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第10 讲 光合作用
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01 课标达标练
【题型一】色素的提取与分离实验
【题型二】捕获光能的色素
【题型三】探索光合作用原理的部分实验
【题型四】光合作用过程
【题型五】影响光合作用的因素及应用
【题型六】光合作用与细胞呼吸联系
【题型七】光合速率的测定方法
【题型八】光合作用C4 途径、CAM 途径及光呼吸
02 能力突破练（新考法+新情境+新角度+新思维）
03 高考溯源练（含2025 高考真题）
题型一：色素的提取与分离实验
1．某生物探究小组以红色苋菜叶片为实验材料，用无水乙醇提取叶片中的色素，如图甲、乙两组分别是以层析
液和蒸馏水分离色素得到的结果。已知植物花青素易溶于无水乙醇和蒸馏水，不溶于层析液中，光合色素不溶
于蒸馏水。下列叙述错误的是（ ）
A．提取色素过程中加入二氧化硅目的是使研磨充分B．甲组滤纸条从上往下第三条色素带的颜色是蓝绿色
C．层析后乙组滤液细线处的颜色是无色
D．紫红色的花青素分布在液泡中，乙组滤液细线上方的色素带的颜色是紫红色
2．金叶复叶槭是一种抗寒能力强的彩叶树种, 在我国北方地区广泛种植。其叶片春季呈金黄色 (黄叶), 后逐渐
变为黄绿色 (绿叶)。为研究金叶复叶槭叶片的呈色机理, 研究人员对不同叶片的色素含量进行测量, 结果如下。
下列说法错误的是（ ）
种类
叶绿素/(mg·
)
类胡萝卜素/(mg·
)
花色素苷/(mg・g
)
黄叶
0.21
0.24
0.12
绿叶
0.35
0.18
0.11
注:花色素苷为花青素的糖苷形式,是一类天然色素。
A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止色素被破坏
B．纸层析时滤纸条上无花色素苷条带，原因可能是花色素苷为水溶性色素
C．叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体类囊体薄膜上，能捕获并转化光能
D．叶片呈金黄色的主要原因是叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的比值高
题型二：捕获光能的色素
3．如图是光合色素甲、乙、丙的吸收光谱。某同学使用纸层析法对上述几种色素进行分离，并分别计算Rf 值
(Rf 值=
)，Rf 值由大到小排序为（ ）
A．甲、乙、丙B．甲、丙、乙C．丙、乙、甲D．乙、丙、甲
4．关于“绿叶中色素的提取和分离实验”，下列叙述正确的是（ ）
A．对滤纸条剪角时剪得越尖越有利于形成整齐的色素带
B．把新鲜滤液放在光源和分光镜之间，观察到最强吸光区是红外光和蓝紫光
C．滤纸条上距滤液细线最远的色素带最窄，其色素在层析液中的溶解度最大
D．若对韭黄的色素进行纸层析法分离，与菠菜叶的色素带相比缺少 1 条条带
5．下列对叶绿体的结构和功能的理解，错误的是（ ）
A．叶绿体外膜和内膜上也分布着能吸收光能的色素分子
B．许多圆饼状的类囊体堆叠成基粒增大了叶绿体内的膜面积
C．恩格尔曼的实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气
D．植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
题型三：探索光合作用原理的部分实验
6．科学家对于光合作用的研究经历了漫长的过程，下列叙述错误的是（ ）
A．阿尔农发现在光照下，叶绿体合成ATP 的过程总是与水的光解相伴随
B．希尔反应不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水
C．鲁宾和卡门利用放射性同位素标记法，证明了光合作用释放的氧气来自水
D．恩格尔曼的实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
题型四：光合作用过程
7．下面为绿色植物光合作用过程示意图（图中a～g 为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量
传递用虚线表示）。有关判断错误的是（ ）
A．①过程的主要部位是根尖成熟区，③过程发生在叶绿体类囊体薄膜
B．④⑤⑥过程属于暗反应，在晚上进行，发生在叶绿体基质
C．物质c 和e 参与C3的还原，可在光反应中不断生成
D．将物质g 用
18O 标记，最终在生成的（CH2O）中能检测到
18O
8．下图表示植物细胞光合作用及淀粉与蔗糖合成的调节过程，a~d 表示物质。夜间细胞质基质Pi 浓度较高，促
进磷酸转运体顺浓度将Pi 从细胞质基质运入叶绿体，同时将磷酸丙糖运出叶绿体。下列叙述正确的是（ ）
A．夜间叶绿体基质Pi 浓度的改变，减少淀粉产生
B．叶绿体基质中的CO2可以被光反应产生的b 和NADPH 还原
C．若突然停止光照，短时间内磷酸丙糖含量将升高
D．降低磷酸转运体的活性可促进蔗糖合成，从而降低CO2固定速率
9．亚硝酸细菌和硝酸细菌是土壤中普遍存在的化能自养型细菌，前者将氨氧化为亚硝酸，后者将亚硝酸氧化为
硝酸，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．氧化氨和亚硝酸的过程都能释放出化学能，这两种细菌都能利用相应的能量合成有机物
B．细菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸盐含量，有利于植物渗透吸水
C．亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的过程和发生场所均相同
