训练(十二) 光合作用的原理（学生用书Word）-【高考领航】2026年高考生物大一轮复习学案

训练(十二)　光合作用的原理 (建议用时：50分钟　满分：50分) (选择题1～8题每题2分，9～10题每题3分，共22分) [基础巩固] 1．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 2．(经典高考题)如图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。有关叙述错误的是(　　) A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解 B．c为ATP，f为NADPH C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到18O D．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能 3．(2025·河南洛阳模拟)对正在进行光合作用的植物，若突然降低植物周围环境中的CO2浓度，则短时间内，下列有关生理变化的叙述，正确的是(　　) A．叶绿体中C5/C3的值上升 B．叶绿体中ATP/ADP的值下降 C．NADPH/NADP＋的值下降 D．光反应速率加快 4．(2025·辽宁沈阳联考)如图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质，甲、乙为结构。下列有关说法正确的是(　　) A．甲为叶绿体，乙为细胞质基质 B．a、b、c依次为O2、NADPH、ADP C．该过程合成的ATP大部分运出叶绿体外，用于绿色植物的各种生命活动 D．适宜条件下，当外界CO2含量升高时，a的产生速率会增加 5．阳光穿过森林空隙形成的“光斑”会随太阳移动和枝叶的摆动而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在光斑照射前后光合作用过程中与CO2吸收和O2释放有关的变化曲线。此曲线说明(　　) A．光斑照射前，光合作用无法进行 B．光斑照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加 C．光斑照射后O2释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用 D．CO2曲线AB段变化说明进行暗反应与光照无关 6．(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PS Ⅰ和PS Ⅱ光复合体，PS Ⅱ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PS Ⅱ光复合体上的蛋白质LHC Ⅱ，通过与PS Ⅱ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHC Ⅱ与PS Ⅱ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，PS Ⅱ 光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2+含量减少会导致PS Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHC Ⅱ与PS Ⅱ结合，不利于对光能的捕获 D．PS Ⅱ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 7．(2025·广东实验中学检测)植物进行光合作用时，CO2与C5结合后被RuBP羧化酶(Rubisco)催化生成1分子不稳定的C6，并立即分解为2分子C3。Rubisco在催化反应前必须被激活，CO2可与Rubisco的活性中心结合使其与Mg2+结合而被活化，光照时叶绿体基质中的H＋和Mg2+浓度升高也可调节Rubisco的活性。下列相关分析错误的是(　　) A．CO2既是Rubisco的反应物，又是活性调节物，低浓度CO2可使C5含量增多 B．适当增强光照时，叶绿体基质中Rubisco活性增强，催化C3合成速率加快 C．激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程需光反应提供ATP和NADPH D．对正常进行光合作用的植物停止光照后，C3的消耗速率将会降低 8．(2025·山东济南联考)骨关节炎是一种常见的退行性疾病，本质是软骨细胞的退变、老化。科研人员利用小鼠的软骨细胞来源的细胞膜(CM)对绿色植物的类囊体进行包封，制成纳米级类囊体单元(NTU)，从而制备了CM-NTU，并注射到软骨受损的部位。改善了软骨稳态，防止骨关节炎的病理进展。下列分析正确的是(　　) A．NTU产生的NADPH中的能量可用于线粒体基质中ATP的合成 B．NTU的跨物种“移植”依赖于细胞膜的选择透过性 C．软骨细胞缺乏ATP和还原剂，可能是其患骨关节炎的病因 D．对CM-NTU进行光照后，可以相继发生光反应和暗反应 [能力提升] 9．(2025·广东惠州检测)如图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述不正确的是(　　) A．过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH B．叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质 C．叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程 D．④受阻时，②③的进行能缓解丙糖磷酸积累对卡尔文循环的抑制 10．(2025·山东潍坊联考)蓝细菌的光合作用过程需要较高浓度CO2，长期进化过程中，蓝细菌形成的CO2浓缩机制如图所示。R酶还能催化O2与C5结合形成C3和C2，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点。下列说法正确的是(　　) A．蓝细菌的光能转化发生在叶绿体的类囊体薄膜上 B．CO2不能以主动运输的方式通过光合片层膜 C．转运蛋白基因表达增加，光合速率增强 D．