第11讲 细胞代谢综合分析（专项训练）（北京专用）2026年高考生物一轮复习讲练测

第11讲 细胞代谢综合分析 目录 01 课标达标练 【题型一】光合作用和呼吸作用的综合分析 02 能力突破练（新情境+新考法+新角度） 03 高考溯源练 题型一 光合作用和呼吸作用的综合分析 1．（24-25高三上·北京房山·开学考试）在自然条件下，某植物叶片总光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。由图不能得出的结论是（　　） A．温度为a和c时，植物有机物积累速率相等 B．温度为d时，该植物体的干重会减少 C．温度大于b时，光合速率降低的原因可能是气孔关闭 D．温室大棚种植时，晚上适当降低温度可以增产 2．（23-24高三上·北京朝阳·期中）研究者检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下（CO2吸收量的变化，每2s记录一个实验数据并以点的形式呈现在下图中。相关叙述正确的是（　　） A．拟南芥在光照时只进行光合作用，在黑暗时只进行呼吸作用 B．200s内拟南芥的光合速率在0.2-0.6μmol•m-2•s-1范围 C．在300s时拟南芥的呼吸速率可达到2.2μmol•m-2•s-1 D．转入黑暗条件下100s后，拟南芥CO2释放量逐渐增加 3．（2022·北京房山·二模）研究者测定了野生型和气孔发育不良突变体拟南芥在不同光强下CO2，吸收速率，结果如图所示。下列叙述不正确的是（    ） A．无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同 B．野生型和突变体均在光强为Р时开始进行光合作用 C．光强度大于250μmol·m-2·s-1时，单位时间内突变体有机物的积累量小于野生型 D．光强为Q时，二者光合速率的差异可能主要是由于二氧化碳浓度引起的 4．（2024·北京海淀·二模）环境适宜的条件下，研究人员测定某植物在不同温度下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓度，结果如下图。下列叙述不正确的是（　　） A．胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用 B．5℃时，胞间CO2浓度较高的原因可能是光合作用相关酶的活性较低 C．叶温在30℃~40℃时，净光合速率下降主要是叶片气孔关闭所致 D．30℃下单位时间内有机物的积累量最大 5．发菜是一种生长在干旱地区的陆生蓝藻。如图是不同NaCl浓度对某种发菜光合速率和呼吸速率的影响曲线。下列描述错误的是 A．此种发菜在测定的NaCl浓度范围内均可正常生长 B．发菜细胞中无叶绿体，但含有能吸收光能的色素 C．此种发菜生长的最适NaCl浓度为615mol/L D．随NaCl浓度升高，发菜光合速率和呼吸速率的变化趋势不同 6．（24-25高三上·北京昌平·期末）大气CO2浓度增加和环境温度持续升高是全球气候变化的两个特征，下图为四种环境条件下的净光合速率(CO2吸收速率)。下列叙述错误的是（   ） A．升温处理可能降低了光合作用相关酶的活性 B．高CO2浓度增加暗反应原料，提升最大光合速率 C．光照强度为0时，②组呼吸速率低于①组 D．高光照强度条件下，④组净光合速率最高 1.中国科学家通过液滴微流控技术将天然的叶绿体内类囊体膜与CETCH循环体系(含Ccr等多种酶)共同封装到了液滴中构建出了一个“半天然半合成系统”，该系统能连续将CO2转化为乙醇酸，进而实现人工合成淀粉，如图所示。以下说法正确的是（    ） A．通常使用密度梯度离心法从菠菜叶肉细胞中分离出叶绿体 B．光照越强，CETCH循环的速率就越快 C．据图分析B溶液是水溶液，CETCH循环相当于光合作用中的暗反应阶段 D．在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该反应体系糖类的积累量高于植物 2.2025年2月中国科学技术大学熊宇杰教授团队实现了人工光合系统的高通量筛选，为未来高效人工光合系统研发提供了一种可行性范式。人工光合系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，据此分析下列说法错误的是（    ） A．人工光合系统中相当于光反应的模块是模块1和模块2 B．模块2中还应添加ADP、Pi和NADP+等物质以便完成能量转换 C．若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内甲的含量将减少 D．若植物与人工光合系统固定等量的CO2，则植物糖类的积累量低于人工光合系统 3.下图1为植物甲和乙的光合作用光响应曲线，图2为长期在一定光强下生长的两株甲的光合作用光响应曲线，下列相关说法正确的是（    ） A．PAR>800μmolm-2⋅s-1时增加CO2会提高乙光合速率 B．甲能够在较低光合有效辐射时可达到其最大光合速率 C．图1中相同光合有效辐射条件下甲的净光合速率大于乙 D．图2表明叶片光合作用的特性与其生长条件无关 4.光补偿点是指光合过程中固定的CO2与呼吸过程中释放的CO2量相等时的光照强度。研究发现水稻中野生型（WT）和突变体（ygl）在不同栽培条件下产量有差异。测得两种水稻植株在弱光条件下净光合速率的变化如下图。为进一步探究其原因，研究者在相同光照强度的强光条件下，测定了两种水稻植株的相关生理指标见表格。下列叙述错误的是（　　） 注：RuBP羧化酶是指催化CO2固定的酶。 水稻植株 叶绿素 类胡萝卜素 RuBP 羧化酶含量 O2产生速率 WT 4.08 0.63 4.6 25.6 ygl 1.73 0.47 7.5 30.9 （单位：略） A．ygl在光强度下降到30umol·m-2·s-1时，叶片的总光合速率仍大于其呼吸速率 B．RuBP羧化酶能催化3-磷酸甘油酸形成，该过程不消耗ATP和NADPH C．相比ygl，WT 的光合色素多，WT在此强光条件下光反应较强 D．相比ygl，WT光补偿点低，WT在光照不足的地区有较强的竞争优势 5.（2025·北京顺义·一模）“倒春寒”使紫花苜蓿在返青期发生低温胁迫。为探究低温胁迫后光合作用恢复的限制因素，科研人员选取苜蓿幼苗放入培养箱，低温处理后再进行室温恢复培养，检测指标及结果如图1： (1)称取适量新鲜苜蓿叶片，加少量石英砂、碳酸钙和一定量的 ，研磨过滤制成色素提取液，用于测定叶绿素含量。将叶片切成大小一致的圆片，置于适宜浓度的NaHCO3溶液中，测定叶圆片的 速率（μmol/m2·s），代表净光合速率。 (2)据图1可知，低温会 叶绿素含量。叶绿素含量变化并非影响光合速率的唯一因素，依据是室温恢复培养72h后， 。 (3)紫花苜蓿叶绿体中部分特定叶绿素与蛋白构成大型复合物，即光系统，可分为Ⅰ、Ⅱ两种类型。图2为光系统Ⅱ（PSⅡ）电子传递的过程示意图。 ①图2中特定叶绿素的电子可被 激发跃迁为高能电子，再传递给电子受体。失去电子的叶绿素从电子供体中获得电子，电子供体则夺取水的电子，促进水分解直接生成 ，电子受体的高能电子继续传递，PSⅡ恢复初始状态。 ②若电子传递受阻，叶绿素吸收的光能无法用于光合作用，多余的能量以更强的荧光释放。对暗处理的叶片施以强光照射，快速连续采集荧光信号，照光0.3ms和2ms时的荧光强度分别反映PSⅡ供体侧和受体侧的电子传递情况。正常情况下，供体侧电子传递顺畅，但受体侧传递速度较慢，电子在受体侧堆积，电子传递暂时中断。若将低温处理前和恢复常温后的叶片荧光强度值记为a和b，则0.3ms和2ms时，a与b的大小关系分别为 ，说明低温造成PSⅡ的供体侧功能受损，限制了光合作用的恢复。 6.（22-23高三上·北京石景山·期末）气孔由一对保卫细胞和它们之间的孔隙构成。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度，这样既能保证CO2的供给，又能防止水过多散失。 (1)CO2经气孔被运至叶肉细胞的 中，参与光合作用的 反应。 (2)关于气孔开闭的假说之一是：在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞 导致气孔开放（选填“吸水”、“失水”）。黑暗时，由于 ，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 (3)气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥展开了相关研究。 ①以光照12h/黑暗12h为光照周期进行实验，结果如图1、2所示： 图Ⅰ结果显示，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后 h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。结合图1、2所示的结果，可得出的结论是 。 ②研究发现，对于保卫细胞气孔能否打开的调控，蔗糖与TOR激酶起到相同的作用。为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAM1的相对表达量。 组别 1 2 3 4 蔗糖 － ＋ － ＋ TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋ 注：＋/－分别表示有/无添加 能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动的实验结果为 。 7.（24-25高三上·北京·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 提高光合作用速率的新构想 光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。 光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。 人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图1所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。 组别 导入基因 NADPH含量（pmol） ATP含量（μmol） CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1） 一 无 193.5 39.28 86 二 A、B 190.83 35.23 85 三 A、B、C 112.83 62.53 119 注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。 光合微生物通常利用低于的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。 人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。 (1)类囊体膜上的 捕获光能可将 分解为O2和H+。图1中①②表示的物质分别是 ；NADPH在③的进一步反应中的作用是 。 (2)表中组别二的结果说明 。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加 进行培养，实验结果应与组别 结果相同。 (3)综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因。 (4)基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题 。 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 2．（2022·福建·高考真题）曲线图是生物学研究中数学模型建构的一种表现形式。下图中的曲线可以表示相应生命活动变化关系的是（　　） A．曲线a可表示自然状态下，某植物CO2吸收速率随环境CO2浓度变化的关系 B．曲线a可表示葡萄糖进入红细胞时，物质运输速率随膜两侧物质浓度差变化的关系 C．曲线b可表示自然状态下，某池塘草鱼种群增长速率随时间变化的关系 D．曲线b可表示在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化的关系 3．（2017·北京·高考真题）下图表示了某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系。据此，对该植物生理特性理解错误的是（    ） A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高 B．净光合作用的最适温度约为25℃ C．适合该植物生长的温度范围是10~50℃ D．在0~25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大 4．（2025·河南·高考真题）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。 回答下列问题： (1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。 (2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 （答出2点即可）。 (3)在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 （填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 。 5．（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。 6．（2023·广东·高考真题）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。 水稻材料 叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ，叶片主要吸收可见光中的 光。 (2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和 。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体 ，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线 。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第11讲 细胞代谢综合分析 目录 01 课标达标练 【题型一】光合作用和呼吸作用的综合分析 02 能力突破练（新情境+新考法+新角度） 03 高考溯源练 题型一 光合作用和呼吸作用的综合分析 1．（24-25高三上·北京房山·开学考试）在自然条件下，某植物叶片总光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。由图不能得出的结论是（　　） A．温度为a和c时，植物有机物积累速率相等 B．温度为d时，该植物体的干重会减少 C．温度大于b时，光合速率降低的原因可能是气孔关闭 D．温室大棚种植时，晚上适当降低温度可以增产 【答案】A 【分析】总光合速率是指植物光合作用制造有机物的速率，呼吸速率是指植物细胞呼吸消耗有机物的速率。当总光合速率大于呼吸速率时，植物有机物积累，积累速率为总光合速率减去呼吸速率。 【详解】A、积累速率为总光合速率减去呼吸速率，温度为a时，图中可以看出总光合速率和呼吸速率的差值大于温度c，因此度为a和c时，植物有机物积累速率不相等，A错误； B、温度d时，该植物叶片的呼吸速率等于总光合速率，但是对于整个植物体来说，还包括一些不能进行光合作用的细胞，因此植物体的呼吸速率大于总光合速率，因此消耗的有机物多于制造的有机物，该植物体的干重会减少，B正确； C、温度大于b时，光合速率降低，可能是因为温度过高导致气孔关闭，影响了二氧化碳的吸收，从而影响光合作用，C正确； D、温室大棚种植时，晚上没有光合作用，只有呼吸作用，适当降低温度可以降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗，从而达到增产的目的，D正确。 故选A。 2．（23-24高三上·北京朝阳·期中）研究者检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下（CO2吸收量的变化，每2s记录一个实验数据并以点的形式呈现在下图中。相关叙述正确的是（　　） A．拟南芥在光照时只进行光合作用，在黑暗时只进行呼吸作用 B．200s内拟南芥的光合速率在0.2-0.6μmol•m-2•s-1范围 C．在300s时拟南芥的呼吸速率可达到2.2μmol•m-2•s-1 D．转入黑暗条件下100s后，拟南芥CO2释放量逐渐增加 【答案】C 【分析】植物的二氧化碳吸收量是净光合量，总光合作用量是净光合量＋呼吸量。 【详解】A、植物在光照时同时进行光合作用和呼吸作用，A错误； B、据图分析，拟南芥叶片在照光条件下进行光合作用，CO2吸收量在0.2～0.6μmol•m-2•s-1范围内，在300s时拟南芥只进行呼吸作用，所以CO2释放量达到2.2μmol•m-2•s-1，真正的光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率=（0.2～0.6）+2.2=2.4～2.8μmolCO2•m-2•s-1，B错误； C、在300s时时黑暗状态，拟南芥只进行呼吸作用，所以CO2释放量达到2.2μmol•m-2•s-1，C正确； D、图示为CO2的吸收量，吸收量是负数，也说明转入黑暗条件下100s后，拟南芥CO2释放量逐渐降低，说明呼吸速度在降低，D错误。 故选C。 3．（2022·北京房山·二模）研究者测定了野生型和气孔发育不良突变体拟南芥在不同光强下CO2，吸收速率，结果如图所示。下列叙述不正确的是（    ） A．无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同 B．野生型和突变体均在光强为Р时开始进行光合作用 C．光强度大于250μmol·m-2·s-1时，单位时间内突变体有机物的积累量小于野生型 D．光强为Q时，二者光合速率的差异可能主要是由于二氧化碳浓度引起的 【答案】B 【分析】在没有光照时，植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，此时CO2的吸收量为负值，随着光照强度的增强，植物开始进行光合作用，但由于这时的光照强度弱，植物的光合作用强度小于呼吸作用，从外观来看，植物的CO2仍是负值，再随着光照强度的增强，植物的光合作用强度等于植物的呼吸作用，这时植物CO2的吸收值为零，然后再随着光照强度的增加，植物的光合作用强度大于呼吸作用，植物的CO2吸收值为正，最后当光照强度达到某一值时，随着光照强度的增加，植物的光合作用不再发生变化，这时植物的光合作用达到了最大值。 【详解】A、由曲线图可以看出无光照时，两曲线合成一条曲线，表明无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同，A正确； B、P点是野生型和突变体光合作用强度和呼吸作用强度相等的点，野生型和突变体在光照强度为P点前就已开始进行光合作用，B错误； C、从图中可以看出，光照强度大于250μmol•m-2•s-1时，突变型净光合作用小于野生型，所以单位时间内有机物的积累量突变体小于野生型，C正确； D、由于突变体的气孔发育不良，影响了植物对CO2的吸收。结合图像所给信息可知，光照强度为Q时，野生型的光合作用强度比突变型的大，可能是由于突变体的气孔小于野生型，造成突变型对外界CO2的吸收量不足引起的，D正确。 故选B。 4．（2024·北京海淀·二模）环境适宜的条件下，研究人员测定某植物在不同温度下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓度，结果如下图。下列叙述不正确的是（　　） A．胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用 B．5℃时，胞间CO2浓度较高的原因可能是光合作用相关酶的活性较低 C．叶温在30℃~40℃时，净光合速率下降主要是叶片气孔关闭所致 D．30℃下单位时间内有机物的积累量最大 【答案】C 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。呼吸作用一般指机体将来自环境的或细胞自己储存的有机营养物的分子（如糖类、脂类、蛋白质等），通过一步步反应降解成较小的、简单的终产物（如二氧化碳、乳酸、乙醇等）的过程。光合与呼吸的差值可用净光合速率来表示，具体指标可以是氧气释放量、二氧化碳吸收量、有机物积累量等。 【详解】A、胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用，被C5固定为C3，A正确； B、5℃时，可能由于光合作用相关酶的活性较低，导致光合速率下降，胞间CO2浓度较高，B正确； C、叶温在30℃~40℃时，气孔开放程度上升，胞间CO2上升，即CO2充足，不是净光合速率下降的主要原因，可能是由于高温导致酶部分失活，C错误； D、30℃下净光合速率最大，单位时间内有机物的积累量最大，D正确。 故选C。 5．发菜是一种生长在干旱地区的陆生蓝藻。如图是不同NaCl浓度对某种发菜光合速率和呼吸速率的影响曲线。下列描述错误的是 A．此种发菜在测定的NaCl浓度范围内均可正常生长 B．发菜细胞中无叶绿体，但含有能吸收光能的色素 C．此种发菜生长的最适NaCl浓度为615mol/L D．随NaCl浓度升高，发菜光合速率和呼吸速率的变化趋势不同 【答案】A 【分析】据图分析：该实验的自变量是氯化钠的浓度，因变量是某种发菜光合速率和呼吸速率，实验表明在一定的范围内随着氯化钠的浓度升高，发菜的真光合速率、净光合速率和呼吸速率都有所提高，超过一定浓度真光合速率和净光合速率均下降，呼吸速率缓慢提高并基本稳定。 【详解】A.由图可知，此种发菜在测定的NaCl浓度范围较高时净光合速率<0，不能正常生长，A错误； B. 发菜是蓝藻的一种，属于原核生物，体内无叶绿体，但有能吸收光能的色素，B正确； C. 图中氯化钠浓度在615mol/L时净光合速率最大，故发菜生长的最适NaCl浓度为615mol/L，C正确； D.随NaCl浓度升高，发菜光合速率和呼吸速率的变化趋势不同，D正确。 故选A。 6．（24-25高三上·北京昌平·期末）大气CO2浓度增加和环境温度持续升高是全球气候变化的两个特征，下图为四种环境条件下的净光合速率(CO2吸收速率)。下列叙述错误的是（   ） A．升温处理可能降低了光合作用相关酶的活性 B．高CO2浓度增加暗反应原料，提升最大光合速率 C．光照强度为0时，②组呼吸速率低于①组 D．高光照强度条件下，④组净光合速率最高 【答案】D 【分析】由图可知，升温降低净光合速率，增加CO2浓度可增大净光合速率。 【详解】A、①③组对比，③组净光合速率降低，②④组对比，④组净光合速率降低，均能看出升温处理可能降低了光合作用相关酶的活性，A正确； B、对比①②组、③④组均可看出高CO2浓度增加暗反应原料，提升最大光合速率，B正确； C、由图可知，曲线在纵轴上的交点为呼吸速率，光照强度为0时，②组呼吸速率低于①组，C正确； D、高光照强度条件下，②组净光合速率最高，D错误。 故选D。 1.中国科学家通过液滴微流控技术将天然的叶绿体内类囊体膜与CETCH循环体系(含Ccr等多种酶)共同封装到了液滴中构建出了一个“半天然半合成系统”，该系统能连续将CO2转化为乙醇酸，进而实现人工合成淀粉，如图所示。以下说法正确的是（    ） A．通常使用密度梯度离心法从菠菜叶肉细胞中分离出叶绿体 B．光照越强，CETCH循环的速率就越快 C．据图分析B溶液是水溶液，CETCH循环相当于光合作用中的暗反应阶段 D．在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该反应体系糖类的积累量高于植物 【答案】D 【分析】光合作用的光反应阶段包括水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）包括CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 【详解】A、分离细胞器常用的方法是差速离心法，而密度梯度离心法主要用于分离核酸、蛋白质等生物大分子，所以不能使用密度梯度离心法从菠菜叶肉细胞中分离出叶绿体，A错误； B、在一定范围内光照越强，光合作用强度越强，因而可推测CETCH循环的速率也会加快，但不会一直加快，B错误； C、由图可知，A溶液中进行光反应产生ATP、NADPH等，进而利用光反应的产物将CO₂转化为乙醇酸，磷脂分子尾部朝向B溶液，则B溶液是脂溶性的，CETCH循环相当于光合作用中的暗反应阶段，C错误； D、植物进行光合作用时，会有一部分糖类用于细胞呼吸等消耗，而该反应体系没有细胞呼吸等消耗糖类的过程，所以在与植物光合作用固定的CO₂量相等的情况下，该反应体系糖类的积累量高于植物，D正确。 故选D。 2.2025年2月中国科学技术大学熊宇杰教授团队实现了人工光合系统的高通量筛选，为未来高效人工光合系统研发提供了一种可行性范式。人工光合系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，据此分析下列说法错误的是（    ） A．人工光合系统中相当于光反应的模块是模块1和模块2 B．模块2中还应添加ADP、Pi和NADP+等物质以便完成能量转换 C．若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内甲的含量将减少 D．若植物与人工光合系统固定等量的CO2，则植物糖类的积累量低于人工光合系统 【答案】C 【分析】光合作用分为光反应和暗反应，图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能并进行水的光解，模块1和模块2相当于光反应阶段；模块3将活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能，相当于暗反应阶段。 【详解】A、该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的是模块1和模块2，模块1相当于光合作用中色素吸收光能，模块2进行光反应中水的光解和ATP的合成，A正确； B、模块2中还应添加ADP、Pi和NADP+等物质以便将电能转化成NADPH和ATP中活跃的化学能，B正确； C、据图判断甲为C5、乙为C3，若正常运转过程中气泵突然停转，二氧化碳浓度降低，二氧化碳的固定减少，C5的消耗减少，而光反应速率不变，C5的生成不变，导致短时间内甲（C5）的含量将增加，C错误； D、由于人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类，故在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物糖类的积累量，D正确。 