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第10 讲 光合作用（知识清单）
学习导航站
知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 捕获光能的色素和结构★★☆☆☆
考点2 探索光合作用原理的部分实验★★☆☆☆
考点3 光合作用的原理★★★☆☆
考点4 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响★★★☆☆
考点5 影响光合作用强度的环境因素★★★★☆
考点6 影响光合作用的内部因素★★☆☆☆
考点7“三率”的关系及测定★★★☆☆
陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（2 大陷阱规避）
素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
考点1 捕获光能的色素和结构★★☆☆☆
1.实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）实验原理
试剂
原理
提取
绿叶中的色素溶于 无水乙醇
分离
各种色素在 中的 不同，溶解度高的随层析液在滤纸上
扩散得 ，反之则慢
（2）实验步骤
①提取步骤
1）称取绿叶、剪碎。
2）研磨：加二氧化硅，增大摩擦，使 ；加碳酸钙，防止 ；加无水乙醇，
溶解色素。
3）过滤：用 过滤。
4）收集滤液：及时用棉塞将试管口塞严。
②分离步骤：
1）制备滤纸条：一端剪去 ，目的是使扩散均匀，防止出现 色素带。
2）画滤液细线：细、直、匀，待滤液干后重复一两次。
3）色素分离：将滤纸条插入层析液中，层析液 触及滤液细线，目的是防止 在层析液
中。
（3）实验结果分析
结果分析：
①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有 种色素。
②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量 。色素带最宽的是 ，
最窄的是 ，叶绿素b 的色素带比叶黄素的稍宽。
③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明 。
特别提醒
1.提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。
2.分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。
2.叶绿体中色素的吸收光谱分析
（1）吸收范围：可见光的波长范围大约是400-760nm。一般叶绿体中的色素只吸收 ，对红外光
和紫外光不吸收。
（2）色素功能：叶绿素主要吸收 ；类胡萝卜素主要吸收 。
特别提醒
影响叶绿素合成的因素
（1）光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中生长的叶呈黄色。
（2）温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。
（3）必需元素：叶绿素由N、Mg 等元素构成，缺乏N、Mg 等必需元素将导致叶绿素无法合成，叶片变
黄。
（4）水：缺水不但影响叶绿素生成，还会促进叶绿素分解。
3.叶绿体的结构和功能
（1）叶绿体的形态：扁平的 或 。
（2）叶绿体的结构模式图
①结构
↓决定
②功能：进行 的场所。
↑证明
③恩格尔曼的实验：需氧细菌只分布在 有光束照射的部位。
【教材隐性知识】源于必修1P99“图5－12”“旁栏思考”及P101“拓展应用”
（1）从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a 在红光部分的吸收光谱带较叶绿素b 偏向长波方面，且吸收光谱
带比叶绿素b 宽，叶绿素b 在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a （填“宽”或“窄”）。
（2）研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片（比
如同一植物底层叶片）中叶绿素a/b ，弱光下的吸光能力 ，有利于提高植物的捕光能
力，是对弱光环境的一种适应。
（3）海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、
中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请根据材料作答。
考点2 探索光合作用原理的部分实验★★☆☆☆
时间及科学家
实验过程
发现或实验结论
19 世纪末
—
普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C
和O 被分开，O2被释放，C 与H2O 结合成
甲醛，然后甲醛分子缩合成糖
1928 年
—
发现 对植物有毒害作用，而且
甲醛不能通过 转化成糖
1937 年希尔（英
国）
离体叶绿体的悬浮液＋铁盐或其他
氧化剂――→O2
离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，
产生O2
1941 年鲁宾、卡
门（美国）
用同位素示踪法研究光合作用中氧
气的来源。
提供HO、CO2→释放 ；
提供H2O、C18O2→释放
光合作用释放的O2来自
1954 年、1957 年
阿尔农（美国）
—
光照下，叶绿体可合成 ，这一
过程总与 相伴随
20 世纪40 年代卡
尔文等（美国）
利用
法。用经过14C 标
记的14CO2，供小球藻进行光合作
用，然后追踪放射性14C 的去向
探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有
机物中碳的途径
考点3 光合作用的原理★★★☆☆
1.光合作用的概念：绿色植物通过 ，利用 ，将 转化成储存着能量
的 ，并且释放出 的过程。
2.反应式： 。
3.光合作用的过程
比较项目
光反应
暗反应
过程模型
条件
色素、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必
须有光
多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有无
光均可
场所
在叶绿体内的 进行
在 中进行
物质转化
①水的光解： ；
②ATP 的合成： ；
③NADPH 的合成：
NADP＋＋H＋――→NADPH
①CO2的固定： ；
②C3的还原：
（注：NADPH 为C3 还原提供还原剂和能
量。）
能量转化
→
关系
光反应为暗反应提供NADPH 和ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP 和Pi。可
见光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分
4.根据光合作用过程分析，条件骤变时C3和C5含量的变化
C3（三碳化合物）
C5（五碳化合物）
光照强→弱，CO2供应不变
