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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的目的是使研磨充分
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
【答案】C
【分析】1、提取色素：（1）称取5g 绿色叶片并剪碎，去除叶脉等部分；（2）加药品：二氧化硅、碳酸
钙和丙酮，研磨时加约5mL 二氧化硅的作用是使研磨更加充分、迅速；碳酸钙的作用是保护叶绿素不分解；
丙酮用来溶解提取叶绿体中的色素；（3）研钵研磨→漏斗过滤→将提取液收集到试管内并塞紧管口。2、
制滤纸条。3、滤液划线：（1）用毛细管吸少量的滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线；（2）干
燥后重复划3 次。4、纸上层析：（1）向烧杯中倒入3mL 层析液（以层析液不没及滤液细线为准）；
（2）将滤纸条尖端朝下略微斜靠烧杯内壁，轻轻插入层析液中；（3）用培养皿盖盖上烧杯。5、观察结
果：滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的彩带，从上到下依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素
b，最宽：叶绿素a；最窄：胡萝卜素。
【详解】A、提取绿叶中的色素时，加入二氧化硅的目的是使研磨充分，A 正确；
B、由分析可知，甲组滤纸条从上往下第三条色素带含有的色素是叶绿素a，颜色是蓝绿色，B 正确；
C、乙组是用蒸馏水分离色素，光合色素不溶于蒸馏水，故滤液细线处的颜色是深绿色，C 错误；
D、紫红色的花青素分布在液泡中，为水溶性，因此乙组滤液细线上方的色素带的颜色是紫红色，D 正确。
故选C。
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
【答案】C
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：
（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。
（2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；
溶解度小，扩散速度慢。
（3）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。
（4）结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2
宽），色素带的宽窄与色素含量相关。
【详解】A、提取色素时加入碳酸钙是为了中和细胞中的有机酸，防止叶绿素被分解，A 正确；
B、花色素苷为水溶性色素，而纸层析法使用层析液（有机溶剂），水溶性色素在层析液中溶解度低，无
法随层析液扩散形成条带，B 正确；
C、叶绿素和类胡萝卜素分布在类囊体薄膜上，但只有少数特殊状态的叶绿素a 能转化光能，类胡萝卜素
仅能吸收和传递光能，C 错误；
D、黄叶中叶绿素含量（0.21）低于绿叶（0.35），而类胡萝卜素含量（0.24）高于绿叶（0.18），类胡萝
卜素/叶绿素的比值高，导致叶片呈金黄色，D 正确。
故选C。
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
【答案】D
【分析】1、叶绿体色素提取的原理：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。
2、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】ABCD、甲、乙、丙分别为叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素a。类胡萝卜素在展开液中溶解度最大，
因而上升的距离最大，Rf 值最大；其次为叶绿素a，再次为叶绿素b，所以Rf 值由大到小依次为乙、丙、
甲，ABC 错误，D 正确。
故选D。
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
【答案】C
【分析】提取色素后，利用色素在层析液中的溶解度不同可将色素分离，色素在层析液中溶解度越高，层
析时与滤纸的结合能力越低，在滤纸上的扩散得快，反之则慢。
【详解】A、对滤纸条剪角有利于形成整齐的色素带，但并不是剪得越尖越有利，A 错误；
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光和蓝紫光，不是红外光，B 错误；
C、滤纸条上距滤液细线最远的色素是胡萝卜素，含量最少，所以色素带最窄，其色素在层析液中的溶解
度最大，因此扩散速度快，C 正确；
D、韭黄缺少叶绿素a 和叶绿素b，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2 条条
带，D 错误。
故选C。
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
【答案】A
【分析】叶绿体具有双层膜，由类囊体堆积形成基粒增大了叶绿体内的膜面积。
【详解】A、吸收光能的色素分子分布在类囊体薄膜上，叶绿体外膜和内膜上没有，A 错误；
B、由类囊体堆积形成基粒增大了叶绿体内的膜面积，有利于充分进行光合作用，B 正确；
C、恩格尔曼用水绵和好氧细菌在黑暗和无空气环境中进行实验，证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用
释放氧气，C 正确；
D、光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，叶绿素包括叶绿素a、叶绿素b，类胡萝卜素包括胡萝
卜素和叶黄素，D 正确。
故选A。
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
【答案】C
【详解】A、阿尔农的实验表明，在光照下叶绿体中ATP 的合成与水的光解同时进行，这对应光反应阶段
水的分解与ATP 生成，A 正确；
B、希尔反应仅证明离体叶绿体在光下可分解水产生氧气，无法确定氧气中的氧全部来自水，B 正确；
C、鲁宾和卡门通过同位素标记H₂O18和CO18₂ 中的氧，无放射性，证实光合作用释放的氧气来自水，C 错
误；
D、恩格尔曼将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。
他发现好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿
体所有受光的部位。 该实验证明了叶绿体是光合作用的场所，并且叶绿体吸收光能用于光合作用放氧，
是有直接证明作用的，D 正确。
故选C。
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
【答案】B
【分析】根据光合作用过程分析可知，a 为色素、b 为O2、c 为ATP、d 为ADP、e 为NADPH、f 为
NADP+、g 为CO2；①表示水分的吸收，②表示ATP 的合成，③表示水的光解，④表示二氧化碳的固定，
⑤表示C3的还原，⑥表示糖类的生成。
【详解】A、土壤中的H2O 经过①过程进入植物体，故①表示水分的吸收；吸收水分的主要部位是根尖成
熟区，H2O 经过③过程生成O2和NADPH，③表示水的光解，发生在类囊体薄膜上，A 正确；
B、④表示二氧化碳的固定，⑤表示C3的还原，⑥表示糖类的生成，④⑤⑥过程属于暗反应，发生在叶绿
体基质中，暗反应有光无光都能进行，B 错误；
C、d+Pi→c，c 参与C3的还原，故c 为ATP；e 也参与C3的还原，故e 为NADPH，ATP 和NADPH 可在
光反应中不断生产，C 正确；
D、g 为CO2，将CO2用
18O 标记，C18O2参与（CH2O）的生成，因此最终在生成的（CH2O）中能检测到
18O，D 正确。
故选B。
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
【答案】A
【分析】题图分析：a 代表ADP 和Pi，b 代表ATP，c 代表C3，d 代表C5。
【详解】A、依据题干信息，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，即反应物磷酸丙糖浓度降低，反应速度减慢，淀粉生成量减少，A
正确；
B、叶绿体基质中的C3可以被光反应产生的b（ATP）和NADPH 还原，CO2参与的是CO2的固定过程，B
错误；
C、若突然停止光照，则光反应产生的a(ATP）和NADPH 减少，进而导致C3的还原速率降低，d（C5）和
磷酸丙糖的生成量减少，而CO2的固定速率不变，即C5的消耗量不变，所以，C5的含量减低，综上，若突
然停止光照，短时间内d 含量将降低，磷酸丙糖含量将降低，C 错误；
D、磷酸转运体活性较高时，可促进磷酸丙糖转运出叶绿体，用于合成蔗糖，从而提高暗反应中CO2的固
定速率，降低磷酸转运体的活性，会使蔗糖的合成速率降低，进而降低暗反应CO2的固定速率，D 错误。
故选A。
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
【答案】A
【分析】硝化细菌能将土壤中的氨气氧化为亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，利用这两个化学反应中释
放出的化学能，将CO2和水合成为糖类。
【详解】A、氧化氨和氧化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，
A 正确；
B、细菌化能合成作用可增加土壤中硝酸盐的含量，对植物吸收氮素营养有重要意义，B 错误；
C、植物的光合作用是利用光能将二氧化碳和水合成有机物，其场所在叶绿体，而亚硝酸细菌（属于原核
生物，没有叶绿体）的化能合成作用是利用化学能来将二氧化碳和水合成有机物，因此亚硝酸细菌化能合
成作用与植物光合作用的能量来源和场所都不同，C 错误；
D、亚硝酸细菌和硝酸细菌属于化能自养型细菌，属于生产者，不能利用光能，不含光合色素，D 错误。
故选A。
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
【答案】A
