文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
尖子生突破6 光呼吸、光抑制和光系统过程
应用一：光呼吸
光呼吸是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。二氧化
碳和氧气竞争性与Rubisco 结合，当二氧化碳浓度高时，Rubisco 催化RuBP 与二氧化碳形成两分
子3－磷酸甘油酸(PGA)，就是卡尔文循环中的C3，进行卡尔文循环；当氧气浓度高时，Rubisco
催化RuBP 与氧气形成1 分子PGA(C3)和1 分子磷酸乙醇酸(C2)，其中PGA 进入卡尔文循环，而磷酸
乙醇酸脱去磷酸基团形成乙醇酸，乙醇酸就离开叶绿体，走上了光呼吸的征途，这条路艰难而曲
折，有害也有利。基本过程见下图。
光呼吸的危害：如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形
式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。其次，光呼吸过程中消耗了ATP 和NADPH，即造成
了能量的损耗。
光呼吸的意义：Ⅰ.回收碳元素。就是2 分子的C2形成1 分子的C3和CO2，那1 分子C3通过光
呼吸过程又返回到卡尔文循环中，不至于全部流失掉。即通过光呼吸回收了3/4 的碳元素。
Ⅱ.防止强光对叶绿体的破坏。强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积
累ATP 和NADPH，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，
而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP 和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。
当然植物体还有很多避免强光下损伤叶绿体的机制。光呼吸算是其中之一。
Ⅲ.消除乙醇酸对细胞的毒害。
应用二：光抑制
植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合
作用的光抑制。(1)光抑制机理：光合系统的破坏，PS Ⅱ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的
结果：电子传递受阻，光合效率下降。
(2)光抑制的主要防御机制
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
①减少光吸收，植物体也可以通过叶运动(减少叶片与主茎的夹角)或叶绿体运动这种对强光的快
速响应以减少对光的吸收，从而避免光抑制。
②增加热耗散：a.当依赖能量的叶绿素荧光猝灭增加时，通过增加激发能的热耗散可以部分避免
光抑制。降低光饱和条件下的PS Ⅱ的光化学效率，可以避免光抑制破坏的发生。b.在强光下非光
辐射能量耗散增加的同时，玉米黄素含量增加，玉米黄素与激发态的叶绿素作用，从而耗散其激
发能，保护光合机构免受过量光能破坏。
③进行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止强光和CO2亏缺条件下发生光
抑制。
应用三：光系统
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(e－)经过电子传递链：质体醌→细胞色素
b6f 复合体→质体蓝素→光系统Ⅰ→铁氧还蛋白
→NADPH。
3．电子传递过程是高电势到低电势(光系统Ⅱ和
Ⅰ中的电子传递由于光能的作用，从而逆电势传递，这是一个吸能的过程)，因此，电子传递过程
中释放能量，质体醌利用这部分能量将质子(H＋)逆浓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。当然，光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)以
及在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH 的过程，为建立质子浓度(电化学)梯度也有所贡献。
4．类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP 合成酶顺浓度梯
度流出，而ATP 合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。
