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重难点05 光合作用突破
目录
1.命题趋势：明考情知方向
2.重难诠释：知重难、掌技巧、攻薄弱
（1）色素的组成、分布、合成和作用
（2）光合作用过程、物质变化
（3）光合作用的影响因素分析
（4）光合作用的特殊途径
3.创新情境练：知情境练突破
4.限时提升练：（30min）综合能力提升
考点
历年考情分析
2025 考向预测
色素的组成、分布、合成
和作用
2021 辽宁：叶绿素的提取和分离
2022 辽宁：浒苔的光合色素的提取、分离和含
量测定
①命题形式:联系生产生活
情境或科研情境命制。多以
文字或图示形式结合大学教
材中光合作用过程命题，或
以科研成果中外界因素对该
过程影响的实验数据表或坐
标曲线图形式命题，难度相
对较大。
②热点情境:水稻、玉米等
田间作物的种植情境;探究
某物质对光合作用的影响等
科研情境;大棚种植、间作
套种等生产、生活实践情
境。
③创新考法:很可能结合光
呼吸、CAM 途径、C4 途径
等考查光合作用的过程分
析。
光合作用过程、物质变化
2021 辽宁：CO2的浓缩机制
光合作用的影响因素分析
2021 辽宁：植物工厂
2022 辽宁：光合作用关键酶Y 的粗酶液制备和
活性测定
2023 辽宁：盐碱胁迫和光照强度对花生叶绿素
含量的影响
光合作用的特殊途径
2024 黑吉辽：创新考察进行光呼吸的植物与C4
植物光合作用强度的关系。
1.掌握“4、2、1”突破色素提取分离实验
实验
色素的提取
色素分离
4 个试剂
CaCO3 ：防止
色素被破坏
SiO2：使研磨更
充分
无水乙醇：溶
解色素
层析液（成分为石油醚、丙酮、
苯）：
分离色素
2 个原理
绿叶中的色素能够溶解于有机溶剂（如无水乙
醇）中
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的
快，反之则慢
1 个口诀
在滤纸条上从上到下的色素带依次
1
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是“胡黄ab”
2.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。
(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
3.光合作用的影响因素分析
（1）必会的限制光合作用因素判断技巧
光合作用曲线图中曲线上升部分的限制因素是横坐标所示的因素,水平部分的限制因素是横坐标所示因
素外的其他因素。
（2）环境因素骤变时,短时间内物质变化2 大分析模型
(1)突然减弱光照(其他条件不变)的物质变化模型
突然减弱光照→光反应减弱，NADPH、ATP、O2产生量减少→暗反应中C3的还原减弱，CO2的固定短
时间内仍正常进行一短时间内C3含量上升，C5含量下降。
(2)突然降低CO2浓度(其他条件不变)的物质变化模型
突然降低CO2浓度→光合作用的暗反应中CO2的固定减弱，短时间内C3的还原仍正常进行→短时间内
2
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C3含量下降，C5含量上升。
口诀速记：光5 碳3 正相关，3 与其他都相反，即光照强度与C5含量呈正相关，CO2浓度与C3含量呈正相
关，C3含量与C5含量、NADPH 含量、ATP 含量的变化趋势相反。
（3）深究2 类因素对光合作用影响的机理
内部
因素
①叶龄：新长出的嫩叶，气孔尚未形成或开放程度小，光合色素含量低等，常导致光合速率较
低。
②光合产物的输出：光合产物(如蔗糖)从叶肉细胞中输出的速率会影响叶肉细胞内部的光合速
率。
③植物器官不同、植物种类不同，光合速率也不一定相同。
④光合色素的含量、与光合作用有关的酶的数量和活性等也会影响光合作用。
外部
环境
因素
①光：光照强度影响光反应速率，进而影响暗反应速率：光质对光合作用也会产生影响。
②温度：温度主要通过影响光合作用过程中相关酶的活性，进而影响光合速率。当温度改变时，
不管是光反应还是暗反应都会受影响。
CO
③
2浓度：CO2参与 CO2的固定，主要影响暗反应阶段。
④除上述因素外，N、P 等是合成酶、ATP、NADPH、磷脂等的重要元素，矿质元素供应不足也
会影响光合速率；植物叶片水分减少,气孔部分关闭，叶肉细胞对CO2的吸收减少，也会使光合速
率下降。
4.光合作用的特殊途径
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
（建议用时：30 分钟）
1．（新角度·绿叶中色素的提取和分离）迁移率（Rf）是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指
标，也可用于各色素的鉴定，迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果（部分
数据）。相关叙述正确的是（ ）
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溶剂
色素1
色素2
色素3
色素4
实验组1
7．8
？
？
1．9
？
实验组2
8．2
？
？
1．5
？
实验组3
8．0
？
？
1．4
？
平均移动距
离
8．0
7．6
？
？
0．8
迁移率
（Rf）
无
0．95
0．53
？
0．10
A．该实验需先用苯、丙酮、石油醚配制成的层析液提取叶绿体中的色素