【分析】题干以坐标图呈现适宜条件下（T0 T
∼
1）菠菜叶绿体中两种化合物含量，以及改变生长条件后短
时间内（T1 T
∼
2）这两种化合物含量变化。通过分析不同条件改变（降低CO2浓度或降低光照强度）对光
合作用过程中相关物质含量影响，来判断选项中物质甲、乙所代表化合物是否正确，考查对光合作用过程
及影响因素的理解。
【详解】A B、若T1时刻降低了环境中CO2的浓度，CO2固定减弱，C3合成减少，消耗的NADPH 和ATP
减少，NADPH 含量会增加，同时C5因消耗减少含量增加。所以物质甲是C5，物质乙是NADPH，A 正确，
B 错误；
CD、若T1时刻降低了光照强度，光反应减弱，生成的NADPH 和ATP 减少，ADP 含量会增加，C3还原减
弱，C3含量会增加，C5含量减少。所以物质甲是ADP，物质乙是C3，而不是C5，CD 错误。
故选A。
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
【答案】D
【分析】总光合速率=净光合速率+呼吸速率。净光合速率是指单位时间内氧气释放量、二氧化碳吸收量或
者有机物积累量；总光合速率是指单位时间内氧气产生量、二氧化碳固定量或者有机物制造量；呼吸速率
指的是单位时间内氧气消耗量、二氧化碳释放量或者有机物消耗量。
【详解】A、 由题干可知突变型水稻固定CO2酶的活性显著高于野生型。当光照强度高于P 时，可能由于
其固定CO2酶的活性更强，能固定更多的CO2，从而使突变型水稻净光合速率继续升高，A 正确；
B、 因为突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，光照强度低于P 时，野生型水稻因叶绿素含量
多，对弱光的吸收、传递和转化能力强，所以利用弱光能力强，光合速率更大，B 正确；
C、 光照强度等于P 时，从图中看到突变型水稻和野生型水稻的净光合速率相等，呼吸速率也相等，光合
速率=净光合速率+呼吸速率，所以野生型水稻光合速率等于突变型水稻光合速率，C 正确；
D、 光照强度长期处于a - b 之间时，从图中可知野生型水稻的净光合速率大于0，突变型水稻的净光合
速率小于0，野生型水稻可以正常生长，D 错误。
故选D。
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
【答案】C
【分析】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[H]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[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】A、观察图 1，当环境中CO2浓度为a 时，在低光照强度和高光照强度下光合速率相同，此时限
制香菇光合速率的外界因素是CO2 浓度，而不是光照强度，A 错误；
B、在低光照强度且CO2浓度为b 时，香菇光合作用固定CO2的速率为净光合速率加上呼吸速率。由图可
知净光合速率为m，但呼吸速率未知，所以无法得出光合作用固定CO2的速率为m，B 错误；
C、在高光照强度且CO2浓度为c 时，光合速率大于呼吸速率，叶肉细胞需要从外界吸收CO2并释放O2，
图 2 中④表示光合速率大于呼吸速率，符合此时叶肉细胞的状态，C 正确；
D、高光照强度时，突然将CO2浓度由b 升高至c，CO2固定加快，C5消耗增多，而C5的生成短时间内不变，
所以短时间内C5含量将减少，D 错误。
故选C。
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
【答案】A
【分析】分析图可知，图中曲线上升，表示呼吸作用大于光合作用或只进行呼吸作用；曲线下降，二氧化
碳含量下降，表示光合作用吸收的二氧化碳大于呼吸作用释放的二氧化碳，即光合速率大于呼吸速率，据
此答题即可。
【详解】A、b 点时玻璃温室内CO2浓度最高，说明植物整体的光合作用速率等于呼吸作用速率，但叶肉细
胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，A 正确；
B、经过一昼夜后，玻璃温室内CO2浓度降低，说明植物光合作用产生的O2量大于呼吸作用消耗的O2量，
该玻璃温室内的O2浓度将上升，B 错误；
C、de 段部分气孔关闭，CO2吸收减少，胞间二氧化碳浓度降低，导致光合速率下降，C 错误；
D、f 点时玻璃罩内CO2浓度最低，说明此时光合作用积累的有机物最多，但光合作用速率不是最慢，D
错误。
故选A。
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
【答案】D
【分析】题图分析，实验中是探究光照强度对光合速率影响的实验装置，光源和装置的距离代表了光照强
度的改变，据此分析作答。
【详解】A、为了确保实验的准确性和可比性，实验材料（甜椒叶）应选取颜色相同、大小一致的叶圆片，
以排除因叶片大小或颜色差异导致的实验误差，A 正确；
B、实验中是探究光照强度对光合速率影响的实验装置，光源和装置的距离代表了光照强度的改变，即实
验中通过调整白炽灯的位置来改变光照强度，B 正确；
C、在光合作用实验中，通常需要将叶圆片沉于溶液中，以便观察光合作用产生的气泡，排除叶肉细胞间
隙的空气是实现这一步骤的必要操作，C 正确；
D、叶圆片浮起的个数可以作为光合作用速率的检测指标，但它反映的是净光合作用速率，而不是实际光
合作用速率，实际光合作用速率还应包括呼吸作用消耗的氧气量，D 错误。
故选D。
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
【答案】B
【分析】植物在光照条件下进行光合作用，光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段在叶绿体
的类囊体薄膜上进行水的光解，产生ATP 和NADPH，同时释放氧气，ATP 和NADPH 用于暗反应阶段三
碳化合物的还原。细胞的呼吸作用不受光照的限制，有光无光都可以进行，为细胞的各项生命活动提供能
量。
【详解】A、由图可知：当叶面积系数小于a 时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均
上升，当叶面积系数大于a 时，群体干物质积累速率下降，据此可以看出过度密植会导致产量下降，因而
图示的研究对于合理密植具有重要指导意义，A 正确；
B、a～b 段群体光合速率增加量小于群体呼吸速率增加量，因而当叶面积系数大于a 时，群体干物质积累
速率下降，B 错误；
C、c 点时甲、乙两种叶片净光合速率相等，均为零，此时光合速率等于呼吸速率，但两种叶片的呼吸速率
不同，因此，此时甲、乙两种叶片固定CO2的速率不同，C 正确；
D、由于上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此下层叶片净光合速率达到最大
值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知：甲叶片位于树冠上层，D 正确。
故选B。
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
【答案】B
【分析】题意分析：本实验的自变量为温度和有无光照，因变量为光照下吸收CO2数值表示净光合作用速
率，黑暗中释放CO2表示呼吸作用速率。然后，比较表格中的数字，根据数据的变化特点可以得出呼吸速
率随着温度的升高而增强，而净光合速率随着温度的不断升高出现先增强后下降的趋势，25℃达到最大。
【详解】A、当温度为25℃时净光合作用速率为3.8mg/h，呼吸作用消耗速率为1.8mg/h，所以实际光合作
用速率为3.8+1.8=5.6mg/h，而在30℃时依据公式可得实际光合作用速率为3.4+3.0=6.4mg/h，A 错误；
B、光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物总量与30℃时分别为（3.4+3.0）和（3.2+3.2），都是
6.4mg/h，B 正确；
C、在15℃条件下，该植物的净光合作用速率等于光照下CO2的吸收量，为2.5mg/h，C 错误；
D、在35℃条件下，该植物实际光合作用速率为3.2+3.2=6.4mg/h，而呼吸作用速率为3.2mg/h，所以经过
光照12h，黑暗12h 后有机物的积累量为0，植物不能生长，D 错误。
故选B。
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
【答案】A
【分析】由题图2 可知，光合速率的变化情况为：0～2h,光合速率上升；2～9h,光合速率保持相对稳定；9
～10h,光合速率迅速下降。呼吸速率的变化情况为：0～8h,呼吸速率上升；8～10h,呼吸速率保持相对稳定；
10～12h,呼吸速率下降。
【详解】A、图1 中，①过程中H2O 分解产生O2和H+，是光合作用的光反应阶段，合成ATP，②过程中
H+将CO2还原成C6H12O6的过程是光合作用暗反应，消耗光反应产生的ATP，④过程是C6H12O6分解成CO2
和H+是有氧呼吸的第一和第二阶段，产生少量的ATP，③过程是H+与O2结合生成水，有氧呼吸第三阶段，
产生大量ATP，A 正确；
B、图2 中，9-10h 间，光合速率迅速下降的原因最可能是突然停止光照，导致光合作用停止，呼吸作用没
有明显变化，B 错误；
C、培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，是由于蒸腾作用导致植物体内水分散失，细胞内无机盐浓度升
高，C 错误；
D、图2 表示的是植株的光合速率与呼吸速率，A 点时光合速率与呼吸速率相等，因植物只有叶肉细胞能
光合作用，因此也就是叶肉细胞的光合速率与全株细胞的呼吸速率相等，因此叶肉细胞的光合速率大于叶
肉细胞的呼吸速率，因此叶肉细胞会吸收外界的CO2，D 错误。
故选A。
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
【答案】B
【分析】影响光合作用的环境因素：
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】A、若X 溶液为清水并遮光处理，此时植物只进行呼吸作用。当消耗的底物为脂肪时，由于脂肪
中H 的含量相对较高，氧化分解时消耗的氧气量大于产生的二氧化碳量，装置内气体体积减小，液滴左移，
A 正确；
