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第11 讲 光合作用
目录
01 课标达标练
【题型一】捕获光能的色素和结构及光合作用原理的探索
【题型二】光合作用原理
【题型三】光合作用的影响因素及其应用
02 能力突破练 （新情境+新角度）
03 高考溯源练 （含2025 高考真题）
题型一 捕获光能的色素和结构及光合作用原理的探索
1．为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，
一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质
的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（ ）
A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
【答案】D
【详解】A、提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A 正确；
B、由于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸
层析法，B 正确；
C、不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 ，叶绿素多使叶片呈现绿色，
而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C 正确；
D、叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D 错误。
故选D。
2．英国科学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入三价铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有
CO2），在光照下可以释放出氧气。下列说法错误的是（ ）
A．希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化
B．三价铁盐或其他氧化剂相当于光合作用原反应中的NADP+
C．希尔反应的结果能说明光合作用所产生的氧气中的氧元素全部来自于水
D．在配制叶绿体悬浮液时需加入一定浓度的蔗糖溶液，以维持叶绿体的正常形态
【答案】C
【详解】A、光合作用的光反应阶段的物质变化包括水的光解产生氧气、NADPH 和ATP 的生成，希尔反
应是指叶绿体借助光能使电子受体还原并放出氧的反应，说明其模拟的是光合作用的光反应阶段的部分变
化，A 正确；
B、氢的受体也称为希尔氧化剂，例如NADP+、NAD+等，因此三价铁盐或其他氧化剂相当于光合作用原反
应中的NADP+，B 正确；
C、希尔反应的结果并不能能说明光合作用所产生的氧气中的氧元素全部来自于水，C 错误；
D、一定浓度的蔗糖溶液，可以维持悬浮液中叶绿体的正常形态和功能，D 正确。
故选C。
3．在光合作用发现过程中，科学家卡尔文做出了重要贡献。1945 年，卡尔文等人在小球藻培养液中通入
14CO2，再给予不同的光照时间，然后用甲醇（可杀死小球藻）分别处理并取样，最后根据标记化合物出现
情况，确定生成物质的先后次序。下列有关说法，正确的是（ ）
A．在卡尔文的实验过程中，不产生氧气，也不消耗氧气
B．该实验过程应该在无氧环境中进行，以排除干扰
C．若要确定第一个生成的物质，光照时间应延长
D．含有
14C 的物质，主要存在于叶绿体基质中
【答案】D
【详解】A、小球藻进行光合作用的过程中，可以通过水的光解产生氧气，线粒体进行有氧呼吸的过程也
会消耗氧气，A 错误；
B、卡尔文探究的是暗反应的过程，氧气对该实验没有明显干扰，不需要设置无氧环境，B 错误；
C、若要确定第一个生成的物质，应不断缩短光照时间，直到产物不再发生改变，可确定该产物是第一个
生成的物质，C 错误；
D、暗反应的场所在叶绿体基质，以
14CO2为原料生成的含有
14C 的物质主要存在于叶绿体基质中，D 正确。
故选D。
4．图示为叶绿体中色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识分析，以下说法中正确的是（ ）
①在晚间用大约550nm 波长的绿光照射行道树，目的是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度
②一般情况下，光合作用所利用的是波长为390~760nm 之间的可见光
③在经过纸层析法分离出来的色素带上，处于最下层的条带呈蓝绿色
④土壤中缺乏镁时，420~470nm 波长的光的利用量显著减少
⑤由550nm 波长的光突然转为670nm 波长的光后，叶绿体中C5的量短时间内增多
A．②④⑤
B．③④⑤
C．②③④
D．①②⑤
【答案】A
【详解】①植物几乎不吸收大约550nm 波长的绿光，所以达不到以增加夜间空气中氧气浓度目的，①错误；
②一般情况下,叶绿体中的色素吸收的光的波长范围大约是390~760 nm，因此光合作用所利用的光都是可
见光(波长范围大约是390~760 nm)，②正确;
③在经过纸层析法分离出来的色素带上，处于最下层的条带是叶绿素b，呈黄绿色，③错误;
④镁是叶绿素的重要组成元素，镁缺乏时，叶绿素合成受阻，直接影响植物对光的吸收，④正确；
⑤由550nm 波长的光突然转为670nm 波长的光后，光反应增强，从而促进C3的还原，使C3的量减少，C5
的生成量增加，叶绿体中C5的量短时间内增多，⑤正确。
故选A。
5．卡尔文将
14C 标记的CO2通入正在进行光合作用的小球藻培养液中，然后在培养后不同时间（0.5s、
3s、10s 等）将培养液迅速倾入热乙醇中以杀死细胞，最后利用层析法和放射自显影技术进行物质的分离
和鉴定，实验结果如下图。下列相关分析不正确的是（ ）
A．热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行
B．推测暗反应的初产物可能是3-磷酸甘油酸
C．可依据放射性的强弱推测出暗反应的过程
D．在一定时间内光照时间越长，产生放射性物质的种类越多
【答案】C
【详解】A、热乙醇可以杀死细胞，用热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行，以检测杀死细胞时，其
光合作用进行的程度，A 正确；
B、放射性最先在3-磷酸甘油酸出现，推测暗反应的初产物可能是3-磷酸甘油酸，B 正确；
C、该实验可通过放射性出现的先后顺序来推测暗反应的过程，C 错误；
D、据题图可知，在一定时间内光照时间越长，光合作用反应时间延长，产生放射性物质的种类越多，D
正确。
故选C。
题型二 光合作用原理
6．类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成过程如下图所示。据图分析，下列叙述错误的是（ ）
A．水光解产生的O₂ 被有氧呼吸利用，最少要穿过5 层生物膜
B．NADP⁺与电子 （e⁻）和质子 （H⁺）结合形成NADPH
C．完成光能转换所需电子 （e⁻）的最终来源物质是水
D．光反应产生的ATP 只能用于暗反应中C₃ 的还原
【答案】D
【详解】A、水光解产生的O2场所是叶绿体的类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，而氧气在线粒体内膜
上被利用，氧气从叶绿体类囊体膜开始，再穿过叶绿体2 层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，穿过线粒
体的两层膜，所以至少要穿过5 层膜，A 正确；
B、光反应中NADP+与电子（e-）和质子（H+）结合形成NADPH，然后在暗反应过程中被消耗，B 正确；
C、完成光能转换所需电子 （e⁻）的最终来源物质是水，水光解产生电子，C 正确；
D、由图可知，产生的ATP 可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应，D 错误。
故选D。
7．研究人员利用菠菜叶绿体的类囊体和类似于“卡尔文循环”的“CETCH 循环体系”构建了一种人造叶
绿体（如下图），高效地将CO2转化为羟基乙酸，羟基乙酸可作为合成多种有机物的原料。下列分析错误
的是（ ）
A．为了使人造叶绿体能持续地运作，需要源源不断地输入光能
B．图中的CETCH 循环需要
、ADP 和Pi 作为直接原料
C．因为没有呼吸作用的消耗，人造叶绿体比天然叶绿体制造有机物的效率更高
D．若人造叶绿体得到广泛应用，一定程度上可抵消碳排放的影响
【答案】B
【详解】A、人造叶绿体能利用光能通过CETCH 循环将CO2，转化为羟基乙酸，为了使人造叶绿体能持续
地运作，需要源源不断地输入光能，A 正确；
B、通过叶绿体的类囊体膜，能将NADP+、ADP 和Pi 转化为NADPH、ATP，CETCH 循环需要NADPH、