B．色素3 的迁移率（Rf）为0．2，若植物体缺Mg2＋，其含量会减少
C．在层析液中的溶解度最大的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4
D．能够吸收蓝紫光的只有色素1 和色素2，能够吸收红光的只有色素3 和色素4
【答案】B
【分析】1、据表格分析，色素2 平均移动距离=（4.22+4.21+4.17）÷3=4.20，迁移率=
色素移动距离/溶剂移动距离=4.20/10.0=0.42。再根据迁移率的大小确定色素的溶解度的高低，因此色素1
表示胡萝卜素，色素2 表示叶黄素，色素3 表示叶绿素a，色素4 表示叶绿素b。
2、分离色素利用纸层析法，原理是四种色素在层析液中溶解度不同，溶液度高的扩散速度快，结果从上
而下分别是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）。
【详解】A、用苯、丙酮、石油醚配制成的层析液分离叶绿体中的色素，A 错误；
B、根据实验1、2、3 三组数据可求出，平均移动距离为1.6，即Rf 值为0.2。色素3 是叶绿素a，镁是合成
叶绿素的原料，缺镁叶绿素的含量减少，B 正确；
C、溶解度越高，随层析液在滤纸条上扩散速度越快，即1 胡萝卜素的溶解度最高，扩散速度也最快，C 错
误；
D、叶绿素（3 和4）主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素（1 和2）主要吸收蓝紫光，D 错误。
2．（光合作用的应用）将新疆的哈密瓜引种到南方地区，为尽量保持其原有的产量和甜味，所采用的措
施不包括（ ）
A．适当延长光照时间 B．采用一定的紫外线和红外线照射
C．适当增加昼夜温差 D．适当增加光照强度
【答案】B
【分析】在提高大棚作物产量的过程中，可以增大昼夜温差，降低夜间有机物的消耗；或白天的时候适当
增加光照强度、延长光照时间、增加室内CO2 浓度等均有助提高光合作用速率，可以提高产量。
【详解】A、适当延长光照时间可以提高光合作用速率，有助于提高农作物的产量，可以达到目的，不符
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合题意，A 错误；
B、采用一定的紫外线和红外线照射不能起到提高光合速率的作用，因为紫外线和红外线不是可见光，不
能被植物吸收，因而不能达到目的，符合题意，B 正确；
C、适当增加昼夜温差将减少呼吸作用消耗的有机物，有利于有机物的积累，从而提高产量，达到目的，
不符合题意，C 错误；
D、适当增加光照强度可以提高光合作用速率，有助于提高农作物的产量，可以达到目的，不符合题意，D
错误。
3．（光合色素的种类）如图为正常绿叶的叶绿素 a 的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光
谱（作用光谱代表不同波长下植物的光合作用效率）。由图中信息分析，下列叙述错误的是（ ）
A．色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱可以通过测量不同波长相应
的O2释放量来绘制
B．总吸收光谱与叶绿素 a 吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中还含有其他吸收光能的色素
C．总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用
D．总吸收光谱与作用光谱在 450～500 nm 波长处出现较大差异，说明其他色素对能量的转换效率比叶
绿素对能量的转换效率高
【答案】D
【分析】1、图示中：叶绿素a 的吸收值有两个波峰，主要集中于红光和蓝紫光区；总吸收光谱是指叶绿体
中色素总吸收值；作用光谱的变化趋势与总吸收光谱非常相似，说明色素吸收的光均可用于光合作用。
2、叶绿素提取和分离中各物质作用：
无水乙醇或丙酮：提取色素；
层析液：分离色素；
二氧化硅：使研磨得充分；
碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。
【详解】A、色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱代表各种波长下植物
的光合作用效率，可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制，A 正确；
B、总吸收光谱与叶绿素a 吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中除了叶绿素a，还含有其他色素，也能吸收光
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能，B 正确；
C、总吸收光谱以及作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用，C
正确；
D、绿叶中的胡萝卜素主要吸收450～500 nm（红橙光）的波长的光，在可见光的其他波段，总吸收光谱
与作用光谱几乎完全重叠，说明叶绿素吸收的光能几乎全部用于光合作用，450～500 nm 波长处出现较大
差异，说明胡萝卜素吸收的光能有一部分不能转化成光合作用的能量，叶绿素比其他色素对能量的转换效
率高，D 错误。
4．（新角度·光照过强时植物的自保）光能为绿色植物光合作用提供动力，但光照过强会损伤光系统，
引起光抑制现象。下图1 为叶绿体内的部分代谢过程，其中①~③表示生理过程。请回答下列问题：