故选C。 3.下图1为植物甲和乙的光合作用光响应曲线，图2为长期在一定光强下生长的两株甲的光合作用光响应曲线，下列相关说法正确的是（    ） A．PAR>800μmolm-2⋅s-1时增加CO2会提高乙光合速率 B．甲能够在较低光合有效辐射时可达到其最大光合速率 C．图1中相同光合有效辐射条件下甲的净光合速率大于乙 D．图2表明叶片光合作用的特性与其生长条件无关 【答案】A 【分析】分析图1可知自变量为光合有效辐射和植物种类，因变量净光合速率；分析图2可知自变量为光合有效辐射和对甲的处理方式，因变量净光合速率。 【详解】A、分析图1可知，当PAR>800μmolm-2⋅s-1时乙净光合速率不再变化，此时光照强度不再是限定因素，增加CO2可能会提高乙光合速率，A正确； B、当PAR>800μmolm-2⋅s-1时乙净光合速率不再变化，而甲依然在上升，因此乙能够在较低光强达到其最大光合速率，B错误； C、分析图1可知，当光照强度较弱时，相同光强甲净光合速率小于乙，C错误； D、分析图2可知光下生长的甲光饱和点更大，因此表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关，D错误。 故选A。 4.光补偿点是指光合过程中固定的CO2与呼吸过程中释放的CO2量相等时的光照强度。研究发现水稻中野生型（WT）和突变体（ygl）在不同栽培条件下产量有差异。测得两种水稻植株在弱光条件下净光合速率的变化如下图。为进一步探究其原因，研究者在相同光照强度的强光条件下，测定了两种水稻植株的相关生理指标见表格。下列叙述错误的是（　　） 注：RuBP羧化酶是指催化CO2固定的酶。 水稻植株 叶绿素 类胡萝卜素 RuBP 羧化酶含量 O2产生速率 WT 4.08 0.63 4.6 25.6 ygl 1.73 0.47 7.5 30.9 （单位：略） A．ygl在光强度下降到30umol·m-2·s-1时，叶片的总光合速率仍大于其呼吸速率 B．RuBP羧化酶能催化3-磷酸甘油酸形成，该过程不消耗ATP和NADPH C．相比ygl，WT 的光合色素多，WT在此强光条件下光反应较强 D．相比ygl，WT光补偿点低，WT在光照不足的地区有较强的竞争优势 【答案】C 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 【详解】A、ygl在光强度下降到30umol·m-2·s-1时，水稻植株的净光合速率为0，由于植株有些细胞不能进行光合作用，只进行呼吸作用，所以叶片的总光合速率仍大于其呼吸速率，A正确； B、RuBP羧化酶是指催化CO2固定的酶，RuBP羧化酶催化CO2与RuBP结合生成3-磷酸甘油酸，是CO2固定的过程，该过程无需消耗ATP和NADPH，B正确； C、表格显示，WT的叶绿素含量（4.08）显著高于ygl（1.73），但O2产生速率却低于ygl（WT为25.6，ygl为30.9），O2产生速率由光反应效率决定，说明WT的光合色素更多，但在此强光条件下光反应较弱，C错误； D、光补偿点低表明WT在弱光下更易达到光合与呼吸平衡，适合光照不足环境，D正确。 故选C。 5.（2025·北京顺义·一模）“倒春寒”使紫花苜蓿在返青期发生低温胁迫。为探究低温胁迫后光合作用恢复的限制因素，科研人员选取苜蓿幼苗放入培养箱，低温处理后再进行室温恢复培养，检测指标及结果如图1： (1)称取适量新鲜苜蓿叶片，加少量石英砂、碳酸钙和一定量的 ，研磨过滤制成色素提取液，用于测定叶绿素含量。将叶片切成大小一致的圆片，置于适宜浓度的NaHCO3溶液中，测定叶圆片的 速率（μmol/m2·s），代表净光合速率。 (2)据图1可知，低温会 叶绿素含量。叶绿素含量变化并非影响光合速率的唯一因素，依据是室温恢复培养72h后， 。 (3)紫花苜蓿叶绿体中部分特定叶绿素与蛋白构成大型复合物，即光系统，可分为Ⅰ、Ⅱ两种类型。图2为光系统Ⅱ（PSⅡ）电子传递的过程示意图。 ①图2中特定叶绿素的电子可被 激发跃迁为高能电子，再传递给电子受体。失去电子的叶绿素从电子供体中获得电子，电子供体则夺取水的电子，促进水分解直接生成 ，电子受体的高能电子继续传递，PSⅡ恢复初始状态。 ②若电子传递受阻，叶绿素吸收的光能无法用于光合作用，多余的能量以更强的荧光释放。对暗处理的叶片施以强光照射，快速连续采集荧光信号，照光0.3ms和2ms时的荧光强度分别反映PSⅡ供体侧和受体侧的电子传递情况。正常情况下，供体侧电子传递顺畅，但受体侧传递速度较慢，电子在受体侧堆积，电子传递暂时中断。若将低温处理前和恢复常温后的叶片荧光强度值记为a和b，则0.3ms和2ms时，a与b的大小关系分别为 ，说明低温造成PSⅡ的供体侧功能受损，限制了光合作用的恢复。 【答案】(1) 无水乙醇 O2释放 (2) 降低 叶绿素含量超过处理前水平，净光合速率升高但未恢复到处理前水平 (3) 光能 O2和H+ a＜b，a＞b 【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。 【详解】（1）在提取光合色素时，研磨叶片需要加入少量石英砂（有助于研磨充分）、碳酸钙（防止色素被破坏）和一定量的无水乙醇，因为光合色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中。净光合速率可以用单位时间、单位叶面积氧气的释放量或二氧化碳的吸收量等来表示，将叶片切成大小一致的圆片置于适宜浓度的NaHCO3溶液中，NaHCO3溶液可提供二氧化碳，此时测定叶圆片的氧气释放速率（μmol/m2·s），能代表净光合速率。 （2）从图1可以看出，与对照组相比，低温处理组的叶绿素含量降低，所以低温会降低叶绿素含量。室温恢复培养72h后，叶绿素含量恢复超过到对照组水平，但净光合速率并未恢复到对照组水平，这就说明叶绿素含量变化并非影响光合速率的唯一因素。 （3）①图2中特定叶绿素的电子可被光能激发跃迁为高能电子，再传递给电子受体，失去电子的叶绿素从电子供体中获得电子，电子供体夺取水的电子，促使水分解直接生成氧气和H+。 ②若电子传递受阻，叶绿素吸收的光能无法用于光合作用，多余的能量以更强的荧光释放。正常情况下，供体侧电子传递顺畅，低温造成PSⅡ的供体侧功能受损，那么低温处理前（a）的供体侧电子传递情况好于恢复常温后（b），所以0.3ms时a＜b；受体侧传递速度较慢，电子在受体侧堆积，电子传递暂时中断，低温处理后受体侧功能也受影响，但是相对来说恢复常温后受体侧电子传递会有所改善，所以2ms时a ＞b。 