一、单选题
1．绿色植物在光照条件下，吸收O2 和释放CO2 的过程称为光呼吸。光呼吸氧化的底物乙醇酸
（C2H4O3）是从同化CO2 过程的中间产物转变而来的。下图为某植物体内光合作用和光呼吸的示
意图，下列有关叙述错误的是（ ）
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．高O2 含量环境中，C2 和葡萄糖均可在线粒体内被彻底分解成CO2 和H2O
B．光呼吸释放的CO2 进入同一细胞的叶绿体参与暗反应至少需穿过8 层磷脂分子
C．CO2／O2 的值增大时，有利于进行光合作用而不利于进行光呼吸
D．光呼吸会减少叶绿体内C3 的合成量，降低光合作用效率
【答案】A
【详解】A、分析题图可知，高O2 含量环境中，光呼吸产生的C2 在线粒体中被分解产生CO2，而
葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸，然后才可以进入线粒体被分解，A 错误；
B、光呼吸释放的CO2（生成场所为线粒体基质）进入同一细胞的叶绿体（叶绿体基质）参与暗反
应至少需穿过4 层生物膜（2 层线粒体膜和2 层叶绿体膜），即8 层磷脂分子，B 正确；
C、CO2/O2 的值增大时，CO2 与C5 结合转化为C3，有利于光合作用的进行，同时C5 与O2 反应生
成乙醇酸（C2）减少，不利于光呼吸的进行，C 正确；
D、分析题图可知，光呼吸会减少叶绿体内C3 的合成量，降低光合作用效率，D 正确。
2．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，下列推测错误的是（ ）
A.光呼吸时C5 与O2 的结合发生在线粒体内膜上 B.光呼吸可以将部分碳重新回收进入卡尔文循
环
C．GCGT 支路有利于减少H2O2 对叶绿体的损害 D．GCGT 支路可以降低光呼吸从而提高光合效率
【答案】A
【详解】A、图中光呼吸代谢支路发生在叶绿体中，所以C5 和O2 的结合发生叶绿体上，A 错误；
B、GCGT 支路中，甘油酸可转化为PGA，进而将碳重新回收进入卡尔文循环，B 正确；
C、GCGT 支路中，H2O2 可被分解为H2O 和O2，有利于减少其对叶绿体的损害，C 正确；
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，利用于降低光呼吸消
耗从而提高光合速率，D 正确。
3．光呼吸与细胞呼吸是两个不同的反应。光呼吸指的是当О2 浓度较高时，Rubisco 酶催化C5 与
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
O2 反应，最后在线粒体内生成CO2 的过程（当CO2 浓度较高时，Rubisco 酶催化CO2 与C5 反应进
行光合作用）。下列分析正确的是（ ）
A．植物所有的细胞呼吸与光呼吸过程都会利用О2 产生CO2
B．当细胞间CO2 与O2 浓度的比值增大时，不利于植物进行光呼吸
C．细胞氧化分解有机物时都需要氧气的参与，都能产生能量
D．Rubisco 酶的“两面性”让酶不能高效地催化化学反应的进行
【答案】B
【详解】A、植物细胞有氧呼吸需要消耗氧气生成二氧化碳，无氧呼吸不需要消耗氧气，光呼吸指
的是当О2 浓度较高时，Rubisco 酶催化C5 与O2 反应，最后在线粒体内生成CO2 的过程，A 错误；
B、当细胞间CO2 与O2 浓度的比值增大时，CO2 浓度较高，Rubisco 酶催化CO2 与C5 反应进行光合
作用，不利于植物进行光呼吸进行，B 正确；
C、细胞氧化分解有机物时有氧呼吸需要氧气的参与，无氧呼吸不需要氧气的参与，但都能产生能
量，C 错误；
D、酶与无机催化剂相比较，酶具有高效性，虽然Rubisco 酶催化C5 与O2 反应，也催化CO2 与C5
反应，但是Rubisco 酶仍然高效地催化化学反应的进行，D 错误。
4．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SoBS 溶液，相应的光合作用强度和光呼
吸强度如下表（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）。下列相关叙述错误的是（ ）
SoBS 浓度（ml/L）
0
100
200
300
400
500
600
光合作用强度
（CO2μmol·m2·s-1）
18.9
20.9
20.
