第3单元 第6课时 光合作用的原理-【优化探究】2026高考生物学一轮复习高考总复习配套课件（人教版多选）

该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用的原理”核心考点，依据高考评价体系梳理了光反应与暗反应的物质变化、能量转换及实验探究等考查要求，通过归纳必备知识与真题分析，明确过程分析、实验设计等高频题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题演练+核心问题深研”，如结合2023湖北卷PSⅡ复合体实验题，运用同位素示踪法分析碳元素转移路径，培养科学思维与探究实践素养。通过环境因素对C3、C5含量影响的动态模型，帮助学生掌握答题逻辑，教师可依托此开展精准复习，提升冲刺效率。

细胞的能量供应和利用 第三单元 第6课时　光合作用的原理 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量,这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中,转化并储存为糖分子中的化学能。 学习要求 演练感悟 真题 课时 巩固提高 考点 内容索引 NEIRONGSUOYIN 光合作用的原理 光合作用的原理 考点 归纳 必备知识 1.光合作用的概念及反应式 (1)概念:绿色植物通过叶绿体,利用光能,将_____________转化成储存着能量的_______,并且释放出_____的过程。 (2)反应式:____________________________。 二氧化碳和水 有机物 氧气 CO2+H2O (CH2O)+O2 2.探索光合作用原理的部分实验 年份 科学家 发现 19世 纪末 — 普遍认为,在光合作用中,CO2分子的C和O被分开,O2被释放,C与H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖 1928 — 发现_____对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过_____ _____转化成糖 甲醛 光合 作用 归纳 必备知识 年份 科学家 发现 1937 英国植物 学家希尔 发现_________,即离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应 1941 美国科学 家鲁宾和 卡门 用___________的方法,研究了光合作用中氧气来源于H2O: H2O+C18O2→植物→O2; O+CO2→植物→18O2 1954 美国科学 家阿尔农 发现在光照下,叶绿体可以合成____。1957年,他发现该过程总是与_________相伴随 希尔反应 同位素示踪 ATP 水的光解 归纳 必备知识 3.光合作用过程 (1)基本过程 图中序号代表的物质:①________,②___,③________,④____, ⑤________。 NADPH C3 ADP+Pi O2 (CH2O) 归纳 必备知识 归纳 必备知识 教材拾遗 (1)(必修1 P103“相关信息”)水分解为氧和H+的同时,被叶绿体夺去两个电子。电子经传递,可用于NADP+与H+结合形成NADPH。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ,其作用是NADPH作为活泼的还原剂,参与暗反应阶段的化学反应,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 (2)(必修1 P104“相关信息”)C3是指三碳化合物——3⁃磷酸甘油酸,C5是指五碳化合物——核酮糖⁃1,5⁃二磷酸(RuBP)。 (3)(必修1 P104“相关信息”)光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。 (2)比较光反应与暗反应 叶绿体基质 NADPH ATP和NADPH 有机物中稳定 的化学能 类囊体薄膜 色素 ATP和NADPH 归纳 必备知识 4.光合作用和化能合成作用的比较 光能 无机物氧化释放的   能量 硝化细菌 归纳 必备知识 1.光反应必须在光照下进行,暗反应必须在暗处进行。( ) 2.离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后,在合适的条件下可以完成暗反应过程。 ( ) 3.光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。 ( ) × √ √ 错漏诊断 深研 核心问题 1.某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻(真核生物)培养液中通入一定量的14CO2后,在不同时间点取出一定量的小球藻,分析其所含放射性物质种类,结果如表所示。 取样时间点 放射性物质种类 第2 s 大量3⁃磷酸甘油酸(C3) 第15 s 磷酸化糖类 第50 s 除上述磷酸化糖类外,还有氨基酸等 (1)小球藻合成C3的过程是否需要NADPH的参与? 提示: 小球藻合成C3的过程是二氧化碳的固定,该过程不需要NADPH的参与。 深研 核心问题 1.某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻(真核生物)培养液中通入一定量的14CO2后,在不同时间点取出一定量的小球藻,分析其所含放射性物质种类,结果如表所示。 取样时间点 放射性物质种类 第2 s 大量3⁃磷酸甘油酸(C3) 第15 s 磷酸化糖类 第50 s 除上述磷酸化糖类外,还有氨基酸等 (2)提高温度,可能在10 s内检测到多种放射性磷酸化糖类吗?说明理由。 提示: 不会。本实验在最适温度下进行,若提高温度,则检测到多种放射性磷酸化糖类的时间可能会大于15 s。 深研 核心问题 1.某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻(真核生物)培养液中通入一定量的14CO2后,在不同时间点取出一定量的小球藻,分析其所含放射性物质种类,结果如表所示。 取样时间点 放射性物质种类 第2 s 大量3⁃磷酸甘油酸(C3) 第15 s 磷酸化糖类 第50 s 除上述磷酸化糖类外,还有氨基酸等 (3)提高CO2浓度,获得放射性氨基酸的间隔时间可能缩短吗?为什么? 提示: 可能。提高CO2浓度,暗反应加快,获得放射性氨基酸的间隔时间可能缩短。  深研 核心问题 1.某实验小组在适宜温度和光照强度下向小球藻(真核生物)培养液中通入一定量的14CO2后,在不同时间点取出一定量的小球藻,分析其所含放射性物质种类,结果如表所示。 取样时间点 放射性物质种类 第2 s 大量3⁃磷酸甘油酸(C3) 第15 s 磷酸化糖类 第50 s 除上述磷酸化糖类外,还有氨基酸等 (4)本实验的目的是_____________________________________。  