第11讲 光合作用与呼吸作用综合分析（专项训练）（广东专用）2026年高考生物一轮复习讲练测

第11讲 光合作用与呼吸作用综合分析 目录 01 课标达标练 【题型一】光合作用和细胞呼吸的区别与联系分析 【题型二】光合速率、净光合速率和呼吸速率的计算 【题型三】C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸 02 能力突破练（新角度+新考法+新思维+新情境） 03 高考溯源练（含2025年高考真题） 题型一 光合作用和细胞呼吸的区别与联系分析 1．下列关于光合作用和呼吸作用的叙述正确的是（　　） A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的 B．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用 C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用 D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行 【答案】C 【详解】A、光合作用只有在有光的条件下进行，呼吸作用在有光和无光的条件下都能进行，所以在有光的条件下能够同时进行光合作用和呼吸作用，在黑暗中只能进行呼吸作用，A错误； B、光合作用光反应阶段产生的ATP只用于暗反应阶段，B错误； C、光合作用形成的糖类可在细胞呼吸中作为原料被氧化分解，C正确； D、光合作用在植物的叶肉细胞进行，细胞呼吸在植物的叶肉细胞和根细胞中均可进行，D错误。 故选C。 二、解答题 2．（24-25高一下·广东惠州·期中）下图为某绿色植物叶绿体内相关生理过程示意图（编号①②表示结构，I、Ⅱ表示过程）。据图回答下列问题： (1)图中表示光合作用光反应阶段的是 （填“I”或“Ⅱ”），该过程在叶绿体的[①] （填名称）上进行。 (2)在暗反应过程中，CO2首先与C5结合，生成两个C3分子，该过程称为 。 (3)若给植物提供H218O和CO2，合成的（CH2O）中 （填“能”或“不能”）检测到18O，原因是 。 (4)夏季晴朗的中午，某些农作物光合作用强度会减弱，主要原因是 。 【答案】(1) I 类囊体薄膜（基粒） (2)CO2的固定 (3) 能 H218O能参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2，C18O2可参与光合作用暗反应形成（CH218O） (4)气温过高，部分气孔关闭，CO2供应不足 【详解】（1）光合作用光反应阶段进行水的光解及ATP和NADPH的合成，图中表示光合作用光反应阶段的是I，该过程在叶绿体的类囊体薄膜（基粒）中进行。 （2）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2个C3，这个过程称为CO2的固定。 （3）由于H218O可参与有氧呼吸产生C18O2，C18O2通过光合作用暗反应可形成（CH218O），因此若给对照组植物提供H218O和CO2，合成的（CH2O）中能检测到18O。 （4）植物需要的CO2是通过气孔从外界吸收的，夏季晴朗的中午，气温过高会导致部分气孔关闭，植物吸收的CO2减少，CO2供应不足，造成光合作用强度减弱。 3．（24-25高一上·广东广州·期末）下图1为水稻叶肉细胞物质运输与代谢的部分过程简图，①-⑦为相关生理过程，下图2表示在不同光照强度下该水稻叶肉细胞的氧气释放速率。请据图回答： (1)施肥时应适当施加Mg元素，原因之一Mg是组成 的必需元素。过程③是光合作用的 阶段，吸收光能的色素分布在 。 (2)光合作用各个阶段紧密联系，能量转化和物质变化密不可分，过程③向④提供 和 。 (3)稻田要定期排水是为了避免根细胞进行 （用图1中数字标号），使根系变黑、腐烂。 (4)若该植物24h处于图2中b点对应的光照强度，该植物有机物的积累情况是 （选填“大于0”“等于0”或“小于0”）；影响d点后氧气释放速度不再增加的因素是 。（至少两点） 【答案】(1) 叶绿素 光反应 叶绿体类囊体薄膜 (2) ATP NADPH (3)⑤⑦ (4) 小于0 CO₂浓度、温度、水分等 【详解】（1）Mg是组成叶绿素合成的必需元素。过程③水光解产生氧气，为光合作用的光反应阶段。吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。 （2）过程③（光反应）向④（暗反应）提供ATP和NADPH。 （3）稻田要定期排水是为了避免根细胞进行⑤⑦（无氧呼吸），无氧呼吸产生酒精，酒精对根细胞有毒害作用，会导致根系变黑、腐烂。 （4）在图2中，b点对应的光照强度下，叶肉细胞氧气释放速率为0，说明叶肉细胞光合作用产生的氧气量等于呼吸作用消耗的氧气量，而植物除了叶肉细胞进行呼吸作用外，其余细胞也进行呼吸作用。因此，该植物有机物的积累情况是小于0。当光照强度再增加，而d点后氧气释放速度不再增加时，可能的影响因素包括以下几点：CO₂浓度：如果CO₂浓度不足，即使光照强度增加，光合作用速率也不会提高。温度：如果温度过高或过低，会影响光合作用和呼吸作用的酶活性。水分：如果土壤水分不足，会导致气孔关闭，减少CO₂的供应，从而限制光合作用速率。 4．（22-23高三上·广东河源·阶段练习）下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意图，其中Ⅰ~Ⅴ为生理过程，a~h为物质名称，请回答： (1)图中物质g和b分别是 和 。 (2)上述Ⅰ~Ⅴ过程中，消耗H2O的过程是 ，有NADH产生的过程是 。 (3)物质a分布在叶绿体的 ，提取物质a的原理是 。某同学将绿叶中的色素提取出来后，用 法分离色素，发现滤纸条上没有色素带，造成此结果的原因可能是 （写出2点）。 【答案】(1) 二氧化碳 氧气 (2) Ⅰ、Ⅳ Ⅲ、Ⅳ (3) 类囊体薄膜 光合色素易溶于乙醇等有机溶剂 纸层析 层析液没过滤液细线、用清水作为提取液 【详解】（1）图中II是暗反应，g与f （ C5）结合生成h（C3），物质g是CO2；I是光反应，由H2O生成b和e，表示的生理过程是水的光解，V是有氧呼吸的第三阶段，b与NADH（[H]）结合生成水，说明b是O2。 （2）光反应发生水的光解，有氧呼吸第二阶段发生丙酮酸与水反应生成二氧化碳和[H]，故I光反应和IV有氧呼吸的第二阶段均消耗H2O。NADH为细胞呼吸的中间产物，图中III有氧呼吸的第一阶段和IV有氧呼吸的第二阶段均能产生NADH。 （3）物质a是光合色素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，是光反应的场所。提取物质a（光合色素）的原理是光合色素易溶于乙醇等有机溶剂，能用无水乙醇等将光合色素提取出来。各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快;溶解度小，扩散速度慢，故可用纸层析法分离色素。若研磨时用清水作为提取液，或分离色素时层析液没过滤液细线，这些操作均可能导致滤纸条上没有色素带。 5．（23-24高一上·广东潮州·期末）图1为番茄叶肉细胞中的两种膜结构以及发生的部分生化反应示意图。图2 是在充满N₂与CO₂的密闭容器中，用水培法栽培番茄(CO₂充足)。测得图1中两种膜产生与消耗O₂ 速率的变化曲线。结合图1、2 回答问题。    (1)图1中，甲所示生物膜存在于 (细胞器)中，乙所示生物膜的名称是 。 (2)图2中5~8h间,番茄植株干重将 (增加、不变、减少);9~10h间,甲膜生成O₂的速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是 ；若此环境因素维持不变，容器内的O₂含量将逐渐下降并完全耗尽，此时 成为ATP 合成的唯一场所。 (3)若在8h时，将容器置于冰水浴中，请推测乙膜消耗O₂的速率将会出现的变化及其原因: 。 (4)科研人员采用人工遮荫的方法，探究遮荫强度对该植物合作用的影响，结果如下表。请分析回答： 遮荫程度 净光合速率/ μmolCO₂/(m²·s) 实际光合速率/ μmolCO₂/(m²·s) 0%(对照) 8.32 9.23 20%(遮荫) 8.26 9.06 40%(遮荫) 9.14 9.83 60%(遮荫) 6.55 7.03 据表中数据，在答题卷相应的坐标中绘制不同遮荫条件下叶片呼吸速率的变化曲线，并根据数据提出提高该植物产量的合理建议： 【答案】(1) 叶绿体 线粒体内膜 (2) 增加 光照(强度) 细胞质基质 (3)O₂ 消耗速率下降，因为低温抑制了酶的活性 (4)  适当遮荫(间种一些其他高秆作物) 【详解】（1）图1中，图甲表示光合作用的光反应，该过程发生在叶肉细胞的叶绿体中；图乙表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上。 （2）甲膜生成氧气的速率即光合作用速率，乙膜消耗氧气的速率即呼吸速率，5-8h间，氧气的释放速率相对稳定且高于氧气的消耗速率，说明光合作用大于呼吸作用，所以容器内的CO2含量将减少，有机物积累，番茄植株干重增加；9-10h间，甲膜生成O2的速率迅速下降，且将低到0，说明光反应停止，可能发生变化的环境因素是光照减弱直至停止；10h时甲膜氧气生成速率为0，说明光照彻底停止，光反应也完全停止ATP不再生成，若此环境因素维持不变，容器内氧气耗尽后有氧呼吸停止，番茄只能进行无氧呼吸，细胞质基质成为ATP合成的唯一场所。 （3）光合作用的进行需要酶的催化，而酶活性的发挥需要适宜温度，故若在8h时，将容器置于冰水浴中，低温抑制了酶的活性，O₂ 消耗速率下降。 （4）分析表格，实验的自变量是遮阴程度，因变量是呼吸速率，而呼吸速率=实际光合速率-净光合速率，故可绘制图形如下：  ；据表可知，在一定的遮阴程度下，净光合速率较高，故可通过适当遮荫或间种一些其他高秆作物提高该植物产量。 题型二 光合速率、净光合速率和呼吸速率的计算 6．（24-25高三上·云南昆明·阶段练习）图为某植物在不同温度下，测得相关指标的变化曲线。下列叙述错误的是（　　） A．光下叶肉细胞的线粒体基质中有CO2生成，叶绿体基质消耗CO2 B．给该植物浇灌含18O的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O C．30℃时，该植物固定CO2速率为10mmol·cm-2·h-1 D．40℃条件下，若黑暗和光照时间相等，该植物能正常生长 【答案】D 【详解】A、光下叶肉细胞会进行光合作用和呼吸作用，光合作用叶绿体基质消耗CO2，呼吸作用线粒体基质中有CO2生成，A正确； B、给该植物浇灌含18O的H2O，光反应水的光解，生成18O标记的O2，18O标记的H2O参与有氧呼吸第二阶段，可生成C18O2，一段时间后空气中能检测出C18O2，H218O可与丙酮酸在有氧呼吸第二阶段产生C18O2，C18O2参与光合作用暗反应合成（CH218O），B正确； C、实线表示吸收二氧化碳速率，为净光合作用速率，虚线为CO₂产生速率，表示呼吸作用速率，图甲30℃时，该植物固定CO2的速率为8+2=10mmol·cm-2·h-1，C正确； D、40℃条件下，净光合速率和呼吸速率相等，若白天和黑夜时间相等，则有机物不会积累，植物不能生长，D错误。 故选D。 7．（23-24高一下·广东茂名·阶段练习）如图表示某植物的一个叶肉细胞及其相关生理过程示意图，下列说法中不正确的是（　　） A．图中的叶肉细胞呼吸释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量 B．M中NADPH的运动方向是从叶绿体的类囊体到叶绿体的基质 C．M、N都有两层膜，都能产生ATP D．真核细胞中都含有M、N，原核细胞中都不含M、N 【答案】D 【详解】A、分析题图可知，图示细胞中线粒体进行有氧呼吸产生的CO2除了供叶绿体M使用外，还释放到细胞外，则说明呼吸作用释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量，A正确； B、NADPH是光反应的产物，在暗反应中起作用。光反应发生在类囊体膜上，暗反应发生在叶绿体基质。因此，叶绿体中NADPH的运动方向是由叶绿体的类囊体到叶绿体的基质，B正确； C、M可以进行光合作用，N是有氧呼吸的主要场所，两者都有两层膜，都可以产生ATP，C正确； D、真核细胞中不一定含线粒体（N）和叶绿体（M），如哺乳动物成熟的红细胞，D错误。 