(1)光合作用中光反应过程的发生场所是 ，其上的光系统包括PSI 和PSII。当光照强度增强时，光反应
产生的 等物质会随之增加，直接影响暗反应中 (填图中序号)过程，此时限制光合速率的非生物
因素主要有 。
(2)当光照过强时, PSII 会产生大量的 与 O2 结合形成的
、H2O2等活性氧物质，但植物能通过多种方
式对自身进行光保护。
Ⅰ.当光照强度持续增强超过光饱和点后，叶绿体以其窄面向着光源，并沿 (填“垂直”或“平行”)于入
射光方向排列，以减小叶绿体的受光面积。
Ⅱ.在强光下叶肉细胞中的花青素含量会增加，其在450-550nm(蓝绿光)有吸收峰，可减少 (填物质)对
光的吸收。
Ⅲ.强光下 RuBP 的氧化过程增强，可通过消耗 以减少活性氧物质的产生，避免损伤光系统；还可通
过产生 ，参与卡尔文循环。
(3)研究发现，强光下脱落酸(ABA)对清除叶绿体中的 H2O2 和缓解光抑制起重要作用, 主要机理如图2。
PP2C 是 ABA 信号途径的关键调节因子，据图可推测PP2C 的作用最可能是 (填“促进”或“抑
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制”)SnRK2 的活化, 从而影响APX2 基因的表达。ABA 发挥作用后，除正常降解外，还能形成糖基化的
ABA-GE,当需要时ABA-GE 又可快速水解释放出ABA。这种ABA 含量的动态调控的意义是 。
【答案】(1) 类囊体(薄)膜 NADPH、ATP
②
温度、CO2浓度
(2) e- 平行 叶绿素和类胡萝卜素 细胞内过多的O2 PGA (和CO2)
(3) 抑制 利于植物体快速响应外界环境变化
【分析】光合作用分为光反应和暗反应，光反应为暗反应提供NADPH 和ATP，暗反应包括二氧化碳的固
定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物的还原
是指三碳化合物被NADPH 还原形成有机物、五碳化合物，暗反应消耗光反应提供的NADPH 和ATP，为
光反应提供ADP 和Pi、NADP+，促进光反应进行。
【详解】（1）光合作用分为光反应和暗反应，光反应的场所是类囊体薄膜，类囊体薄膜上有光系统，包
括PSI 和PSII，当光照强度增强时，光反应增强，光反应的产物氧气、NADPH 和ATP 增多，光反应为暗
反应提供NADPH 和ATP 参与三碳化合物的还原即②，因此暗反应也会加强，此时限制光合速率的非生物
因素不包括光照强度，而主要有温度、CO2浓度。
（2）当光照过强时, PSII 会产生大量的e-与与 O2 结合形成的O2
-、H2O2等活性氧物质，光照较强时，叶绿
体会聚集到细胞顶面，叶绿体平行于入射光方向排列，其意义是减小叶绿体的受光面积以最大限度的吸收
光能，保证高效的光合作用；如长期处于光照较强的条件下，叶绿体还会发生适应性变化，减少叶绿素和
类胡萝卜素对光的吸收，以保证吸收更多的光能来适应弱光条件；
强光下 RuBP 的氧化过程增强，从图中可以看出， RuBP 与O2 发生反应从而促进PGA 和磷酸乙醇酸的
产生以减少活性氧物质的产生，另一方面RuBP 与CO2发生羧化反应而促进PGA 产生参与卡尔文循环以减
少活性氧物质的产生。
（3）强光下脱落酸(ABA)进入细胞后与ABA-受体特异性结合，PP2C 与SnRK2 结合后会促进SnRK2 的活
化，但是ABA 也会结合PP2C，因此ABA 与PP2C 结合后就不能与SnRK2 结合，因此PP2C 的作用最可能
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抑制SnRK2 的活化, 从而影响APX2 基因的表达。
ABA 发挥作用后，除正常降解外，还能形成糖基化的ABA-GE,当需要时ABA-GE 又可快速水解释放出
ABA，使得ABA 含量维持一个相对稳定的动态平衡，目的是让该植物体快速适应强光和弱光的环境的变
化。
5．（新情境·藻类的另类碳浓缩途径）植物每年所固定的碳约占大气中碳总量的1/5，约等于化石燃料燃
烧所排碳量的10 倍之多。研究人员通过研究植物体内碳的转移途径，进一步提高植物的固碳能力，助力减
少大气中的CO2浓度，实现“碳中和、碳达峰”。
(1)光能被叶绿体内类囊体薄膜上的 捕获，将水分解后，由 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。
(2)绿色植物在光照条件下还能进行光呼吸，具体过程如图所示。R 酶具有双重催化功能，在高CO2浓度、
低O2浓度时，催化CO2与C5结合，生成C3，在低CO2浓度、高浓度O2时，催化O2与C5结合，生成C3和
乙醇酸。试从物质、能量及反应条件和场所的角度，分别比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点 。
(3)有些生活在海水中的藻类具有图示的无机碳浓缩过程，能够减弱光呼吸，提高光合作用效率，其原因是：
植物通过 方式吸收HCO3
-，最终使 。
(4)研究人员通过向水稻叶绿体中引入人工设计合成的一条代谢途径（GOC），能直接在叶绿体中催化乙醇
酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率。GOC 型
水稻净光合速率高于野生型水稻的原因包括___。
A．GOC 型水稻新增的代谢途径，增加了乙醇酸利用率
B．GOC 型水稻新增的代谢途径，直接加速了C3再生C5
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C．GOC 型水稻新增的代谢途径，减少了叶绿体中CO2损失