ATP、二氧化碳等作为直接原料，相当于光合作用暗反应阶段，B 错误；
CD、因为没有呼吸作用的消耗，人造叶绿体比天然叶绿体制造有机物的效率更高，若人造叶绿体得到广泛
应用，一定程度上可抵消碳排放的影响，CD 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。酶A 是淀粉合成关键酶，其
活性受叶绿体基质中磷酸丙糖与Pi 的比值调节，比值越大活性越强。磷酸转运体是叶绿体膜上的重要蛋白
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。下列判断正确的是（ ）
A．a、b 分别代表ATP 与ADP，光反应将光能转化为活跃的化学能
B．植物从黑暗中转入适宜光照环境后，叶绿体内c 含量上升，d 含量下降
C．磷酸转运体活性高可促进蔗糖合成，从而降低暗反应中CO2固定速率
D．白天叶绿体中淀粉合成较活跃，夜晚细胞质基质中蔗糖合成较活跃
【答案】D
【详解】A、由图可知，a 在类囊体薄膜上反应，代表ADP 和Pi，b 在细胞质基质中参与暗反应，代表
ATP，A 错误；
B、由图可知，d 接受CO2参与反应，代表C5，生成了c，所以c 代表C3，光合作用产生的ATP 和NADPH
用于暗反应阶段C3的还原，植物从黑暗中转入适宜光照环境，则叶绿体中光反应产生的[H]和ATP 增加，
导致C3含量减少，C5含量增加，B 错误；
C、由题干信息可知:磷酸转运体活性高，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，C 错误；
D、由题干信息可知：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，促进蔗糖合成，即夜间细胞质基质中蔗糖合成较活跃，而白天叶绿体中淀粉
合成较活跃，D 正确。
故选D。
9．小球藻由于光合效率高、油脂含量高等特点被视为新型生物柴油的首选原料之一。图1 为小球藻叶绿体
内的光反应机制，其中PSI 和PSH 表示光系统，图2 表示小球藻细胞合成生物柴油等代谢的过程。请回答
下列问题：
(1)ATP 合成酶分布于图1 和图2 中的 膜上。水光解产生的电子经一系列的传递，与①共同形成
了② ，PSI 和PSH 吸收的光能储存于 中，参与暗反应。
(2)图2 中，物质X 是 ，可跨膜转运至线粒体内，转变为 参与三羧酸循环；此外，
物质X 还能在相关酶的作用下生成 。
(3)研究发现小球藻油脂积累与生长之间存在不协调性，在大多数微藻中，高脂质含量通常以营养缺失（尤
其是氮源）条件下细胞的生物量停止生长为代价。研究人员通过探究藻菌共培养的方式对微藻生长、油脂
积累以及藻类胞外蛋白质等方面的影响。研究结果如下图所示：
①已知在小球藻中叶绿素a 的含量较为稳定，因此可通过测量纯藻培养和藻菌共培养体系中叶绿素a 总量
来作为 的统计指标。通过对图3 和图4 比较分析，可以得出的结论是：在一定范围内，随着小
球藻和菌的比例增大，最大生长比速率、最大生物量浓度、脂质生产力和脂质含量都 。
②图5 是在前两个实验的基础上，探究菌引起小球藻生长的原因。则图中的“？”代表的共培养的比例是
，据图分析可知，在共培养体系中菌株能够分解藻细胞周围的蛋白质，供藻细胞生长利用，同时菌自身会
起到 作用，为缺氮条件下小球藻的生长提供一些氮源物质，从而使得共培养体系中的小球藻
在缺氮条件下生物量还有所增加。
【答案】(1) 类囊体薄膜和线粒体内 NADPH ATP 和NADPH
(2) 丙酮酸 乙酰CoA 甘油三酯、乙醇（和CO2）
(3) 小球藻数量 先升高后降低 70:1 固氮
【详解】（1）ATP 合酶的作用是催化ADP 和Pi 生成ATP，从图1 看出，ATP 合酶分布在叶绿体类囊体薄
膜上，同时在图2 中，ATP 合酶分布在线粒体内膜上（有氧呼吸第三阶段）。水光解产生的电子经一系列
的传递，与①NADP+共同形成了②NADPH，PSI 和PSH 吸收的光能储存在ATP 和NADPH 中，参与暗反
应。
（2）有氧呼吸第一阶段的物质X 是丙酮酸，丙酮酸跨膜转运至线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段，结合
图示可知，丙酮酸在线粒体基质中转变为乙酰CoA 参与三羧酸循环，该阶段不需要氧气的参与。此外，丙
酮酸还可以在细胞质基质中在相关酶的作用下生成酒精和二氧化碳（参与无氧呼吸）或生成甘油三酯。
（3）①由于在小球藻中叶绿素a 的含量较为稳定，所以可以测定叶绿素a 的总量来作为小球藻数量的统计
指标，比较图3 和图4，实验目的是探究藻菌共培养的方式对微藻生长、油脂积累以及藻类胞外蛋白质等
方面的影响，自变量是藻菌共培养时藻类和菌的比例，从图中可以得出结论：随着小球藻和菌的比例增大，
最大生长比速率、最大生物量浓度、脂质生产力和脂质含量都先升高后降低，四个指标在70:1 时达到最大。
②图5 是在前两个实验的基础上，探究菌引起小球藻生长的原因，所以应该选择小球藻生长速度最快的时
候，即共培养比例为70:1，在共培养体系中菌株能够分解藻细胞周围的蛋白质，供藻细胞生长利用，同时
菌株可能具有固氮的作用，为缺氮条件下小球藻的生长提供一些氮源物质。
题型三 光合作用影响因素及应用
10．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．光照强度长期处于a～b 之间时，突变型水稻和野生型水稻均不能生长
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．光照强度为P 时，野生型水稻光合速率等于突变型水稻光合速率
D．光照强度高于P 时，突变型水稻净光合速率继续升高的原因可能是其固定CO2酶的活性更强
【答案】A
【详解】A、光照强度长期处于a-b 之间时，突变型水稻净光合速率小于0，野生型水稻净光合速率大于
0，野生型水稻能生长，突变型水稻不能，A 错误；
B、光照强度低于P 时，野生型水稻因叶绿素含量多，在弱光下能捕获更多的光，光合速率更大，B 正确；
C、光合速率等于呼吸速率加净光合速率，光照强度为P 时，野生型水稻光合速率等于突变型水稻光合速
率，C 正确；
D、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光照强度高于
P 时，突变型水稻净光合速率继续升高的原因可能是其固定CO2酶的活性更强，D 正确。
故选A。
11．光合作用的光反应和暗反应两个阶段是相辅相成，紧密联系，不可分割的。在植物正常进行光合作用
的过程中，如突然改变某种条件则会引起某些指标（比值）发生变化，下列有关说法正确的是（ ）
A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP 比值增大
B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减小
C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5比值减小
D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ADP/ATP 比值增大
【答案】A
【详解】A.突然中断CO2供应会抑制暗反应阶段的二氧化碳的固定，从而使三碳化合物含量减少，三碳化
合物还原反应减弱，利用的ATP 减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP 比值增大，A 正确；
B.突然中断CO2供应会抑制暗反应阶段的二氧化碳的固定，从而使三碳化合物含量减少，而五碳化合物的
含量相对增多，则会引起叶绿体基质中C5/C3比值增大，B 错误；
C.植物光合作用对绿光吸收最少，因此突然将红光改变为绿光，光反应阶段减弱，产生的ATP 和[H]的含
量下降，这将抑制暗反应中三碳化合物的还原，从而使三碳化合物含量增加，五碳化合物含量下降，会暂
时引起叶绿体基质中C3/C5比值增大，C 错误；
D.突然将绿光改变为红光，光反应阶段会增强，产生的ATP 和[H]的含量升高，会暂时引起叶绿体基质中
ADP/ATP 比值下降，D 错误。
故选A。
12．科研人员对酸橙夏季光合作用特性进行研究获得系列数据。图甲为光合有效辐射(类似光照强度)和酸
橙外周空气中
浓度变化,图乙为酸橙的净光合速率和气孔导度变化。下列说法错误的是（ ）
A．
,
浓度下降的主要原因是光合有效辐射的增强
B．
,光照过强导致气孔关闭, Pn 下降
C．a 点时, 叶绿体中的 ATP 从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
D．酸橙的 Pn 与 Gs 呈正相关, a、b 点酸橙固定
的速率相同
【答案】D
【详解】A、在8:00 - 10:00，光合有效辐射增强，植物光合作用增强，对CO2的吸收增多，导致CO2浓度
下降，A 正确；