故选D。 8．（2024·广东广州·一模）油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用，开花36天后果实逐渐变黄，如图表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化，据图判断下列说法错误的是（    ） A．24天时果皮细胞光合作用固定CO2的量比第12天时少 B．果实呼吸速率随开花后天数增加而逐渐减弱 C．36天时果皮细胞会从外界环境吸收一定量的O2 D．48天时果皮因光反应减弱导致光合速率减少 【答案】C 【详解】A、依据图形数据分析，开花24天时的果实实际光合速率约为6.2+2=8.2，开花12天时的实际光合速率为6+3.5=9.5，故开花24天时的果实实际光合速率（光合作用固定CO2的量）低于开花12天时的，A正确； B、从图可得，在实验范围内，随着开花天数的增加，呼吸速率在减弱，B正确； C、由图可知，第36天，果实的净光合作用的速率大于0，光合速率＞呼吸速率，故果皮细胞会向外界环境释放一定量的O2，C错误； D、开花36天后果实逐渐变黄，开花48天的时候，果皮颜色会更黄，叶绿素减少，光反应减弱，光合速率减小，D正确。 故选C。 二、实验题 9．（24-25高一下·广东深圳·期中）为探究光照强度对不同植物幼苗光合作用能力的影响，某生物兴趣小组做如下实验，将生长状况相同的不同植物的幼苗分成A、B两组，分别栽种在温度适宜，其他条件均相同的环境中，测定结果如图所示。 (1)该实验的自变量是 。 (2)如果在光照强度为300 （lx）的条件下培养这两组幼苗，则这两组幼苗的生长速度理论上相等，理由是 。 (3)当光照强度为1 500 （lx）时，限制A和B组幼苗光合作用强度的环境因素主要是 、 。 (4)若B植物此时处于光照强度为150（lx）的环境条件，那么此时的叶肉细胞处于图2中的 （填数字）的状态。 (5)为进一步研究A组植物的生理活动，该生物兴趣小组分别设置了不同温度的8个大棚，CO2浓度及其他外界条件相同且适宜，测得该植物的净光合速率和黑暗条件下的呼吸速率相对值如下表。请回答下列问题： 温度（℃） 20 25 30 35 40 45 50 55 净光合速率相对值 2 4 5 3 0 -4 -3 -2 呼吸速率相对值 2 3 3.5 4.5 4.8 4.5 3 2 呼吸作用的酶的最适温度为 ，若大棚中每天光照、黑暗各12h，则8个大棚中的植物生长最好的是温度为 的大棚。 【答案】(1)光照强度和不同植物幼苗 (2)当光照强度为300LX时，A、B两组幼苗的净光合速率相等 (3) 二氧化碳浓度 光照强度 (4)④ (5) 40 ∘C 30℃ 【详解】（1）据图可知，该实验的自变量是光照强度和不同植物幼苗。 （2）当光照强度为300LX时，A、B两组幼苗的净光合速率相等，所以在光照强度为300 lx的条件下培养这两组幼苗，则这两组幼苗的生长速度理论上是相等的。 （3）当光照强度为1 500 lx时，A组幼苗已达光合作用最大值，此时限制因素主要是二氧化碳浓度；而限制B 组幼苗的环境因素是光照强度。 （4）若B植物此时处于光照强度为150（lx）的环境条件，幼苗的净光合速率为0，但由于幼苗的根部等细胞不能进行光合作用只能进行呼吸作用，所以此光照条件下，幼苗叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，处于图2中的④的状态。 （5） 观察表格中呼吸速率相对值的数据可知，当温度为40 ∘C时，呼吸速率相对值达到最大（4.8），之后随着温度升高呼吸速率相对值下降。 因此，呼吸作用的酶的最适温度约为40 ∘C，根据题意分析，若大棚中每天光照、黑暗各12h，那么只有12小时光合作用净量大于12小时呼吸量时，植物才能够正常生长。分析表格数据可知，只有温度为25℃、30℃的两个大棚符合该条件。其中植物生长最好的温度为30℃，此时净光合速率-呼吸速率相对值较大。 10．（2024·广东广州·一模）某科研小组在9月份选择晴朗天气对自然条件下生长的红花和粉白花野生巨紫荆的光合参数日变化情况进行观测，得到如下调查结果。请回答下列问题： (1)为保证实验结果的准确性，科研人员应注意减小 对实验结果的影响。 (2)红花和粉白花野生巨紫荆叶片净光合速率日变化曲线均为双峰曲线，且第一个峰值均大于第二个峰值，试分析原因： 。 (3)12：00，光合午休现象明显，研究人员提出两种推测：一种是气孔导度降低，引起 ，直接影响暗反应；一种是温度升高，导致 上的光合色素或酶的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的 减少，导致光合能力降低。 (4)水分利用效率（WUE）也是农业生产中需要关注的一个重要指标，可用净光合速率/蒸腾速率来表示。蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。净光合速率相同的情况下，即产量相似时，WUE数值越低意味着在实际农业生产中 。10：00～12：00，红花野生巨紫荆的WUE数值的变化为 （填“上升”“不变”或“下降”），原因是 。 【答案】(1)植株大小、光照、温度、湿度、土壤条件等无关变量 (2)10：00与14：00相比，气孔导度高，有利于暗反应进行 (3) 二氧化碳供应不足 叶绿体类囊体薄膜 NADPH和ATP (4) 蒸腾速率越高（或需要补充更多的水分） 下降 10：00～12：00，红花野生巨紫荆的净光合速率下降，而蒸腾速率基本不变，所以其WUE数值下降 【详解】（1）对自然条件下生长的红花和粉白花野生巨紫荆的光合参数日变化情况进行观测，可得到图示曲线，为保证实验结果的准确性，科研人员应注意减小植株大小、光照、温度、湿度、土壤条件等无关变量对实验结果的影响。 （2）红花和粉白花野生巨紫荆叶片净光合速率日变化曲线均为双峰曲线，且第一个峰值均出现在10：00，第二个峰值均出现在14：00，10：00与14：00相比，光照强度类似，气孔导度高，有利于暗反应进行。 （3）光合午休的两种推测：一种是气孔导度降低，引起二氧化碳供应不足，直接影响暗反应；一种是温度升高，导致叶绿体类囊体薄膜上的光合色素或酶的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的NADPH和ATP减少，导致光合能力降低。 （4）根据水分利用效率的定义可知，在净光合速率相同的情况下，WUE数值越低意味着在实际农业生产中蒸腾速率越高，即一定时间内单位叶面积蒸腾的水量越多。10：00～12：00，红花野生巨紫荆的净光合速率降低，而蒸腾速率基本不变，故此期间红花野生巨紫荆的WUE数值下降。 题型三 C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸 11．玉米称为C4植物，其光合作用的暗反应过程如图所示，酶1为PEP羧化酶，可固定低浓度的CO2形成C4，酶2为RuBP羧化酶。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程，固定CO2的能力较C4植物弱，称为C3植物。下列说法错误的是（    ） A．酶1固定CO2的能力比酶2强 B．叶肉细胞中固定光能的色素位于类囊体薄膜上 C．酶1和酶2能催化同一个化学反应，但效率不同 D．与小麦相比，玉米更能适应高温、干旱的环境 【答案】C 【详解】A 、由图可知，酶 1 能固定低浓度的 ，说明酶 1 固定 的能力比酶 2 强，A 正确； B 、 叶肉细胞中固定光能的色素位于类囊体薄膜上，B 正确； C 、酶 1 和酶 2 催化的不是同一个化学反应，C 错误； D 、因为玉米能利用低浓度的CO2形成C4 ，所以与小麦相比，玉米更能适应高温、干旱的环境，D 正确。 故选C。 二、解答题 12．甘蔗是我国南方重要的糖料作物。为研究磷元素对两个甘蔗品种（简称R和Y）光合作用及生长的影响，研究人员设置无磷、低磷和高磷三组处理进行实验，测定部分指标如下表。 品种 供磷水平 净光合速率(μmol·m−2·s−1) 叶绿素总量(mg·g−1) 气孔导度(mol·m−2·s−1) R 无磷 10.31 16.65 0.07 Y 6.32 16.89 0.04 R 低磷 15.70 18.93 0.15 Y 11.25 16.31 0.13 R 高磷 17.60 21.60 0.14 Y 12.23 18.89 0.12 注：气孔导度越大，气孔开放程度越高 回答下列问题： (1)植物体缺磷常表现为生长发育不正常，这说明 。在作物光合作用过程中，H+与氧化型辅酶Ⅱ结合，形成的 含有磷元素。 (2)与无磷组相比，低磷和高磷组品种R的净光合速率较高，推测原因可能是：①叶绿素总量增加，可以转化更多光能；② ，可以 。 (3)不同组别呼吸速率基本一致的情况下，从光合作用整体性的角度并结合表格数据，推测整个实验过程中低磷组品种Y的光反应强度 （填“大于”、“小于”或“等于”）无磷组，判断的理由是 。 (4)某兴趣小组抽样检测甘蔗叶绿素总量时，为提高数据的可信度，在选择甘蔗叶片进行测定时，合理的处理是 。 【答案】(1) P对于植物正常的生长发育是必不可少的 还原型辅酶II（NADPH） (2) 气孔导度增加 吸收更多CO2 (3) 大于 品种Y的净光合速率高，光反应强 (4)随机取样并重复测定 【详解】（1）植物体缺磷常表现为生长发育不正常，这说明P对于植物正常的生长发育是必不可少的；H+与氧化型辅酶Ⅱ结合，形成的NADPH，元素组成为C、H、O、N、P，含有磷元素。 （2）与无磷组相比，低磷和高磷组品种R的气孔导度增加，气孔是CO2的通道，可以吸收更多CO2，因此低磷和高磷组品种R的净光合速率较高。 （3）品种Y的净光合速率高，光反应强，推测整个实验过程中低磷组品种Y的光反应强度大于无磷组。 （4）为提高数据的可信度，在选择甘蔗叶片进行测定时，需随机取样并重复测定。 13．合理施氮和间作种植可以提高植物的光合产量。某科研小组设置了玉米单作(M)、玉米——马铃薯间作(Ⅰ)两种种植模式下的4个氮水平，对玉米净光合速率(Pn)和胞间CO₂浓度 (Ci)等指标进行测定，部分结果见下图。 注：NO: 0kg·hm⁻²; N1: 125kg·hm⁻²; N2: 250kg·hm⁻²; N3: 375kg·hm⁻²。 (1)植物吸收的氮元素可用于合成多种与光合作用有关的有机物，其中能参与光反应的是 (至少答出2种)。 (2)分析图2可知，不同外施氮浓度对玉米净光合速率的影响是 。 (3)由图3可知，氮水平由N1提高至 N2 时，玉米 Ci下降，原因是 (4)从生态系统能量流动角度分析，间作种植在农业生产上有何意义? 【答案】(1)叶绿素、ADP、酶、NADP+等 (2)不论玉米单作还是间作，在一定浓度范围内，玉米的净光合速率都随外施氮浓度的增加而增大；超过一定浓度范围，玉米净光合速率都下降 (3)氮浓度增加，使光合色素、光合作用相关酶等的合成量增加，玉米净光合作用速率提高，叶肉细胞固定CO2的量增多，从而使Ci下降。 (4)在空间上将作物进行合理配置，增大流入生态系统的总能量，获取更大的收益。 【详解】（1） N元素是植物体内的重要元素之一，可参与合成多种物质，其中能参与光合作用的有叶绿素、ATP、酶、NADPH等。 （2）由图2可知，不论玉米单作还是间作，氮水平在N2之前玉米的净光合速率随外施氮浓度的增加而增大，N3时净光合速率小于N2时净光合速率，故不同氮水平对玉米单作净光合速率的影响趋势是：不论玉米单作还是间作，在一定浓度范围内，都随外施氮浓度的增加而增大；超过一定浓度范围，玉米净光合速率都下降。 （3）由图3可知，氮水平由N1提高至 N2 时，不论玉米单作还是间作，玉米 Ci均下降，胞间CO2与净光合速率、气孔导度均相关，氮水平提高，使光合色素、光合作用相关酶等的合成量增加，加快了光合作用光反应和暗反应的速率，从而使玉米胞间CO2浓度下降。 （4） 合理施氮和间作种植的模式在一定程度上能够整体提高植物的总光合产量，间作形成的高矮相错的群落垂直结构，在空间上将作物进行合理配置，增大流入生态系统的总能量，可提高植物对光能的利用率，获取更大的收益。 14．景天科植物八宝景天存在特殊的CO2固定方式，称为景天酸代谢途径（CAM）。八宝景天在夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2供暗反应利用，其部分代谢途径如图所示。回答下列问题： (1)绿色植物叶片中色素在滤纸上分离实验使用的试剂是 。