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，虽然光合作用产生氧气，但呼吸作
用产生二氧化碳，且二者气体变化量相等（因为光合作用吸收二氧化碳量等于产生氧气量，呼吸作用产生
二氧化碳量等于消耗氧气量 ），装置内气体体积不变，液滴不移动，B 错误；
C、若X 溶液为CO2缓冲液并给予适度光照，CO2缓冲液能维持装置内CO2浓度相对稳定，此时液滴移动
距离是由氧气的变化量引起的，可表示净光合作用强度，C 正确；
D、若要测真正光合作用强度，需要知道呼吸作用强度，可另加设一装置遮光处理（只进行呼吸作用 ），
X 溶液为NaOH 溶液（吸收呼吸作用产生的二氧化碳 ），通过该装置测定呼吸作用消耗的氧气量，与光照
下测定的净光合作用强度相加，可得到真正光合作用强度，D 正确。
故选B。
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
【答案】D
【分析】题意分析，黑瓶为不透光，不能进行光合作用，因此黑瓶中氧气的减少是由于呼吸作用消耗，单
位时间氧气变化代表呼吸作用强度；白瓶透光，能进行光合作用，溶液中氧气的变化是光合作用和呼吸作
用的综合结果，单位时间氧气的变化可以代表净光合作用强度；实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸
作用强度。
【详解】A、由分析可知，黑瓶中不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，其中溶解氧的减少代表水体中
生物的呼吸速率，而干净的湖水意味着其中没有其他生物，只有黑藻，故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，A 正确；
B、表中光照强度为a 时，白瓶中溶解氧变化量为0，说明此时黑藻的净光合速率为0，因此，该光照条件
下的黑藻不能生长，B 正确；
C、结合分析可知，白瓶中溶氧量的变化代表黑藻的净光合速率，因此可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，C 正确；
D、白瓶中，当光照强度为d 时，若其他条件不变，显著降低CO2浓度，则会导致C5的消耗减少，而C3的
还原过程基本不变，因此，短时间内叶肉细胞中C5化合物含量增加，D 错误。
故选D。
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
[解析] 玉米的叶肉细胞有类囊体，可以进行光反应，可以给维管束鞘
细胞提供ATP 和NADPH ，A 正确；维管束鞘细胞的叶绿体有Rubisco ，可以合成淀粉，B 正确；与小麦
相比，玉米利用低浓度CO2 的能力更强，所以图乙中玉米和水稻分别对应曲线A 和B，C 正确；C3 植物
最大净光合速率更高，吸收的CO2 更多，所以种植C_3 植物比
种植C4 植物更有利于实现碳中和的目标，D 错误。
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
[解析] 由题意可知，白天适当提高CO2 浓度，景天科植物的光合作用速率不会提高，因为白天叶肉细胞
的气孔是关闭的，A 错误；景天科植物参与卡尔文循环的CO_2 除了来源于苹果酸的分解外，还有呼吸作
用产生的CO_2 ，B 错误；白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸会通过脱羧作用形成CO_2 参与光合作用，
进而合成葡萄糖，显然白天苹果酸的含量和葡萄糖的含量呈负相关，C 错误；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，因为气孔白天关闭正好应对了高温干旱的环境，避免了水分大
量蒸发，同时其固定CO_2 的机制也保证了光合作用的正常进行，D 正确。
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： 。
【答案】(1) 叶绿体、线粒体 叶绿体基质 进行光反应重新生成ATP
(2)二氧化碳是光合作用暗反应过程的原料，CO2浓度升高可促进光合作用暗反应的进行，进而提高光合作
用强度；同时还可促进 RuBP 羧化酶/加氧酶催化更多的C5与CO2结合，减少C5与O2的结合，从而降低光
呼吸，故生产实际中，可以通过适当升高CO2浓度达到增产的目的
(3)酶X 阻止了乙醇酸最终在线粒体中以CO2的形式的部分散失，且使乙醇酸直接在叶绿体内生成CO2，提
高了CO2的利用率
【分析】由图可知：光呼吸需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体共同参与。光呼吸时，叶绿体内生成乙醇
酸，细胞质基质转化成乙醛酸，经过线粒体生成甘氨酸，最后在叶绿体内消耗ATP 生成C3，据此答题即可。
【详解】（1）由图分析可知，光呼吸需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体共同参与，其中叶绿体、线粒
体是具有双层膜的细胞器，且产生乙醇酸的具体场所是叶绿体基质。甘油酸转化为C3会消耗ATP 产生
ADP 和Pi，产生的ADP 和Pi 在叶绿体类囊体薄膜上进行光反应重新生成ATP。
（2）人们可以通过适当升高CO2浓度达到增产的目的，从光合作用原理解释是因为二氧化碳作为暗反应
的原料，适当升高CO2浓度可以促进暗反应，从而使光合作用加快达到增产的目的；光呼吸方面二氧化碳
增多还可促进 RuBP 羧化酶/加氧酶催化更多的C5与CO2结合，减少C5与O2的结合，从而降低光呼吸，达
到增产的目的。
（3）从酶X 的两个作用角度分析，酶X 阻止了乙醇酸最终在线粒体中以 CO2的形式的部分散失，且使乙
醇酸直接在叶绿体内生成CO2，提高了CO2的利用率，使水稻产量提高。
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
【答案】D
【分析】1、叶绿体色素提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提
取色素；分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；
溶解度小，扩散速度慢。
2、叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
【详解】A、叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A
正确；
B、光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体
的薄膜上，B 正确；
C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，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，
C 正确；
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快，D 错误。
故选D。
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
【答案】D
【分析】光合作用会吸收密闭容器中的CO2，而呼吸作用会释放CO2，在温度和光照均适宜且恒定的情况
下，两者速率主要受容器中CO2和O2的变化影响。
【详解】A、初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的
CO2含量下降，O2含量上升，A 错误；
B、根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降,所以说明植物
光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸
作用相等，容器中气体趋于稳定，B 错误；
CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C 错误，D 正确。
故选D。
【点睛】
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
【答案】A
【分析】题图分析：①表示光反应阶段，②表示暗反应阶段，③表示有氧呼吸第三阶段，④表示有氧呼吸
第二阶段，⑤表示有氧呼吸第一阶段，A 表示ATP 和NADPH，B 表示ADP、NADP+，C 表示氧气，D 表
示CO2，E 表示NADH，F 表示丙酮酸。
【详解】A、据图可知，①表示光反应阶段，②表示暗反应阶段，A 表示ATP 和NADPH，B 表示
NADP+和ADP，B 可代表从暗反应的场所线粒体基质运往叶绿体类囊体薄膜，A 错误；
B、⑤表示有氧呼吸第一阶段，其生成的F 是丙酮酸，进入线粒体后被彻底氧化分解，B 正确；
C、光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率，在光照条件下，可测得净光合速率，在黑暗条件下，
可测得呼吸作用速率，所以要测得叶片的光合作用速率，至少需要设置黑暗和光照两个组，C 正确；
D、当提高野外天葵周围CO2浓度时，会导致CO2的固定速率加快，C3的还原速率不变，即C5的消耗速率
加快，C5的生成量不变，所以短期内叶肉细胞内C5含量会降低，D 正确。
故选A。
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℃
【答案】D
【分析】影响光合作用的环境因素。
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】A、14：00 后叶片的Pn 下降，导致植株积累有机物的速率下降，但有机物的总量是增加的，因
为此时的净光合速率是大于零的，A 错误；
B、17：00 后叶片的Ci 快速上升，是光照减弱，光合速率下降固定的二氧化碳减少所致，此时叶片的碳
反应和光反应在较低水平达到平衡，B 错误；
C、由柱形图可知，与光合作用有关的酶对温度较为敏感，20℃时的总光合强度为1.5+3.25=4.75，25℃时
的总光合强度为2.25+3.75=6，30℃时的总光合强度为3+3.5=6.5，35℃时的总光合强度为3.5+3.0=6.5，因
此，可以看出光合作用有关酶的最适温度应该处于30℃~35℃之间，C 错误；