研究暗反应阶段CO2中碳元素的转移途径 2.淀粉和蔗糖是光合作用的主要终产物,如图是棉花叶肉细胞的光合作用过程示意图,磷酸丙糖转运器的活性受光的调节,适宜光照条件下,其活性较高。 深研 核心问题 (1)由图分析可知,C3被还原为磷酸丙糖后的去向是____________________________。通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸转运器严格按照1∶1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,短时间内磷酸丙糖的转运速率会降低,则更有利于____ (填“淀粉”或“蔗糖”)的合成,原因是_________________________________ __________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。 转化为C5,或合成淀粉和蔗糖 淀粉 叶绿体内磷酸丙糖积累、浓度升高,促进淀粉合成;由细胞质基质转入叶绿体的Pi减少,促进磷酸丙糖向产生Pi和淀 粉的方向进行 2.淀粉和蔗糖是光合作用的主要终产物,如图是棉花叶肉细胞的光合作用过程示意图,磷酸丙糖转运器的活性受光的调节,适宜光照条件下,其活性较高。 深研 核心问题 (2)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,蔗糖作为运输物质的优点是________________________ __________________________。  非还原糖较稳定(或蔗糖分子对渗透压的影响较小) 1.光合产物及运输 归纳提升 (1)磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖,也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 (2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉,暂时储存在叶绿体中,又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体,在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内,或从光合细胞中输出,经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化: 命题 考向突破 考向1　光合作用原理的探究 1.(2025·广东东莞模拟)在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂 (悬浮液中有H2O,没有CO2),光照条件下可以释放出O2,该反应称为希尔反应。结合所学知识,分析下列说法正确的是(　　) A.提供水、光合色素和酶,适宜光照等条件也可能产生O2 B.希尔反应可以证明水的光解产生的O2全部来自水 C.希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP+的作用相似 D.希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关 C 解析:提供水、光合色素和酶,没有加入NADP+等氧化剂及叶绿体等完整结构,适宜光照条件下不能产生O2,A错误;希尔反应的结果仅说明了离体的叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解,产生O2,该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也并没有直接观察到氧元素的转移,因此不能说明所产生的O2全部来自水,B错误;希尔反应悬浮液中铁盐的作用与光反应中NADP+的作用相似,能与水光解产生的H+反应,C正确;希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应,若要证明有机物的最终合成和水的光解无关,还需要进一步实验,D错误。 2.(多选)1941年,美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法,研究了光合作用中产生的氧气的来源,实验部分过程及结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.18O不具有放射性,是稳定的同位素,可用于示踪物质运行和变化规律 B.另一组实验及结果图应将O换成H2O,CO2换成C18O2,其余不变 C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧全部来自水 D.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素,没有完整的叶绿体 AC 解析:18O不具有放射性,是稳定的同位素,A正确;另一组实验及结果图应将O换成H2O,CO2换成C18O2,18O2换成O2,其余不变,B错误;该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧全部来自水,C正确;小球藻是真核生物,具有完整的叶绿体,含有叶绿素和类胡萝卜素,具有藻蓝素和叶绿素的是蓝细菌,D错误。 考向2　光合作用的过程分析 3.(2021·重庆卷)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析,下列叙述错误的是(　　) A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿过4层膜 B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D.电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节 A 解析:水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜的内侧,若被有氧呼吸利用,即在线粒体内膜上被利用,O2从叶绿体类囊体膜开始,再穿过叶绿体2层膜,然后进入同一细胞中的线粒体,穿过线粒体的两层膜,所以至少要穿过5层膜,A错误;光反应中NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH,然后在暗反应过程中被消耗,B正确;由题图可知,产生的ATP可用于暗反应以及色素合成、核酸代谢等其他消耗能量的反应,C正确;电子(e-)在类囊体薄膜上的有序传递是完成光能转换的重要环节,D正确。 4.(2022·重庆卷)科学家发现,光能会被类囊体转化为“某种能量形式”,并用于驱动产生ATP(如图1)。