光合作用时，叶绿体中能同时吸收红光和蓝紫光的色素是 ，光反应的产物有 （答两点）和O2。 (2)白天八宝景天叶肉细胞进行光合作用所需要的CO2由 和 释放，苹果酸的含量和生成葡萄糖的含量可能呈 （填“正相关”或“负相关”）。 (3)农业生产中，在农作物（如水稻、小麦等）结实前农民会适当多施钾肥，促进光合作用产物由叶片运至果实。请以灌浆期（籽粒形成过程中，将通过光合作用产生的淀粉等有机物储存在籽粒中的阶段）的小麦为实验材料，用14CO2为原料补充实验思路，验证钾离子具有上述作用。实验思路：将生长状态一致的灌浆期小麦均分为两组： 。 【答案】(1) 层析液 叶绿素 NADPH、ATP (2) 线粒体 苹果酸 负相关 (3)一组施用正常量钾肥，另一组施用适当多的钾肥，其他营养条件相同，两组均在供应14CO2环境中培养一段时间后，分别检测两组植株叶片和籽粒的放射性强度并进行比较 【详解】（1） 分离光合色素的试剂是层析液，绿色植物叶片中色素在滤纸上分离实验使用的试剂是层析液；光合色素分为叶绿素和类胡萝卜素两大类，其中能同时吸收红光和蓝紫光的色素是叶绿素；光反应发生的场所是类囊体膜，光反应的产物是ATP、NADPH和O2。 （2） 题图可知，白天八宝景天叶肉细胞进行光合作用所需要的 CO2由苹果酸和线粒体释放； 由题图可知苹果酸产生的CO2参与卡尔文循环可以生成葡萄糖，葡萄糖形成中间产物，再变成PEP，PEP与CO2结合形成苹果酸，可见苹果酸的含量与生成葡萄糖的含量可能是负相关。 （3） 实验目的是验证钾离子可以促进光合作用产物由叶片运至果实。以灌浆期（籽粒形成过程中，将通过光合作用产生的淀粉等有机物储存在籽粒中的阶段）的小麦为实验材料，用14CO2为原料设计实验思路为：将生长状态一致的灌浆期小麦均分为两组：一组施用正常量钾肥，另一组施用适当多的钾肥，其他营养条件相同，两组均在供应14CO2环境中培养一段时间后，分别检测两组植株叶片和籽粒的放射性强度并进行比较。 15．高粱属于C4植物，其叶片存在内层为维管束鞘细胞、外层为叶肉细胞的“花环型”结构，叶肉细胞不能进行暗反应，但可通过C4途径初步固定CO2（酶1对CO2的亲和力极高），起到“CO2泵”的作用，把CO2 “压进”维管束鞘细胞。这样可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，光合作用部分过程如图所示。回答下列问题： 酶1：PEP羧化酶(PEPC)；酶2：RuBP羧化酶(Rubisco) (1)图中X代表的物质是 ，高粱植株体内固定CO2的场所是 。 (2)据题推测，PEPC与无机碳的亲和力 （填“高于”“低于”）Rubisco。 (3)炎热夏季中午，高粱不会出现“光合午休”现象，光合速率仍较高，原因可能是 。 (4)维管束鞘细胞的叶绿体通常只能进行暗反应，推测其叶绿体结构上的特点是 。 分离光合色素所用的试剂是 ，三碳糖运出叶绿体，在细胞质基质中形成蔗糖，蔗糖 （填“有”或“没有”）还原性，比较稳定，以该形式运输到其他部位不会造成碳素的丢失。若夜间有三碳糖从维管束鞘细胞的叶绿体中运出，其来源最可能是 （填物质）。 【答案】(1) ATP和NADPH 叶肉细胞叶绿体和维管束鞘细胞叶绿体 (2)高于 (3)高粱叶绿体含有的酶1对CO2的亲和力极高，能利用低浓度的CO2，进行光合作用 (4) 不含类囊体（或“不含基粒”） 层析液 没有 由淀粉转化而来 【详解】（1）图中X是光反应产生的，参与暗反应过程，所以X是ATP和NADPH，高粱属于C4植物，从图中看出，固定CO2的物质有PEP和五碳糖，所以场所有叶肉细胞叶绿体和维管束鞘细胞叶绿体。 （2）C4植物通过C4途径初步固定CO2（酶1对CO2的亲和力极高），起到“CO2泵”的作用，把CO2 “压进”维管束鞘细胞，所以可以推测PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。 （3）炎热夏季中午，温度较高，部分气孔关闭，CO2供应减少，但高粱叶绿体含有的酶1对CO2的亲和力极高，能利用低浓度的CO2，进行光合作用，故不会出现“光合午休”现象。 （4）类囊体薄膜是光反应场所，叶绿体基质是暗反应场所，维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应，推测其叶绿体结构上的特点是可能不含类囊体（或“不含基粒”）。不同色素在层析液中溶解度不同，所以在滤纸上扩散速度不同，因此分离光合色素所用的试剂是层析液，蔗糖不是还原糖，没有还原性，夜间不能进行光合作用合成三碳糖，结合图示可知，夜间形成的三碳糖最可能由淀粉转化而来。 一、单选题 1．在光照强度等其他条件相同且适宜的情况下，研究人员测定了某幼苗在不同温度下的CO2吸收速率，在黑暗条件下测定了该幼苗在不同温度下的CO2生成速率，实验结果如表所示。下列叙述正确的是（　　） 温度/℃ 25 30 35 40 45 50 55 CO2吸收速率（μmolCO2.dm-2.h-1） 3 4 4 2 -1 -3 -2 CO2生成速率（μmolCO2.dm-2.h-1） 1.5 2 3 4 3.5 3 2 A．每天光照12小时，25℃时该幼苗积累的有机物最多 B．若昼夜时间相等，该植物在25~40℃时可以正常生长 C．据表可知，该植物在30℃和35℃时总光合速率相等 D．与呼吸作用相比，该幼苗的光合作用对高温比较敏感 【答案】D 【详解】A、光照下植物吸收CO2的速率可代表净光合速率，若每天光照12小时，30℃时该幼苗积累的有机物最多，A错误； B、若昼夜时间相等，白天积累的有机物大于晚上消耗的有机物，植物可正常生长，即白天的CO2吸收速率大于晚上CO2的生成速率。由表格数据可知，植物在25~35℃时净光合速率大于呼吸速率，植物可以正常生长，B错误； C、由表可知，该植物在30℃和35℃时细胞吸收CO2的速率（净光合速率）相等，但是呼吸速率不相等，总光合速率=净光合速率+呼吸速率，故该植物在30℃和35℃时总光合速率不相等，C错误； D、表中CO2吸收速率表示净光合速率，CO2释放速率表示呼吸速率，光合速率=净光合速率+呼吸速率=CO2吸收速率+CO2释放速率。经计算可知，该幼苗达到最大光合速率的温度为35℃，低于该幼苗达到最大呼吸速率的温度（40℃），说明该幼苗的呼吸作用和光合作用相比，对高温比较敏感的是光合作用，D正确。 故选D。 2．下图是夏季连续两天内，某植物整体光合速率的日变化曲线图，S1-S5表示曲线与横轴围成的面积，由图不能得出的结论是（　　） A．分析曲线变化趋势的不同，推测造成S2、S4面积差异的因素最可能是光照强度 B．DE段CO2释放量波动明显，主要原因是夜间温度的变化影响了呼吸酶的活性 C．若该植物经过这两昼夜仍能生长，则S2+S4<S1+S3+S5 D．在B、I点时，该植物叶肉细胞光合作用固定的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量 【答案】C 【详解】A、分析曲线变化趋势，第2天存在光合午休现象（FGH段），而第1天没有出现，可知第1天可能是阴天，第2天是晴天，推测造成S2、S4面积差异的因素最可能是光照强度，A不符合题意； B、DE段是夜晚，没有光照，CO2的释放量来自细胞呼吸，CO2释放量波动明显，主要原因是夜间温度的变化影响了呼吸酶的活性，B不符合题意； C、若该植物经过这两昼夜仍能生长，则光合作用合成的有机物大于呼吸作用分解的有机物，则S2+S4>S1+S3+S5，C符合题意； C、在B、I点时，植物的CO2的吸收量（释放量）是0，即植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，植物通常叶肉细胞进行光合作用，但所有细胞都进行细胞呼吸，该植物叶肉细胞光合作用固定的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量，D不符合题意。 故选C。 3．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。图乙装置是在其他条件适宜时，测定该绿色植物在不同温度下的气体变化情况。结合两图分析。下列叙述错误的是（　　）    A．该绿色植物在30℃时的光合作用强度与35℃时的光合作用强度相等 B．若每天光照12h，则该植物在20℃时生长速率最快 C．若该植物原重X kg，置于暗处4h后重为（X-l）kg，然后光照4h后重为（X＋2）kg，则总光合速率为3/4 kg·h-1 D．乙装置的液滴约在25℃时单位时间内向右移动的距离最大 【答案】C 【详解】A、在光照时间相同的情况下，30℃时光合作用的总量为3.50（净合成量）+3.00（呼吸消耗量）=6.50mg/h，35℃时光合作用的总量为3.00（净合成量）+3.50（呼吸消耗量）=6.50mg/h，二者相同，A正确； B、若每天交替进行12小时光照，12小时黑暗，则幼苗积累有机物为12小时的净光合-12小时的呼吸，数值最大的是20℃，B正确； C、该植物原重Xg，置于暗处4h后重（X-1）g，则呼吸速率为1/4g/小时，然后光照4h后重（X+2）g，则4h内的净光合量为3g，总光合量为（3＋1）g，故总光合速率为1g/h，C错误； D、图乙中NaHCO3溶液作为CO2缓冲液，因此水滴的移动方向与距离与装置中的O2变化有关，结合图甲，光照下乙装置的液滴在25℃时净光合速率最强，因此单位时间内向右移动的距离最大，D正确。 故选C。 4．研究小组将生长状况相同的花生叶片分成4等份，在不同温度下分别暗处理1h，再在相同的光照强度下光照1h，测其有机物变化，所得数据如图1所示。图2为叶肉细胞在不同条件下所进行的生理活动。若不考虑叶片中表皮细胞对实验结果的影响，下列叙述正确的是（    ）    A．在实验的4个温度中，叶片光合作用和呼吸作用的最适温度相同 B．29℃和30℃时叶片的光合作用速率与细胞呼吸速率相同 C．在28℃且每天光照6小时的环境中，花生叶片仍能够积累有机物 D．27℃时花生叶肉细胞中进行图2中Ⅱ所示的生理过程 【答案】A 【详解】A、暗处理后有机物减少量表示1h 植物呼吸作用消耗的有机物的量，即呼吸速率，结合图1中数据可知，29℃时植物呼吸速率最大，即该植物进行呼吸作用的最适温度是29℃；光合作用制造的有机物的量＝光照后比处理前的有机物增加量＋2×暗处理后有机物减少量，计算27℃、28℃、29℃的光合作用制造的有机物的量分别为3+2×1=5mg/h、3+2×2=7mg/h 、3+2×3=9mg/h，都不相等，光合作用的最适温度是29℃，在实验的4个温度中，叶片光合作用和呼吸作用的最适温度相同，A正确； B、29℃时叶片的光合作用速率为9mg/h，细胞呼吸速率为3mg/h；30℃时叶片的光合作用速率为1+2×1=3mg/h，细胞呼吸速率为1mg/h，B错误； C、28℃时叶片的净光合速率为=3+2=5mg/h，细胞呼吸速率为2mg/h，在每天光照6小时的环境中一昼夜有机物的积累量=6×5-（24-6）×2=30-36=-6<0，因此在28℃且每天光照6小时的环境中花生叶片不能积累有机物，C错误； D、27℃时花生叶肉细胞的光合速率为5mg/h，呼吸速率为1mg/h，光合速率大于呼吸速率，进行图2中Ⅰ所示的生理过程，D错误。 故选A。 5．景天科植物（如景天、落地生根）的叶子有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸（一种有机酸）储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列有关分析错误的是（　　） A．景天科植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应 B．由景天科植物特殊的CO2同化方式推测其可能生活在高温干旱地区 C．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变 D．白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸和葡萄糖的含量变化趋势可能相反 【答案】A 【详解】A、暗反应需要光反应提供ATP和NADPH，所以暗反应也需要在白天进行，长期黑暗无法进行暗反应，A错误； B、由景天科植物特殊的CO2同化方式推测其可能生活在高温干旱地区，高温干旱是气孔关闭能保证暗反应正常进行，不影响光合作用过程，B正确； C、白天气孔关闭，如果白天适当提高CO2浓度，该景天科植物也不会从外界吸收二氧化碳，但景天科植物因为有苹果酸分解提供CO2，保证其浓度足够进行暗反应，光合作用速率基本不变，C正确； D、白天景天科植物叶肉细胞内有机酸（主要为苹果酸）分解，含量降低，而光合作用产生葡萄糖，含量增加，D正确。 