D、20℃时有机物净积累速率与有机物消耗速率差值最大，故光照12 小时后12 小时黑暗，该植物有机物
积累量最大，因此，在20℃温度下最有利于它生长，D 正确。
故选D。
【点睛】
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
【答案】B
【分析】绿硫细菌属于原核生物，其细胞内只有核糖体一种细胞器，含有能够进行光合作用的色素和酶；
绿硫细菌在进行光合作用时，光反应需要光能和H2S，合成了NADPH 和ATP，也产生了单质硫。
【详解】A、绿硫细菌没有叶绿体，其进行光合作用的色素在细胞质基质中，A 错误；
B、由图可知，H+从高浓度的一侧通过ATP 合酶运输至低浓度的一侧，该运输方式为协助扩散，且驱动
ATP 合成，B 正确；
C、绿硫细菌将光能转化成有机物中的化学能，而不是H2S 中的能量，C 错误；
D、绿硫细菌光合作用过程中产生的是单质硫，不产生O2，D 错误。
故选B。
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
【答案】B
【分析】分析曲线图时，要注意横坐标及纵坐标的含义，横坐标一般为自变量，纵坐标表示的为因变量。
【详解】A、图1 中光照强度为b 时，二氧化碳吸收量为负值，说明光合作用强度小于呼吸作用强度，A 正
确；
B、图2 表示随氧气浓度的增加，呼吸作用的CO2总释放量变化，b 是CO2总释放量最低的点，此时有氧呼
吸和无氧呼吸都很弱，B 错误；
C、图3 中a、b 两条曲线a 偏酸性可以代表pH 对胃蛋白酶的影响，胰蛋白酶最适PH 偏碱性，b 可以代表
pH 对胰蛋白酶活性的影响，C 正确；
D、图4 中曲线乙是”S”型曲线是自然条件下的种群数量增长曲线，种群数量达到K 值时，出生率等于死
亡率，增长速率为0，D 正确。
故选B。
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
【答案】ABC
【分析】将植株置于密闭容器中并给予光照，植株会进行光合作用和呼吸作用，瓶内CO2浓度的变化可表
示净光合速率。
【详解】A、光照t 时间，a 组的CO₂ 浓度与起始时浓度相同，所以光合速率等于呼吸速率，A 正确；
B、光照t 时间，b、c、d 组的光合量大于呼吸量，所以a 组密闭装置中的O₂ 浓度小于b、c、d 组，B 正确；
C、c、d 组光照强度依次增大，但CO₂ 浓度相同，说明c 组的光照强度可能已达到光饱和点，C 正确；
D、光照t 时间后，将d 组密闭装置打开（CO₂ 浓度升高）并以c 组光照强度继续照光，幼苗的光合速率会
上升，D 错误。
故选ABC。
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
【答案】ACD
【分析】植物的光合作用包括光反应和暗反应阶段，光反应阶段的场所是叶绿体类囊体薄膜，完成水的光
解和ATP 的合成，产生NADPH、ATP 和氧气，NADPH、ATP 用于暗反应阶段C3的还原；暗反应阶段的
场所是叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和C3的还原，产生糖类等有机物。
【详解】A、CO2与C5结合后能被RuBP 羧化酶催化，而且CO2可与Rubisco 的活性中心结合使其与Mg2+结
合而被活化，故CO2既是Rubisco 的底物，又是活性调节物。低浓度CO2会使二氧化碳固定速率减慢，消
耗的C5减少，而C3还原生成C5的速率不变，故C5含量会增多，A 错误；
B、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，B 正确；
C、激活的Rubisco 催化合成不稳定C6的过程不需光反应提供ATP 和NADPH，NADPH、ATP 用于暗反应
阶段的C3的还原过程，C 错误；
D、对正常进行光合作用的植物停止光照后，光反应停止，无NADPH、ATP 生成，暗反应速率降低，C3的
消耗速率将会降低，生成速率不变，D 错误。
故选ACD。
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
【答案】ACD
【分析】图中I 为NADPH，II 为氧气，III 为二氧化碳，IV 为NADH，V 为氧气，VI 为ATP，VII 为二氧
化碳；①为二氧化碳的固定，②为C3的还原，③为有氧呼吸第一阶段，④为有氧呼吸第三阶段，⑤为有氧
呼吸第二阶段。
【详解】A、图中VII 为二氧化碳产生于线粒体基质，被相邻细胞利用需要穿过2 层线粒体膜、2 层细胞膜、
2 层叶绿体膜，共6 层生物膜，最终在叶绿体基质被利用，A 正确；
B、图中①CO2的固定不存在ATP 的合成或水解，②C3的还原利用的ATP 来自于光合作用光反应，B 错误；
C、图中II 和V 均为氧气、III 和VII 均为二氧化碳，I 为NADPH，IV 为NADH，C 正确；
D、呼吸作用一方面能为生物体的生命活动提供能量，另一方面能为体内其它化合物的合成提供原料，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，D 正确。
故选ACD。
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
【答案】BCD
【分析】图甲中，CO2缓冲液能够维持装置中CO2的稳定，液滴的移动取决于装置中O2的量变化，该变化
反映的是植物的净光合速率，净光合速率=真光合速率-呼吸速率。
【详解】A、植物的光合作用能够释放氧气，有氧呼吸消耗氧气，图甲中CO2缓冲液能够维持装置中CO2
的稳定，液滴的移动取决于装置中O2的量变化，该变化反映的是植物的净光合速率，因此将该装置置于光
下可直接测定出植株的净光合速率，A 错误；
B、种子不能进行光合作用，故该装置（遮光）可以用于测定萌发种子的有氧呼吸速率，B 正确；
C、突然降低光照强度，光反应减弱，暗反应的原料NADPH 和ATP 供应减少，C3还原受阻，来源短时间
内不变，最终导致C3含量升高，则短时间内叶绿体中C3的含量会由a 变为b，C 正确；
D、光照下植物的光合速率＞呼吸速率，氧气释放，随时间增加，图乙中a→b 可以表示在光照下实验装置
中O2体积的变化，D 正确。
故选BCD。
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 。
【答案】(1) 类囊体膜 红光和蓝紫 水的光解 合成 ATP 和 NADPH
(2)运输 H⁺、催化 ATP 合成
(3) 线粒体和细胞质基质 PEP 和 C₅ 丙酮酸 夜间无光照，不能进行光反应，缺乏
ATP 和 NADPH
【分析】由图1 可知，在生物膜M 上可进行水的光解和ATP、NADPH 的合成，即光反应阶段，故M 为类
囊体膜。由图2 可知，该植物产生CO2的场所有线粒体和细胞质基质，能固定CO2的物质有PEP、C5。
【详解】（1）由图1 可知，在生物膜M 上可进行水的光解和ATP、NADPH 的合成，即光反应阶段，故M
为类囊体膜。P680 和P700 为两种特殊状态的叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光，其吸收的光能主要用于水
的光解和合成 ATP、NADPH。
（2）CF₀ 是 H⁺ 通道（乙侧 H⁺ 顺浓度梯度通过 CF₀ 到甲侧 ），CF₁ 催化 ATP 合成（利用 H⁺ 梯度势
能合成 ATP ）。
（3）由图2 可知，该植物产生CO2的场所有线粒体（细胞呼吸第二阶段 ）和细胞质基质（苹果酸分解 ），
能固定CO2的物质有PEP、C5，夜间 PEP 固定 CO₂ 生成 OAA；白天 CO₂ 与 C₅ 固定生成 C₃ 。B 物质
由苹果酸分解产生，进入线粒体参与有氧呼吸，说明其为丙酮酸。夜间无光照，光反应无法进行，缺乏
ATP 和 NADPH（暗反应的能量和还原剂 ），故不能立即合成 (CH₂O) 。
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
。
【答案】(1)净光合作用速率
(2)60
(3)本实验是在光合作用的最适温度下进行，适当升高温度，植物幼苗的总光合作用速率下降，呼吸作用速
率可能增大，导致净光合作用速率下降，最终液滴右移速率变慢
(4) 提高温度和CO2浓度 在高CO2浓度条件下，高温时番茄光合作用合成的可溶性糖含量略有增
加，而淀粉含量却明显减少
【分析】光合作用过程包括光反应和暗反应两个阶段。①光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜，发生的
物质变化主要是水的光解以及ATP 的形成；②暗反应阶段的场所是叶绿体的基质，发生的物质变化是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。
【详解】（1）植物所需CO2由CO2缓冲液提供，可以维持容器内CO2的含量相对稳定，液滴的移动情况
反应了瓶内O2的释放或吸收，故在不同光照强度下，图1 装置测定的是番茄幼苗的净光合作用速率。
（2）若黑暗条件下，每小时液滴左移了3 个刻度单位，表示的是呼吸作用速率；某一光照强度下，每小时
液滴右移了8 个刻度单位，表示的是净光合作用速率。净光合作用速率＝总光合作用速率－呼吸作用速率。
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，则该番茄幼苗的呼吸作用速率为
3g/h，该光照强度条件下，白天光照12 小时，一昼夜葡萄糖的积累量为8×12－3×12＝60g。
（3）由题干可知，上述实验是在光合作用的最适温度下进行的，适当升高温度，植物幼苗的总光合作用
速率下降，呼吸作用速率可能增大，导致净光合作用速率下降，最终图示装置液滴右移的速率变慢。
（4）一般果实中可溶性糖含量越高，果实的甜度就越高。根据“常温＋高CO2浓度”和“高温＋高CO2
浓度”组对比可知，在高CO2浓度条件下，高温时番茄光合作用合成的可溶性糖含量略有增加，而淀粉含
量却明显减少，因此在高CO2浓度条件下，高温不利于番茄光合作用的进行。
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。
【答案】(1) ATP 叶绿体基质和线粒体 与O2结合生成水，释放出大量能量
(2) 细胞质基质和线粒体 >
【分析】1、分析图甲：①表示光反应，②表示暗反应，③表示有氧呼吸的第一阶段，④表示有氧呼吸的
第二和第三阶段，X 代表ATP，Y 代表丙酮酸。