为探寻这种能量形式,他们开展了后续实验。 (1)制备类囊体时,提取液中应含有适宜浓度的蔗糖,以保证其结构完整,原因是_______________________________________;为避免膜蛋白被降解,提取液应保持______ (填“低温”或“常温”)。  保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂 低温 解析:制备类囊体时,其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖,保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂,以保证其结构完整。提取液应该保持低温以降低蛋白酶的活性,避免膜蛋白被降解。 (2)在图1实验基础上进行图2实验,发现该实验条件下,也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差,原因是__________________________________________________________ ______________________________。  实验2是在光照条件下对类囊体进行培养,无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H+浓度差 解析: 从图2实验中可知,在光照条件下,将处于pH=4的类囊体转移到pH=8的锥形瓶中,再在遮光的条件下加入ADP和Pi,也产生了ATP,但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差,因为实验2是在光照条件下对类囊体进行培养,无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H+浓度差。 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因,对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,结果如图3所示,悬液的pH在光照处理时升高,原因是_______________________________________________。  类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的,电子的最终来源物质是____。  类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内,造成溶液pH升高 水 解析: 对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,悬液的pH在光照处理时升高,推测可能是类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内,造成溶液pH升高。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的,光反应过程中,水的光解伴随着电子的传递,故电子的最终来源是水。 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体,能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产,需稳定提供的物质有__________ ___________。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,若要增产,可以采取的有效措施有__________________________________ (答出2点即可)。  NADPH、 ATP和CO2 增加CO2的浓度和适当提高环境温度 解析: 人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物,若要在黑暗条件下持续生产,则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP,以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,说明暗反应已经达到最大速率,增加CO2的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性,可有效提高光合效率。 真题　演练感悟 2 3 1 1.(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体, PSⅡ光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现,PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ,通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　) A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 C 2 3 1 解析:分析题干信息可知,叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,LHCⅡ与PSⅡ分离减少,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强,A正确;Mg2+是叶绿素的组成成分,其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少,对光能的捕获减弱,B正确;由题图可知,弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,增强对光能的捕获,C错误;PSⅡ光复合体能吸收光能,并分解水,水的分解可产生H+、电子和O2,D正确。 2 3 1 2.(2021·广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco,下列叙述正确的是(　　) A.Rubisco存在于细胞质基质中 B.激活Rubisco需要黑暗条件 C.Rubisco催化CO2固定需要ATP D.Rubisco催化C5和CO2结合 D 2 3 1 解析:Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应,暗反应场所在叶绿体基质,故Rubisco存在于叶绿体基质中,A错误;暗反应不直接依赖光,故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求,B错误;Rubisco催化CO2固定不需要ATP,C错误;Rubisco催化二氧化碳的固定,即C5和CO2结合生成C3的过程,D正确。 