故选A 。 二、解答题 6．绿藻通过光合作用产生丰富的葡萄糖和淀粉等物质，与叶绿体的结构和功能密切相关，光系统Ⅰ（PS Ⅰ）和光系统Ⅱ（PS Ⅱ）由叶绿素和蛋白质构成的复合体构成，如图所示，A~C表示物质，Ⅰ表示结构，甲、乙表示部位。 (1)图中，结构Ⅰ表示 ，物质B表示 ，PS Ⅰ和PS Ⅱ主要吸收 光。 (2)一般情况下，当光照等条件适宜时，部位甲的H+浓度大于部位乙，造成该H+浓度差原因有电子（e-）传递过程中释放的能量促进PQ蛋白运输H+和 、 等过程，有利于暗反应合成更多的糖类。图示中H+的运输方式有 。 (3)RuBP羧化酶（Rubisco）可催化暗反应的CO2固定，若在绿藻体外构建测定RuBP羧化酶活性的反应体系，该酶催化反应的底物是 。RuBP羧化酶催化的反应步骤 （“是”或“否”）需要消耗NADPH和ATP。 (4)通常情况下，绿藻细胞释放氧气的速率 （“大于”、“等于”或“小于”）光反应产生氧气的速率，这是因为 。 (5)不同植物生长环境差异较大，在长期的进化和选择中，出现了不同的暗反应方式。景天科、仙人掌科等植物（CAM植物），夜间固定CO2产生有机酸，白天有机酸脱羧释放出CO2进入卡尔文循环，如图所示。 ①夜间来自于外界环境和 产生的CO2转化为HCO3-，在PEP羧化酶催化下直接与磷酸烯醇式丙酮酸（C3）结合生成 。白天液泡中的苹果酸（C4）被运输到细胞质基质进行氧化脱羧，释放出的CO2直接进入 （场所）参与卡尔文循环，生成的 进而生成淀粉。 ②Rubisco是一个双功能酶，既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2相对浓度，从而导致光合效率下降。CAM植物可以在夜晚吸收大量的CO2，转变为苹果酸储存在液泡中，在白天苹果酸脱羧释放CO2，使得叶绿体中CO2浓度 ，在与O2竞争 时有优势，因此有人认为CAM途径是景天科植物长期进化得到的一种可以 光呼吸的碳浓缩机制。 【答案】(1) 类囊体薄膜 ADP和Pi 红光和蓝紫光 (2) 水的光解产生H+ NADPH的合成消耗H+ 主动运输、协助扩散 (3) CO2和C5 否 (4) 小于 细胞进行有氧呼吸消耗氧气 (5) 线粒体（细胞呼吸） Pi和草酰乙酸 叶绿体基质 磷酸丙糖 升高 Rubisco 抑制 【详解】（1）由图可知，结构Ⅰ是光反应的场所为类囊体薄膜，物质A和C是光反应产物，分别为NADPH、ATP，则B为ADP和Pi，光系统Ⅰ（PS Ⅰ）和光系统Ⅱ（PS Ⅱ）由叶绿素和蛋白质构成的复合体构成，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此PS Ⅰ和PS Ⅱ主要吸收红光和蓝紫光。 （2）部位甲（类囊体腔）的H+浓度大于部位乙（叶绿体基质），造成该H+浓度差原因有电子（e-）传递过程中释放的能量促进PQ蛋白运输H+和水的光解产生H+、NADPH的合成消耗H+等过程，有利于暗反应合成更多的糖类。图示中H+的运输方式有主动运输（逆浓度梯度通过PQ运输）、协助扩散（顺浓度梯度通过ATP合酶）。 （3）RuBP羧化酶（Rubisco）可催化暗反应的CO2固定，CO2与C5在RuBP羧化酶的催化作用下形成C3，即RuBP羧化酶催化反应的底物是CO2和C5。RuBP羧化酶催化的反应步骤即CO2的固定不需要需要消耗NADPH和ATP。 （4）光反应产生氧气一部分被线粒体有氧呼吸消耗，剩余的部分释放到细胞外，因此绿藻细胞释放氧气的速率小于光反应产生氧气的速率。 （5）①由题图可知，夜间来自外界环境和线粒体（或细胞呼吸）产生的CO2转化为HCO3-，在PEP羧化酶催化下直接与磷酸烯醇式丙酮酸（C3）结合生成Pi和草酰乙酸。 白天，液泡中的苹果酸（C4）被运输到细胞质基质进行氧化脱羧，释放出的CO2直接进入叶绿体基质参与卡尔文循环，同时生成的磷酸丙糖生成淀粉。 ②根据题干信息可知，CAM植物可在夜晚吸收大量的CO2，转变为苹果酸储存在液泡中，在白天苹果酸脱羧释放CO2，使得叶绿体中CO2浓度升高，在于O2竞争Rubisco时有优势；光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程，由上述分析可知，CAM途径是景天科植物长期进化得到的一种可以抑制光呼吸的碳浓缩机制。 7．铁皮石斛是一种珍贵药材，自然环境中多生长在林荫下或岩石缝隙中，回答下列问题： (1)铁皮石斛叶绿体中含量较多的一类色素是 。暗反应过程中CO2被固定生成C3，C3在 的作用下生成糖类等有机物。 (2)图1是光反应中的电子传递过程示意图，图中M侧是 （填结构名称）。在光的激发下水裂解产生电子，图中虚线表示电子的传递过程。在电子传递过程中， 、 和PQ转运H+导致膜两侧产生H+浓度差，驱动ATP的合成。图中ATP合酶的功能有 。 (3)为探究光照强度对铁皮石斛生长的影响，科研人员以成年盆栽植株为材料，通过黑色尼龙网遮阴设置不同的透光率（10%、20%、50%和100%的自然光照），处理4个月后测定相关指标，结果如图2所示。 ①据图分析， %自然光照最有利于铁皮石斛的生长，原因是 。 ②与20%自然光照相比，10%自然光照下气孔导度较小而胞间CO2浓度较高的原因可能是 。 【答案】(1) 叶绿素（叶绿素a和叶绿素b） NADPH、ATP和酶 (2) 叶绿体基质 NADPH的合成消耗H+ 水裂解产生H+ 运输H+、催化ATP的合成 (3) 20 净光合速率最大、气孔导度最大、叶绿素含量较高 光合作用利用（固定）的CO2较少 【详解】（1）铁皮石斛自然生长在林荫下或岩石缝隙中，属于阴生植物。阴生植物需要高效捕获散射光，而叶绿素（包括叶绿素a和叶绿素b）主要吸收蓝紫光和红光，且在阴生植物中含量较高，以适应弱光环境。暗反应中，CO₂被固定生成C₃后，C₃的还原需要三个关键条件：光反应提供的NADPH（作为还原剂）、ATP（提供能量）和相关酶的催化。 （2）光反应发生在类囊体膜上，类囊体膜内侧为类囊体腔，外侧为叶绿体基质。图中NADPH的合成（NADP⁺+H⁺+电子→NADPH）通常发生在叶绿体基质侧（消耗基质中的H⁺），结合H⁺的移动方向可判断，M侧为叶绿体基质。H₂O在光下裂解产生H⁺（积累在类囊体腔），叶绿体基质中的H⁺被消耗（用于NADPH形成），进一步扩大膜两侧浓度差，PQ（质体醌）可将类囊体膜外侧的H⁺转运至内侧，增加内侧H⁺浓度。ATP合酶是跨膜蛋白，一方面可作为通道运输H⁺（顺浓度梯度从类囊体腔流向叶绿体基质），另一方面可利用H⁺流动的能量催化ATP的合成。 （3）①植物生长主要依赖净光合速率（净光合速率=总光合速率-呼吸速率，直接反映有机物积累量）。结合图2，20%自然光照下，净光合速率最高，且气孔导度（影响CO₂吸收）最大、叶绿素总量（影响光吸收）较高，说明此时光合效率最高，最有利于生长。 ②胞间CO₂浓度取决于CO₂的进入（气孔导度）和消耗（光合作用固定）。10%光照强度更低，光合作用强度较弱，固定的CO₂量少；  即使气孔导度较小（进入的CO₂少），但因消耗更少，胞间CO₂仍会积累，导致浓度较高。 8．光是光合作用的能源，然而光能超过光合系统所能利用的量时，植物会出现光抑制现象，并随之展开保护和修复机制。回答下列问题： (1)叶黄素循环是其中重要光保护机制之一。叶黄素循环是指依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化（叶黄素循环）。图2为在夏季晴朗的一天中，科研人员对番茄光合作用相关指标的测量结果，Pn表示净光合速率，Fv/Fm表示光合色素对光能的转化效率。 ①强光下，叶片内的叶黄素总量基本保持不变。据图2分析12～14时，叶黄素种类发生了 填（填“V→A→Z”或“Z→A→V”）的转化，该转化有利于防止光损伤；根据IFv/Fm比值变化推测，上述转化过程引起光反应效率 （填“下降”或“上升”），进而影响碳同化。 ②VDE酶是催化上述叶黄素转化的关键酶，该酶定位于类囊体膜内侧，在酸性环境中具有较高活性。在12～14时，较强的光照促进产生H+；同时，H+借助质子传递体H+由 转运至 ，从而产生维持VDE酶高活性的pH条件。 (2)PSⅡ是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是其核心蛋白。在光能过剩时活性氧（ROS）的大量积累可直接破坏D1蛋白且抑制其合成，被破坏的D1降解后，空出相应的位置，新合成的D1占据相应位置，光系统Ⅱ得以修复，机制如图1。为探究高温胁迫对植物光合速率的影响机理，研究者进行了如下实验：以野生型番茄植株为实验材料进行探究，在实验第3天时测定相关实验数据，如表所示（R酶参与暗反应）。 组别 温度 气孔导度 （mol·m2·s1） O2释放速率 （μmol·m2·s1） 胞间CO2浓度 （μmol·mol-1） R酶活性 （U·mL-1） 甲 25℃ 99.2 11.8 282 172 乙 25℃ 30.8 1.1 403 51 ①PSⅡ复合体由蛋白质、电子传递体和 组成，其吸收的能量用于光反应阶段。 ②高温胁迫下，番茄植株胞间CO2浓度升高，分析其原因是 （答出2点）。 【答案】(1) V→A→Z 下降 叶绿体基质 类囊体腔 (2) 光合色素 R酶活性下降，暗反应速率下降，消耗的CO2减少；高温下，呼吸速率增大，呼吸产生的CO2增多；高温下光能过剩，活性氧积累，破坏D1蛋白并抑制其修复，导致光反应速率减慢从而影响对二氧化碳的利用 【详解】（1）①强光下，叶片内的叶黄素总量基本保持不变。由题干信息可知，依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化，在12~14点间，（A+Z）与（V+A+Z）的比值上升，说明发生V→A→Z的转化，导致A+Z增加，V+A+Z基本不变。根据Fv/Fm比值在12~14时下降推测，上述转变过程能使部分光能转变为热能散失，引起光反应生成ATP和NADPH的效率下降，进而影响碳同化。 ②紫黄质脱环氧化酶在酸性环境中具有较高活性，在12~14时，较强的光照通过促进水的光解过程产生H+，借助H+类囊体膜蛋白从叶绿体基质转运至类囊体腔，从而提高类囊体腔内的H+浓度，维持VDE高活性的pH条件。 （2）①由题意光合复合体Ⅱ是光反应中一个重要场所，光反应场所为类囊体薄膜。由题意光合复合体Ⅱ能吸收光能，而光能的吸收离不开光合色素，所以该复合体由蛋白质、电子传递体和光合色素组成。 ②表中数据显示，高温胁迫下番茄植株R酶活性下降，又R酶参与碳反应，故暗反应速率下降，消耗的CO2减少；同时高温下，呼吸速率增大，呼吸产生的CO2增多；高温下光能过剩，活性氧积累，破坏D1蛋白并抑制其修复，导致光反应速率减慢从而影响对二氧化碳的利用，因此高温胁迫下，番茄植株胞间CO2浓度升高。 9．在拟南芥叶肉细胞中，有机物分解释放CO2的代谢途径有光呼吸和细胞呼吸等。其中光呼吸与光合作用密切关联，二者强度受CO2和O2相对浓度等因素调节。相关有机物的演变及其关键酶促反应如图1所示，回答下列问题。    (1)细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集，都与生命活动的能量代谢有关。请参考图1中的表示形式，在虚线框中补充有关的物质变化，使光呼吸和细胞呼吸的代谢途径联系在一起 。 (2)据图1分析，能与R酶结合的底物是 ，完成光呼吸需要 （细胞器）参与。 (3)图1中GDC酶在非光合组织中含量与活性都极低，H蛋白是其重要组分。为了探究H蛋白对拟南芥幼苗生长的影响，研究者在充足光照条件下，做了相关研究，结果如下:    ①强光下，光、暗反应失衡，过剩能量会转移给O₂形成氧自由基。图2中H组和HS组光合速率高于WT组的原因是 ，从而减少氧自由基的含量，使叶绿体的膜损伤程度降低，有利于光反应强度的维持。 ②检测结果表明，与WT组相比，H组植株光合速率更高，但生长却受到了抑制。对此，同学甲给出的解释是：在H组全株细胞的线粒体中，“2C₂→C₃+CO₂”（脱羧反应）的反应增强，使线粒体内NADH/NAD⁺升高，导致有氧呼吸因NAD⁺供应不足而减弱，无氧呼吸分解的有机物增多，干重下降。对于这个解释，你认为是否合理 （是/否），理由是 。 (4)综上所述，要减轻强光对植物的伤害，在不遮光的前提下，可采取的措施有 （答出2点）。 