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大题01 光合作用
一、历年考情及命题规律
1. 核心知识点覆盖全面：
（1）光合作用机制：2021 年聚焦CO2浓缩机制（Rubisco 酶功能、C₃/C₄ 途径）；2024 年结合光呼吸考查
C5与CO2/O2的竞争反应。
（2）影响因素与实验分析：2022 年以浒苔为材料探究光合色素与酶活性；2023 年通过盐胁迫实验分析叶
绿素含量与净光合速率的关系。
（3）跨模块整合：2024 年融合有氧呼吸（NADH 生成场所）、基因工程（转基因植株分析）；2021 年结
合酶工程（PEPC 与Rubisco 的亲和力比较）。
2. 命题载体与能力考查：
（1）实验设计占比显著：2023 年要求分析不同盐浓度下花生品种的适应性；2024 年通过转基因植株数据
推导光呼吸对产量的影响，需综合公式（总光合速率=净光合速率+呼吸速率+光呼吸速率）与图表信息。
（2）真实情境导向：农业实践（盐碱地种植、温室补光）、生态问题（浒苔绿潮）、前沿技术（CO₂ 浓缩
机制、基因编辑）成为高频载体，强调“科学探究”与“社会责任”核心素养。
（3）高阶思维要求提升：2024 年需动态分析光呼吸与总光合速率的相互作用；2021 年要求设计同位素示
踪实验验证碳转化路径，体现“模型与建模”能力。
3. 难度与分值分布：
（1）非选择题分值稳定在8-10 分，实验分析类占比60%以上，2024 年首次出现多图表联动分析（图1-图
3）。
（2）难度系数集中在0.6-0.65，2021 年因涉及复杂代谢路径（CO₂ 浓缩机制）未考特别深（0.4），但综合
性强。
二、2025 年考向预测
1. 情境创新与跨学科融合：
可能引入“气候适应性作物育种”，结合高温或干旱胁迫分析光保护机制（如叶黄素循环）；或结合
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“碳中和”背景，设计微藻生物反应器的光能转化效率模型，需运用能量计算（如光能→ATP→有机物）。
2. 实验设计进阶考查：
设计“多因子交互实验”，如同时调控光质（红光/蓝光比例）与CO2 浓度，探究对C3/C4 植物光合产
物的影响，需明确自变量、因变量及控制方法；可能强化“证伪类实验”，如通过突变体（叶绿体缺陷
型）验证光反应与暗反应的耦合关系。
3. 前沿技术与学科交叉：
（1）基因编辑技术（如CRISPR 改造Rubisco 酶活性）或酶工程（人工设计高亲和力CO₂ 转运蛋白）可能
成为新考点；
（2）结合数学建模，预测光合速率随环境因子（如光强、温度）变化的曲线，需理解限制因素与阈值效
应。
三、备考建议
（1）重点突破：光呼吸调控机制、C₃/C₄ 植物适应性差异、总光合与净光合的定量关系；
（2）能力提升：强化“实验设计-数据分析-结论推导”全流程训练，尤其是变量控制与图表信息取；
（3）关注热点：农业增产技术（如转光呼吸基因作物）、极端环境光合适应机制（盐碱地/高温）。
典例一：影响光合作用和呼吸作用的因素
（2023·辽宁·高考真题）花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实
验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题：
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(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 光，可用 等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是
。
(3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl 添加的条件下，LH12 的光合速率 （填“大于”“等于”或
“小于"）HH1 的光合速率，判断的依据是
。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl 添
加量为3．0g·kg¹ 的条件下，HY25 的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25 的
含量高，光反应生成更多的
，促进了暗反应进行。
(4)依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植
品种。
【答案】(1) 叶绿素a 和叶绿素b 红光和蓝紫 无水乙醇
(2)HH1
(3)大于 在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl 添加的条件下，LH12 的净光合速率和HH1 的净光合速
率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和， 叶绿素
ATP 和NADPH
(4)LH12
【难度】0.65
【知识点】绿叶中色素的提取和分离实验、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用
的因素、总、净光合与呼吸
【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更
充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，
随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，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）。
【详解】（1）花生叶肉细胞中的叶绿素包括叶绿素a 和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，可用无水乙醇
等有机溶剂从叶片中提取，因为叶片中的色素能溶解到有机溶剂中。
（2）结合图1 实验结果可以看出，盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1，因
为该品种的叶绿素含量受盐浓度变化影响更显著。
（3）在光照强度为500μmol·m-2·s-1、无NaCl 添加的条件下，LH12 的净光合速率和HH1 的净光合速率相
同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，因此可以判断，
LH12 的光合速率大于HH1 的光合速率。在光照强度为1500μmolm-2·s-1、NaCl 添加量为3．0g·kg¹ 的条件
下，HY25 的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25 的叶绿素含量高与其他三个
品种，光反应生成更多的ATP 和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。
（4）根据图2 数据可知，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植LH12 品种，因为该条件下，该品种的
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净光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。
一、（基础）光合作用的影响因素分析
1.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。
2.呼吸作用与光合作用的联系
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。
二、（技能）活用“公式”秒解净光合作用与总光合作用问题
1.牢记公式
总(真正)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率
2.速辨“三率”
（1）从题干关键词速辨“三率”
检测对象
细胞呼吸速率
总(真正)光合速率
净(表观)光合速率
O₂
消耗速率、吸收速率(黑暗)
产生速率、制造速率
释放速率
CO₂
释放速率(黑暗)
同化速率、固定速率
吸收速率
有机物
消耗速率(黑暗)
产生速率、制造速率
积累速率
注:①若题干中特殊说明是叶绿体中O2释放速率、CO2吸收速率,则表示总(真正)光合速率。
②光照下 CO2释放速率>0 含义：呼吸速率>光合速率,呼吸作用产生的 CO2一部分被叶绿体光合作用利
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用，
剩余部分释放出细胞。
（2）从曲线图速辨“三率”
部分曲线画到了横轴以下，则根据a 点可读出呼吸速率根据c 点(纵轴)可读出最大净(表观)光合速率。
曲线没有在横轴以下的部分，则根据c 点(纵轴)可读出最大总(真正)光合速率。
三、（技能）“优扩劣缩”解决光合作用中“点”移动问题
快招
光合速率变化
点如何移动
优扩
条件好时(如光照增强、CO2增多、
温度适宜等因素)光合速率增大
补偿点与饱和点间的距离扩大，即补偿点变小
(对应点左移),饱和点变大(对应点右移)
劣缩
条件差时(如光照减弱、CO2减少等
因素)光合速率减小
补偿点与饱和点间的距离变小，即补偿点变大
(对应点右移)，饱和点变小(对应点左移)
注:应用“优扩劣缩”方法时,默认呼吸速率不变,只考虑外界因素对光合速率的影响。
技能要点：
当考虑呼吸速率变化时：主要是温度对光合作用和呼吸作用的影响，具体“点”移动情况如下。
（河北保定·模拟）植物工厂是利用计算机、电子传感系统、农业设施对植物生长发育的温度、湿度、光照、
浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生长发育不受或很少受自然条件制约的省力
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型生产。分析下面两个相关实验：
实验一：在玻璃温室中，某研究小组在上午7：00-10：00 分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源
实验测得
吸收速率（单位：
）如下表所示：
时间
7：00
8：00
9：00
10：00
白光对照
0
1.8
2.2
4.3
450nm 补光
1.8
2.3
4.5
6.0
580nm 补光
0
1.2
2.0
3.9
680nm 补光
5. 0
7.0
9.2
12.0
(1)据表分析：给植株补充
光源，可能对该植株的生长有抑制作用。
(2)若680nm 补光后植株的光合色素增加，则在适宜条件下，该植物的光饱和点会
（填“增大”或
“减小”）。
(3)结合以上实验结果进一步分析发现：植物工厂选用红光和蓝光组合的LED 灯培植蔬菜效果更好，理由
是
；有的植物工厂完全依靠LED 等人工光源生产蔬菜，靠人工光源生产蔬菜
的好处是可以根据植物生长的情况，通过调节
使蔬菜产量达到最大（答出2 点即可）。
实验二：某研究小组以大豆为实验材料，研究
浓度增加对植物光合作用速率的影响。
(4)绿叶通过气孔从外界吸收的
，在叶肉细胞的 与 结合，完成
的固定。
(5)研究发现在其他条件适宜时，当
浓度倍增，大豆的光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率
增加的因素可能是
（答出2 点即可）。
【答案】(1)580nm
(2)增大
(3) 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 光照强度、光照时间、不同
色光（光质）等
(4) 叶绿体基质
/五碳化合物
(5)光合色素含量一定、NADPH 和ATP 的供应限制、固定
的酶活性不够高、
的再生速率不足、有机
物在叶绿体中积累较多等
【分析】据图分析：与对照组相比，给植株补充580nm 光源时植株吸收二氧化碳的速率降低，说明此光源
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对该植株的生长有抑制作用，给植株补充450nm 和680nm 光源时植株吸收二氧化碳的速率升高，说明此光
源对该植株的生长有促进作用。
【详解】（1）与对照组相比，给植株补充580nm 光源时植株吸收二氧化碳的速率降低，说明此光源对该
植株的生长有抑制作用。
（2）若680nm 补光后植株的光合色素增加（优扩），则植物吸收光能的能力增强，会使光饱和点增大。
（3）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，所以选用红蓝光组合LED 灯培植蔬菜
可以提高植物的光合作用，从而提高蔬菜的产量。植物工厂完全依靠LED 等人工光源生产蔬菜的好处是人
工光源的光照强度、光照时间、不同色光（光质）等是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，
使蔬菜产量达到最大。
（4）绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在叶肉细胞的叶绿体基质中与C5 （或五碳化合物）结合，完成
CO2的固定。
（5）在其他条件适宜时，当CO2浓度倍增，大豆的光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加
的因素可能是内因如：光合色素含量一定、NADPH 和ATP 的供应限制、固定CO2的酶活性不够高、C5 的
再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等都是制约因素，所以单纯增加CO2不能使反应速率倍增。
典例二：光合作用的过程及实验设计
（注意：考察光合作用过程时，多少都会带有特殊代谢途径，所以特殊代谢途径几乎
已成为新高考光合作用考察的“必备知识”。）
有些植物光合作用时CO2被固定的最初产物是C3，这些植物称为C3植物；而有些生活在热带干旱地区
的植物，其在夜间气孔开放时，CO2被转化成苹果酸储存在液泡中，在白天气孔关闭时，液泡中的苹果酸
会释放出CO2，进而在叶绿体中完成卡尔文循环，这些植物称为CAM 植物。请回答下列问题：
(1)在C3植物的 中，CO2被C5固定成C3，C3再接受ATP 和NADPH 的能量被还原成糖类，
(2)如图是CAM 植物在进行光合作用时固定CO2的方式，据图判断，苹果酸进入细胞质基质和液泡的
物质运输方式分别为 。CAM 植物在白天光合作用所需CO2的来源有苹果酸脱羧和 ；
在夜间气孔开放时，CAM 植物可以合成[H]，原因是
。
(3)植物甲是一种兼性CAM 植物，当其在干旱的环境时，表现为气孔夜间开放、白天关闭的CAM 类
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型，当其在水分充足的环境时，则转变为气孔白天开放、夜间关闭的C3类型。若以液泡pH 的变化为检测
指标，请设计实验验证植物甲是兼性CAM 植物，简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：
；
预期结果：
。
【答案】(1)叶绿体
(2) 协助扩散、主动运输 细胞呼吸 夜间植物细胞可以通过有氧呼吸的第一、二阶段合成
［H］
(3) 选取若干正常生长的植物甲，随机均分为A、B 两组，将A 组置于干旱环境下培养，B 组置于水
分充足环境下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，在夜晚和次日白天检测A、B 两组植物液泡
的pH A 组次日白天液泡pH 明显大于夜间，B 组次日白天液泡pH 与夜间相差不大
【分析】光合作用：
①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP 和NADPH 的生成；
②暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP 和NADPH。
【详解】（1）在C3植物的叶绿体中，CO2被C5固定成C3，C3再接受ATP、NADPH 的能量被还原成糖类。
（2）夜晚是苹果酸从细胞质基质中向液泡内的逆浓度梯度运输，需要消耗ATP 水解产生的能量且需要载
体，该过程为主动运输，液泡中的苹果酸浓度大于白天气孔关闭时细胞质基质中的苹果酸浓度，白天苹果
酸从液泡到细胞质基质的运输不消耗能量，其运输方式是协助扩散。CAM 植物白天光合作用所需CO2的
来源有苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2；无论白天还是夜间，植物细胞都可以通过有氧呼吸的第一、二
阶段合成［H］。
（3）该实验是验证植物甲是兼性CAM 植物，兼性CAM 植物是指当其在干旱的环境时，表现为气孔夜间
开放，白天关闭的CAM 类型，当其在水分充足的环境时，则转变为气孔白天开放，夜间关闭的C3类型，
因此该实验的自变量是水分的多少，因变量是液泡中pH 的变化，因此实验的思路是选取若干正常生长的
植物甲，随机均分为A、B 两组，将A 组置于干旱的环境下培养，B 组置于水分充足的环境下培养，保持
其他条件相同且适宜，培养一段时间后，在夜晚和次日白天检测A、B 两组植物液泡的pH；预期结果，由
于产生苹果酸会导致液泡的pH 下降，故A 组在夜间时液泡的pH 会下降，次日白天液泡的pH 会升高，而
在水分充足时，植物甲细胞中不会产生苹果酸，则夜间和次日白天液泡的pH 相差不大。
一、（基础）光合作用的过程及物质变化
（1）光反应与暗反应关系的2 个必知结论
①光反应可为暗反应提供NADPH、ATP，暗反应可为光反应提供NADP+、ADP 和Pi。
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②没有光反应(处于无光环境)，暗反应无法进行;没有暗反应，有机物无法合成光反应也会受到抑制。
（2）光合作用过程中3 大错误认知
错误认知
正确表述
1
光反应产生的能量只用于暗反应
光反应产生的能量主要用干暗反应
2
光合作用所有过程均需要酶的催化
光合色素吸收光能不需要酶，光能转变为化学能的
过程需要酶
3
光合产物都是淀粉
光合产物有葡萄糖、蔗糖、淀粉等
二、光合作用特殊代谢途径
光合作用的特殊途径包括光呼吸、C4途径、CAM 途径等。 近年高考对光合作用特殊途径考查增多，
解决此类试题需要明确每种特殊途径的特点及意义：
特殊途径
特点
意义
光呼吸
所有进行光合作用的细胞在光照和高
O2低CO2情况下发生的现象
光呼吸是光合作用中损耗能量的副反应。光呼
吸可消除多余的 NADPH 和ATP，减少细胞
受损的可能，但光呼吸越强，光合生产率相对
越低
C4途径
C4植物的 PEP 羧化酶对 CO2具有高
亲和力；CO2中的碳首先在叶肉细胞中
转移到C4中，然后在维管束鞘细胞中
转移到C3中
在高温、光照强烈、干早条件下，植物气孔导
度减小时，C4植物能够利用较低浓度的CO2，
比C3 植物的光合能力更强，并且无光合“午
体”现象
CAM 途径
景天科植物夜间气孔开放，吸收
CO2，形成苹果酸储存于液泡中；白天
气孔关闭，苹果酸脱羧释放 CO2用于
光合作用
具有CAM 途径的植物适于在高温干旱地区生
长，能够减少蒸腾作用散失的水分
三、（技能）实验思路的模板化分析（近几年虽没考查过实验思路类试题，但是“实验思路”的科学思
维方法都有渗透，所以不可忽略。）
“实验思路”的科学思维方法：实验目的→实验原理→自变量、因变量→实验步骤。 具体解题方法如下:
第一步：精读题干，圈出实验目的：实验目的一般是“为探究..”“研究..”等。
第二步：确定实验要素：在草稿纸上简要写出自变量、因变量(检测指标)、实验分组。
第三步：准确描述实验思路：实验思路一般表述为用某方法处理某材料，观察其对某方面的影响。理清
实验脉络的基础上，结合题于给出的实验材料、实验方法等，准确写出实验思路。
四、电子传递链和光合磷酸化
①光系统Ⅱ 进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ 主要是介导NADPH 的产生。
②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用)，释放的能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类囊体的基质
侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。
③类囊体内的高浓度质子通过ATP 合成酶顺浓度梯度流出，而ATP 合成酶利用质子顺浓度梯度流出产生
的能量来合成ATP。
④发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要光，电子供体是H2O，电子受体是
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NADP＋。
（山东枣庄·二模）小麦、水稻等大多数植物，在暗反应阶段，CO2被C5固定以后形成C3，进而被还原成
（CH2O），这类植物称为C3植物且玉米、甘蔗等原产在热带的植物，CO2中的碳首先转移到草酰乙酸
（C4）中，然后转移到C3中，这类植物称为C4植物，其固定CO2的途径如图1 所示。芦荟、仙人掌等植物
白天气孔关闭，夜间气孔开放，这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径，如图2 所示，这类植物称为
CAM 植物。（注：PEP 羧化酶比RUBP 羧化酶对CO2的亲合力更强）
(1)C4植物的光反应发生在
细胞。在炎热于旱夏季的中午，C4植物比C3植物的优越性表现为
。
(2)CAM 植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于
过程，夜晚其叶肉细胞能产生ATP 的
场所是
。
(3)蝴蝶兰因花色艳丽、花姿优美、开花期长，一直以来深受爱花者的青睐。有人想在室内大量培养蝴蝶兰，
又担心植物多，在夜晚会释放大量的CO2不利于健康。请你根据图1、图2 的固碳途径，利用CO2传感器，
设计实验探究蝴蝶兰是否是CAM 植物。
实验思路：
。
实验结果和结论
。
【答案】(1) 叶肉 炎热干旱夏季的中午，植物气孔大量关闭，使得空气中的CO2不易进入细胞，
细胞内CO2浓度较低，而C4 植物的PEP 羧化酶比RUBP 羧化酶对CO2的亲合力更强，可以利用低浓度的
CO2
(2) 苹果酸分解和细胞呼吸（有氧呼吸） 细胞质基质和线粒体
(3) 可检测密闭容器内白天和晚上CO2的浓度变化 实验思路：在密闭装置内种植蝴蝶兰，利用
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CO2传感器测定其白天和夜晚CO2 含量变化的差异
实验结论：若密闭容器内白天CO2不变，晚上CO2下降，则为CAM 植物，若白天CO2下降，晚上CO2增
多，则不是CAM 植物
【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧
气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP 和
NADPH 的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH 和ATP 使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基
本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH 和ATP 的提供，故称为暗反应阶段。
【详解】（1）结合图1 可知，叶肉细胞的叶绿体中有类囊体没有RuBP 羧化酶，因此可以进行光反应，不
能进行暗反应；C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性较强，对CO2的亲和力很大，这种酶就起一个“二
氧化碳泵”的作用，把外界CO2“压”进维管束鞘薄壁细胞中去，增加维管束鞘薄壁细胞的CO2。所以，在
炎热干旱环境中，叶片关闭气孔以减少水分的丧失，导致叶片中CO2浓度大大下降，因此在这样的环境中，C4
植物在较低CO2浓度时光合速率高于C3植物。
（2）结合图2 可知，CAM 植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于呼吸过程释放和苹果酸分解；夜晚其叶
肉细胞能产生ATP 的过程是呼吸作用，场所是细胞质基质和线粒体。
（3）CAM 植物白天气孔关闭，夜间气孔开放，因此要设计实验探究蝴蝶兰是否是CAM 植物，可从密闭
容器内白天和晚上CO2的变化可知，将蝴蝶兰培养在透明的密闭容器内，置于自然环境中，若白天CO2不
变，晚上CO2下降，则为CAM 植物，若白天CO2下降，晚上CO2增多，则不是CAM 植物。
1．（2024 广西）珊瑚是一类低等动物，可从环境中获取单细胞真核藻类虫黄藻，让其共生于自己细胞内，
成为珊瑚-虫黄藻共生体。共生体的营养来源包括虫黄合成的有机物和摄取的浮游生物。研究人员在实验室
研究温度升高对某珊瑚-虫黄藻共生体的两种类型（A 型和B 型）的影响，结果见下图。回答下列问题：
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(1)珊瑚细胞获取虫黄藻的方式是 （填物质运输方式）；虫黄藻可利用CO2和H2O 在 （填细胞
器名称）合成糖类，为珊瑚提供营养。
(2)当光合呼吸比约等于1 时，A 型共生体仍能生长，其原因是 。
(3)常温条件下，在缺少浮游生物的贫瘠海域，更具生存优势的共生体类型是 ，理由是 。
(4)若升温后B 型共生体的呼吸速率变化不明显，则据图分析B 型共生体内的单个虫黄藻光合速率将 ，
理由是 。
【答案】(1) 胞吞 叶绿体
(2)可通过摄食浮游生物获取营养物质
(3) B 型 与A 型相比，B 型共生体的光合呼吸比更高，积累光合产物更多，在贫瘠海域中，B 型
比A 型更具有生存优势
(4) 下降 升温后呼吸速率基本不变，B 型光合呼吸比显著下降，所以B 型共生体总光合速率下降，
且藻黄虫密度变化不大，所以单个黄虫的光合速率下降
【来源】2024 年新高考广西高考生物真题试卷
【分析】题图分析：据图可知，温度升高对A 型共生体光合呼吸比影响不大，但会降低其体内虫黄藻密度；
温度升高对B 型体内虫黄藻密度影响变化不大，但会使其光合呼吸比下降。
【详解】（1）依题意，珊瑚细胞获取虫黄藻后，虫黄藻共生于珊瑚细胞内，说明珊瑚细胞获取虫黄藻的
方式是胞吞。虫黄藻是单细胞真核藻类，能利用CO2和H2O 合成糖类的细胞器是叶绿体。
（2）依题意，共生体的营养来源包括虫黄合成的有机物和摄取的浮游生物，当光合呼吸比约等于1 时（此
时白天净光合量与晚上呼吸量相等，一天中有机物净积累量等于零），A 型共生体仍能生长（一天中有机
物积累量大于零），说明A 型共生体可通过摄食浮游生物获取营养物质，使共生体生长。
（3）据图可知，与A 型相比，B 型共生体的光合呼吸比更高，实验中每天昼夜等长，则B 型共生体一天
中积累光合产物更多，故在贫瘠海域中，B 型比A 型更具有生存优势。
（4）据图可知，升温后B 型共生体光合呼吸比下降明显，若升温后B 型共生体的呼吸速率变化不明显，
说明其白天净光合作用速率下降明显，净光合速率=光合速率-呼吸速率，可推断B 型共生体总光合作用速
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率下降。据图可知，升温后，B 型共生体的藻黄虫密度变化不大，故单个黄虫的光合速率下降。
2．（2024 天津）蓝细菌所处水生环境随时会发生光线强弱变化。蓝细菌通过调控图1 中关键酶XPK 的活
性以适应这种变化。
(1)图1 所示循环过程为蓝细菌光合作用的暗反应，反应场所为 。
(2)光暗循环条件下，将蓝细菌的野生型和xpk 基因敲除株（Δxpk）分别用含NaH14CO3的培养基培养，测
定其碳固定率和胞内ATP 浓度，结果如图2。
在第10-11 分钟，野生型菌XPK 被激活，将暗反应的中间产物6-磷酸果糖等转化为其它物质，导致暗反应
快速终止。推测ATP 是XPK 的 （激活剂/抑制剂）。在同一时期，Δxpk 会继续进行暗反应，此时消
耗的ATP 和NADPH 来源于 。
在第11-13 分钟，Δxpk 碳固定率继续升高，胞内 过程来源的ATP 被用于 而消耗，导致Δxpk
的生长速率比野生型更慢。
(3)蓝细菌在高密度培养时，由于互相遮挡，菌体环境也会出现光线强弱变化。为验证该条件下，蓝细菌是
否采用上述机制进行调节，可分别使用野生型和Δxpk、选用如下 条件组合进行实验，定时测定
14C
固定率和胞内ATP 浓度。
①高浓度蓝细菌②低浓度蓝细菌③持续光照④光暗循环⑤培养基中加入NaH14CO3 ⑥培养基中加入
14C6H12O6
【答案】(1)细胞质基质（或细胞质）
(2) 抑制剂 第10 分钟之前的光反应 细胞呼吸（或呼吸作用） 暗反应（或碳固定，或
C3还原，或碳反应）
(3)①③⑤
【来源】2024 年新课标天津高考生物真题试卷
【分析】【关键能力】
（1）信息获取与加工
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题干关键信息
