专题05 光合作用与能量转化（回扣教材）-2025年高考生物考前复习专项必备

高考抢分 05光合作用与能量转化（回扣教材） 1、 命题解读 该命题点每年必考，每年都有一道非选择题，部分省市的命题中还同步有选择题设计。该命题点旨在考查教材中捕获光能的色素和叶绿体的结构，光合作用的探究历程原理和应用，以及绿叶中色素的提取和分离和探究环境因素对光合作用强度的影响两个实验在高考命题中。 一是直接考查考生对色素的吸收光谱、光反应和暗反应两个阶段的物质变化、能量变化以及场所等基础知识的识记，二是考查考生对色素的提取和分离的实验原理、实验步骤和结果等知识的识记。 二、教材基础回扣 光合作用实现了自然界最重大的能量转化，将无机物转化为有机物，同时为生态系统提供能量基础。这一过程完美体现了教材中“物质与能量观”“结构与功能观”等生物学核心素养。光合作用是绿色植物、藻类和某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物（如葡萄糖）并释放氧气的过程。这一过程是生物圈能量流动和物质循环的核心环节，与教材中的能量转化、细胞代谢等内容紧密关联。以下是光合作用与能量转化的关键点 1.色素的提取与分离实验 (1)实验原理 提取原理：有机溶剂（如无水乙醇）能溶解色素。 分离原理：色素在层析液中溶解度不同，在滤纸条上扩散的速度不同（只层析法） (2)实验装置及操作 ①色素的提取：绿叶剪碎+二氧化硅+碳酸钙+无水乙醇→研磨→过滤（漏斗基部放单层尼龙布）→滤液→遮光保存（用棉塞塞紧试管口） ②色素的分离：剪滤纸条→画滤液细线→分离绿叶中的色素（层析液面不能没过滤液细线，应在通风好的条件下进行） ③实验结果及分析 实验结果：滤纸条上出现四条颜色、宽度不同的色素带： 结果分析： 色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素； 色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明色素含量越多； 色素带的扩散速度与溶解度有关，溶解度越高扩散速度越快。 ④绿叶中色素的提取与分离实验异常现象分析 收集的滤液颜色过浅 未加二氧化硅，研磨不充分 叶片放置天数过多，滤液色素过少 一次性加入无水乙醇过多，提取液浓度过低 未加或加入碳酸钙过少，色素分子被破坏 滤纸条色素带重叠 滤纸未经干燥处理 滤液细线没有达到细、齐、直的要求，色素扩散不一致 滤纸条上看不到色素带 忘记画滤液细线 滤液细线接触层析液时间过长，色素全部溶解到层析液 ⑤叶绿体色素的吸收光谱分析：叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光不吸收。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 ⑥植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色；植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用；③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。 2.探究环境因素对光合作用强度的影响 （1）探究环境因素对光合作用强度的影响是植物生理学中的重要课题，主要通过控制变量来研究光照、CO₂浓度、温度、水分、矿质营养等因素如何影响光合速率。 （2）实验设计的核心思路和常见方法 影响原理 实验调控方法 光照强度 光反应中光能转化为ATP和NADPH的效率；光饱和点与光补偿点。 调节光源距离或使用不同功率的灯泡。 CO2浓度 暗反应中RuBP羧化的底物；CO₂饱和点与补偿点。 添加NaHCO₃溶液或使用CO₂发生器。 温度 影响酶（如Rubisco）活性；高温可能导致气孔关闭或膜损伤。 水浴加热或恒温箱控制环境温度。 水分 缺水导致气孔关闭，减少CO₂吸收；影响叶肉细胞代谢。 控制浇水量或使用干燥剂。 矿质元素 镁（叶绿素组分）、氮（酶和蛋白质合成）等关键元素的缺乏会限制光合作用。 配制不同营养浓度的培养液。 （3）变量控制 单一变量原则：如探究光照强度时，固定CO₂浓度（如0.1% NaHCO₃溶液）、温度（25℃）和湿度。 对照设置：黑暗组（仅呼吸作用） vs 光照组（净光合=总光合-呼吸）。 （4）因变量检测方法选择 氧气释放法：水生植物在光照下释放的氧气气泡数或速率（如伊乐藻实验）。 CO₂吸收法：红外CO₂分析仪测定密闭容器中CO₂浓度变化。 半叶法：比较遮光与曝光叶片干重差异（需杀死植物）。 叶绿素荧光法：快速无损测定PSII效率（现代常用技术）。 3.叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)叶绿体的结构模式图 (2)叶绿体的功能 外表 外膜 内膜 内部 叶绿体基质 暗反应场所。含有暗反应阶段有关的酶 基粒 光反应场所：由类囊体堆叠形成，含有色素和光反应有关的酶。 功能 光合作用的场所 实验证明 恩格尔曼实验。需氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位 4.光合作用过程 (1)图解光合作用的过程 (2)比较光反应与暗反应 光反应 暗反应 场所 类囊体膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶、H2O2、ADP、Pi、NADP光 酶、CO2、ATP、NADPH、C5等酶 物质变化 水的光解：2H2O——→4H++4e-+O2色素 ATP的合成：ADP+Pi+能量——→ATP酶 还原辅酶Ⅱ形成：NADP+H++2e-——→NADPH酶 CO2固定：C5+CO2——→2C3 C3的还原：2C3——→（CH2O）ATP+NADPH ATP+NADPH 酶 C5再生成：2C3——→C5酶 能量变化 光能→ATP、NADPH中的活跃化学能 ATP、NADPH中的活跃化学能→有机物中稳定化学能 联系 光反应为暗反应提供ATP、NADPH，暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi; 没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应会受到抑制。 4.光合作用原理的应用 ①光合作用的原料——水、CO2、动力（光能）都是影响光合作用强度的因素，只要影响到原料、能量供应，都可能是影响光合作用强度的因素； ②环境中的CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行； ③叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害、也会影响光合作用强度； ④光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素（如温度）、也是影响因子。 三、教材试题选析 1.P106•拓展应用，1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题： （1）上午7～10时的光合作用强度不断增强的原因是                           。 （2）10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 。 （3）14～17时光合作用强度不断下降的原因是 。                       （4）从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。 （5）依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。 2.P108•复习与提高，非选择题，2.CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375μmol·mol-1)，乙组提供CO2浓度倍增环境(750μmol·mol-1)，丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。回答下列问题。 (1) CO2浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是______；出现这种变化的原因是_____________________________________。 (2) 在CO2浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是___________________________________。 (3) 丙组的光合作用速率比甲组低。有人推测可能是因为作物长期处于高浓度CO2环境而降低了固定CO2的酶的活性。这一推测成立吗?为什么？ (4)有人认为：化石燃料开采和使用能升高大气CO2浓度，这有利于提高作物光合作用速率，对农业生产是有好处的。因此，没有必要限制化石燃料使用，世界主要国家之间也没有必要签署碳减排协议。请查找资料，对此观点作简要评述。 四、高考真题分析 例1.(2023全国乙，2)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 例2.（2021•山东高考，16）关于细胞中的 H2O 和 O2，下列说法正确的是（    ） A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有 H2O 产生 B．有氧呼吸第二阶段一定消耗 H2 O C．植物细胞产生的 O2 只能来自光合作用 D．光合作用产生的 O2 中的氧元素只能来自于 H2O 例3.（2021•山东高考，21）光照条件下，叶肉细胞中 O2与 CO2 竞争性结合 C5，O2与 C5结合后经一系列反应释放 CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 S oBS 溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示，SoBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。 （1）光呼吸中 C5与 O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片 CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是 。 （2）与未喷施 SoBS 溶液相比，喷施 100mg/L SoBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填：“高”或“低”)，据表分析，原因是 。 （3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究 SoBS 溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在 mg/L 之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 五、高考模拟试题精选 一、单项选择题 1.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验，得到下表结果。下列相关叙述，错误的是(　　) 层析液 色素1 色素2 色素3 色素4 移动距离/cm 8.00 7.60 4.24 1.60 0.80 迁移率 —— 0.95 0.53 0.20 0.10 注：迁移率＝色素移动距离/层析液移动距离 A.可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇 B.新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4 C.4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4 D.迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光 2.高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(　　) A.图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上 B.利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端 C.植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光 D.弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 3.将小球藻置于缺氧缺CO2条件下，进行5～10分钟光照处理，立刻移向黑暗环境中供给14CO2，小球藻合成了(14CH2O)。下列叙述正确的是(　　) A.在缺氧缺CO2条件下光照会导致叶绿体中NADPH减少 B.移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会向细胞外释放O2 C.供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加后逐渐减少为0 D.该实验不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同 4.在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是(　　) A.Rubisco存在于细胞质基质中 B.激活Rubisco需要黑暗条件 C.Rubisco催化CO2固定需要ATP D.Rubisco催化C5和CO2结合 5.科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是(　　) A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能 B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 二、多项选择题 6.科研人员以中华蚊母树为试验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如下表。相关叙述正确的是(　　) 提取方法 叶绿素a/(mg·g－1) 叶绿素b/(mg·g－1) 总叶绿素/(mg·g－1) 方法1(液氮法) 0.55 0.17 0.72 方法2(研磨法) 0.49 0.16 0.65 方法3(浸提法) 0.16 0.13 0.29 A.方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关 B.方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素 C.方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素 D.三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素 7.我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.①②过程模拟暗反应中CO2的固定，③④过程模拟C3的还原 B.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 C.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中 D.该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低 8.我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.①②过程模拟暗反应中CO2的固定，③④过程模拟C3的还原 B.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 C.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中 D.该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低 三、非选择题 9.淀粉是粮食最主要的组分，也是重要的工业原料。中国科学院实现了人工合成淀粉，其途径如图1所示，该成果不依赖植物光合作用，在实验室人为提供能量的基础上，实现了从CO2和H2到淀粉分子的人工全合成。图2表示光合作用合成葡萄糖的过程。 图1 图2 (1)光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的________(用“C1模块”“C3模块”“C6模块”或“Cn模块”及箭头表示)。