专题通关5 光合作用的过程及影响因素-【高考领航】2025年高考生物总复习四测通关卷

专题通关5　光合作用的过程及影响因素 (满分：100分) 一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分) 1．(2024·河北模拟)我国科学家成功从菠菜中提取了具有光合作用的“生物电池”——类囊体，将动物细胞膜包裹于类囊体外层做“伪装”，再跨界传递到哺乳动物衰老的细胞内，让动物细胞也能够像植物细胞一样，通过光合作用获得能量，以此敲开逆转细胞衰老的“时光之门”。下列有关分析正确的是(　　) A．类囊体不能为动物细胞提供能量 B．细胞衰老后细胞膜的通透性不发生改变 C．类囊体上的色素不吸收绿光进行光合作用 D．可用无水乙醇提取菠菜类囊体上的色素 2．(2023·巨鹿中学三模)光合膜是一类含有光合色素的生物膜，位于叶绿体或蓝细菌中。下列叙述错误的是(　　) A．光合膜和细胞膜的成分中都含有脂质和蛋白质 B．蓝细菌中的光合膜与细胞器膜组成了生物膜系统 C．叶绿体和蓝细菌中的光合膜含有的光合色素存在差异 D．叶绿体中的光合膜是类囊体薄膜，其上可发生水的光解过程 3．(2023·唐山二模)NTT是叶绿体内膜上运输ATP/ADP的载体蛋白，负责将细胞质基质中的ATP转运至叶绿体基质，同时将叶绿体基质中等量的 ADP转出到细胞质基质，从而满足叶绿体中脂肪酸和氨基酸合成等依赖ATP的代谢活动。下列有关叙述错误的是(　　) A．ATP与ADP比值变化会影响NTT对ATP/ADP的转运 B．ATP中的A代表腺嘌呤，其元素组成是C、H、O、N、P C．NTT缺失突变体可能导致类囊体的薄膜结构缺陷 D．NTT每次转运ATP和ADP时，自身构象均会发生改变 4．(2023·淄博三模)研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是(　　) A．叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物 B．在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升 C．光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成 D．五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动 5．(2024·沧州模拟预测)如图是绿色植物光合作用光反应的过程示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．据图可知，光反应产生的氧气用于有氧呼吸至少需要通过5层磷脂双分子层 B．ATP和NADPH中的化学能可用于暗反应中CO2的固定 C．光能在该膜上最终以化学能的形式储存在ATP和NADPH中 D．合成ATP所需的能量直接源于H＋顺浓度梯度转运释放的能量 6．(2024·海南模拟)光合作用过程中，CO2在特定酶的作用下被固定后形成C3，C3会先被还原成中间产物磷酸丙糖(TP)，再经过一系列反应转化为蔗糖或淀粉。如图为叶肉细胞中该过程的部分代谢途径示意图，下列说法正确的是(　　) A．CO2转化为TP的场所为类囊体薄膜 B．淀粉需水解成TP等产物，通过载体运出叶绿体 C．TP运出过多，也不会影响CO2的固定 D．推测TR、GR和运出蔗糖的载体空间结构相同 7．(2024·浙江模拟)某同学进行“探究环境因素对光合作用影响”的活动，以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、温度计、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。下列叙述错误的是(　　) A．NaHCO3溶液可以为黑藻的光合作用提供CO2 B．降低聚光灯的瓦数可导致黑藻光合作用释放氧气速率变慢 C．选用不同颜色玻璃纸分别罩住聚光灯，可探究光照强度对光合作用的影响 D．由于黑藻将溶液中的CO2转化为有机物引起pH改变，可用精密试纸检测溶液pH来估测光合速率变化 8．(2024·烟台模拟)铁氰化钾试剂不能透过叶绿体膜。研究人员将涨破的叶绿体置于不含CO2的铁氰化钾溶液中，在光下释放氧气，同时黄色的铁氰化钾因被还原而褪色。