第11讲 光合作用的原理、影响因素及其应用（专项训练）（山东专用）2026年高考生物一轮复习讲练测

第11讲 光合作用的原理、影响因素及其应用 目录 01 课标达标练 【题型一】绿叶中色素的提取和分离实验 【题型二】叶绿体的结构与光合色素 【题型三】光合作用的探究历程及原理 【题型四】光合作用过程中物质变化分析 【题型五】环境作用对光合作用的影响 02 能力突破练（新考法+新情景+新思维） 03 高考溯源练（含2025高考真题） 题型一 绿叶中色素的提取和分离实验 1．在进行“绿叶中色素提取和分离”实验时，不让层析液没及滤液细线的原因是（    ） A．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散 B．滤纸上的几种色素会混合起来不分散 C．色素会溶解在层析液中而使实验失败 D．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果 【答案】C 【详解】A、滤液细线变粗会导致色素分散，但这是滤液细线未干燥或重复画线次数不足引起的，与层析液是否没及滤液细线无关，不符合题意，A错误； B、层析液的作用是促使色素在滤纸上的扩散，若层析液没及滤液细线，色素会直接溶解在层析液中，而非混合不分散，不符合题意，B错误； C、层析液是一种脂溶性溶剂，若其没及滤液细线，色素会溶解在层析液中而无法随层析液在滤纸上扩散，导致无法观察到分离的色素带，实验失败，C正确； D、扩散不均匀可能由滤纸条未干燥或层析液选择不当导致，D错误； 故选C。 2．某同学用如图1所示的方法分离叶绿体中的光合色素：即在圆心a处滴加适量滤液，待干燥后向培养皿中倒入层析液（一定比例的石油醚、丙酮、苯混合液）进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆（如图2）。下列叙述正确的（    ） A．研磨时若未加碳酸钙，一定导致①②两圈色素带缺失 B．也可以用上述层析液分离枫叶液泡中的色素 C．提取叶绿体中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同 D．层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带久置颜色会变浅 【答案】D 【详解】A、若研磨时未加碳酸钙，导致叶绿素被破坏，可能导致③④两圈色素带缺失，A错误； B、枫叶液泡中的色素不溶于有机溶剂，不能用此方法分离，B错误； C、提取叶绿体中色素的原理是四种色素能溶解在有机溶剂中，在层析液中的溶解度不同可分离色素，C错误； D、层析完毕后应迅速记录结果，由于色素会被分解，色素带久置颜色会变浅，D正确。 故选D。 3．研究表明，弱光下紫背天葵叶绿素合成量显著增加，强光下类胡萝卜素合成量大幅提升。现将长势相同的紫背天葵分别置于弱光（200lx）、中等光（1000lx）和强光（2000lx）环境培养，其他条件相同且适宜。培养一段时间后提取并分离叶片中的光合色素。下列叙述正确的是（    ） A．若弱光组的叶绿素a/b比值远低于强光组，可能是弱光更利于叶绿素b的合成 B．弱光组滤纸条上离滤液细线最远的两条色素条带宽度明显宽于强光组 C．本实验可用纸层析法提取叶片中的光合色素 D．若未去除叶片中的花青素，会导致测得的光合色素条带宽度和顺序发生变化 【答案】A 【分析】本题考察不同光照条件下紫背天葵光合色素含量变化及纸层析法实验结果的分析。需结合叶绿素与类胡萝卜素的合成特点、色素分离原理及实验操作细节进行判断。 【详解】A、弱光下叶绿素合成量增加，若叶绿素a/b比值低，说明叶绿素b的合成比例更高，A正确； B、离滤液细线最远的两条色素为胡萝卜素和叶黄素（类胡萝卜素）。强光下类胡萝卜素合成量大幅提升，其条带应宽于弱光组，B错误； C、纸层析法用于分离色素，而非提取。提取色素需用无水乙醇等试剂溶解色素，C错误； D、花青素为水溶性色素，在层析液中溶解度低，不会随层析液扩散，仅可能残留在滤液细线处，不影响光合色素条带的宽度和顺序，D错误。 故选A。 4．下图是某植物叶片中光合色素分离的结果，下列叙述错误的是（　　） A．叶绿素吸收红光和蓝紫光，条带1呈橙黄色 B．条带4所含色素在层析液中的溶解度最高 C．若缺少第3、4条带，可能原因是研磨时没有加CaCO3 D．若四条色素带的颜色均偏浅，可能原因是研磨时没有加SiO2 【答案】B 【详解】A、叶绿素吸收红光和蓝紫光，条带1是胡萝卜素，呈橙黄色，A正确； B、条带1所含色素在层析液中的溶解度最高，因为条带1距离滤液细线最远，B错误； C、CaCO3的作用是防止叶绿素被破坏，因此，若缺少第3、4条带，可能原因是研磨时没有加CaCO3，因为条带3和4为叶绿素，C正确； D、若四条色素带的颜色均偏浅，说明研磨不充分，没有提取更多的色素，因而可能原因是研磨时没有加SiO2，D正确。 故选B。 题型二 叶绿体的结构与光合色素 5．基于对叶绿体的结构和功能的理解，下列相关叙述正确的是（    ） A．叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用 B．叶绿体通过众多基粒可扩展受光的面积以吸收光能 C．缺镁使植物叶片发黄是因为影响了叶绿体吸收绿光 D．菠菜叶下表皮细胞中的叶绿体较上表皮中体积大、数量多 【答案】B 【分析】在电子显微镜下观察，可以看到叶绿体的外表有双层膜，内部有许多基粒，基粒与基粒之间充满了基质。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。 【详解】A、叶绿体中的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收光能并用于光合作用，A错误； B、叶绿体的每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，叶绿体的类囊体有巨大的膜面积，能增大叶绿体的膜面积，有利于充分吸收光能用于光合作用，B正确； C、缺镁使植物叶片发黄是因为影响了叶绿素的合成，C错误； D、菠菜叶下表皮细胞中不含叶绿体，D错误。 故选B。 6．图甲为叶绿体的结构模式图，图乙为图甲中部分结构放大图。下列叙述错误的是（    ） A．图甲④中存在光合作用所需要的酶和少量的DNA B．图甲③大大地扩展了叶绿体的受光面积 C．图乙所示结构属于图甲中的③ D．可用层析液提取图乙所示的光合色素 【答案】D 【分析】图甲表示叶绿体的结构，乙表示叶绿体的类囊体膜，光反应的场所。 【详解】A、图甲④为叶绿体基质，是暗反应的场所，存在光合作用所需要的酶和少量的DNA，A正确； B、图甲③为类囊体薄膜，其大大地扩展了叶绿体的受光面积，有利于光反应的发生，B正确； C、图乙所示结构为叶绿体的类囊体膜，属于图甲中的③，C正确； D、可用无水乙醇提取图乙所示的光合色素，D错误。 故选D。 7．红枫叶肉细胞的液泡中含有水溶性的花青素，会使红枫叶片在特定季节呈红色。为研究红枫春季叶色变化规律，某兴趣小组测定了红枫春季叶色变化过程中叶片的叶绿素、花青素含量，获得花青素与总叶绿素比值如图所示。下列有关叙述正确的是（    ） A．花青素与叶绿素位于类囊体膜，都能吸收转化光能 B．两类色素均能溶于无水乙醇中，可用纸层析法分离 C．随春季时间推移，枫叶中的各色素含量均逐渐下降 D．春季红枫叶片呈红色，预测夏季时叶片会转为绿色 【答案】D 【详解】A、花青素位于液泡中，不在叶绿体；而叶绿素位于叶绿体类囊体膜上，叶绿素可以吸收转化光能，花青素不能，A错误； B、花青素溶于水中，难溶于无水乙醇，而叶绿素易溶于有机溶剂无水乙醇中，叶绿素可用纸层析法分离，花青素不能用纸层析法分离，B错误； C、题图表示花青素与总叶绿素比值随着春季时间推移逐渐下降，表明枫叶中花青素含量可能逐渐下降，而总叶绿素含量可能逐渐上升，C错误； D、 水溶性的花青素，会使红枫叶呈红色，随着春季时间推移，枫叶中花青素含量可能逐渐下降，而总叶绿素含量可能逐渐上升，预测夏季时叶片会转为绿色，D 正确。 故选D。 8．研究表明，紫背天葵在弱光下叶绿素合成量显著增加，强光下类胡萝卜素合成量大幅提升。科研团队将长势相同的紫背天葵，分别置于弱光(200Lx)和强光(2000Lx)环境下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后进行光合色素提取与分离实验。下列说法错误的是（    ） A．离滤液细线由近往远依次出现的色素带颜色是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色 B．强光组滤纸条上离滤液细线最远的两条色素带宽度明显窄于弱光组 C．若弱光组的叶绿素a/b比值显著低于强光组，可能是弱光更利于叶绿素b的合成 D．叶片中的水溶性花青素不会影响测得的光合色素条带宽度和顺序 【答案】B 【分析】绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无 水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶 中的色素。由于色素存在于细胞内，需要先破碎细胞才能释放出色素。绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液 在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩 散而分开。 【详解】A、离滤液细线由近到远的色素带顺序为叶绿素b（黄绿色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），与选项描述一致，A正确； B、强光下类胡萝卜素合成量提升，其对应的色素带（胡萝卜素和叶黄素）应更宽。但选项B称强光组的这两条带“明显窄于弱光组”，与题干结论矛盾，B错误； C、弱光下叶绿素b的合成可能更活跃，导致叶绿素a/b比值降低，符合题意，C正确； D、水溶性花青素在层析过程中溶解于提取液，不会出现在滤纸条上，因此不影响结果，D正确。 故选B。 9．（不定项）某植物的两种黄叶突变体表型相似，实验人员测定了各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg·g-1），结果如表所示。下列有关叙述正确的是（　　） 植株类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.36 A．植物细胞内的色素都分布在类囊体膜上 B．与野生型相比，突变体1吸收的蓝紫光和红光明显减少 C．突变体2的光合速率较低，固定的CO2和释放的O2少 D．