专题06 光系统及光合电子传递链-2025年高考生物考前复习专项必备

01 信息型选择题抢分 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。 一、考情分析 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。该命题点旨在考查考生能探究某种环境因素对光合作用强度的影响，分析不同环境因素影响光合作用强度的原因，说明光合作用原理在生产生活实践中的应用。 题目情境的呈现或是文字描述，或是图表展示。高考题目中涉及具体生产生活实践中的不同植物的光合作用。该命题点的试题情境一是当代科学家所做的一种或多种环境因素影响光合作用速率的实验数据表或坐标曲线图，二是大学教材中光合作用过程的文字或图解等。以光系统、光合电子传递链、人工光合系统等新情境材料为情境，结合光合作用的物质结构基础、光合作用的过程进行考查。 二、知识拓展 1.光系统的发现和概念 发现历程：早在 1943 年，爱默生以绿藻和红藻为材料研究量子产额，发现红降现象，即光子波长大于 685nm（远红光）时，虽叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降。1957 年，爱默生又观察到在远红光（710nm）条件下，补充红光（650nm），量子产额大增，比两种光单独照射总和还多，这种现象称为增益效应或爱默生效应。基于此，希尔等人在 1960 年提出双光系统概念。 2.光系统的类型 光系统Ⅰ（PSⅠ） 光系统Ⅱ（PSⅡ） 结构 颗粒较小，直径 11nm 颗粒较大，直径约 17.5nm 分布 类囊体膜的非垛叠部分 类囊体膜的垛叠部分 组成 中心色素 P700、电子受体和 PSⅠ 捕光复合体（LHCⅠ） PSⅡ反应中心、捕光复合体 Ⅱ和放氧复合体；中心色素 P680 功能 电子传递给 NADP⁺，使其还原为 NADPH 利用光能氧化水和还原质体醌，从而在类囊体两侧建立氢离子梯度 （2）光合电子传递链 光合链的组成及电子传递过程：在光合膜上存在两个光系统，且二者串联。已知蓝菜光合链的成员有质体醌（PQ）、质体蓝素、Cytb、Cytc₅及铁氧还蛋白（Fd）等。整个光合链可分为三段，分别为由 H₂O 至 PSⅡ；由 PSⅡ 至 PSⅠ；由 PSⅠ 至 NADP⁺（酰胺酸腺嘌呤二核苷酸磷酸）。 三、光系统和光合电子传递链应用实例 1.农业生产中提高作物光合效率 2.新能源开发利用 四、结论性语句 ①光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）。 ②光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H+、和e-，光系统Ⅰ主要介导NADPH的产生。 ②光反应时，通过光合色素将光能转化为电能，电子在电子传递体之间传递导致ATP和NADPH的合成。 ③光合作用ATP的合成依赖ATP合酶，通过光系统中电子传递链释放的能量在类囊体薄膜两侧建立质子梯度，质子顺电化学梯度流动时驱动ATP的合成。 三、高考真题分析 例1.（2023•湖北卷，8）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上的PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（   ） A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ雨PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水产生H+、电子和O2 选项 题干信息 推理 结论 A 已知 LHCⅡ 与 PSⅡ 的分离依赖 LHC 蛋白激酶的催化。当叶肉细胞内 LHC 蛋白激酶活性下降时，其催化 LHCⅡ 与 PSⅡ 分离的作用减弱，即 LHCⅡ 与 PSⅡ 分离减少。 LHCⅡ 与 PSⅡ 结合会增强对光能的捕获，所以此时 PSIⅡ 光复合体对光能的捕获增强 √ B Mg2 + 是叶绿素的组成成分。当 Mg2 + 含量减少时，PSⅡ 光复合体上的叶绿素含量会减少。 光合色素（包括叶绿素）能吸收光能，叶绿素含量减少会导致 PSⅡ 光复合体对光能的捕获减弱 √ 【解析】 选项 题干信息 推理 结论 C LHCⅡ 通过与 PSⅡ 结合或分离来增强或减弱对光能的捕获。 在弱光条件下，为了适应环境，植物需要增强对光能的捕获，此时 LHCⅡ 与 PSⅡ 结合，有利于对光能的捕获。 × D PSⅡ 光复合体能吸收光能，并分解水。 水的光解反应方程式为：2H2O→4H++4e-+O2, PSⅡ 光复合体分解水可以产生 H+、电子和 O2 √ 【答案】C 例2.（2024·北京·高考真题改编）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，不可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 例3.（2021·湖南·高考真题）图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题： （1）图b表示图a中的      结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，最终转化为      和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低．暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中电子传递速率会      （填“加快”或“减慢”）。 （2）为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以         （填“Fecy”或“DCIP”）为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是         。 ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于         ，从而提高光反应速率。 ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释         。 