【答案】(1)   (2) C5、CO2、O2 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 (3) H蛋白含量增加促进光呼吸，消耗过剩能量 否 GDC酶在非光合细胞中含量和活性都极低，仅提高H蛋白含量不足以显著增强脱羧反应 (4)在叶中过量表达H基因，适量使用光呼吸促进剂等（合理即可） 【详解】（1）细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集，虚线框对应的场所是线粒体基质，且与NAD+、NADH、CO2等物质的变化有关，据此推测是有氧呼吸的第二个阶段，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和NADH，并释放出少量的能量的过程，如下图所示： （2）由图可知，能与R酶结合的底物有C5、CO2、O2。完成光呼吸需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与。 （3）强光下，光、暗反应失衡，过剩能量会转移给O2形成氧自由基。H组的H基因全株过量表达，HS组的H基因在叶细胞特异性过量表达，因此推测:H蛋白含量增加促进光呼吸，消耗过剩能量，从而减少氧自由基的含量，使叶绿体的膜损伤程度降低，有利于光反应强度的维持，使得H组和HS组光合速率高于WT组。GDC酶能催化C2和NAD+转化为C3、CO2、NADH（即脱羧反应），GDC酶主要分布在叶肉细胞，在非光合组织中含量极低，H蛋白是其重要组分；因为仅提高H蛋白含量可能不足以增强脱羧反应或者增强的脱羧反应会使线粒体内NADH/NAD+升高，导致有氧呼吸因NAD+供应不足而减弱，所以甲同学给出的解释不合理。 （4）若要在强光下提高大棚蔬菜产量，除“在叶中过量表达H基因”外，还可以通过其他方法促进叶细胞的光呼吸，所以适当提高大棚内O2的相对含量或适量使用光呼吸促进剂等都是可采取的措施。 10．Rubisco羧化酶/加氧酶是一种双功能酶，既能催化C₅与二氧化碳的结合，参与光合作用；同时也能催化C₅与氧气结合，参与光呼吸。科研团队发现某转基因水稻品系（OE）中，光反应关键基因OsFTR的过表达显著提升了光能转化效率。为探究其对光合作用与呼吸作用的影响，研究人员在自然光照条件下测定野生型（WT）与OE植株的生理指标（光合作用速率、呼吸作用速率和光呼吸速率均以O2的释放或利用来衡量），部分数据如下表： 测量指标 WT OE 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 22.3±1.2 28.7±1.5 呼吸速率（μmol·m-2·s-1） 3.1±0.3 4.8±0.4 叶绿素a/b比值 3.2 2.6 光呼吸速率（μmol·m-2·s-1） 1.8±0.2 0.9±0.1 已知：光呼吸会消耗ATP和NADPH，且与CO2浓度密切相关；OE植株的Rubisco酶羧化效率提高20%。 (1)结合表格分析，OE植株净光合速率显著高于WT的原因可能包括：①叶绿素a/b比值降低，表明叶绿素 （填“a”或“b”）比例增加，增强了对 光的吸收能力。②光呼吸速率降低，减少 的浪费，同时Rubisco酶羧化效率提升促进 。 (2)若将WT和OE植株分别置于密闭玻璃罩内24小时，其中12小时光照和12小时黑暗，OE植株的O2净释放量比WT高 %（小数点后保留1位）。 (3)科研团队又计划利用酶的专一性原理，设计实验测定水稻的光呼吸强度。已知光呼吸的关键酶（如Rubisco加氧酶或乙醇酸氧化酶）在特定条件下催化专一反应，而暗呼吸（线粒体呼吸）在光照和黑暗条件下均可进行。请补充以下实验思路： ①取生长状况相同的水稻叶片均分为两组，A组用 （填“乙醇酸氧化酶抑制剂”或“Rubisco加氧酶抑制剂”）处理，B组用等量蒸馏水处理。 ②将两组叶片置于 （填“光照”或“黑暗”）条件下，其他环境条件（温度、湿度等）保持适宜且相同。 ③一段时间后，分别测定两组叶片单位时间内O2的 （填“释放量”或“吸收量”）分别为A和Bμmol·m-²·s-¹。 ④通过A与B的关系式 即可计算出水稻在该条件下的光呼吸速率。 【答案】(1) b 蓝紫 ATP和NADPH 暗反应 (2)24.5% (3) 乙醇酸氧化酶抑制剂 光照 释放量 A-B 【详解】（1）叶绿素a/b比值降低，表明叶绿素b比例增加。叶绿素b主要吸收蓝紫光，因此增强了对蓝紫光的吸收能力。光呼吸会消耗ATP和NADPH，OE植株光呼吸速率降低减少了这两种物质的浪费。同时，Rubisco酶羧化效率提升促进了暗反应中CO2的固定，从而提高净光合速率。 （2）植物在光下同时进行呼吸作用、光合作用和光呼吸，暗处不进行光合作用和光呼吸，计算过程： WT植株24小时净O2释放量：光照12小时的净光合速率=22.3μmol·m-2·s-1，黑暗12小时的呼吸速率=3.1μmol·m-2·s-1，总净释放量=（22.3×12×3600）-（3.1×12×3600）=19.2×12×3600μmol·m-2.；OE植株24小时净O2释放量：光照12小时的净光合速率=28.7μmol·m-2·s-1，黑暗12小时的呼吸速率=4.8μmol·m-2·s-1，总净释放量=（28.7×12×3600）-（4.8×12×3600）=23.9×12×3600μmol·m-2。故百分比增幅：（23.9-19.2）/19.2×100%=24.5%。 （3）光呼吸是在光下进行的，但光下会进行光合作用和暗呼吸，要在光下设置两组，一组抑制其光呼吸为实验组，另一组作对照不抑制光呼吸。Rubisco酶既催化CO2的固定，参与光合作用，也催化光呼吸，为避免抑制Rubisco酶对光合作用的影响而干扰光呼吸的测定，所以不选Rubisco酶抑制剂，而选乙醇酸氧化酶抑制剂。乙醇酸氧化酶也是光呼吸的关键酶，抑制后光呼吸被阻断，保留暗呼吸（线粒体呼吸）。在光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用一般大于呼吸作用，A组光呼吸被抑制后，A组在光照下的O2释放量A中不包括光呼吸，是光合作用与暗呼吸的差值。B组（对照组）在光照下的O2释放量B为光合作用与暗呼吸和光呼吸的差值，因此光呼吸速率=A-B。 一、单选题 1．（2025·云南·高考真题）云南省是著名的鲜花产地，所产鲜花花色鲜艳与其独特的自然环境息息相关。花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫外光受体均可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成。下列说法错误的是（　　） A．云南平均海拔高，紫外光强，能够促进花青素苷的合成 B．鲜切花中花青素苷会缓慢降解，在浸泡液中添加适量糖可延缓鲜花褪色 C．云南平均海拔高，昼夜温差大，有利于呈色 D．鲜花中花青素苷的含量，与紫外光受体基因表达水平呈负相关 【答案】D 【详解】A、云南海拔高紫外光强，紫外光激活的紫外光受体可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，A正确； B、鲜切花褪色与花青素苷降解相关，糖类可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，从而延缓褪色，B正确； C、昼夜温差大时，白天高温促进光合作用积累糖类，夜间低温减少呼吸消耗，积累更多糖类，糖类可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成，花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，所以昼夜温差大，有利于呈色，C正确； D，紫外光受体被激活后，可促进相关基因表达，增加花青素苷合成，所以紫外光受体基因表达水平越高，花青素苷合成量应越多，两者应为正相关，D错误。 故选D。 2．（2025·全国卷·高考真题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 【答案】C 【详解】A、光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，净光合速率=光合速率-呼吸速率，此时净光合为0，干重不会增加，A 正确； B、光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确； C、光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大（因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应）；只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误； D、光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。 故选C。 3．（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（    ） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 【答案】C 【详解】A、用打孔器打出叶圆片的目的是使其进行光合作用产生氧气，依据单一变量原则，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉，A正确； B、调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比实验，B正确； C、实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸强度，无法计算出实际光合作用强度，C错误； D、同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D正确。 故选C。 二、解答题 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 【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．（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。 (1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水棉，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用 光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的 时，水绵光能利用效率最佳。 (2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。 ①用离体叶绿体X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能 （填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的 （填“甲”或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是 。 (3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是 。 【答案】(1) 绿 类囊体/基粒 (2) 促进 丙 x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快 (3)脱落酸含量增加 【详解】（1）分析表格数据可知，与对照组相比，添加X的培养液中，绿光下需氧细菌数量增加最为明显。由于需氧细菌会聚集在氧气释放多的部位，而氧气是光合作用光反应的产物，所以X能够促进水绵利用绿光。叶绿体中类囊体薄膜是光反应的场所，能吸收、传递和转化光能，当X分布在叶绿体的类囊体（基粒）时，能更好地促进光能的吸收和利用，使水绵光能利用效率最佳。 （2）由图可知，与没有添加X的组相比，添加X的组中Y的变化量更大，说明X能促进叶绿体合成NADPH。经煮沸的叶绿体已经失去活性，不能进行光合作用，也就不能合成NADPH，Y的量基本不变，所以该处理获得的结果最符合图中曲线的丙。 将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快。 （3）脱落酸能促进气孔关闭，当处理植物的X浓度过高时，植物叶片气孔开放度下降，推测与之相关的植物激素是脱落酸，且其含量增加。 