专题1:《光合与呼吸》答案
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3.高考题练习（判断）
（1）√（2）× 线粒体基质生成CO2的场所。（3）× 消耗等量葡萄糖所释放的能量：有氧呼吸>无氧呼吸。
（4）× 氧气浓度的降低（无氧呼吸）会增加酸味的产生。（5）√
（6）× 光照下，叶肉细胞中光合作用产生的ATP 均源于光能的转化，呼吸作用产生的ATP 均源于有机物的分解。
（7）√（8）√（9）√（10）√（11）× 可能呼吸作用强度≥光合作用强度。（12）√（13）√
（14）× 水裂解有关的酶分布于类囊体薄膜。（15）√
（16）× 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。
（17）× 光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP 和NADPH 中的化学能。
（18）× 光反应生成的NADPH 和ATP。（19）√（20）√
（21）× 细胞质基质中生成蔗糖，叶绿体基质中生成淀粉。
（22）× 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，测定叶绿素的含量时可使用红光波段。
（23）× 光合色素溶于有机溶剂无水乙醇，不溶于水。
（24）√
（25）× 化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出净光合作用强度。
（26）√
（27）√
（28）× 种子吸收的水与多糖等物质结合后（结合水形式）,水仍不具有溶解性。
4.高考题练习（长句表达）
01【答案】(2)下层光照弱,浒苔通过增加叶绿素含量,以提高对光能的利用率
【解析】(2)“藻席”下层光照弱,弱光环境中的植物可通过增加叶绿素含量来提高对光能的利用率,以此来适应环
境。
02【答案】(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也
随之降低
(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH 发生作用形成水是有氧呼
吸的一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加
【解析】(1)甲、乙植物在同一密闭小室中适宜条件下照光培养,由于植物进行光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释
放的CO2量,因此密闭小室中的CO2浓度降低,植物的光合速率也随之降低;甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,当甲
种植物净光合速率为0 时,对应的CO2浓度大于乙种植物的CO2补偿点,故乙种植物净光合速率大于0。(2)在光照条件下
植物进行光合作用释放O2,使小室中的O2浓度升高,而有机物分解产生的NADH 在有氧呼吸第三阶段中需与O2结合而
形成水,所以O2增多时,有氧呼吸会增加。
易错警示：植物补偿点分为光补偿点和CO2补偿点两种。植物光合作用需要光,原料之一是CO2。光照较强、CO2充足
时,光合作用吸收CO2的速率大于呼吸作用释放CO2的速率。当光照强度降低时,光合速率降低,当光合速率降至与呼吸
速率相等时达到“光补偿点”。同理CO2浓度降低时,光合速率也会降低,当光合速率降至与呼吸速率相等时达到“CO2
补偿点”。
03【答案】(2)光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在光照功率相同的情况下,相比于白光(CK 组),单独使用红光和蓝光
时,光合色素对光能的利用率更高,光合速率更高,干重也更高 3∶2 从甲、乙两图可知,B 组比其他组叶绿素含量、
氮含量更高,干物质积累最多,最有利于提高产量 (3)高CO2浓度下25 ℃时光合速率最大,且在此温度时,高CO2浓度
下与大气CO2浓度下光合速率差值最大,有机物合成增加值更高 为植物工厂供热,以保持最适温度 实现物质的循环
利用和能量的多级利用,提高了能量的利用率,使物质和能量更多地流向对人类有益的方向
【解析】(2)从图甲可知,B 组幼苗体内氮含量和叶绿素含量最高,而氮又是光合酶和叶绿素的组成成分,故红、蓝光配
比为3∶2 时,可大大提高光合酶和叶绿素的含量,从而促进植物的光合作用,增加干物质积累。(3)从图丙可知,在25
℃时,高CO2浓度条件下,生菜的光合速率最高,且25 ℃时,高CO2浓度下与大气CO2浓度下光合速率差值最大。冬季燃
烧沼气,不仅可提高CO2浓度,还可提高植物工厂内的温度,有利于促进植物的光合作用。从生态工程角度分析,利用秸
秆发酵生产沼气,能使秸秆中的物质和能量更多地流向对人类有益的部分,实现物质的良性循环和能量的多级利用,提
高了能量的利用率。
04【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。
【解析】（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。
05【答案】
(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
(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
【解析】（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。
（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。
06【答案】(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的
【解析】(3)对比甲组、乙组曲线可知,在低光照下培养后乙组植物的光合能力比甲组的低,但其子代在甲组的条件
下培养,光合能力与甲组相同,这说明低光照培养未能改变植物的遗传特性,乙组光合作用强度与甲组不同是由环境因
素引起的,而不是遗传物质改变造成的。
07【答案】(2)甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,
导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
【解析】(2)种植密度较大时,植株接受的光照强度较弱,曲线显示,在光强减弱过程中,甲植物净光合速率下降幅度
较乙大。
08【答案】(2)保卫细胞在红光下进行光合作用合成蔗糖等有机物,使保卫细胞的渗透压增大,引起保卫细胞吸水,体积