【解析】（1）光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光反应过程中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。 （2）①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用 ②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。 ③根据图b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 【答案】     类囊体膜     NADPH     减慢     Fecy     实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用     类囊体上的色素吸收光能、转化光能     ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低 $$ 06 光系统、光合电子传递链 一、考情分析 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。该命题点旨在考查考生能探究某种环境因素对光合作用强度的影响，分析不同环境因素影响光合作用强度的原因，说明光合作用原理在生产生活实践中的应用。 题目情境的呈现或是文字描述，或是图表展示。高考题目中涉及具体生产生活实践中的不同植物的光合作用。该命题点的试题情境一是当代科学家所做的一种或多种环境因素影响光合作用速率的实验数据表或坐标曲线图，二是大学教材中光合作用过程的文字或图解等。以光系统、光合电子传递链、人工光合系统等新情境材料为情境，结合光合作用的物质结构基础、光合作用的过程进行考查。 二、知识拓展 （一）光系统​ 1.光系统的发现和概念 发现历程：早在 1943 年，爱默生以绿藻和红藻为材料研究量子产额，发现红降现象，即光子波长大于 685nm（远红光）时，虽叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降。1957 年，爱默生又观察到在远红光（710nm）条件下，补充红光（650nm），量子产额大增，比两种光单独照射总和还多，这种现象称为增益效应或爱默生效应。基于此，希尔等人在 1960 年提出双光系统概念。​ 2.光系统的类型 （1）光系统的类型 光系统Ⅰ（PSⅠ） 光系统Ⅱ（PSⅡ） 结构 颗粒较小，直径 11nm 颗粒较大，直径约 17.5nm 分布 类囊体膜的非垛叠部分 类囊体膜的垛叠部分 组成 中心色素 P700、电子受体和 PSⅠ 捕光复合体（LHCⅠ） PSⅡ反应中心、捕光复合体 Ⅱ和放氧复合体；中心色素 P680 功能 电子传递给 NADP⁺，使其还原为 NADPH 利用光能氧化水和还原质体醌，从而在类囊体两侧建立氢离子梯度 （2）光合电子传递链​ 光合链的组成及电子传递过程：在光合膜上存在两个光系统，且二者串联。已知蓝菜光合链的成员有质体醌（PQ）、质体蓝素、Cytb、Cytc₅及铁氧还蛋白（Fd）等。整个光合链可分为三段，分别为由 H₂O 至 PSⅡ；由 PSⅡ 至 PSⅠ；由 PSⅠ 至 NADP⁺（酰胺酸腺嘌呤二核苷酸磷酸）。​ 1.非环式电子传递 特点：分解2H2O2，释放1H2O，生成2NADPH，有8个H+积累于类囊体腔。 2.环式电子传递 特点：不释放O2，无NADPH生成，有H+进入类囊体腔。 3.假环式电子传递 特点：有O2释放，无NADPH形成，有H+进入类囊体腔，电子最终受体是O2。在强光照射下，NADP+供应不足的情况下发生。 三、光系统和光合电子传递链应用实例​ （一）农业生产中提高作物光合效率​ 合理密植：通过合理安排植株密度，使作物叶片能够充分接受光照，避免相互遮挡。这样可以保证每个光系统都能捕获到足够的光能，促进光合电子传递的顺利进行，提高光合效率，进而增加作物产量。例如在水稻种植中，合理密植能够使水稻叶片分布均匀，充分利用太阳光能，提高水稻对光能的捕获和转化效率，增加水稻的光合作用产物积累，从而提高水稻产量。​ 光照调控：利用不同颜色的塑料薄膜或人工光源来调节光照的波长和强度，以满足作物不同生长阶段对光的需求。例如，在设施栽培中，红色和蓝色的 LED 灯可以模拟植物光合作用所需的主要光质。红光有利于 PSⅠ 的活性，蓝光则对 PSⅡ 的活性有促进作用 。通过调整红蓝光的比例，可以优化光系统的功能，增强光合电子传递，提高作物的光合速率和生长发育状况。一些蔬菜种植户在冬季利用红蓝光 LED 补光灯，显著提高了蔬菜的光合作用强度，增加了蔬菜的产量和品质。​ （二）新能源开发方面​ 人工模拟光合作用：研究人员试图模仿光系统和光合电子传递链的原理，设计人工光合系统来捕获太阳能并将其转化为化学能。例如，通过合成具有类似叶绿素功能的光吸收分子，构建人工反应中心，模拟电子传递过程，将水分解产生氢气。氢气作为一种清洁能源，有望成为未来替代化石燃料的重要能源载体。一些科研团队已经在实验室中成功构建了简单的人工光合系统模型，实现了在光照下水分解产生氢气的过程，虽然目前效率还较低，但为未来新能源的开发提供了新的方向和思路。​ 生物太阳能电池：借鉴光合电子传递链中电子传递的原理，开发生物太阳能电池。将含有光合色素的生物材料或模拟光合色素的分子与电极相结合，当受到光照时，色素分子吸收光能激发电子，电子通过类似光合电子传递链的途径传递到电极上，从而产生电流。这种生物太阳能电池具有环境友好、可再生等优点，虽然目前还面临着稳定性和效率等问题，但在未来绿色能源领域具有很大的发展潜力。 四、结论性语句 ①光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）。 ②光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H+、和e-，光系统Ⅰ主要介导NADPH的产生。 ②光反应时，通过光合色素将光能转化为电能，电子在电子传递体之间传递导致ATP和NADPH的合成。 ③光合作用ATP的合成依赖ATP合酶，通过光系统中电子传递链释放的能量在类囊体薄膜两侧建立质子梯度，质子顺电化学梯度流动时驱动ATP的合成。 三、高考真题分析 例1.