6．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm为蓝光（B），600~700nm为红光（R）。远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题。 冠层位置 PAR R/FR 叶片厚度（μm） 叶绿素含量（μg·g-1） 线粒体暗呼吸 A B A（施氮肥） B（施氮肥） 0.90 0.20 0.70 0.02 3.40 0.29 1.75 0.01 160 100 150 — 0.15 0.20 0.28 — 1.08 1.08 1.08 — (1)植物叶片中 可吸收红光用于光合作用， 可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低； 虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 (2)由表中数据可知，施氮肥 （填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是 。 (3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（下图），发现冠层 位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 。 【答案】(1) 叶绿素 光敏色素 类胡萝卜素 (2) 提高 施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少 (3) B B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点 【详解】（1）叶绿素（主要是叶绿素a和b）是光合作用中的主要色素，能吸收红光（600-700nm）用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光（R, 600-700nm）和远红光（FR, 700-750nm），并通过构象变化传递光信号，调节植物生长发育。在冠层中，B位置（低处）的R/FR较低，这是因为上层叶片吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素（如β-胡萝卜素、叶黄素）主要吸收蓝光（400-500nm），不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光，减少了透射到下层的蓝光，导致B位置PAR降低。 （2）由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少。 （3）据表可知，B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。 7．（2024·广东·高考真题）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物（①金鱼藻、②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示）在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。 回答下列问题： (1)湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于 的有机物，最终衰退和消亡。 (2)生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是 ，其原因是 。 (3)为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ，三者配合能实现综合治理效果。 (4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度C4后，再分解成CO2传递给C5）使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。 实验设计方案 实验材料 对照组：       实验组：黑藻 实验条件 控制光照强度为 μmol·m-2·s-1 营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同 控制条件 测量指标 (5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施 。 【答案】(1)呼吸作用消耗 (2) ③②① 最大光合速率对应光强度依次升高 (3)①(金鱼藻)除藻率高，②(黑藻)除氮率高，③(苦草)除磷高 (4) 金鱼藻 500 二氧化碳浓度较低且相同 氧气释放量 (5)合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物 【详解】（1）由于湖底光照不足，导致原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于细胞呼吸消耗的有机物，生物量在减少，不足以维持生长，最终衰退和消亡。 （2）据图分析，最大光合速率对应光强度依次升高，因此生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是③②①。 （3）据图b分析，金鱼藻除藻率高，黑藻除氮率高，苦草除磷率高，三者配合能高效的去除氮、磷和藻，能实现综合治理效果。 （4）根据图a，在相同光照强度下，①金鱼藻与②黑藻的光合作用强度高度接近，尤其在光照强度为500时，两者光合作用强度完全相同，有利于控制无关变量一致，而③苦草的光照强度与②黑藻相差较大。根据题干“上述3种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径”可知①、③均无C4途径，而除了上述3种草本沉水植物外的其他植物是否有C4途径不确定，所以不能从①、③外的其他植物为②选对照组。 验证黑藻的碳浓缩优势，因此控制条件为低二氧化碳浓度。因变量是光合速率的快慢，因此检测指标是单位时间释放氧气的量。 （5）目前的两个实际问题是湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本，因此可以合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第11讲 光合作用与呼吸作用综合分析 目录 01 课标达标练 【题型一】光合作用和细胞呼吸的区别与联系分析 【题型二】光合速率、净光合速率和呼吸速率的计算 【题型三】C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸 02 能力突破练（新角度+新考法+新思维+新情境） 03 高考溯源练（含2025年高考真题） 题型一 光合作用和细胞呼吸的区别与联系分析 1．下列关于光合作用和呼吸作用的叙述正确的是（　　） A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的 B．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用 C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用 D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行 2．（24-25高一下·广东惠州·期中）下图为某绿色植物叶绿体内相关生理过程示意图（编号①②表示结构，I、Ⅱ表示过程）。据图回答下列问题： (1)图中表示光合作用光反应阶段的是 （填“I”或“Ⅱ”），该过程在叶绿体的[①] （填名称）上进行。 (2)在暗反应过程中，CO2首先与C5结合，生成两个C3分子，该过程称为 。 (3)若给植物提供H218O和CO2，合成的（CH2O）中 （填“能”或“不能”）检测到18O，原因是 。 (4)夏季晴朗的中午，某些农作物光合作用强度会减弱，主要原因是 。 3．（24-25高一上·广东广州·期末）下图1为水稻叶肉细胞物质运输与代谢的部分过程简图，①-⑦为相关生理过程，下图2表示在不同光照强度下该水稻叶肉细胞的氧气释放速率。请据图回答： (1)施肥时应适当施加Mg元素，原因之一Mg是组成 的必需元素。过程③是光合作用的 阶段，吸收光能的色素分布在 。 (2)光合作用各个阶段紧密联系，能量转化和物质变化密不可分，过程③向④提供 和 。 (3)稻田要定期排水是为了避免根细胞进行 （用图1中数字标号），使根系变黑、腐烂。 (4)若该植物24h处于图2中b点对应的光照强度，该植物有机物的积累情况是 （选填“大于0”“等于0”或“小于0”）；影响d点后氧气释放速度不再增加的因素是 。（至少两点） 4．（22-23高三上·广东河源·阶段练习）下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意图，其中Ⅰ~Ⅴ为生理过程，a~h为物质名称，请回答： (1)图中物质g和b分别是 和 。 (2)上述Ⅰ~Ⅴ过程中，消耗H2O的过程是 ，有NADH产生的过程是 。 (3)物质a分布在叶绿体的 ，提取物质a的原理是 。某同学将绿叶中的色素提取出来后，用 法分离色素，发现滤纸条上没有色素带，造成此结果的原因可能是 （写出2点）。 5．（23-24高一上·广东潮州·期末）图1为番茄叶肉细胞中的两种膜结构以及发生的部分生化反应示意图。图2 是在充满N₂与CO₂的密闭容器中，用水培法栽培番茄(CO₂充足)。测得图1中两种膜产生与消耗O₂ 速率的变化曲线。结合图1、2 回答问题。    (1)图1中，甲所示生物膜存在于 (细胞器)中，乙所示生物膜的名称是 。 (2)图2中5~8h间,番茄植株干重将 (增加、不变、减少);9~10h间,甲膜生成O₂的速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是 ；若此环境因素维持不变，容器内的O₂含量将逐渐下降并完全耗尽，此时 成为ATP 合成的唯一场所。 (3)若在8h时，将容器置于冰水浴中，请推测乙膜消耗O₂的速率将会出现的变化及其原因: 。 (4)科研人员采用人工遮荫的方法，探究遮荫强度对该植物合作用的影响，结果如下表。请分析回答： 遮荫程度 净光合速率/ μmolCO₂/(m²·s) 实际光合速率/ μmolCO₂/(m²·s) 0%(对照) 8.32 9.23 20%(遮荫) 8.26 9.06 40%(遮荫) 9.14 9.83 60%(遮荫) 6.55 7.03 据表中数据，在答题卷相应的坐标中绘制不同遮荫条件下叶片呼吸速率的变化曲线，并根据数据提出提高该植物产量的合理建议： 题型二 光合速率、净光合速率和呼吸速率的计算 6．（24-25高三上·云南昆明·阶段练习）图为某植物在不同温度下，测得相关指标的变化曲线。下列叙述错误的是（　　） A．光下叶肉细胞的线粒体基质中有CO2生成，叶绿体基质消耗CO2 B．给该植物浇灌含18O的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O C．30℃时，该植物固定CO2速率为10mmol·cm-2·h-1 D．40℃条件下，若黑暗和光照时间相等，该植物能正常生长 7．（23-24高一下·广东茂名·阶段练习）如图表示某植物的一个叶肉细胞及其相关生理过程示意图，下列说法中不正确的是（　　） A．图中的叶肉细胞呼吸释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量 B．M中NADPH的运动方向是从叶绿体的类囊体到叶绿体的基质 C．M、N都有两层膜，都能产生ATP D．真核细胞中都含有M、N，原核细胞中都不含M、N 8．（2024·广东广州·一模）油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用，开花36天后果实逐渐变黄，如图表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化，据图判断下列说法错误的是（    ） A．24天时果皮细胞光合作用固定CO2的量比第12天时少 B．果实呼吸速率随开花后天数增加而逐渐减弱 C．36天时果皮细胞会从外界环境吸收一定量的O2 D．48天时果皮因光反应减弱导致光合速率减少 二、实验题 9．