小练13 光合作用过程及特殊的细胞代谢途径-【衡水金卷·先享题】2026年新高考生物拿满基础分自主小练（SWX）

拿满基础分自主小练·生物学·SWX 班级： 姓名： 小练13光合作用过程及特殊的细胞代谢途径 (建议用时30分钟，满分36分) 考情分析主要考查：光反应与暗反应的具体过程、联系、场所及物质、能量变化；C3、C4、CAM植物的代谢特点。 题型：以非选择题为主难度：中等考频（★★★） 选择题（单选每题2分，多选每题3分） A.甲试管可得到葡萄糖 1.(教材改编题)叶绿体类囊体膜上主要有光 B.乙试管可得到8O2 系统I(PSI)、光系统Ⅱ(PSⅡ)等参与光 C.丙试管可得到三碳化合物 能吸收、传递和转化，电子传递，H+输送及 D.丁试管可得到葡萄糖 ATP合成等过程。如图是棉花叶肉细胞中 4.(教材改编题)科学家往小球藻培养液中通 进行光合作用的示意图，①②③为相关过 入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光 程。下列说法正确的是 照，结果如表所示。 根据实验结果分析，下 C02 列叙述错误的是 (CH,O) Cs ② 实验组别 光照时间/s 放射性物质分布 ③ 1 2 3-磷酸甘油酸（三碳化合物） H++NADP B H+ 叶绿体基质 ADP+Pi 2 20 12种磷酸化糖类 格省 粉 RPST RRPSTRRRR 60 除上述12种磷酸化糖类外 还有氨基酸、有机酸等 类囊体腔、 H20 02H A.本实验研究的是卡尔文循环，该过程首 高浓度H 先发生的是CO2的固定 A.类囊体膜是光反应的场所，将光能最终 B.每组照光后需将小球藻进行处理将其杀 转化为ATP中活跃的化学能 死，再测定放射性物质分布 B.该过程产生的O2被相邻细胞线粒体利 C.实验结果说明光合作用产物除糖类外可 用，需要穿过6层生物膜 能还有氨基酸、有机酸等其他有机物 C.过程②③需要NADPH作还原剂，ATP D.本实验自变量是不同光照时间，实验也 提供能量 证明了光反应为暗反应提供NADPH和 D.环境中CO2浓度突然降低，则短时间内 ATP 叶绿体中C3和C的含量变化分别是降 5.(多选，2026山东济宁市模拟)中国科学家 低、升高 从热泉中分离获得了两株嗜热蓝细菌，它 2.(教材改编题)发菜是一种陆生固氮蓝细 们具备独特的CO2富集机制，该机制的作 菌，可将空气中的氮气还原成氨，合成氨基 用模式及部分代谢路径如图所示，羧酶体 酸，同时具有强烈的旱生生态适应性，能在 极度干燥的条件下存活数十年甚至上百 是由蛋白质外壳包裹的微区室。下列叙述 年，复吸水后仍可恢复代谢活性。下列相 正确的是 关叙述正确的是 C0, HCO A.发菜细胞合成氨基酸的过程在核糖体上 细胞膜 进行 ADP+Pi ATP ADP+Pi B.发菜的固氨作用与硝化细菌的化能合成 碳酸 HCO 作用相似 酐酶 HCO C.在适宜条件下，发菜复吸水时的动力是 渗透压 D.组成发菜和生菜细胞的元素及化合物种 类和含量基本相同 C0,@丙酮酸③C6②C 羧酶体 3.(教材改编题)科学家提取出植物细胞中的叶 绿体，将叶绿体膜破坏，分离出基质和基粒，用 A.图示CO2通过细胞膜进入嗜热蓝细菌， 来研究光合作用过程（如下表）。下列对各试 消耗的ATP可来自光反应 管得到的产物情况的判断，正确的是 B.