D．由图推测，亚硝酸细菌和硝酸细菌含有光合色素
10．图中T0～T1表示适宜条件下生长的菠菜叶绿体中某两种化合物（NADPH、ADP、C3或C5）的含量，T1～T3
则表示改变其生长条件后短时间内两种化合物的含量变化。下列说法正确的是（ ）
A．若T1时刻降低了环境中CO2的浓度，则物质甲、乙分别是C5、NADPH
B．若T1时刻降低了环境中CO2的浓度，则物质甲、乙分别是C3、C5
C．若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别是ADP、C5
D．若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别是NADPH、C3
题型五：影响光合作用的因素及应用
11．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。下图显示两者
在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列相关叙述错误的是（ ）
A．光照强度高于P 时，突变型水稻净光合速率继续升高可能是其固定CO2酶的活性更强
B．光照强度低于P 时，野生型水稻因叶绿素含量多，利用弱光能力强，光合速率更大
C．光照强度等于P 时、野生型水稻光合速率等于突变型水稻光合速率
D．光照强度长期处于a-b 之间时，突变型和野生型水稻均不能正常生长
12．香菇营养丰富，果蔬皆宜。图1 是温室栽种的香菇在不同条件下的光合速率（用CO₂ 的吸收速率表示）变
化曲线。图2 表示香菇叶肉细胞内的线粒体和叶绿体的各种关系，据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．当环境中CO₂ 浓度为a 时，限制香菇光合速率的外界因素是光照强度
B．在低光照强度且CO₂ 浓度为b 时，香菇光合作用固定CO₂ 的速率为m
C．在高光照强度且CO₂ 浓度为c 时，其叶肉细胞的状态如图2 中④所示
D．高光照强度时，突然将CO₂ 浓度由b 升高至c，短时间内C₅ 含量将增加
13．将某种植物栽培于密闭玻璃温室内，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（整个过程呼吸速率恒定）。则下列相关说法正确的是（ ）
A．b 点叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率
B．经过一昼夜后，该玻璃温室内的O2浓度将下降
C．de 段光合速率下降的原因是玻璃温室内的CO2浓度将下降
D．f 点时玻璃罩内CO2浓度最低，故此时光合作用速率最慢
14．甜椒是我国温室栽培的主要蔬菜之一，某小组利用甜椒叶圆片探究光照强度对光合作用速率的影响，实验
装置如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．本实验材料需选取颜色相同的甜椒叶制成大小相同的叶圆片
B．本实验通过改变白炽灯在刻度尺上的位置模拟光照强度的变化
C．本实验用一定方法先排除叶肉细胞间隙的空气使叶圆片沉于溶液中
D．相同时间内叶圆片浮起个数可以作为实际光合作用速率的检测指标
15．叶面积系数是指单位土地面积上的叶面积总和，它与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间
的关系如图1 所示。图2 为来自树冠不同层的甲、乙两种叶片的净光合速率变化图解。下列说法错误的是（
）
A．a 点后群体干物质积累速率变化对于合理密植有重要指导意义
B．a～b 段群体光合速率增加量大于群体呼吸速率增加量
C．c 点时甲、乙两种叶片固定CO2的速率不同
D．甲净光合速率最大时所需光照强度高于乙，可判断甲叶片来自树冠上层
题型六：光合作用与细胞呼吸联系
16．以测定植物在黑暗中CO2的释放量和光照下CO2的吸收量为指标，研究温度对绿色植物光合作用与呼吸作
用的影响，结果记录如表所示。下列有关分析中正确的是（ ）
组别
一
二
三
四
五
温度（℃）
15
20
25
30
35
黑暗中CO2的释放量（mg/h）
1.0
1.5
1.8
3.0
3.2
光照下CO2的吸收量（mg/h）
2.5
3.32
3.8
3.4
3.2
A．该植物在25℃条件下，单位时间内光合作用制造的有机物最多
B．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物总量与30℃时相等
C．在15℃条件下，该植物的净光合作用速率为1.5mg/h
D．在35℃条件下，光照12h，黑暗12h，经过一昼夜植物能生长
17．西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1 所示（①～④表示过程）。某实验室用水培法栽培
西红柿进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2 所示，下
列说法正确的是（ ）
A．图1 中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP 的过程是①③④
B．图2 中，9～10h 间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度
C．培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高
D．图2 中两曲线的交点时，叶肉细胞不吸收外界的CO2
题型七：光合速率的测定方法