（24-25高一下·广东深圳·期中）为探究光照强度对不同植物幼苗光合作用能力的影响，某生物兴趣小组做如下实验，将生长状况相同的不同植物的幼苗分成A、B两组，分别栽种在温度适宜，其他条件均相同的环境中，测定结果如图所示。 (1)该实验的自变量是 。 (2)如果在光照强度为300 （lx）的条件下培养这两组幼苗，则这两组幼苗的生长速度理论上相等，理由是 。 (3)当光照强度为1 500 （lx）时，限制A和B组幼苗光合作用强度的环境因素主要是 、 。 (4)若B植物此时处于光照强度为150（lx）的环境条件，那么此时的叶肉细胞处于图2中的 （填数字）的状态。 (5)为进一步研究A组植物的生理活动，该生物兴趣小组分别设置了不同温度的8个大棚，CO2浓度及其他外界条件相同且适宜，测得该植物的净光合速率和黑暗条件下的呼吸速率相对值如下表。请回答下列问题： 温度（℃） 20 25 30 35 40 45 50 55 净光合速率相对值 2 4 5 3 0 -4 -3 -2 呼吸速率相对值 2 3 3.5 4.5 4.8 4.5 3 2 呼吸作用的酶的最适温度为 ，若大棚中每天光照、黑暗各12h，则8个大棚中的植物生长最好的是温度为 的大棚。 10．（2024·广东广州·一模）某科研小组在9月份选择晴朗天气对自然条件下生长的红花和粉白花野生巨紫荆的光合参数日变化情况进行观测，得到如下调查结果。请回答下列问题： (1)为保证实验结果的准确性，科研人员应注意减小 对实验结果的影响。 (2)红花和粉白花野生巨紫荆叶片净光合速率日变化曲线均为双峰曲线，且第一个峰值均大于第二个峰值，试分析原因： 。 (3)12：00，光合午休现象明显，研究人员提出两种推测：一种是气孔导度降低，引起 ，直接影响暗反应；一种是温度升高，导致 上的光合色素或酶的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的 减少，导致光合能力降低。 (4)水分利用效率（WUE）也是农业生产中需要关注的一个重要指标，可用净光合速率/蒸腾速率来表示。蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。净光合速率相同的情况下，即产量相似时，WUE数值越低意味着在实际农业生产中 。10：00～12：00，红花野生巨紫荆的WUE数值的变化为 （填“上升”“不变”或“下降”），原因是 。 题型三 C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸 11．玉米称为C4植物，其光合作用的暗反应过程如图所示，酶1为PEP羧化酶，可固定低浓度的CO2形成C4，酶2为RuBP羧化酶。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程，固定CO2的能力较C4植物弱，称为C3植物。下列说法错误的是（    ） A．酶1固定CO2的能力比酶2强 B．叶肉细胞中固定光能的色素位于类囊体薄膜上 C．酶1和酶2能催化同一个化学反应，但效率不同 D．与小麦相比，玉米更能适应高温、干旱的环境 二、解答题 12．甘蔗是我国南方重要的糖料作物。为研究磷元素对两个甘蔗品种（简称R和Y）光合作用及生长的影响，研究人员设置无磷、低磷和高磷三组处理进行实验，测定部分指标如下表。 品种 供磷水平 净光合速率(μmol·m−2·s−1) 叶绿素总量(mg·g−1) 气孔导度(mol·m−2·s−1) R 无磷 10.31 16.65 0.07 Y 6.32 16.89 0.04 R 低磷 15.70 18.93 0.15 Y 11.25 16.31 0.13 R 高磷 17.60 21.60 0.14 Y 12.23 18.89 0.12 注：气孔导度越大，气孔开放程度越高 回答下列问题： (1)植物体缺磷常表现为生长发育不正常，这说明 。在作物光合作用过程中，H+与氧化型辅酶Ⅱ结合，形成的 含有磷元素。 (2)与无磷组相比，低磷和高磷组品种R的净光合速率较高，推测原因可能是：①叶绿素总量增加，可以转化更多光能；② ，可以 。 (3)不同组别呼吸速率基本一致的情况下，从光合作用整体性的角度并结合表格数据，推测整个实验过程中低磷组品种Y的光反应强度 （填“大于”、“小于”或“等于”）无磷组，判断的理由是 。 (4)某兴趣小组抽样检测甘蔗叶绿素总量时，为提高数据的可信度，在选择甘蔗叶片进行测定时，合理的处理是 。 13．合理施氮和间作种植可以提高植物的光合产量。某科研小组设置了玉米单作(M)、玉米——马铃薯间作(Ⅰ)两种种植模式下的4个氮水平，对玉米净光合速率(Pn)和胞间CO₂浓度 (Ci)等指标进行测定，部分结果见下图。 注：NO: 0kg·hm⁻²; N1: 125kg·hm⁻²; N2: 250kg·hm⁻²; N3: 375kg·hm⁻²。 (1)植物吸收的氮元素可用于合成多种与光合作用有关的有机物，其中能参与光反应的是 (至少答出2种)。 (2)分析图2可知，不同外施氮浓度对玉米净光合速率的影响是 。 (3)由图3可知，氮水平由N1提高至 N2 时，玉米 Ci下降，原因是 (4)从生态系统能量流动角度分析，间作种植在农业生产上有何意义? 14．景天科植物八宝景天存在特殊的CO2固定方式，称为景天酸代谢途径（CAM）。八宝景天在夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2供暗反应利用，其部分代谢途径如图所示。回答下列问题： (1)绿色植物叶片中色素在滤纸上分离实验使用的试剂是 。光合作用时，叶绿体中能同时吸收红光和蓝紫光的色素是 ，光反应的产物有 （答两点）和O2。 (2)白天八宝景天叶肉细胞进行光合作用所需要的CO2由 和 释放，苹果酸的含量和生成葡萄糖的含量可能呈 （填“正相关”或“负相关”）。 (3)农业生产中，在农作物（如水稻、小麦等）结实前农民会适当多施钾肥，促进光合作用产物由叶片运至果实。请以灌浆期（籽粒形成过程中，将通过光合作用产生的淀粉等有机物储存在籽粒中的阶段）的小麦为实验材料，用14CO2为原料补充实验思路，验证钾离子具有上述作用。实验思路：将生长状态一致的灌浆期小麦均分为两组： 。 15．高粱属于C4植物，其叶片存在内层为维管束鞘细胞、外层为叶肉细胞的“花环型”结构，叶肉细胞不能进行暗反应，但可通过C4途径初步固定CO2（酶1对CO2的亲和力极高），起到“CO2泵”的作用，把CO2 “压进”维管束鞘细胞。这样可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，光合作用部分过程如图所示。回答下列问题： 酶1：PEP羧化酶(PEPC)；酶2：RuBP羧化酶(Rubisco) (1)图中X代表的物质是 ，高粱植株体内固定CO2的场所是 。 (2)据题推测，PEPC与无机碳的亲和力 （填“高于”“低于”）Rubisco。 (3)炎热夏季中午，高粱不会出现“光合午休”现象，光合速率仍较高，原因可能是 。 (4)维管束鞘细胞的叶绿体通常只能进行暗反应，推测其叶绿体结构上的特点是 。 分离光合色素所用的试剂是 ，三碳糖运出叶绿体，在细胞质基质中形成蔗糖，蔗糖 （填“有”或“没有”）还原性，比较稳定，以该形式运输到其他部位不会造成碳素的丢失。若夜间有三碳糖从维管束鞘细胞的叶绿体中运出，其来源最可能是 （填物质）。 一、单选题 1．在光照强度等其他条件相同且适宜的情况下，研究人员测定了某幼苗在不同温度下的CO2吸收速率，在黑暗条件下测定了该幼苗在不同温度下的CO2生成速率，实验结果如表所示。下列叙述正确的是（　　） 温度/℃ 25 30 35 40 45 50 55 CO2吸收速率（μmolCO2.dm-2.h-1） 3 4 4 2 -1 -3 -2 CO2生成速率（μmolCO2.dm-2.h-1） 1.5 2 3 4 3.5 3 2 A．每天光照12小时，25℃时该幼苗积累的有机物最多 B．若昼夜时间相等，该植物在25~40℃时可以正常生长 C．据表可知，该植物在30℃和35℃时总光合速率相等 D．与呼吸作用相比，该幼苗的光合作用对高温比较敏感 2．下图是夏季连续两天内，某植物整体光合速率的日变化曲线图，S1-S5表示曲线与横轴围成的面积，由图不能得出的结论是（　　） A．分析曲线变化趋势的不同，推测造成S2、S4面积差异的因素最可能是光照强度 B．DE段CO2释放量波动明显，主要原因是夜间温度的变化影响了呼吸酶的活性 C．若该植物经过这两昼夜仍能生长，则S2+S4<S1+S3+S5 D．在B、I点时，该植物叶肉细胞光合作用固定的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量 3．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。图乙装置是在其他条件适宜时，测定该绿色植物在不同温度下的气体变化情况。结合两图分析。下列叙述错误的是（　　）    A．该绿色植物在30℃时的光合作用强度与35℃时的光合作用强度相等 B．若每天光照12h，则该植物在20℃时生长速率最快 C．若该植物原重X kg，置于暗处4h后重为（X-l）kg，然后光照4h后重为（X＋2）kg，则总光合速率为3/4 kg·h-1 D．乙装置的液滴约在25℃时单位时间内向右移动的距离最大 4．研究小组将生长状况相同的花生叶片分成4等份，在不同温度下分别暗处理1h，再在相同的光照强度下光照1h，测其有机物变化，所得数据如图1所示。图2为叶肉细胞在不同条件下所进行的生理活动。若不考虑叶片中表皮细胞对实验结果的影响，下列叙述正确的是（    ）    A．在实验的4个温度中，叶片光合作用和呼吸作用的最适温度相同 B．29℃和30℃时叶片的光合作用速率与细胞呼吸速率相同 C．在28℃且每天光照6小时的环境中，花生叶片仍能够积累有机物 D．27℃时花生叶肉细胞中进行图2中Ⅱ所示的生理过程 5．景天科植物（如景天、落地生根）的叶子有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸（一种有机酸）储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列有关分析错误的是（　　） A．景天科植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应 B．由景天科植物特殊的CO2同化方式推测其可能生活在高温干旱地区 C．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变 D．白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸和葡萄糖的含量变化趋势可能相反 二、解答题 6．绿藻通过光合作用产生丰富的葡萄糖和淀粉等物质，与叶绿体的结构和功能密切相关，光系统Ⅰ（PS Ⅰ）和光系统Ⅱ（PS Ⅱ）由叶绿素和蛋白质构成的复合体构成，如图所示，A~C表示物质，Ⅰ表示结构，甲、乙表示部位。 (1)图中，结构Ⅰ表示 ，物质B表示 ，PS Ⅰ和PS Ⅱ主要吸收 光。 (2)一般情况下，当光照等条件适宜时，部位甲的H+浓度大于部位乙，造成该H+浓度差原因有电子（e-）传递过程中释放的能量促进PQ蛋白运输H+和 、 等过程，有利于暗反应合成更多的糖类。图示中H+的运输方式有 。 (3)RuBP羧化酶（Rubisco）可催化暗反应的CO2固定，若在绿藻体外构建测定RuBP羧化酶活性的反应体系，该酶催化反应的底物是 。RuBP羧化酶催化的反应步骤 （“是”或“否”）需要消耗NADPH和ATP。 (4)通常情况下，绿藻细胞释放氧气的速率 （“大于”、“等于”或“小于”）光反应产生氧气的速率，这是因为 。 (5)不同植物生长环境差异较大，在长期的进化和选择中，出现了不同的暗反应方式。景天科、仙人掌科等植物（CAM植物），夜间固定CO2产生有机酸，白天有机酸脱羧释放出CO2进入卡尔文循环，如图所示。 ①夜间来自于外界环境和 产生的CO2转化为HCO3-，在PEP羧化酶催化下直接与磷酸烯醇式丙酮酸（C3）结合生成 。白天液泡中的苹果酸（C4）被运输到细胞质基质进行氧化脱羧，释放出的CO2直接进入 （场所）参与卡尔文循环，生成的 进而生成淀粉。 ②Rubisco是一个双功能酶，既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2相对浓度，从而导致光合效率下降。