下列叙述错误的是(　　) A．用盐酸处理叶绿体膜后，铁氰化钾可进入叶绿体 B．该实验说明水的光解和糖的合成相关联 C．该实验模拟了光反应的物质变化过程 D．推测黄色铁氰化钾褪色是NADPH的作用 9．(2024·湖北模拟)某课题小组研究红光和蓝光对花生幼苗光合作用的影响，实验结果如图所示(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)。下列说法错误的是(　　) A．与15 d幼苗相比，30 d幼苗的叶片净光合速率高 B．与对照组相比，蓝光处理组的叶肉细胞对CO2的利用率高 C．叶肉细胞间隙CO2至少需要跨3层磷脂双分子层才能到达CO2固定的部位 D．与对照组相比，蓝光处理组胞间CO2浓度低的原因是CO2的吸收量更少 10．(2024·开滦第一中学校考)外界环境因素对光合速率的影响如图所示，下列相关叙述正确的是(　　) A．图中的光合速率可以用单位时间内有机物的积累量表示 B．因为t1＞t2，A点的酶活性大于B点，所以A点光合速率大于B点 C．Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ曲线在C点的光合速率相同的原因可能是光照强度较弱 D．突然将C点光照强度变为D点光照强度，则短时间内叶绿体内C3的含量上升 二、不定项选择题(本题共2小题，每小题5分，共10分) 11．如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线，请分析选出正确的选项(　　) A．若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应地向右移动 B．若增加二氧化碳浓度，B点左移，C点左移，D点向右上方移动 C．D点时，ATP的移动方向从类囊体薄膜向叶绿体基质移动 D．若图上为阳生植物，则换为阴生植物，B点和C点均要向左移动 12．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，结果如图所示。下列说法正确的是(　　) 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 选 择 题 答 题 栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 三、非选择题(本题共3小题，共60分) 13．(17分)(2023·沧州三模)如图是绿色植物光合作用的过程示意图，A～G代表物质，反应Ⅰ、Ⅱ为光合作用的两个阶段。已知图中PSBS是一种类囊体膜蛋白，类囊体腔内的H＋浓度改变后，被激活的PSBS能抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放。回答下列问题： 注：、为相关色素。 (1)绿色植物通过光合作用，将叶绿体中色素吸收的光能最终转化为______________(填能量形式)储存在图中的__________(填字母)中。 (2)反应Ⅱ发生的场所是__________。光照充足时对大棚中的作物使用CO2发生器，短时间内叶肉细胞中C5的含量将________(填“升高”或“下降”)。 (3)H＋通过Z蛋白外流的同时促进了ATP的合成，因此Z蛋白的功能有______________，B为__________。 (4)据图分析，光照过强会导致类囊体腔内pH__________(填“升高”或“下降”)，该刺激激活PSBS后，可避免叶绿体结构被破坏；但光合作用产生的有机物会减少，原因是______________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 14．(21分)将某植物引种到新环境后，其光合速率较原环境发生了一定的变化。在新环境中的光合速率等生理指标日变化趋势如图所示： 注：气孔导度越大，气孔开启程度越大。 据图分析，回答下列相关问题： (1)叶绿体中光合色素吸收的光能一部分将水分解为氧和H＋，后者与____________结合，形成NADPH，另一部分转化为ATP中的化学能。图中光合作用形成ATP最快的时刻大约是____________(填图中时间)。 (2)8：00～10：00时，气孔导度增大，这样既能满足光合作用对CO2的需求，又能提高蒸腾速率，有助于植物体内无机盐的____________(填“吸收”或“运输”)。 (3)10：00～12：00时气孔导度较大但光合速率明显减弱，其原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)将在新环境中产生的该植物种子培育的幼苗再移回原环境，发现其光合速率变化趋势与其原环境植株一致。根据这一结果能够得到的初步结论是______ __________________________________________________________________________________________________________________________________________。 15．(22分)(2024·迁西第一中学校考)光合作用的暗反应过程被称为碳同化。高等植物碳同化有三条途径：卡尔文循环(C3途径)、C4途径和景天科(CAM)植物代谢途径。卡尔文循环就是高中生物学教材中介绍的光合作用暗反应，C4途径和CAM植物碳同化途径如图1所示。请据图回答下列问题： 图1　C4植物和CAM植物光合作用过程图解 图2　C4植物叶片横切面图 (1)2022年我国夏季气温比往年的高，南方多地出现持续高温干旱天气，在C3、C4和CAM三种植物中，最不适应持续高温干旱的极端天气的植物是_________________。 (2)据图1可知，C4植物和CAM植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别是__________________________________________________________ ________________。C4植物可固定CO2的物质是____________。观察图2，发现C4植物维管束鞘细胞没有完整的叶绿体，结合图1，推测其可能缺少____(填“基粒”或“基质”)。 (3)CAM植物叶肉细胞液泡的pH白天比夜晚要____________(填“高”或“低”)。CAM植物夜晚能吸收CO2，却不能合成葡萄糖是因为____________________________________。从适应性角度分析，CAM植物夜间开启气孔，白天关闭气孔的原因是_____________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题通关5　光合作用的过程及影响因素 1．D　类囊体可将吸收的光能转化为ATP中的化学能，故其可为动物细胞提供能量，A错误；细胞衰老后细胞膜的通透性发生改变，使物质运输功能降低，B错误；类囊体上的色素可以吸收绿光进行光合作用(类囊体上的色素不是不吸收绿光，只是吸收的量少)，C错误；类囊体上的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，故无水乙醇可以用于提取类囊体上的色素，D正确。 2．B　光合膜和细胞膜都是生物膜，生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，A正确；蓝细菌属于原核生物，没有具膜细胞器和核膜，所以不存在生物膜系统，B错误；叶绿体中的光合膜含有的光合色素为叶绿素和类胡萝卜素，蓝细菌中的光合膜含有的光合色素为藻蓝素和叶绿素，C正确；叶绿体中的光合膜是类囊体薄膜，类囊体薄膜上可发生水光解过程，D正确。 3．B　NTT是叶绿体内膜上运输ATP/ADP的载体蛋白，负责将细胞质基质中的ATP转运至叶绿体基质，同时将叶绿体基质中等量的 ADP转出到细胞质基质，因此，ATP与ADP比值变化会影响NTT对ATP/ADP的转运，A正确；ATP中的A代表腺苷，其元素组成是C、H、O、N，不含P，B错误；NTT缺失突变体的叶绿体内膜上缺失ATP/ADP的载体蛋白，会导致细胞质基质中的ATP无法转运至叶绿体基质，叶绿体基质中等量的 ADP无法转出到细胞质基质，从而影响叶绿体中脂肪酸和氨基酸合成等依赖ATP的代谢活动的进行，可能导致类囊体的薄膜结构缺陷，C正确；NTT作为叶绿体内膜上运输ATP/ADP的载体蛋白，每次转运ATP和ADP时，载体蛋白会与相应的底物结合，自身构象均会发生改变，D正确。 4．