专题二 争分突破1 光合作用的原理-【创新大课堂】2026年高考二轮生物专题复习

(4)X提示：无氧呼吸产生的ATP少的原！ 因是有机物的氧化分解不彻底，其中大部分· 能量存留在乳酸或酒精中。 (5)/ (6)提示：葡萄糖不能进入线粒体。 高考真题演练 1.答案D 解析有氧呼吸的主要场所为线粒体，碎片！ 化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所，不能 正常进行有氧呼吸，A正确；△sqr中正常线 粒体数量减少，导致其有氧呼吸减弱，B正 确：与△sqr相比，WT的正常线粒体数量更 多，有氧条件下，WT有氧呼吸比△sqr的 强，能获取更多的能量，故WT的生长速度 比△sqr快，C正确：无氧呼吸的场所为细胞 质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下， WT和△sar只进行无氧呼吸产生ATP,两· 者产生的ATP的量应相同，D错误。 2.答案C 解析线粒体在足量可氧化底物和ADP存！ 在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，若 以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状 态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线 粒体内膜，所以需要氧气参与，A错误：若以 NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态 3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒 体内膜，B错误：葡萄糖不能直接进入线粒 体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解 为丙酮酸后才能进入线粒体，所以以葡萄糖 为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确； NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而 丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生· NADH等物质后再参与第三阶段，所以相 比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸 速率较大，D错误。 3.答案B 解析 酶I在有氧呼吸的第二阶段发挥催】 化功能，故酶I主要分布在线粒体基质中， 催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和 丙酮酸，A错误：有氧呼吸的第二阶段是丙 酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH,故 低温抑制酶I的活性，有氧呼吸的第二阶段】 减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成 速率，B正确：酶I参与的有氧呼吸第二阶 段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP景} 多的是第三阶段，C错误：在生长期喷施酶 I抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少， 细胞生长发育活动受抑制，减少甜莱产量， D错误。 4.答案 B 解析 有氧呼吸第一阶段的物质变化为葡· 萄糖分解为丙酮酸和NADH(不需要氧的 参与)，第二阶段丙酮酸和H2()反应产生 C(O2和NADH(不需要氧直接参与)，第三阶 段NADH和(O2反应生成H2(),A错误，B正 确：无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段 完全相同，无氧呼吸第二阶段的物质变化是 丙酮酸和NADH反应产生乳酸或者酒精和 C()2,无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的 能量，因此在无氧呼吸过程中葡萄糖分子中 的大部分能量储存在酒精或乳酸中，C、D· 错误。 高考模拟预测 1.答案C 解析无氧条件下，NAD+可生成NADH 等物质，细胞内会积累乳酸，但通常不会积 累NAD十，A错误：植物乳杆菌为原核生： 物，不具备线粒体，②不发生在线粒体中，B 错误：有氧呼吸中生成的水，其氧来自子 (),,(),作为最终电子受体与H+结合生成 水：而呼吸作用放出的C),中的氧主要来 自于底物（葡萄糖）及水，C正确：无氧呼吸 过程中葡萄糖中的能量大多残存在乳酸中， 释放出的能量大部分以热能散失，少数储存 在ATP中，D错误。 2.答案B 解析淀粉是植物体内的一种多糖，它本身 并不能直接为细胞提供能量。而是在种子 萌发过程中，淀粉水解为葡萄糖，葡萄糖通 过氧化分解生成ATP为种子萌发直接提供 能量，A错误：玉米种子在萌发过程中胚发 育成幼苗，子叶从胚乳中吸收营养物质， 部分转化为幼苗的组成物质，一部分用于呼 吸作用，为生命活动提供能量，B正确：据题 图分析可知，在7296小时之间，胚乳的平 均千重减少得最快，这主要反映了胚乳中营 养物质被大量消耗的过程。