CAM植物可以在夜晚吸收大量的CO2，转变为苹果酸储存在液泡中，在白天苹果酸脱羧释放CO2，使得叶绿体中CO2浓度 ，在与O2竞争 时有优势，因此有人认为CAM途径是景天科植物长期进化得到的一种可以 光呼吸的碳浓缩机制。 7．铁皮石斛是一种珍贵药材，自然环境中多生长在林荫下或岩石缝隙中，回答下列问题： (1)铁皮石斛叶绿体中含量较多的一类色素是 。暗反应过程中CO2被固定生成C3，C3在 的作用下生成糖类等有机物。 (2)图1是光反应中的电子传递过程示意图，图中M侧是 （填结构名称）。在光的激发下水裂解产生电子，图中虚线表示电子的传递过程。在电子传递过程中， 、 和PQ转运H+导致膜两侧产生H+浓度差，驱动ATP的合成。图中ATP合酶的功能有 。 (3)为探究光照强度对铁皮石斛生长的影响，科研人员以成年盆栽植株为材料，通过黑色尼龙网遮阴设置不同的透光率（10%、20%、50%和100%的自然光照），处理4个月后测定相关指标，结果如图2所示。 ①据图分析， %自然光照最有利于铁皮石斛的生长，原因是 。 ②与20%自然光照相比，10%自然光照下气孔导度较小而胞间CO2浓度较高的原因可能是 。 8．光是光合作用的能源，然而光能超过光合系统所能利用的量时，植物会出现光抑制现象，并随之展开保护和修复机制。回答下列问题： (1)叶黄素循环是其中重要光保护机制之一。叶黄素循环是指依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化（叶黄素循环）。图2为在夏季晴朗的一天中，科研人员对番茄光合作用相关指标的测量结果，Pn表示净光合速率，Fv/Fm表示光合色素对光能的转化效率。 ①强光下，叶片内的叶黄素总量基本保持不变。据图2分析12～14时，叶黄素种类发生了 填（填“V→A→Z”或“Z→A→V”）的转化，该转化有利于防止光损伤；根据IFv/Fm比值变化推测，上述转化过程引起光反应效率 （填“下降”或“上升”），进而影响碳同化。 ②VDE酶是催化上述叶黄素转化的关键酶，该酶定位于类囊体膜内侧，在酸性环境中具有较高活性。在12～14时，较强的光照促进产生H+；同时，H+借助质子传递体H+由 转运至 ，从而产生维持VDE酶高活性的pH条件。 (2)PSⅡ是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是其核心蛋白。在光能过剩时活性氧（ROS）的大量积累可直接破坏D1蛋白且抑制其合成，被破坏的D1降解后，空出相应的位置，新合成的D1占据相应位置，光系统Ⅱ得以修复，机制如图1。为探究高温胁迫对植物光合速率的影响机理，研究者进行了如下实验：以野生型番茄植株为实验材料进行探究，在实验第3天时测定相关实验数据，如表所示（R酶参与暗反应）。 组别 温度 气孔导度 （mol·m2·s1） O2释放速率 （μmol·m2·s1） 胞间CO2浓度 （μmol·mol-1） R酶活性 （U·mL-1） 甲 25℃ 99.2 11.8 282 172 乙 25℃ 30.8 1.1 403 51 ①PSⅡ复合体由蛋白质、电子传递体和 组成，其吸收的能量用于光反应阶段。 ②高温胁迫下，番茄植株胞间CO2浓度升高，分析其原因是 （答出2点）。 9．在拟南芥叶肉细胞中，有机物分解释放CO2的代谢途径有光呼吸和细胞呼吸等。其中光呼吸与光合作用密切关联，二者强度受CO2和O2相对浓度等因素调节。相关有机物的演变及其关键酶促反应如图1所示，回答下列问题。    (1)细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集，都与生命活动的能量代谢有关。请参考图1中的表示形式，在虚线框中补充有关的物质变化，使光呼吸和细胞呼吸的代谢途径联系在一起 。 (2)据图1分析，能与R酶结合的底物是 ，完成光呼吸需要 （细胞器）参与。 (3)图1中GDC酶在非光合组织中含量与活性都极低，H蛋白是其重要组分。为了探究H蛋白对拟南芥幼苗生长的影响，研究者在充足光照条件下，做了相关研究，结果如下:    ①强光下，光、暗反应失衡，过剩能量会转移给O₂形成氧自由基。图2中H组和HS组光合速率高于WT组的原因是 ，从而减少氧自由基的含量，使叶绿体的膜损伤程度降低，有利于光反应强度的维持。 ②检测结果表明，与WT组相比，H组植株光合速率更高，但生长却受到了抑制。对此，同学甲给出的解释是：在H组全株细胞的线粒体中，“2C₂→C₃+CO₂”（脱羧反应）的反应增强，使线粒体内NADH/NAD⁺升高，导致有氧呼吸因NAD⁺供应不足而减弱，无氧呼吸分解的有机物增多，干重下降。对于这个解释，你认为是否合理 （是/否），理由是 。 (4)综上所述，要减轻强光对植物的伤害，在不遮光的前提下，可采取的措施有 （答出2点）。 10．Rubisco羧化酶/加氧酶是一种双功能酶，既能催化C₅与二氧化碳的结合，参与光合作用；同时也能催化C₅与氧气结合，参与光呼吸。科研团队发现某转基因水稻品系（OE）中，光反应关键基因OsFTR的过表达显著提升了光能转化效率。为探究其对光合作用与呼吸作用的影响，研究人员在自然光照条件下测定野生型（WT）与OE植株的生理指标（光合作用速率、呼吸作用速率和光呼吸速率均以O2的释放或利用来衡量），部分数据如下表： 测量指标 WT OE 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 22.3±1.2 28.7±1.5 呼吸速率（μmol·m-2·s-1） 3.1±0.3 4.8±0.4 叶绿素a/b比值 3.2 2.6 光呼吸速率（μmol·m-2·s-1） 1.8±0.2 0.9±0.1 已知：光呼吸会消耗ATP和NADPH，且与CO2浓度密切相关；OE植株的Rubisco酶羧化效率提高20%。 (1)结合表格分析，OE植株净光合速率显著高于WT的原因可能包括：①叶绿素a/b比值降低，表明叶绿素 （填“a”或“b”）比例增加，增强了对 光的吸收能力。②光呼吸速率降低，减少 的浪费，同时Rubisco酶羧化效率提升促进 。 (2)若将WT和OE植株分别置于密闭玻璃罩内24小时，其中12小时光照和12小时黑暗，OE植株的O2净释放量比WT高 %（小数点后保留1位）。 (3)科研团队又计划利用酶的专一性原理，设计实验测定水稻的光呼吸强度。已知光呼吸的关键酶（如Rubisco加氧酶或乙醇酸氧化酶）在特定条件下催化专一反应，而暗呼吸（线粒体呼吸）在光照和黑暗条件下均可进行。请补充以下实验思路： ①取生长状况相同的水稻叶片均分为两组，A组用 （填“乙醇酸氧化酶抑制剂”或“Rubisco加氧酶抑制剂”）处理，B组用等量蒸馏水处理。 ②将两组叶片置于 （填“光照”或“黑暗”）条件下，其他环境条件（温度、湿度等）保持适宜且相同。 ③一段时间后，分别测定两组叶片单位时间内O2的 （填“释放量”或“吸收量”）分别为A和Bμmol·m-²·s-¹。 ④通过A与B的关系式 即可计算出水稻在该条件下的光呼吸速率。 一、单选题 1．（2025·云南·高考真题）云南省是著名的鲜花产地，所产鲜花花色鲜艳与其独特的自然环境息息相关。花青素苷是决定被子植物色彩呈现的主要色素物质，花冠中糖类或被紫外光激活的紫外光受体均可促进相关基因表达，从而增加花青素苷的合成。下列说法错误的是（　　） A．云南平均海拔高，紫外光强，能够促进花青素苷的合成 B．鲜切花中花青素苷会缓慢降解，在浸泡液中添加适量糖可延缓鲜花褪色 C．云南平均海拔高，昼夜温差大，有利于呈色 D．鲜花中花青素苷的含量，与紫外光受体基因表达水平呈负相关 2．（2025·全国卷·高考真题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 3．（2025·安徽·高考真题）关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（    ） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 二、解答题 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．（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。 (1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水棉，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用 光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的 时，水绵光能利用效率最佳。 (2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。 ①用离体叶绿体X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能 （填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的 （填“甲”或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是 。 (3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是 。 6．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm为蓝光（B），600~700nm为红光（R）。远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题。 冠层位置 PAR R/FR 叶片厚度（μm） 叶绿素含量（μg·g-1） 线粒体暗呼吸 A B A（施氮肥） B（施氮肥） 0.90 0.20 0.70 0.02 3.40 0.29 1.75 0.01 160 100 150 — 0.15 0.20 0.28 — 1.08 1.08 1.08 — (1)植物叶片中 可吸收红光用于光合作用， 可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低； 虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 (2)由表中数据可知，施氮肥 （填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是 。 (3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（下图），发现冠层 位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 。 7．（2024·广东·高考真题）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物（①金鱼藻、②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示）在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。 回答下列问题： (1)湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于 的有机物，最终衰退和消亡。 (2)生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是 ，其原因是 。 (3)为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ，三者配合能实现综合治理效果。 (4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度C4后，再分解成CO2传递给C5）使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。 实验设计方案 实验材料 对照组：       实验组：黑藻 实验条件 控制光照强度为 μmol·m-2·s-1 营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同 控制条件 测量指标 (5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施 。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$