2、图乙为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（可代表净光合速率），图中显示温度和光照强度均会影响净光合速率。
【详解】（1）据题图甲可知，①②③④分别表示光反应、暗反应、有氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的第
二和第三阶段，②发生在叶绿体基质中，④发生在线粒体中；②暗反应需要①光反应为其提供NADPH 和
ATP，故X 代表ATP；③有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被氧化分解为丙酮酸和[H]，故Y 代表丙酮酸；[H]
在光合作用的暗反应中用于还原C3，在④有氧呼吸的第二和第三阶段中与O2结合生成水，并释放出大量
能量。
（2）据题图乙可知，A 点时，植物只进行呼吸作用而不进行光合作用，故产生ATP 的场所为细胞质基质
和线粒体；由图可知，当光照强度大于8 时，25℃与15℃条件下有机物的积累速率（即净光合速率）相同，
但25℃条件下的呼吸速率大于15℃条件下的呼吸速率，由于有机物的合成速率（总光合速率）=呼吸速率
+有机物的积累速率（净光合速率），因此25℃时有机物的合成速率大于15℃时有机物的合成速率，即M1
＜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 。
【答案】(1) 叶绿体、线粒体 类囊体薄膜 还原型辅酶I（NADH） ATP、NADPH、3－
磷酸甘油醛
(2)3－磷酸甘油醛、PEP
(3) 常温 高温 物质M 的含量 第1、2 组物质M 的含量高于第3 组
【分析】由图可知，A 中发生二氧化碳和固定的三碳化合物的还原，说明其是叶绿体；B 中进行了丙酮酸
的彻底氧化分解，是有氧呼吸的第二三阶段，说明其是线粒体。
【详解】（1）A 中发生二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，说明其是叶绿体；B 中进行了丙酮酸的彻底
氧化分解，是有氧呼吸的第二三阶段，说明其是线粒体；线粒体中的[H]为还原型辅酶I（NADH）。由图
可知，光合作用为物质M 的合成提供ATP、NADPH、3－磷酸甘油醛。
（2）高温下叶片呼吸作用降低，丙酮酸消耗降低，使3－磷酸甘油醛、PEP 向叶绿体输送的数量减少，增
加了物质M 的合成。
（3）该实验的自变量是温度和是否添加反应抑制剂，因变量是物质M 的含量，其他为无关变量，无关变
量为保持适量且一致。
设计思路如下：配制缓冲液，均分为3 组，第1 组加适量的反应抑制剂，第2、3 组不加。切取生长健壮的
长势一致的叶片，分为3 组。将叶片的叶柄浸入相应的缓冲液中，第1、2 组分别置于常温、高温条件下，
第3 组置于常温下。一段时间后，测定3 组叶片的物质M 的含量。
由于高温使叶绿体内的反应受抑制，导致物质M 合成增多，故预测实验结果应为第1、2 组物质M 含量几
乎相等，高于第3 组。
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。
【答案】(1) 有氧 减少氧气流入，降低呼吸作用，减少有机物的损耗
(2) 暗 大于
(3) 突变体 叶绿体基质 升高
(4) 无水乙醇 ③④ 蓝紫光
【分析】影响光合作用的环境因素包括：光照强度、二氧化碳浓度、温度等；影响光合作用的内因包括：
色素的含量，酶的数量等。
【详解】（1）藕的气腔孔与叶柄中的气腔孔相通，有充足的氧气，因此藕主要进行有氧呼吸。
在藕采收的前几天，要向藕田灌水并割去荷叶的叶柄，这有利于减少氧气流入，降低呼吸作用，减少有机
物的损耗，从而提高藕的产量。
（2）影响光反应的主要外界因素是光照强度，内因是光合色素的含量，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（充足）的光照，弥补了内部某些缺陷带来的不
利影响；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%，可知突变体的光反应阶段
低于普通莲藕，因此，另一方面可能突变体的暗反应效率较高。光照强度大于a 点时，净光合速率大于
0，因此此时植物体的光合作用速率大于呼吸作用速率。
（3）图2 显示：突变体莲藕的气孔导度较普通莲藕的大，进入叶片的CO2多，而胞间CO2浓度与普通莲藕
相近，说明突变体莲藕的光合速率较高，能较快地消耗CO2，所以突变体莲藕在单位时间内固定的CO2 多，
CO2的固定发生在叶绿体基质中。突然进行遮光处理，光照强度降低，则CO2的消耗减少，进入胞间的
CO2不变，因此胞间CO2浓度增加，图2 中B 图柱状图会升高。
（4）叶绿体中的色素溶于有机溶剂，不溶于水，故可无水乙醇提取普通莲藕叶绿体中的色素。
根据不同色素的在层析液中溶解度不同，用纸层析法法分离色素，由于突变体莲藕叶绿素含量仅为普通莲
藕的56%，在光合色素的分离实验中，①～④表示色素带分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，
所以突变体的色素带中与普通莲藕具有较大差异的是③④。
在层析液中溶解度最大的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。
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”）
【答案】(1) 无水乙醇 蓝绿色
(2) 光照（充足） 缓慢
(3) 18O2→H2
18O→C18O2→淀粉 细胞呼吸消耗O2 由于光合速率大于呼吸速率，使得 CO2减少，
从而使光合作用速率下降 C5
【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H+与O2，最终
形成NADPH，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】（1）色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素。叶绿素a 的颜色为
蓝绿色，分布在叶绿体类囊体上。
（2）低密度覆盖度由于光照充足，荷花的叶绿素a 相对含量最高。与荷花中密度地区相比，高密度地区浮
游植物由于光照弱而生长缓慢。
（3）①O2用于有氧呼吸作用第三阶段生成 H2O，H2O 再用于有氧呼吸第二阶段生成CO2，CO2用于光合
作用暗反应生成淀粉。因此
18O 最短的转移途径是：
18O2→H2
18O→C18O2→淀粉。
②在0~5min 内，细胞呼吸消耗O2，因此该容器内O2量减少，5~15min 内，光合作用大于呼吸作用，密闭
容器内CO2减少，光合作用减弱，O2增加的速率逐渐减小。
③若在C 点时向容器中放入装有NaOH 水溶液的烧杯，CO2浓度下降，C5消耗减少，因此叶绿体内首先积
累起来的物质是五碳化合物。
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
【答案】A
【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段发生在类囊体薄膜上，完成水的光解和ATP
的合成，暗反应阶段发生在叶绿体基质，完成二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。
【详解】A 、类囊体膜上进行水的光解消耗H2O，而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O，线粒
体基质中进行有氧呼吸第二阶段不生成H2O，A 错误；
B、叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，涉
及丙酮酸和水反应生成CO2，B 正确；
C、类囊体膜上进行水的光解生成O2，线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，消耗O2和NADH 生成水，C
正确；
D、叶绿体基质中进行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物
（丙酮酸），生成CO2和NADH，D 正确。
故选A。
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
【答案】D
【分析】ATP（腺苷三磷酸）是一种高能磷酸化合物，在细胞中，它与ADP 的相互转化实现储能和放能，
从而保证细胞各项生命活动的能量供应。生成ATP 的途径主要有两条：一条是植物体内含有叶绿体的细胞，
在光合作用的光反应阶段生成ATP；另一条是活细胞能通过细胞呼吸生成ATP。
【详解】A、肌肉收缩通过肌球蛋白与肌动蛋白相互作用，需要ATP 水解供能，A 不符合题意；
B、光合作用暗反应中C3的还原需要消耗ATP（来自光反应产生的ATP），B 不符合题意；
C、ATP 为主动运输供能时载体蛋白空间结构发生变化，Ca²⁺载体蛋白磷酸化需ATP 水解提供磷酸基团和
能量，C 不符合题意；
D、水的光解发生在光反应阶段，由光能驱动，不消耗ATP，反而生成ATP，D 符合题意。
故选D。
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
【答案】B
【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或丙酮，目的是溶解色素；研磨后
进行过滤（用单层尼龙布过滤研磨液）；分离色素时采用纸层析法（用干燥处理过的定性滤纸条），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。
【详解】A、光合色素分离实验需要使用干燥的定性滤纸，水分会影响层析液在滤纸条上扩散从而影响色
素的分离，A 正确；
B、提取光合色素可以使用新鲜的绿叶，B 错误；
C、重复画线前需等待滤液细线干燥，否者会导致滤液细线变粗，最终导致分离的色素条带不清晰，C 正
确；
D、提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D 正
确。
故选B。
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
【答案】C
【分析】该实验的原理是：当叶圆片抽取空气沉入水底后，光合作用大于呼吸作用时产生的氧气在细胞间