叶绿素/类胡萝卜素的值大幅下降可使叶片呈黄色 【答案】BCD 【分析】1、光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 2、叶绿体中的色素都能溶解于丙酮、无水乙醇等有机溶剂中，所以用丙酮或无水乙醇提取叶绿体中的色素；色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上扩散速度不同，即溶解度越大，随着层析液扩散的速度越快。 【详解】A、植物细胞内的色素不都分布在类囊体膜上，液泡中也含有色素，只不过不是光合色素，A错误； B、与野生型相比，突变体1的叶绿素和类胡萝卜素含量均下降，因而吸收的蓝紫光和红光明显减少，B正确； C、与野生型和突变体1相比，突变体2的叶绿素含量含量很少，因而光合速率较低，固定的CO2和释放的O2少，C正确； D、野生型的叶绿素与胡萝卜素的比值为4.19，叶绿素含量较高，叶片呈绿色，叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降，叶绿素含量少，不能掩盖类胡萝卜素的颜色，此时叶片呈黄色，D正确。 故选BCD。 题型三 光合作用的探究历程及原理 10．许多科学家在光合作用过程的探究中做出了重要贡献。下列叙述正确的是（    ） A．阿尔农用放射性同位素示踪法证明光合作用产生的O2全部来自水 B．卡尔文利用14C标记的14CO2探明了碳的转移途径为CO2→C3→糖类、C5 C．恩格尔曼利用水绵和厌氧细菌，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放出O2 D．希尔发现离体叶绿体加入氧化剂在光照下可释放出O2，探明光合作用中氧气的来源 【答案】B 【详解】A、证明O₂全部来自水的是鲁宾和卡门利用同位素示踪法的实验，A错误； B、卡尔文通过¹⁴C标记CO₂，追踪到碳转移途径为CO₂→C₃（三碳化合物）→糖类和C₅（五碳化合物），B正确； C、恩格尔曼的实验通过水绵和好氧细菌的分布，证明叶绿体是光合作用的场所且O₂释放需要光，但未直接证明“叶绿体吸收光能用于放氧”，C错误； D、希尔的实验表明离体叶绿体在光照和氧化剂条件下可释放O₂，但未排除O₂来源于二氧化碳，D错误。 故选B。 11．德国科学家恩格尔曼用好氧细菌和水绵进行实验，发现了叶绿体的功能。下列关于该实验设计的巧妙之处的说法中错误的是（　　） A．水绵叶绿体上可分为获得光照和无光照部位，相当于一组对比实验 B．临时装片放在黑暗、没有空气的小室内，排除了CO2对实验结果的影响 C．用好氧细菌可以确定释放氧气的部位 D．临时装片放在光下的实验操作起到了进一步验证的作用 【答案】B 【详解】A、水绵的叶绿体呈螺旋带状，同一叶绿体部分区域受光，部分区域不受光，形成自身对照，相当于一组对比实验，A正确； B、临时装片置于黑暗、无空气环境的主要目的是排除外界氧气的干扰，确保细菌聚集仅由光合作用释放的氧气引起，B错误； C、好氧细菌趋向氧气浓度高的区域，通过其聚集位置可确定光合作用释放氧气的部位，C正确； D、实验先通过极细光束局部照光观察细菌聚集，后完全照光验证叶绿体整体功能，D正确。 故选B。 12．1937年，英国科学家希尔将离体的叶绿体悬浮液中加入某种氧化剂，在有光照没有CO2参与的情况下有氧气释放，但没有糖类等有机物的生成。根据该实验无法做出的推测是（　　） A．光合作用可能包括两个阶段 B．光合作用可以发生在离体的叶绿体中 C．O2中的氧元素可能来自于水 D．光照条件下光能转化为化学能 【答案】D 【分析】希尔实验证明离体叶绿体在光照和氧化剂存在时能释放氧气，但无CO₂时无法合成有机物。 【详解】A、实验显示光反应（产O₂）可在无CO₂条件下进行，而暗反应（产糖）需要CO₂，说明光合作用可能分为两个阶段，A不符合题意； B、离体叶绿体在实验中释放O₂，证明光合作用的光反应可在离体叶绿体中进行，B不符合题意； C、实验中无CO₂参与，O₂只能来自水的光解，推测O₂的氧元素来源于水，C不符合题意； D、实验未直接检测ATP或NADPH的生成，仅通过氧化剂还原间接推测能量转化，无法明确得出光能转化为化学能的结论，D符合题意。 故选D。 13．科学家在研究光合作用原理时经历了漫长的探索过程。下列叙述正确的是（    ） A．希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，发现在光照下叶绿体可以合成糖类 B．鲁宾和卡门通过检测O的放射性确定光合作用产生的O2中氧元素的来源 C．恩格尔曼利用需氧细菌和水绵进行实验，证明叶绿体类囊体薄膜是植物进行光合作用光反应的场所 D．阿尔农发现，在光照下，叶绿体合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 【答案】D 【分析】恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体；鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水；卡尔文采用同位素标记法探明了CO2的固定过程中碳元素的转移途径。 【详解】A、希尔实验证明离体叶绿体在光下可进行水的光解并释放氧气，但未涉及糖类的合成（糖类合成需暗反应及CO2参与），A错误； B、18O不含放射性，鲁宾和卡门通过检测水的相对分子质量来确定光合作用产生的O2中氧元素的来源，B错误； C、恩格尔曼实验通过需氧细菌聚集位置证明叶绿体是光合作用放氧的场所，但未直接证明类囊体薄膜是光反应场所（当时尚未明确类囊体结构），C错误； D、阿尔农发现光反应中水的光解为ATP合成提供H⁺和电子，两者在光照下始终伴随，D正确。 故选D。 题型四 光合作用过程中物质变化分析 14．如图为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线。下列相关叙述错误的是（　　） A．光照条件下，A的面积越大植物生长速度越快 B．遮光后叶绿体中光反应和暗反应都立即停止 C．遮光后短时间内叶绿体中C5/C3比值会降低 D．遮光前，该植物叶片固定CO2的速率为10umol·m-2·s-1 【答案】B 【详解】A、A 的面积代表光照时间内净光合速率的累积量（即有机物净积累量）。净积累量越多，植物生长所需的有机物越充足，生长速度越快，A正确； B、遮光后，由于光反应产生的ATP和NADPH还没有完全消耗尽，所以暗反应并没有立即停止，B错误； C、遮光后光反应不能进行，为暗反应提供的ATP和NADPH减少，导致暗反应C3的还原速度减慢，叶绿体中C3含量会增加而C5含量会减少，所以短时间内C5/C3比值会降低，C正确； D、从图形可看出当遮光一段时间后二氧化碳释放速率达到稳定，由于遮光后植物没有光合作用只有呼吸作用所以B值就应代表该植物呼吸作用释放二氧化碳速率，所以该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为7+3=10μmol·m-2·S-1，D正确。 故选B。 题型五 环境作用对光合作用的影响 15．光照过强会使得电子积累过多，过多的电子会产生活性氧破坏类囊体膜，导致绿色植物光合速率下降，这种现象被称作光抑制。为研究铁氰化钾(一种电子受体)对微藻光抑制现象的作用，研究人员进行了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是（    ） A．对照组类囊体膜上水分解释放的电子用于NADPH的形成 B．对照组光照强度由I1突然增加到I2，叶绿体基质中C3含量下降 C．实验组中铁氰化钾通过分流电子避免活性氧的产生，对类囊体膜起保护作用 D．取甲乙两组微藻先分别用I1、I3光照强度处理，再分别加入适量铁氰化钾并置于I3光照强度下，则甲组的微藻光合放氧速率高 【答案】B 【分析】由题干信息可知：“电子积累过多会产生活性氧破坏类囊体膜，使光合速率下降”，实验结果中，加入铁氰化钾的组相比对照组在高光照强度下没有光抑制，光合速率持续增加，推测铁氰化钾能将光合作用产生电子及时导出，使细胞内活性氧水平下降，降低类囊体膜受损伤的程度，因而能够有效解除光抑制。 【详解】A、对照组类囊体膜上水分解的电子可用于NADP+与H+结合形成NADPH，A正确； B、对照组光照强度由I1增加到I2，光合放氧速率不变，说明达到光饱和点，C3基本不变，B错误； C、实验组中在光照增强时，光合速率持续增加，没有光抑制，铁氰化钾是一种电子受体，可通过分流电子避免活性氧的产生，对类囊体膜起保护作用，C正确； D、经I1和I3处理的微藻，I1下类囊体膜损伤程度低，加入适量铁氰化钾后置于I3光照强度下，I1组的光合放氧速率高，D正确。 故选B。 16．（不定项）细胞内的叶绿体是一种动态的细胞器，随光照强度的变化，其分布和位置会发生改变，该过程称为叶绿体定位。研究发现，叶绿体定位至少需要两个条件，即叶绿体的移动和新位置上的锚定。下列相关叙述正确的是（　　） A．叶绿体中的光合色素可吸收、传递、转化光能，并将转化的能量全部储存在ATP中 B．弱光条件下叶绿体汇集到细胞顶面，有利于其最大程度地吸收光能 C．破坏细胞内的细胞骨架成分后，叶绿体定位异常，推测叶绿体是沿着细胞骨架移动的 D．由图2结果推测，CHUP1蛋白是调控叶绿体运动的重要因子 【答案】BCD 【分析】1、叶绿体是具有双层膜结构的细胞器，叶绿体基质中类囊体薄膜堆叠成基粒，类囊体薄膜上分布着光合作用有关的色素，与光能的吸收、传递和转化有关。 2、光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解生成NADPH和氧气以及ATP的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程。 3、细胞内的叶绿体是一种动态的细胞器，随光照强度的变化，其分布和位置也会发生改变，该过程称为叶绿体定位。由图1结果可知，弱光条件下，叶绿体会汇集到细胞顶面，使其能最大限度的吸收光能，保证高效率的光合作用；强光条件下，叶绿体移动到细胞两侧，以避免强光的伤害。 【详解】A、光合作用的色素分布在叶绿体类囊体薄膜，光合色素将吸收的光能转化为ATP中活跃的化学能和NADPH中的化学能，用于暗反应中C3的还原，A错误； B、据图1结果可知，弱光条件下，叶绿体会汇集到细胞顶面，能最大限度的吸收光能，保证高效率的光合作用，B正确； C、研究发现，叶绿体定位至少需要两个条件，即叶绿体的移动和新位置上的锚定。破坏细胞内的细胞骨架成分后，叶绿体定位异常，推测叶绿体是沿着细胞骨架进行移动，C正确； D、由图2结果推测，去除叶绿体的CHUP1蛋白后，叶绿体定位异常，故叶绿体是通过CHUP1蛋白运动的，D正确。 故选BCD。 17．