C　暗反应过程中二氧化碳的固定是二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定二氧化碳后的产物，A错误；二氧化碳浓度降低时，二氧化碳的固定减弱，五碳化合物消耗减少，五碳化合物增加，三碳化合物的生成减少，三碳化合物的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；光反应产生的NADPH和ATP参与三碳化合物的还原，促进五碳化合物的形成，C正确；五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。 5．B　由图可知，氧气产生于类囊体腔中，用于有氧呼吸至少需要通过类囊体膜、叶绿体的内膜和外膜、线粒体的外膜和内膜，即5层磷脂双分子层，A正确；光反应的产物ATP和NADPH中的化学能可用于暗反应中C3的还原，B错误；由图可知，光能首先转化为电能，然后电能最终以化学能的形式储存在ATP和NADPH中，C正确；由图可知，类囊体腔中H＋浓度大于叶绿体基质，H＋顺浓度梯度运输产生的化学势能驱动ATP的合成，D正确。 6．B　CO2转化为TP为暗反应过程，因此CO2转化为TP的场所为叶绿体基质，A错误；淀粉需水解成TP等产物，通过TR等载体运出叶绿体，B正确；若TP运出过多，TP的含量下降，可能会影响CO2的固定，C错误；TR、GR和运出蔗糖的载体功能不同，空间结构也不同，D错误。 7．C　NaHCO3溶液可以为黑藻的光合作用提供CO2，常作为光合作用的原料，A正确；降低聚光灯的瓦数可降低光强度，导致黑藻光合作用释放氧气速率变慢，B正确；选用不同颜色玻璃纸分别罩住聚光灯，可探究光质对光合作用的影响，C错误；由于黑藻将溶液中的CO2转化为有机物引起pH变大，可用精密试纸检测溶液pH估测光合速率变化，D正确。 8．B　盐酸是强酸，会破坏叶绿体的膜，使铁氰化钾可进入叶绿体，A正确；该实验只说明水的光解，没有体现糖的合成，无法判断它们之间的联系，B错误；该实验模拟了光反应的物质变化过程，产生的NADPH可作为活泼的还原剂，来还原黄色的铁氰化钾，使其褪色，C、D正确。 9．D　与15 d幼苗相比，30 d幼苗的CO2吸收量更大，说明30 d幼苗的净光合速率更大，A正确；三种光照射，蓝光处理组吸收的CO2更多，胞间CO2浓度更低，说明对CO2的利用率更高，而蓝光处理的组气孔导度也最大，说明蓝光通过促进气孔开放，使CO2供应充分，加快暗反应，最终提高光合速率，B正确，D错误；CO2固定部位在叶绿体基质，因此叶肉细胞间隙的CO2至少需要穿过细胞膜、叶绿体外膜、内膜共3层膜(即3层磷脂双分子层)才能到达作用部位，C正确。 10．C　分析图，光合速率在光照强度为0时值为0，说明该曲线表示的是真光合速率即总光合速率，应用单位时间内有机物的制造量表示，单位时间内有机物的积累量表示的是净光合速率，A错误；A点光合速率大于B点，由于低于最适温度，酶活性随着温度升高而升高，而高于最适温度，酶活性随着温度升高而降低，因此无法判断t1与t2的大小，也可能是t1<t2，B错误；从图中可以看出，C点三条曲线的光合速率相同，原因可能是光照强度均较弱，C正确；D点光照强度大于C点，产生的NADPH和ATP多，C3还原速率增加，因此C3的含量下降，D错误。 11．ACD　据图可知，B点是植物的光补偿点，此时光合作用与呼吸作用强度相等。若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应的向右移动，以提高光合速率，A正确；若增加二氧化碳浓度，则光合作用强度增加，因此B点左移，C点右移，D点向右上方移动，B错误；D点时的光合作用强度最大，其光反应产生的ATP从叶绿体类囊体薄膜移向叶绿体基质，参与暗反应过程中三碳化合物的还原，C正确；阴生植物的光补偿点和光饱和点均低于阳生植物，若图上为阳生植物，则换为阴生植物，B点和C点均要向左移动，D正确。 12．ABD　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；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；NPQ能够避免强光损伤光合结构，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；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。 