D．GOC 型水稻内催化乙醇酸转化成CO2的酶活性比R 酶活性高
【答案】(1) 光合色素 ATP、NADPH
(2)光呼吸利用O2和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2；光呼吸消耗ATP，有氧呼吸合成ATP；光呼吸必须在
光照条件下进行，有氧呼吸在光照和黑暗条件下都可以进行；光呼吸在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中
进行，有氧呼吸在细胞质基质和线粒 体中进行
(3) 主动运输 R 酶附近的CO2浓度提高,促进CO2与C5结合，减少O2与C5结合
(4)AC
【分析】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 的作用下还原生成有机物；
2、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
用一个损耗能量的副反应。光呼吸可消除多余的NADPH 和ATP，减少细胞受损的可能，有其正面意义。
【详解】（1）光合作用的光反应阶段场所是叶绿体的类囊体膜上（色素和光反应有关的酶在类囊体膜
上），光能被叶绿体内类囊体薄膜上的光合色素捕获，将水分解后，由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；
（2）从图1 可以看光呼吸通过消耗光反应产生的过剩NADPH、ATP 减少能量积累对叶绿体的伤害。光呼
吸在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是光合作用一个损耗能量的副反应。过程中氧
气被消耗，并且会生成二氧化碳。光呼吸与有氧呼吸区别光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP，光呼吸光
下才能发生有氧呼吸黑暗和光照都能发生。相同点是都消耗O2释放CO2；
（3）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；HCO3
-离子进入叶绿体后产
生CO2，使R 酶附近的CO2浓度提高，促进CO2与C5结合，减少O2与C5结合；
（4） GOC 型水稻新增的代谢途径，能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇
酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率，增加了乙醇酸利用率，减少了叶绿体中CO2损失，
BD 错误、AC 正确。
6.（影响光合作用的因素和CO2浓缩机制结合）小球藻具有CO2浓缩机制（CCM），可利用细胞膜上的
HCO3
-蛋白（ictB）将海水中的HCO3
-转运进细胞，在碳酸酐酶（CA）作用下HCO3
-和H+反应生成CO2，使
细胞内的CO2浓度远高于海水。为研究不同光照强度和CO2浓度对CCM 的影响，科研人员将培养在海水
中的小球藻分别置于低光低CO2（LL）、低光高CO2（LH）、高光低CO2（HL）、高光高CO2（HH）四
种条件下培养，四组小球藻均处于最适温度。测定结果如下图所示。
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(1)通过测定色素提取液在 （选填“红光”、“蓝紫光”或“红光和蓝紫光”）下的吸光率，可计算
小球藻中叶绿素的含量。
(2)据图1 可知，影响海水中小球藻生长的主要因素是 。随着培养时间的延长，培养液pH 达到稳定
时的pH 称为pH 补偿点。据图2 结果可知，HL 组的pH 补偿点 （选填“最高”或“最低”），原因
是 。
(3)为研究光合作用中碳原子的转移路径，科学家曾经进行如下实验：向小球藻悬浮液中通入
14CO2用
14CO2
同化处理不同的时间→用沸腾的酒精处理→蒸发浓缩→双向纸层析（第一次层析后，将滤纸旋转90°进行
第二次层析的方法）→放射自显影。结果如下：
①据图（点样处位于图中滤纸左下角）可知，CO2被固定生成的第一种产物是 ，光反应产生的
为该产物最终还原成糖类提供能量。
14CO2同化5s 的结果显示，PEPA、PGA 和磷酸糖在 （填“垂
直”或水平）方向层析时溶解度差异显著。
②本实验是通过控制 来探究CO2中碳原子的转移路径。
【答案】(1)红光
(2) 光照强度 最高 HL 组细胞外CA 活性最高，H+和HCO3
-反应生成CO2被小球藻利用，导
致培养液中H+浓度下降最快，PH 最高
(3) PGA ATP 和NADPH 垂直 反应时间
【分析】根据提供信息分析细胞内的CO2浓度远高于海水，且细胞膜上有转运蛋白（ictB），说明CO2溶
于水中形成HCO3
-离子是通过主动运输进入细胞的，进入细胞中的HCO3
-在胞内又转化为CO2。
【详解】（1）植物叶绿体中含叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，
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为排除类胡萝卜素的干扰，因此通过测定色素提取液在红光下的吸光率，可计算小球藻中叶绿素的含量。
（2）分析图1 的曲线结果发现高光低CO2（HL）、高光高CO2（HH）这两组的小球藻细胞密度明显高于
低光低CO2（LL）、低光高CO2（LH）两组这说明光照强度相较于二氧化碳浓度来说对小球藻的生长影响