B、10:00 - 12:00，光照过强，为了防止水分过度散失，植物气孔关闭，使得CO2供应减少，进而导致净光
合速率（Pn）下降，B 正确；
C、a 点时植物进行光合作用，在叶绿体中，光反应产生ATP，场所是类囊体薄膜，暗反应消耗ATP，场所
是叶绿体基质，所以ATP 从类囊体薄膜向叶绿体基质移动，C 正确；
D、由图乙可知，酸橙的Pn 与Gs 并不总是呈正相关。Pn 为净光合速率，固定CO2的速率为总光合速率，
总光合速率=净光合速率 + 呼吸速率，a、b 点净光合速率相同，但由于呼吸速率不一定相同，所以a、b
点酸橙固定CO2的速率不一定相同，D 错误。
故选D。
13．红松（阳生）和人参（阴生）均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件
下，光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）随光照强度变化的曲线图，下列叙述错误的是（ ）
A．当光照强度为A 时，持续光照一昼夜后人参干重不会增加
B．光照强度大于D 时，可能是温度限制了红松P/R 值的增大
C．若适当增施含镁的肥料，一段时间后人参的A 点左移
D．光照强度为C 时，红松和人参的光合速率有可能不同
【答案】B
【详解】A、光照强度为A 时，对于人参而言，光合作用速率与呼吸速率的比值（ P/R）为1，即光合速
率等于呼吸速率，没有有机物的净积累，因此，持续光照一昼夜后人参干重不会增加，A 正确；
B、光照强度在D 点时红松P/R 值达到最大，此后随着光照强度的增加，光合速率也不再增加，则此时限
制光合速率的因素是光照强度以外的其他因素，即在D 点之后，限制红松 P/R 值增大的主要外界因素才是
CO2，不是温度，因为图示曲线是在最适温度条件下获得的，B 错误；
C、镁是合成叶绿素的原料，适当增施含镁的肥料，会增加人参叶肉细胞中叶绿素的含量，进而促进光反
应，提高光合速率，则在较低的光照强度下就可达到与呼吸速率相等的状态，即一段时间后人参的A 点左
移，C 正确；
D、光照强度为C 时，红松和人参的P/R 相等，由于红松是阳生植物，而人参为阴生植物，因此二者的呼
吸速率有差别，进而可推测二者的光合速率有可能不同，D 正确。
故选B。
13．智慧农业常采用无土栽培结合各类技术手段对农作物生长环境进行精准调控，从而影响农作物的生长
发育。下列相关叙述错误的是（ ）
A．采用补光等措施在温室中种植作物，可实现反季节生产
B．向温室中持续通入高浓度CO2，实现作物产量的最大化
C．实时调节培养液的pH 值，有利于植物吸收矿质元素
D．利用控温设备调控温室中的温度，有利于有机物的积累
【答案】B
【详解】A、采用补光、增温等措施在温室中种植作物，可实现反季节生产，提高经济效益，A 正确；
B、向温室中持续通入适宜浓度的CO2，有利于提高植物的光合作用强度，进而提高产量，实现作物产量
的最大化，但二氧化碳浓度过高会抑制作物的呼吸作用，进而影响光合作用，B 错误；
C、实时调节培养液的pH 值，维持根系的正常生长状态，有利于植物吸收矿质元素，C 正确；
D、利用控温设备调控温室中的温度，增加昼夜温差，降低夜晚的呼吸作用，有利于有机物的积累，D 正
确。
故选B。
14．为探究突变体玉米(mu)光合速率下降的原因，科研人员对野生型玉米(WT)和 mu 的相关指标进行检测，
结果如图所示。
下列叙述错误的是（ ）
A．mu 植株吸收红光和蓝紫光的能力下降
B．mu 的胞间CO₂ 浓度升高主要受气孔导度的影响
C．与WT 相比，mu 叶片的光合速率下降与叶绿素含量降低有关
D．与WT 相比，mu 叶片的净光合速率为0 时所需的光照强度更高
【答案】B
【详解】A、据图可知，mu 植株叶绿素a 和b 的含量均低于野生型植株，由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫
光，故mu 植株吸收红光和蓝紫光的能力下降，A 正确；
B、由图可知，mu 植株的气孔导度小于野生型植株，但胞间CO₂ 浓度却高于野生型植株，因此可说明mu
的胞间CO₂ 浓度升高不是受气孔导度的影响，B 错误；
C、由于mu 植株叶绿素a 和b 的含量均低于野生型植株，吸收光能减少，导致光反应减弱，进而使光合速
率降低，因此与WT 相比，mu 叶片的光合速率下降与叶绿素含量降低有关，C 正确；
D、据图可知，mu 植株的呼吸速率与野生型植株相同，但mu 植株的叶绿素含量低于野生型植株，对光能
的吸收利用低，因此需要更强的光照强度才能使光合速率和呼吸速率相等，故与WT 相比，mu 叶片的净光
合速率为0（此时光合速率=呼吸速率）时所需的光照强度更高，D 正确。
故选B。
15．（2025·福建·模拟预测）将玉米的P 基因导入水稻后，测得不同光照强度下转基因水稻和原种水稻的
气孔开放程度及光合速率，结果如图。下列有关叙述正确的是（ ）
A．转入的P 基因在不同光照强度下均可以明显提高水稻的气孔导度
B．光照强度低于8 时，气孔导度是限制原种水稻光合速率的主要因素
C．光照强度为8 时，两种水稻的真正光合速率约为20μmol·m-2·s-1
D．转入P 基因的水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较高的环境中
【答案】D
【详解】A、据左图可知，没有光照时，转基因水稻的气孔开度和原种水稻一样，在光照强度很高时提高
的也不明显，A 错误；
B、光照强度0~4 时，原种水稻气孔导度变化不明显，光合速率却明显增加，可见主要限制因素是光照强
度，B 错误；
C、右图纵坐标为CO₂ 吸收速率（代表净光合速率），从图中可知光照强度为8 时，两种水稻净光合速率
约为20μmol·m⁻²·s⁻¹ 。从图中可知原种水稻和转基因水稻呼吸速率约为5μmol·m⁻²·s⁻¹ （光照强度为0 时
CO₂ 释放速率）。根据真光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率，可得真光合速率约为20 + 5 =
25μmol·m⁻²·s⁻¹ ，C 错误；
D、观察右图，在光照强度较强（大于8）时，转基因水稻的光合速率明显高于原种水稻，所以转基因水稻
比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中，D 正确。
故选D。
16．研究发现，植物在高盐环境中会产生大量的活性氧，如过氧化氢等。活性氧会攻击磷脂分子，影响植
物的光合作用。为了研究褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿光合作用和生理指标的影响，科研人员用中苜1 号和
WL903 两种紫花苜蓿为材料，设置了对照组（CK 组）、NaCl 组（200 mmol/LNaCl+1/2 Hoagland 营养
液）和 MT 组（100 umol/L 褪黑素+200 mmol/L NaCl+1/2 Hoagland 营养液）进行实验，结果如下图所示。
下列叙述错误的是（ ）
A．CK 组需要添加等量的1/2Hoagland 营养液
B．由图可知，盐胁迫能降低紫花苜蓿的光合作用速率
C．在盐胁迫下，紫花苜蓿WL903 具有更强的抗逆性
D．褪黑素能缓解盐胁迫下活性氧对光合作用相关膜结构的损伤
【答案】C
【详解】A、对照组的处理是没有盐胁迫也不加褪黑素，其他条件不变，A 正确；
B、盐胁迫的环境即添加NaCl 的组，与CK 组比，中苜1 号和WL903 的净光合速率均低于CK 组，B 正确；
C、黑色柱子代表的是WL903，我们发现与中苜1 号相比，有盐胁迫时，净光合速率降低，过氧化氢酶的
含量也减少，抗逆性更弱，C 错误；
D、MT 组柱子均比NaCl 组高，说明褪黑素有利于提高过氧化氢酶含量，减少活性氧对磷脂分子的攻击，
D 正确。
故选C。
17．研究人员在对小麦进行育种过程中，得到一株黄绿叶突变体。为研究该突变体的光合特性，科研人员
以该突变体和野生型小麦为材料开展了相关实验，部分实验数据如表所示。回答下列问题：
叶绿素
（mg。g-1）
光饱和点
（μmol。m-2s-1）
光补偿点
（μmol。m-2s-1）
CO2补偿点
（μmol。s-1）
最大净光合速率
（μmol。m-2s-1）
NPQ
突
变
体
0．78
1800
56．84
51．66
45．96
0．
32
野
生
型
1．36
1600
37．84
56．51
30．22
1．
56
备注：NPQ：非光化学淬灭，指植物将光反应后所过剩的光能耗散，可减少多余光能对光反应系统损伤。
(1)黄绿叶突变体叶绿素含量降低，会直接导致光合作用 阶段减弱。
(2)在探讨突变体的生存环境条件时，同学甲认为，与野生型小麦相比，该突变体更适宜较强光照条件；若
将该突变体与野生型置于同一密闭容器内进行培养，该突变体利用CO2能力更强，依据实验数据，你认为
该同学做出判断的依据是 。
(3)若在强光照直射下，测得野生型的光合作用强度高于突变体，原因可能是 。