（不定项）在沙漠高温条件下，某种植物夜晚气孔开放，吸收CO2合成有机酸，储存在液泡中；白天气孔关闭，储存在有机酸中的CO2释放出来，用于光合作用。如图是该种植物一日（24h）之内CO2吸收量的变化曲线。据图分析不合理的是（    ） A．该植物在白天进行光合作用的光反应过程，夜晚进行暗反应过程 B．图中在白天的8～20时，该植物叶肉细胞的细胞液pH会逐渐降低 C．若8时强光照射短时间内O2产生持续增加，而暗反应速率不再增加的可能原因C5供应不足 D．白天的9～14时，该植物CO2吸收量基本不变，光合速率基本不变 【答案】ABD 【详解】A、该植物光合作用的光反应和暗反应是一个整体过程，是有机联系的，不能完全分开，A错误； B、8～20时，该植物储存在液泡内有机酸中的CO2会释放出来，用于光合作用，导致液泡中PH升高，B错误； C、若在8时短时间强光照射，光反应增强O2的产生持续增加，而暗反应C5供应不足可能导致暗反应速率基本不变，C正确； D、9～14时，该植物CO2吸收量基本不变，但光照强度会改变，因此光合速率会发生改变，D错误。 故选ABD。 18．长时间处于高浓度CO2环境中（模拟温室效应），会使作物的气孔发生适应性变化，从而影响植物的光合作用。研究人员以棉花为实验材料进行了相关实验，实验设计及结果如表所示，其中m为正常CO2浓度，2m为正常CO2浓度的2倍。回答下列问题： 组别 培养条件 光合速率相对值 甲 m条件下培养“X”天 24 乙 2m条件下培养“X”天 34 丙 在2m条件下培养30天，再移入m条件下培养7天 18 (1)棉花叶片通过气孔从外界吸收CO2，在RuBP羧化酶的作用下，与 结合，该过程发生的场所是 ，将CO2转化为储存化学能的糖类需要光反应产生的 。 (2)根据表中实验设计，表中“X”为 （填数字），表中丙组的光合速率小于甲组的原因可能是 。 (3)有人认为，提升大气中CO2浓度有利于提高作物光合速率，对农业生产有好处。判断该观点是否合理，并说出理由： 。 【答案】(1) C5 叶绿体基质 NADPH和ATP (2) 37 2m条件导致棉花植株气孔开放程度降低，移入m条件中气孔未能及时恢复，且此时失去了高浓度CO2的优势 (3)不合理，提升大气CO2浓度，会引起温室效应，产生环境问题 【分析】光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。影响光合作用的主要因素有光照强度、CO2的浓度、温度。处于高浓度的CO2的环境中，植物会降低固定CO2酶的活性和关闭气孔来适应该环境。 【详解】（1）在RuBP羧化酶的作用下，CO2与C5结合形成C3，为CO2固定的过程，发生在叶绿体基质中。将CO2转化为储存化学能的糖类需要光反应产生的NADPH和ATP。 （2）培养时间为实验的无关变量，无关变量保持相同且适宜，故“X”为30+7=37，表中丙组的光合速率小于甲组的原因可能是2m条件导致棉花植株气孔开放程度降低，移入m条件中气孔未能及时恢复，且此时失去了高浓度CO2的优势。 （3）根据以上分析可知，提升大气中CO2浓度不一定有利于提高作物光合速率，因此，上述观点不合理，因为提升大气CO2浓度，会引起温室效应，产生环境问题等。 19．科学家对酸橙夏季光合作用特性进行研究，以期为酸橙优质高产栽培提供理论基础。图1所示为大棚内光照强度和CO2浓度日变化，图2所示为酸橙的净光合速率和气孔导度日变化。回答下列问题。 (1)酸橙叶肉细胞光合作用过程中，吸收光能的分子位于 （具体位置）上。水在光下被分解时，丢失的电子经传递，可用于H+和 结合形成NADPH，NADPH在光合作用暗反应中的作用是 。 (2)酸橙在图1所示的光照强度和CO2浓度下，在08：00～~20：00内 （填“能”或“不能”）正常生长，理由是 。 (3)由图2可知， 时，酸橙的净光合速率达到最大。酸橙的净光合速率与气孔导度呈 （填“正”或“负”）相关，原因可能是 。 【答案】(1) 类囊体薄膜 NADP+（或氧化型辅酶Ⅱ） 作为还原剂和提供能量 (2) 能 08：00~20：00内，大棚内CO2浓度降低，说明酸橙植株吸收的CO2量大于释放的CO2量，存在有机物积累 (3) 10：00 正 气孔导度越大，气孔开放度越高，叶肉细胞吸收的CO2越多，暗反应越强，光合作用速率越大，而呼吸速率几乎不变 【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体薄膜上）：水的光解产生NADPH与O2，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）：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】（1）酸橙叶肉细胞光合作用过程中，吸收光能的分子为光合色素，位于叶绿体类囊体薄膜上。光反应中，电子、NADP+（或氧化型辅酶Ⅱ）和H+生成NADPH，NADPH可以为暗反应提供还原剂和能量。 （2）由图1可知，08：00~20：00内，大棚内CO2浓度明显降低，说明酸橙幼苗吸收的CO2量（代表光合速率）大于释放的CO2量（代表呼吸速率），存在有机物积累，说明酸橙幼苗在图1所示的光照强度和CO2浓度下能正常生长。 （3）由图2可知，净光合速率曲线峰值对应的横坐标时间为10：00，所以此时酸橙净光合速率达到最大。分析图2中净光合速率曲线和气孔导度曲线变化趋势，二者整体呈现同步上升、同步下降的态势，因此酸橙的净光合速率与气孔导度呈正相关。气孔是叶片与外界进行气体交换的通道，气孔导度反映气孔开放程度。气孔导度越大，气孔开放度越高，叶肉细胞吸收的CO2越多，CO2是光合作用暗反应的原料，则暗反应越强，光合速率越大，而在短时间内，细胞呼吸主要受温度等因素影响，此条件下呼吸速率几乎不变，所以净光合速率（会随光合速率提升而增大，呈现出与气孔导度正相关的关系。 20．氮作为作物生长发育所必须的营养元素之一，是限制作物高产的重要因素。在生产中，氮肥投入不足影响植株生长发育过程，造成减产；但氮肥投入过量造成氮肥利用率低、环境污染等问题。为探究适宜施氮水平，研究人员以小麦为材料，设置了5个施氮水平，进行了相关实验，结合实验结果回答问题： 注：N0：不施氮；N1：75kg/hm2；N2：150kg/hm2；N3：25kg/hm2；N4：300kg/hm2 (1)氮可用于合成与光合作用相关的 （填两种物质）。除氮肥外，影响植物光合作用的其他环境因素还包括 （答出1点即可）。 (2)施加氮肥对小麦净光合速率（Pn）整体体现为 （填“促进”或“抑制”）作用，但N4净光合速率略低于N3，推测其原因可能为 。 (3)NPQ（非光化学淬灭系数）是光系统Ⅱ（位于类囊体薄膜上）反应中心天线色素吸收的光能不能用于光合电子传递，而以热的形式耗散掉多余的那部分光能的比例。Rubisco是催化CO2固定的关键酶，结合图2和图3分析，施加氮肥促进小麦净光合速率升高的原因是 。 (4)研究人员进一步测定了小麦叶片中抗氧化酶的活性，发现施加氮肥也可提高抗氧化酶的活性，从而降低叶片中活性氧（一种自由基）含量，提高小麦净光合速率。试分析抗氧化酶活性变化对小麦光合作用的影响机制： 。 【答案】(1) 叶绿素、酶、ATP和NADPH 温度、光照强度、CO2浓度、土壤中的水分等 (2) 促进 氮肥浓度过高，抑制小麦根系吸水与吸收无机盐，从而使净光合速率下降 (3)施加氮肥使小麦NPQ下降，使更多光能可以用于光反应，提高光反应速率；施加氮肥提高了Rubisco活性，提高了暗反应速率 (4)抗氧化酶活性提高，叶片中活性氧降低，减少对叶绿体膜结构的损伤，从而延缓叶片衰老，促进小麦光合作用 【分析】光合作用包括光反应和暗反应，光反应的物质变化包括水的光解，ATP的合成，NADPH的合成；暗反应的物质变化包括二氧化碳的固定，C3的还原。叶绿素、酶（蛋白质）、ATP（组成元素C、H、O、N、P）及NADPH等物质中均含有N元素，光照、温度、气体（CO2）、水分、及矿质元素离子等均会影响光合作用。 【详解】（1）光合色素中的叶绿素、酶（蛋白质）、ATP（组成元素C、H、O、N、P）及NADPH等物质中均含有N元素；光合作用的环境因素包括光照、温度、气体（CO2）、水分、及矿质元素离子等。 （2）由图1可知，施加氮肥后小麦净光合速率（Pn）均大于N₀，因此施加氮肥对小麦净光合速率（Pn）整体体现为促进作用；N4组氮的浓度比N3组高，氮肥浓度过高，会造成土壤渗透压过高，从而影响根系对水分和无机盐的吸收，从而使净光合速率下降。 （3）由图2可知，施加氮肥使小麦NPQ下降，使更多光能可以用于光反应，提高光反应速率；由图3可知，施加氮肥提高了Rubisco活性，提高了暗反应速率，从而整体光合作用的整体速率。 （4）自由基会攻击磷脂分子、蛋白质等结构，抗氧化酶活性提高，叶片中活性氧降低，减少对叶绿体膜结构的损伤，从而延缓叶片衰老，促进小麦光合作用。 1．花生生长所需氮素来源多样，氮素供应影响花生产量。科研人员研究不同氮肥施用量（NO、N45、N75、N105、N135、N165，数值代表施氮量，单位：kg/hm2）和不同拌种处理（蒸馏水拌种W、根瘤菌剂拌种R）对花生产量的影响，结果如图。下列相关分析错误的是（    ） A．从图a可知，随着施氮水平升高，根瘤数量总体呈下降趋势，说明施氮可能抑制根瘤形成 B．图b中，施氮水平升高过程中，R处理下叶绿体含量总体高于W处理，说明根瘤菌剂拌种能促进叶绿体合成，且与施氮水平无关 C．图c和图d中曲线下降，可能是因为过高施氮破坏了酶结构或影响了光合作用相关生理过程 D．综合图中信息，适量施氮并配合根瘤菌剂拌种，可通过提高光合相关指标，进而提高花生产量 【答案】B 【分析】图中的自变量是不同的是施氮水平及不同的搅拌处理，因变量有单体根瘤数量，叶绿素含量、Rubisco酶活性、净光合速率、单体产量。 【详解】A、 观察图a，确实能看到随着施氮水平从NO到N165逐渐升高，根瘤数量总体呈现下降趋势，由此合理推测施氮可能抑制根瘤形成，A正确； B、在图b中，虽然施氮水平升高过程中R处理下叶绿体含量总体高于W处理，但不能就此得出根瘤菌剂拌种促进叶绿体合成与施氮水平无关的结论。因为图中显示不同施氮水平下R处理和W处理的叶绿体含量差值并非恒定不变，说明根瘤菌剂拌种对叶绿体合成的促进作用可能与施氮水平存在一定关联，B错误； C、对于图c中催化CO2固定的酶（Rubisco）活性曲线以及图d中净光合速率曲线出现下降的情况，可能是由于过高施氮可能对酶的结构造成破坏，或者对光合作用的光反应、暗反应等相关生理过程产生影响，从而导致这些指标下降，C正确； D、综合分析图b（叶绿体含量）、图c（Rubisco活性）、图d（净光合速率）等光合相关指标以及图e（花生产量），可以发现适量施氮（如N75、N105等）并配合根瘤菌剂拌种（R处理）时，光合相关指标较高，同时花生产量也较高，说明适量施氮并配合根瘤菌剂拌种可通过提高光合相关指标进而提高花生产量，D正确。 