（2023•湖北卷，8）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上的PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（ ） A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ雨PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水产生H+、电子和O2 例2.（2024·北京·高考真题改编）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，不可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 例3.（2021·湖南·高考真题）图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题： （1）图b表示图a中的 结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，最终转化为 和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低．暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中电子传递速率会 （填“加快”或“减慢”）。 （2）为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 据此分析： ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以 （填“Fecy”或“DCIP”）为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是 。 ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于 ，从而提高光反应速率。 ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释 。 四、高考模拟试题精选 一、单选题 1．（2025·贵州黔东南·模拟预测）光系统II可参与水的光解，并将其释放的电子传递给质体醒。三氮苯作用于光系统II中的质体醒，阻断电子传递。研究人员用不同质量分数的三氮苯分别处理甲、乙两种植物的离体叶绿体溶液，并置于光照且无CO2的密闭透明容器中进行实验，其他条件适宜，结果如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．该实验必须有光才能进行 B．该实验的自变量是植物的种类以及不同质量分数的三氮苯 C．三氮苯相对质量分数达到20%时，品种甲中水的光解速率不为0 D．该实验可说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 2．（2025·湖北黄冈·模拟预测）绿色植物中，光合电子传递由两个光反应系统相互配合来完成。一个是吸收远红光的特殊叶绿素a分子，最大吸收峰在700纳米处，称为P700。由P700和其他辅助复合物组成的光反应系统，称光系统I（PSI）。另一个是吸收红光的特殊叶绿素a分子，其吸收峰在680纳米处，称为P680。由P680和其他辅助复合物组成的光反应系统，称光系统Ⅱ（PSⅡ）。如图是植物细胞中部分生物膜的结构与完成的生理过程，下列相关叙述错误的是（    ）    A．图中膜是叶绿体的类囊体薄膜，该膜上可发生物质运输和能量转化 B．P680处可发生水的光解，产生的电子最终传递给NADP+生成NADPH C．P700吸收的远红光无法进行光合作用，但可为H+的主动运输提供能量 D．P是ATP、NADPH的组成元素，缺乏P时上述生理过程会受到影响 3．（2025·重庆·一模）当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图所示（活性氧：ROS，一种自由基）。据此e铁氰化钾（吸收e-）分析，下列说法错误的是（　　） A．由图可知叶绿体膜是生成NADPH的场所 B．强光导致NADPH和电子累积可能是导致光抑制的原因 C．强光导致活性氧大量增多可能是导致光损伤的原因 D．适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制 ​4．（2025·四川南充·二模）蓝细菌在早期地球强紫外线（UV）环境中逐步进化出了PSⅠ和PSⅡ两个光系统，其中PSⅡ光系统能以水作为还原剂进行产氧光合作用。随着大气和海洋氧气含量的增加，大气平流层中形成了臭氧层，UV强度大大减弱，使蓝细菌能够在树皮、盐碱地以及极地等多种环境中生存，同时蓝细菌的种类变得多样化。下列叙述错误的是（    ） A．基因突变可为蓝细菌进化出光系统提供原材料 B．UV的强度减弱与蓝细菌的PSⅡ光系统有关 C．树皮、盐碱地以及极地等环境决定了蓝细菌的进化方向 D．蓝细菌种类的多样化是UV与蓝细菌之间协同进化的结果 5．（2025·山东·模拟预测）当同时给予植物红光和远红光照射时，光合作用的效率大于分开给光的效率，这一现象称为双光增益效应，如左图所示；出现这一现象的原因是光合作用过程中存在两个串联的光系统，即光系统I和光系统Ⅱ，其作用机理如右图所示。以下相关说法正确的是（    ）      A．光系统I位于叶绿体类囊体，光系统Ⅱ位于叶绿体基质 B．双光增益是通过提高单位时间内光合色素对光能的吸收量来实现的 C．光系统I和光系统Ⅱ通过电子传递链串联起来，最终提高了光能的利用率 D．光系统I和光系统Ⅱ产生的氧化剂都可以氧化水，从而生成氧气 二、多选题 6．（2025·山东泰安·模拟预测）水杨酸（SA）对植物抗逆性有一定作用，ICS和 PL是植物水杨酸合成所需的两种重要基因。为研究SA作用机制，科研人员用适宜浓度的SA喷洒小麦叶片后，测定两种光照条件下的D1蛋白（D1是促进叶绿体光系统Ⅱ活性的关键蛋白）含量，结果如图甲所示（实验一、二为重复实验）。为探究SA对小麦作用的适宜浓度，科研人员在较强光照强度下做了相关实验，结果如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．逆境条件下，小麦的ICS和PL基因表达可能增强从而增加小麦的抗逆性 B．较强光照下，特定浓度 NaCl与SA对小麦光合作用存在协同作用 C．