(4)有研究表明，籽粒中的赤霉素能够调配叶片光合产物向籽粒输送，据此推测，突变体小麦籽粒比野生型
小麦籽粒干物质的量更少，原因可能是 。请以该突变体为材料，利用放射性同位素标记法设计一个
实验方案对“籽粒中赤霉素的上述作用”进行验证，简要写出实验思路 。
【答案】(1)光反应
(2)与野生型相比，突变体光饱和点更高，利用强光能力更强CO2补偿点更低，利用低CO2的能力更强。
(3)野生型的NPQ 值更大，减少强光对光反应系统的损伤，光反应速率大，光合作用强度高
(4) 突变体小麦籽粒中的赤霉素含量更少 在小麦同一颗麦穗上选取A、B 两处籽粒，其中在A 处
涂抹适宜浓度的赤霉素溶液，B 处不做处理，供给叶片
14CO2，其他条件相同且适宜，一段时间后检测A、
B 两处籽粒的放射性强度。
【详解】（1）叶绿素可参与光反应过程，黄绿叶突变体叶绿素含量降低，会直接导致光合作用光反应阶
段减弱。
（2）二氧化碳是暗反应的原料，光补偿点是光合作用等于呼吸作用的点，结合实验数据可知，与野生型
相比，突变体光饱和点更高，利用强光能力更强CO2补偿点更低，利用低CO2的能力更强，故若将该突变
体与野生型置于同一密闭容器内进行培养，该突变体利用CO2能力更强。
（3）NPQ 是非光化学淬灭，指植物将光反应后所过剩的光能耗散，可减少多余光能对光反应系统损伤，
结合表格可知，野生型的NPQ 值更大，减少强光对光反应系统的损伤，光反应速率大，光合作用强度高，
若在强光照直射下，测得野生型的光合作用强度高于突变体。
（4）分析题意，粒中的赤霉素能够调配叶片光合产物向籽粒输送，据此推测，突变体小麦籽粒比野生型
小麦籽粒干物质的量更少，原因可能是突变体小麦籽粒中的赤霉素含量更少；实验目的是利用放射性同位
素标记法验证“籽粒中赤霉素的上述作用”，而赤霉素的作用是调配叶片光合产物向籽粒输送，则实验的
自变量赤霉素的有无，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：在小麦同一颗麦穗上选
取A、B 两处籽粒，其中在A 处涂抹适宜浓度的赤霉素溶液，B 处不做处理，供给叶片
14CO2，其他条件相
同且适宜，一段时间后检测A、B 两处籽粒的放射性强度。
1．莱茵衣藻无氧呼吸会抑制光合作用。其原因是无氧呼吸产生的弱酸分子（HA）能够自由跨
越磷脂双分子层，最终进入 类囊体腔，但HA 电离出的离子不能自由跨膜，科研人员将上述现象称为“离
子陷阱”。由于类囊体腔内的pH 缓冲能力较低，腔内氢离子不断积累，从而发生类囊体腔酸化，并最终
影响了光合作用。下列相关叙述正确的是（ ）
A．葡萄糖在生成丙酮酸的同时还会生成NADPH
B．类囊体腔酸化可能通过影响CO2固定酶的活性影响光合作用
C．外源添加HA 后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，支持“离子陷阱”理论
D．黑暗条件下，类囊体腔酸化的同时，叶绿体基质中C5的含量将上升
【答案】C
【详解】A、葡萄糖在细胞呼吸的第一阶段生成丙酮酸的同时会生成NADH（还原型辅酶 Ⅰ），而
NADPH（还原型辅酶 Ⅱ）是光合作用光反应阶段产生的，A 错误；
B、CO2固定发生在叶绿体基质中，类囊体腔酸化不会直接影响叶绿体基质中CO2固定酶的活性，B 错误；
C、如果外源添加HA 后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，说明HA 进入 类囊体腔并导致氢离子积累，符
合 “离子陷阱” 理论中HA 进入 类囊体腔电离出离子不能自由跨膜导致氢离子积累的情况，支持 “离
子陷阱” 理论，C 正确；
D、黑暗条件下，光反应不能进行，无法产生ATP 和NADPH，C3不能被还原为C5，C5的含量不会上升，
D 错误。
故选C。
2． 1954 年，阿尔农在无CO2条件下，给离体的叶绿体照光时发现，当向反应体系中加入ADP、Pi 和
NADP+时，会生成ATP、NADPH，这一过程总是与水的裂解相伴随。1963 年，贾格道夫等科学家在黑暗
条件下利用离体类囊体进行了如下图的实验，一段时间后有ATP 产生。以下有关离体类囊体实验的推测，
不合理的是（ ）
A．在黑暗中实验的主要目的是将已有的葡萄糖和淀粉耗尽
B．类囊体合成ATP 与其膜内外H+的浓度差密切相关
C．ADP、Pi 合成ATP 可能需要类囊体上ATP 合成酶的催化
D．H+从类囊体膜内侧转运到外侧需要转运蛋白的协助
【答案】A
【详解】A、在光反应体系中加入ADP、Pi 和NADP 时，会生成ATP、NADPH，在黑暗中进行该实验的
目的是为了排除光反应产生的ATP 的干扰，为证明ATP 的产生是因为膜内外H+的浓度差，A 错误；
B、由题意可知，在黑暗条件下，当类囊体膜外pH=8，膜内pH=4，膜内外存在H+的浓度差，一段时间会
产生ATP，故ATP 的合成与膜内外H+的浓度差密切相关，B 正确；
C、ADP、Pi 合成ATP 可能需要类囊体上ATP 合成酶的催化，C 正确；
D、在黑暗条件下，当类囊体膜外pH=8，膜内pH=4，膜内的H+的浓度较高，H+从膜内侧转运到外侧属于
协助扩散，需要转运蛋白的协助， D 正确。
故选A。
3．（2023·福建泉州·三模）非光化学猝灭（NPQ）是光合色素通过分子振动将吸收的过剩光能以热能形式
散失的机制，该机制可避免强光损伤光合结构，但强光下发生的NPQ 在光减弱时仍会持续一段时间。自然
环境中光照强度通常在短时间中剧烈波动，为探究光波动对植物光合作用的影响，研究人员以黄瓜幼苗为
材料，设置光照强度相同但强光-弱光波动频率不同的T1、T2、T3 组(光波动频率T1<T2<T3），一段时间
后测量黄瓜幼苗的生物量、光合色素含量及NPQ 指标，结果如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．与T1 组相比，T2 组黄瓜幼苗光合作用固定的光能少
B．光波动频率越高，黄瓜幼苗在弱光期NPQ 的总持续时间越长
C．T3 组黄瓜幼苗色素含量的变化，不利于其适应光剧烈波动环境
D．培育出光照减弱时NPQ 降低的黄瓜品种，能提高其光合产量
【答案】C
【详解】A、据图可知，T1组和T2组的光合色素基本相同，但T1组的生物量远高于T2组，由此推断，与
T1组相比，T2组黄瓜幼苗光合作用固定的光能少，A 正确；
B、由题意“强光下发生的NPQ 在光减弱时仍会持续一段时间”可知，随着光波动频率的增大，NPQ 指标
也在增加，黄瓜幼苗在弱光期NPQ 的总持续时间越长，B 正确；
C、NPQ 能够避免强光损伤光和结构，从图中可知，T3组NPQ 指标最高，能更好的适应光剧烈波动的环境，
C 错误；
D、NPQ 指标越大，其生物量越小，故培育出光照减弱时NPQ 降低的黄瓜品种，能提高其光合产量，D 正
确。
故选C。
4．研究人员以野生型大肠杆菌菌株F0701 为材料，通过基因工程最终获得含有新型光合作用系
统的菌株TC-F3。请回答：
(1)研究人员设计了人工光反应系统(NPM)，将该NPM 导入菌株F0701 获得菌株TL，菌株TL 细胞膜上光
反应过程如图1 所示。
①图中菌株TL 细胞膜相当于叶绿体的 (填“外膜”、“内膜”或“类囊体膜”)。
②图1 所示光反应与绿色植物的光反应在产物上的不同点是 (回答2 点)。
(2)研究人员将人工暗反应系统(ADRP)导入菌株F0701 获得菌株TD-F1。菌株TD-F1 通过ADRP 固定CO₂
并合成丙酮酸，主要代谢步骤如图2 所示。
研究团队将葡萄糖与¹³ C 标记的NaHCO₃(作为CO₂ 供体)作为碳源，加入培养基中培养TD-F1,检测到
DHA、MET 和丙酮酸的相对放射性标记比例分别为20.8%、18.4%和14.9%，而对照菌株中未检测到标记
代谢物。
①研究人员进行该实验的目的是 。
②实验中，葡萄糖的作用是 。
(3)研究人员在上述探索的基础上，将人工光反应系统和人工暗反应系统整合到菌株F0701 获得菌株TC-
F2。在含有适量NaHCO₃、甲醇和葡萄糖等的培养基中培养菌株TC-F2。再以菌株TC-F2 为材料逐代驯化
培养，最终筛选获得完全依赖光合作用获得有机物的菌株TC-F3，逐代培养过程中对培养基成分应进行的
处理是 。
【答案】(1) 类囊体膜 NPM 的光反应产物是NADH 和甲醛，而绿色植物的相应产物是NADPH
和O2
(2) 检测TD-F1 是否能够进行暗反应（或检测人工暗反应系统（ADRP）的有效性或检测ADRP 是否
能固定CO2，合成丙酮酸） 通过呼吸作用为TD-F1 进行暗反应提供NADH 和ATP
(3)逐代减少培养基中的葡萄糖用量，直至培养基中不含葡萄糖
【详解】（1）①在叶绿体中，光反应主要发生在类囊体膜上，类囊体膜上含有光合色素和电子传递链，
能够进行光能的吸收和转化。因此，菌株TL 细胞膜上的人工光反应系统(NPM)相当于叶绿体的类囊体膜。
②绿色植物的光反应产物主要包括氧气（O₂）、ATP 和NADPH，而NPM 的光反应产物是NADH 和甲醛，
故两者的主要区别是NPM 的光反应产物是NADH 和甲醛，而绿色植物的相应产物是NADPH 和O2。