图1中Cn是由C6组成的淀粉，以C6为单位组成的生物大分子还有 _______________________________________________________________。 (2)据图2所示过程18O的转移路径和实验结果，推测用18O标记二氧化碳的实验目的是_________________________________________________________。 光合作用过程既能分解水也能产生水，结合图2分析光合作用的________(填“光反应”或“暗反应”)过程产生水，判断的依据是___________________________________________________________ __________________________________________________________。 (3)从能量的角度看，光合作用的本质是将太阳能转化为___________________________________________________________________。 人工合成淀粉的成功能否表明对光合作用的完全替代，请从能量的角度阐述你的理由： ___________________________________________________________________________________________________________________。 10.生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________，又能保证____________正常进行。 (3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 05 光合作用教材回扣抢分 光华老师 高考抢分，是高考得高分必备技能。抢分，不是靠扎根题海，狂刷滥做；抢分，也不是靠一头扎在参考书里，死记硬背。抢分，一靠基础扎实，二靠解题技巧，三靠心态平和。 1.命题解读 该命题点每年必考，每年都有一道非选择题，部分省市的命题中还同步有选择题设计。该命题点旨在考查教材中捕获光能的色素和叶绿体的结构，光合作用的探究历程原理和应用，以及绿叶中色素的提取和分离和探究环境因素对光合作用强度的影响两个实验在高考命题中。 一是直接考查考生对色素的吸收光谱、光反应和暗反应两个阶段的物质变化、能量变化以及场所等基础知识的识记，二是考查考生对色素的提取和分离的实验原理、实验步骤和结果等知识的识记。 二、教材基础回扣 光合作用实现了自然界最重大的能量转化，将无机物转化为有机物，同时为生态系统提供能量基础。这一过程完美体现了教材中“物质与能量观”“结构与功能观”等生物学核心素养。光合作用是绿色植物、藻类和某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物（如葡萄糖）并释放氧气的过程。这一过程是生物圈能量流动和物质循环的核心环节，与教材中的能量转化、细胞代谢等内容紧密关联。以下是光合作用与能量转化的关键点 1.色素的提取与分离实验 (1)实验原理 提取原理：有机溶剂（如无水乙醇）能溶解色素。 分离原理：色素在层析液中溶解度不同，在滤纸条上扩散的速度不同（只层析法） (2)实验装置及操作 ①色素的提取：绿叶剪碎+二氧化硅+碳酸钙+无水乙醇→研磨→过滤（漏斗基部放单层尼龙布）→滤液→遮光保存（用棉塞塞紧试管口） ②色素的分离：剪滤纸条→画滤液细线→分离绿叶中的色素（层析液面不能没过滤液细线，应在通风好的条件下进行） ③实验结果及分析 实验结果：滤纸条上出现四条颜色、宽度不同的色素带： 结果分析： 色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素； 色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明色素含量越多； 色素带的扩散速度与溶解度有关，溶解度越高扩散速度越快。 ④绿叶中色素的提取与分离实验异常现象分析 收集的滤液颜色过浅 未加二氧化硅，研磨不充分 叶片放置天数过多，滤液色素过少 一次性加入无水乙醇过多，提取液浓度过低 未加或加入碳酸钙过少，色素分子被破坏 滤纸条色素带重叠   滤纸未经干燥处理 滤液细线没有达到细、齐、直的要求，色素扩散不一致 滤纸条上看不到色素带   忘记画滤液细线 滤液细线接触层析液时间过长，色素全部溶解到层析液 ⑤叶绿体色素的吸收光谱分析：叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光不吸收。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 ⑥植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色；植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用；③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。 2.探究环境因素对光合作用强度的影响 （1）探究环境因素对光合作用强度的影响是植物生理学中的重要课题，主要通过控制变量来研究光照、CO₂浓度、温度、水分、矿质营养等因素如何影响光合速率。 （2）实验设计的核心思路和常见方法 影响原理 实验调控方法 光照强度 光反应中光能转化为ATP和NADPH的效率；光饱和点与光补偿点。 调节光源距离或使用不同功率的灯泡。 CO2浓度 暗反应中RuBP羧化的底物；CO₂饱和点与补偿点。 添加NaHCO₃溶液或使用CO₂发生器。 温度 影响酶（如Rubisco）活性；高温可能导致气孔关闭或膜损伤。 水浴加热或恒温箱控制环境温度。 水分 缺水导致气孔关闭，减少CO₂吸收；影响叶肉细胞代谢。 控制浇水量或使用干燥剂。 矿质元素 镁（叶绿素组分）、氮（酶和蛋白质合成）等关键元素的缺乏会限制光合作用。 配制不同营养浓度的培养液。 （3）变量控制 单一变量原则：如探究光照强度时，固定CO₂浓度（如0.1% NaHCO₃溶液）、温度（25℃）和湿度。 对照设置：黑暗组（仅呼吸作用）vs 光照组（净光合=总光合-呼吸）。 （4）因变量检测方法选择 氧气释放法：水生植物在光照下释放的氧气气泡数或速率（如伊乐藻实验）。 CO₂吸收法：红外CO₂分析仪测定密闭容器中CO₂浓度变化。 半叶法：比较遮光与曝光叶片干重差异（需杀死植物）。 叶绿素荧光法：快速无损测定PSII效率（现代常用技术）。 3.叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)叶绿体的结构模式图 (2)叶绿体的功能 外表 外膜   内膜   内部 叶绿体基质 暗反应场所。含有暗反应阶段有关的酶 基粒 光反应场所：由类囊体堆叠形成，含有色素和光反应有关的酶。 功能 光合作用的场所 实验证明 恩格尔曼实验。需氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位 4.光合作用过程 (1)图解光合作用的过程 (2)比较光反应与暗反应 光反应 暗反应 场所 类囊体膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶、H2O2、ADP、Pi、NADP 酶、CO2、ATP、NADPH、C5等 物质变化 水的光解：2H2O——→4H++4e-+O2 ATP的合成：ADP+Pi+能量——→ATP 还原辅酶Ⅱ形成：NADP+H++2e-——→NADPH CO2固定：C5+CO2——→2C3 C3的还原：2C3——→（CH2O） C5再生成：2C3——→C5 能量变化 光能→ATP、NADPH中的活跃化学能 ATP、NADPH中的活跃化学能→有机物中稳定化学能 联系 光反应为暗反应提供ATP、NADPH，暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi; 没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应会受到抑制。 4.光合作用原理的应用 ①光合作用的原料——水、CO2、动力（光能）都是影响光合作用强度的因素，只要影响到原料、能量供应，都可能是影响光合作用强度的因素； ②环境中的CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行； ③叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害、也会影响光合作用强度； ④光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素（如温度）、也是影响因子。 