更大。因为HL 组细胞外CA 活性最高，H+和HCO3
-反应生成CO2被小球藻利用，导致培养液中H+浓度下
降最快，pH 最高，因此HL 组的pH 补偿点最高。
（3）①据图可知，0.5s 时，只有PGA，因此CO2被固定生成的第一种产物是PGA，ATP 和NADPH 为该
产物还原成磷酸丙糖提供能量。
14CO2同化5s 的结果显示，PEPA、PGA 和磷酸糖在水平方向上扩散的距离
无差异，但在垂直方向上扩散的距离有明显差异，因此它们在垂直方向层析时溶解度差异显著。
②本实验是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子的转移路径。
（建议用时：40 分钟）
1．（2021 年新高考辽宁生物高考真题）下列有关中学生物学实验中观察指标的描述，正确的是（ ）
选
项
实验名称
观察指标
A
探究植物细胞的吸水和失水
细胞壁的位置变化
B
绿叶中色素的提取和分离
滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄
C
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌培养液的浑浊程度
D
观察根尖分生组织细胞有丝分裂
纺锤丝牵引染色体的运动
【答案】B
【分析】1、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）；
2、观察细胞有丝分裂实验的步骤：解离（解离液由盐酸和酒精组成，目的是使细胞分散开来）、漂洗
（洗去解离液，便于染色）、染色（用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料）、制片（该过程中压片是为了将根
尖细胞压成薄层，使之不相互重叠影响观察）和观察（先低倍镜观察，后高倍镜观察）；
3、观察植物细胞质壁分离及复原实验的原理：（1）原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大．（2）当外
界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层收缩进而质壁分离．（3）当细胞液浓度大于外界溶
液浓度时，细胞渗透吸水，使质壁分离复原。
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【详解】A、在植物细胞质壁分离和复原的实验中，细胞壁伸缩性很小，位置基本不变，主要是以原生质
层的位置做观察指标，A 错误；
B、绿叶中色素的提取和分离，观察指标是滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄，B 正确；
C、探究酵母菌细胞呼吸的方式，观察指标是培养液的滤液能否使重铬酸钾转变成灰绿色，C 错误；
D、观察根尖分生组织细胞有丝分裂，细胞在解离的时候已经死亡，看不到纺锤丝牵引染色体的运动，D
错误。
2．（2021 年新高考辽宁生物高考真题）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
【分析】影响绿色植物进行光合作用的主要外界因素有：①CO2浓度；②温度；③光照强度。
【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。
3．（辽宁省东北育才学校2024-2025 学年高三上学期联合考试）关于实验的叙述，错误的是（ ）
A．探究光照强度对光合作用强度的影响时，烧杯中应加入富含CO2的清水或1%～2%的NaHCO3
B．在淀粉和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用碘液鉴定可以证明酶的专一性
C．性状分离比模拟实验中用不同球的随机结合模拟生殖过程中雌雄配子的随机结合
D．在观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离与复原的实验中不用单独设置对照组
【答案】B
【分析】洋葱作为模式生物许多基础实验中均可使用：质壁分离及复原—紫色洋葱鳞片叶外表皮；有丝分
裂—根尖分生区；色素提取及分离—绿色管状叶。
【详解】A、探究光照强度对光合作用强度的影响时，小烧杯中应加入富含CO2的清水或1%～2%的
NaHCO3，其目的是保证光合作为对二氧化碳的需求，A 正确；
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B、在淀粉和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，不可用碘液鉴定二者是否被水解证明酶的专一性，该实验设计
不合理，因为蔗糖是否水解不能通过碘液检测，B 错误；
C、性状分离比模拟实验中用不同彩球的随机结合模拟生殖过程中雌雄配子的随机结合，这是性状分离理
论比值出现的前提，C 正确；
D、观察紫色洋葱鳞片叶细胞质壁分离与复原实验中，不需要单独设置对照试验，但是存在自身前后对照，
D 正确。
4．（2024 届辽宁省沈阳市第二中学高三下学期第五次模拟考试）黑藻是一种分布较广的水生植物，也是
高中生物学实验中常见的实验材料。下列有关说法正确的是（ ）
A．从黑藻叶片中提取的光合色素只吸收可见光中的红光和蓝紫光
B．欲测定黑藻植株的总光合速率，应分别在白天和晚上测定释放或消耗氧气的速率
C．黑藻叶片细胞在发生质壁分离过程中，可观察到其原生质体体积变小、绿色加深
D．欲观察到清晰的黑藻染色体形态，应选用处于有丝分裂前期的细胞标本