（2）①研究人员通过将¹³ C 标记的NaHCO₃ 作为CO₂ 供体，加入培养基中培养菌株TD-F1，检测到
DHA、MET 和丙酮酸的相对放射性标记比例，说明ADRP 系统能够固定CO₂ 并合成丙酮酸。因此，该实
验的目的是检测TD-F1 是否能够进行暗反应（或检测人工暗反应系统（ADRP）的有效性或检测ADRP 是
否能固定CO2，合成丙酮酸）。
②葡萄糖有氧呼吸的底物，实验中，葡萄糖的作用是通过呼吸作用为TD-F1 进行暗反应提供NADH 和
ATP。
（3）在逐代驯化培养过程中，研究人员希望筛选出完全依赖光合作用获得有机物的菌株TC-F3。因此，需
要逐步减少培养基中葡萄糖的浓度，直至培养基中不含葡萄糖，迫使菌株逐渐依赖光合作用固定CO₂ 来合
成有机物。
5．植物在长期进化过程中，为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，其中包括依赖于叶黄
素循环的热耗散机制（NPQ）。据图回答下列问题：
(1)正常光照情况下，光合色素吸收的光能在叶绿体中的能量转化过程： 。
(2)据图甲可知，HH（高温强光）条件下，光合速率降低的原因不是气孔因素引起的，理由是 ；
而是由于 ，使C3的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低而造成光能
过剩，对植物造成危害。
(3)当暴露在过量的光强下，叶片必须耗散过剩的光能，避免叶绿体损伤。紫黄质（a）、玉米黄质（b）和
单环氧玉米黄质（c）这三种色素的相互转化称为叶黄素循环，是一种有效耗散光能的方式，三种色素在
一天中的含量变化如图乙所示，其中单环氧玉米黄质的含量在一天中相对平稳。随光照增强，三种叶黄素
的相互转化关系为 （用a、b、c 和“→”表示）。三种叶黄素中光能耗散能力最强的是
，依据是 。
(4)在强光下，叶黄素循环被激活，让过量的光能耗散，以保护叶片等免受伤害。当叶片被遮蔽时，叶黄素
循环关闭，但叶黄素循环的关闭需要几分钟。研究者设法缩短了大豆叶黄素循环关闭所需的时间，从而使
大豆的产量提高了20%以上，分析该方式提高产量的原因是 。
【答案】(1)光能→ATP 和NADPH 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
(2) 气孔开度降低，但胞间CO2浓度却升高 RuBP 羧化酶活性下降
(3) a→c→b 玉米黄质（b） 12:00 光照强度最大，玉米黄质含量（b）+单环氧玉米黄质
（c）含量最高，单环氧玉米黄质（c）含量在一天中相对不变
(4)使得在叶片遮蔽时可以利用更多的光能，提高光合作用效率，使大豆的产量提高
【详解】（1）正常光照情况下，光合色素吸收的光能转化为ATP 和NADPH 中活跃的化学能再转变为糖
类等有机物中稳定的化学能。
（2）研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，实验的自变量是温度和光照强度，图中数据显示亚高温强
光组与对照组相比，气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升，说明过剩光能产生的原因不是气孔因素引起
的。从图中可以看出，RuBP 羧化酶的活性降低，该酶可以催化CO2固定，所以C3的合成速率下降。
（3）结合图示可推测，随光照增强，a 含量下降，b+c 含量上升，单环氧玉米黄质的含量在一天中相对平
稳，说明a 转变成b，三种叶黄素的相互转化关系为a→c→b。图示结果表明，12:00 光照强度最大，玉米
黄质含量（b）+单环氧玉米黄质（c）含量最高，单环氧玉米黄质（c）含量在一天中相对不变，因此，三
种叶黄素中光能耗散能力最强的是b。
（4） 在强光下，叶黄素循环被激活，让过量的光能耗散，以保护叶片等免受伤害，设法缩短了大豆叶黄
素循环关闭所需的时间，从而使得在叶片遮蔽时可以利用更多的光能，提高光合作用效率，使大豆的产量
提高。
一、
单选题
1．（2024·福建·高考真题）叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳
定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳
梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两
组，A 组不处理，B 组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所
示。
下列分析正确的是（ ）
A．0min 时，A 组胞间CO2浓度等于B 组胞间CO2浓度
B．30min 时，B 组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A 组
C．30min 时，限制A 组光合速率的主要因素是光照时间
D．与A 组叶片相比，B 组叶片光合作用的光诱导期更长
【答案】B
【详解】A、题图横坐标是光照时间，在0min 之前，A 和B 两组已经黑暗了一段时间，而二者不是相同条
件，B 组已经用壳梭孢素处理，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放，所以B 组和A 组胞间CO2浓度
不相等，A 错误；
B、30min 时，B 组的光合速率相对值高于A 组，叶绿体中C3生成和还原速率均大于A 组，B 正确；
C、30min 时，限制A 组光合速率的主要因素是气孔开放度，随着光照时间增加，A 组光合速率相对值不
再改变，限制因素不是光照时间，C 错误；
D、题意叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，
这个增高过程称为光合作用的光诱导期。B 组达到最高平衡点用的光照时间比A 组短，与A 组叶片相比，
B 组叶片光合作用的光诱导期更短，D 错误。
故选B。
2．（2025·云南·高考真题）云南省是著名的鲜花产地，所产鲜花花色鲜艳与其独特的自然环境息息相关。
花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫外光受体均可促进相
关基因表达，从而增加花青素苷的合成。下列说法错误的是（ ）
A．云南平均海拔高，紫外光强，能够促进花青素苷的合成
B．鲜切花中花青素苷会缓慢降解，在浸泡液中添加适量糖可延缓鲜花褪色
C．云南平均海拔高，昼夜温差大，有利于呈色
D．鲜花中花青素苷的含量，与紫外光受体基因表达水平呈负相关
【答案】D
【分析】根据题意：花青素苷是决定花色（色彩呈现）的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫
外光受体均可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成。
【详解】A、云南海拔高紫外光强，紫外光激活的紫外光受体可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，A
正确；
B、鲜切花褪色与花青素苷降解相关，糖类可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，从而延缓褪色，B
正确；
C、昼夜温差大时，白天高温促进光合作用积累糖类，夜间低温减少呼吸消耗，积累更多糖类，糖类可促
进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成，花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，所以昼
夜温差大，有利于呈色，C 正确；
D，紫外光受体被激活后，可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，所以紫外光受体基因表达水平越高，
花青素苷合成量应越多，两者应为正相关，D 错误。
故选D。
3．（2025·河北·高考真题）某科创小组将叶绿素合成相关基因转入小麦愈伤组织，获得再生植株，并进行
相关检测。下列实验操作错误的是（ ）
A．将种子消毒后，取种胚接种到适当的固体培养基诱导愈伤组织
B．在提取的DNA 溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后观察颜色以鉴定DNA
C．将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析
D．对叶片抽气处理后，转到富含CO2的清水中，探究不同光照下的光合作用强度
【答案】C
【分析】色素提取的原理：叶绿体中的色素溶解于有机溶剂，如无水乙醇；色素分离的原理：四种色素在
层析液中的溶解度不同，因而随层析液在滤纸上扩散的速度不同，溶解度越高，扩散速度越快，溶解度越
低，扩散速度越慢。
【详解】A、将种子消毒后，取种胚接种到适当的固体培养基可以诱导愈伤组织，这是植物组织培养中常