2 3 1 3.(2021·湖南卷)图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。 2 3 1 回答下列问题。 (1)图b表示图a中的__________结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会______(填“加快”或“减慢”)。  类囊体膜 NADPH 减慢 2 3 1 解析:光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上,即图b表示图a的类囊体膜。光反应过程中,色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能,若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减 少,则图b中的电子去路受阻,电子传递速率会减慢。 2 3 1 (2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。   叶绿体A:双层膜结构完整 叶绿体B:双层膜局部受损,类囊体略有损伤 叶绿体C:双层膜瓦解,类囊体松散但未断裂 叶绿体D:所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验一:以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 2 3 1   叶绿体A:双层膜结构完整 叶绿体B:双层膜局部受损,类囊体略有损伤 叶绿体C:双层膜瓦解,类囊体松散但未断裂 叶绿体D:所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验二:以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 注:Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性。 2 3 1 据此分析: ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以______(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是________________________________________________ ______________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。  Fecy 实验一中叶绿体B双层膜局部受损时,以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时,实验二中叶绿体B双层膜局部受损时,以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异;结合“Fecy具有亲水性,而DCIP具有亲脂性”,可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用 2 3 1 ②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于_______________________________,从而提高光反应速率。  ③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。 结合图b对实验结果进行解释: ____________________________________ _____________________________________________________________ _______________________________________。  类囊体上的色素吸收、转化光能 ATP的合成依赖于H+顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合酶,叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大,因此ATP的产生效率逐渐降低 2 3 1 解析: ①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果,实验一中叶绿体B双层膜局部受损时,以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时,实验二中叶绿体B双层膜局部受损时,以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异。结合所给信息“Fecy具有亲水性,而DCIP具有亲脂性”,可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。 ②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下,更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能,从而提高光反应速率,所以该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C。 ③根据图b可知,ATP的合成依赖于H+顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合酶,叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大,因此ATP的产生效率逐渐降低。 课时 巩固提高 49 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 一、单项选择题 1.(2024·广东珠海模拟)希尔反应是指离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生O2,同时将加入的氧化剂还原的过程,氧化剂2,6⁃二氯酚靛酚是一种蓝色染料,被还原后变为无色。下列说法正确的是(　　) A.获得离体的叶绿体可用密度梯度离心的方法 B.希尔反应发生的具体场所是叶绿体的基质 C.实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行 D.叶绿体悬浮液加入2,6⁃二氯酚靛酚反应后,溶液由蓝色变无色 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:获得离体的叶绿体可用差速离心法,A错误;离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称为希尔反应,希尔反应发生的具体场所是叶绿体类囊体薄膜,B错误;在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下可以释放出氧气,因此实验室模拟希尔反应需要在适宜的光照条件下进行,C正确;叶绿体悬浮液在光照条件下,产生还原剂,再加入2,6⁃二氯酚靛酚反应后,溶液才能由蓝色变无色,D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 2.