所学知识
信息加工
蓝细胞暗反应的场所
光合作用暗反应发生
在叶绿体基质；
蓝细菌没有叶绿体结
构
蓝细菌可进行光合作用，又没有叶绿体
结构，则暗反应发生在细胞质基质
推测ATP 激活XPK
的功能还是抑制XPK
的功能
酶活性受Ph、温度及
多种因素的影响
无光照条件下XPK 被激活，说明有光
条件下ATP 会抑制XPK 活性
无光条件下暗反应中
ATP、NADPH 来源
光反应产生ATP、
NADPH 提供给暗反
应
无光条件下无法产生ATP、NADPH
无光条件下ATP 的来
源
呼吸作用产生ATP
无光条件下无法产生ATP
验证蓝细菌高密度培
养时的光合作用机制
实验遵循对照原则和
单一变量原则
实验目的是蓝细菌在高密度培养时，是
否会利用呼吸作用产生的ATP。实验过
程应高密度培养蓝细菌，利用持续光
照，则蓝细菌在高密度培养时相互间遮
挡相当于无光条件
（2）逻辑推理与论证
【详解】（1）蓝细菌为原核生物，图1 为蓝细菌的光合作用暗反应过程，该过程的反应场所为细胞质基质。
（2）光暗循环条件下，将蓝细菌的野生型和xpk 基因敲除株（Δxpk）分别用含NaH14CO3的培养基培养，
测定其碳固定率和胞内ATP 浓度，结果如图2。在第10-11 分钟，野生型菌细胞中ATP 含量下降，此时
XPK 被激活，将暗反应的中间产物6-磷酸果糖等转化为其它物质，导致暗反应快速终止。推测ATP 是
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XPK 的抑制剂。在同一时期，Δxpk 会继续进行暗反应，此时消耗的ATP 和NADPH 来源于第10 分钟之前
的光反应。在第11-13 分钟，Δxpk 碳固定率继续升高，此时处于黑暗条件，因而推测，此时碳固定速率上
升消耗的ATP 来自细胞呼吸，导致Δxpk 的生长速率比野生型更慢。
（3）蓝细菌在高密度培养时，由于互相遮挡，菌体环境也会出现光线强弱变化。为验证蓝细菌是否采用
上述机制进行调节，则实验过程中首先需要创造高密度蓝细菌、而后需要持续光照，同时需要在培养基中
加入NaH14CO3 ，因此，实验中可使用野生型和Δxpk，在①高浓度蓝细菌、③持续光照、⑤培养基中加入
NaH14CO3 条件组合进行实验，定时测定
14C 固定率和胞内ATP 浓度，进而得出相应的结论。
3．（2024 江苏）科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a 含量等进行了系列研究。图1 是蓝
细菌光合作用部分过程示意图，图2 是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题：
(1)图1 中H+从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP 合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的
特性是 。碳反应中C3在 的作用下转变为（CH2O），此过程发生的区域位于蓝细菌的
中。
(2)图2 中蓝细菌光合放氧的曲线是 （从“甲”“乙”中选填），理由为 。
(3)在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a 含量，建立叶绿素a 含量与蓝细菌密度的相关曲线，
用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表：
实验目的
简要操作步骤
测定样液蓝细菌数
量
按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需
①
浓缩蓝细菌
②
③
将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮
④
用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放
建立相关曲线
用分光光度计测定叶绿素a 含量，计算
【答案】(1) 选择透过性 ATP、NADPH 和酶 细胞质基质
(2) 乙 常温下光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样植物才能积累有机物，正
常生长
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(3) 摇匀 稀释样液离心，取下层沉淀物 提取叶绿素 防止叶绿素降解
【来源】2024 年江苏新课标高考真题生物试卷
【分析】【关键能力】
（1）信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
蓝细菌的光合作用
光反应产生的ATP、NADPH 用于暗
反应，光合作用发生在叶绿体中
光合细菌是原核生物，没有
叶绿体结构，其光合作用在
相应结构完成
建立叶绿素a 含量
与蓝细菌密度关系
的数学模型
体积微小的生物可用显微镜直接计
数法计数；离心可分离不同密度的
物质或结构；色素可溶于无水乙
醇，可用无水乙醇提取色素；离体
的叶绿素见光会分解
要建立叶绿素a 含量与蓝细
菌密度的数学模型，则要测
定细胞数和叶绿素含量两套
数据
（2）逻辑线梳理：
【详解】（1）类囊体膜允许某些物质通过，而限制另一些物质通过，这体现了类囊体膜具有选择透过性。
碳反应中，C3在ATP、NADPH 和酶的作用下，三碳化合物被还原为糖类等有机物，蓝细菌是原核生物，
此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。
（2）光合作用产生氧气，而呼吸作用消耗氧气。一般来说，光合作用在一定温度范围内随温度升高而增
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强，产生的氧气增多；呼吸作用在一定温度范围内随温度升高而增强，消耗的氧气增多。但通常光合作用
产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样 植物才能积累有机物，正常生长，所以图2 中蓝细菌光
合放氧的曲线是乙。
（3）第一步：测定样液蓝细菌密度时，取样前需摇匀，以保证计数的准确性。
第二步：浓缩蓝细菌，将稀释样液离心，取下层沉淀物。
第三步：将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮，是为了提取叶绿素 。
第四步：用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放，以防止叶绿素降解。
4．（2024 广东）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、
换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3 种多年生草本沉水植物（①金鱼藻、
②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示）在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题：
(1)湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的
有机物少于 的有机物，最终衰退和消亡。
(2)生态恢复后，该湖泊形成了以上述3 种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是
，其原因是 。
(3)为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3 种草本沉水植物的理由是 ，三者配合能实现综合
治理效果。
(4)上述3 种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度C4后，再分解成CO2传
递给C5）使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a 设
计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。
实验设计方案
实验材料
对照组： 实验组：黑藻
实验条件
控制光照强度为 μmol·m-2·s-1
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营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同
控制条件
测量指标
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打
捞，增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施 。
【答案】(1)呼吸作用消耗
(2)
③②①
最大光合速率对应光强度依次升高
(3)
(
①金鱼藻)除藻率高，②(黑藻)除氮率高，③(苦草)除磷高
(4) 金鱼藻 500 二氧化碳浓度较低且相同 氧气释放量
(5)合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物
【分析】图a 分析，一定范围内光照强度增大，三种植物的光合速率加快，光照强度超过一定范围，三种
植物的光合速率均减小。图b 分析，金鱼藻、黑藻和苦草都能在一定程度上去除氮和磷、藻。
【详解】（1）由于湖底光照不足，导致原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于细胞呼吸消耗的有机
物，生物量在减少，不足以维持生长，最终衰退和消亡。
（2）据图分析，最大光合速率对应光强度依次升高，因此生态恢复后，该湖泊形成了以上述3 种草本沉水