故选B。 2．下图为向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行周期性的光暗交替实验，下列说法错误的是（    ） A．图中O2释放速率表示真正（总）光合作用速率 B．光照开始后两曲线逐渐重合时，光反应速率等于暗反应速率 C．S1可用来表示一个光暗周期内NADPH和ATP的积累量 D．间隙光使植株充分利用光反应产生的NADPH和ATP，单位光照时间内光合产物合成量更大 【答案】C 【分析】分析题图可知，由于该实验中只存在离体的叶绿体，所以测出O2的释放速率为真光合作用的速率；由于氧气的释放速率代表光反应，能产生ATP与NADPH，暗反应固定二氧化碳产生C3，C3的还原消耗ATP与NADPH，所以阴影部分应该表示光反应产生量与暗反应消耗量的差值，故可表示一个光周期的光照时间内[H]和ATP的积累量；阴影部分表示光反应产生量与暗反应消耗量的差值，氧气的释放速率大于二氧化碳的吸收速率，所以出现阴影部分的原因是光反应速率大于暗反应速率。 【详解】A、由于该实验中只存在离体的叶绿体，所以测出O2的释放速率为真光合作用的速率，A正确； B、由于该实验中只存在离体的叶绿体，所以测出O2的释放速率为真光合作用的速率；由于氧气的释放速率代表光反应，能产生ATP与NADPH，暗反应固定二氧化碳产生C3，C3的还原消耗ATP与NADPH，光照开始后两曲线逐渐重合时，光反应速率等于暗反应速率，B正确； C、由于氧气的释放速率代表光反应，能产生NADPH和ATP，暗反应固定二氧化碳，消耗NADPH和ATP，S1表示光照一段时间，由于暗反应速率慢，导致光反应产生的NADPH、ATP无法被及时利用，留下来的积累量，不能表示一个光暗周期内NADPH和ATP的积累量，C错误； D、间隙光使植株充分利用光反应产生的NADPH和ATP，使更多的C3被还原，所以单位光照时间内光合产物合成量更大，D正确。 故选C。 3．灌浆期是农作物的一个重要生长时期，即光合作用产物输出并储存在籽粒中的阶段，光合作用产物主要以蔗糖的形式输出到籽粒中。叶片与种子之间的磷酸（Pi）分配对作物籽粒灌浆（籽粒积累有机物）有重要影响。研究发现，水稻磷酸转运蛋白SPDT、OsPH通过茎节将Pi分配给籽粒和叶片（用粗、细箭头表示分配比例），从而影响其籽粒灌浆，其主要影响机制如图所示。图中TP代表磷酸丙糖，磷酸丙糖转运体TPT反向交换转运Pi和TP。回答下列问题： (1)光合作用过程中 CO2 被利用的具体场所是 ，NADPH 在乙过程中的生理作用是 （写出 2 点）。在黑暗中给水稻叶片提供18O2，接着给水稻叶片提供适宜的光照，能够在（CH2O）检测到18O，原因是 。 (2)已知葡萄糖中的醛基具有还原性，能与蛋白质的氨基结合，光合产物一般以蔗糖的形式进行长距离运输，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 （从渗透压和稳定性两方面分析）。图中从功能上可视为磷酸转运蛋白的有 （写出 3 个）。 (3)由图可知，蛋白质磷酸化后在乙过程中可能发挥 的作用。据图推测，水稻缺 Pi 会 （填“促进”或“抑制”）其光合作用，请从物质运输和合成两个方面分析其原因是 。 (4)研究人员发现，在水分不足的情况下水稻叶片容易发黄，研究人员猜测，这是叶肉细胞中叶绿素含量减少所致。请结合所学习的生物实验知识设计实验思路验证这一猜测并写出预期结果。 实验思路： ； 预期结果： 。 【答案】(1) 叶绿体基质 作为还原剂参与C3的还原，提供能量 有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H218O，有氧呼吸第二阶段利用H218O和丙酮酸反应生成 C18O2，C18O2参与暗反应生成有机物 (2) 蔗糖分子较大，单位质量下分子数较少，因此引起的渗透压较低，有利于维持细胞内外的渗透平衡。蔗糖是非还原糖，不易与蛋白质中的氨基结合 SPDT、OsPH、TPT (3) 酶 抑制 产生的ATP、NADPH减少，从而抑制暗反应的进行；运往籽粒的蔗糖减少 (4) 选取长势一致的水稻幼苗，随机分为实验组和对照组，实验组给予不足水分处理，对照组给予正常水分处理，其他条件保持一致。在相同时间点取叶片，测定叶绿素含量并观察颜色变化，重复实验多次 实验组叶片颜色较对照组明显发黄，叶绿素a和叶绿素b含量显著低于对照组 【分析】光合作用的过程包括光反应和暗反应过程，光反应的能量转变是光能转变为ATP、NADPH中活跃的化学能；暗反应的能量转变是ATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。 【详解】（1）光合作用过程中 CO2 被利用的具体场所是叶绿体基质，乙过程是暗反应中C3的还原，NADPH 在乙过程中的生理作用是作为还原剂参与C3的还原，提供能量。在黑暗中给水稻叶片供给18O2，水稻叶片进行有氧呼吸，有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H218O，生成的H218O参与有氧呼吸第二阶段，H218O和丙酮酸反应生成 C18O2，给水稻叶片提供适宜的光照， C18O2参与光 合作用的暗反应，生成含18O的C3化合物，通过C3的还原，即可在（CH2O）检测到18O。 （2）光合产物一般以蔗糖的形式进行长距离运输，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是蔗糖分子较大，单位质量下分子数较少，因此引起的渗透压较低，有利于维持细胞内外的渗透平衡。蔗糖是非还原糖，不易与蛋白质中的氨基结合。图中从功能上可视为磷酸转运蛋白的有SPDT、OsPH、TPT。 （3）结合图示分析磷酸化的蛋白质作为酶在乙过程中发挥作用。若叶肉细胞中Pi不足，光反应受抑制，产生的ATP、NADPH减少，从而抑制暗反应的进行，暗反应产生的TP减少，由于TP转运到细胞质中转变为蔗糖，蔗糖运往籽粒，因此导致运往籽粒的蔗糖减少。 （4）本实验为验证“水分不足导致水稻叶片发黄是由于叶绿素含量减少”这一假设，选取长势一致的水稻幼苗，随机分为实验组和对照组，实验组给予不足水分处理，对照组给予正常水分处理，其他条件保持一致。在相同时间点取叶片，测定叶绿素含量并观察颜色变化，重复实验多次。 预期结果: 实验组叶片颜色较对照组明显发黄，叶绿素a和叶绿素b含量显著低于对照组。 4．植物光合产物的产生器官被称作“源”，光合产物卸出和储存的部位被称作“库”。下图1为棉花植株光合产物合成及运输过程示意图，图中P1转运蛋白（TPT）能将卡尔文循环产生的丙糖磷酸不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi（无机磷酸）运回叶绿体基质。请回答下列问题： (1)卡尔文循环发生的具体场所是 。若将棉花植株从光下忽然移至暗处，其体内C3的含量变化会 （填“升高”或“降低”）。 (2)研究发现用专一抑制剂抑制小麦的TPT使其失去运输能力，可使叶绿体内淀粉合成增加10多倍，但同时会导致光合作用整体速率降低。据图分析，叶绿体内淀粉合成增加的原因是 ；叶绿体中淀粉增加，光合作用产物积累 （填“促进”或“抑制”）了光合作用进行。 (3)据图分析，叶绿体中的淀粉在夜间被降解的意义是 。 (4)光合产物从“源”向“库”运输的物质形式主要是蔗糖，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 。 (5)为研究棉花去棉铃后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的蔗糖和淀粉含量。结果如图2所示。去除棉铃处理降低了 （填“库”或“源”）的大小，导致叶片的蔗糖和淀粉含量的积累进而影响棉花的光合作用。 【答案】(1) 叶绿体基质 升高 (2) TPT被抑制，TP从叶绿体输出受阻，TP在叶绿体基质中合成淀粉 抑制 (3)淀粉在夜间被分解成麦芽糖和葡萄糖，进而转化成可以输出的蔗糖，有利于白天更好进行光合作用，可以避免有机物积累对光合作用的抑制 (4)蔗糖是非还原性糖、化学性质稳定 (5)库 【分析】1、光合作用分为光反应和暗反应。光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。经过光合作用，将无机物转变成糖类等有机物。 2、题图分析，图1中暗反应的产物丙糖磷酸有两条去路，在叶绿体中转化为淀粉，在细胞质基质中转化成蔗糖。这样可以减少丙糖磷酸在叶绿体中的积累，以调节渗透压；以及以非还原糖的形式将有机物运输至植物体其他部位。 【详解】（1）卡尔文循环即光合作用的暗反应阶段，发生的具体场所是叶绿体基质。若将棉花植株从光下忽然移至暗处，光反应停止，不再为暗反应提供NADPH和ATP，C3​的还原过程受阻，而CO2的固定仍在进行，会继续生成C3​，所以其体内C3的含量会升高。 （2）由题干可知，P1转运蛋白（TPT）能将卡尔文循环产生的丙糖磷酸不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi（无机磷酸）运回叶绿体基质。用专一抑制剂抑制小麦的TPT导致TPT被抑制，TP从叶绿体输出受阻，TP在叶绿体基质中合成淀粉，所以叶绿体内淀粉合成增加。叶绿体中淀粉增加，会导致光合产物积累，进而抑制光合作用的进行，使光合作用整体速率降低。 （3）夜间没有光照，光合作用不能进行，叶绿体中的淀粉在夜间被分解成麦芽糖和葡萄糖，进而转化成可以输出的蔗糖，有利于白天更好进行光合作用，可以避免有机物积累对光合作用的抑制。 （4）与葡萄糖相比，蔗糖是非还原糖，化学性质稳定，在运输过程中不易被氧化分解，更适合作为运输物质。 （5）根据题干信息，“源”是光合产物的产生器官，“库”是光合产物卸出和储存的部位，棉铃是光合产物卸出和储存的部位，属于“库”。去除棉铃处理降低了“库”的大小，导致叶片中光合产物（蔗糖和淀粉）不能及时运出而积累，进而影响棉花的光合作用。 5．叶绿体中的类囊体分为基粒类囊体和基质类囊体，二者的区别在于前者含有较多的光合色素且形成了堆叠的基粒，叶绿素含量降低幼苗会出现黄化现象。请回答下列问题： (1)与基粒类囊体相比，基质类囊体的光能利用率 （填“更高”或“更低”），原因是 。盐胁迫会导致叶绿体中的基粒减少，使光合作用的光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，其中NADPH的作用是 。 (2)盐胁迫还会影响土壤溶液的浓度和植物Rubisco（CO₂固定相关的酶）的活性，据此角度分析盐胁迫影响暗反应速率降低的原因是 。 (3)研究表明，外源亚精胺（Spd）有利于维持叶绿体的完整性，从而缓解盐胁迫对水稻生长造成的影响。为探究盐胁迫下外源Spd的作用机制，科研人员选取若干长势一致的水稻幼苗进行了实验，部分实验结果如图所示。 ①与对照组相比，NaCl组和NaCl+Spd组的水稻叶片可能出现萎蔫现象和 现象，且NaCl+Spd组中出现第二种现象的程度更 （填“高”或“低”）。 ②根据实验结果分析，外源Spd缓解盐胁迫影响的机理可能是 。 【答案】(1) 更低 基质类囊体含有的光合色素较少，吸收光的能力更弱 为暗反应中 C₃的还原提供还原剂和能量 (2)盐胁迫下，土壤溶液浓度升高，植物细胞失水，部分气孔关闭，导致CO₂吸收减少，影响暗反应阶段CO₂的固定过程；盐胁迫下，Rubisco的活性降低，影响暗反应阶段CO₂的固定过程 (3) 黄化 低 Spd通过促进叶绿素a和叶绿素b的合成（或抑制叶绿素的分解）实现了叶绿素含量的上升，从而提高光合作用光反应阶段的强度，进而提高了光合作用的效率，促进了水稻幼苗的生长 【分析】叶绿体中的色素分布于类囊体薄膜上，具有吸收、传递、转化光能的作用，参与光反应；光反应为暗反应提供NADPH和ATP，可影响暗反应的速率。 【详解】（1） 叶绿体中的类囊体分为基粒类囊体和基质类囊体，由于基粒类囊体含有较多的光合色素并且堆叠成基粒，因此，其中含有较多的色素和较大的膜面积，因而与基粒类囊体相比，基质类囊体的光能利用率“更低”，即基质类囊体含有的光合色素较少，吸收光的能力更弱。NADPH为暗反应中 C₃的还原提供还原剂和能量。 （2）盐胁迫还会影响土壤溶液的浓度和植物Rubisco（CO2固定相关的酶）的活性，据此可推测，盐胁迫下，土壤溶液浓度升高，植物细胞失水，部分气孔关闭，导致CO2吸收减少，影响暗反应阶段CO2的固定过程，进而表现为光合速率下降；另一方面，盐胁迫下，Rubisco的活性降低，影响暗反应阶段CO2的固定过程，进而导致暗反应速率下降，光合效率下降。 （3）① 研究表明，外源亚精胺（Spd）有利于维持叶绿体的完整性，从而缓解盐胁迫对水稻生长造成的影响。本实验的目的是探究盐胁迫下外源Spd的作用机制，则实验设计中的自变量为是否使用盐胁迫和是否用外源Spd处理，因变量为叶绿素含量的变化。根据实验结果可推测：与对照组相比，NaCl组和NaCl+Spd组的水稻叶片可能出现萎蔫现象和黄化现象，因为盐胁迫导致叶绿素含量减少，且由于外源亚精胺（Spd）有利于维持叶绿体的完整性，因此，NaCl+Spd组中出现第二种现象的程度更“低”。 ②实验结果显示，无论是正常组还是盐胁迫组，在使用外源Spd处理后，水稻叶片中叶绿素含量均上升，因而推测外源Spd缓解盐胁迫影响的机理可能是Spd通过促进叶绿素a和叶绿素b的合成（或抑制叶绿素的分解）实现了叶绿素含量的上升，从而提高光合作用光反应阶段的强度，进而提高了光合作用的效率，促进了水稻幼苗的生长。 1．（2025·山东·高考真题）“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是（    ） A．应使用干燥的定性滤纸 B．绿叶需烘干后再提取色素 C．重复画线前需等待滤液细线干燥 D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 【答案】B 【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇或丙酮，目的是溶解色素；研磨后进行过滤（用单层尼龙布过滤研磨液）；分离色素时采用纸层析法（用干燥处理过的定性滤纸条），原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同。 【详解】A、光合色素分离实验需要使用干燥的定性滤纸，水分会影响层析液在滤纸条上扩散从而影响色素的分离，A正确； B、提取光合色素可以使用新鲜的绿叶，B错误； C、重复画线前需等待滤液细线干燥，否者会导致滤液细线变粗，最终导致分离的色素条带不清晰，C正确； D、提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D正确。 故选B。 2．（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（    ） A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 【答案】D 【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。（2）分离色素原理：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。（3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。（4）结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。 【详解】A、提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确； B、由于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这是纸层析法，B正确； C、不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 ，叶绿素多使叶片呈现绿色，而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确； D、叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。 故选D。 3．（2024·广东·高考真题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（　　） A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B．研磨时用水补充损失的提取液 C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D．用过的层析液直接倒入下水道 【答案】C 【分析】叶绿体色素提取的原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂； 色素分离原理：叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。 【详解】A、本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误； B、色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，B错误； C、由于滤纸条不会相互影响，层析液的成分相同，两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确； D、用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。 故选C。 4．（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 【分析】该曲线是植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）随光照强度变化的曲线；光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即 “光补偿点”，此时植物光合作用固定的CO2量，恰好抵消呼吸作用释放的CO2量，净光合为为0，植物干重不增不减 。光照强度为b时，光合速率达到“光饱和点”，此后再增加光照强度，光合速率不再提升（受温度、CO2浓度等其他环境因素或自身酶、色素等内部因素限制），此时光合速率与呼吸速率差值最大，植物积累有机物最快 。 【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。 5．（2025·河北·高考真题）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（    ） A．类囊体膜上消耗H2O、而线粒体基质中生成H2O B．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 【答案】A 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段发生在类囊体薄膜上，完成水的光解和ATP的合成，暗反应阶段发生在叶绿体基质，完成二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。 【详解】A 、类囊体膜上进行水的光解消耗H2O，而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段不生成H2O，A错误； B、叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，涉及丙酮酸和水反应生成CO2，B正确； C、类囊体膜上进行水的光解生成O2，线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，消耗O2和NADH生成水，C正确； D、叶绿体基质中进行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物（丙酮酸），生成CO2和NADH，D正确。 故选A。 6．（2025·山东·高考真题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（    ） A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 【答案】ACD 【分析】光反应可以NADPH、氧气和ATP，NADPH和ATP可以用于暗反应中三碳酸的还原，光反应和暗反应相互联系，互相影响。 【详解】A、单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP，蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，因此菌-藻体能同时产生O2和H2，A错误； B、对比松散菌-藻体和致密菌-藻体，相同时间产生的H2含量相对值不同，说明菌-藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确； C、某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，说明H2的产生场所是该藻叶绿体的基质中，C错误； D、任意时刻2体系之间的光反应速率无差异，说明光反应产生的NADPH相同，致密菌-藻体产生的H2多，说明消耗的NADPH多，则用于暗反应的NADPH少，因此培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物少于松散菌-藻体，D错误。 