7
18.7
17.6
16.5
15.7
光呼吸强度（CO2μmol·m2·s-1）
6.4
6.2
5.8
5.5
5.2
4.8
4.3
A．光呼吸中C5 与O2 结合的反应发生在叶绿体的基质中
B．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
C．与未喷施SoBS 溶液的水稻叶片相比，喷施100mg/LSoBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2 量相
等时所需的光照强度高
D．探究SoBS 溶液利于增产的最适喷施浓度，应在100~300mg/L 之间再设置多个浓度梯度进一步
进行实验
【答案】C
【详解】A、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，A 正确；
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
B、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，之后减少，B 正确；
C、叶片吸收和放出CO2 量相等时所需的光照强度即为光补偿点，与对照相比，喷施100mg/LSoBS
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，C 错误；
D、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/LSoBS 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，D 正确。
5．绿萝是世界上最成功的室内栽培植物之一。研究发现绿萝的“光呼吸”可以消耗O2、ATP、
[H]，将部分C5 分解并释放CO2（如下图①③④）。图中催化①、②过程的是同一种酶，CO2 和O2
会竞争此酶的同一活性位点。下列相关叙述错误的是（ ）
A．光呼吸和有氧呼吸的场所不同，进行的环境条件相同
B．光合作用与光呼吸都利用了C5 为原料，产物不同
C．光合作用中C5 可以再生，而光呼吸中C5 不能再生
D．适当降低环境中O2 浓度或升高CO2 的浓度，均可抑制光呼吸
【答案】A
【详解】A、据图分析可知，光呼吸的场所在线粒体，光呼吸和有氧呼吸的场所相同，而二者进行
的环境条件不相同，光呼吸的强度大致和光强度成正比，只有在光照下，CO2 浓度降低，O2 浓度
增高时才进行，A 错误；
B、据图分析，光呼吸和光合作用都能利用的物质是C5，光合作用的暗反应阶段二氧化碳与该物
质结合而固定成C3，光呼吸中氧气与该物质结合生成二氧化碳，B 正确；
C、光合作用中C5 可以通过C3 的还原再生，通过CO2 的固定消耗，而光呼吸发生在线粒体中，C5
一旦消耗不能再生，C 正确；
D、光呼吸需要消耗O2，生成CO2，所以适当降低环境中O2 浓度或升高CO2 的浓度，均可有效抑
制光呼吸，D 正确。
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
6．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（如图），其中试剂L 可抑制光反应关键蛋白的合成。实验结果如图所示。下列
叙述正确的是（ ）
A．各组幼苗所处的条件应相同且适宜
B．强光照射后短时间内，植物叶片胞间CO2 浓度会降低
C．持续强光照射后，植物叶片胞间CO2 浓度将降低
D．油菜素内酯可通过抑制光反应关键蛋白的合成减弱光抑制现象
【答案】B
【详解】A、本实验的自变量是BR 和L 的有无及处理时间，各组幼苗所处的条件是无关变量，应
保证各组条件相同，但应处于强光（非适宜）条件下，A 错误；
B、强光照射后短时间内，光反应增强，产生的NADPH 和ATP 增加，暗反应加强，植物叶片胞间
CO2 浓度会降低 ，B 正确；
C、分析题意可知，持续强光照射后，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，此时暗反应减弱，利用的二氧化碳减少，植物叶片
胞间CO2 浓度将升高，C 错误；
D、据图分析，与清水组相比，加入BR 后光合作用强度较高，说明加入BR 后光抑制减弱；与BR
组相比，BR＋L 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（油菜