用的获取愈伤组织的方法，A 正确；
B、在提取的DNA 溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后会出现蓝色反应，以此来鉴定DNA，B 正确；
C、在进行色素层析时，色素滴加部位不能浸入层析液，否则色素会溶解在层析液中，无法在滤纸条上进
行层析分离，C 错误；
D、对叶片抽气处理后，转到富含CO2的清水中，通过观察不同光照下叶片上浮的情况等可以探究不同光
照下的光合作用强度，D 正确。
故选C。
4．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT 顺浓度梯度运输ATP、ADP
和Pi 的过程示意图如下。其他条件均适宜，下列叙述正确的是（ ）
A．ATP、ADP 和Pi 通过NTT 时，无需与NTT 结合
B．NTT 转运ATP、ADP 和Pi 的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP 均由线粒体产生
D．光照充足，NTT 运出ADP 的数量会减少甚至停止
【答案】D
【详解】A、载体蛋白的作用机制通常需要与底物结合后才能转运物质。NTT 作为载体蛋白，运输ATP、
ADP 和Pi 时必然需要结合底物，A 错误；
B、黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT 顺浓度梯度运输ATP、ADP 和Pi，因此不是主动运输，B 错
误；
C、黑暗条件下，叶绿体无法进行光反应，自身不能合成ATP。此时进入叶绿体基质的ATP 可来自细胞呼
吸，但细胞呼吸产生ATP 的场所包括细胞质基质（糖酵解）和线粒体（有氧呼吸第二、三阶段），C 错误；
D、光照充足时，叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP 和Pi 作为原料。此时叶绿体
基质中的ADP 和Pi 会优先被类囊体膜利用，导致基质中ADP 浓度降低。由于NTT 顺浓度梯度运输ADP
（从基质到细胞质基质），当基质中ADP 不足时，NTT 运出ADP 的数量会减少甚至停止，D 正确。
故选D。
5．（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
【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。
6．（2022·海南·高考真题）某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排
气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮
所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（ ）
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
【答案】B
【详解】A、本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度（NaHCO3溶液浓度），
温度和光照为无关变量，A 错误；
B、当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶
圆片光合作用释放氧气的速率，B 正确；
C、四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C 错误；
D、若在4℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮
所需时长可能均会延长，D 错误。
故选B。
7．（2023·江苏·高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（ ）
A．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
B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠
C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D．用红色苋菜叶进行实验可得到5 条色素带，花青素位于叶绿素a、b 之间
【答案】B
【详解】A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A 错误；
B、画滤液细线时要间断画2～3 次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累
积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B 正确；
C、该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各
色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C 错误；
D、花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5 条色素带，距离滤液细线最近的色素带
为花青素，应在叶绿素b 的下方，D 错误。
故选B。
二、非选择题
8．（2022·重庆·高考真题）科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP
（如图I）。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。
(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是 ；为避免膜蛋白
被降解，提取液应保持 （填“低温”或“常温”）。
(2)在图I 实验基础上进行图II 实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能
量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差，原因是 。
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，
结果如图III 所示，悬液的pH 在光照处理时升高，原因是 。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合
电子传递和H+转运形成的，电子的最终来源物质是 。
(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持
续生产，需稳定提供的物质有 。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可
采取的有效措施有 （答两点）。
【答案】(1) 保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂 低温
(2)实验II 是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度
差
(3) 类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH 升高 水
(4) NADPH、ATP 和CO2 增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度
【详解】（1）制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压，避免类
囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应该保持低温降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。
（2）从图II 实验中可知，在光照条件下，将处于pH=4 的类囊体转移到pH=8 的锥形瓶中，再在遮光的条
件下加入ADP 和Pi，也产生了ATP，但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度
差，因为实验II 是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离
子浓度差。
（3）对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH 在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜
外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH 升高。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运