故选ACD。 7．（2025·山东·高考真题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、 ，离心收集绿藻并重新放入含H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 。 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。 【答案】(1) 磷脂双分子层 基粒 (2) 水的光解 丙酮酸、[H] 氧气（或O2）和二氧化碳（CO2） (3)途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤 【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：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）：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】（1）叶绿体膜属于生物膜的范畴，生物膜的基本支架是磷脂双分子层；叶绿体中含有许多由类囊体组成的基粒，扩展了受光面积。 （2）据图分析，水在光下分解为O2和H+，同时产生的电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH，即生成NADPH所需的电子源自于水的光解。3H2O被植物细胞吸收后参与光合作用，生成C63H12O6。在有氧呼吸的第一阶段，C63H12O6在细胞质基质中被分解成含有3H的丙酮酸，产生少量的[3H]，并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸与3H2O在线粒体基质中被彻底分解生成CO2和[3H]，释放少量的能量；在线粒体内膜上完成的有氧呼吸的第三阶段，[3H]与O2结合生成H2O，并释放大量的能量。可见，用含3H2O的溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、丙酮酸。培养液中H218O被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产生18O2；在有氧呼吸的第二阶段，H218O与丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H]，即产生的带18O标记的气体有O2和CO2。 （3）据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 8．（2022·山东·高考真题）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。 分组 处理 甲 清水 乙 BR 丙 BR+L (1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析，液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 。 (2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有 、 （答出2种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是 。 (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制 （填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明BR可能通过 发挥作用。 【答案】(1)蓝紫 (2) 五碳化合物供应不足 CO2供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强 (3) 减弱 促进光反应关键蛋白的合成 【分析】该实验探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，自变量是对幼苗不同的处理，因变量为光合作用强度，由曲线可知，BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来减弱光抑制现象。 【详解】（1）苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。 （2）影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强。 （3）据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。 9．（2021·山东·高考真题）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。 【答案】 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 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 100～300 【分析】题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CO2。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 SoBS 溶液后由表格数据可知，光合作用的强度随着SoBS浓度的增加出现先增加后下降的现象。 【详解】（1）C5位于叶绿体基质中，则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。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）叶片光下吸收和黑暗中释放CO2量相等时所需的光照强度即为光补偿点，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。 【点睛】本题着重考查了光合作用的影响因素等方面的知识，意在考查考生能识记并理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成一定知识网络的能力，并且具有一定的分析能力和理解能力。 10．（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol·m-2·s-1 CO2浓度μmol·mol-1 净光合速率μmol·m-2·s-1 气孔导度mol·m-2·s-1 叶绿素含量mg·g-1 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是 。 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择 ，依据是 。 【答案】(1) 无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH 红光 (2) ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II） 环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更多/甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少 (3) 光照强度加倍/光强加倍 甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 【分析】实验的自变量为光照强度和CO2浓度，因变量包括叶绿素含量、气孔导度、净光合速率。影响光合作用的因素包括内因和外因：内因：色素含量、酶数量等；外因：光照强度、二氧化碳浓度、温度、含水量、矿质元素等。 【详解】（1）叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用中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。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择红光来测定叶绿素含量。 （2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II），从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的二氧化碳浓度是甲的二倍，与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是环境/外界/温室/提供/补充的 CO2更多(甲比丙的 CO2多/丙比甲的 CO2少）。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍/光强加倍。 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 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第11讲 光合作用的原理、影响因素及其应用 目录 01 课标达标练 【题型一】绿叶中色素的提取和分离实验 【题型二】叶绿体的结构与光合色素 【题型三】光合作用的探究历程及原理 【题型四】光合作用过程中物质变化分析 【题型五】环境作用对光合作用的影响 02 能力突破练（新考法+新情景+新思维） 03 高考溯源练（含2025高考真题） 题型一 绿叶中色素的提取和分离实验 1．在进行“绿叶中色素提取和分离”实验时，不让层析液没及滤液细线的原因是（    ） A．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散 B．滤纸上的几种色素会混合起来不分散 C．色素会溶解在层析液中而使实验失败 D．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果 2．