(2025·湖北襄阳模拟)卡尔文等研究发现,当植物所处环境由光照转为黑暗时,RuBP(C5)含量急剧下降,PGA(C3)含量迅速上升;当骤然降低CO2浓度时,PGA含量迅速下降,而RuBP含量上升。下列叙述错误的是(　　) A.CO2的固定过程在叶绿体的基质中进行 B.RuBP可以与CO2反应并消耗ATP C.CO2的还原阶段消耗NADPH并合成蔗糖或淀粉等有机物 D.叶绿体中RuBP含量不多,因为RuBP消耗后会再生 B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:CO2的固定过程是暗反应过程的一部分,在叶绿体的基质进行,A正确;RuBP可以与CO2反应但是不消耗ATP,B错误;CO2的还原阶段利用光反应产生的NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有机物,C正确;在光合作用的卡尔文循环中,当CO2与RuBP结合后,经过一系列反应, RuBP被消耗,但同时会发生一系列酶促反应不断地再生出新的RuBP,使其能持续参与CO2的固定过程,D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 3.(2025·江苏苏州模拟)叶绿体是植物进行光合作用的场所,下列关于叶绿体结构与功能的叙述,正确的是(　　) A.叶绿体中的色素的合成都需要Mg2+和光照 B.H2O在光下分解为H+和O2的过程发生在基质中 C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 D.光合作用的产物——淀粉是在叶绿体基质中合成的 D 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素,类胡萝卜素的形成不需要Mg2+,A错误;H2O在光下分解为H+和O2的过程属于光反应,发生在类囊体薄膜上,B错误;CO2的固定过程发生在叶绿体基质中,C错误;淀粉是光合作用暗反应的产物,是在叶绿体基质中合成的,D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 4.(2025·山东青岛模拟)我国科学家设计了一种可以基因编码的光敏蛋白(PSP),成功模拟了光合系统的部分过程。在光照条件下,PSP能够将CO2直接还原,从而使电子传递效率明显提高。下列说法正确的是(　　) A.PSP模拟的过程是自然光合系统中的光反应过程 B.PSP可以直接还原CO2,而自然光合系统只能还原C5 C.PSP发挥作用和自然光合系统中暗反应持续进行都离不开光照 D.PSP与自然光合系统中的光合色素的化学性质和功能相同 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:在光照条件下,PSP能够将CO2直接还原,模拟的是暗反应过程,A错误;自然光合系统只能还原C3,B错误;在光照条件下,PSP能够将CO2直接还原,而自然光合系统中暗反应持续进行也需要光反应提供的NADPH和ATP,即两者都离不开光照,C正确;在光照条件下,PSP能够将CO2直接还原,说明PSP与自然光合系统中NADPH和ATP等物质的功能相似,D错 误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 5.(2025·河南郑州模拟)如图是生活在适宜环境中的某植物光合作用部分过程图解,其中A、B、C、D表示四种化合物,a、b表示两个生理过程,下列叙述错误的是(　　) A.突然增加CO2浓度,叶肉细胞内化合物A将会减少 B.突然增强光照,叶肉细胞内化合物B将增加 C.化合物C有较强的还原性 D.化合物D是储存着能量的有机物 B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:A表示C5,突然增加CO2浓度,CO2的固定加快,消耗的C5增多,但短时间内C3还原不变,产生的C5速率不变,故叶肉细胞内化合物A将会减少, A正确;B表示C3,突然增强光照,光反应加快,C3的还原过程加快,短时间内C3的来源不变,最终导致C3的含量减少,B错误;C表示NADPH,具有较强的还原性,C正确;D为糖类,是储存着能量的有机物,D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 6.(2025·河南开封模拟)硝化细菌通过化能合成作用形成有机物,下列有关叙述正确的是(　　) A.硝化细菌是原核生物,也是自养生物,所以细胞内有类似叶绿体的结构 B.硝化细菌合成有机物过程中的能量来源与光合作用相同 C.该过程需要在具有NH3和O2存在的条件下才可以进行 D.与植物光合作用不同的是该过程是将NH3和O2直接转化成有机物 C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:硝化细菌是原核生物,能够进行化能合成作用,所以是自养生物,细胞内不具有类似叶绿体的结构,A错误;光合作用能量来源于光能,化能合成作用不需要色素吸收光能,是利用化学反应释放出的化学能,所以硝化细菌合成有机物过程中的能量来源与光合作用不相同,B错误;硝化细菌是需氧自养型生物,其能将土壤中的NH3氧化成HNO2,进而将HNO2氧化成HNO3,可见该过程需要在具有NH3和O2存在条件下才可以进行,C正确; 硝化细菌和光合作用一样,也是将CO2、H2O合成糖类,D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 7.如图是某植物细胞进行光合作用的过程,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表不同的物质。下列有关叙述错误的是(　　) A.物质Ⅰ在暗反应中既是还原剂,也能提供能量 B.给植物提供O,一段时间后检测Ⅱ会出现放射性 C.若提高环境中Ⅲ的浓度,其他条件不变,短时间内C3/C5升高 D.光合作用产物Ⅳ可以转化为蔗糖、淀粉等有机物 B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:由分析可知,物质Ⅰ是NADPH,在暗反应中既是还原剂,也能提供能量,A正确;物质Ⅱ是O2,光反应产生的O2中的O全部来自H2O,若给植物提供O,则光反应产生的均为18O2,但18O没有放射性,是稳定同位素,B错误;物质Ⅲ是CO2,若提高环境中CO2的浓度,其他条件不变,短时间内C5的消耗增加,C3的合成增加,则C3/C5升高,C正确;物质Ⅳ是葡萄糖,可以转化为蔗糖、淀粉等有机物,D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 8.