然而，这并不能 直接说明胚乳中营养物质向胚细胞组分的 转化速率最快。 因为在这个过程中，徐了营 养物质向胚细胞组分的转化外，还有大量的 营养物质被用于呼吸作用以释放能量，C错 误；若120小时后给予适宜的光照，萌发种 子将进行光合作用，种子的干重将会增加， D错误。 答案 C 解析 有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸在线粒 体基质中和水反应生成二氧化碳和 NADH,在无氧呼吸过程中，葡萄糖分解形 成丙酮酸，丙酮酸在细胞质基质中分解，不 会和水反应，A错误：据图可知，IRP基因敲 除十PX一478组小鼠的耗氧速率与IRP基 因敲除组小鼠的耗氧速率无明显差异，B错 误：据图可知，IRP基因敲除十PX 478组 LDHA相对表达量低于IRP基因敲除组， 说明IRP基因敲徐小鼠的HF1a蛋白能促 进LDHA的表达，C正确：据图可知，IRP 敲除组小鼠和IRP基因敲除十PT 2385 组小鼠LDHA相对表达量相同，说明 HIF2α蛋白对LDHA的表达无影响，而 HIFla蛋白能促进LDHA表达，因此 HIFla和HIF2a两种蛋白在小鼠细胞的能 量代谢中不具有协同作用，D错误。 4.答案 解析萌发初期，生物体内呼吸作用加强 消耗有机物增加，导致千重减少，此时代谢 增强，故自由水/结合水的比值会增大，A正 确：A点时萌发的种子光合作用强度等于呼 吸作用强度，此时植物同时进行光合作用和 呼吸作用，故能产生ATP的细胞器有线粒 体和叶绿体，B正确；图乙两条线相交之前， 二氧化碳释放量大于氧气的吸收量，表示细 胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸：初期 氧气吸收量较少，释放C()2较多，说明种子 以无氧呼吸为主，当种皮被胚根突破后细胞 内氧气增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸被抑 制，因此转为有氧呼吸为主，C正确：图乙两 条曲线相交时，氧气吸收量与二氧化碳释放 量相等，此时，细胞只进行有氧呼吸，D 错误。 争分突破1光合作用的原理 核心知识提炼 易错辨析】 (1)X 提示，叶绿体中的色素在层析液中 的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得 越快。 (2)、 (3)× 提示：为保证植物的根能够正常吸 收水分，应控制培养液的浓度小于植物根部 细胞的细胞液浓度。 (4)X提示：类囊体产生的ATP参与C 的还原，产生的)，用于细胞呼吸或释放到· 周围环境中。 5) 高考真题演练 1.答案(1)蓝类囊体薄膜C5 紫外光(2)无水乙醇叶绿素主要吸收蓝 紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，· 选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 解析(1)叶绿体吸收光能的4种色素分布 在类囊体的薄膜上。叶绿素a和叶绿素b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素 主要吸收蓝紫光。紫外光、蓝光和绿光中蓝 光可被叶绿体类襄体的薄膜上的色素高效 吸收后用于光反应，暗反应中一分子的C()2 被固定后，很快形成两个C3分子，在有关酶 的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释 放的能量，并且被NADPH还原，随后，一 些接受能量并被还原的C在酶的作用下经 过一系列的反应转化为糖类：另一些接受能 量并被还原的C,经过一系列变化，又形成 Cs。 与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的 紫外光较少，可更好地减弱幼苗受到的 辐射。 254. (2)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水 乙醇中，可以用无水乙醇提取绿叶中的色 素。叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光 和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫 光，为了排除类胡萝卜素的干扰，测定叶绿 素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光。 2 答案(1)无水乙醇红光 (2)ATP(腺苷三磷酸)和NADPH(还原性 辅酶Ⅱ)环境/外界/温室/提供/补充的 C),更多 (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），光 照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 解析 (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)和 NADPH(还原性铺酶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C()2浓度却更 高，可能的原因是环境/外界/温蜜/提供/补 充的C(),更多 (3)根据本研究结果，在冬季温蜜种植番茄 的过程中，甲>乙（乙<甲）的光合作用速率 (净光合作用速率)，光照强度加倍使净光合 速率提高幅度更大，故若只能从C(),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， 答案 (1)磷脂双分子层基粒 (2)H2()丙丽酸、[H](O2、C() (3)途径①以电能的方式耗散光能，途径② 以热能的方式耗散光能 解析 (1)叶绿体膜属于生物膜，其基本支 架是磷脂双分子层。 