某同学用如图1所示的方法分离叶绿体中的光合色素：即在圆心a处滴加适量滤液，待干燥后向培养皿中倒入层析液（一定比例的石油醚、丙酮、苯混合液）进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆（如图2）。下列叙述正确的（    ） A．研磨时若未加碳酸钙，一定导致①②两圈色素带缺失 B．也可以用上述层析液分离枫叶液泡中的色素 C．提取叶绿体中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同 D．层析完毕后应迅速记录结果，否则色素带久置颜色会变浅 3．研究表明，弱光下紫背天葵叶绿素合成量显著增加，强光下类胡萝卜素合成量大幅提升。现将长势相同的紫背天葵分别置于弱光（200lx）、中等光（1000lx）和强光（2000lx）环境培养，其他条件相同且适宜。培养一段时间后提取并分离叶片中的光合色素。下列叙述正确的是（    ） A．若弱光组的叶绿素a/b比值远低于强光组，可能是弱光更利于叶绿素b的合成 B．弱光组滤纸条上离滤液细线最远的两条色素条带宽度明显宽于强光组 C．本实验可用纸层析法提取叶片中的光合色素 D．若未去除叶片中的花青素，会导致测得的光合色素条带宽度和顺序发生变化 4．下图是某植物叶片中光合色素分离的结果，下列叙述错误的是（　　） A．叶绿素吸收红光和蓝紫光，条带1呈橙黄色 B．条带4所含色素在层析液中的溶解度最高 C．若缺少第3、4条带，可能原因是研磨时没有加CaCO3 D．若四条色素带的颜色均偏浅，可能原因是研磨时没有加SiO2 题型二 叶绿体的结构与光合色素 5．基于对叶绿体的结构和功能的理解，下列相关叙述正确的是（    ） A．叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用 B．叶绿体通过众多基粒可扩展受光的面积以吸收光能 C．缺镁使植物叶片发黄是因为影响了叶绿体吸收绿光 D．菠菜叶下表皮细胞中的叶绿体较上表皮中体积大、数量多 6．图甲为叶绿体的结构模式图，图乙为图甲中部分结构放大图。下列叙述错误的是（    ） A．图甲④中存在光合作用所需要的酶和少量的DNA B．图甲③大大地扩展了叶绿体的受光面积 C．图乙所示结构属于图甲中的③ D．可用层析液提取图乙所示的光合色素 7．红枫叶肉细胞的液泡中含有水溶性的花青素，会使红枫叶片在特定季节呈红色。为研究红枫春季叶色变化规律，某兴趣小组测定了红枫春季叶色变化过程中叶片的叶绿素、花青素含量，获得花青素与总叶绿素比值如图所示。下列有关叙述正确的是（    ） A．花青素与叶绿素位于类囊体膜，都能吸收转化光能 B．两类色素均能溶于无水乙醇中，可用纸层析法分离 C．随春季时间推移，枫叶中的各色素含量均逐渐下降 D．春季红枫叶片呈红色，预测夏季时叶片会转为绿色 8．研究表明，紫背天葵在弱光下叶绿素合成量显著增加，强光下类胡萝卜素合成量大幅提升。科研团队将长势相同的紫背天葵，分别置于弱光(200Lx)和强光(2000Lx)环境下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后进行光合色素提取与分离实验。下列说法错误的是（    ） A．离滤液细线由近往远依次出现的色素带颜色是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色 B．强光组滤纸条上离滤液细线最远的两条色素带宽度明显窄于弱光组 C．若弱光组的叶绿素a/b比值显著低于强光组，可能是弱光更利于叶绿素b的合成 D．叶片中的水溶性花青素不会影响测得的光合色素条带宽度和顺序 9．（不定项）某植物的两种黄叶突变体表型相似，实验人员测定了各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg·g-1），结果如表所示。下列有关叙述正确的是（　　） 植株类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.36 A．植物细胞内的色素都分布在类囊体膜上 B．与野生型相比，突变体1吸收的蓝紫光和红光明显减少 C．突变体2的光合速率较低，固定的CO2和释放的O2少 D．叶绿素/类胡萝卜素的值大幅下降可使叶片呈黄色 题型三 光合作用的探究历程及原理 10．许多科学家在光合作用过程的探究中做出了重要贡献。下列叙述正确的是（    ） A．阿尔农用放射性同位素示踪法证明光合作用产生的O2全部来自水 B．卡尔文利用14C标记的14CO2探明了碳的转移途径为CO2→C3→糖类、C5 C．恩格尔曼利用水绵和厌氧细菌，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放出O2 D．希尔发现离体叶绿体加入氧化剂在光照下可释放出O2，探明光合作用中氧气的来源 11．德国科学家恩格尔曼用好氧细菌和水绵进行实验，发现了叶绿体的功能。下列关于该实验设计的巧妙之处的说法中错误的是（　　） A．水绵叶绿体上可分为获得光照和无光照部位，相当于一组对比实验 B．临时装片放在黑暗、没有空气的小室内，排除了CO2对实验结果的影响 C．用好氧细菌可以确定释放氧气的部位 D．临时装片放在光下的实验操作起到了进一步验证的作用 12．1937年，英国科学家希尔将离体的叶绿体悬浮液中加入某种氧化剂，在有光照没有CO2参与的情况下有氧气释放，但没有糖类等有机物的生成。根据该实验无法做出的推测是（　　） A．光合作用可能包括两个阶段 B．光合作用可以发生在离体的叶绿体中 C．O2中的氧元素可能来自于水 D．光照条件下光能转化为化学能 13．科学家在研究光合作用原理时经历了漫长的探索过程。下列叙述正确的是（    ） A．希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，发现在光照下叶绿体可以合成糖类 B．鲁宾和卡门通过检测O的放射性确定光合作用产生的O2中氧元素的来源 C．恩格尔曼利用需氧细菌和水绵进行实验，证明叶绿体类囊体薄膜是植物进行光合作用光反应的场所 D．阿尔农发现，在光照下，叶绿体合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 题型四 光合作用过程中物质变化分析 14．如图为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线。下列相关叙述错误的是（　　） A．光照条件下，A的面积越大植物生长速度越快 B．遮光后叶绿体中光反应和暗反应都立即停止 C．遮光后短时间内叶绿体中C5/C3比值会降低 D．遮光前，该植物叶片固定CO2的速率为10umol·m-2·s-1 题型五 环境作用对光合作用的影响 15．光照过强会使得电子积累过多，过多的电子会产生活性氧破坏类囊体膜，导致绿色植物光合速率下降，这种现象被称作光抑制。为研究铁氰化钾(一种电子受体)对微藻光抑制现象的作用，研究人员进行了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是（    ） A．对照组类囊体膜上水分解释放的电子用于NADPH的形成 B．对照组光照强度由I1突然增加到I2，叶绿体基质中C3含量下降 C．实验组中铁氰化钾通过分流电子避免活性氧的产生，对类囊体膜起保护作用 D．取甲乙两组微藻先分别用I1、I3光照强度处理，再分别加入适量铁氰化钾并置于I3光照强度下，则甲组的微藻光合放氧速率高 16．（不定项）细胞内的叶绿体是一种动态的细胞器，随光照强度的变化，其分布和位置会发生改变，该过程称为叶绿体定位。研究发现，叶绿体定位至少需要两个条件，即叶绿体的移动和新位置上的锚定。下列相关叙述正确的是（　　） A．叶绿体中的光合色素可吸收、传递、转化光能，并将转化的能量全部储存在ATP中 B．弱光条件下叶绿体汇集到细胞顶面，有利于其最大程度地吸收光能 C．破坏细胞内的细胞骨架成分后，叶绿体定位异常，推测叶绿体是沿着细胞骨架移动的 D．由图2结果推测，CHUP1蛋白是调控叶绿体运动的重要因子 17．（不定项）在沙漠高温条件下，某种植物夜晚气孔开放，吸收CO2合成有机酸，储存在液泡中；白天气孔关闭，储存在有机酸中的CO2释放出来，用于光合作用。如图是该种植物一日（24h）之内CO2吸收量的变化曲线。据图分析不合理的是（    ） A．该植物在白天进行光合作用的光反应过程，夜晚进行暗反应过程 B．图中在白天的8～20时，该植物叶肉细胞的细胞液pH会逐渐降低 C．若8时强光照射短时间内O2产生持续增加，而暗反应速率不再增加的可能原因C5供应不足 D．白天的9～14时，该植物CO2吸收量基本不变，光合速率基本不变 18．长时间处于高浓度CO2环境中（模拟温室效应），会使作物的气孔发生适应性变化，从而影响植物的光合作用。研究人员以棉花为实验材料进行了相关实验，实验设计及结果如表所示，其中m为正常CO2浓度，2m为正常CO2浓度的2倍。回答下列问题： 组别 培养条件 光合速率相对值 甲 m条件下培养“X”天 24 乙 2m条件下培养“X”天 34 丙 在2m条件下培养30天，再移入m条件下培养7天 18 (1)棉花叶片通过气孔从外界吸收CO2，在RuBP羧化酶的作用下，与 结合，该过程发生的场所是 ，将CO2转化为储存化学能的糖类需要光反应产生的 。 (2)根据表中实验设计，表中“X”为 （填数字），表中丙组的光合速率小于甲组的原因可能是 。 (3)有人认为，提升大气中CO2浓度有利于提高作物光合速率，对农业生产有好处。判断该观点是否合理，并说出理由： 。 19．科学家对酸橙夏季光合作用特性进行研究，以期为酸橙优质高产栽培提供理论基础。图1所示为大棚内光照强度和CO2浓度日变化，图2所示为酸橙的净光合速率和气孔导度日变化。回答下列问题。 (1)酸橙叶肉细胞光合作用过程中，吸收光能的分子位于 （具体位置）上。水在光下被分解时，丢失的电子经传递，可用于H+和 结合形成NADPH，NADPH在光合作用暗反应中的作用是 。 (2)酸橙在图1所示的光照强度和CO2浓度下，在08：00～~20：00内 （填“能”或“不能”）正常生长，理由是 。 (3)由图2可知， 时，酸橙的净光合速率达到最大。酸橙的净光合速率与气孔导度呈 （填“正”或“负”）相关，原因可能是 。 20．氮作为作物生长发育所必须的营养元素之一，是限制作物高产的重要因素。在生产中，氮肥投入不足影响植株生长发育过程，造成减产；但氮肥投入过量造成氮肥利用率低、环境污染等问题。为探究适宜施氮水平，研究人员以小麦为材料，设置了5个施氮水平，进行了相关实验，结合实验结果回答问题： 注：N0：不施氮；N1：75kg/hm2；N2：150kg/hm2；N3：25kg/hm2；N4：300kg/hm2 (1)氮可用于合成与光合作用相关的 （填两种物质）。