隙积累，圆叶片的浮力增加，叶片上浮，根据上浮的时间判断出光合作用的强弱。
【详解】A、用打孔器打出叶圆片的目的是使其进行光合作用产生氧气，依据单一变量原则，为保证叶圆
片相对一致应避开大的叶脉，A 正确；
B、调节LED 灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比
实验，B 正确；
C、实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算
出净光合作用强度，无法得知呼吸强度，无法计算出实际光合作用强度，C 错误；
D、同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D
正确。
故选C。
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
【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。
故选B。
【点睛】
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
【答案】ACD
【分析】光反应可以NADPH、氧气和ATP，NADPH 和ATP 可以用于暗反应中三碳酸的还原，光反应和暗
反应相互联系，互相影响。
【详解】A、单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP，蛋白F 可利用H+和光合作用产生的NADPH
生成H2，因此菌-藻体能同时产生O2和H2，A 错误；
B、对比松散菌-藻体和致密菌-藻体，相同时间产生的H2含量相对值不同，说明菌-藻体的致密程度可影响
H2生成量，B 正确；
C、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，说明H2的产生场所是
该藻叶绿体的基质中，C 错误；
D、任意时刻2 体系之间的光反应速率无差异，说明光反应产生的NADPH 相同，致密菌-藻体产生的H2多，
说明消耗的NADPH 多，则用于暗反应的NADPH 少，因此培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物
少于松散菌-藻体，D 错误。
故选ACD。
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。
【答案】(1) 基质 C5 ATP 和NADPH 中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学
能
(2) 光照强度 CO2浓度 曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP 和NADPH，使
暗反应速率加快，光合速率高。
(3)用
14C 标记CO2，分别将S 植株与WT 植株置于相同的饱和光照和适宜
14CO2浓度条件下，定时检测C3放
射性强度，比较S 植株与WT 的C3生成速率。
【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、
传递和转换光能，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，三碳化合物利用光反应产生的NADPH 和ATP 被还原。
【详解】（1）Rubisco 是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco 在叶绿
体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP 和NADPH 提供能量，部分产物经过一
系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是ATP 和NADPH 中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）
中稳定的化学能。
（2）①②曲线的自变量是有无补光（光照强度），②③曲线的自变量是有无转入Rubisco 基因（Rubisco
的含量）。据图分析，当胞间CO2浓度低于B 点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisco 的含量多，固定
CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于于B 点时，曲线②与③重合，说明Rubisco 的量已经不是限制光合速
率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①的有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于
光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A 点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时
最主要限制因素是CO2浓度。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曲
线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP 和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。
（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。要验证
此结论，实验思路为：用
14C 标记CO2，分别将S 植株与WT 植株置于相同的饱和光照和适宜
14CO2浓度条
件下，定时检测C3放射性强度，比较S 植株与WT 的C3生成速率。
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：
。
【答案】(1) 基质 ATP、NADPH
(2)植株S 保卫细胞中G 酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成
更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，
碳反应速率加快
(3) 减小 小
(4)实验思路：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 和构建了G 酶表
达量仅在保卫细胞中减少的植株T 为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下
的净光合速率。
预期结果：植株T 净光合速率小于植株W，植株S 净光合速率大于植株W
【分析】光合作用的过程（1）光反应阶段：在类囊体的薄膜上进行。光合色素吸收光能的用途，一是将
水分解为O2和H+，H+与氧化性辅酶NADP+结合，形成还原型辅酶NADPH。二是在有关酶的催化作用下，
提供能量促使ADP 和Pi 反应形成ATP。（2）暗反应阶段：在叶绿体基质中进行。绿叶吸收的CO2，在特
定酶的作用下与C5结合生成C3。C3接受ATP 和NADPH 提供的能量，并且被NADPH 还原，一部分C3转
化为糖类，另一部分C3被还原为C5。
【详解】（1）叶绿体中R 酶催化CO2固定，二氧化碳固定属于暗反应过程，暗反应发生在叶绿体基质中。
产物C3在光反应生成的ATP 和NADPH 的作用下合成糖类等有机物，其中ATP 可以提供能量，NADPH 作
为还原剂并提供能量。
（2）结合图示和题干信息分析，相同光照条件下植株S 保卫细胞中G 酶表达量提高，促进甘氨酸转化为
丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保
卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快，从而使得植株S 叶片的净光合速率高
于植株W。
（3）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，
保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，二氧化碳竞争R 酶的能力减弱，碳反应速率减
小，因此植株S 的净光合速率减小。相较于植株W，植株S 在相同条件下气孔开度相对较大，有利于二氧
化碳的吸收，因此植株S 的净光合速率变化幅度较小。
（4）为探究保卫细胞中G 酶对植物光合作用的影响，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，还需要补充的一个实验组是构建了G 酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株（假设
为T），实验思路是以野生型植株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 和构建了G
酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T 为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强
度下的净光合速率。根据上述分析，G 酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T 净光合速率小于
植株W，植株S 净光合速率大于植株W。
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
0.90
0.20
3.40
0.29
160
100
0.15
0.20
1.08
1.08
A（施氮
肥）
B（施氮
肥）
0.70
0.02
1.75
0.01
150
—
0.28
—
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 。
【答案】(1) 叶绿素 光敏色素 类胡萝卜素
(2) 提高 施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增
强，透射到下层的PAR 减少
(3) B B 处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A 处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红