【答案】C
【分析】光合作用强度（光合速率）是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，可以用单位时
间内原料（CO2）的消耗量或产物（O2、有机物）的生成量来表示。
【详解】A、从黑藻叶片中提取的光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，A 错误；
B、总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。绿色植物在单位时间内，黑暗中消耗的O2量表示呼吸速率，光
照下释放的O2量表示净光合速率。欲测定黑藻植株的总光合速率，应在光照下测定释放O2的速率，在黑
暗中测定消耗O2的速率，B 错误；
C、黑藻叶片细胞在发生质壁分离过程中，细胞不断失水，可观察到其原生质体体积变小、绿色加深，C
正确；
D、欲观察到清晰的黑藻染色体形态，应选用处于有丝分裂中期的细胞标本，因为在有丝分裂中期，细胞
中的每条染色体排列在赤道板上，染色体形态比较稳定，数目比较清晰，是观察辨认染色体的最佳时期，
D 错误。
5.（辽宁省沈阳市第二十中学2024—2025 学年高三上学期第三次模拟）为探究盐胁迫下植物的抗盐机理及
其对生长的影响，科研人员以海水稻为材料，测得高盐胁迫条件下（NaCl 浓度200mmol/L）叶肉细胞和不
同浓度NaCl 培养液条件下根部细胞的相关数据，结果分别如图1、图2 所示。不考虑实验过程中海水稻呼
吸作用变化的影响。
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(1)光合色素主要包括 。在色素提取和分离实验中，色素分离的原理是 。
(2)据图1 分析，在高盐胁迫条件下，海水稻叶肉细胞前15 天光合色素含量无明显变化，但胞间CO2浓度
降低，最可能原因是 ；第15 天之后胞间CO2浓度逐渐上升，可能原因是 。
(3)海水稻耐盐与其特有的调节机制有关。
①若以150mmol/L 的NaCl 溶液浓度作为低盐和高盐胁迫的分界线，结合图2 分析，海水稻根部细胞适应
低盐和高盐胁迫的调节机制有何不同? 。
②在高盐胁迫条件下，海水稻根部细胞还可通过多种“策略”降低细胞质中Na+浓度，从而降低盐胁迫的
损害，部分生理过程如图3 所示。据图3 分析，盐胁迫条件下，植物根部细胞降低Na+毒害的“策略”有
（答出一点即可）。
【答案】(1) 叶绿素和类胡萝卜素 不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸
上扩散得快
(2) 高盐胁迫条件下部分气孔关闭，从外界进入胞间的CO2减少，叶绿体从细胞间吸收的CO2基本不
变，使胞间CO2浓度降低 色素含量降低，光反应产生的NADPH 和ATP 不足，暗反应减弱，CO2固定
减少，最终导致胞间CO2浓度升高
(3) 低盐条件下主要通过提高细胞中无机盐的相对浓度进行调节，高盐条件下主要通过提高细胞中可
溶性糖的相对含量进行调节 将细胞质中的Na+运输到细胞外；通过载体蛋白B 和囊泡运输将细胞质中
的Na+储存在液泡中；将细胞质中Na+的储存在囊泡中
【分析】光合色素主要包括叶绿素（叶绿素a 和叶绿素b）和类胡萝卜素（叶黄素和胡萝卜素），光合色
素吸收光能，进行光合作用，把光能转化为有机物中稳定的化学能。
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【详解】（1）光合色素主要包括叶绿素（叶绿素a 和叶绿素b）和类胡萝卜素（叶黄素和胡萝卜素）。
在色素提取和分离实验中，色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在
滤纸条上扩散得快，反之则慢。
（2）据图1 分析，在高盐胁迫条件下，海水稻叶肉细胞前15 天光合色素含量无明显变化，但胞间CO2浓
度降低，最可能原因是高盐胁迫条件下部分气孔关闭，从外界进入胞间的CO2减少，但光合色素含量不变，
光反应速率不变，因此叶绿体从细胞间吸收的CO2基本不变，使胞间CO2浓度降低。第15 天之后胞间CO2
浓度逐渐上升，可能原因是色素含量降低，光反应产生的NADPH 和ATP 不足，暗反应减弱，CO2固定减
少，最终导致胞间CO2浓度升高。
（3）结合图2 分析：在低盐胁迫（NaCl 浓度小于150mmol/L）时，根部细胞通过增加可溶性糖含量来适
应胁迫；在高盐胁迫（NaCl 浓度大于150mmol/L）时，根部细胞通过增加无机盐含量来适应胁迫。在高盐
胁迫条件下，植物根部细胞降低Na+毒害的“策略”有：将细胞质中的Na+运输到细胞外；通过载体蛋白B
和囊泡运输将细胞质中的Na+储存在液泡中；将细胞质中Na+的储存在囊泡中，从而降低盐胁迫的损害。
6.（2024 年新课标高考生物真题黑吉辽卷）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。
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 。
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【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
固定和C3还原过程
反应①中五碳化合物与二氧化碳反应生成三碳化
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
