℃最有利于番茄幼苗生长
D．日夜各12 小时，20℃
最有利于番茄幼苗生长
【答案】B
【分析】1、图中自变量为温度，光照下吸收CO2 的量为净光合速率，黑暗中放出CO2 的量代表的是不同
温度下有机物的消耗量，也代表呼吸速率。
2、实际光合速率=净光合速率+呼吸速率。
【详解】A、真光合速率=净光合速率+呼吸速率，30℃环境中蒲公英的实际光合速率为3+3.5=6.5mg/h，
35℃环境中蒲公英的实际光合速率为3.5+3=6.5mg/h，故真光合的最适温度在30~35℃之间，A 正确；
B、P 点时，净光合速率大于0，说明光合作用速率大于呼吸作用速率，叶绿体吸收CO2 大于线粒体产生
CO2，B 错误；
C、在光照下，图中数据表明温度在25℃时，植物的净光合速率最大，最有利于番茄幼苗生长，C 正确；
D、黑暗条件下植物CO2 释放量表示呼吸作用，光照条件下植物CO2 吸收量表示净光合作用，实际光合作
用=净光合作用+呼吸作用，日夜各12 小时，20℃积累的有机物为12×（3.25+1.5）-24×1.5=21mg/h，在图
中各温度下积累的最多，最有利于番茄幼苗生长，D 正确。
故选B。
15．Rubisco 酶是一种能催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。某种藻类能够吸收水体
中的CO2和HCO3
-，使细胞中无机碳含量高出胞外500～1000 倍以上，极大地提高了Rubisco 酶所在局部空
间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。下列相关叙述错误的是（ ）
13
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A．Rubisco 酶催化CO2固定的过程发生在叶绿体基质中
B．由图可知，该藻类可以通过主动运输方式吸收并积累HCO3
-
C．光合作用中卡尔文循环过程所需的ATP 全部来自于细胞呼吸
D．若培养液中加入一定量H14CO3
-，追踪放射性可验证图中碳的转移途径
【答案】C
【分析】同位素标记法是用物理性质特殊的同位素标记化学反应中原子的去向，可用于示踪物质的运行和
变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。14C、32P、3H、35S、是放
射性同位素，15N、18O 不具有放射性，是稳定性同位素。
【详解】A、Rubisco 催化CO2 固定成C3，该过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中，A 正确；
B、根据图示可知，图示为无机碳浓缩过程，说明叶绿体中HCO3-浓度高于细胞质基质高于细胞外，即该
藻类通过主动运输方式吸收并积累HCO3-，B 正确；
C、卡尔文循环过程中所需的ATP 来源于光反应，C 错误；
D、H14CO3-能分解产生14CO2，14CO2 能被用于暗反应，14C 具有放射性，因此，若培养液中加入一定
量H14CO3-，可追踪放射性可验证图中碳的转移途径，D 正确。
故选C。
二、多选题
16．光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素的吸收和传递后使
PSI 和PSII 上发生电荷分离产生高能电子，高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。电子传递的结果是一
方面引起水的裂解以及NADP+的还原；另一方面建立跨膜的H+浓度梯度，启动光合磷酸化形成ATP。光
反应的部分过程如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．原初反应实现了光能到电能的能量转化过程
14
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B．类囊体膜内外H+浓度梯度的形成与水的裂解、质体醌的转运以及NADP+的还原有关
C．图中H+通过主动运输进入叶绿体基质
D．光反应产生的NADPH 和ATP 用于暗反应中三碳化合物的还原
【答案】ABD
【分析】光合作用的过程：①光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体薄膜）：水的光解产生NADPH 与O2，
以及ATP 的形成；②暗反应阶段（场所是叶绿体的基质）：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C5 和糖类等有机物。
【详解】A、根据题干“原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电
子”可知，原初反应实现了光能到电能的能量转化过程，A 正确；
B、由图可知，类囊体膜内外H+浓度梯度的形成（即基质中的H+浓度低，类囊体腔中的H+浓度高）与水
的裂解、质体醌的转运以及NADP+的还原有关，B 正确；
C、由图可知，叶绿体基质中的H+浓度低，类囊体腔中的H+浓度高，即H+从类囊体腔进入叶绿体基质属
于顺浓度梯度运输，且需要载体蛋白，故图中H+通过协助扩散进入叶绿体基质，C 错误；
D、C3（3-磷酸甘油酸）在光反应提供的ATP 和NADPH 的作用下还原生成C5 和糖类等有机物，D 正确。
故选ABD。