叶绿体中含有许多由 类囊体推座而成的基粒，扩展了受光面积。 (2)据题图可知，H2O光解产生电子，电子 的受体为NADP+,因此生成NADPH所需 的电子源自于H2()。用含H2()的溶液培 养该绿藻一段时间后，3H会通过光合作用 进入产物葡萄糖中，使葡萄糖被H标记，以 该葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，经有氧呼 吸第一阶段产生的丙酮酸和[H]均会被3H 标记，丙酮酸进入线粒体基质进行有氧呼吸 第二阶段时分解产生[H],故在线粒体基质 中被H标记的物质有H2()、丙酮酸和 [H]。将离心收集的绿藻重新放入含有 H,18()的培养液中，在适宜的光照条件下继 续培养，绿藻中的H,18()经过光合作用产生 了18()，：而18()，中的1“()可通过有氧呼吸第 三阶段进入H2()中，再通过有氧呼吸第二 阶段可进入C()2中，故绿藻产生的带18)标 记的气体有()2和C(O2。 (3)据题图可知，过剩的光能可通过途径① 以电能的方式耗散：还可通过途径②以热能 的方式耗散，减轻光合系统的损伤。 4.答案(1)叶绿体缓冲 (2)无水乙醇600 (3)H+、NADPH、ATP (4)变强 转运H (5)暗反应相关的酶、Cs、C)2、ATP、NADPH 等 解析(1)类囊体位于叶绿体中，故细胞破 碎后，还需要在低渗溶液中涨破叶绿体膜， 获得类囊体，为保持其活性，需加入缓冲溶 液重新悬浮，并保存备用。 (2)根据叶绿素能溶于无水乙醇等有机溶剂 的特点，可将5L类囊体悬液溶于995l 的无水乙醇溶液中。由于1mL=1000L 所以5L的类囊体悬液中含有叶绿素 3g/mL×1mL=3(以g),则1uL的类象体 悬液中含有叶绿素3g÷5=0.6(g),类 囊体的浓度为0.6g/L=600g/mL(易 错点：注意mL和L之间的单位换算) (3)类囊体膜是光合作用中光反应的场所，类 囊体薄膜上可发生水的光解，产生H十、释放 氧气、合成NADPH和ATP,其中H+、NAD PH、ATP可能对后续实验产生影响。 (4)在适宜光照下，类襄体膜上的光合色素 吸收光能以后，产生高能电子，驱动类囊体 膜上的质子系将人工细胞质中的H十运进 类襄体腔，人工细胞质中PH增大，荧光强 度变强，可说明类囊体膜具有转运H十的 功能 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞 开展类似碳反应（即暗反应）生成糖类的实 验研究，理论上还需要提供暗反应所需的多 种酶以及C、C)2、ATP、NADPH等物质。 高考模拟预测 1.答案 (1)将简单的无机物C()2合成为复 杂的有机物，直接或间接地为人类或动物界 提供食物来源 (2)同位素标记法类囊体薄膜 (3)①AC②植物通过降低气孔的开放程 度，减少甲醛的吸收：同时FALDH的活性 提高，增强对甲醛的代谢能力，起到抗逆 作用 解析(1)据图分析可知，图示①过程为卡 尔文循环。在生态系统的物质循环过程中， 生产者通过卡尔文循环能够将简单的无机 物C),合成为复杂的有机物，直接或间接 地为人类或动物界提供食物来源。 (2)要探究甲醛的碳同化途径可使用同位素 标记法，图中甲醛是在叶绿体基质中被利用 生成C(),的，而产生NADPH的具体场所 是类囊体薄膜 (3)①A、1个单位甲醛浓度下，常春藤气芤 开放程度下降，可溶性糖的含量增加。 综合 上述信息分析，可能的原因是1个单位甲醛 浓度下，甲醛经过图1的②过程可以产生 C)2供给光合作用，A正确；B.气孔导度下 降，C()2可能供应不足，光合作用下降，可 能会导致光合产物减少，B错误：C.由图2 可知，1个单位甲醛浓度时FALDH的活性 增强，C正确：D.气孔导度下降，从外界吸 收的C()2减少，D错误，故选AC:②据图分 析可知，低浓度的甲醛胁迫下，植物一方面 通过降低气孔的开放程度来减少甲醛的吸 收：另一方面，在降低气孔开放程度的同时 提高FALDH的活性，增强对甲醛的代谢能 力，起到抗逆作用。 2.答案 (1)气孔 NADPH卡尔文循环 (2)叶片在适宜条件下光合作用速率大于呼 吸作用，释放氧气，氧气充满细胞间隙，叶片 上浮 (3)①通过渗透作用失水气孔开度变小，导 致二氧化碳供应不足③撕取菠菜叶（下表 皮)制作临时装片，分别用质量分数为 2.5%、3.5%的碳酸氢钠溶液处理，观察气 孔开度的变化情况 解析(1)绿叶需要通过气孔从外界吸收的 C)2,在叶绿体基质中与C结合形成C3,接 受能量后，被NADPH还原，最终转化为糖类 和C5。暗反应过程也称作卡尔文循环 (2)小圈叶片上浮的原因是叶片在适宜条件 下光合作用速率大于呼吸作用，释放氧气， 氧气充满细胞间隙，使叶片上浮。 (3)①较高质量分效的碳酸氢纳溶液中，保 卫细胞通过渗透作用失水气孔开度变小，导 致二氧化碳供应不足，致使光合作用减弱。 ②要验证该假设提出的光合作用减弱原因 是保卫细胞通过渗透作用失水气孔开度变 小，导致二氧化碳供应不足，研究思路：撕取 菠莱叶（下表皮）制作临时装片，分别用质量 分数为2.5%、3.5%的碳酸氢纳溶液处理， 观察气孔开度的变化情况。 3.答案(1)离体叶绿体的悬浮液同位素示 踪合成ATP (2)ATP和NADPH被NADPH还原 2 (3)60天、30天、30天上部的光照充足， 积累的糖类较多 (4)非搭棚处理的果树呼吸速率降低，消耗 的营养物质少，积累的有机物多 解析(1)1937年，英国植物学家希尔(R, H)发现，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H2(),没有 C)2)在光照下可以释放出氧气。后来鲁宾 和卡门用同位素示踪的方法研究了氧气来 源于H,()之后，阿尔农发现叶绿体可以合 成ATP,且这一过程总是伴随水的光解。 (2)在光合作用中，C)2与C结合产生C C3接受ATP和NADPH释放的能量，继而 被NADPH还原成三碳糖，一些接受能量 并被还原的C:,在酶的作用下经过一系列 的反应转化为糖类：另一些接受能量并被还 原的C3,经过一系列变化，又形成C5,雏持 光合作用持续进行。燕糖是二糖，由一分子 葡萄糖和一分子果糖构成，含有12个碳原 子，因此每运出一分子蔗糖相当于固定了 12个C),分子。 (3)据图2分析，果树上部、中部、下部的糖 心果率分别在60天、30天、30天时最高，对 果树上部、中部、下部进行采摘的最佳时间 分别是60天、30天、30天：上部糖心果率高 于其他部位，原因是上部的光照充足，积累 的糖类较多 (4)图3中10月13日之后，环境温度降低， 非搭棚处理的温度比搭棚处理的温度低，那 么非搭棚处理的果树呼吸速率降低，消耗的 营养物质少，积累的有机物多，因此果树非， 搭棚处理比搭棚处理的糖心果率高。 4.答案 (1)DNA、RNA、蛋白质、酶红光和 蓝紫光 (2)与其相同较大 (3)C组轮叶黑藻的光合速率较低，积累的 有机物少 (4)培养后，C组轮叶黑藻的生物量和光合 速率均高于A组的，说明在营养盐负荷高 时轮叶黑藻能正常生长 解析(1)DNA、RNA、蛋白质、酶等大分子 物质中均含有N元素，水体的氮被轮叶黑 藻吸收后，可用来合成DNA,RNA、蛋白 质，酶等大分子物质，光合色素主要吸收可 见光中的红光和蓝紫光。 (2)根据实验结果 可知，与营养盐负荷低条件相比，中度营养 盐负荷条件下轮叶黑藻的光饱和，点与其相 同，此时光合速率较大。(3)C组轮叶黑藻 的光合速率低于B组的，轮叶黑藻积累的 有机物少，因此C组轮叶黑藻的生物量比B， 组的少。(4)C组的条件为重富营养化， 培 养后轮叶黑藻的生物量和光合速率均高于 A组的，说明在营养盐负荷高时轮叶黑藻能 正常生长，因此水体盐负荷不是引起轮叶黑 藻在富营养化水体中死亡的危险因素。 5.(1)光反应中，水光解可以生成()2，而该人 T光合系统生成了()2，因此推测该人工.光 合系统的光合底物之一是H2()同位素 示踪 (2)绿色植物的光合作用对吸收的光具有选 择性，人工光合系统能利用各种波长的光 争分突破2 光呼吸、C,植物、 CAM植物 核心知识提炼 素养表达 1.否夜晚没有光，不能进行光反应，不能为！ 暗反应提供ATP和NADPH,只是对C), 进行暂时固定，不进行暗反应 2.CAM途径：夜晚：卡尔文循环：白天 3.夜晚细胞固定C()2,生成苹果酸储存在液 泡中 4,C途径：叶肉细胞的细胞质基质：卡尔文循 环：维管束鞘细胞的叶绿体基质 5,气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下 (O2浓度升高，(O2在与CO2竞争Rubisco酶 中有优势，光呼吸增强 高考真题演练 1.答案(1)细胞呼吸(2)实验思路：植物甲 在干早的环境条件下（其他条件适宜）培养 一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲液 泡内的pH,统计分析实验数据。预测结 果：晚上的pH明显小于白天。 解析(1)白天有光照，叶肉细胞能利用液： 泡中储存的苹果酸脱羧释放的C(),进行光 ·255· 合作用，也能利用光合作用产生的氧气和有 机物进行有氧呼吸，细胞呼吸（呼吸作用）产 生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故 光合作用所需的C()2可来源于苹果酸脱羧 和细胞呼吸（或呼吸作用）释放的C)2。 (2)由题千可知，在千旱地区，植物甲晚上气 孔打开吸收C)2,吸收的C()2通过生成苹 果酸储存在液泡中，会使细胞液中H降 低。若以H作为检测指标，可设置实验 测定白天和晚上细胞液pH的大小即可，预 期的结果是晚上细胞液的pH小于白天 3 答案C,植物的C(O2补偿点低于C植物， C,植物能够利用较低浓度的C()2 解析 千旱导致气孔关闭，降低了C()2进 入叶片的速率。C1植物的C)2补偿点低于 C3植物，这意味着在相同低C)2浓度下， C1植物仍能雏持光合作用，而C植物的光 合作用则受到更大限制。因此，干旱条件 下，C1植物比C植物生长更好，因为它们 更有效地利用有限的C),资源。 3.答案 自由扩散主动运输C),固定 ()2与C5结合 解析据图分析，C(),进入细胞膜的方式为 自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的()， 转运蛋白协助并消耗能量，为主动运输过程。 