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【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。
（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。
7.（2024 届辽宁省锦州市某校高三下学期考前测试）阳生植物在高密度种植时为了获得足够的光源，会产
生一系列的表型变化，被称为避荫反应。给予植物一定比例的红光和远红光（R/FR）处理，可以模拟植物
荫影环境（SH）下引发的避荫反应。科研人员以正常白光处理组为对照组（WL），探究了番茄在荫影环
境（SH）下的避荫反应特征及可能的内在分子机制，结果及相关数据如图一所示（假设开花时间未受影
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响）。回答下列问题：
(1)阳光对于植物来说具有极其重要的作用，一方面光是植物进行光合作用的 ，另一方面光可以作为
一种 ，影响、调控植物的生长发育过程。
(2)光合作用效率最大的光是 光和 光，而远红光几乎不能被植物用于光合作用。模拟植物荫影
环境应该 （填“升高”或“降低”）R/FR 比值。
(3)荫影环境下番茄所结果实重量下降，根据图一信息推测可能原因：① 合成量减少， 阶段受
阻， 生成速率降低，进而影响了 阶段的进行，降低了光合产物的制造量；②
。
(4)植物感知光信号据此调整生长发育，说明植物具有接受光信号的受体分子，如光敏色素（friop、
friself、tri/phyB1、phyB2）、蓝光受体（cryl）等。实验中对番茄不同光受体的突变体进行了表型检测，如
图二所示。由实验结果推知：主要吸收红光和远红光并感受其变化，在调控荫影下番茄的节间伸长方面发
挥主要作用的受体分子是 ，原因是 。
【答案】(1) 能量来源 信号
(2) 蓝紫 红 降低
(3) 叶绿素 光反应 ATP 和NADPH 暗反应 遮阴环境下，幼苗节间长度增加，营养
生长旺盛，因而更多的有机物用于营养生长，因而生殖生长减弱，表现为番茄果实重量下降
(4) tri/phyB1 因为tri/phyB1 突变体在荫影环境下与对照组（或“白光环境下”）比幼苗节间长度
变短了，其他突变体还是比对照组长
【分析】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。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）光是植物进行光合作用的能量来源，光还可以作为一种信号，影响、调控植物 生长、发育
的全过程。
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（2）光合色素主要吸收红光和蓝紫光，光合作用效率最大的光是红光和蓝紫光，而远红光几乎不能被植
物用于光合作用，故模拟植物荫影环境应该降低R/FR 比值。
（3）图一信息显示：①遮阴环境下叶绿素合成量减少，即叶绿素含量下降，光反应受阻，ATP 和NADPH
的生成速率降低，进而影响了暗反应的进行，降低了光合速率，光合产物的制造量下降；②遮阴环境下，
幼苗节间长度增加，营养生长旺盛，因而更多的有机物用于营养生长，因而生殖生长减弱，表现为番茄果
实重量下降。
（4）植物感知光信号据此调整生长发育，说明植物具有接受光信号的受体分子，如光敏色素（friop、
friself、tri/phyB1、phyB2）、蓝光受体（cryl）等。实验中对番茄不同光受体的突变体进行了表型检测，如
图二所示，由实验结果推知：主要吸收红光和远红光并感受其变化，在调控荫影下番茄的节间伸长方面发
挥主要作用的受体分子是tri/phyB1，因为图示结果显示，因为tri/phyB1 突变体与对照组比幼苗节间长度变
短了，其他突变体还是比对照组长。
8.（2023 年新高考辽宁卷高考真题）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：
(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
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(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
【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，该品种的净
光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。
9.（2022 年新教材辽宁生物高考真题）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(防止酶降解和保证酶空间结构稳定，防止酶丧失活性） 维持pH 值 上清液
(4) 1800（1800-1900 之间都可以） 抑制
【分析】绿叶中色素提取的原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂，所以，可以在叶片被磨碎以后用
乙醇提取叶绿体中的色素；
色素分离原理：叶绿体中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，溶解
度低的随层析液在滤纸上扩散得慢．根据这个原理就可以将叶绿体中不同的色素分离开来。
【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