18．某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温25℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置条件
及结果的叙述，错误的是（ ）
A．若X 溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移
B．若X 溶液为清水并给予光照，光合作用强度大于细胞呼吸强度时，液滴右移
C．若X 溶液为CO2缓冲液并给予适度光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度
D．若要测真正光合作用强度，需另加设一装置遮光处理，X 溶液为NaOH 溶液
19．某研究小组为测定不同光照条件下黑藻的光合速率，将等量且生理状态相同的黑藻植株，分装于6 对黑白
瓶(白瓶透光，黑瓶不透光)中，并向瓶中加入等量且溶氧量相同的干净湖水，分别置于六种不同的光照条件下，
24h 后6 对黑白瓶中溶氧量变化情况(不考虑其它生物)如下表，以下说法错误的是（ ）
光照强度(klx)
0(黑暗)
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量(mg/L)
-7
+0
+6
+8
+10
+10
黑瓶溶氧量(mg/L)
-7
-7
-
7
-7
-7
A．可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼吸速率
B．该实验条件下光照强度为a 时白瓶中的黑藻不能生长
C．可以根据白瓶中溶氧量的变化计算不同光强下黑藻的净光合速率
D．白瓶中光照强度为d 时，只降低CO2浓度，短时间内叶肉细胞中C5化合物含量减少
题型八：光合作用C4 途径、CAM 途径及光呼吸
20.水稻属于C3 植物，其叶肉细胞能进行光合作用。玉米属于C4 植
物，
叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成光合作用，过程如图甲所示，图中
PEP 羧化酶对CO2 的亲和力约是Rubisco 对CO2 的亲和力的60 倍。
某
种玉米和水稻的光合速率随外界CO2 浓度的变化如图乙所示。据图推
测，
下列说法不合理的是( )
A.玉米的叶肉细胞可以给维管束鞘细胞提供ATP 和NADPH
B.检测玉米中淀粉的产生场所应选择维管束鞘细胞的叶绿体
C.图乙中玉米和水稻分别对应曲线A 和B
D.种植C4 植物比种植C3 植物更有利于实现碳中和的目标
21.景天科植物有一个很特殊的CO2 同化方式：夜间气孔开放，吸收
的
CO2 生成苹果酸储存在液泡中；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，其部分
代谢途径如图所示。据图分析，下列叙述正确的是( )
A.如果白天适当提高CO2 浓度，景天科植物的光合作用速率将
随之提高
B.景天科植物参与卡尔文循环的CO2 就是来源于苹果酸的分解
C.白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相关
D.由景天科植物特殊的CO_2 固定方式推测其可能生活在高温干旱地区
22．照光时，叶肉细胞中的O2与CO2竞争性结合C5。O2和CO2与RuBP 羧化酶/加氧酶的亲和力与各自的相对
浓度有关，相对浓度高则与酶的亲和力高。O2与C5结合后经一系列的反应，最终释放CO2的过程称为光呼吸，
如图所示，回答下列问题：
(1)叶肉细胞中进行光呼吸有关的双层膜的细胞器有 ，产生乙醇酸的具体场所是 。甘油酸转化为C3
会消耗ATP 产生ADP 和Pi，产生的ADP 和Pi 在叶绿体中被再利用的途径是 。
(2)人们可以通过适当升高CO2浓度达到增产的目的，请从光合作用原理和光呼吸两个方面解释其原理：
。
(3)研究人员通过转基因技术使水稻叶绿体表达酶X，酶X 能催化乙醇酸生成CO2，并抑制叶绿体膜上乙醇酸转
运蛋白基因的表达,最终实现显著提高水稻的产量，请分析该转基因水稻产量提高的原因是： 。
1．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
2．某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含
量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是（ ）
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
3．如图表示野外种植的天竺葵叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程，其中数字序号表示代谢过程，字母
表示相关的物质。下列叙述错误的是（ ）
A．B 可代表从类囊体膜运往叶绿体基质的NADP+和ADP
B．⑤生成的F 是丙酮酸，进入线粒体后被彻底氧化分解
C．要测定叶片的光合作用速率，至少需要设置黑暗和光照两个组
D．当提高野外天葵周围CO2浓度时，短期内叶肉细胞中C5含量会降低
4．图甲是植物甲叶片净光合速率（Pn，以CO2吸收速率表示）与胞间CO2浓度（Ci）的日变化曲线，
图乙是在实验室不同温度下，植物乙在光照下CO2的吸收量或黑暗中CO2的释放量柱形图，下列叙述正确的是
（ ）
A．14：00 后叶片的Pn 下降，导致植株积累的有机物开始减少
B．17：00 后叶片的Ci 快速上升，导致叶片碳反应速率远高于光反应速率
C．植物乙中与光合作用有关的酶对温度较为敏感，其最适温度为25℃
D．若每天12 小时光照12 小时黑暗，则最有利于植物乙生长的温度是20℃
5．在光合作用过程中，植物以H2O 为供氢体而产生O2；而古老的光合细菌——绿硫细菌以H2S 为供氢体。如