三、教材试题选析 1.P106•拓展应用，1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题： （1）上午7～10时的光合作用强度不断增强的原因是                           。 （2）10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是          。 （3）14～17时光合作用强度不断下降的原因是          。                        （4）从图中可以看出，限制光合作用的因素有                 。 （5）依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。 【解析】 设问 自变量 因变量 原因 （1） 7～10时光照强度增大 光合作用强度不断增强 光照强度增大，光反应增强，ATP、NADPH增多 （2） 10-12时温度升高 光合作用强度明显减弱 温度升高，气孔关闭，CO2无法进入叶片，暗反应受抑制 （3） 14～17时光照强度减弱 光合作用强度不断下降 光照强度减弱，光反应减弱，ATP、NADPH合成减少，光合作用强度不断下降 （4） 光照轻度、温度 光合作用强度   （5） 光照强度、温度 光合作用强度 可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度 【答案】（1）光照强度逐渐加大   （2）此时温度高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制   （3）光照强度不断减弱   （4）光照强度，温度   （5）可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 2.P108•复习与提高，非选择题，2.CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375μmol·mol-1)，乙组提供CO2浓度倍增环境(750μmol·mol-1)，丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。回答下列问题。 (1) CO2浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是______；出现这种变化的原因是_____________________________________。 (2) 在CO2浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是___________________________________。 (3) 丙组的光合作用速率比甲组低。有人推测可能是因为作物长期处于高浓度CO2环境而降低了固定CO2的酶的活性。这一推测成立吗?为什么？ (4)有人认为：化石燃料开采和使用能升高大气CO2浓度，这有利于提高作物光合作用速率，对农业生产是有好处的。因此，没有必要限制化石燃料使用，世界主要国家之间也没有必要签署碳减排协议。请查找资料，对此观点作简要评述。 【解析】 设问 自变量 因变量 原因 （1） CO2浓度增加 光合作用速率提高 CO2 增加，与五碳化合物结合形成的三碳化合物增加，故光合作用速率增加 （2） CO2浓度倍增 光合作用速率并未倍增 NADPH和 ATP 的供应限制、固定 CO2的酶活性不够高 （3） 长期处于高浓度CO2环境 降低了固定CO2的酶的活性 若植物长期处于 CO2倍增下，降低了固定 CO2的酶含量或者活性，当恢复到大气CO2浓度后，已经降低的固定 CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度 CO2的优势，因此会表现出比大气 CO2浓度下更低的光合速率 （4） 升高大气CO2浓度，有利于提高作物光合作用速率 不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应 升高CO2会导致温室效应，气温升高，气温升高又影响酶活性和水分蒸发，多角度辩证回答。 【答案】(1)随着 CO2 浓度的增加，作物的光合作用速率随之提高。因为CO2 参与光合作用暗反应，在光照充足的情况下，CO2 增加，其单位时间内与五碳化合物结合形成的三碳化合物也会增加，形成的葡萄糖也增加，故光合作用速率增加。 (2)NADPH和ATP 的供应限制、固定 CO2的酶活性不够高、C3的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等，都是制约因素。所以单纯增加CO2，不能使反应速率倍增。 (3)可能成立，若植物长期处于 CO2倍增下，降低了固定CO2的酶含量或者活性，当恢复到大气CO2浓度后，已经降低的固定CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度CO2的优势，因此会表现出比大气CO2浓度下更低的光合速率。学生可大胆做出合理推测，而不局限于说出上述答案。 (4)提示：回答本题的关键是摒弃简单的线性思维方式，要从生命活动的复杂性角度去回答。 首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应，而必须全面分析温室效应可能产生的环境问题。其次，仅从大气中CO2比例增加是否提高光合作用速率的角度看，也不能以线性思维来看待。植物光合作用受到温度、水分等外部因素的影响，也受到内部的酶的活性等因素的影响，长期高CO2浓度可能使某些酶活性降低，高温也可能引起植物其他的变化，如色素降低；同时温室效应导致气温升高，引起蒸发率升高而影响水分供应，高温环境增强呼吸作用消耗的有机物也增多。因此温室效应不一定会提高作物产量。 四、高考真题分析 例1.例3.(2023全国乙，2)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 【解析】信息获取与识别 关键信息 教材衔接 构成叶绿素的重要元素 根据教材中叶绿素分子的局部结构简图，可以得知氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素(A项正确) 叶绿素和类胡萝卜素的分布 叶绿体类囊体的薄膜上分布着色素和与光合作用有关的酶(B项正确) 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光(C项正确) 叶绿体中色素的分离 无水乙醇提取到的色素在层析液中分离的原理是：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项错误) 【答案】D 例2.（2021•山东高考，16）关于细胞中的H2O 和 O2，下列说法正确的是（    ） A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有 H2O 产生 B．有氧呼吸第二阶段一定消耗 H2 O C．植物细胞产生的 O2 只能来自光合作用 D．光合作用产生的 O2 中的氧元素只能来自于H2O 【解析】 选项 关键词 题干或教材信息 结论 A 葡萄糖合成糖原 葡萄糖脱水缩合形成糖原 √ B 有氧呼吸第二阶段 丙酮酸和水反应生成CO2和[H] √ C 植物细胞产生的 O2 过氧化氢酶分解过氧化氢生成O2 × D 光合作用产生的 O2 光反应阶段水的分解产生氧气 √ 【答案】ABD 例3.（2021•山东高考，21）光照条件下，叶肉细胞中O2与 CO2 竞争性结合 C5，O2与 C5结合后经一系列反应释放 CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 S oBS 溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示，SoBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。 （1）光呼吸中 C5与 O2结合的反应发生在叶绿体的            中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是                    。 （2）与未喷施 SoBS 溶液相比，喷施 100mg/L SoBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度        (填：“高”或“低”)，据表分析，原因是                       。 （3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究 SoBS 溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在    mg/L 之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 【解析】（1）光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。突然停止光照，光合作用吸收二氧化碳减少，但呼吸作用和光呼吸短时间内正常进行，导致二氧化碳释放量增加，随后光呼吸停止，使二氧化碳释放量降低。 （2）与对照相比，喷施100mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片光照下CO2吸收量增加，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。 （3）光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产量，由表可知，在 SoBS溶液浓度为200mg/L SoBS时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 【答案】（1）基质   光照停止，光合作用吸收二氧化碳减少，但呼吸作用和光呼吸短时间内正常进行，导致二氧化碳释放量增加     （2）低     喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片光照下CO2吸收量增加，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等     （3）100～300 $$ 高考抢分 05光合作用与能量转化（回扣教材） 1、 命题解读 该命题点每年必考，每年都有一道非选择题，部分省市的命题中还同步有选择题设计。该命题点旨在考查教材中捕获光能的色素和叶绿体的结构，光合作用的探究历程原理和应用，以及绿叶中色素的提取和分离和探究环境因素对光合作用强度的影响两个实验在高考命题中。 一是直接考查考生对色素的吸收光谱、光反应和暗反应两个阶段的物质变化、能量变化以及场所等基础知识的识记，二是考查考生对色素的提取和分离的实验原理、实验步骤和结果等知识的识记。 二、教材基础回扣 光合作用实现了自然界最重大的能量转化，将无机物转化为有机物，同时为生态系统提供能量基础。这一过程完美体现了教材中“物质与能量观”“结构与功能观”等生物学核心素养。光合作用是绿色植物、藻类和某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物（如葡萄糖）并释放氧气的过程。这一过程是生物圈能量流动和物质循环的核心环节，与教材中的能量转化、细胞代谢等内容紧密关联。以下是光合作用与能量转化的关键点 1.色素的提取与分离实验 (1)实验原理 提取原理：有机溶剂（如无水乙醇）能溶解色素。 分离原理：色素在层析液中溶解度不同，在滤纸条上扩散的速度不同（只层析法） (2)实验装置及操作 ①色素的提取：绿叶剪碎+二氧化硅+碳酸钙+无水乙醇→研磨→过滤（漏斗基部放单层尼龙布）→滤液→遮光保存（用棉塞塞紧试管口） ②色素的分离：剪滤纸条→画滤液细线→分离绿叶中的色素（层析液面不能没过滤液细线，应在通风好的条件下进行） ③实验结果及分析 实验结果：滤纸条上出现四条颜色、宽度不同的色素带： 结果分析： 色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素； 色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明色素含量越多； 色素带的扩散速度与溶解度有关，溶解度越高扩散速度越快。 ④绿叶中色素的提取与分离实验异常现象分析 收集的滤液颜色过浅 未加二氧化硅，研磨不充分 叶片放置天数过多，滤液色素过少 一次性加入无水乙醇过多，提取液浓度过低 未加或加入碳酸钙过少，色素分子被破坏 滤纸条色素带重叠 滤纸未经干燥处理 滤液细线没有达到细、齐、直的要求，色素扩散不一致 滤纸条上看不到色素带 忘记画滤液细线 滤液细线接触层析液时间过长，色素全部溶解到层析液 ⑤叶绿体色素的吸收光谱分析：叶绿体中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光不吸收。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 ⑥植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色；植物的液泡中含有的色素(花青素)不参与光合作用；③植物幼嫩的茎和果实的细胞中也含有吸收光能的色素。 2.探究环境因素对光合作用强度的影响 （1）探究环境因素对光合作用强度的影响是植物生理学中的重要课题，主要通过控制变量来研究光照、CO₂浓度、温度、水分、矿质营养等因素如何影响光合速率。 （2）实验设计的核心思路和常见方法 影响原理 实验调控方法 光照强度 光反应中光能转化为ATP和NADPH的效率；光饱和点与光补偿点。 调节光源距离或使用不同功率的灯泡。 CO2浓度 暗反应中RuBP羧化的底物；CO₂饱和点与补偿点。 添加NaHCO₃溶液或使用CO₂发生器。 温度 影响酶（如Rubisco）活性；高温可能导致气孔关闭或膜损伤。 水浴加热或恒温箱控制环境温度。 水分 缺水导致气孔关闭，减少CO₂吸收；影响叶肉细胞代谢。 控制浇水量或使用干燥剂。 矿质元素 镁（叶绿素组分）、氮（酶和蛋白质合成）等关键元素的缺乏会限制光合作用。 配制不同营养浓度的培养液。 （3）变量控制 单一变量原则：如探究光照强度时，固定CO₂浓度（如0.1% NaHCO₃溶液）、温度（25℃）和湿度。 对照设置：黑暗组（仅呼吸作用） vs 光照组（净光合=总光合-呼吸）。 （4）因变量检测方法选择 氧气释放法：水生植物在光照下释放的氧气气泡数或速率（如伊乐藻实验）。 CO₂吸收法：红外CO₂分析仪测定密闭容器中CO₂浓度变化。 半叶法：比较遮光与曝光叶片干重差异（需杀死植物）。 叶绿素荧光法：快速无损测定PSII效率（现代常用技术）。 3.叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)叶绿体的结构模式图 (2)叶绿体的功能 外表 外膜 内膜 内部 叶绿体基质 暗反应场所。含有暗反应阶段有关的酶 基粒 光反应场所：由类囊体堆叠形成，含有色素和光反应有关的酶。 功能 光合作用的场所 实验证明 恩格尔曼实验。需氧细菌只分布在叶绿体被光束照射的部位 4.光合作用过程 (1)图解光合作用的过程 (2)比较光反应与暗反应 光反应 暗反应 场所 类囊体膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶、H2O2、ADP、Pi、NADP光 酶、CO2、ATP、NADPH、C5等酶 物质变化 水的光解：2H2O——→4H++4e-+O2色素 ATP的合成：ADP+Pi+能量——→ATP酶 还原辅酶Ⅱ形成：NADP+H++2e-——→NADPH酶 CO2固定：C5+CO2——→2C3 C3的还原：2C3——→（CH2O）ATP+NADPH ATP+NADPH 酶 C5再生成：2C3——→C5酶 能量变化 光能→ATP、NADPH中的活跃化学能 ATP、NADPH中的活跃化学能→有机物中稳定化学能 联系 光反应为暗反应提供ATP、NADPH，暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi; 没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应会受到抑制。 4.光合作用原理的应用 ①光合作用的原料——水、CO2、动力（光能）都是影响光合作用强度的因素，只要影响到原料、能量供应，都可能是影响光合作用强度的因素； ②环境中的CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行； ③叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害、也会影响光合作用强度； ④光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素（如温度）、也是影响因子。 