光照弱→强，CO2供应不变
光照不变，减少CO2供应
光照不变，增加CO2供应
5.光合作用过程中元素的转移途径
（1）H：3H2O――――→NADP3H――――→（C3H2O）。
（2）C：14CO2――――→14C3――――→（14CH2O）。
（3）O：HO――――→18O；
（4）C18O2――――→C3――――→（CHO）。
6.化能合成作用与光合作用的比较
项目
光合作用
化能合成作用
条件
光、色素、酶
酶
原料
CO2和H2O 等无机物
产物
等有机物
能量来源
生物种类
绿色植物、蓝细菌等
、硫细菌等
【教材拾遗】（必修1P104 相关信息）C3 是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5 是指五碳化合物——
核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）。
考点4 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响★★★☆☆
1.光合作用强度
（1）概念：植物在 内通过光合作用制造 的数量。
（2）表示方法：用一定时间内 来定量表示。
2.探究光照强度对光合作用强度的影响
（1）实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中 ，光照下叶片进行光合作用产生
，充满细胞间隙，叶片又会
。在一定范围内，光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数
量 。
（2）步骤
①取材：用直径为0.6cm 的打孔器在生长旺盛的叶片上打出30 片圆形小叶片（避开大的叶脉）。
②抽气：
1）用注射器（内有清水、圆形小叶片）抽出叶片内 。
2）处理过的小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
③光照：
1）向3 只盛有富含CO2清水的小烧杯中各放10 片小叶片。
2）将3 只烧杯分别置于强、中、弱三种光照下。
④观察并记录：同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。
（3）实验结果：在一定范围内，光照越强，烧杯内单位时间内浮起的圆形小叶片 。
（4）实验结论：在一定光照强度范围内，随着光照强度增强，光合作用强度也 。
考点5 影响光合作用强度的环境因素★★★★☆
1.光
（1）光照时间越长，产生的光合产物 。
（2）由于光合色素吸收
光最多，吸收 光最少，所以光的波长会影响光合作用强
度。
（3）光照强度
光补偿点：光合作用强度 呼吸作用强度时的光照强度。
光饱和点：达到最大光合作用强度时的 光照强度。
曲线对应点或线段
细胞生理活动
A 点
光照强度为 ，只进行
AB 段
随光照强度增强，光合作用强度 ，但仍比呼吸作用强度
B 点
光合作用强度 呼吸作用强度，此时的光照强度为光补偿点
BD 段
光合作用强度随光照强度的增强而 ，而且光合作用强度
呼吸作用强度
C 点
光合作用强度达到 时所需要的 光照强度，即光饱和点
DE 段
AD 段主要限制因素： 。
DE 段主要限制因素： 等。
（4）不同代谢情况下的叶肉细胞气体交换
代谢
叶肉细胞气体交换
只进行呼吸作用
植物释放CO2，吸收O2
光合速率<呼吸速率
植物释放CO2，吸收O2
光合速率＝呼吸速率
植物表观上不与外界气体发生交换
光合速率>呼吸速率
植物吸收CO2，释放O2
注：植物光合速率＝呼吸速率时，叶肉细胞光合速率>呼吸速率。
（5）应用：适当 光照强度； 光合作用时间；温室大棚用 的塑料膜或玻璃。
2.CO2浓度
（1）原理：CO2影响 反应阶段，制约 的形成。
（2）曲线解读
①图1 中A 点表示 点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。
②图2 中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
③B 点和B′点对应的CO2浓度表示 点。
（3）应用：温室栽培植物时，适当提高室内
，如放一定量的干冰或多施 ；大田
中，要注意通风透气。
3.温度
（1）温度通过影响酶的 来影响光合作用强度（主要制约暗反应）。
（2）应用：适时播种；温室栽培时白天适当 温度，夜间适当 温度。
4.水及矿质元素
（1）矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。
（2）水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，也参与光合作用过程中反应物和生成物的
运输；水还会影响 ，从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。
（3）应用：根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。
5.多因素对光合速率影响
（1）多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析
如图所示：
（2）限制因素分析
P 点前：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素，即图中的自变量。
Q 点之后：横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因素，限制因素为图中的自变量。
P、Q 之间：主要限制因素为一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。
特别提醒
1.通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用
强度，进而提高光合产量。
2.北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2 吸收减少，光合作用强
度明显减弱。
6.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
（1）“过程法”分析各物质变化
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件（如光照、CO2）突然发生变化
时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
（2）“模型法”表示C3和C5等物质含量变化
考点6 影响光合作用的内部因素★★☆☆☆
1.植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例
光补偿点：B'<B
光饱和点：C'<C
呼吸强度：OA'<OA
应用：间作套种
2.植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
OA 段，随叶龄增大，叶面积增大，色素含量增加，酶的含量和活性增大，光合速率加快。
应用：适时摘除老叶。
3.植物叶面积指数
A 点前：随叶面积指数增大，光合速率增大。