17．在光照强度等其他条件相同且适宜的情况下，测定了某幼苗在不同温度下的CO2吸收速率，在黑暗条
件下测定了该幼苗在不同温度下的CO2生成速率，实验结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）
温度/℃
25
30
35
40
45
50
55
CO2吸收速率
μmolCO2·dm－2·h－1
3.0
4.0
4.0
2.0
-1.0
-3.0
-2.0
CO2释放速率
μmolCO2·dm－2·h－1
1.5
2.0
3.0
4.0
3.5
3.0
2.0
A．分析表中的数据，可知35℃时植物实际光合速率最大
B．若进一步测量实际光合速率的最适宜温度，需要在30~40℃设置温度梯度继续实验
C．若昼夜时间相等，植物在25~35C 时可以正常生长
D．30℃与40℃时实际光合速率相同，说明酶的活性不受温度的影响
【答案】ABC
【分析】分析表格数据，在相同温度下，CO2 吸收速率的变化幅度比CO2 释放速率的变化幅度更大，CO2
吸收速率表示净光合速率，CO2 释放速率表示呼吸速率，温度影响酶的活性，此表格数据说明光合作用对
温度更敏感。
【详解】A、表格中CO2 吸收速率表示净光合速率，CO2 释放速率表示呼吸速率，实际光合速率等于净光
合速率+呼吸速率，代入表格数据可知，35℃时植物实际光合速率最大，A 正确；
B、35℃时植物实际光合速率最大，进一步测最适温度，应在35℃左右的范围内设置梯度，即需要在
30~40℃设置温度梯度继续实验，B 正确；
C、若昼夜时间相等，白天积累的有机物大于晚上消耗的有机物植物可正常生长，即白天的CO2 吸收速率
大于晚上CO2 的释放速率，由表格可知，植物在25~35℃时（净光合速率大于呼吸速率）可以正常生长，
C 正确；
D、实际光合速率等于净光合速率+呼吸速率，30℃与40℃时实际光合速率相同，但净光合速率和呼吸速
率都不同，酶的活性受温度的影响，如40℃时呼吸作用强度大于30℃，40℃时呼吸酶的活性更高，D 错误。
故选ABC。
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18．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。
故选AC。
19．下图表示植物叶肉细胞中光合作用、有氧呼吸的过程及两者之间的联系。其中甲—戊表示生理过程，
a—d 表示相关物质。下列说法不正确的是（ ）
A．物质a 表示ATP，物质c 表示O2，物质d 表示CO2
B．甲表示光合作用的光反应阶段，对光能的吸收不需要酶的直接参与
C．若该叶肉细胞产生的物质c 和物质d 的量相等，则该植物的净光合速率为0
D．用
18O 同时标记H2O 和CO2，可探究光合产物O2中O 元素的来源
【答案】ACD
【分析】分析题图：图中甲表示光反应，乙表示暗反应，丙表示有氧呼吸第三阶段，丁表示有氧呼吸第二
阶段，戊表示有氧呼吸第一阶段；a 表示ATP 和NADPH，b 表示ADP 和Pi、NADP+，c 表示氧气，d 表示
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二氧化碳。
【详解】A、物质a 表示光反应产生的ATP 和NADPH，物质c 表示O2，物质d 表示有氧呼吸第二阶段产
生的CO2，A 错误；
B、甲表示光合作用的光反应阶段，对光能的吸收不需要酶的参与，B 正确；
C、若物质c 和物质d 的量相等，则该植物的叶肉细胞的净光合速率为0，但是还有一些细胞只进行细胞呼
吸不进行光合作用，就整个植株而言，净光合速率小于0，C 错误；
D、用18O 分别标记H2O 和CO2，才可探究光合产物O2 中O 元素的来源，D 错误。
故选ACD。
20．蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示，其中Rubisco 是光合作用过程中催化CO2固定的酶，也能催化
O2与C5结合，下列叙述正确的是（ ）
A．CO2与O2可能竞争性结合Rubisco 的同一活性位点
B．CO2通过细胞膜和光合片层膜的跨膜运输方式相同
C．CO2固定过程不消耗能量与Rubisco 作用机理有关
D．蓝细菌的CO2浓缩机制可以提高羧化体中的CO2浓度
【答案】ACD
【分析】1、自由扩散的特点是顺浓度梯度，与膜内外物质浓度梯度有关，不需要载体蛋白协助，不消耗
能量。
2、协助扩散的特点是顺浓度梯度，与膜内外物质浓度梯度有关，还需要膜上的转运蛋白的协助，不消耗
能量。
3、主动运输的特点是逆浓度梯度，需要载体蛋白协助，需要消耗能量。
【详解】A、Rubisco 是光合作用过程中催化CO2 固定的酶，也能催化O2 与C5 结合，因此CO2 与O2 可
能竞争性结合Rubisco 的同一活性位点，A 正确；
B、据题图可知，CO2 进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜的方式为主动运输，B 错误；
C、Rubisco 可以降低化学反应的活化能，因此CO2 固定过程不消耗能量，C 正确；
D、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，D 正确。
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