光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B 处需要较强光照才能达到光补偿点
【分析】光合色素包括叶绿素（主要是叶绿素a 和b）、类胡罗卜素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类
胡萝卜素吸主要收蓝紫光。光敏色素是一种光受体蛋白，能够感受光刺激，调控植物的生长发育。
【详解】（1）叶绿素（主要是叶绿素a 和b）是光合作用中的主要色素，能吸收红光（600-700nm）用于
光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光（R, 600-700nm）和远红光（FR, 700-750nm），并通过
构象变化传递光信号，调节植物生长发育。在冠层中，B 位置（低处）的R/FR 较低，这是因为上层叶片吸
收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR 比例。类胡萝卜素（如β-胡萝卜
素、叶黄素）主要吸收蓝光（400-500nm），不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光，
减少了透射到下层的蓝光，导致B 位置PAR 降低。
（2）由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合
成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR 减少。
（3）据表可知，B 处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A 处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远
红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B 处需要较强光照才能达到光补偿点。
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 。
【答案】(1) 无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH 红光
(2) ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II） 环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更
多/甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少
(3) 光照强度加倍/光强加倍 甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成
量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大
【分析】实验的自变量为光照强度和CO2浓度，因变量包括叶绿素含量、气孔导度、净光合速率。影响光
合作用的因素包括内因和外因：内因：色素含量、酶数量等；外因：光照强度、二氧化碳浓度、温度、含
水量、矿质元素等。
【详解】（1）叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇/无
水酒精/丙酮/C2H5OH 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，光合作用中叶绿素主要
吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择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ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还
原性辅酶II），从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的二氧化碳浓度是甲的二倍，
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
能的原因是环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更多(甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少）。
（3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速
率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从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，应选择光照强度加倍/光强加倍。
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 。
【答案】(1) 叶绿体 抑制
(2)氧气
(3) 升高 基本不变
(4)栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给
栅藻进行光合作用。
【分析】栅藻为真核细胞，其捕获光能的过程发生在光反应阶段，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜。
【详解】（1）栅藻是真核生物， 进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a 结果表明，对硝基苯酚可抑制栅
藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，栅藻的光合放氧量逐渐下降，对光合放氧
的抑制作用增强。
（2）由题意知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b 可知，I、Ⅱ、Ⅲ三
组对比，I 组有氧气，Ⅱ、Ⅲ组有细菌+氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，I 组基本
不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。
（3）图b 中，I 组为“栅藻+光照” ，对硝基苯酚含量为40mg×L-1；分析图a 可知，对硝基苯酚含量为
20mg×L -1时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH 会升高；结
合图b 的I 组可知，对硝基苯酚相对含量不变，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，所以培养液中对硝基苯酚
相对含量基本不变。
（4）结合题意和图b 的I 组可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有氧环
境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水体。
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
。
【答案】(1) 叶绿体 等渗
(2) 有机溶剂 600
(3)ATP、NADPH
(4) 变弱 使水分子分解产生H+；转运H+
(5)各种酶和原料CO2、C5
【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场
所是叶绿体基质中。
【详解】（1）类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜，
获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬
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。由于叶绿素溶解在有机溶剂，故吸取5μL
类囊体悬液溶于995μL 的有机溶剂溶液中，稀释200 倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，
1ml=1000μL，则类囊体的浓度为600μg/mL。
（3）光反应产物有O2、NADPH 和ATP。
（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，类囊体膜进行类囊体膜
上分布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体
膜上裂解水分子，产生氧气、质子（H⁺）和电子，其中氧气释放到胞外，质子被运出类囊体腔，pH 降低，
荧光强度变弱。
（5）要进行暗反应，需要各种酶和原料CO2、C5。
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 。
【答案】(1) 磷脂双分子层 基粒
(2) 水的光解 丙酮酸、[H] 氧气（或O2）和二氧化碳（CO2）
(3)途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被活性氧清除系统
（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热
能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤
【分析】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）叶绿体膜属于生物膜的范畴，生物膜的基本支架是磷脂双分子层；叶绿体中含有许多由类
囊体组成的基粒，扩展了受光面积。
（2）据图分析，水在光下分解为O2和H+，同时产生的电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成
NADPH，即生成NADPH 所需的电子源自于水的光解。
3H2O 被植物细胞吸收后参与光合作用，生成
C6
3H12O6。在有氧呼吸的第一阶段，C6
3H12O6在细胞质基质中被分解成含有
3H 的丙酮酸，产生少量的[3H]，
并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸与