形成的，光反应过程中，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源是水。
（4）人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生
的物质NADPH 和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明
暗反应已经达到最大速率，增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合效率。
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 。
【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
【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·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： 。
【答案】(1) 光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性（或蓝光被光合色素吸收的效率
更高等合理答案）
(2)突变体中 PILI5 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和
红光条件下无明显差异
(3) 有机物中的化学能 光敏色素
光敏色素→（-）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度
(4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，
影响植物生理过程
【详解】（1）当胞间CO2浓度在900−1200μmol mol
⋅
−1范围时，从图a 中红光曲线来看，随着CO2浓度增
加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光照强度、光质等其他因素限制了光
合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶的活性，或者蓝
光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。
（2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了 PILI5
基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因
可能是突变体中 PILI5 基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质（远
红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。
（3）通路1 中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在 ATP 和 NADPH 中，
最终储存在有机物中）。 通路 2 中吸收光的物质②为光敏色素。 由于突变体发生 PILI5 基因功能缺失
后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响 PILI5 基因的表达，
进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图 b 中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变
化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对 PILI5 基因表达的影响是负相关，PILI5
基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（-）PILI5 基
因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度。
（4）根据图 c 中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转
化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5 基因）
表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。
11．（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
【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。
12．（2024·重庆·高考真题）重庆石柱是我国著名传统中药黄连的主产区之一，黄连生长缓慢，存在明显
的光饱和（光合速率不再随光强增加而增加）和光抑制（光能过剩导致光合速率降低）现象。
(1)探寻提高黄连产量的技术措施，研究人员对黄连的光合特征进行了研究，结果见图1。
①黄连的光饱和点约为 umol*m-2*s-1。光强大于1300umol*m-2*s-1后，胞间二氧化碳浓度增加主要
是由于 。
②推测光强对黄连生长的影响主要表现为 。黄连叶片适应弱光的特征有 （答2 点）。
(2)黄连露天栽培易发生光抑制，严重时其光合结构被破坏（主要受损的部位是位于类囊体薄膜上的色素蛋
白复合体），为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向（题图2）的比例，提升修复能力等防
御机制，具体可包括 （多选）。①叶片叶绿体避光运动，②提高光合产物生成速率，③自由基清
除能力增强，④提高叶绿素含量，⑤增强热耗散。
(3)生产上常采用搭棚或林下栽培减轻黄连的光抑制，为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施施及
其作用是 。
【答案】(1) 500 光合作用受到抑制，消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加 黄连在弱光随
光强增加生长快速达到最大，光照过强其生长受到抑制 叶片较薄，叶绿素较多，（叶色深绿，叶绿
体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更大）
(2)①②③⑤
(3)合理施肥增加光合面积，补充二氧化碳提高暗反应
分析图2：叶片对入射太阳辐射的主要去向为热消耗。
【详解】（1）①光饱和点为光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度，由图1 净光合速率的曲线可知
当光照强大达到500umol*m-2*s-1时光合速率不再增加；光强大于1300umol*m-2*s-1后，由图1 可知光合作用
受到抑制，且气孔导度增加，所以胞间二氧化碳浓度增加主要是由于光合作用受到抑制，消耗的二氧化碳
减少，且气孔导度增加。
②由图1 净光合速率曲线可知光强对黄连生长的影响主要表现为在弱光随光强增加生长快速达到最大，光
照过强其生长受到抑制；弱光时，可通过增加受光面积或增加光合色素的含量来增加光合速率，所以黄连
叶片适应弱光的特征有叶片较薄，叶绿素较多，（叶色深绿，叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更
大）。
（2）为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向的比例，由图2 可看出光能的主要去向为热消耗，
所以黄连提升修复能力等防御机制，具体可包括⑤增强热耗散；①叶片叶绿体避光运动：减少对光的吸收；
②提高光合产物生成速率，从而提高光合速率消耗更多的光能；③自由基清除能力增强：减少对光合结构
的破坏。而④提高叶绿素含量会增加对光能的吸收不能减轻光抑制。
（3）为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施及其作用有合理施肥增加光合面积，补充二氧化碳
提高暗反应，合理密植等。
13．（2023·福建·高考真题）秸秆直接焚烧会造成空气污染等环境问题。秸秆还田是当前农业生产中常用
措施，研究秸秆还田模式对秸秆在生产中合理利用有重要的指导意义。科研人员研究了秸秆还田与氮肥配
施的模式对玉米光合作用的影响，测定相关指标，结果如图所示。
注:SR 表示秸秆还田，NSR 表示秸秆不还田;蒸腾速率是指单位时间内单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量。
回答下列问题:
(1)玉米绿叶中的叶绿素主要吸收 光。据图1、2 可推测，等量配施氮肥条件下，与NSR 相比，