图表示绿硫细菌的光反应过程示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．菌绿素复合体分布于叶绿体的类囊体薄膜上B．ATP 合酶以协助扩散方式运输H+并驱动ATP 合成
C．ATP 中的化学能来源于H2S 分解时产生的能量D．绿硫细菌在光合作用的光反应中产生O2和NADPH
6．关于下图的描述不正确的是( )
A．图1 光照强度为b 时，植物光合作用强度小于呼吸作用强度
B．图2 氧气浓度为b 时，植物既不进行有氧呼吸也不进行无氧呼吸
C．图3 的a、b 两条曲线可分别表示pH 对胃蛋白酶、胰蛋白酶活性的影响
D．图4 中曲线乙为自然条件下草履虫的种群数量增长曲线，则种群数量达到K 值时，增长速率为0
7．（不定项）某科研团队将某种植物幼苗分为四组并分别置于密闭装置a、b、c、d 中光照培养，依次增大光
照强度，实验过程中保持温度适宜且恒定。测得四个密闭装置中初始的（CO2浓度都为m，一段时间（t）后测
得的装置内的CO2浓度如图，c、d 两组（CO2浓度相同。当光照强度增加到一定值时，植物的光合速率达到最
大，此时的光照强度称为光饱和点。下列叙述正确的是（ ）
A．光照t 时间，a 组的光合速率等于呼吸速率B．光照t 时间，a 组的O2浓度小于b、c、d 组
C．c 组的光照强度可能达到光饱和点
D．光照t 时间后，将d 组密闭装置打开并以c 组光照强度继续照光，幼苗的光合速率会下降
8．（不定项）植物进行光合作用时，CO2与C5结合后被RuBP 酸化酶（Rubisco）催化生成1 分子不
稳定的C6化合物，并立即分解为2 分子C3化合物。Rubisco 在催化反应前必须被激活，CO2可与Rubisco 的活性
中心结合使其与Mg2+结合而被活化，光照时叶绿体基质中的H+和Mg2+浓度升高也可提升Rubisco 的活性。下列
分析错误的是（ ）
A．CO2既是Rubisco 的底物，又是活性调节物，低浓度CO2可使C5含量减少
B．增强光照时，叶绿体基质中Rubisco 对C5的亲和力增强，C3合成速率加快
C．激活的Rubisco 催化合成不稳定C6的过程需光反应提供ATP 和NADPH
D．对正常进行光合作用的植物停止光照后，C3的消耗速率将会降低，生成速率将增加
9．（不定项）光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。如图是某植物光合作用和
细胞呼吸过程示意图，其中I-VII 代表物质，①-⑤代表过程。下列叙述正确的是（ ）
A．图中VII 被相邻细胞利用至少需要穿过6 层生物膜
B．图中①-⑤均伴随着ATP 的合成或水解，其中③合成的ATP 可被②利用
C．图中II 和V、III 和VII 分别是同一种物质，I 和IV 是不同物质
D．光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来
10．（不定项）图甲为最适温度条件下植物光合速率测定装置，图乙中a、b 为测定过程中某些生理指标相 对
值的变化。下列叙述正确的是（ ）
A．将该装置置于光下可直接测定出植株的实际光合速率
B．该装置还可以用于测定萌发种子的有氧呼吸速率
C．如果突然降低光照强度，则短时间内叶绿体中C3的含量会由a 变 为b
D．图乙中a→b 可以表示在光照下实验装置中O2体积的变化
11．百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温、干旱环境。下图1 为百合叶肉细胞内的部分代谢过
程，P680 和P700 为两种特殊状态的叶绿素，它们可在光能激发下经过一系列的传递形成电子流，M 为某种生
物膜，乙侧的H+浓度远高于甲侧。回答下列问题：
(1)图中生物膜M 是 ，P680 和P700 主要吸收 光，其吸收的光能在光反应中一方面用于 ，
另一方面用于 。
(2)由图1 可知，CF0和CF1的作用有 。
(3)夜间，百合吸入的CO2与磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）经过一系列反应，生成苹果酸储存在液泡中；白天液泡
中的苹果酸转移到细胞质中放出CO2，用于光合作用合成糖类，如图2。
由图2 可知，该植物产生CO2的场所是 ，能固定CO2的物质有 。B 物质为 。该类植物在
夜间吸收的CO2（填“能”或“不能”）立即用于合成（CH2O），原因是 。
12．研究小组利用图1 装置，在光合作用的最适温度条件下，测定不同光照强度下番茄幼苗的光合作用速率。
该小组又以某种盆栽番茄为材料，设置“常温＋常态CO2浓度”（对照）“常温＋高CO2浓度”“高温＋常态
CO2浓度”“高温＋高CO2浓度”共4 组进行实验，检测植株中的可溶性糖和淀粉含量变化。图2 为实验25 天
时测得相关的物质含量情况。回答下列问题。
注：CO2缓冲液有吸收和释放CO2的作用，可维持瓶内一定的CO2浓度。
(1)在不同光照强度下，图1 装置测定的是番茄幼苗的 （填“总光合作用速率”或“净光合作用速
率”）。
(2)若黑暗条件下，每小时液滴左移了3 个刻度单位，某一光照强度下，每小时液滴右移了8 个刻度单位。假设
液滴每移动1 个刻度单位，植物幼苗体内的葡萄糖量增加或减少1g，该光照强度条件下，白天光照12h，一昼
夜葡萄糖的积累量为 g。
(3)一定的光照强度下，观察到图示装置的液滴右移，若再适当升高温度，则图示装置液滴右移的速率将变慢，
原因是 。
(4)一般果实中可溶性糖含量越高，果实的甜度就越高。依据图2 实验结果，提高番茄果实甜度的措施是
。根据图2 实验结果分析，在高CO2浓度条件下，高温不利于番茄光合作用的进行，判断依据是 。