13．解析：(1)光合作用包括光反应和暗反应过程，该过程中光能最终被转化为稳定的化学能储存在F(糖类等有机物)中。(2)暗反应在叶绿体基质中进行；二氧化碳是暗反应的原料，光照充足时大棚使用CO2发生器后，CO2的浓度升高，C5的消耗速率增加，合成速率不变，故短时间内C5的含量下降。(3)H＋通过Z蛋白外流的同时促进了ATP的合成，因此Z蛋白能够作为载体蛋白运输H＋，并作为ATP合成酶催化ATP合成，B是ADP和Pi。(4)据图分析，光照过强会导致水光解量增加，产生的H＋增加，类囊体腔内pH下降，类囊体腔内的H＋浓度改变会激活PSBS，导致电子在类囊体膜上的传递受到抑制，水的光解被抑制，导致NADPH和ATP合成量下降，C3的还原减少，因此光合作用产生的有机物会减少。 答案：(1)稳定的化学能　F　(2)叶绿体基质　下降 (3)运输(H＋)和催化(ATP合成)　ADP和Pi　(4)下降　被激活的PSBS能抑制电子在类囊体膜上的传递，水的光解被抑制，导致NADPH和ATP合成量下降，C3的还原减少，所以光合作用产生的有机物减少 14．解析：(1)光合作用中，光合色素吸收的光能一部分将水分解为氧和H＋，H＋与NADP＋结合形成NADPH，另一部分转化为ATP中的化学能；光反应和暗反应共同构成光合作用，10：00左右时光合速率最大，因此光反应最快，形成ATP的速率也最快。(2)气孔导度增大，能够提高蒸腾速率，有助于植物体内水分和无机盐的运输。(3)10：00～12：00时光合速率明显减弱，但此阶段气孔导度很高，因此限制光合作用的因素不是CO2浓度，影响因素可能是光照强度逐渐增强，导致酶的活性减弱，抑制光合作用的进行。(4)生物的表型既由基因型决定，也受环境影响，在新环境中产生的后代，其遗传特性与亲代基本相同，从而排除遗传因素的影响；当迁回原环境后，其光合速率又恢复为原环境的速率，说明在原环境与新环境的光合速率变化趋势的不同是由环境因素引起的，而非遗传物质的改变造成的。 答案：(1) NADP＋　10：00　(2)运输　(3)光照强度逐渐增强，导致酶的活性减弱，抑制光合作用的进行　(4)该植物在原环境与新环境的光合速率变化趋势的不同是由环境因素引起的，而非遗传物质的改变造成的 15．解析：(1)由图可知，C4植物在较低的CO2浓度下也能高效进行光合作用；CAM植物白天气孔关闭，晚上气孔打开；持续高温干旱的极端天气下，白天气孔关闭，CO2吸收减少，则最不适应这种天气的植物是C3植物。(2)由图1可知，C4植物与CAM植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别表现在C4植物捕获和固定CO2的反应在空间上分离(或在不同的细胞内捕获和固定CO2)，CAM植物捕获和固定CO2的反应在时间上分离(或在夜晚捕获CO2，白天固定CO2)，这些特性都是长期适应环境的结果。C4植物可固定CO2的物质有PEP和C5。维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，推测其可能缺少“基粒”结构，因为其中只进行的是卡尔文循环，该过程发生在叶绿体基质中。(3)CAM植物在夜晚要储存二氧化碳到液泡，故pH夜晚比白天要低。由于夜晚没有光照，不能进行光反应，无法为暗反应提供ATP和NADPH，因此CAM植物夜晚能吸收CO2，却不能合成葡萄糖。CAM植物大多分布于干旱地区，夜晚开启气孔吸收并储存二氧化碳以满足光合作用的需求，白天关闭气孔降低蒸腾作用减少水分的散失，因此景天科植物夜晚开启气孔，白天关闭气孔。 答案：(1)C3植物　(2)C4植物获取和固定CO2的反应在空间上分离(或在不同的细胞内捕获和固定CO2)，CAM植物获取和固定CO2的反应在时间上分离(或在夜晚捕获CO2，白天固定CO2)　PEP和C5　基粒　(3)高　夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和NADPH　CAM植物夜晚开启气孔吸收CO2以满足光合作用的需求，白天气孔关闭降低蒸腾作用，减少水分的散失，以适应高温干旱天气 学科网（北京）股份有限公司 $$