SA通过减少较强光照造成的D1蛋白含量降低程度，降低抗逆性 D．为确定SA作用的最适浓度，应在0.2~0.3μmol/L之间进一步实验 7．（2024·四川·一模）光系统Ⅱ的功能之一是利用从光中吸收的能量将水光解，并将其释放的电子传递给质体醌。三氮苯作用于光系统Ⅱ中的质体醌，阻断电子传递。用不同质量分数的三氮苯分别处理甲、乙两种植物的离体叶绿体溶液，并置于光照且无CO2的密闭透明容器中进行实验，其他条件适宜，结果如图。下列叙述正确的是（    ）    A．光系统Ⅱ位于甲、乙两种植物的叶绿体基质中 B．与品种乙相比，品种甲光系统Ⅱ中的质体醌对三氮苯更敏感 C．随着三氮苯质量分数的增加，品种甲中水的光解速率逐渐减小，达到20%时停止 D．据实验可推测水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 8．（2025·全国·模拟预测）“光系统”是指光合生物中能够吸收光能并将光能转变为化学能的多蛋白复合物。高等植物具有两个光系统（光系统Ι和光系统Ⅱ）。在强光照射下，植物会发生光抑制现象。许多研究表明位于叶绿体类囊体薄膜上的光系统Ⅱ（PSⅡ）是光抑制的敏感部位，它能在光合过程中传递电子。为研究NaCl对光抑制现象的影响，某研究人员选取若干株长势相同的冬小麦幼苗，分别用含0、100、200、300和400的NaCl培养液培养两周，取小麦相同位置的叶片作为材料，测量荧光光化学猝灭效率（猝灭效率越低，光抑制现象越明显），结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．该实验的自变量是培养液中的NaCl浓度 B．强光照射不会影响光合作用的暗反应阶段 C．低浓度的NaCl在1500lx时，可能会促进PSⅡ进行传递电子的过程 D．高浓度的NaCl会使冬小麦在较低的光照强度下就发生光抑制现象 三、非选择题 9．（2025·重庆·一模）植物光合作用过程中存在非环式（LEF）和环式电子传递（CEF），CEF是光合作用中重要的调节过程，指的是光系统I（PSI）中电子经由Fd、PQ、细胞色素b6f等电子传递体返回到PSI的循环电子传递途径。    (1)光合色素是植物进行光合作用的基础，成熟植物叶肉细胞中含量最多的光合色素是 ，可以用有机溶剂 来提取光合色素。 (2)结合题图分析：O2产生于类囊体膜的 侧，ATP的形成与H+浓度梯度有关，由图可知，光反应中光能最终转化为 中的化学能。ATP合酶发挥的具体作用是 （答两点）。 (3)从产物的角度分析，与LEF相比，CEF的特点是 。 (4)一棵马铃薯植株在生长过程中，光合作用产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量，原因是 。 10．（2025·四川绵阳·二模）材料一：小麦是我国最主要的粮食作物之一，其产量直接关系到国家粮食安全。小麦的光反应过程包括多个反应，其中最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体（称为光系统Ⅰ和光系统Ⅱ）中的电子被光激发的反应，如图所示。 材料二：某研究者测得小麦植株在 CK 条件（适宜温度和适宜光照）和HH条件（高温高光）下，培养5天后的相关指标数据如表。 组别 CK HH 温度/℃ 25 35 光照强度/（μmol·m-2. s-1） 500 1000 净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 12.1 1.8 气孔导度/（mmol·m-2·s-1） 114.2 31.2 胞间 CO2浓度/ ppm 308 448 Rubisco 活性/（U·mL-1） 189 61 注：①两组实验，除温度和光照有差异外，其余条件相同且适宜；②Rubisco是催化CO2固定的酶。 (1)据图1可知，光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统I，光系统Ⅱ中丢失的电子由 中的电子补充； 光系统Ⅰ中也有高能电子，其作用是形成 。英国植物学家希尔设计实验证明了水光解产生氧气，该实验将离体的叶绿体置于 条件下（答出2点即可）。 (2)由表中数据可以推知，HH条件下小麦净光合速率的下降的原因（从酶的活性上分析） 。此条件下的短时间内光反应产物NADPH和ATP在叶绿体中的含量 （“增加”、“减少”或“不变”）。 (3)过剩的光能会导致电子传递受阻，从而使电子与O2结合形成ROS（属于自由基），ROS积累使叶绿素降解增加，且积累到一定量使细胞衰老。强光下，ROS积累导致细胞衰老的原因是 。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 06 光系统、光合电子传递链 一、考情分析 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。该命题点旨在考查考生能探究某种环境因素对光合作用强度的影响，分析不同环境因素影响光合作用强度的原因，说明光合作用原理在生产生活实践中的应用。 题目情境的呈现或是文字描述，或是图表展示。高考题目中涉及具体生产生活实践中的不同植物的光合作用。该命题点的试题情境一是当代科学家所做的一种或多种环境因素影响光合作用速率的实验数据表或坐标曲线图，二是大学教材中光合作用过程的文字或图解等。以光系统、光合电子传递链、人工光合系统等新情境材料为情境，结合光合作用的物质结构基础、光合作用的过程进行考查。 二、知识拓展 （一）光系统​ 1.光系统的发现和概念 发现历程：早在 1943 年，爱默生以绿藻和红藻为材料研究量子产额，发现红降现象，即光子波长大于 685nm（远红光）时，虽叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降。1957 年，爱默生又观察到在远红光（710nm）条件下，补充红光（650nm），量子产额大增，比两种光单独照射总和还多，这种现象称为增益效应或爱默生效应。基于此，希尔等人在 1960 年提出双光系统概念。​ 2.光系统的类型 （1）光系统的类型 光系统Ⅰ（PSⅠ） 光系统Ⅱ（PSⅡ） 结构 颗粒较小，直径 11nm 颗粒较大，直径约 17.5nm 分布 类囊体膜的非垛叠部分 类囊体膜的垛叠部分 组成 中心色素 P700、电子受体和 PSⅠ 捕光复合体（LHCⅠ） PSⅡ反应中心、捕光复合体 Ⅱ和放氧复合体；中心色素 P680 功能 电子传递给 NADP⁺，使其还原为 NADPH 利用光能氧化水和还原质体醌，从而在类囊体两侧建立氢离子梯度 （2）光合电子传递链​ 光合链的组成及电子传递过程：在光合膜上存在两个光系统，且二者串联。