13．小麦是我国重要的粮食作物，对小麦的结构及生理过程的研究有利于指导农业生产、提高粮食产量。请回
答下列有关问题：
(1)如图甲为小麦叶肉细胞内某些代谢过程中物质变化的示意图，其中①②③④分别表示不同的生理过程，图中
X 代表的物质是 。图中②④过程发生的场所是 。[H]在④过程中的作用是
。
(2)将小麦植株置于CO2浓度适宜、水分充足的环境中，温度分别保持在5℃、15℃、25℃和35℃下，改变光照
强度，测定CO2的吸收速率，得到如图乙所示的结果，请据图分析：
A 点时，该植物叶肉细胞产生ATP 的场所是 。当光照强度大于8 时，25℃与15℃条
件下有机物的合成速率分别为M1、M2，结果应为M1 （填“>”“<”或“=”）M2。
14．物质M 能降低高温等环境因素对类囊体膜造成的伤害。下图是叶肉细胞中合成物质M 的有关过程，其中
A、B 代表相关细胞器。请回答下列问题：
(1)A、B 代表的细胞器分别是 ，A 中合成NADPH 的场所是 ，B 中[H]代表的物质主要是
。光合作用为物质M 的合成提供 （填物质）。
(2)高温下叶肉细胞中B 内的反应受抑制，物质M 的合成量增加，据图分析主要原因是高温下B 内的反应受抑制，
使 （填物质）向叶绿体输送的数量增加，从而增加了物质M 的合成。
(3)为验证高温使B 内的反应受抑制，导致物质M 合成增多，科研人员用B 内反应抑制剂进行了如下实验，完成
下表（在答题纸上①~④处填写）。
实验步骤
实验步骤要点
配制溶液
配制缓冲液，均分为3 组，第1 组加适量B 内反应抑制剂，第2、3 组不加。
材料选择
切取生长状况一致的叶片，分为3 组。
进行实验处
理
将叶片的叶柄浸入相应的缓冲液中，第1 组置于① 下，第2 组置于② 下，
第3 组置于常温下。
测定数值
一段时间后，测定3 组叶片的③ 。
预期实验结果：④ 。
15．莲藕是被广泛用于观赏和食用的植物。研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体，其叶绿素含量仅为
普通莲藕的56%。图1 表示在25℃时不同光照强度下突变体和普通莲藕的净光合速率。图2 中A、B 表示某光
照强度下突变体与普通莲藕的气孔导度（可表示单位时间进入叶片单位面积的（CO2量）和胞间CO2浓度。回
答下列问题：
(1)藕的气腔孔与叶柄中的气腔孔相通，因此藕主要进行 呼吸。在藕采收的前几天，向藕田灌水并割去
荷叶的叶柄，目的是 ，从而提高藕的产量。
(2)光照强度大于a 点时，突变体却具有较高的净光合速率，推测可能的原因一方面外界的较强的光照弥补了内
部某些缺陷带来的不利影响；另一方面可能突变体的 反应速率较高。此时植物体的光合作用速率
（填“大于”、“小于”或“等于”）呼吸作用速率。
(3)据图2 分析， （填“普通”或“突变体”）莲藕在单位时间内固定的CO2多，该过程发生的场所是
，若突然进行遮光处理，则图2 中B 图的柱形图会 （填“升高”、“下降””或“不变”）。
(4)可用 提取普通莲藕叶绿体中的色素，提取后色素的分离装置及分离结果如图3 所示，①~④表示色
素带。突变体的色素带中与普通莲藕具有较大差异的是 （用图3 的B 中编号表示），在层析液中溶解
度最大的色素主要吸收 光。
16．叶绿素a 是水体初级生产力（指生态系统中植物在单位时间、单位面积上所产生有机物质的总量）和富营
养化程度的重要指标。荷花的叶子大而舒展，对浮游植物的生长形成一个天然的遮光屏障。研究人员对某样地
不同月份荷叶高密度（G）、中密度（Z）、低密度（D）三种不同覆盖度对荷花叶绿素a 含量变化的调查结果
如图1 所示。请回答下列问题：
(1)可使用 作为提取液，提取光合色素并测定含量。叶绿素a 的颜色是 。
(2)图1 所示低密度覆盖度荷花的叶绿素a 相对含量最高的决定因素是 。与荷花中密度地区相比，高密度
地区浮游植物生长 （选填“快速”或“缓慢”或“情况相同”），荷花可以吸收更多的矿质元素，因此
高密度覆盖组比中密度覆盖组的叶绿素a 含量高。
(3)将荷叶放在温度适宜的密闭容器内，在适宜光照下，测定该容器内O2量的变化，实验结果如图2 所示。
据此分析：
①若密闭容器中加入
18O 标记的O2，可在叶肉细胞中检测到被
18O 标记的淀粉，
18O 最短的转移途径是 。
（在不同物质之间用箭头表示转移方向）
②在0~5min 内，该容器内O2量减少的原因是 ，在5～15min 内，容器内O2增加的速率逐渐减小的原因
是 。
③图2 中若在C 点时向容器中放入装有NaOH 水溶液的烧杯，叶绿体内首先含量升高的物质是 。（选填
“ATP 和NADPH”或“C3”或“C5”或“C3和C5”或“淀粉”）
1．（2025·河北·高考真题）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（ ）
A．类囊体膜上消耗H2O、而线粒体基质中生成H2O
B．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2
C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2
D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物
2．（2025·河北·高考真题）ATP 是一种能为生命活动供能的化合物，下列过程不消耗ATP 的是（ ）
A．肌肉的收缩B．光合作用的暗反应C．Ca2+载体蛋白的磷酸化D．水的光解
3．（2025·山东·高考真题）“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是（
）
A．应使用干燥的定性滤纸B．绿叶需烘干后再提取色素