(2025·广东中山模拟)如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势,该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是 (　　) A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C.Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D.Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 D 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:因为暗反应中1 mol C5和1 mol CO2可生成 2 mol C3,所以在适宜条件下,叶肉细胞内C3是C5 的2倍,因此图中物质甲是C5,物质乙是C3。图中 物质甲与CO2结合形成乙,该过程只需要酶的催 化,不需要消耗ATP,A错误;植物在Ⅰ阶段处于适 宜环境条件下,若Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度,则C3含量增加,C5含量减少,与题图不符合,若改变的条件是降低CO2浓度,则C3含量减少,C5含量增加,与题图符合,所以本题改变的条件是降低CO2浓度,B错误;CO2浓度降低,C5消耗减少,而C3还原正常,所以C5(甲)含量会上升,C错误;低CO2浓度下的光饱和点也低,D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 二、多项选择题 9.德国马普研究所的研究人员在2020年成功研制了一半天然一半合成的“人造叶绿体”,并利用光和该系统实现了CO2的固定。该研究从菠菜中分离出类囊体,并将其余16种酶(包含CETCH途径)一起包裹在由磷脂分子构成的小液滴中,这些小液滴悬浮于油中。下列分析正确的是(　　) 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 A.可推测小液滴一定是由双层磷脂分子层组成 B.类囊体薄膜上进行水的光解和ATP的合成 C.与正常植物相比,固定等量的CO2,该系统输出的有机物的量多于植物的积累量 D.CETCH途径中固定CO2的物质最可能与C5类似 答案:BCD 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:据题图可知,小液滴为油包水结构,且悬浮于油中,因此可推测小液滴是由一层磷脂分子组成,A错误;类囊体薄膜是光合作用光反应的场所,在类囊体薄膜上进行水的光解和ATP的合成,B正确;该系统不进行呼吸作用,不消耗有机物,故与正常植物相比,固定等量的CO2,该系统输出的有机物的量多于植物的积累量,C正确;CO2被C5固定形成C3,因此CETCH途径中固定CO2的物质与叶绿体中的C5类似,D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 10. 磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖,也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。如图为某植物光合作用产物的合成与运输示意图。下列相关说法正确的是(　　) A.a可表示的物质是ATP,它也可以在叶绿体基质中合成 B.叶绿体基质中的CO2能直接被NADPH还原 C.磷酸丙糖是暗反应产物, 在叶绿体基质中合成淀粉 D.若图中表示的磷酸转运器活性受抑制,会导致光合速率下降 CD 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析:图中a是光反应为暗反应提供的物质NADPH和ATP,在叶绿体类 囊体薄膜上合成,A错误;叶绿体基质中的CO2先与C5结合形成C3,再被NADPH还原,B错误;由图可知,磷酸丙糖合成淀粉的过程在叶绿体基质中进行,C正确;磷酸转运器活性受抑制,不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将磷酸运入叶绿体,造成叶绿体中光合作用产物积累和缺少磷酸,导致光合作用速率降低,D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 三、非选择题 11.(2025·河北沧州模拟)如图是绿色植物光合作用的过程示意图,A~G代表物质,反应Ⅰ、Ⅱ为光合作用的两个阶段。已知图中PSBS是一种类囊体膜蛋白,类囊体腔内的H+浓度改变后,被激活的PSBS能抑制类囊体膜上的电子传递,最终将过量的光能转换成热能释放。回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (1)绿色植物通过光合作用,将叶绿体中色素吸收的光能最终转化为____ _________ (填能量形式)储存在图中的____ (填字母)中。  稳定 的化学能 F 解析:光合作用包括光反应和暗反应过程,该过程中光能最终被转化为稳定的化学能储存在F(糖类等有机物)中。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (2)反应Ⅱ发生的场所是___________。光照充足时对大棚中的作物使用CO2发生器,短时间内叶肉细胞中C5的含量将______(填“升高”或“下降”)。  叶绿体基质 下降 解析: 暗反应在叶绿体基质中进行。CO2是暗反应的原料,光照充足时对大棚中的作物使用CO2发生器后,CO2的浓度升高,C5的消耗速率增加,但合成速率不变,故短时间内C5的含量下降。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (3)H+通过Z蛋白外流的同时促进了ATP的合成,因此Z蛋白的功能有 ________________________,B为_________ 。  运输(H+)和催化(ATP合成) ADP和Pi 解析: H+通过Z蛋白外流的同时促进了ATP的合成,因此Z蛋白能够作为载体蛋白运输H+,并作为ATP合成酶催化ATP合成,B是ADP和Pi。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (4)据图分析,光照过强会导致类囊体腔内pH______ (填“升高”或“下降”),该刺激激活PSBS后,可避免叶绿体结构被破坏;但光合作用产生的有机物会减少,原因是___________________________________________ ______________________________________________________________ ____________________________。  