素内酯）可能是通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的，D 错误。
7．当植物吸收了超出其自身所需的光能时，会出现光抑制现象，导致光合机构受到破坏，进而影
响光合作用。PsbS 蛋白是一种在光系统Ⅱ（PSII）与叶绿素结合的蛋白质，也是PSII 的一种结
构成分，在高等植物光保护方面有着重要的作用。科研人员将棉花光合系统Ⅱ的PsbS 基因导入烟
草细胞内，培育了转基因PsbS 烟草植株，并在35℃处理下测定了野生型烟草植株（WT）与转基
因PsbS 烟草植株（T）的净光合速率（如图）。下列有关叙述错误的是（ ）
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．电子的最终受体物质是NADP+
B．类囊体膜内外的H+浓度差只是通过H+转运形成的
C．在高温条件下转基因烟草植株的净光合速率高于野生型烟草植株
D．棉花PsbS 基因可能参与调控烟草植株的光合作用
【答案】B
【详解】A、据图所知，NADP+和电子、H+生成了NADPH，A 正确；
B、类囊体膜内外的H+浓度差与水的光解有关，B 错误；
C、据图可知，在35℃处理下，转基因PsbS 烟草植株（T）的净光合速率高于野生型烟草植株
（WT），C 正确；
D、由于在35℃处理下，转基因PsbS 烟草植株（T）的净光合速率高于野生型烟草植株（WT），
因此花PsbS 基因可能参与调控烟草植株的光合作用，D 正确；
8．光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能会下降，这种现象称为光抑制。光抑制主要表
现为光系统Ⅱ光化学效率以及饱和光强下光合速率的降低，光系统Ⅱ最大光化学效率（Fv/Fm）可
用来表示光抑制程度。当光系统从环境中吸收的光能超出其光能利用能力时，光能以热能的形式
耗散，称为非光化学猝灭（NPQ）。科研人员研究了抗坏血酸（AsA）对甜椒低温弱光条件下的光
抑制程度和机理，结果如图1 和图2．下列说法错误的是（ ）
A．光照过强可能使光系统Ⅱ蛋白受损，光反应合成的NADPH、ATP 减少，光合速率降低
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
B．4℃下更易发生光抑制，因低温使暗反应速率变慢、需能减少，导致光能过剩
C．题中实验的自变量有两个，即低温胁迫和弱光双重因素的影响
D．低温下，AsA 处理能够减轻光抑制的机理是增加了热耗散
【答案】C
【详解】A、光照过强可能是通过使光系统Ⅱ蛋白受损，从而使得光合能力下降，进而使得光反应
合成的NADPH、ATP 减少，光合速率降低，A 正确；
B、根据图2 中的曲线的不同，可知4℃下同一时间非光化学猝灭更高，更易发生光抑制，这是因
为低温使暗反应速率变慢、需能减少，导致光能过剩，B 正确；
C、根据图中的不同的曲线可知，题中实验的自变量有两个，即低温弱光胁迫和AsA 处理因素的影
响，C 错误；
D、抗坏血酸（AsA）使得非光化学猝灭增强，而光能以热能的形式耗散，所以AsA 处理是通过增
加了热耗散从而减轻光抑制，D 正确。
9．当同时给予植物红光和远红光照射时，光合作用的效率大于分开给光的效率，这一现象称为双
光增益效应，如左图所示；出现这一现象的原因是光合作用过程中存在两个串联的光系统，即光
系统I 和光系统Ⅱ，其作用机理如右图所示。以下相关说法正确的是（ ）
A．光系统I 位于叶绿体类囊体，光系统Ⅱ位于叶绿体基质
B．双光增益是通过提高单位时间内光合色素对光能的吸收量来实现的
C．光系统I 和光系统Ⅱ通过电子传递链串联起来，最终提高了光能的利用率
D．光系统I 和光系统Ⅱ产生的氧化剂都可以氧化水，从而生成氧气
【答案】C
【详解】A、绿色植物进行光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，故两个光系统位于类囊体薄膜上，
A 错误；BC、单位时间内光合色素对光能的吸收量取决于光照强度、光合色素的量等，由图可知，
双光增益现象得益于PSI 和PSII 之间形成电子传递链，相互促进，最终提高了光能的利用率，B
错误，C 正确；D、由图可知，只有光系统Ⅱ可以氧化水，D 错误。
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
10．下图是番茄植株的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，PSII 和PSI 是由蛋白质和光合色素组