除氮肥外，影响植物光合作用的其他环境因素还包括 （答出1点即可）。 (2)施加氮肥对小麦净光合速率（Pn）整体体现为 （填“促进”或“抑制”）作用，但N4净光合速率略低于N3，推测其原因可能为 。 (3)NPQ（非光化学淬灭系数）是光系统Ⅱ（位于类囊体薄膜上）反应中心天线色素吸收的光能不能用于光合电子传递，而以热的形式耗散掉多余的那部分光能的比例。Rubisco是催化CO2固定的关键酶，结合图2和图3分析，施加氮肥促进小麦净光合速率升高的原因是 。 (4)研究人员进一步测定了小麦叶片中抗氧化酶的活性，发现施加氮肥也可提高抗氧化酶的活性，从而降低叶片中活性氧（一种自由基）含量，提高小麦净光合速率。试分析抗氧化酶活性变化对小麦光合作用的影响机制： 。 1．花生生长所需氮素来源多样，氮素供应影响花生产量。科研人员研究不同氮肥施用量（NO、N45、N75、N105、N135、N165，数值代表施氮量，单位：kg/hm2）和不同拌种处理（蒸馏水拌种W、根瘤菌剂拌种R）对花生产量的影响，结果如图。下列相关分析错误的是（    ） A．从图a可知，随着施氮水平升高，根瘤数量总体呈下降趋势，说明施氮可能抑制根瘤形成 B．图b中，施氮水平升高过程中，R处理下叶绿体含量总体高于W处理，说明根瘤菌剂拌种能促进叶绿体合成，且与施氮水平无关 C．图c和图d中曲线下降，可能是因为过高施氮破坏了酶结构或影响了光合作用相关生理过程 D．综合图中信息，适量施氮并配合根瘤菌剂拌种，可通过提高光合相关指标，进而提高花生产量 2．下图为向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行周期性的光暗交替实验，下列说法错误的是（    ） A．图中O2释放速率表示真正（总）光合作用速率 B．光照开始后两曲线逐渐重合时，光反应速率等于暗反应速率 C．S1可用来表示一个光暗周期内NADPH和ATP的积累量 D．间隙光使植株充分利用光反应产生的NADPH和ATP，单位光照时间内光合产物合成量更大 3．灌浆期是农作物的一个重要生长时期，即光合作用产物输出并储存在籽粒中的阶段，光合作用产物主要以蔗糖的形式输出到籽粒中。叶片与种子之间的磷酸（Pi）分配对作物籽粒灌浆（籽粒积累有机物）有重要影响。研究发现，水稻磷酸转运蛋白SPDT、OsPH通过茎节将Pi分配给籽粒和叶片（用粗、细箭头表示分配比例），从而影响其籽粒灌浆，其主要影响机制如图所示。图中TP代表磷酸丙糖，磷酸丙糖转运体TPT反向交换转运Pi和TP。回答下列问题： (1)光合作用过程中 CO2 被利用的具体场所是 ，NADPH 在乙过程中的生理作用是 （写出 2 点）。在黑暗中给水稻叶片提供18O2，接着给水稻叶片提供适宜的光照，能够在（CH2O）检测到18O，原因是 。 (2)已知葡萄糖中的醛基具有还原性，能与蛋白质的氨基结合，光合产物一般以蔗糖的形式进行长距离运输，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 （从渗透压和稳定性两方面分析）。图中从功能上可视为磷酸转运蛋白的有 （写出 3 个）。 (3)由图可知，蛋白质磷酸化后在乙过程中可能发挥 的作用。据图推测，水稻缺 Pi 会 （填“促进”或“抑制”）其光合作用，请从物质运输和合成两个方面分析其原因是 。 (4)研究人员发现，在水分不足的情况下水稻叶片容易发黄，研究人员猜测，这是叶肉细胞中叶绿素含量减少所致。请结合所学习的生物实验知识设计实验思路验证这一猜测并写出预期结果。 实验思路： ； 预期结果： 。 4．植物光合产物的产生器官被称作“源”，光合产物卸出和储存的部位被称作“库”。下图1为棉花植株光合产物合成及运输过程示意图，图中P1转运蛋白（TPT）能将卡尔文循环产生的丙糖磷酸不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi（无机磷酸）运回叶绿体基质。请回答下列问题： (1)卡尔文循环发生的具体场所是 。若将棉花植株从光下忽然移至暗处，其体内C3的含量变化会 （填“升高”或“降低”）。 (2)研究发现用专一抑制剂抑制小麦的TPT使其失去运输能力，可使叶绿体内淀粉合成增加10多倍，但同时会导致光合作用整体速率降低。据图分析，叶绿体内淀粉合成增加的原因是 ；叶绿体中淀粉增加，光合作用产物积累 （填“促进”或“抑制”）了光合作用进行。 (3)据图分析，叶绿体中的淀粉在夜间被降解的意义是 。 (4)光合产物从“源”向“库”运输的物质形式主要是蔗糖，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 。 (5)为研究棉花去棉铃后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的蔗糖和淀粉含量。结果如图2所示。去除棉铃处理降低了 （填“库”或“源”）的大小，导致叶片的蔗糖和淀粉含量的积累进而影响棉花的光合作用。 5．叶绿体中的类囊体分为基粒类囊体和基质类囊体，二者的区别在于前者含有较多的光合色素且形成了堆叠的基粒，叶绿素含量降低幼苗会出现黄化现象。请回答下列问题： (1)与基粒类囊体相比，基质类囊体的光能利用率 （填“更高”或“更低”），原因是 。盐胁迫会导致叶绿体中的基粒减少，使光合作用的光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，其中NADPH的作用是 。 (2)盐胁迫还会影响土壤溶液的浓度和植物Rubisco（CO₂固定相关的酶）的活性，据此角度分析盐胁迫影响暗反应速率降低的原因是 。 (3)研究表明，外源亚精胺（Spd）有利于维持叶绿体的完整性，从而缓解盐胁迫对水稻生长造成的影响。为探究盐胁迫下外源Spd的作用机制，科研人员选取若干长势一致的水稻幼苗进行了实验，部分实验结果如图所示。 ①与对照组相比，NaCl组和NaCl+Spd组的水稻叶片可能出现萎蔫现象和 现象，且NaCl+Spd组中出现第二种现象的程度更 （填“高”或“低”）。 ②根据实验结果分析，外源Spd缓解盐胁迫影响的机理可能是 。 1．（2025·山东·高考真题）“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是（    ） A．应使用干燥的定性滤纸 B．绿叶需烘干后再提取色素 C．重复画线前需等待滤液细线干燥 D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 2．（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（    ） A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 3．（2024·广东·高考真题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（　　） A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B．研磨时用水补充损失的提取液 C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D．用过的层析液直接倒入下水道 4．（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 5．（2025·河北·高考真题）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（    ） A．类囊体膜上消耗H2O、而线粒体基质中生成H2O B．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 6．（2025·山东·高考真题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（    ） A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 7．（2025·山东·高考真题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ，扩展了受光面积。 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、 ，离心收集绿藻并重新放入含H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 。 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。 8．（2022·山东·高考真题）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。 分组 处理 甲 清水 乙 BR 丙 BR+L (1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析，液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 。 (2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有 、 （答出2种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是 。 (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制 （填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明BR可能通过 发挥作用。 9．（2021·山东·高考真题）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。 10．（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol·m-2·s-1 CO2浓度μmol·mol-1 净光合速率μmol·m-2·s-1 气孔导度mol·m-2·s-1 叶绿素含量mg·g-1 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择 （填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是 。 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择 ，依据是 。 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 学科网（北京）股份有限公司 $$