蓝细菌通过C()2浓缩机制使羧化体中Rubisco 周围的C()浓度升高，从而通过促进C()2固 定进行光合作用，同时抑制()2与C结合 进而抑制光呼吸，最终提高光合效率 4.答案 (1)高于高光照条件下玉米可以将 光合产物及时转移：玉米的PEPC酶对C) 的亲和力比水稻的Rubisco酶更高：玉米能 通过PEPC酶生成C1,使维管束鞘细胞内 的C()2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼 攻 (2)酶的活性达到最大，对C),的利用 率不再提高：受到ATP以及NADPH等物 质含量的限制；原核生物和真核生物光合作 用机制有所不同 解析(1)在千旱、高光照强度环境下，水稻 减少蒸腾作用，关闭大部分气扎，导致C() 的吸收减少，光合作用减弱，而玉米由于以 下原因光合作用强度高于水稻：①玉米为C 植物，其PEPC酶提高了固定C)2的能力 (PEP℃酶对C)2的亲和力比水稻Rubisco酶 更高)，在C)2的吸收减少时，还可以为暗反 应提供足够的C()2:②水稻中的Rubisco酶 在C)2吸收减少时，催化RuBP与()2反应 进行光呼吸，从而使水稻暗反应固定的C() 减少，而玉米的光呼吸较弱甚至没有：③玉米 力C,植物，其光合产物可以通过雏管束鞘细 胞及时转移，从而提高光合速率。 (2)水稻细胞叶绿体中C()2浓度大幅度提 升，在光饱和条件下，光合作用强度无明显变 化的原因可能有：①光合色素含量的限制：② 与光合作用有关的酶含量和酶活性的限制： ③光合产物ATP和NADPH含量的限制 ④原核生物和真核生物的光合作用机制有 所不同 答案 (1)C0)2的固定 (2)细胞质基质 线粒体基质 (3)光呼吸 细胞呼吸 10时，随着光照强度的增加，株系1和2由 于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼 吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放 且整体上是消耗能量的过程 不能总光 合速率一净光合速率十呼吸速率，呼吸速率 是光照强度为0时的CO2释放速率，图3 横坐标为C()2浓度，无法得出呼吸速率 解析 (1)在光合作用的暗反应过程中 C)2在特定酶的作用下，与C5结合形成两 个C,这个过程称作C(O2的固定，故反应① 是C),的固定过程。 (2)有氧呼吸的第 三阶段的场所依次 是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜 有氧呼吸第 一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸 和NADH,合成少量ATP:第二阶段是丙 酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH,合 成少量ATP,因此以葡萄糖为反应物的有 氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、 线粒体基质。争分突破 核心知识提炼 >> 1.探索光合作用原理的部分实验 关键设计或现象 科学家实验结论（观点） 水绵 极细 需氧细菌只分布在叶绿体 黑暗 光束 被光束照射到的部位 需氧 无空气 完全 需氧细菌分布在叶绿体所 细菌 曝光 有受光的部位 用透过三 需氧细菌聚 O2是叶绿体释 棱镜的光 集在红光和 放出来的，叶 照射水绵蓝紫光照射 恩格 绿体是水绵进 临时装片 的区域 尔曼 行光合作用的 (水绵)叶绿体主要 场所 吸收红光和蓝紫光 离体叶绿体的悬浮液中 加入铁盐或其他氧化剂 水在叶绿体中 (悬浮液中有H2O,没有 希尔 CO2),在光照下可以释 光解、产生O 放出O2 H28O、CO2 向植物 一释放1802 鲁宾 光合作用释 食 放的O,全部 提供 H2O、C8O。 卡门 来自水 一释放0。 在光照下，叶绿体合成 叶绿体中水的 ATP总是与水的光解相 阿尔农 光解过程伴随 伴随 ATP合成 :用14C标记的14CO,供小 球藻进行光合作用，追 踪检测放射性：14CO2 卡尔文 光合产物中的 碳来自CO, :14C3→(14CH2O) 2.光合作用的原理 I.光反应 ① 基质（低H 光 NADP四+ ADD@A乎 A 光 质体醌 FNR ATP 合成 'P700 PS I POH ⊙ PC H,00 质体蓝素 @ 类囊体腔（高H (1)光合色素(PSⅡ和PSI)的主要功能是吸收、 传递、转化光能，其吸收的光能有两个方面的用 途：一是将水分解产生氧和H+,氧直接以氧分 子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ 15 第一部分专题二细胞代谢 光合作用的原理 (NADP+)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH); 二是在有关酶的作用下，提供能量促使ATP的 合成。 (2)物质变化 ①2H2O→O2+4H++4e ②NADP+十H+十2e度NADPH ③ADP+Pi十能量群，ATP 小结电子的最初供体是水，最终受体是 NADP+,电子传递的最终产物是NADPH。 (3)能量变化 在PSⅡ中，日光激发叶绿素中的电子由低能状 态转化为高能状态，随后能量转移到ATP中。 高能电子再转化为低能电子，进入PSI,PSI中 的能量变化为光能→电能→NADPH中的化 学能。 拓展(1)质子浓度（电化学）梯度的建立 ①PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产 生H+; ②质体醌将一些H十逆浓度梯度从基质运进类 囊体腔； ③另一些H+在基质中和NADP+形成 NADPH. (2)合成ATP 类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因 此类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶 顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓 度梯度流出释放的能量来合成ATP。 Ⅱ.暗反应 (1)物质变化 ①c0,固定：C0,+C,商2C ②C3的还原：2C3 NADPH,ATP(CH2O)+C5 酶 (2)光合产物的主要形式 光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以 淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可 溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体吸水涨 破。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，以蔗糖作为运输物质的优点 是非还原糖性质较稳定。 精品教辅·智慧人生 高三二轮专题复习·生物学 3.光反应和暗反应的联系 H2O NADP CO, 光能一光反应NA阳 暗反应 02 ADP+Pi (CH,O) (1)NADPH的作用：作为活泼的还原剂，同时也 储存部分能量供暗反应阶段利用。 (2)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、 线粒体间的转移方向 ①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质 间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移 至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质 中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移 至叶绿体中。 ②ATP和还原型辅酶I在细胞质基质、线粒体 间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都 可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP 不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。 【易错辨析】 判断下列有关光合作用的叙述 (1)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高， 随层析液在滤纸上扩散得越慢 ) (2)用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸 收光谱在蓝紫光区有吸收峰 () (3)植物工厂常采用无土栽培技术，应保持培养 液与植物根部细胞的细胞液浓度相同()： (4)类囊体产生的ATP和O2,参与CO2的固定 与还原 (5)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的 光合速率会暂时下降 ( 少高考真题演练 >> 1.(2024·河北，19节选)高原地区蓝光和紫外光较 强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同 颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测 了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆 膜后幼苗光合色素的含量，结果如图所示。 口白膜 40 ☐蓝膜 绿膜 0 0 紫外光 蓝光 绿光 精品教辅·智慧人生 16 (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿 光的透过率有明显差异，其中 光可 被位于叶绿体 上的光合色素高效 吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还 原转化为 和 与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的 较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比， 选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提 取光合色素时，可利用 作为溶剂。 测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫 光，原因是 2.