三、教材试题选析 1.P106•拓展应用，1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题： （1）上午7～10时的光合作用强度不断增强的原因是                           。 （2）10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 。 （3）14～17时光合作用强度不断下降的原因是 。                       （4）从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。 （5）依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。 【解析】 设问 自变量 因变量 原因 （1） 7～10时光照强度增大 光合作用强度不断增强 光照强度增大，光反应增强，ATP、NADPH增多 （2） 10-12时温度升高 光合作用强度明显减弱 温度升高，气孔关闭，CO2无法进入叶片，暗反应受抑制 （3） 14～17时光照强度减弱 光合作用强度不断下降 光照强度减弱，光反应减弱，ATP、NADPH合成减少，光合作用强度不断下降 （4） 光照轻度、温度 光合作用强度 （5） 光照强度、温度 光合作用强度 可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度 【答案】（1）光照强度逐渐加大 （2）此时温度高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制 （3）光照强度不断减弱 （4）光照强度，温度 （5）可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 2.P108•复习与提高，非选择题，2.CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375μmol·mol-1)，乙组提供CO2浓度倍增环境(750μmol·mol-1)，丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。回答下列问题。 (1) CO2浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是______；出现这种变化的原因是_____________________________________。 (2) 在CO2浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是___________________________________。 (3) 丙组的光合作用速率比甲组低。有人推测可能是因为作物长期处于高浓度CO2环境而降低了固定CO2的酶的活性。这一推测成立吗?为什么？ (4)有人认为：化石燃料开采和使用能升高大气CO2浓度，这有利于提高作物光合作用速率，对农业生产是有好处的。因此，没有必要限制化石燃料使用，世界主要国家之间也没有必要签署碳减排协议。请查找资料，对此观点作简要评述。 【解析】 设问 自变量 因变量 原因 （1） CO2浓度增加 光合作用速率提高 CO2 增加，与五碳化合物结合形成的三碳化合物增加，故光合作用速率增加 （2） CO2浓度倍增 光合作用速率并未倍增 NADPH和 ATP 的供应限制、固定 CO2的酶活性不够高 （3） 长期处于高浓度CO2环境 降低了固定CO2的酶的活性 若植物长期处于 CO2倍增下，降低了固定 CO2的酶含量或者活性，当恢复到大气CO2浓度后，已经降低的固定 CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度 CO2的优势，因此会表现出比大气 CO2浓度下更低的光合速率 （4） 升高大气CO2浓度，有利于提高作物光合作用速率 不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应 升高CO2会导致温室效应，气温升高，气温升高又影响酶活性和水分蒸发，多角度辩证回答。 【答案】(1)随着 CO2 浓度的增加，作物的光合作用速率随之提高。因为 CO2 参与光合作用暗反应，在光照充足的情况下，CO2 增加，其单位时间内与五碳化合物结合形成的三碳化合物也会增加，形成的葡萄糖也增加，故光合作用速率增加。 (2)NADPH和 ATP 的供应限制、固定 CO2的酶活性不够高、C3的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等，都是制约因素。所以单纯增加 CO2，不能使反应速率倍增。 (3)可能成立，若植物长期处于 CO2倍增下，降低了固定 CO2的酶含量或者活性，当恢复到大气CO2浓度后，已经降低的固定 CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度 CO2的优势，因此会表现出比大气 CO2浓度下更低的光合速率。学生可大胆做出合理推测，而不局限于说出上述答案。 (4)提示：回答本题的关键是摒弃简单的线性思维方式，要从生命活动的复杂性角度去回答。 首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应，而必须全面分析温室效应可能产生的环境问题。其次，仅从大气中 CO2比例增加是否提高光合作用速率的角度看，也不能以线性思维来看待。植物光合作用受到温度、水分等外部因素的影响，也受到内部的酶的活性等因素的影响，长期高 CO2浓度可能使某些酶活性降低，高温也可能引起植物其他的变化，如色素降低；同时温室效应导致气温升高，引起蒸发率升高而影响水分供应，高温环境增强呼吸作用消耗的有机物也增多。因此温室效应不一定会提高作物产量。 四、高考真题分析 例1.例3.(2023全国乙，2)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 【解析】信息获取与识别 关键信息 教材衔接 构成叶绿素的重要元素 根据教材中叶绿素分子的局部结构简图，可以得知氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素(A项正确) 叶绿素和类胡萝卜素的分布 叶绿体类囊体的薄膜上分布着色素和与光合作用有关的酶(B项正确) 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光(C项正确) 叶绿体中色素的分离 无水乙醇提取到的色素在层析液中分离的原理是：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项错误) 【答案】D 例2.（2021•山东高考，16）关于细胞中的 H2O 和 O2，下列说法正确的是（    ） A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有 H2O 产生 B．有氧呼吸第二阶段一定消耗 H2 O C．植物细胞产生的 O2 只能来自光合作用 D．光合作用产生的 O2 中的氧元素只能来自于 H2O 【解析】 选项 关键词 题干或教材信息 结论 A 葡萄糖合成糖原 葡萄糖脱水缩合形成糖原 √ B 有氧呼吸第二阶段 丙酮酸和水反应生成CO2和[H] √ C 植物细胞产生的 O2 过氧化氢酶分解过氧化氢生成O2 × D 光合作用产生的 O2 光反应阶段水的分解产生氧气 √ 【答案】ABD 例3.（2021•山东高考，21）光照条件下，叶肉细胞中 O2与 CO2 竞争性结合 C5，O2与 C5结合后经一系列反应释放 CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 S oBS 溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示，SoBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。 （1）光呼吸中 C5与 O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片 CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是 。 （2）与未喷施 SoBS 溶液相比，喷施 100mg/L SoBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填：“高”或“低”)，据表分析，原因是 。 （3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究 SoBS 溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在 mg/L 之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 【解析】（1）光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。突然停止光照，光合作用吸收二氧化碳减少，但呼吸作用和光呼吸短时间内正常进行，导致二氧化碳释放量增加，随后光呼吸停止，使二氧化碳释放量降低。 （2）与对照相比，喷施100mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片光照下CO2吸收量增加，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。 （3）光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产量，由表可知，在 SoBS溶液浓度为200mg/L SoBS时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 【答案】（1）基质 光照停止，光合作用吸收二氧化碳减少，但呼吸作用和光呼吸短时间内正常进行，导致二氧化碳释放量增加 （2）低 喷施 SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片光照下CO2吸收量增加，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等 （3）100～300 五、高考模拟试题精选 一、单项选择题 1.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验，得到下表结果。下列相关叙述，错误的是(　　) 层析液 色素1 色素2 色素3 色素4 移动距离/cm 8.00 7.60 4.24 1.60 0.80 迁移率 —— 0.95 0.53 0.20 0.10 注：迁移率＝色素移动距离/层析液移动距离 A.可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇 B.新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4 C.4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4 D.迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光 【解析】D　绿叶中色素的提取和分离实验中，如果没有无水乙醇，可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠作为提取液，A正确；色素提取液呈绿色主要是由于含有叶绿素a和叶绿素b，两者在层析液中的溶解度较低，扩散距离较近，可对应表中的3、4，B正确；各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，则4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4，C正确；迁移率为0.95和0.53的色素分别对应胡萝卜素和叶黄素，两者主要吸收可见光中的蓝紫光，D错误。 2.高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(　　) A.图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上 B.利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端 C.植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光 D.弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 【解析】D　图中①(叶绿素b)、②(叶绿素a)主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，①(叶绿素b)应位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于①②吸收绿光最少，反射绿光，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境，故弱光下①(叶绿素b)的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。 3.将小球藻置于缺氧缺CO2条件下，进行5～10分钟光照处理，立刻移向黑暗环境中供给14CO2，小球藻合成了(14CH2O)。下列叙述正确的是(　　) A.在缺氧缺CO2条件下光照会导致叶绿体中NADPH减少 B.移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会向细胞外释放O2 C.供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加后逐渐减少为0 D.该实验不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同 【解析】D　在缺氧缺CO2条件下，给予光照条件叶肉细胞中会进行光反应，因此，不会导致叶绿体中NADPH减少，A错误；移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会吸收二氧化碳进行一段时间的暗反应过程，此时由于缺乏光照条件，故不会进行光反应向细胞外释放O2，B错误；供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加而后逐渐减少并趋于稳定，但不会减少到0，C错误；该实验没有场所作为单一变量的对照实验，因此，不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同，D正确。 4.在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是(　　) A.Rubisco存在于细胞质基质中 B.激活Rubisco需要黑暗条件 C.Rubisco催化CO2固定需要ATP D.Rubisco催化C5和CO2结合 【解析】D　由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段的化学反应是在叶绿体基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。 5.科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是(　　) A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能 B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 【解析】C　由图可知，①是类胡萝卜素，②是叶绿素b，③是叶绿素a。类胡萝卜素在红光区的吸收值为0，即不吸收红光，A错误；叶绿素b为黄绿色，叶绿素a为蓝绿色，二者均含有Mg＋，B错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最低，随层析液在滤纸条上扩散的速率最慢，故纸层析法分离色素时，处于滤纸条最下端的是叶绿素b，C正确；蔬菜大棚使用的塑料薄膜应该是无色透明的，以提高太阳光中的可见光的利用率，D错误。 二、多项选择题 6.科研人员以中华蚊母树为试验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如下表。相关叙述正确的是(　　) 提取方法 叶绿素a/(mg·g－1) 叶绿素b/(mg·g－1) 总叶绿素/(mg·g－1) 方法1(液氮法) 0.55 0.17 0.72 方法2(研磨法) 0.49 0.16 0.65 方法3(浸提法) 0.16 0.13 0.29 A.