已知蓝菜光合链的成员有质体醌（PQ）、质体蓝素、Cytb、Cytc₅及铁氧还蛋白（Fd）等。整个光合链可分为三段，分别为由 H₂O 至 PSⅡ；由 PSⅡ 至 PSⅠ；由 PSⅠ 至 NADP⁺（酰胺酸腺嘌呤二核苷酸磷酸）。​ 1.非环式电子传递 特点：分解2H2O2，释放1H2O，生成2NADPH，有8个H+积累于类囊体腔。 2.环式电子传递 特点：不释放O2，无NADPH生成，有H+进入类囊体腔。 3.假环式电子传递 特点：有O2释放，无NADPH形成，有H+进入类囊体腔，电子最终受体是O2。在强光照射下，NADP+供应不足的情况下发生。 三、光系统和光合电子传递链应用实例​ （一）农业生产中提高作物光合效率​ 合理密植：通过合理安排植株密度，使作物叶片能够充分接受光照，避免相互遮挡。这样可以保证每个光系统都能捕获到足够的光能，促进光合电子传递的顺利进行，提高光合效率，进而增加作物产量。例如在水稻种植中，合理密植能够使水稻叶片分布均匀，充分利用太阳光能，提高水稻对光能的捕获和转化效率，增加水稻的光合作用产物积累，从而提高水稻产量。​ 光照调控：利用不同颜色的塑料薄膜或人工光源来调节光照的波长和强度，以满足作物不同生长阶段对光的需求。例如，在设施栽培中，红色和蓝色的 LED 灯可以模拟植物光合作用所需的主要光质。红光有利于 PSⅠ 的活性，蓝光则对 PSⅡ 的活性有促进作用 。通过调整红蓝光的比例，可以优化光系统的功能，增强光合电子传递，提高作物的光合速率和生长发育状况。一些蔬菜种植户在冬季利用红蓝光 LED 补光灯，显著提高了蔬菜的光合作用强度，增加了蔬菜的产量和品质。​ （二）新能源开发方面​ 人工模拟光合作用：研究人员试图模仿光系统和光合电子传递链的原理，设计人工光合系统来捕获太阳能并将其转化为化学能。例如，通过合成具有类似叶绿素功能的光吸收分子，构建人工反应中心，模拟电子传递过程，将水分解产生氢气。氢气作为一种清洁能源，有望成为未来替代化石燃料的重要能源载体。一些科研团队已经在实验室中成功构建了简单的人工光合系统模型，实现了在光照下水分解产生氢气的过程，虽然目前效率还较低，但为未来新能源的开发提供了新的方向和思路。​ 生物太阳能电池：借鉴光合电子传递链中电子传递的原理，开发生物太阳能电池。将含有光合色素的生物材料或模拟光合色素的分子与电极相结合，当受到光照时，色素分子吸收光能激发电子，电子通过类似光合电子传递链的途径传递到电极上，从而产生电流。这种生物太阳能电池具有环境友好、可再生等优点，虽然目前还面临着稳定性和效率等问题，但在未来绿色能源领域具有很大的发展潜力。 四、结论性语句 ①光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）。 ②光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H+、和e-，光系统Ⅰ主要介导NADPH的产生。 ②光反应时，通过光合色素将光能转化为电能，电子在电子传递体之间传递导致ATP和NADPH的合成。 ③光合作用ATP的合成依赖ATP合酶，通过光系统中电子传递链释放的能量在类囊体薄膜两侧建立质子梯度，质子顺电化学梯度流动时驱动ATP的合成。 三、高考真题分析 例1.（2023•湖北卷，8）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上的PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（ ） A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ雨PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水产生H+、电子和O2 【解析】 选项 题干信息 推理 结论 A 已知 LHCⅡ 与 PSⅡ 的分离依赖 LHC 蛋白激酶的催化。当叶肉细胞内 LHC 蛋白激酶活性下降时，其催化 LHCⅡ 与 PSⅡ 分离的作用减弱，即 LHCⅡ 与 PSⅡ 分离减少。 LHCⅡ 与 PSⅡ 结合会增强对光能的捕获，所以此时 PSIⅡ 光复合体对光能的捕获增强 √ B Mg2 + 是叶绿素的组成成分。当 Mg2 + 含量减少时，PSⅡ 光复合体上的叶绿素含量会减少。 光合色素（包括叶绿素）能吸收光能，叶绿素含量减少会导致 PSⅡ 光复合体对光能的捕获减弱 √ C LHCⅡ 通过与 PSⅡ 结合或分离来增强或减弱对光能的捕获。 在弱光条件下，为了适应环境，植物需要增强对光能的捕获，此时 LHCⅡ 与 PSⅡ 结合，有利于对光能的捕获。 × D PSⅡ 光复合体能吸收光能，并分解水。 水的光解反应方程式为：2H2O→4H++4e-+O2, PSⅡ 光复合体分解水可以产生 H+、电子和 O2 √ 【答案】C 例2.（2024·北京·高考真题改编）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，不可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 【解析】 选项 题干或教材信息 结论 A 二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量 × B 降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量 √ C 给光源加滤光片，减少了光源，会降低光合速率 √ D 移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强 √ 【答案】BCD 例3.（2021·湖南·高考真题）图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题： （1）图b表示图a中的 结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，最终转化为 和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低．暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中电子传递速率会 （填“加快”或“减慢”）。 （2）为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 据此分析： ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以 （填“Fecy”或“DCIP”）为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是 。 ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于 ，从而提高光反应速率。 ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释 。 【解析】（1）光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光反应过程中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。 （2）①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用 ②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。 ③根据图b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 【答案】 类囊体膜 NADPH 减慢 Fecy 实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用 类囊体上的色素吸收光能、转化光能 ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低 四、高考模拟试题精选 一、单选题 1．（2025·贵州黔东南·模拟预测）光系统II可参与水的光解，并将其释放的电子传递给质体醒。三氮苯作用于光系统II中的质体醒，阻断电子传递。研究人员用不同质量分数的三氮苯分别处理甲、乙两种植物的离体叶绿体溶液，并置于光照且无CO2的密闭透明容器中进行实验，其他条件适宜，结果如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．该实验必须有光才能进行 B．该实验的自变量是植物的种类以及不同质量分数的三氮苯 C．三氮苯相对质量分数达到20%时，品种甲中水的光解速率不为0 D．该实验可说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 【解析】光反应需要在有光条件下进行，故该实验必须有光才能进行，A正确；结合题意及题图可知，该实验的自变量是植物的种类（品种甲、品种乙）以及不同质量分数的三氮苯（横坐标含义），B正确；据图可知，随着三氮苯质量分数的增加，品种甲的放氧速率逐渐降低，水的光解速率逐渐减小，达到20%时放氧速率为0，水的光解也停止，C错误；糖的合成与CO2有关，图中实验是将甲、乙两种植物的离体叶绿体溶液置于无CO2环境下进行，即没有糖的合成，但水的光解依然能够进行，说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，D正确。 【答案】C 2．（2025·湖北黄冈·模拟预测）绿色植物中，光合电子传递由两个光反应系统相互配合来完成。一个是吸收远红光的特殊叶绿素a分子，最大吸收峰在700纳米处，称为P700。由P700和其他辅助复合物组成的光反应系统，称光系统I（PSI）。另一个是吸收红光的特殊叶绿素a分子，其吸收峰在680纳米处，称为P680。由P680和其他辅助复合物组成的光反应系统，称光系统Ⅱ（PSⅡ）。如图是植物细胞中部分生物膜的结构与完成的生理过程，下列相关叙述错误的是（    ）    A．图中膜是叶绿体的类囊体薄膜，该膜上可发生物质运输和能量转化 B．P680处可发生水的光解，产生的电子最终传递给NADP+生成NADPH C．P700吸收的远红光无法进行光合作用，但可为H+的主动运输提供能量 D．P是ATP、NADPH的组成元素，缺乏P时上述生理过程会受到影响 【解析】图中显示了物质（如H+ 、电子、 NADP+等）的运输以及光能转化为ATP和NADPH中活跃化学能的能量转化过程，所以该膜是叶绿体的类囊体薄膜，且该膜上可发生物质运输和能量转化，A正确；由图可知，P680吸收光能后可发生水的光解，产生O2、H+和电子。 电子沿着图中箭头方向传递，最终传递给NADP+生成NADPH，B正确；P700吸收的远红光中的能量传递给电子用于光合作用生成NADPH，H+通过主动运输进入类囊体膜消耗的是P680吸收的红光中的能量，C错误；ATP的结构简式为A - P～P～P，其中含有磷酸基团，P是其组成元素；NADPH的结构中也含有磷元素。 从图中可知，该生理过程需要ATP和NADPH，所以缺乏P时上述生理过程会受到影响，D正确。 【答案】C 3．（2025·重庆·一模）当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图所示（活性氧：ROS，一种自由基）。据此e铁氰化钾（吸收e-）分析，下列说法错误的是（　　） A．由图可知叶绿体膜是生成NADPH的场所 B．强光导致NADPH和电子累积可能是导致光抑制的原因 C．强光导致活性氧大量增多可能是导致光损伤的原因 D．适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制 【解析】类囊体膜是生成NADPH的场所，A错误；强光导致光反应过强，NADPH和电子累积，导致活性氧大量增多，造成光合速率下降，导致光抑制或光损伤，BC正确；铁氰化钾能吸收电子，适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制，D正确。 【答案】A ​4．（2025·四川南充·二模）蓝细菌在早期地球强紫外线（UV）环境中逐步进化出了PSⅠ和PSⅡ两个光系统，其中PSⅡ光系统能以水作为还原剂进行产氧光合作用。随着大气和海洋氧气含量的增加，大气平流层中形成了臭氧层，UV强度大大减弱，使蓝细菌能够在树皮、盐碱地以及极地等多种环境中生存，同时蓝细菌的种类变得多样化。下列叙述错误的是（    ） A．