成的复合物，是吸收、传递、转化光能的光系统，下列叙述错误的是（ ）
A．自然界中能发生光合作用的生物，不一定具备PSII 和PSI 系统
B．光反应过程将吸收的光能转换为活跃的化学能全部储存在ATP 中
C．在ATP 合成酶的作用下，H+顺浓度梯度转运提供分子势能，促进ADP 和Pi 合成ATP
D．PSII 中的色素吸收光能后，将H2O 分解为O2 和H+，产生电子传递给PSI 将NADP+和H+结合形
成NADPH
【答案】B
【详解】A、由图可知，PSII 和PSI 分布在叶肉细胞的类囊体薄膜上，自然界中能发生光合作用
的生物，不一定具叶绿体，如蓝藻，故不一定具备PSII 和PSI 系统，A 正确；
B、分析图示可知，光反应过程将吸收的一部分光能转换为活跃的化学能储存在ATP 中，还有一部
分储存在NADPH 中，B 错误；C、由图可知，H+顺浓度梯度转运出类囊体并产生能量，在ATP 合成
酶的作用下，促进ADP 和Pi 合成ATP，C 正确；D、图中显示，PSII 中的色素吸收光能后，将H2O
分解为O2、H+和电子，产生的电子传递给PSI 用于将NADP+和H+结合形成NADPH，D 正确。
二、多选题
11．“光系统”是指光合生物中能够吸收光能并将光能转变为化学能的多蛋白复合物。高等植物
具有两个光系统（光系统Ι 和光系统Ⅱ）。在强光照射下，植物会发生光抑制现象。许多研究表
明位于叶绿体类囊体薄膜上的光系统Ⅱ（PS Ⅱ）是光抑制的敏感部位，它能在光合过程中传递电
子。为研究NaCl 对光抑制现象的影响，某研究人员选取若干株长势相同的冬小麦幼苗，分别用含
0
、100
、200
、300
和400
的NaCl 培养液培养两周，取
小麦相同位置的叶片作为材料，测量荧光光化学猝灭效率（猝灭效率越低，光抑制现象越明显），
结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．该实验的自变量是培养液中的NaCl 浓度
B．强光照射不会影响光合作用的暗反应阶段
C．低浓度的NaCl 在1500lx 时，可能会促进PS Ⅱ进行传递电子的过程
D．高浓度的NaCl 会使冬小麦在较低的光照强度下就发生光抑制现象
【答案】CD
【详解】A、由题意及题图可知，该实验的自变量是培养液中的NaCl 浓度和光照强度，A 错误；
B、强光照射影响光反应阶段，进而影响暗反应阶段，B 错误；
C、分析题图可知，实验组100mmol⋅L−1 和200mmol⋅L−1 的NaCl 培养液在1500lx 时，它们的荧
光光化学猝灭效率比对照组（0mmol⋅L−1 的NaCl 培养液）高，说明低浓度的NaCl 可能促进PS Ⅱ
进行传递电子的过程，从而缓解光抑制现象，C 正确；
D、分析题图可知，实验组300mmol⋅L−1 和400mmol⋅L−1 的NaCl 培养液在光照强度较低时，它们
的荧光光化学猝灭效率比对照组（0mmol⋅L−1 的NaCl 培养液）低，说明高浓度的NaCl 会使冬小
麦在较低的光照强度下就发生光抑制现象，D 正确。
12．植物的光合作用细胞依赖光照，但光能超过光合系统所能利用的能量时，光合器官可能遭到
破坏，该现象称为光抑制。光呼吸能利用部分有机物，在吸收O2 放出CO2 的同时消耗多余光能，
对光合器官起保护作用。下图为某植物叶片在白天和夜晚的气体交换过程，其中PR、R、GP 代表
不同的生理过程。下列相关叙述正确的是（ ）
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．图中的PR、R 过程分别代表呼吸作用、光呼吸，叶片中有机物的积累量取决于GP（真正光合
作用）、R、PR 的差值
B．光呼吸虽然消耗部分有机物，但是从一定程度上能避免光抑制的发生，具有一定的意义
C．植物通过调节叶片角度回避强光或进行细胞内叶绿体的避光运动均可减弱光抑制现象
D．在农业生产中，适当抑制白天光呼吸和夜间呼吸作用的进行，有利于提高农作物产量
【答案】BCD
【详解】A、分析题图可知，由于叶片在夜晚和白天都进行R 过程，故R 代表呼吸作用，PR 是叶片
吸收O2 和放出CO2 的过程，因此是光呼吸，A 错误；
B、由题干可知光呼吸虽然消耗部分有机物，但可以消耗多余能量，对光合器官起保护作用，从一
定程度上能避免光抑制的发生，B 正确；
C、光能超过光合系统所能利用的能量时，光合器官可能遭到破坏，植物本身的调节如叶子调节角
度回避强光、叶绿体避光运动等都可以避免强光直射造成光合结构破坏，是对光抑制的保护性反
应，C 正确；