R酶发挥作用后CO2固定减少，有机物积累减少 11．(13分)(2025·山东菏泽模拟)研究发现，常春藤可吸收并同化家装过程中的污染气体甲醛，其细胞内部分物质代谢如图所示。请回答下列问题： 得分 (1)常春藤的色素分布在____________(细胞器)中。甲醛经气孔进入叶肉细胞，在____________(场所)中被同化生成己酮糖-6-磷酸，卡尔文循环中第一个光合还原产物是______________(具体名称)。 (2)研究表明，甲醛胁迫可使常春藤细胞的膜脂和蛋白质受到氧化损伤。为探究常春藤对不同浓度甲醛的耐受性，科研人员分别测定了叶片气孔导度(气孔的开放程度)、甲醛脱氢酶(FALDH，甲醛代谢过程中的关键酶)活性的相对值，以及可溶性糖含量的变化，结果如下图： ①常春藤经2 mmol·L-1甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，可能原因是__________________________________。 ②6 mmol·L-1甲醛处理第3天后，常春藤细胞由于________________________________，使得光合作用强度降低，可溶性糖含量显著减少。 ③结果显示，常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性，其机制是___________________________________。 12．(15分)(2025·山东济南联考)当光照过强，植物吸收的光能超过植物所需时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。强光条件下，叶肉细胞内因NADP＋不足、O2浓度过高，会生成一系列光有毒产物，若这些物质不能及时清理，会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心(参与光反应的色素-蛋白质复合体)的D1蛋白，使D1蛋白高度磷酸化，并形成D1蛋白交联聚合物，从而损伤光合结构。而类胡萝卜素能清除光有毒产物，有保护叶绿体的作用(部分过程如图1)；图2、图3分别表示某正常经济作物和突变经济作物绿叶中色素纸层析结果示意图(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同色素带)。 得分 图1 (1)PSⅡ反应中心位于______________上。强光条件下，叶肉细胞内O2浓度过高的原因有___________________________________。 (2)强光导致光抑制时，突变经济作物植株比正常经济作物植株光合速率下降更快的原因是__________________________________________。 (3)已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白，提高其更新速度。强光下，若抑制Deg蛋白酶的活性，则光合速率会受到抑制，其原因可能是___________________________________________，进而影响电子的传递，使光合速率下降。 (4)在夏季中午光照过强时，O2浓度升高，光呼吸________(填“增强”或“减弱”)，光呼吸会使净光合速率降低，原因是__________________________________，该过程的生理意义是____________________________________________。 答案与精析 训练(十二)　光合作用的原理 1．D　由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段的化学反应是在叶绿体基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。 2．B　图中a～g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH、NADP＋、CO2，①～⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成，A正确，B错误；，C正确；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D正确。 3．A　在植物光合作用时突然降低CO2浓度，这将抑制暗反应中CO2的固定，导致C3减少，短时间内C5增多，故叶绿体中C5/C3的值上升，A正确；C3减少，则C3的还原变慢，消耗的ATP和NADPH变少，故叶绿体中ATP/ADP的值上升，NADPH/NADP＋的值上升，B、C错误；暗反应过程受抑制，进而影响光反应过程，光反应变慢，D错误。 4．D　据图分析，甲处进行了水的光解，为类囊体薄膜，乙为叶绿体基质，A错误；a为水光解的产物O2，b为类囊体薄膜上合成的NADPH，c为ATP合成所需的ADP和Pi，B错误；光合作用过程中合成的ATP，会被叶绿体自身消耗，用于光合作用的暗反应，还原三碳化合物，C错误；当外界CO2含量升高时，暗反应速率加快，光反应速率也会加快，a(O2)的释放速率加快，D正确。 5．C　由于O2释放速率代表光反应速率，光斑照射前，有O2释放，说明能进行光合作用，A不符合题意；光斑照射开始后，O2释放速率急剧增大，CO2吸收速率相对较慢，说明光反应和暗反应不是同步增加的，B不符合题意；光斑照射后，CO2吸收速率增加的同时，O2释放速率先迅速上升后迅速下降至略高于CO2的吸收速率的水平，说明暗反应对光反应有限制作用，C符合题意；AB段光斑移开，光照减弱，光反应减弱，O2释放量下降的同时，CO2吸收速率也下降，说明暗反应的进行与光照有关，D不符合题意。 6．C　据图可知，在强光下，PS Ⅱ与LHC Ⅱ分离，减弱PS Ⅱ 光复合体对光能的捕获；在弱光下，PS Ⅱ与LHC Ⅱ结合，增强PS Ⅱ光复合体对光能的捕获。LHC Ⅱ和PS Ⅱ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PS Ⅱ光复合体与LHC Ⅱ结合增多，从而使PS Ⅱ光复合体对光能的捕获增强，A正确。