方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关 B.方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素 C.方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素 D.三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素 【解析】ABD　方法1(液氮法)提取率高，则叶绿素释放彻底，损伤少，说明与细胞破碎充分，操作时间短有关，A正确；方法2(研磨法)提取率低，因为研磨不彻底，用尼龙布过滤时会损失一定量的色素，B正确；延长提取时间可以充分提取色素，而光照强度不影响色素的提取，C错误；三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，进而提取色素，D正确。 7.我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.①②过程模拟暗反应中CO2的固定，③④过程模拟C3的还原 B.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 C.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中 D.该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低 【解析】ACD　图中①②过程模拟暗反应中二氧化碳的固定，③④过程模拟暗反应中三碳化合物的还原，A正确；由图可知，①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应，反应过程较剧烈，②③④是在酶的催化下完成的，反应较温和，B错误；植物光合作用的本质是利用光能将无机物二氧化碳和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程也将二氧化碳和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的，C正确；该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，因为植物体内会有一些不参与光合作用的细胞消耗糖类，所以植物体内淀粉的积累量较低，D正确。 8.我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.①②过程模拟暗反应中CO2的固定，③④过程模拟C3的还原 B.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 C.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中 D.该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低 【解析】ACD　图中①②过程模拟暗反应中二氧化碳的固定，③④过程模拟暗反应中三碳化合物的还原，A正确；由图可知，①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应，反应过程较剧烈，②③④是在酶的催化下完成的，反应较温和，B错误；植物光合作用的本质是利用光能将无机物二氧化碳和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程也将二氧化碳和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的，C正确；该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，因为植物体内会有一些不参与光合作用的细胞消耗糖类，所以植物体内淀粉的积累量较低，D正确。 三、非选择题 9.淀粉是粮食最主要的组分，也是重要的工业原料。中国科学院实现了人工合成淀粉，其途径如图1所示，该成果不依赖植物光合作用，在实验室人为提供能量的基础上，实现了从CO2和H2到淀粉分子的人工全合成。图2表示光合作用合成葡萄糖的过程。 图1 图2 (1)光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的________(用“C1模块”“C3模块”“C6模块”或“Cn模块”及箭头表示)。图1中Cn是由C6组成的淀粉，以C6为单位组成的生物大分子还有 _______________________________________________________________。 (2)据图2所示过程18O的转移路径和实验结果，推测用18O标记二氧化碳的实验目的是_________________________________________________________。 光合作用过程既能分解水也能产生水，结合图2分析光合作用的________(填“光反应”或“暗反应”)过程产生水，判断的依据是___________________________________________________________ __________________________________________________________。 (3)从能量的角度看，光合作用的本质是将太阳能转化为___________________________________________________________________。 人工合成淀粉的成功能否表明对光合作用的完全替代，请从能量的角度阐述你的理由： ___________________________________________________________________________________________________________________。 【解析】(1)NADPH和ATP参与光合作用暗反应过程中C3的还原，光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的C3模块→C6模块。以C6为单位组成的生物大分子除淀粉外，还有糖原、纤维素。(2)根据图2分析可知，用18O标记二氧化碳的实验目的是探究二氧化碳中氧转化为水中氧的途径。由图2可知，合成ATP时，也产生了水，场所为叶绿体类囊体。(3)光合作用的本质是将太阳能转化为有机物中储存的化学能。 【答案】　(1)C3模块→C6模块　糖原、纤维素 (2)探究二氧化碳中氧转化为水中氧的途径　光反应　产生水的场所为叶绿体类囊体，与ATP同时生成　(3)有机物中储存的化学能　不能，人工合成淀粉所需能量是人为提供的能量，而光合作用合成淀粉所需能量是生产者直接固定的太阳能 10.生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________，又能保证____________正常进行。 (3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果) 【解析】(1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2可用于光合作用，同时叶肉细胞也进行呼吸作用，呼吸作用释放出来的CO2也可用于光合作用。(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。(3)该实验的目的是验证植物甲在干旱环境中存在特殊的CO2固定方式，根据题干信息晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，推测苹果酸的存在会导致液泡中呈酸性，由白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，可判断苹果酸分解释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性，因此实验中需要检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。 【答案】(1)叶绿体、细胞质基质、线粒体　细胞呼吸 (2)蒸腾作用过强导致植物失水　光合作用 (3)实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。预期结果：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天 学科网（北京）股份有限公司 $$