基因突变可为蓝细菌进化出光系统提供原材料 B．UV的强度减弱与蓝细菌的PSⅡ光系统有关 C．树皮、盐碱地以及极地等环境决定了蓝细菌的进化方向 D．蓝细菌种类的多样化是UV与蓝细菌之间协同进化的结果 【解析】基因突变是生物进化的原材料，蓝细菌进化出光系统的过程中，基因突变为其提供了变异的基础，A正确；UV强度的减弱是由于大气中臭氧层的形成，而臭氧层的形成与蓝细菌的产氧光合作用（PSⅡ光系统）有关。因此，UV强度的减弱与蓝细菌的PSⅡ光系统有间接关系，B正确；自然选择决定了生物进化的方向，树皮、盐碱地以及极地等环境为蓝细菌提供了多样化的生存环境，树皮、盐碱地以及极地等环境决定了蓝细菌的进化方向，C正确；协同进化的结果是生物的多样性，蓝细菌在早期地球强紫外线（UV）环境中逐步进化出了PSⅠ和PSⅡ两个光系统，蓝细菌能够在树皮、盐碱地以及极地等多种环境中生存，同时蓝细菌的种类变得多样化，因此蓝细菌种类的多样化是环境与蓝细菌之间协同进化的结果，D错误。 【答案】D 5．（2025·山东·模拟预测）当同时给予植物红光和远红光照射时，光合作用的效率大于分开给光的效率，这一现象称为双光增益效应，如左图所示；出现这一现象的原因是光合作用过程中存在两个串联的光系统，即光系统I和光系统Ⅱ，其作用机理如右图所示。以下相关说法正确的是（    ）      A．光系统I位于叶绿体类囊体，光系统Ⅱ位于叶绿体基质 B．双光增益是通过提高单位时间内光合色素对光能的吸收量来实现的 C．光系统I和光系统Ⅱ通过电子传递链串联起来，最终提高了光能的利用率 D．光系统I和光系统Ⅱ产生的氧化剂都可以氧化水，从而生成氧气 【解析】绿色植物进行光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，故两个光系统位于类囊体薄膜上，A错误；单位时间内光合色素对光能的吸收量取决于光照强度、光合色素的量等，由图可知，双光增益现象得益于PSI和PSII之间形成电子传递链，相互促进，最终提高了光能的利用率，B错误，C正确；由图可知，只有光系统Ⅱ可以氧化水，D错误。 【答案】C 二、多选题 6．（2025·山东泰安·模拟预测）水杨酸（SA）对植物抗逆性有一定作用，ICS和 PL是植物水杨酸合成所需的两种重要基因。为研究SA作用机制，科研人员用适宜浓度的SA喷洒小麦叶片后，测定两种光照条件下的D1蛋白（D1是促进叶绿体光系统Ⅱ活性的关键蛋白）含量，结果如图甲所示（实验一、二为重复实验）。为探究SA对小麦作用的适宜浓度，科研人员在较强光照强度下做了相关实验，结果如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．逆境条件下，小麦的ICS和PL基因表达可能增强从而增加小麦的抗逆性 B．较强光照下，特定浓度 NaCl与SA对小麦光合作用存在协同作用 C．SA通过减少较强光照造成的D1蛋白含量降低程度，降低抗逆性 D．为确定SA作用的最适浓度，应在0.2~0.3μmol/L之间进一步实验 【解析】由图可知，较强光照会导致D1含量下降，较强光下用SA处理后D1含量虽仍低于CK组，但明显高于W2组，可推测经SA处理后，SA通过减少较强光照造成的D1蛋白含量及光系统Ⅱ活性降低程度，提高抗逆性，A正确；由图乙可知，在较强光照下，与清水组相比，单独使用特定浓度 NaCl处理后，小麦光合相对值降低，而与特定浓度 NaCl 与 SA共同处理组相比，小麦光合相对值有所提高，说明特定浓度 NaCl 与 SA对小麦光合作用存在拮抗作用，B错误；由题干信息可知，水杨酸（SA） 对植物抗逆性有一定作用，ICS 和 PL是植物水杨酸合成中的两种重要基因，所以在不利条件下，小麦的 ICS 和 PL基因表达可能增强从而增加小麦的抗逆性，C错误；由图乙可知，为确定SA作用的最适浓度，应在0.1~0.3μmol/L之间进一步实验，D错误。 【答案】BCD 7．（2024·四川·一模）光系统Ⅱ的功能之一是利用从光中吸收的能量将水光解，并将其释放的电子传递给质体醌。三氮苯作用于光系统Ⅱ中的质体醌，阻断电子传递。用不同质量分数的三氮苯分别处理甲、乙两种植物的离体叶绿体溶液，并置于光照且无CO2的密闭透明容器中进行实验，其他条件适宜，结果如图。下列叙述正确的是（    ）    A．光系统Ⅱ位于甲、乙两种植物的叶绿体基质中 B．与品种乙相比，品种甲光系统Ⅱ中的质体醌对三氮苯更敏感 C．随着三氮苯质量分数的增加，品种甲中水的光解速率逐渐减小，达到20%时停止 D．据实验可推测水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 【解析】光系统Ⅱ的功能之一是利用从光中吸收的能量将水光解，并将其释放的电子传递给质体醌，即光系统Ⅱ参与光反应过程，光反应场所是叶绿体类囊体薄膜，因此光系统Ⅱ位于甲、乙两种植物的叶绿体类囊体薄膜中，A错误；三氮苯作用于光系统Ⅱ中的质体醌，阻断电子传递，阻断光反应，氧气释放减少，据图可知，与品种乙相比，品种甲放氧速率降低，推测品种甲光系统Ⅱ中的质体醌对三氮苯更敏感，B正确；据图可知，随着三氮苯质量分数的增加，品种甲的放氧速率逐渐降低，水的光解速率逐渐减小，达到20%时放氧速率为0，水的光解也停止，C正确；糖的合成与CO2有关，图中实验是将甲、乙两种植物的离体叶绿体溶液置于无CO2环境下进行，即没有糖的合成，但水的光解依然能够进行，说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，D正确。 【答案】BCD 8．（2025·全国·模拟预测）“光系统”是指光合生物中能够吸收光能并将光能转变为化学能的多蛋白复合物。高等植物具有两个光系统（光系统Ι和光系统Ⅱ）。在强光照射下，植物会发生光抑制现象。许多研究表明位于叶绿体类囊体薄膜上的光系统Ⅱ（PSⅡ）是光抑制的敏感部位，它能在光合过程中传递电子。为研究NaCl对光抑制现象的影响，某研究人员选取若干株长势相同的冬小麦幼苗，分别用含0、100、200、300和400的NaCl培养液培养两周，取小麦相同位置的叶片作为材料，测量荧光光化学猝灭效率（猝灭效率越低，光抑制现象越明显），结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．该实验的自变量是培养液中的NaCl浓度 B．强光照射不会影响光合作用的暗反应阶段 C．低浓度的NaCl在1500lx时，可能会促进PSⅡ进行传递电子的过程 D．