C．重复画线前需等待滤液细线干燥D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
4．（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（ ）
A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B．调节LED 灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验
C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度
D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关
5．（2021·辽宁·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
6．（不定项）（2025·山东·高考真题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F 可利用H+和光合作用
产生的NADPH 生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2 等份，1
份形成松散菌-藻体，另1 份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2
种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2 体系之间的光反应速率无差
异。下列说法错误的是（ ）
A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量
C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜
D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体
7．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）Rubisco 是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco 基因转入某作物
的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该
作物的光合速率（如下图）和产量潜力。回答下列问题。
(1)Rubisco 在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过
程中能量转换是 。
(2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B 点时，曲线②与③重合是由于 不足。A 点之前曲线①和②重合的
最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是
。
(3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S 植株固定CO2生成C3的速率比WT 更快。使用同位素标记
的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。
8．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）叶绿体中R 酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底
物竞争R 酶同一活性位点；线粒体中G 酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G 酶
对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W 为参照，构建了G 酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实
验结果如图（b）。回答下列问题。
(1)R 酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ，产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机物。
(2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S 保卫细胞中G 酶表达量提
高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 。
(3)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S 的净光合速率 （填“增大”或
“减小”）；相较于植株W，植株S 的净光合速率变化幅度 （填“大”“小”或“无法判断”）。
(4)若需确认保卫细胞中G 酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果：
。
9．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm 的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm 为蓝光
（B），600~700nm 为红光（R）。远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节
植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比例