SR 的玉米叶肉细胞中光反应会产生更多的 。据图2 可知，与NSR 相比，SR 显著提高了净光合
速率，其净光合速率随着施氮量的增加呈 。
(2)根据图中实验结果，下列关于玉米光合作用的叙述正确的是 。
A．胞间CO₂ 浓度与气孔开放程度及细胞对CO₂ 的固定量有关
B．与SR 相比，NSR 会降低蒸腾速率，但有利于细胞对CO2的吸收
C．与SR 相比，NSR 的胞间CO2浓度更高，细胞对CO2的固定量更多
D．当配施氮肥量为180kg·hm-2时，细胞加大了对CO2的固定，导致胞间CO2浓度降低
E．与配施氮肥量为180kg·hm-2相比，过多的施氮量会使细胞吸收的CO2减少，最终导致叶绿素转化光
能的效率下降
(3)结合上述实验结果，从经济效益和环境保护角度说明玉米种植不宜过量施用氮肥的原因 。
【答案】(1) 红光、蓝紫 ATP、 NADPH 和O2 先增加后减少
(2)ADE
(3)过量施氮肥增加生产成本，反而可能减产;过量施氮肥会导致土壤污染、水体污染等环境问题
【详解】（1）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；据图可知，在等量配施氮肥条件下，与秸秆不还田
（NSR）相比，秸秆还田（SR）的玉米叶绿素含量高、净光合速率大，所以SR 的玉米叶肉细胞的光反应
会产生更多的ATP、NADPH 和O2；SR 玉米的净光合速率随着施氮量的增加呈先增加后减少的趋势。
（2）A、气孔的开放程度影响叶片的CO2摄入量，细胞对CO2的固定量直接消耗二氧化碳，因此胞间CO2
浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关，A 正确；
B、据图3 可知，NSR 的蒸腾速率低于SR，说明气孔开放程度减小，不利于CO2的吸收，B 错误；
C、与SR 相比，NSR 从外界吸收CO2减少，胞间CO2浓度却较高，说明NSR 叶肉细胞固定的CO2减少，C
错误；
D、当配施氮肥量为180kg·hm-² 时，玉米的气孔开放程度最大，净光合速率也最大，而胞间CO2浓度却最
低，说明细胞对CO2固定量增加，D 正确；
E、与配施氮肥量为180 kg·hm-² 相比，过多的施氮量使气孔导度下降，但胞间CO2浓度却升高，说明细胞
吸收的CO2减少，暗反应速率降低，制约了光反应，最终导致叶绿素转化光能的效率下降，E 正确。
故选ADE。
（3）从经济效益角度，过量施用氮肥降低了玉米的净光合速率而减产，同时增加成本；从环境保护角度，
过量施用氮肥会引发土壤污染、水体污染等。
14．（2023·全国乙卷·高考真题）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸
水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种
信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺。有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速
率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。
(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 （答出2 点即可）等生理过程。
(2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是 。
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开
度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据
是 。
(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔 （填
“能”或“不能”）维持一定的开度。
【答案】(1)光合作用和呼吸作用
(2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细
胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放
(3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔张开
(4)能
【分析】1、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。
2、气孔既是CO2进出的场所，也是蒸腾作用的通道，气孔张开既能增加蒸腾作用强度，又能保障CO2供
应，使光合作用正常进行。
【详解】（1）气孔是植物体与外界气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧气、二氧化碳
和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔开闭影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等生
理过程。
（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使细胞的渗透压，
促进保卫细胞吸水，细胞体积膨涨，气孔开放。
（3）题中显示，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，提高了细胞的渗透压，保卫细胞
吸水能力增强，体积膨大，气孔开放，因此，在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步
增大。
（4）保卫细胞渗透压的调节有光合作用产生有机物的因素，还有非光合作用因素----蓝光照射引起钾离子
的吸收。所以当光合作用被阻断，钾离子在蓝光的调节下仍可以进入细胞，提高细胞的渗透压，引起细胞
吸水，气孔维持一定开度。
15．（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。
【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。
16．（2024·海南·高考真题）海南是我国芒果（也称杧果）的重要种植地，芒果的生长和果实储藏受诸多
因素影响。回答下列问题：
(1)芒果的生长依赖于光合作用：光合作用必需的酶分布在叶绿体的 和 。
(2)生产中用植物生长调节剂乙烯利浸泡采摘后的芒果，可促进果实成熟，原因是 。
(3)为延长芒果的储藏期，应减弱芒果的呼吸作用，其目的是 。从环境因素考虑；除了降低温度外，
减弱芒果呼吸作用的措施还有 （答出1 点即可）。
(4)芒果在冷藏期间呼吸速率会降低，有利于保鲜。但芒果对低温敏感，冷藏期间易受到冷害，导致呼吸速
率持续下降，影响果实品质。为了探究冷藏前用褪黑素处理芒果是否具有减轻冷害的作用，请以呼吸速率
为测定指标，简要写出实验设计思路、预期结果和结论 （注：褪黑素可用蒸馏水配制成溶液）。
【答案】(1) 类囊体薄膜 基质
(2)乙烯利能释放出乙烯促进果实的成熟
(3) 减少有机物的消耗 降低氧浓度
(4)实验设计思路为：将采摘后的生长状况相同的芒果均分为两组，标记为甲组和乙组，甲组用褪黑素进行
处理,乙组不做处理,两组在相同条件下进行冷藏，实验开始及之后每隔一段时间测定甲、乙两组水果的呼
吸速率
预期结果和结论：若甲组呼吸速率高于乙组，说明用褪黑素处理芒果具有减轻冷害的作用；若甲组呼吸速
率与乙组相差不多，说明用褪黑素处理芒果不具有减轻冷害的作用；若甲组呼吸速率低于乙组，说明用褪
黑素处理芒果加重了冷害的作用
【详解】（1）光合作用包括光反应和暗反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场所发
生在叶绿体基质，两个过程都需要酶的催化作用，因此光合作用必需的酶分布在叶绿体的类囊体薄膜和叶
绿体基质中
（2）乙烯利与水或含羟基化合物反应放出乙烯，乙烯能够促进果实成熟。
（3）呼吸作用会分解有机物，为延长芒果的储藏期，应减弱芒果的呼吸作用，减少有机物的消耗。影响
细胞呼吸的环境因素包括温度、水、氧浓度和二氧化碳浓度等，除了降低温度减弱呼吸作用外，减弱芒果
呼吸作用的措施可以通过降低氧浓度。
（4）根据题意，该实验的目的是探究冷藏前用褪黑素处理芒果是否具有减轻冷害的作用，实验的自变量
是冷藏前是否用褪黑素处理，因变量为呼吸速率。实验设计遵循单一变量和对照性原则，那么实验设计思
路为：将采摘后的生长状况相同的芒果均分为两组，标记为甲组和乙组，甲组用褪黑素进行处理,乙组不做
处理,两组在相同条件下进行冷藏，实验开始及之后每隔一段时间测定甲、乙两组水果的呼吸速率。
预期实验结果及结论：若甲组呼吸速率高于乙组，说明用褪黑素处理芒果具有减轻冷害的作用；若甲组呼
吸速率与乙组相差不多，说明用褪黑素处理芒果不具有减轻冷害的作用；若甲组呼吸速率低于乙组，说明
用褪黑素处理芒果加重了冷害的作用。