高浓度的NaCl会使冬小麦在较低的光照强度下就发生光抑制现象 【解析】由题意及题图可知，该实验的自变量是培养液中的NaCl浓度和光照强度，A错误；强光照射影响光反应阶段，进而影响暗反应阶段，B错误；分析题图可知，实验组100mmol⋅L−1 和200mmol⋅L−1 的NaCl培养液在1500lx时，它们的荧光光化学猝灭效率比对照组（0mmol⋅L−1的NaCl培养液）高，说明低浓度的NaCl可能促进PSⅡ进行传递电子的过程，从而缓解光抑制现象，C正确；分析题图可知，实验组300mmol⋅L−1和400mmol⋅L−1的NaCl培养液在光照强度较低时，它们的荧光光化学猝灭效率比对照组（0mmol⋅L−1的NaCl培养液）低，说明高浓度的NaCl会使冬小麦在较低的光照强度下就发生光抑制现象，D正确。 【答案】CD 三、非选择题 9．（2025·重庆·一模）植物光合作用过程中存在非环式（LEF）和环式电子传递（CEF），CEF是光合作用中重要的调节过程，指的是光系统I（PSI）中电子经由Fd、PQ、细胞色素b6f等电子传递体返回到PSI的循环电子传递途径。    (1)光合色素是植物进行光合作用的基础，成熟植物叶肉细胞中含量最多的光合色素是 ，可以用有机溶剂 来提取光合色素。 (2)结合题图分析：O2产生于类囊体膜的 侧，ATP的形成与H+浓度梯度有关，由图可知，光反应中光能最终转化为 中的化学能。ATP合酶发挥的具体作用是 （答两点）。 (3)从产物的角度分析，与LEF相比，CEF的特点是 。 (4)一棵马铃薯植株在生长过程中，光合作用产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量，原因是 。 【解析】（1）成熟植物叶肉细胞中含量最多的光合色素是叶绿素a，最少的是胡萝卜素，光合色素不溶于水，常用有机溶剂无水乙醇来提取光合色素。 （2）光反应产生的ATP和NADPH用于发生在叶绿体基质中进行的暗反应，判断H2O光解发生在类囊体膜的内侧；光反应中光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能。ATP合酶发挥的具体作用是运输H+和催化ATP合成。 （3）从产物的角度分析，与LEF相比，CEF的特点是不产生O2、NADPH、H+、e⁻。 （4）光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中。 【答案】(1)叶绿素a 无水乙醇 (2)内 ATP、NADPH 运输H+和催化ATP合成 (3)不产生O2、NADPH（H+、e-） (4)光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中 10．（2025·四川绵阳·二模）材料一：小麦是我国最主要的粮食作物之一，其产量直接关系到国家粮食安全。小麦的光反应过程包括多个反应，其中最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体（称为光系统Ⅰ和光系统Ⅱ）中的电子被光激发的反应，如图所示。 材料二：某研究者测得小麦植株在 CK 条件（适宜温度和适宜光照）和HH条件（高温高光）下，培养5天后的相关指标数据如表。 组别 CK HH 温度/℃ 25 35 光照强度/（μmol·m-2. s-1） 500 1000 净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 12.1 1.8 气孔导度/（mmol·m-2·s-1） 114.2 31.2 胞间 CO2浓度/ ppm 308 448 Rubisco 活性/（U·mL-1） 189 61 注：①两组实验，除温度和光照有差异外，其余条件相同且适宜；②Rubisco是催化CO2固定的酶。 (1)据图1可知，光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统I，光系统Ⅱ中丢失的电子由 中的电子补充； 光系统Ⅰ中也有高能电子，其作用是形成 。英国植物学家希尔设计实验证明了水光解产生氧气，该实验将离体的叶绿体置于 条件下（答出2点即可）。 (2)由表中数据可以推知，HH条件下小麦净光合速率的下降的原因（从酶的活性上分析） 。此条件下的短时间内光反应产物NADPH和ATP在叶绿体中的含量 （“增加”、“减少”或“不变”）。 (3)过剩的光能会导致电子传递受阻，从而使电子与O2结合形成ROS（属于自由基），ROS积累使叶绿素降解增加，且积累到一定量使细胞衰老。强光下，ROS积累导致细胞衰老的原因是 。 【解析】（1）据题图1可知，光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统I，这时一部分丢失的能量便转化为ATP中活跃的化学能，光系统Ⅱ中丢失的电子由H2O光解产生的电子作为补充；光系统I吸收光能后，也产生高能电子，可与H+、 NADP+在类囊体膜上结合形成NADPH。‌1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气，该实验被后人称为希尔反应，据此可知，该实验将离体的叶绿体置于有水、有光照、无二氧化碳、加入铁盐或其他氧化剂等条件下。 （2）根据表格数据可知，HH组的胞间CO2的浓度高于CK组，而Rubisco活性低于CK组，所以HH条件下番茄净光合速率的下降并不是由于气孔关闭导致光合作用缺乏原料CO2造成的，而是由于Rubisco活性下降影响了二氧化碳的固定的速率，进而引起光能的转化效率降低。由于HH组的Rubisco活性降低，二氧化碳固定形成C3的速率降低，C3还原消耗的NADPH和ATP减少，所以此条件下的光反应产物NADPH和ATP在叶绿体中的含量将增加。 （3）强光下，过剩的光能会导致电子传递受阻，从而使电子与O2结合形成ROS，ROS含有未配对电子，属于自由基，表现出高度的反应活性，会攻击和破坏细胞内叶绿素等各种分子，从而导致细胞衰老。 【答案】(1)H2O/水 NADPH 有水、有光照、无二氧化碳、加入铁盐或其他氧化剂 (2)HH 条件下由于 Rubisco 活性下降影响了 CO2固定过程，进而引起光合效率降低 增加 (3)ROS 含有未配对电子属于自由基，表现出高度的反应活性，会攻击和破坏细胞内叶绿素等各种分子 （大分子也可以），从而导致细胞衰老 学科网（北京）股份有限公司 $$