3H2O 在线粒体基质中被彻底分解生成CO2和[3H]，
释放少量的能量；在线粒体内膜上完成的有氧呼吸的第三阶段，[3H]与O2结合生成H2O，并释放大量的能
量。可见，用含
3H2O 的溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质被
3H 标记的物质有H2O、丙酮
酸。培养液中H2
18O 被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产生
18O2；在有氧呼吸的第二阶段，
H2
18O 与丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H]，即产生的带
18O 标记的气体有O2和CO2。
（3）据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被
活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过
剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。
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）。
【答案】(1) 类囊体薄膜 吸收（捕获）光能
(2) 叶绿素 正常光照强度
(3) 与野生型相比，突变体的光饱和点及最大净光合速率都更高 CO2固定（和还原）
(4)
【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该
过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP 中；暗反应阶段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1 分子五碳化合物结合形成2 分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化
合物在光反应产生的还原氢和ATP 的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
【详解】（1）光合色素位于叶绿体中的类囊体薄膜上，在光合作用中具有吸收（捕获）光能的功能，捕
获的光能用于光合作用的光反应过程，并将光能储存到ATP 和NADPH 中，因此色素种类和含量的变化会
影响光合特性。
（2）由图1 实验结果可知，突变体叶色变浅主要是由于叶绿素含量低于野生型。据图可知，正常光照下野
生型和突变体叶绿素含量差别较大，遮光条件下野生型和突变体色素含量相差不大，故黄绿表型的出现依
赖于正常光照强度。
（3）①表中数据显示，突变体的光饱和点及最大净光合速率都比野生型更高，因而可推测，突变体对强
光环境的适应性更强。②实验数据显示，突变型光补偿点高，二氧化碳补偿点比野生型低，因而说明光能
转化率高的原因是突变体具有更高的CO2固定能力。
（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。因而在
突变型植株的叶肉细胞中可将低浓度二氧化碳更多的转变成草酰乙酸，而草酰乙酸进入到叶绿体中后会分
解出二氧化碳和丙酮酸，而后丙酮酸进入到细胞质基质中继续固定低浓度二氧化碳，通过该过程突变体中
有了浓缩二氧化碳的机制，因而突变体比野生型有更高的固定二氧化碳能力，进而提升了突变体的光反应
速率，因而突变体的光能转化率更高，关图解可表示如下：
。
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。
【答案】(1) 矿质营养 H+、e-
(2) 提高 这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物 蒸腾作用
(3) 呼吸强度 细胞代谢
(4) 叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现 红光
【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，
同时合成ATP。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）西兰花球采摘后则不能吸收空气中的CO2，所以导致水和矿质营养供应中断。水是光合作用
的原料在光反应中，水在光照条件下裂解产生H+、e-和O2。
（2）据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于这两组通过光合作用合成有
机物，抑制细胞呼吸消耗有机物，所以前3 天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组。日光诱导气孔开
放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水分，所以第4 天日光组的质量损失率高于黑暗组。
（3）图中，第4 天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，过
氧化氢酶能将过氧化氢分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测日光或红光照射能减
轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。
（4）由于叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现，所以第4 天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化
现象。综合分析图中结果，第4 天时，红光组条件下比日光组和黑暗组，叶绿素降低的幅度低，氧化氢酶
活性最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光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 。
【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 随着光照增强，光呼吸增强，转基因株系1 和2 降低了光呼吸，净光
合速率比Wt 更高 不能 总光合速率=净光合速率+光呼吸速率+细胞呼吸速率，无法获得株系1
准确的光呼吸、细胞呼吸产生 CO,的速率，不能计算株系1 的总光合速率
(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
植物的产量以净光合量来衡量
株系1 净光合作用速率大
具优势的依据
（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。
（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，光呼吸增强，与WT 相比，株系1、株系2 降低了光呼吸，净光合速率比Wt 更高。
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。
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。
【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
【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。
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
【答案】(1) 三碳化合物 叶绿体基质
(2) 叶绿体 呼吸作用和光合作用
(3) 高于 NADPH 和ATP 吸能反应 同位素示踪
(4)ACD
【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。光反应为暗反应C3的还
原阶段提供[H]和ATP。
【详解】（1）光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶
绿体基质中。
（2）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，主动运输一般是逆浓度运
输，由此推断图中HCO3
-浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP 由呼吸作用提供，叶绿
体中的ATP 由光合作用提供。
（3）①PEPC 参与催化HCO3
-+PEP 过程，说明PEPC 与无机碳的亲和力高于Rubisco。
②图2 所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP 和NADPH，图中由Pyr 转变为PEP 的过程需要
消耗ATP，说明图中由Pyr 转变为PEP 的过程属于吸能反应。
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，可以使用同位素示踪技术。
（4）A、改造植物的HCO3
-转运蛋白基因，增强HCO3
-的运输能力，可以提高植物光合作用的效率，A 符
合题意；
B、改造植物的PEPC 基因，抑制OAA 的合成，不利于最终二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用的效
率，B 不符合题意；
C、改造植物的Rubisco 基因，增强CO2固定能力，可以提高植物光合作用的效率，C 符合题意；
D、将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，可能进一步提高植物光合作用的效率，D 符合题
意。
故选ACD。
【点睛】本题的知识点是光合作用的过程，旨在考查学生理解所学知识的要点，把握知识的内在联系戎知
识网络，并学会根据题干和题图获取信息，利用相关信息结合所学知识进行推理、解答问题。
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。
【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
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。