D、白天光呼吸和夜间呼吸作用均会消耗光合作用的有机物，适当减少可以增多有机物的积累，增
加农作物产量，D 正确。
三、综合题
13．Fv/Fm 可反映光反应中心光能转换效率，强光条件下叶片捕获的光能经常会超过“碳同化”
所能利用的范围，叶片吸收的能量过剩，会导致该参数明显下降，出现光抑制现象。某科研团队
以纯合品种玉簪为材料进行了实验。通过遮荫网（透光率为25%左右）遮荫，网内午间最大光强
在300～500 mol·m-2·s-1（弱光组，LT）处理8 周，之后将部分植株转移至全日照下（转光组，
LHT）。选取各处理中刚刚发育成熟的叶片进行各项形态和生理指标的测定，得到如图所示结果。
回答下列问题：
(1)“碳同化”属于光合作用中的_____________阶段。如果该阶段加强，就会__________(填“加
剧”或“减弱”)光抑制现象。
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(2)在测量光合作用速率时,发现 LHT 组有明显的“午休”现象，LHT 组出现此现象的原因有
__________________________(至少回答两条)。
(3)科研团队发现茉莉酸甲酯(MeJA)可以缓解玉簪的光抑制现象。有人认为光抑制的出现是由于
PS Ⅱ被破坏，MeJA 可以促进PS Ⅱ的修复，也有人认为光抑制的出现是由于PS Ⅰ被破坏，MeJA 可
以促进PS Ⅰ的修复。现有如下的实验方案来探究上述两种观点：
①取长势相同的玉簪随机均分为甲、乙、丙、丁四组；②甲组进行LHT 处理，乙组使用MeJA 处理
后再进行LHT 处理，丙组使用PS Ⅱ修复抑制剂处理后，再使用MeJA 处理，然后进行LHT 处理，
丁组使用PS Ⅰ修复抑制剂处理后，再使用MeJA 处理，然后进行LHT 处理；③一段时间后，测量
各组的Fv/Fm 值。
Ⅰ.步骤①中的四组玉簪需要进行______________以满足步骤②的前提要求；
Ⅱ.若__________________________，说明光抑制的出现是由于 PS Ⅱ被破坏，MeJA 可以促进
PS Ⅱ的修复；
若__________________________，说明光抑制的出现是由于 PS Ⅰ被破坏，MeJA 可以促进PS Ⅰ的
修复。
【答案】(1) 暗反应 减弱
(2)光照过强，光反应速率超过暗反应速率，出现光抑制现象，限制了光合作用速率；温度过高导
致气孔关闭，二氧化碳吸收不足，抑制了暗反应速率，使光合作用速率受到限制
(3) LT 处理8 周（遮荫处理8 周） 乙组和丁组的结果相差不大，且都大于甲组和丙组
乙组和丙组的结果相差不大，且都大于甲组和丁组
【详解】（1）“碳同化”包括二氧化碳的固定等过程，属于光合作用的暗反应阶段；分析题意可
知，强光条件下叶片捕获的光能经常会超过“碳同化”所能利用的范围，叶片吸收的能量过剩，
会导致该参数明显下降，出现光抑制现象，故若“碳同化”加强，对于光反应产物的利用增加，
就会减弱光抑制现象。
（2）二氧化碳是暗反应过程中的原料，二氧化碳要通过气孔进出细胞，且暗反应的进行需要光反
应提供NADDPH 和ATP 等物质，LHT 组（转光组）有明显的“午休”现象，原因可能是：光照过强，
光反应速率超过暗反应速率，出现光抑制现象，限制了光合作用速率；温度过高导致气孔关闭，
二氧化碳吸收不足，抑制了暗反应速率，使光合作用速率受到限制。
（3）分析题意，本实验目的是探究光抑制的原因，结合实验步骤可知，实验的自变量是处理方式
的不同，因变量是光合作用情况，根据实验设计的对照与单一变量原则可知，实验过程如下：
Ⅰ.步骤①中的四组玉簪需要进行LT 处理8 周（遮荫处理8 周）以满足步骤②的前提要求；
Ⅱ.若光抑制的出现是由于 PS Ⅱ被破坏，MeJA 可以促进PS Ⅱ的修复，则乙组（使用MeJA 处理后
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
再进行LHT 处理）和丁组（使用PS Ⅰ修复抑制剂处理后，再使用MeJA 处理，然后进行LHT 处
理）的结果相差不大，且都大于甲组（进行LHT 处理，乙组使用MeJA 处理后再进行LHT 处理）和
丙组（使用PS Ⅱ修复抑制剂处理后，再使用MeJA 处理，然后进行LHT 处理）；
若光抑制的出现是由于 PS Ⅰ被破坏，MeJA 可以促进PS Ⅰ的修复，则预期为乙组（使用MeJA 处
理后再进行LHT 处理）和丙组（使用PS Ⅱ修复抑制剂处理后，再使用MeJA 处理，然后进行LHT
处理）的结果相差不大，且都大于甲组（进行LHT 处理，乙组使用MeJA 处理后再进行LHT 处理）