镁是合成叶绿素的原料，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2+含量减少，PS Ⅱ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PS Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱，B正确。弱光下PS Ⅱ光复合体与LHC Ⅱ结合，有利于对光能的捕获，C错误。类囊体膜上的PS Ⅱ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。 7．C　CO2与C5结合后能被RuBP羧化酶催化，而且CO2可与Rubisco的活性中心结合使其与Mg2+结合而被活化，故CO2既是Rubisco的反应物，又是活性调节物；低浓度CO2会使二氧化碳固定速率减慢，消耗的C5减少，而C3还原生成C5的速率不变，故C5含量会增多，A正确。增强光照时叶绿体基质中的H＋和Mg2+浓度升高使Rubisco的活性增强，进而对CO2与C5结合后的催化效率更高，生成C6更快，C3合成速率加快，B正确。激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程不需光反应提供ATP和NADPH，NADPH、ATP用于暗反应阶段的C3的还原过程，C错误。对正常进行光合作用的植物停止光照后，光反应停止，无NADPH、ATP生成，暗反应速率降低，C3的消耗速率将会降低，D正确。 8．C　NTU光反应产生的NADPH和ATP在叶绿体基质中用于暗反应还原C3，NADPH中的能量不用于线粒体基质中 ATP的合成，A错误；通过融合将NTU导入软骨关节炎小鼠的软骨细胞，依赖细胞膜具有一定的流动性的结构特点，B错误；分析题意，光照小鼠注射部位后，由于该部位含有纳米级类囊体单元，因而可以进行光合作用的光反应，不能进行暗反应，进而合成了ATP 和NADPH，因此症状显著缓解，即在细胞内的纳米级类囊体单元上合成了ATP和NADPH，据此推测患者关节内软骨细胞缺乏ATP和还原剂，可能是其患骨关节炎的病因，C正确，D错误。 9．A　过程①表示CO2的固定，CO2的固定不消耗光反应提供的ATP和NADPH，消耗ATP和NADPH的是C3的还原过程。 10．C　蓝细菌是原核生物，无叶绿体结构，A错误；依题图所示为蓝细菌的CO2浓缩机制，CO2进入光合片层膜要依赖CO2转运蛋白，同时消耗能量，因此，CO2以主动运输的方式通过光合片层膜，B错误；HCO转运蛋白基因表达增加，膜上 HCO转运蛋白量增加，为暗反应提供的CO2增加，暗反应速率增加，促使光反应速率增加，从而使光合速率增加，C正确；由题意可知，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点，CO2浓缩机制可提高R酶周围CO2浓度，因此，当R酶周围CO2浓度高时，CO2与R酶的结合率高，促进CO2固定，提高光合作用速率，当R酶周围O2浓度高时，O2与R酶的结合率高，抑制CO2固定，降低光合作用速率，D错误。 11．解析：(1)花青素存在于液泡中，叶绿体的光合色素分布于类囊体薄膜上；甲醛经气孔进入叶肉细胞，在叶绿体基质中被同化生成己酮糖­6­磷酸，由图可知，CO2与核酮糖­1，5­二磷酸结合生成3­磷酸甘油酸的过程为CO2的固定，而卡尔文循环中CO2与核酮糖­1，5­二磷酸反应的第一个光合还原产物是3­磷酸甘油醛。(2)①常春藤经2 mmol·L-1甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，可能原因是甲醛被常春藤吸收后在甲醛脱氢酶作用下生成CO2，为光合作用提供原料，使得可溶性糖含量增加。②甲醛胁迫可使常春藤细胞的膜脂和蛋白质受到氧化损伤，处理第3天后，常春藤细胞由于叶绿体膜结构受损，使得光合作用强度降低，可溶性糖含量显著减少。③由题图分析可知，常春藤在低浓度甲醛条件下，降低气孔导度，减少甲醛的吸收；提高FALDH的活性，增强对甲醛的代谢能力等机制，所以常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性。 答案：(1)叶绿体、液泡　叶绿体基质　3­磷酸甘油醛　(2)①甲醛被常春藤吸收后在甲醛脱氢酶作用下生成CO2，为光合作用提供原料，使得可溶性糖含量增加　②叶绿体膜结构受损　③降低气孔导度，减少甲醛的吸收；提高FALDH的活性，增强对甲醛的代谢能力 12．解析：(1)PSⅡ反应中心是参与光反应的色素­蛋白质复合体，而光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，因此PSⅡ 反应中心位于叶绿体类囊体薄膜上。强光条件下，光反应增强产生更多的O2，气孔关闭而使叶肉细胞释放的O2量减少，导致叶肉细胞内O2浓度过高。(2)由于类胡萝卜素可清除光有毒产物，故缺乏类胡萝卜素的突变体因无法清除光有毒产物而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素会导致光反应吸收的蓝紫光减少，所以光合速率下降。(3)已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白，提高其更新速度，有利于PSⅡ正常发挥作用，强光下，若抑制Deg蛋白酶的活性，受损D1蛋白降解速率下降，会使受损的D1蛋白积累，新合成的D1蛋白无法替换受损的D1蛋白，进而影响光反应，使光合速率下降。(4)在夏季中午光照过强时，O2浓度升高，光呼吸由于反应物增加而增强。而光呼吸速率增强使C5与O2反应，减少了CO2的固定量，从而降低了光合速率。该过程可以消耗过剩的ATP和NADPH，避免积累光有毒产物，减少对细胞的损害。 答案：(1)叶绿体类囊体薄膜　强光条件下，光反应增强产生更多的O2；气孔关闭，叶肉细胞释放的O2量减少　(2)该突变体经济作物植株缺乏类胡萝卜素，无法清除光有毒产物而使叶绿体受损、缺乏类胡萝卜素导致吸收的蓝紫光减少，影响光合作用　(3)Deg蛋白酶的活性被抑制后，受损的D1蛋白降解速率下降，使受损的D1蛋白积累，新合成的D1蛋白无法替换受损的D1蛋白，进而影响光反应，使光合速率下降　(4)增强　光呼吸使C5与O2反应，减少了CO2的固定量　消耗过剩的ATP和NADPH，减少对细胞的损害 学科网（北京）股份有限公司 $