下降 被激活的PSBS能抑制电子在类囊体膜上的传递,水的光解被抑制,导致NADPH和ATP合成量下降,C3的还原减少,所以光合作用产生的有机物减少 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析: 光照过强会导致水光解量增加,产生的H+增加,类囊体腔内pH下降,类囊体腔内的H+浓度改变会激活PSBS,导致类囊体膜上的电子传递受到抑制,水的光解被抑制,导致NADPH和ATP合成量下降,C3的还原减少,因此光合作用产生的有机物会减少。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 12.水稻是我国重要的粮食作物之一,开展水稻高产攻关是促进粮食高产优产、筑牢粮食安全根基的关键举措。科研团队通过在水稻中过量表达OSA1蛋白,显著提高了水稻的产量,其作用机制如图1所示。请回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (1)水稻叶肉细胞通过分布于________________上的光合色素,将光能转化为活跃的化学能,该阶段产生的______________为光合作用的暗反应阶段提供物质和能量。  叶绿体类囊体薄膜 ATP、NADPH 解析:光合色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上。光反应阶段产生的ATP可为暗反应提供能量,NADPH既可为暗反应提供能量,也可作为还原剂。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (2)水稻叶片保卫细胞的细胞膜表面的OSA1蛋白受光照诱导后活性提高,其催化和运输功能增强,将H+大量运输到细胞外建立质子梯度,促进K+通过_________方式进入保卫细胞,导致细胞__________,从而促进气孔打开。  主动运输 吸水膨胀 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析: 由图1和题意可知,OSA1蛋白能将H+从细胞质基质运输至细胞外,水稻叶片保卫细胞的细胞膜上OSA1蛋白受光诱导后活性提高,其催化和运输功能增强,将H+大量运输到细胞外建立质子梯度,从而促进K+进入保卫细胞。据此推测,K+进入保卫细胞的方式是主动运输,其动力是H+浓度差(电化学势能)。K+进入保卫细胞使保卫细胞的渗透压升高,导致细胞吸水膨胀,从而促进气孔打开。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (3)研究者推测提高细胞内OSA1蛋白含量能够提高水稻的光合产量,在光照和黑暗条件下进行实验,结果如图2所示。 注:气孔导度代表气孔开放程度;OSA1 1组、2组、3组均高表达OSA1蛋白。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 实验结果______ (填“支持”或“不支持”)推测,理由是_____________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________。  支持 在光照下高表 达OSA1蛋白可显著提高气孔导度和CO2吸收速率,暗反应速率增强,暗反应可为光反应提供ADP、Pi和NADP+,光反应速率提高,最终使得光合速率提高 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 解析: 该实验的自变量是光照条件和OSA1蛋白含量,因变量是气孔导度和CO2吸收速率。由图可知,在光照下高表达OSA1蛋白可显著提高气孔导度和CO2吸收速率。气孔导度和CO2吸收速率升高,暗反应速率增强,暗反应可为光反应提供ADP、Pi和NADP+,光反应速率提高,最终使得光合速率提高。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 13.(2023·山东卷)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (1)该实验的自变量为___________。  该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有__________ ______________________ (答出2点即可)。  光、H蛋白 CO2浓度、 温度、水分、无机盐等 解析:以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结合题图分析,实验的自变量有光、H蛋白。影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分、无机盐等。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (2)根据本实验, _____(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱,理由是___________________________________ _____________________________________。  不能 突变体中PSⅡ损伤小,但不含有H蛋白, 不能修复;野生型中PSⅡ损伤大,但能修复 解析: 据题图分析,强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的高,能减少强光对PSⅡ复合体的损伤。但是野生型含有H蛋白,能对损伤后的PSⅡ进行修复,故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 (3)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量 ___(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是___________________________________________。  少 突变体的NPQ强度高,能够减少强光对PSⅡ的损伤 解析: 据题图分析,强光照射下突变体中NPQ强度高,而NPQ能将过剩的光能耗散,从而使流向光合作用的能量减少。突变体的NPQ强度高,能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用,这样导致突变体的PSⅡ活性高,能为暗反应提供较多的NADPH和ATP,促进暗反应进行,因此突变体的暗反应强度高于野生型。 $$