A 点后：虽然总光合量上升，但因呼吸量上升更快，导致干物质量下降。
应用：适当摘除林冠下层叶；合理密植，增加光合面积。
考点7 “三率”的关系及测定★★★☆☆
1.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法
项目
含义
表示方法（单位面积的叶片在单位时间内的变化量）
O2
CO2
有机物
真正光合速率
植物在光下实际合成有机
物的速率
O2 速率或
叶绿体释放O2量
CO2固定速率或叶
绿体吸收CO2量
有机物
速率
净光合速率
植物有机物的
速率
植物或叶片或叶肉细
胞O2 速率
植物或叶片或叶肉
细胞CO2
有机物积累速率
速率
呼吸速率
单位面积的叶片在单位时
间内分解有机物的速率
中O2吸收
速率
黑暗中CO2释放速
率
有机物消耗速率
3.计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
4.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
（1）“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化
甲乙
甲图“黑暗”下，有色液滴左移距离代表有氧呼吸消耗O2量，即呼吸速率。
乙图“光照”下，有色液滴右移距离代表释放O2的量，即净光合速率。
①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“真正光合速率”。
②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。与图示两装置相
比，对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。
（2）“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表 强度值，曝光的一半测得的
数据变化值代表 强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之
前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
（3）“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化
①“黑瓶”不透光，测定的是 ；“白瓶”给予光照，测定的是 。
②在有初始值的情况下，黑瓶中 为有氧呼吸量；白瓶中 为净
光合作用量；二者之和为 。
③在没有初始值的情况下， ＝真正光合作用量。
（4）“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量
本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率（S 为叶
圆片面积）。
净光合速率＝（z－y）/2S；呼吸速率＝ ；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝
。
陷阱1 关于色素的提取和分离实验的几点易错点
易错表现
正确理解
认为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
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
认为用有机溶剂提取色素时，加入碳酸
钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
防止叶绿素被破坏
认为对光合色素进行纸层析分离依据是
吸收光谱的差异
依据各种光合色素在层析液中的溶解度不同
陷阱2 关于光合作用原理的几点易错点
易错表现
正确理解
认为物细胞产生的O2只能来自光合作用
光合作用通过H2O 的光解可以产生O2，另外，植物细胞中具
有过氧化氢酶，可以催化H2O2水解为H2O 和O2
认为弱光条件下植物没有O2的释放，说
明未进行光合作用
弱光条件下植物没有O2的释放，有可能是光合作用强度小于
或等于呼吸作用强度，光合作用产生的O2 被呼吸作用消耗
完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有O2的释放
认为类囊体产生的ATP 和O2参与CO2固
定与还原
类囊体产生的ATP 参与C3的还原；O2释放到叶绿体外，既不
参与CO2固定，也不参与C3的还原
光呼吸、C4植物、CAM 植物等特殊代谢类型
1.C4植物
（1）C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体，能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体，所以C4植
物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2的固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘
细胞的叶绿体基质中。
（2）用14C 标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为CO2→C4→CO2→C3→（CH2O）。
（3）C4植物PEP 羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利
用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能，故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。
2.景天科植物（CAM 植物）
（1）CAM 植物夜间吸入CO2，淀粉经细胞呼吸第一阶段形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在PEP 羧化酶
催化下，CO2与PEP 结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中（从而表现出夜间淀粉减
少，苹果酸增加，细胞液pH 下降）。
（2）白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以
再还原成三碳糖，最后合成淀粉（从而表现为白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH 上升）。
（3）从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚，该类植物不能合成葡萄糖，
原因是没有光反应为暗反应提供ATP 和NADPH。
（4）如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。
（5）分析图中信息推测，CAM 途径是对干旱环境的适应；该途径除了维持光合作用外，对植物的生理意
义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。
3.光呼吸