植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是③②①。
（3）据图b 分析，金鱼藻除藻率高，黑藻除氮率高，苦草除磷率高，三者配合能高效的去除氮、磷和藻，
能实现综合治理效果。
（4）根据图a，在相同光照强度下，①金鱼藻与②黑藻的光合作用强度高度接近，尤其在光照强度为500
时，两者光合作用强度完全相同，有利于控制无关变量一致，而③苦草的光照强度与②黑藻相差较大。根
据题干“上述3 种草本沉水植物中只有黑藻具有C4 光合作用途径”可知①、③均无C4 途径，而除了上述
3 种草本沉水植物外的其他植物是否有C4 途径不确定，所以不能从①、③外的其他植物为②选对照组。
验证黑藻的碳浓缩优势，因此控制条件为低二氧化碳浓度。因变量是光合速率的快慢，因此检测指标是单
位时间释放氧气的量。
（5）目前的两个实际问题是湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，大量沉水植物叶片凋
落，需及时打捞，增加维护成本，因此可以合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉
水植物凋落叶片为食物的生物。
5．（2024 黑吉辽）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形
成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在
叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
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光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是 过程。
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH 的场所是 和 。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1 和2，测定
净光合速率，结果如图2、图3。图2 中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和
（填生理过程）。7—10 时株系1 和2 与WT 净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3 中的数据
（填“能”或“不能”）计算出株系1 的总光合速率，理由是 。
(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1 进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。
【答案】(1)CO2的固定
(2) 细胞质基质 线粒体基质
(3) 光呼吸 呼吸作用 净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸速率，7—10 时，随着光照
强度的增加，与WT 相比，株系1、株系2 因转基因，增强了总光合速率，降低了光呼吸强度 不能
总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率，在图3 中，能看到净光合速率和呼吸作用速率，但
无法得知光呼吸速率
(4)与株系2 与WT 相比，转基因株系1 的净光合速率最大
【分析】【关键能力】
（1）信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
反应过程的判断
光合作用暗反应包括二氧化碳固
反应①中五碳化合物与二氧化
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定和C3还原过程
碳反应生成三碳化合物
有氧呼吸过程产
生NADH 的场所
有氧呼吸第一、二阶段产生
NADH，分别发生在细胞质基质
和线粒体基质
有氧呼吸以葡萄糖为底物，葡
萄糖氧化分解产生NADH
判断植物光合作
用中二氧化碳来
源
植物叶片有气孔，叶片可通过气
孔与外界交换气体；细胞呼吸也
可产生二氧化碳
光呼吸可产生二氧化碳，细胞
呼吸也产生二氧化碳，及从外
界吸收
株系1 和2 与WT
净光合速率逐渐
产生差异的原因
净光合速率等于总光合速率减去
呼吸速率
株系1 和2 是转基因植物，且
改变的是光呼吸的相关基因；
计算出株系1 的总
光合速率
总光合作用速率=净光合作用速
率+呼吸速率
光呼吸也提供二氧化碳，故总
光合作用速率=净光合作用速率
+呼吸速率+光呼吸速率。图3
中提供了呼吸速率、净光合速
率，但未提供光呼吸速率。
转基因株系1 产量
具优势的依据
植物的产量以净光合量来衡量
株系1 净光合作用速率大
（2）逻辑推理与论证
【详解】（1）在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称
作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。
（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NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和
NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH 的场所是细胞质基质、线粒体基质。
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（3）由图1 可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除
了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸速率，7—10 时，
随着光照强度的增加，与WT 相比，株系1、株系2 因转基因，增强了总光合速率，降低了光呼吸强度。
总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率，随着CO2 浓度增加，光合速率增加，光呼吸速率减
弱，图3 中有净光合速率，该参数已知。当CO2 浓度为0 时，不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，此
时净光合速率是个负值，取正后相当于呼吸速率，图3 曲线虽然没有与纵轴相交，但稍微延长即可见其与
纵轴将交于-10 的点，因此呼吸速率也可以大致确定。但公式中的最后一项参数光呼吸速率随CO2 的变化
完全未知，导致总光合速率无法计算。
（4）由图2、图3 可知，与株系2 与WT 相比，转基因株系1 的净光合速率最大，因此选择转基因株系1
进行种植，产量可能更具优势。
6．（2023 广东）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。
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(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/叶绿素比例较高 红光和蓝紫
(2) 高于 呼吸速率较高
(3)光能利用率较高
(4)
为什么在低光照强度下，WT 的净光合速率大于ygl，而在高光
照强度下，WT 的净光合速率小于ygl（补充答案：为什么在低光照强度下，WT 的净光合速率大于ygl；
为什么在高光照强度下，WT 的净光合速率小于ygl）
【来源】2023 年新高考广东生物高考真题试卷
【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）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，从柱状图中看出，ygl 的呼吸速率高于WT，因ygl 的最大实际光合速率与净光
合速率的差值高于WT，因此达到最大实际光合速率需要的最小光照强度大，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
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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）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，表明该群体光能利用率高，是其高产的原因之一。
（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：见答案
分析图a 和图示曲线，高光照强度WT 的净光合速率小于ygl，低光照强度下WT 的净光合速率大于ygl，
在此基础上，可对这一现象的原因进行探究。
1．（2025 届辽宁省沈阳市高三一模）早春出现的“倒春寒”易导致植物发生光抑制现象，即植物对光能
的吸收量超过利用量，过剩的光能抑制了光合作用。科研人员用低温弱光模拟这种环境胁迫来研究桃树光
抑制发生的机制。回答下列问题：
(1)如图1 所示，高等植物叶肉细胞的叶绿体内含有两个光系统：光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ），它
们位于 。光照下，PSⅡ将电子传递给PSⅠ，促进图中“？” 的合成，进而为暗反应提供了
。
(2)图2 为不同实验条件下桃树叶片的相关生理指标。
据图2 分析可知：
①仅低温胁迫 （填“会”或“不会”）破坏光系统。