6.（22-23高三上·北京石景山·期末）气孔由一对保卫细胞和它们之间的孔隙构成。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度，这样既能保证CO2的供给，又能防止水过多散失。 (1)CO2经气孔被运至叶肉细胞的 中，参与光合作用的 反应。 (2)关于气孔开闭的假说之一是：在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞 导致气孔开放（选填“吸水”、“失水”）。黑暗时，由于 ，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 (3)气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥展开了相关研究。 ①以光照12h/黑暗12h为光照周期进行实验，结果如图1、2所示： 图Ⅰ结果显示，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后 h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。结合图1、2所示的结果，可得出的结论是 。 ②研究发现，对于保卫细胞气孔能否打开的调控，蔗糖与TOR激酶起到相同的作用。为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAM1的相对表达量。 组别 1 2 3 4 蔗糖 － ＋ － ＋ TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋ 注：＋/－分别表示有/无添加 能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动的实验结果为 。 【答案】(1) 叶绿体基质 暗 (2) 吸水 呼吸作用释放CO2 (3) 1 TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开。 与1组相比，2组相对表达量更高，3组与4组无显著差异，均小于1组。 【分析】验证气孔开闭由保卫细胞的吸水和失水引起的，则自变量为拟南芥叶片表皮所处液体的环境蔗糖和TOR激酶抑制剂的有无，因变量为气孔开闭情况。 【详解】（1）CO2经气孔被运至叶肉细胞的叶绿体基质中，在叶绿体基质中被固定为C3，参与光合作用的暗反应阶段。 （2）在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞吸水导致气孔开放。黑暗时只进行呼吸作用，由于呼吸作用释放CO2，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 （3）在图1中，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后1h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。图2中，开始光照时，对照组和抑制剂处理组保卫细胞气孔开闭情况一致，光照1h和3h后，对照组保卫细胞气孔增大，抑制剂处理组保卫细胞气孔打开程度基本无明显变化，结合图1、2所示的结果，可得出的结论是TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开。 若与1组相比，2组相对表达量更高，3组与4组无显著差异，均小于1组，则能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动，蔗糖与TOR激酶起到相同的调控作用。 【点睛】本题考查学生理解光合作用过程的光反应与暗反应的物质变化及场所，影响光合作用的因素，并学会分析题图获取信息，利用有效信息进行推理、综合解答问题，关键是学会看题图中给出的相关信息，结合具体情境答题。 7.（24-25高三上·北京·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 提高光合作用速率的新构想 光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。 光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。 人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图1所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。 组别 导入基因 NADPH含量（pmol） ATP含量（μmol） CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1） 一 无 193.5 39.28 86 二 A、B 190.83 35.23 85 三 A、B、C 112.83 62.53 119 注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。 光合微生物通常利用低于的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。 人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。 (1)类囊体膜上的 捕获光能可将 分解为O2和H+。图1中①②表示的物质分别是 ；NADPH在③的进一步反应中的作用是 。 (2)表中组别二的结果说明 。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加 进行培养，实验结果应与组别 结果相同。 (3)综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因。 (4)基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题 。 【答案】(1) 光合色素 水 O2、C5 作为还原剂并供能 (2) 导入A、B基因对蓝细菌光合作用效率没有显著影响 丙酮 三 (3)创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量，使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光，促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率，促进暗反应进行，提高光合速率 (4)此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】（1）类囊体膜上的光合色素捕获光能可将水光解的产物是H＋、e－和O2，据图可知，图中①是O2；②在暗反应过程中与二氧化碳结合，表示C5；③是C3的还原过程，NADPH在该过程的进一步反应中的作用是作为还原剂并供能。 （2） 分析表格可知，组别一没有导入基因，而组别二导入A、B基因，比较两组的结果可知，两组的NADPH、ATP和CO2固定速率均差别不大，说明导入A、B基因对蓝细菌光合作用效率没有显著影响；分析题意，本实验目的是验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，则实验的自变量是额外的NADPH的有无，结合题意可知，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，故研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加丙酮（图示过程中C酶是催化丙酮生成异丙醇的酶）进行培养；由于添加了C酶，故预期其实验结果与组别三结果相同。 （3）综合文中信息可知，在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因是：创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量，使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光,促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率，促进暗反应进行，提高光合速率。 （4）由于本实验是以蓝细菌为材料进行的，故为提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等的应用，可进一步研究的问题是：此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响。 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 【分析】二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。植物实际光合速率 = 净光合速率+呼吸速率。 【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．（2022·福建·高考真题）曲线图是生物学研究中数学模型建构的一种表现形式。下图中的曲线可以表示相应生命活动变化关系的是（　　） A．曲线a可表示自然状态下，某植物CO2吸收速率随环境CO2浓度变化的关系 B．曲线a可表示葡萄糖进入红细胞时，物质运输速率随膜两侧物质浓度差变化的关系 C．曲线b可表示自然状态下，某池塘草鱼种群增长速率随时间变化的关系 D．曲线b可表示在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化的关系 【答案】C 【分析】净光合速率等于光合作用的速率减去呼吸作用的速率，当夜晚或光照较弱等条件下，呼吸强于光合，净光合速率小于0。 【详解】A、自然状态下，环境CO2浓度变化情况，达不到抑制光合作用的程度，不可能造成曲线下降，不能用a曲线表示自然状态下，某植物CO2吸收速率随环境CO2浓度变化的关系，A错误； B、葡萄糖以协助扩散的方式进入红细胞，膜两侧葡萄糖浓度差越大，运输速率越大，但是最终受到细胞膜上葡萄糖载体数量的限制，曲线达到最高点后维持水平，a曲线与其不符，B错误； C、自然状态下，某池塘草鱼种群数量呈S形增长，其增长速率随时间变化先上升后下降至零，曲线b可表示其变化，C正确； D、在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化，清晨或傍晚可能小于零，b曲线与其不符，D错误。 故选C。 3．（2017·北京·高考真题）下图表示了某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系。据此，对该植物生理特性理解错误的是（    ） A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高 B．净光合作用的最适温度约为25℃ C．适合该植物生长的温度范围是10~50℃ D．在0~25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大 【答案】C 【分析】总光合作用=呼吸作用+净光合作用。由图可知，呼吸作用的最适温度为50℃，总光合作用的最适温度约为30℃，净光合作用的最适温度约为25℃。 【详解】A、由分析可知，呼吸作用的最适温度比光合作用的高，A正确； B、由上图可知，植物体在25℃时，净光合速率最高，说明该温度为净光合作用的最适温度，B正确； C、由图可知，超过45℃，净光合速率为负值，没有有机物的积累，不适合生长，C错误； D、在0～25℃范围内，光合作用的增大速率大于呼吸作用，说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，D正确。 故选C。 4．（2025·河南·高考真题）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。 回答下列问题： (1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。 (2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 （答出2点即可）。 (3)在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 （填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 。 【答案】(1) 为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育 (2) ①③④ 温度和二氧化碳浓度 (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 【分析】光补偿点时呼吸作用速率等于光合作用速率，光饱和点以后时影响各种植物的光合作用速率的因素不再是光照强度，影响作物光合作用的因素有光照强度、温度或二氧化碳浓度等。 【详解】（1）光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育，故光对植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。 （2）为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述‌盐胁迫组（③）和盐胁迫加光处理组‌（④）进行对比分析 。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④比较可判断实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。 （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。 5．（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。 【答案】(1)CO2的固定 (2) 细胞质基质 线粒体基质 (3) 光呼吸 呼吸作用 随着光照增强，光呼吸增强，转基因株系1和2降低了光呼吸，净光合速率比Wt更高 不能 总光合速率=净光合速率+光呼吸速率+细胞呼吸速率，无法获得株系1准确的光呼吸、细胞呼吸产生 CO,的速率，不能计算株系1的总光合速率 (4)与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 【分析】【关键能力】 （1）信息获取与加工 题干关键信息 所学知识 信息加工 反应过程的判断 光合作用暗反应包括二氧化碳固定和C3还原过程 反应①中五碳化合物与二氧化碳反应生成三碳化合物 有氧呼吸过程产生NADH的场所 有氧呼吸第一、二阶段产生NADH，分别发生在细胞质基质和线粒体基质 有氧呼吸以葡萄糖为底物，葡萄糖氧化分解产生NADH 判断植物光合作用中二氧化碳来源 植物叶片有气孔，叶片可通过气孔与外界交换气体；细胞呼吸也可产生二氧化碳 光呼吸可产生二氧化碳，细胞呼吸也产生二氧化碳，及从外界吸收 株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异的原因 净光合速率等于总光合速率减去呼吸速率 株系1和2是转基因植物，且改变的是光呼吸的相关基因； 计算出株系1的总光合速率 总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸速率 光呼吸也提供二氧化碳，故总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸速率+光呼吸速率。图3中提供了呼吸速率、净光合速率，但未提供光呼吸速率。 转基因株系1产量具优势的依据 植物的产量以净光合量来衡量 株系1净光合作用速率大 （2）逻辑推理与论证 【详解】（1）在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。 （2）有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 （3）由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸速率，7—10时，随着光照强度的增加，光呼吸增强，与WT相比，株系1、株系2降低了光呼吸，净光合速率比Wt更高。总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率，随着CO2浓度增加，光合速率增加，光呼吸速率减弱，图3中有净光合速率，该参数已知。当CO2浓度为0时，不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，此时净光合速率是个负值，取正后相当于呼吸速率，图3曲线虽然没有与纵轴相交，但稍微延长即可见其与纵轴将交于-10的点，因此呼吸速率也可以大致确定。但公式中的最后一项参数光呼吸速率随CO2的变化完全未知，导致总光合速率无法计算。 （4）由图2、图3可知，与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 6．（2023·广东·高考真题）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。 水稻材料 叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ，叶片主要吸收可见光中的 光。 (2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和 。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体 ，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线 。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题 。 【答案】(1) 类胡萝卜素/叶绿素比例较高 红光和蓝紫 (2) 等于 呼吸速率较高 (3)光能利用率较高 (4) 为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl（补充答案：为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl； 为什么在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl） 【分析】分析题表和题图：与WT相比，ygl植株的叶绿素和类胡萝卜素含量都较低，但类胡萝卜素/叶绿素较高，光饱和点较高，呼吸速率较高。 【详解】（1）根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。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，由ygl叶色呈黄绿可推测，主要吸收红光和蓝紫光。 （2）光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，即ygl的光饱和点等于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。 （3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体光能利用率高，是其高产的原因之一。 （4）由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率如下图： 分析图a和图示曲线，高光照强度WT的净光合速率小于ygl，低光照强度下WT的净光合速率大于ygl，在此基础上，可对这一现象的原因进行探究。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$