光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。在暗反应中，Rubisco 能够以CO2为底物实现CO2的
固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会与CO2竞争Rubisco，在光的驱动下将碳水化合物氧化
生成CO2 和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下，光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～
30%。过程如图所示：
（1）光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。
（2）光呼吸的有利影响：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，这些自由基会损伤叶绿体。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。
（3）高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。
4.光抑制
（1）概念：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。
（2）光抑制机理：光合系统的破坏，PSⅡ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。
5.光合产物及运输
（1）磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。
（2）光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜
上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞
中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。
考点预测：
1.光呼吸
（1）概念理解：常考查光呼吸的定义，即光呼吸是植物在光照下，吸收氧气、释放二氧化碳的过程，它
与光合作用密切相关，但却消耗光合作用产生的能量和有机物，是一个“耗能”过程。比如以选择题形
式，给出几种生理过程的描述，让考生判断哪个是光呼吸。
（2）生理过程：考试可能涉及光呼吸的具体过程，光呼吸的底物是磷酸乙醇酸，它是在光合作用暗反应
中，由羧化酶（具有羧化和加氧双重活性）在氧气浓度较高时，催化RuBP（核酮糖二磷酸）与氧气反应
生成。这部分内容可能会以填空题或简答题形式出现，要求考生填写相关物质名称或简述过程。
（3）影响因素：光呼吸受氧气和二氧化碳浓度比值的影响较大，高氧低二氧化碳浓度促进光呼吸。出题
方式可能是结合环境因素变化，分析对光呼吸的影响，比如在温室大棚中，改变气体成分后，分析植物光
呼吸的变化以及对光合产物积累的影响等。
（4）与光合作用对比：对比光呼吸和光合作用的区别和联系也是常见考向，如两者在物质代谢、能量利
用、发生条件等方面的差异。以表格填空或简答题形式，让考生归纳两者的不同点和相同点。
2.C4 植物
（1）结构特点：C4植物具有特殊的叶片结构，即“花环型”结构，内圈是维管束鞘细胞，外圈是叶肉细
胞。考试可能要求考生识别C4植物叶片结构模式图，填写各部分细胞名称，或者简述这种结构特点对其光
合作用的意义。
（2）光合作用过程：C4植物的光合作用过程有其独特之处，在叶肉细胞中，PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）能
固定二氧化碳生成C4 化合物，C4 化合物进入维管束鞘细胞后释放出二氧化碳，参与卡尔文循环（C3 途
径）。常以流程图或文字描述的形式，考查考生对这一过程的理解，如写出相关反应的场所、物质变化
等。
（3）优势体现：与C3植物相比，C4植物在高温、干旱、强光条件下，具有更高的光合效率，因为其能利
用较低浓度的二氧化碳。题目可能结合具体的环境条件，如沙漠环境，分析C4植物比C3植物生长更好的
原因。
3.CAM 植物
（1）代谢特点：CAM（景天酸代谢）植物主要特点是在夜间气孔开放，吸收二氧化碳并转化为苹果酸等
有机酸储存起来；白天气孔关闭，利用夜间储存的二氧化碳进行光合作用。这一特点常以材料分析题形式
出现，给出CAM 植物在昼夜的生理变化数据，让考生分析其适应环境的机制。
（2）适应环境：CAM 植物多生活在干旱环境中，通过特殊的代谢方式减少水分散失，同时保证光合作用
的进行。可能会结合生态系统知识，考查CAM 植物在干旱生态系统中的地位和作用，或者分析干旱环境
对CAM 植物代谢的影响。
（3）与C4植物对比：对比CAM 植物和C4植物在适应干旱环境方式、光合作用途径等方面的异同也是考
点之一，以选择题或简答题形式出现，要求考生辨别两者的差异。
1．（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 。
2．（2025·广东·高考真题）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定
了番茄的光合作用相关指标并拟合
响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异
（图b），鉴定到突变体发生了PILI5 基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
回答下列问题：
(1)图a 中，当胞间
浓度在
范围时，红光下光合速率的限制因子是 ，推测
此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。
(2)图b 中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。
(3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1 中，①吸收的光在叶绿体中最
终被转化为 。通路2 中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c 中②所介导的通路，并在箭头旁
用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关 。
(4)根据图c 中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。
3．（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
。
4．（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 。
5．（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。
6．（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：
。