②低温前提下，弱光导致的光抑制现象可能是由于 （填“PSⅠ”、“PSⅡ”或“PSⅠ和PSⅡ”）被破坏而
导致的，判断依据是 。
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③低温弱光胁迫的0～3h 内，桃树叶片会通过 来降低过剩光能对光系统的伤害，但随时间延长，光
系统受损严重导致光抑制加重。
(3)农业上常通过补充蓝光来改善“倒春寒”引起的光抑制现象，请结合上述研究，推测相关机理为 。
【答案】(1) 类囊体薄膜 NADPH 能量和还原剂
(2) 不会 PSⅡ 随低温弱光胁迫时间的延长，PSⅠ的活性几乎不变，PSⅡ的活性逐渐降低
提高PSⅡ以热能形式消耗光能
(3)蓝光能提高PSⅡ活性（或答“蓝光能提高PSⅡ以热能形式消耗光能”）
【分析】光合作用的过程：
【详解】（1）叶绿体内含有的两个光系统能够吸收、传递和转化光能，因此光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ
（PSⅡ）位于类囊体薄膜上。识图分析可知，光照下，PSⅡ将电子传递给PSⅠ，电子经传递最终与H+和
NADP+结合生成NADPH，因此促进图中NADPH 的合成，NADPH 在暗反应C3的还原过程中提供能量和
作为还原剂。
（2）①分析图2 可知，根据低温+黑暗的处理，与对照组相比，随低温胁迫时间的延长，PSⅠ和PSⅡ的活
性几乎不变，说明仅低温胁迫不会破坏光系统。
②分析图2 中低温+弱光的处理，与对照组相比，随低温弱光胁迫时间的延长，PSⅠ的活性几乎不变，PSⅡ
的活性逐渐降低，因此低温前提下，弱光导致的光抑制现象可能是由于PSⅡ被破坏而导致的。
③分析图2 的第三个柱状图可知，低温弱光胁迫的0～3h 内，PSⅡ以热能形式消耗光能明显提高，因此推
测桃树叶片会通过提高PSⅡ以热能形式消耗光能来降低过剩光能对光系统的伤害，但随时间延长，光系统
受损严重导致光抑制加重。
（3）农业上常通过补充蓝光来改善“倒春寒”引起的光抑制现象，结合上述研究可知，随低温弱光胁迫
时间的延长，PSⅠ的活性几乎不变，PSⅡ的活性逐渐降低，且桃树叶片会通过提高PSⅡ以热能形式消耗光
能来降低过剩光能对光系统的伤害，因此推测蓝光能提高PSⅡ活性，或者蓝光能提高PSⅡ以热能形式消耗
光能。
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2．（2025 年东北三省三校第一次联合模拟考试）在池塘和湖泊中，存在着种类多样的沉水植物。与陆生
植物不同，沉水植物对CO2的利用效率具有局限性，这是因为CO2在水体中的扩散速率仅仅是空气中的万
分之一。为了适应水体的无机碳环境，沉水植物在结构和代谢机制上与陆生植物有很大差异。
(1)沉水植物的叶片常会进化成非常薄的丝状。从获取CO2的角度，试分析其原因是 。
(2)底泥中富含大量CO2。有些沉水植物根系发达，且在根部和叶片有大量连续的空洞。从获取CO2的角度
分析，其意义是： 。
(3)为进一步提高CO2的利用效率，许多沉水植物进化出了特殊的光合代谢机制。下图为某种沉水植物的光
合代谢模型。
①据图可知，该沉水植物表皮细胞可吸收HCO3－，并在 的作用下将其首先固定为 。
②产生的苹果酸可进入叶肉细胞直接被利用，也可在夜间存储在液泡中，白天分解。结合光合作用过程分
析，夜间不能利用苹果酸合成有机物的原因是 。夜间存储苹果酸对于沉水植物的意义是
。
③据图推测，白天液泡内细胞液的pH 较夜间相比， （填“偏大”“基本相同”或“偏小”）。
【答案】(1)相对表面积更大，有利于吸收更多的CO2
(2)有利于从水中吸收更多的HCO3
-以及在植物体内的运输
(3) PEP 羧化酶 草酰乙酸 没有光照，不能通过光反应提供ATP 和NADPH 增强其固定
CO2的能力 偏大
【来源】2025 年东北三省三校（哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学）高三下学期第一次联
合模拟考试生物试题
【分析】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。
【详解】（1）沉水植物的叶片变薄，其生物学意义是：增大了细胞表面积和体积比值，提高细胞与外界
物质交换的速率，有利于细胞吸收水中的HCO3
-用于光合作用。
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（2）据题干信息“有些沉水植物根部和叶片中有大量连续的空洞，为CO2从沉积物扩散到叶片提供了路
径”可知，沉水植物根系发达，且在根部和叶片有大量连续的空洞，有利于从水中吸收更多的HCO3
-以及
在植物体内的运输。
（3）①结合图示可知，该沉水植物表皮细胞可吸收HCO3
-，在PEP 羧化酶的作用下将其转变为草酰乙酸。
②晚上没有光，不能通过光反应提供ATP 和NADPH，不能利用苹果酸合成有机物；CO2在水体中的扩散
速率仅仅是空气中的万分之一，夜间存储苹果酸有利于提高植物细胞固定碳的能力，以用于白天的光合作
用。③白天苹果酸从液泡进入细胞质基质，导致液泡内的pH 变大，比夜间大。
3．（2025 届东北三省精准教学联盟高三下学期联合模拟）某研究团队为探究稻蛙生态种养模式的低碳管
理策略，设计了三种试验水稻农田模式进行比较，每个模式总施氮量相同，水稻种植密度相同，均设3 个
重复试验田。一个周期后水稻总产量基本相同，检测到的温室气体累积排放量和碳足迹如图所示。
注：TR 为常规水稻种植模式，施用尿素和复合肥；GF 为绿色稻蛙种养模式，施用紫云英（一种固氮能力
强的绿肥作物）、菜籽饼（优质有机肥）、尿素和复合肥；OF 为有机稻蛙种养模式，施用紫云英、菜籽
饼和生物有机肥。
(1)稻蛙生态种养模式充分利用群落的 进行立体农业种植：蛙粪为水稻供肥，释放的
CO₂ 有利于光合作用；稻田里的害虫、浮游动物又为蛙提供食物，而且蛙也有经济效益。可见，稻蛙生态
种养模式主要利用了生态工程的 原理。
(2)与TR 相比，GF 能够显著减少 施用量；与GF 相比，OF 则能通过生物有机肥为水稻的光合作
用提供更多的 。
(3)水稻农田生态系统中主要的温室气体是甲烷（主要由淹水稻田中的植物根部厌氧发酵释放）和氧化亚氮
（主要源于氮肥的施用），由图可知，TR 和OF 两种模式的甲烷累积排放量与氧化亚氮累积排放量的趋势
刚好相反，推测原因是 。
(4)从生态效益看，稻蛙生态种养模式的低碳管理策略应选择的模式为 ，原因是 。
【答案】(1) 空间结构 循环、整体
(2) 尿素 CO2
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(3)甲烷主要由淹水稻田中的厌氧发酵释放，与TR 相比，OF 中植物种类更多，故释放的甲烷多；每个模式
总施氮量相同，而氧化亚氮主要源于尿素和复合肥的施用，故TR 中释放的氧化亚氮多
(4) OF OF 单位面积碳足迹稍低于GF
【分析】生态工程建设目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达
到经济效益和生态效益的同步发展。生态工程遵循的原理：自生、循环、协调和整体原理。
【详解】（1）稻蛙生态种养模式充分利用群落的空间结构进行立体农业种植，充分的利用了环境的资源。
蛙粪为水稻供肥，释放的CO2有利于光合作用，体现了生态工程的循环原理，蛙也有经济效益，体现了生
态工程的整体原理。
（2）由题意可知，三种试验水稻农田模式总施氮量相同，GF（绿色稻蛙种养模式）施用了紫云英（一种
固氮能力强的绿肥作物）、菜籽饼（优质有机肥）、尿素和复合肥，因此与TR（常规水稻种植模式）相
比，GF 能够显著减少尿素施用量；与GF 相比，OF（有机稻蛙种养模式）则能通过生物有机肥被分解者
分解后为水稻的光合作用提供更多的CO2，促进光合作用。
（3）水稻农田生态系统中主要的温室气体是甲烷和氧化亚氮。甲烷主要由淹水稻田中的植物根部厌氧发
酵释放，据图可知，与TR 相比，OF 中植物种类更多，故释放的甲烷多；每个模式总施氮量相同，TR 中
总施氮量主要来自尿素和复合肥，OF 中未施用尿素和复合肥，而氧化亚氮主要源于尿素和复合肥的施用，
故TR 中释放的氧化亚氮多。
（4）分别对比单位面积碳足迹和单位利润碳足迹，可知前者为生态效益层面的对比，后者为经济效益层
面的对比。从生态效益看，稻蛙生态种养模式的低碳管理策略应选择的模式为OF，原因是OF 单位面积碳
足迹稍低于GF。
4．（2025 黑龙江二膜）莲雾属于桃金娘科蒲桃属，果实富含营养，具有出色的保健功效，深受消费者喜
爱。研究人员进行实验探究遮阴对莲雾果树生长发育和光合特性的影响：选取生长状态一致的4 年生印度
红莲雾树[平均树高约1.8m，冠幅（树冠的宽度）约1.8m]共24 株，随机分为三组，每组8 株，定植行株距
4m×2m，对三组植株分别进行遮阴处理、遮阴补光处理（在遮阴环境中提供光强高于莲雾光饱和点的人工
光源）和不遮阴处理（对照），然后求平均值。每隔7d 选取每株树东、西、南、北4 个方向的叶片进行标
记并测定叶片净光合速率（Pn），结果如图所示，同时测定28d 内莲雾树的环境温度和叶片温度，结果如
表1.回答下列问题：
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表1 莲雾树的环境温度和叶片温度
处理时间/d
环境温度/℃
叶片温度/℃
遮阴处理
遮阴补光处理
对照
遮阴处理
遮阴补光处理
对照
7
34.45
33.82
36.27
33.33
33.70
34.85
14
32.29
32.72
35.52
31.58
33.28
35.45
21
33.56
34.15
35.17
33.26
34.59
35.92
28
30.98
31.35
31.25
30.91
31.22
33.06