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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。
10.（2024 年东北三省四校高三下学期第四次模拟考试）材料一：马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过
筛管主要运向块茎贮藏。图1 是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图，图2 是蔗糖进入筛分子-伴胞复
合体的一种模型。
材料二：科研人员以Q9、NB1、G2 三个品种的马铃薯为材料，研究不同光周期处理对马铃薯块茎产量的
影响，在24h 昼夜周期中对马铃薯幼苗分别进行16h（长日照）、12h（中日照）、8h（短日照）三种光照
时间处理，保持其他条件相同且适宜，培养一段时间后，发现长日照组叶绿素含量最高，但只有中日照和
短日照组有块茎生成，结果如图3。
(1)图1 所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是 （填图中编号）。为马铃薯叶片提供
C18O2，块茎中会出现
18O 的淀粉，请描述
18O 转移的路径 （填下列编号并排序）。
C
①
5
C
②
3
C
③
18O2 ④18O ⑤淀粉 ⑥碳酸丙糖 ⑦蔗糖
(2)研究发现，叶绿体中淀粉的大量积累可能会导致 （填下列编号）结构被破坏，进而直接影响光反
应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，使 ，进而抑制暗反应。
①类囊体 ②线粒体 ③叶绿体 ④细胞质膜
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(3)图2 中乙（SUT1）是一种蔗糖转运蛋白，在成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUT1 的表
达水平降低，叶片中可溶性糖和淀粉总量 ，最终导致块茎产量 。
(4)图3 实验结果表明，单位时间内光周期影响平均单株块茎产量增量最高的实验组是 。
(5)进一步研究表明，在16h 光照下，G2 无匍匐茎生成，Q9 和NB1 仅有部分植株产生匍匐茎。下列关于
16h 光照下没有生成马铃薯块茎的原因可能有______。
A．长日照导致暗反应时间不足，光合速率低
B．马铃薯匍匐茎是块茎形成的必要条件
C．长日照导致马铃薯叶片叶绿素含量下降
D．长日照不利于有机物向块茎运输
【答案】(1)
②
③②⑥⑦⑤
(2) CO2吸收减少 ①
(3) 升高 降低
(4)NB1 中日照组
(5)BD
【分析】分析图1：①是光合作用的暗反应阶段的CO2的固定阶段，②是暗反应中的C3的还原阶段。从图
中可以看出，暗反应在叶绿体基质中进行，其产物磷酸丙糖可以在叶绿体基质中合成淀粉，也可以被运出
叶绿体，在叶肉细胞中的细胞质基质中合成蔗糖，蔗糖可以进入液泡暂 时储存起来；蔗糖也可以通过韧
皮部被运至茎块细胞，在茎块细胞内合成淀粉；
分析图2：结构甲具有ATP 水解酶的功能，同时利用ATP 水解释放的能量把H+运出细胞，导致细胞外
H+浓度较高，属于主动运输；结构乙能够依靠细胞膜两侧的H+浓度差把H+运入细胞，属于协助扩散，同
时把蔗糖分子也运入细胞；
分析图3：实验自变量为不同品种、不同光周期处理，因变量检测生长周期种不同时间点的平均单株产量，
检测时间以15d 为单位，同品种同条件下60d 的平均单株产量与45d 的平均单株产量差值即为该品种该条
件下的平均单株产量增量。
【详解】（1）在叶绿体中三碳化合物的还原反应需要光反应提供ATP 和NADPH，需要ATP 和NADPH 功
能以及需要NADPH 提供还原剂，故选②；为马铃薯叶片提供C18O2, 块茎中的淀粉会含
18O，由图可知，
元素
18O 转移的路径：C18O2→C3 →磷酸丙糖→蔗糖→淀粉，故
18O 转移的路径③②⑥⑦⑤。
（2）光反应的场所是类囊体薄膜，因此叶绿体中淀粉的积累会导致类囊体y①膜结构被破坏，进而直接影
响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，即气孔的开放程度下降，影响二氧化碳的吸收，即
CO2吸收量下降，进而暗反应速率下降，光合速率下降。
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（3）成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUTl 的表达水平降低，筛分子-伴胞复合体的蔗糖转
运蛋白乙含量减少，叶肉细胞中蔗糖分子通过结构乙转运出叶肉细胞的量减少，叶肉细胞中蔗糖积累，可
溶性糖和淀粉总量上升，抑制光合作用，最终导致块茎产量降低。
（4） 由图可知，对三个不同品种分别进行12h 的中日照组和8h 短日照处理，对NB1 品种进行12h 的中
日照组，在处理45～60d 期间差值最大即单株产量增量最高。
（5） 相比于中日照与短日照，三个不同品种的马铃薯在长日照下匍匐茎都生长异常，具有生长异常的匍
匐茎的植株均没有块茎生成，因此推测关于16h 光照下没有生成马铃薯块茎的原因可能有马铃薯匍匐茎是
块茎形成的必要条件和长日照不利于有机物向块茎运输。
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