(2025·四川高考)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200umol·m2· s1,CO2浓度约为400umol·mol1。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。 光照强 CO2浓净光合速 气孔导度叶绿素 度4mol 组别 度mol率umol. mol·m2 含量mg m 2 ·s1 ·mol厂1 m2s1 ·s1 ·g1 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 3.(2025·山东高考)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。 02→H201→H20 ATP ↑ADP+Pi NADP'+H NADPH ATE 合酶基质 类囊体腔 H,00+H 注：·表示电子的传递路径；Y、Z表示光合色素分子 (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 进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、 0 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180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 4.（2025·江苏高考)科研人员从植物叶绿体中分 离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光 照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列 问题： (1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理， 涨破 膜，获得类囊体悬液。经离心分离 获得类囊体，为保持其活性，需加入 溶 液重新悬浮，并保存备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素 的含量表示。吸取5uL类囊体悬液溶于995L 的 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度 为3ug/mL,则类囊体的浓度为 4g/mL。 (3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行 多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反 应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有 (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。 图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照 1> 第一部分专题二细胞代谢 下，荧光强度 (填“变强”“不变”或“变 弱”)，说明类囊体膜具有的功能有 光照 类囊体 荧光素PY (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展 类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要 的物质有 高考模拟预测 >>> 1.(2025·河北邯郸三模)甲醛(HCHO)是室内空 气污染物的主要成分之一，情况严重时会引发人 体免疫功能异常甚至导致鼻咽癌和白血病。室 内栽培的观赏植物常春藤能够利用甲醛，清除甲 醛污染。研究发现，外源甲醛可以作为碳源被整 合进人常春藤的光合作用过程中，具体过程如图 1所示（其中RU5P和HU6P是中间产物）。回 答下列问题： (CHO) ATPNADPH C02 ①三碳化合物 HU6P②RU5P 五碳大CO, HCio4A就合物 图1 (1)图1中①过程是卡尔文循环，该循环中物质 变化的意义是 (2)若要追踪并探明②过程是甲醛的碳同化路 径，可采用的方法是 ,细胞产生 NADPH的具体场所是 (3)甲醛在被常春藤吸收利用的同时，也会对常 春藤的生长产生一定的影响，为此研究人员设计 了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验。甲醛脱 氢酶(FALDH)是甲醛代谢过程中的关键酶，图2 表示不同甲醛浓度下该酶的活性相对值。图3 表示不同甲醛浓度下气孔导度（气孔的开放程 度)的相对值。 精品教辅·智慧人生 高三 二轮专题复习·生物学 3.5 9 0 不含甲醛1个单位2个单位 的培养液甲醛浓度甲醛浓度 图2 1.0 0.5 不含甲醛1个单位2个单位 的培养液甲醛浓度甲醛浓度 图3 ①1个单位甲醛浓度下，常春藤气孔开放程度下 降，可溶性糖的含量增加。综合上述信息分析， 可能的原因是 (填标号)。 A.甲醛代谢过程中能产生CO2用于光合作用 B.气孔导度下降，导致光反应产物积累 C.1个单位甲醛浓度时FALDH的活性增强 D.1个单位甲醛浓度下，从外界吸收的CO2增加 ②高浓度的甲醛胁迫超出了植物抗逆的范围，影 响植物的生长。