(1)实验中，处理时间是该实验的 变量。红莲雾树设定的3 组处理中每组选取8 株生长状况一致的植
株，目的是 。定植行株距选择4m×2m，而不选1m×1m，原因可能是 。
(2)据图可知，三组中Pn 最高的是 ，说明 ；遮阴处理的Pn 均低于遮阴补光处理，但随着处理时
间延长，两者之间的差值 。
(3)分析表1，发现遮阴处理在7d、14d、21d、28d 环境温度和叶片温度均低于对照组，据此说明 。在
遮阴处理组52d 后，研究人员去除莲雾树上的遮阳网，对照组保持不变，然后测定莲雾树的环境温度和叶
片温度，结果如表2。
表2 解除遮阴后莲雾树的环境温度和叶片温度
处理时间/d
环境温度/℃
叶片温度/℃
解除遮阴处理
对照
解除遮阴处理
对照
0
29.32
27.48
28.70
28.35
3
30.23
27.73
29.46
27.05
7
31.22
27.93
30.62
27.29
表2 结果表明，在解除遮阴后的7d 内，对照组莲雾树的环境温度和叶片温度均 （填“低于”或“高
于”）解除遮阴处理组，这说明 。
【答案】(1) 自 避免实验结果的偶然性，提高实验的准确性 避免植株之间相互遮光或过度
竞争资源
(2) 对照组 适宜的光照强度更有利于莲雾树叶片进行光合作用 逐渐减小
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(3) 遮阴可以降低其所处环境及叶片的温度 低于 说明长期遮阴的植株突然暴露在强光下，
短期内温度上升较快，尚未及时恢复到与对照组相同的光温平衡状态
【分析】1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适
温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强．当二
氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强．当光照强度增
加到一定的值，光合作用强度不再增强。
【详解】（1）由题意可知，该实验的目的是探究遮阴对莲雾果树生长发育和光合特性的影响，因此自变
量为是否遮阴和处理时间，因变量为环境温度、叶片温度和叶片净光合速率。每组选取生长状况一致的8
株植株可体现平行重复原则，可避免实验结果的偶然性，提高实验的准确性。行株距选4m×2m 而不选1
m×1m，是为了避免植株之间相互遮光或过度竞争资源，从而保证各株正常生长并使实验更准确。
（2）由图可知，三组中Pn 最高的是对照组，说明适宜的光照强度更有利于莲雾树叶片进行光合作用。遮
阴处理的Pn 均低于遮阴补光处理，但随着处理时间延长，两者之间的差值逐渐减小。
（3）表1 显示遮阴处理的环境温度和叶片温度均低于对照组，说明遮阴可以降低其所处环境及叶片的温度。
由表2 可见，在解除遮阴后7d 内，对照组环境温度和叶片温度均低于解除遮阴处理组，说明长期遮阴的植
株突然暴露在强光下，短期内温度上升较快，尚未及时恢复到与对照组相同的光温平衡状态。
5．（2025 届黑龙江省教育学会示范性高中专业委员会高三下学期第一次模拟考试）LED 植物灯作为一种
人工光源，可以为植物补充额外的光照，从而有效调节果树的生长发育，提高产量和改善果实品质。下图
对比了太阳光谱和某LED 灯光谱主要光强分布情况及不同波长光谱下“夏黑”葡萄的光合作用效率变化之
间的关系。请回答下列相关问题：
(1)提取“夏黑”葡萄叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ，加入少许二氧化硅的作用是
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。
(2)LED 灯已经逐渐成为植物补光的主流选择。据图分析，对比地面太阳光，利用LED 灯补充光照的优点
是 （答出1 点即可）。
(3)科学家进一步探究了不同光谱对“夏黑”葡萄色素含量和净光合速率的影响，为在生产过程中选择合适
光谱进行补光提供理论依据。选用若干大小一致的“夏黑”葡萄盆栽，分为三组，先进行遮光处理，然后
分别设置对照（CK，不补光）、补主峰波长为630nm 的红光（R630）、补主峰波长为460nm 的蓝光
（B460），培养7 天后测定光合指标，结果如下表所示。
LED 光质对“夏黑”葡萄最大净光合速率和光合色素含量的影响
处理
最大净光合速率Pn
（umol∙m-2∙s-1）
叶绿素a
（mg∙g-1）
叶绿素b
（mg∙g-1）
类胡萝卜素
（mg∙g-1）
CK
9.192
0.57
0.7
0.12
R630
12.986
1.05
0.86
0.19
B460
14.367
0.49
0.24
0.10
①据表分析，与叶绿素含量呈负相关的处理是 。
②在实验过程中，除了葡萄盆栽的大小一致外，还需要考虑哪些问题来确保实验的准确性和可靠性：
（至少答出2 点）。
③由以上图表可知，不同光谱对“夏黑”葡萄生长的影响不同。在实际生产中，如果以提高净光合速率、
增加产量为首要目标，优先考虑使用 补光；如果以提高光合色素的积累为首要目标，则优先考虑使
用 补光。
【答案】(1) 无水乙醇 有助于研磨更充分/使更多的色素溶于无水乙醇
(2)LED 灯光谱与光合作用效率曲线变化基本一致或答LED 灯主要光强分布在可见光区域
(3) B460 补光灯数量需要相同；补光灯距幼苗高度需相同；不同小组之间需要用遮阳网隔开；补
光期间，进行常规水肥管理 蓝光 红光
【分析】光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强
度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
【详解】（1）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取“夏黑”葡萄叶片中
叶绿素和类胡萝卜素，加入少许二氧化硅的作用是有助于研磨更充分。
（2）分析题图可知，对比地面太阳光，利用LED 灯补充光照的优点是：LED 灯光谱与光合作用效率曲线
变化基本一致（或LED 灯主要光强分布在可见光区域）。
（3）①表中信息显示：与对照（CK，不补光）组相比，补主峰波长为460nm 的蓝光（B460）组的最大净
光合速率高、叶绿素a 的含量低，因此与叶绿素含量呈负相关的处理是B460。
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②在实验过程中，为了确保实验的准确性和可靠性，无关变量应保持相同且适宜，因此除了葡萄盆栽的大
小一致外，还需要考虑的问题有：补光灯数量需要相同；补光灯距幼苗高度需相同；不同小组之间需要用
遮阳网隔开；补光期间，进行常规水肥管理等。
③由以上图表可知，补主峰波长为460nm 的蓝光（B460）组的最大净光合速率最高，补主峰波长为630nm
的红光（R630）组的叶绿素a 和叶绿素b 的含量最高。可见，在实际生产中，如果以提高净光合速率、增
加产量为首要目标，优先考虑使用蓝光补光；如果以提高光合色素的积累为首要目标，则优先考虑使用红
光补光。
6．（2025 届黑龙江省哈尔滨市三中高三一模）干旱胁迫会对生长过程中植物的形态产生显著影响，使植
物的生长受到抑制。沙窝具有明显的早生外部形态结构和水分生理特性，其叶具有较厚的角质层，可抑制
蒸腾失水，有特殊的组织增大叶绿体对光照和CO2的吸收面，提高光合活性。某研究所为研究沙蒿抗旱生
理机制和水分耐受极限，测得相关数据（如表），请回答下列问题：
处理天数/d
叶绿素含
量/（mg·g-1）
净光合速
率/（μmol·m-2·s-1）
气孔导
度/（mmol·m-2·s-1）
胞间CO2浓
度/（μmol·mol-1）
0
5.594
5.298
0.029
110.464
6
4.921
2.695
0.007
230.722
12
5.026
0.415
0.005
333.221
18
4.762
0.056
0.002
419.362
24
4.214
-0.546
0.001
528.135
(1)测定沙蒿叶肉细胞的叶绿素含量时用 提取色素，土壤含水率降低时观测到的沙蒿叶色由绿色变为
黄色的原因是 。
(2)若气孔导度下降，胞间CO2浓度下降，光合速率降低，称为气孔限制因素：若气孔导度下降，胞间CO2
浓度较高，则光合速率降低是受其他因素的影响，称为非气孔限制因素，气孔限制因素主要通过影响
（填“光反应”或“暗反应”），从而影响光合速率。据表1 分析，在干旱胁迫条件下，导致沙蒿光合速
率下降的为 （填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”）。
(3)下图是沙蒿叶肉细胞类囊体膜上发生的部分生理过程，反应中心PSII、PSI 中含有特殊状态的叶绿素
a，它们能利用光能进行电子的传递。PQ、Cytbf、PC 等是传递电子的蛋白质。图中实线为电子的传递过
程，虚线为H+的运输过程。当条件适宜时，部位甲的H⁺浓度大于部位乙，造成该H+浓度差原因有电子
（e-）传递过程中释放的能量促进PQ 蛋白运输H+和 、 等过程。H⁺通过ATP 合酶的运输方式为
。
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(4)进一步研究发现，外源NO 还可缓解干旱胁迫下色素蛋白复合体PSII 受到的破坏，从而增加光合速率。
请以沙蒿为实验材料设计实验进行验证，请设计实验思路并预测实验结果（PSH 的具体检测方法不做要
求）：
【答案】(1) 无水乙醇 干旱条件下沙蒿叶绿素含量下降，类胡萝卜素的颜色显现出来（答出前半
句即可）
(2) 暗反应 非气孔限制因素
(3) 水的光解产生H＋ NADPH 的合成消耗H＋ 协助扩散
(4)将生长状况相同的沙蒿均分成甲乙丙三组，分别在干旱胁迫、干旱胁迫+NO 和适宜水分三种条件下 培