（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。
回答下列问题。
冠层位置
PAR
R/FR
叶片厚度
（μm）
叶绿素含量
（μg·g-1）
线粒体暗呼
吸
A
B
A（施氮
肥）
B（施氮
肥）
0.90
0.20
0.70
0.02
3.40
0.29
1.75
0.01
160
100
150
—
0.15
0.20
0.28
—
1.08
1.08
1.08
—
(1)植物叶片中 可吸收红光用于光合作用， 可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致
B 位置PAR 和R/FR 较A 位置低； 虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B 位置PAR 降低。
(2)由表中数据可知，施氮肥 （填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因
是 。
(3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B
处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（下图），发现冠层 位置的叶片具有较
高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 。
10．（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室
的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照
和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。
组
别
光照强度
μmol·m-2·s-1
CO2浓度
μmol·mol-1
净光合速率
μmol·m-2·s-1
气孔导度
mol·m-2·s-1
叶绿素含量
mg·g-1
对
照
200
400
7.5
0.08
42.8
甲
400
400
14.0
0.15
59.1
乙
200
800
10.0
0.08
55.3
丙
400
800
17.5
0.13
65.0
注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关
(1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，
为减少类胡萝卜素的干扰，应选择 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。
(2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ，从而提高了净光合速率。与甲组相
比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是
。
(3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来
提高番茄产量，应选择 ，依据是 。
11．（2025·湖南·高考真题）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不
能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放
。在Burk 无机培养基和光照条件下，
培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细
菌共培养条件下对硝基苯酚
的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问
题：
(1)栅藻的光合放氧反应部位是 （填细胞器名称）。图a 结果表明，对硝基苯酚 栅藻的光合放氧反
应。
(2)细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是 。
(3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为
，培养10min 后，推测该培养液pH 会 ，培养液中对硝基苯酚相对
含量 。
(4)细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是 。
12．（2025·江苏·高考真题）科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等
因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
(1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破 膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为
保持其活性，需加入 溶液重新悬浮，并保存备用。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL 类囊体悬液溶于995μL 的 溶液中，
混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 μg/mL。
(3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验
结果的影响，这些产物主要有 。