综合分析图2和图3的信息，写 出在低浓度甲醛胁迫下，常春藤的抗逆途径： 2.(2025·广东深圳二模)某研究性学习小组利用 新鲜的菠菜叶打出若干个圆形小叶片，经处理后 在适宜的光照条件下将其分别放在实验室提供 的质量分数为0.5%、1.5%、2.5%、3.5%的碳酸 氢钠溶液中，观察叶片上浮情况，实验结果如 下表。 碳酸氢钠质量分数(%)〉 0.51.52.53.5 单位时间内叶片上浮片数（片） 4 1820 8 回答下列问题： (1)绿叶通过 (填叶片结构)从外界吸收 的CO2,最终在叶绿体基质中与C,结合形成 C3,接受能量后，被 还原，最终转化为糖 类和C5。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3 i. 再到C的循环，可以源源不断地进行下去，因此 暗反应过程也称作 (2)沉降到烧杯底部的圆形小叶片在适宜的条件 下一段时间会上浮，小圆叶片上浮的原因是 精品教辅·智慧人生 /8 (3)碳酸氢钠溶液浓度超过一定数值后圆形小叶 片的光合作用强度反而下降。为探究该问题，小 组成员作出假设并进行探究。 ①假设：较高质量分数的碳酸氢钠溶液中，保卫 细胞 ,致使光合作用减弱 ②为验证该假设，设置两组实验，对该植物的气 孔开度作检测，检测结果符合预期。 ③若用上述实验中的菠菜叶为材料，验证该假设 提出的光合作用减弱原因，你的研究思路是 3.(2025·黑龙江齐齐哈尔二模)线粒体对维持旺 盛的光合作用至关重要，图1为叶肉细胞中部分 代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿 梭”。科研人员对新疆阿克苏糖心苹果进行探究 实验，结果如图2、图3所示，图2中部位百分比 指该部位的相对光照强度，图3中搭棚不影响 CO2的供给。回答下列问题： 运出 蔗耙 丙酸 丙酮酸 卡尔文循环洽 NADPH 草酰乙酸 草酰乙酸NADH 子传递链 NADP 苹果酸 苹果酸Y NAD' NADH 年 图1 ◆上部(73.3%) 中部(45.56) 100 下部(21.8%) 晚 ■ ■ 20 0 0天 30天60天 90天 套袋天数 图2 100 80 60 ◆搭棚处理 40 ·一非搭棚处理 20 0 10110810W1510210w2915日期 图3 (1)在探索光合作用的原理过程中，希尔通过在 中（有H2O,没有CO2)加入 铁盐或其他氧化剂，发现水光解产生了氧气。后 来鲁宾和卡门用 的方法研究了氧 气来源于H2O之后，阿尔农发现叶绿体可 ,且这一过程总是伴随水的光解。 (2)图1光合作用时，CO2与C5结合产生三碳 酸，C3接受 释放的能量，继而 成三碳糖，为维持光合作用持续 进行，部分C3必须用于再生出 ;运到细 胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运 出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2 分子。 (3)据图2分析，对果树上部、中部、下部进行采 摘的最佳时间分别是 上 部糖心果率高于其他部位，原因是 (4)图3中10月13日之后，果树非搭棚处理比 搭棚处理的糖心果率高，原因是 4.(2025·河北沧州·三模)富营养化水体的盐负 荷高，会影响轮叶黑藻等沉水植物的生理代谢。 某实验小组设置了营养盐负荷低的长江河沙 (A组)、中富营养化水库的底泥(B组)和重富营 养化鱼塘的底泥(C组)3组，分别模拟营养盐负 荷低、中及高的3种类型底质，研究不同培养时间 下轮叶黑藻的生物量和不同光照强度条件下光合 速率的变化，结果如图新示。回答下列问题： 140T☑AaB口C 1201 80 60 10 20 30 4 培养时间/d 14 0 6 ◆-A -B 一C 42 1749104176248342505648 光照强度/（μmolm-2s) 19 第一部分专题二细胞代谢 (1)水体的氮被轮叶黑藻吸收后，可用来合成 (答出2点)等生物大分子物质。轮叶 黑藻的光合色素主要吸收可见光中的 (填光质)。 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的光照强 度，在不同生境中，植物的光饱和点可能会发生 变化。与营养盐负荷低条件相比，中度营养盐负 荷条件下轮叶黑藻的光饱和点 ,此时的 光合速率 (3)与B组轮叶黑藻相比，C组的生物量较少，原 因是 (4)基于上述研究，该实验小组认为水体盐负荷 不是引起轮叶黑藻在富营养化水体中死亡的危 险因素，其依据是 5.(2025·玉林高三模拟) 细菌 某科研团队构建了一套 由硅纳米线和细菌组成 硅纳米线 的人工光合系统，可生产出O2和乙酸盐。硅纳 米线阵列可以吸收太阳光，并利用光生成电子传 递给负载在硅纳米线上的细菌，作为细菌固定、 还原CO2的能量来源。该系统的光能转化效率 超过了大部分高等绿色植物的自然光合作用效 率，极大地助推了地球温室效应问题的解决。回 答下列问题： (1)有些光合细菌光反应的底物是H2O,而有的 却是H2S,该人工光合系统中的细菌光反应的底 物应该是H2O,作出此判断的理由是 若要通过实验验证上述结论，可以采用 法进一步研究。 (2)该人工光合系统的光合作用效率高于大部分 高等绿色植物的，从对光能的利用角度分析，其 原因是 温馨提示 完成作业专题强化练3 精品教辅·智慧人生