养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测组PSII 含量（或光合速率）。若实验 结果为PSII 含量
（或光合速率）丙组>乙组>甲组，则可以验证上述结论
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：①光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜
上）：水的光解以及ATP 的形成；②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。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变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。
【详解】（1）叶绿素为脂溶性色素，不溶于水而易溶于酒精，故测定沙蒿叶肉细胞的叶绿素含量时用无
水乙醇提取色素，结合表格可知，干旱会导致植物体内的叶绿素含量减少，因此土壤含水率降低时观测到
的沙蒿叶色由绿色变为黄色的原因是干旱条件下沙蒿叶绿素含量下降，类胡萝卜素的颜色显现出来。
（2）植物叶片气孔可以控制气体的进出，光合作用的暗反应过程包括二氧化碳的固定和碳三的还原，故
气孔限制因素主要通过影响暗反应，从而影响光合速率。据表1 分析，在干旱胁迫条件下，植物净光合速
率降低，气孔导度降低，而胞间CO2浓度上升，说明导致沙蒿光合速率下降的为非气孔限制因素，是由其
他因素的影响。
（3）类囊体薄膜是光反应的场所，发生了水的光解和ATP 以及NADPH 的合成，水的光解生成H＋，
NADPH 的合成消耗H＋，故造成该H+浓度差原因有电子（e-）传递过程中释放的能量促进PQ 蛋白运输
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H+和水的光解产生H＋、NADPH 的合成消耗H＋等过程。结合图1 和题干信息“部位甲的H⁺浓度大于部位
乙”可知，H⁺通过ATP 合酶的运输方式为协助扩散（顺浓度梯度运输，需要蛋白质的协助且不消耗能量）。
（4）进一步研究发现，外源NO 还可缓解干旱胁迫下色素蛋白复合体PSII 受到的破坏，从而增加光合速
率，分析该实验的自变量为是否干旱以及干旱条件下是否施加外源NO，因变量为色素蛋白复合体PSII 的
含量或光合速率，故实验思路为：将生长状况相同的沙蒿均分成甲乙丙三组，分别在干旱胁迫、干旱胁迫
+NO 和适宜水分三种条件下 培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测组PSII 含量（或光合速
率）。实验结论为：若实验 结果为PSII 含量（或光合速率）丙组>乙组>甲组，则可以验证上述结论。
7．（2025 普通高校招生适应性测试内蒙古生物卷（八省联考））为提高温室反季种植番茄的产量，探究
相同光照强度下不同红光与蓝光的比例及光周期（24h 中光/暗时长比例）对光合作用等生理过程的影响，
结果如下图。回答下列问题：
(1)光合色素吸收、传递光能，在类囊体薄膜上经过一系列转化和电子传递，将能量储存在 、
中。这两种物质在 （填场所）中发挥作用。
(2)实验发现1:0.8 组的光合速率最高，结合图1 结果和色素对光的吸收光谱，分析可能的原因是 和
。
(3)在类囊体薄膜上，光合色素需要与相关蛋白质组成捕光色素蛋白复合体来行使功能。结合图2 分析，在
适宜的光周期下，细胞中感受光周期的光敏色素吸收 光后，将信号传入 增加 基因的表
达，提高叶绿体对光的捕获能力。
(4)在北方某地，冬季日照时长约为10h。利用上述实验结果，给出对温室种植番茄进行补光增产的关键措
施 。
【答案】(1) ATP NADPH 叶绿体基质
(2) 1：0.8 条件下，叶绿素含量最高 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
(3) 红光 细胞核 调控叶绿素合成
(4)调整光质红光与蓝光为1:0.8，以提升叶绿素含量，从而提高光合速率，达到增产的目的
【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
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能、传递光能，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，三碳化合物在光反应产生的NADPH 和ATP 的作用下被还原，进而合成有机物。
【详解】（1）光合色素吸收、传递光能，在类囊体薄膜上经过一系列转化和电子传递，即光反应的过程，
将能量储存在ATP 和NADPH 中，这两种物质在暗反应过程中还原C3，该反应发生在叶绿体基质。
（2）由图1 可知，各光质比例下，叶绿素相差较大，但类胡萝卜素相差不大，且在红光与蓝光比例为1：
0.8 条件下，叶绿素含量最高，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，所以该条件
下光合速率最高。
（3）光敏色素主要吸收红光和远红光，在该光质条件下，光敏色素吸收红光，由图2 可知，在适宜的光周
期下，叶绿素含量显著提升，说明光敏色素吸收红光后，将信号传入细胞核，增加调控叶绿素合成的基因
的表达，提高叶绿素含量，从而提高叶绿体对光的捕获能力。
（4）由图2 可知，光照在8-12h 时，叶绿素含量相对较低，此时可通过调整光质红光与蓝光为1:0.8，以提
升叶绿素含量，从而提高光合速率，达到增产的目的。
14．（辽宁省丹东市2024-2025 学年高三上学期期末）丹东素有“银杏之城”的美誉。很多学者也对银杏
展开了科学研究，下图是银杏绿色叶肉细胞类囊体膜上发生的部分生理过程，反应中心PSⅡ、PSⅠ中含有
特殊状态的叶绿素a—P680 或P700（可分别吸收680 nm 或700 nm 的光），它们能利用光能进行电子的传
递。PQ、Cytbf、PC 等是传递电子的蛋白质。图中实线为电子的传递过程，虚线为H+的运输过程。
(1)上图说明类囊体膜具有 （答出两点）等功能。
(2)环境条件会影响叶绿素的生物合成，秋天银杏叶片变黄的现象主要与 抑制叶绿素的合成有关。利
用银杏绿叶为实验材料，经过提取和分离会在滤纸条上得到四条色素带，P680 和P700 应包含在自上而下
第 条色素带中。
(3)ATP 合成酶是一种特殊的膜蛋白，能够依赖类囊体薄膜两侧的H+浓度差催化合成ATP，图中使膜两侧
H+浓度差增加的过程有PQ 主动运输H+、 （填2 种）。线粒体中也有功能相同的ATP 合成酶，其分
布的场所是 。
(4)若NADP+不足，积累的电子会传递给O2，生成活性氧（ROS），ROS 会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心，
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损伤类囊体薄膜形成光抑制。又知物质X 能阻断NADP+和电子的结合，若给强光条件下的银杏叶片喷施适
量物质X 水溶液，叶片的光抑制将 。
(5)进一步研究发现，光照过强可使银杏类囊体薄膜上PSⅡ反应中心的关键蛋白D1受损，出现光抑制现象。
而Ca2+能够缓解因光照过强引起的D1蛋白含量下降。请以银杏为实验材料设计实验验证该结论，请完善实
验思路：将生长状况相同的银杏均分成三组，分别在过强光照（甲组）、 （乙组）和适宜光照（丙
组）三种条件下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测各组D1蛋白含量。若实验结果为
，则可以验证上述结论。
【答案】(1)物质运输（或控制物质进出）、能量转化、催化
(2) 低温 三（或3）
(3) 水的分解产生H+、合成NADPH 消耗H+（或NADP+与H+结合形成NADPH） 线粒体内膜
(4)增强
(5) （过）强光照加Ca2+处理 D1蛋白含量：丙组>乙组>甲组
【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】（1）类囊体膜是光反应的场所，图中类囊体膜上含有多种蛋白质，具有控制物质进出、能量转
化（光能转化为电能再转化为活跃的化学能）和催化ATP 合成等作用。
（2）秋天叶片变黄是温度降低抑制了叶绿素的合成，使叶绿素含量减少，类胡萝卜素含量相对较多，叶
片变黄。P680 和P700 是特殊状态下的叶绿素a，自上而下位于滤纸条的第三条色素带中。
（3）ATP 合成酶依赖于类囊体薄膜两侧H+的浓度差来推动ATP 的合成，图中使膜两侧H+浓度差增加的过
程有PQ 主动运输H+、水的分解产生H+、合成NADPH 消耗H+。线粒体内膜上也有功能相同的ATP 合成
酶，能催化产生大量ATP。
（4）若NADP+不足，积累的电子会传递给O2，生成活性氧（ROS），ROS 会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心，
损伤类囊体薄膜形成光抑制。给强光条件下的银杏叶片喷施适量物质X 水溶液，则积累的电子增多，叶片
的光抑制增强。
（5）该实验的自变量是有无强光和有无Ca2+处理，因此实验思路为将生长状况相同的银杏均分成三组，
分别在过强光照（甲组）、（过）强光照加Ca2+处理（乙组）、和适宜光照（丙组）三种条件下培养，其
他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测各组D1 蛋白含量。由于光照过强会使关键蛋白D1 受损，而
Ca2+能够缓解因光照过强引起的D1 蛋白含量下降，因此检测D1 蛋白含量的结果应为丙组>乙组>甲组。
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