膨大,气孔打开 (3)蓝光作为一种信号促进保卫细胞逆浓度吸收K+,使保卫细胞内渗透压升高,保卫细胞吸水,体积膨
大,气孔进一步打开
【解析】(2)保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含叶绿体,可以吸收红光进行光合作用,光合作用
过程中合成的蔗糖等有机物使细胞渗透压增大,发生渗透吸水,体积膨大,气孔打开。(3)见答案。(4)阻断光反应,光合
作用无法进行,有机物不能积累,但不影响蓝光信号下K+的逆浓度运输,故气孔能维持一定的开度。
09.【答案】(2)黑暗条件下不能进行光反应,不能生成ATP 和NADPH,因此不能还原C3,不能生成糖类
【解析】 (2)破坏叶绿体的内膜和外膜,类囊体薄膜上仍可进行光反应,但在黑暗条件下光反应不能进行,没有ATP 和
NADPH 的生成,进而导致C3不能被还原,不能产生糖。
10【答案】(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。
【解析】（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。
11【答案】(3) 始终大于 ④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率
时的光照强度相等 ，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组
【解析】（3）由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相
等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。
12【答案】(3)①分别提取该叶片组织细胞的细胞核DNA 和叶绿体DNA ②根据编码Rubisco 的两个基因的两端DNA 序
列设计相应引物 ③利用提取的DNA 和设计的引物分别进行PCR 扩增并电泳 ⑤和已知基因序列进行比较
【解析】(3)由题干信息知,Rubisco 由两个基因编码,这两个基因及两端的DNA 序列已知,因此检测Rubisco 的编码基
因的突变位点时,可利用PCR 技术扩增突变体的相应基因,再进行电泳并与已知序列进行比较。步骤详见答案。
13【答案】 (1)NADPH、ATP 突变体类囊体膜蛋白的稳定性较高,叶绿素降解慢 (2)高 气孔导度较大,吸收的CO2较
多,但胞间CO2浓度较低,说明光合作用消耗CO2的速度更快 (3)蔗糖转化酶的活性高,蔗糖分解成单糖的量更多,光合
产物主要以蔗糖形式运往籽粒,所以运往籽粒的光合产物减少
【解析】(1)光反应产生的NADPH 和ATP 驱动暗反应中C3的还原。叶绿素存在于类囊体薄膜上,由图知,与野生型相比,
未处理组的突变体类囊体膜蛋白稳定性较高,叶绿素降解慢,故开花后突变体叶片不易变黄。(2)与野生型相比,开花14
天后突变体气孔导度较大,吸收的CO2较多,但胞间CO2浓度较低,说明CO2用于CO2的固定的量较多,生成的C3较多,故需
要更强的光反应产生较多的NADPH 和ATP 来驱动暗反应的进行,故开花14 天后突变体光饱和点较高。(3)蔗糖转化酶可
催化蔗糖分解为单糖,光合产物从叶片运往籽粒主要以蔗糖的形式运输,与野生型相比,突变体蔗糖转化酶的活性较高,
故突变体叶片中以蔗糖形式存在的光合产物较少,最终运往籽粒的蔗糖较少,故其籽粒淀粉含量低。
14【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
【解析】(1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光;据图1、2 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)气孔的开放程度影响叶片的CO2吸收量,叶肉细胞对CO2的
固定量也影响胞间CO2浓度,A 正确;据图3 可知,NSR 的蒸腾速率低于SR,推测NSR 气孔开放程度减小,不利于CO2的吸
收,B 错误;与SR 相比,NSR 从外界吸收的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;当配
施氮肥量为180 kg·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;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,E 正确。(3)从经济效益角度分析,过量施用氮肥降低了玉米的净光合速
率而减产,同时增加了生产成本;从环境保护角度分析,过量施用氮肥会引发土壤污染、水体污染等。
15.【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
【解析】（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）。
16.【答案】 (1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高 红光和蓝紫 (2)高于 呼吸速率较高 (3)在强光下光能利用率更高
(4) 为什么ygl 在高光照强度下的光合速率比WT 高,而在低光照强度下ygl 的光合速率比WT 低
【解析】(1)从表中数据可得,与WT 相比,ygl 的类胡萝卜素与叶绿素的比值更高,ygl 为0.27,可能导致叶色黄绿。叶
片含叶绿素和类胡萝卜素,主要吸收红光和蓝紫光。(2)由题干可知,光饱和点为光合速率不再随光照强度增加时的最
小光照强度,ygl 的光饱和点为2 000 μmol·m-2·s-1,比WT 的光饱和点高。光补偿点是光合作用和呼吸作用相等的
点,呼吸速率高时,光补偿点可能更大,从图1c 可得ygl 呼吸速率更高,可能导致光补偿点更高。(3)在强光下,高密度
栽培ygl 群体可通过下层叶片充分吸收光能,提高光能的利用率。(4)曲线与纵轴的交点表示呼吸速率,通过图1c 可
知,WT 呼吸速率为0.6 μmol(CO2)·m-2·s-1左右,ygl 呼吸速率为0.9 μmol(CO2)·m-2·s-1左右,所以ygl 与纵轴的交
点应在WT 下面;曲线与横轴的交点表示光补偿点,由图1b 知,WT 应为14 μmol(CO2)·m-2·s-1 左右,ygl 为28
μmol(CO2)·m-2·s-1左右,所以绘制曲线如答案所示。通过比较可知低光照强度条件下低叶绿素的ygl 净光合速率比
WT 低,高光照强度条件下ygl 净光合速率比WT 高,据此提出科学问题。