(4)已知荧光素PY 的强弱与pH 大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度
（填“变强”“不变”或“变弱”），说明类囊体膜具有的功能有 。
(5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有 。
13．（2025·山东·高考真题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合
作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光
合过程如图所示。
(1)叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。
(2)据图分析，生成NADPH 所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含
3H2O 的溶液
培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被
3H 标记的物质有
H2O、 ，离心收集绿藻并重新放入含H2
18O 的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带
18O
标记的气体有 。
(3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。
14．（2025·全国二卷·高考真题）研究者诱变得到一种小麦黄绿叶突变体，其呼吸特性与野生型植株无差异，
但光合特性有明显不同。
(1)光合色素位于叶绿体中的 上，在光合作用中具有 的功能，因此色素种类和含量
的变化会影响光合特性。
(2)测定不同光照处理下两种小麦叶片中的光合色素含量，结果如图1。
由图1 可知，突变体叶色变浅主要是由于 含量较低，且黄绿表型的出现依赖于 。
(3)对两种小麦叶片光合作用相关指标进行测定，结果如下表。
株
系
光饱和点
（μmol·m-2.s-1）
光补偿点
（μmol·m-2.s-1）
CO2饱和点
（μumol·mol-1）
CO2补偿点
（μumol·mol-1）
最大净光合速率
（μmol·m-2.s-1）
野
生
型
1619
37.65
610.93
56.51
29.47
突
变
体
1873
56.84
890.14
51.66
45.96
备注：光饱和点、光补偿点和最大净光合速率在大气CO2浓度和适宜温度下测定，CO2饱和点和CO2补偿点在
光照强度1200μmol·m-2·s-1和适宜温度下测定。
①据表可知，突变体对强光环境的适应性更强，依据是 。
②研究发现，突变体对照射在叶面上的光能吸收率低，但吸收的光能转化为化学能的效率较高。据表推测，光
能转化率高的原因是突变体具有更高的 能力。
(4)进一步研究发现，突变体叶肉细胞中PEPC 酶与叶绿体中ATP 合成酶活性显著高于野生型。PEPC 酶的功能
如图2 所示。综合上述信息，以野生型植株为对照，概述突变体光能转化率更高的原因（在方框中以文字和箭
头的形式作答）。
15．（2025·浙江·高考真题）西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老
化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。
实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol·m-2·s-1。各处理的西兰花球均贮
藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。
回答下列问题：
(1)西兰花球采摘后水和 供应中断。水是光合作用的原料在光反应中，水裂解产生O2和
。
(2)三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 。前3 天日光组和红光组的质量损失率低于黑
暗组，原因有 。第4 天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，
引起 增强从而散失较多水分。
(3)第4 天日光组和红光组的 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此
推测日光或红光照射能减轻 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。
(4)第4 天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 。综合分析图中结果，
处理对西兰花花球保鲜效果最明显。
16．（2024·吉林·高考真题）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 。
17．（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：
(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。
18．（2021·辽宁·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。
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
19．（2022·辽宁·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
(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。