和丁组（使用PS Ⅰ修复抑制剂处理后，再使用MeJA 处理，然后进行LHT 处理）。
14．绿色植物中RuBP 羧化酶（Rubisco）具有双重活性，当O2/CO2 偏高时，光呼吸的过程会加强。
光呼吸过程中会消耗O2 并且生成CO2，是一个高耗能的反应（如图1 所示）。过氧化物酶体为细
胞质中单层膜细胞器，负责将C2（乙醇酸）氧化为乙醛酸和过氧化氢。回答下列问题：
(1)据图1 中的信息，在光呼吸的过程中绿色植物在Rubisco 催化下___与C5 反应，形成的___中
的C 原子最终进入线粒体放出CO2。据图推测参与此过程的细胞器有___。
(2)科学家利用水稻自身基因构建了一条新的光呼吸支路，简称GOC 支路。通过多转基因技术成功
将GOC 支路导入水稻并定位至叶绿体中，使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被完全分解
为CO2，从而___（填“促进”或“抑制”）光呼吸。研究发现，光合产物1/3 以上要消耗在光呼
吸底物上。据上述信息推测，细胞中CO2 浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是___。
(3)水稻、小麦等C3 植物的光呼吸显著，而高粱、玉米等C4 植物的光呼吸消耗有机物很少，C4 途
径如图2 所示。
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
与C3 植物相比，C4 植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的 PEP 羧化酶，它催化CO2 和C3 反
应形成C4（苹果酸）。C4 进入维管束鞘细胞，生成CO2 和C3（丙酮酸），其中的CO2 参与___，
C3（丙酮酸）回到叶肉细胞中，进行循环利用。根据图中信息推测，PEP 羧化酶比Rubisco 酶对
CO2 的亲和力___。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。根据此结构特点，进一
步推测C4 植物光呼吸比C3 植物___。
(4)在干旱和过强光照下，因为温度高、蒸腾作用强，气孔大量关闭。此时的光呼吸可以消耗光反
应阶段生成的多余的___，光呼吸产生的___又可以作为暗反应阶段的原料，因此有观点指出光呼
吸在一定条件下对植物也有重要的正面意义。
【答案】(1) O2 C2（乙醇酸） 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体
(2) 抑制 高浓度 CO2 可减少 Rubisco 与 O2 结合，减少光呼吸
(3) 卡尔文循环 更强/更高 低（或弱）
(4) ATP 和NADPH（或[H]） CO2
【详解】（1）据图1，在Rubisco 催化下氧气与C5 反应形成C2，C2 中的C 原子最终进入线粒体
放出二氧化碳，称之为光呼吸。参与光呼吸的细胞器的有叶绿体、线粒体和过氧物酶体。
（2）GOC 支路使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被完全分解为CO2，从而抑制光呼吸。
细胞中CO2 浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是高浓度CO2 可减少Rubisco 与O2 结合，
减少光呼吸。
（3）C4 进入维管束鞘细胞，生成CO2 和C3（丙酮酸），其中的CO2 参与暗反应（卡尔文循环），
C3（丙酮酸）回到叶肉细胞中，进行循环利用。根据图中信息推测，PEP 羧化酶比Rubisco 酶对
CO2 的亲和力更强，能固定低浓度的CO2。C4 植物叶肉细胞中高效的PEP 羧化酶能够利用极低浓度
的CO2 且花环状的结构使得多个叶肉细胞中的CO2 富集到一个维管束鞘细胞中，使得维管束鞘细
胞CO2 浓度高，在与O2 竞争Rubisco 中有优势，抑制光呼吸，所以C4 植物光呼吸比C3 植物小很
多。
（4）气孔大量关闭，二氧化碳摄入量降低，光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的ATP 和
NADPH（或[H]），光呼吸产生的CO2 又可以作为暗反应阶段的原料，因此有观点指出光呼吸在一
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
定条件下对植物也有重要的正面意义。
15