嗜热蓝细菌内碳酸酐酶参与卡尔文循环 试管 场所 光照 C18O为 ATP NADPH C 且在高温环境下活性较高 用 基质 C.过程②需要消耗ATP和NADPH,而过 乙 基粒 X 程①不需要 丙基质和基粒 D.羧酶体是由单层膜构成的细胞器，有利 基质和基粒 十 于高效固定CO2 注：“十”表示添加，“一”表示不添加 25 6.(多选，教材改编题)如图表示不同生物细8.(12分，2026河南三门峡市模拟)小麦和玉 胞代谢的过程，下列有关叙述正确的是 米是全球范围内广泛种植的农作物，小麦 光能 NH3HNO2→HNO3 和玉米叶肉细胞的光合作用均依赖光敏色 C0,+H,0绿床CH,OH02 c02+H,0化学能CH,0-02 素蛋白复合体系统PSI和PSⅡ，HO光 乙 c0l,s卷鬓(c,0H2s+ 解产生的电子(e)依次经由PSⅡ、PQ、 Cytb.f、PC、PSI、Fd构成的电子传递链传 丙 递给NADP+生成NADPH。当光能过剩 A.给甲提供HO,一段时间后可在细胞内 检测到(CH8O) 时，过多的e传递给O2产生大量活性氧 (ROS),破坏PSⅡ反应中心的D1蛋白从 B.三者均为生产者，甲可能是蓝细菌，乙可 而损伤光合结构。植物在处于逆境（如光 能是根瘤菌 照过强)时会启动自我保护机制，这是多年 C.丙和乙合成有机物利用的能量形式相同 进化的结果。回答下列问题： D.丙发生的反应中不产氧，是三者中唯一 (1)当光能过剩时会发生环式电子传递 可能为厌氧型的生物 (CEF),Fd并没有将电子直接传递给 非选择题 7.(10分，2025江西省部分高中联考)菠萝、 NADP+,而是直接转移到PQ,然后再重新 仙人掌以及其他一些多肉植物通过CAM 传递回PSI,从而避免损伤光合结构。请 分析其避免损伤的机理是 代谢途径（气孔夜间开启，白天关闭）来适 应干旱环境。下图为菠萝叶肉细胞的 CAM代谢途径示意图，图中苹果酸是一种 (2)与小麦的叶肉细胞结构不同，玉米的叶 酸性较强的有机酸。回答下列问题： 肉细胞中的叶绿体有类囊体但无RuBP羧 C02 化酶，而维管束鞘细胞中的叶绿体无类囊 PEP 体但含RuBP羧化酶。玉米的部分光合作 (CH2O) 用过程如图1所示，玉米与小麦光合作用 过程a 的比较如图2所示。 苹果酸 光合 过程b 叶肉细胞细胞质基质 维管束鞘细胞叶绿体 产物 PGA C02 +CO2PEP羧化酶 叶绿体 液泡 PEP- 4 CO27RuBP羧化酶 线粒体 C? C3 C5- (1)在叶绿体中，吸收光能的色素分布在 上，提取光合色素时加入CaCO的 玉米 目的是 40 小麦 C0,补偿点 (2)菠萝叶肉细胞中参与固定CO2的物质 的 有 夜晚，菠萝细胞内消 0 20406080100 细胞间隙CO2分压/Pa 耗NADH的场所可能有 图2 ①据图1分析，玉米和小麦光合作用的相 (3)中午12点，若降低环境中的CO2浓度， 同点是 其他条件不变，在短时间内菠萝叶肉细胞 ,不同点是 内C3合成速率 (填“会”或 “不会”)发生明显变化，请说明理由： ②据图2分析，玉米的CO2饱和点比小麦 (填“高”或“低”)，说明PEP羧 化酶参与固定CO2的优势是 (4)图中苹果酸通过过程a运输到液泡内， 也会通过过程b运出液泡进入细胞质。推 ③据图2分析， 在高温、光照 测过程b发生在 (填“白天” 强烈、干旱条件下具有更强的抗逆光合能 或“夜晚”)，过程a的生理意义是 力，原因是 。由于温室效应，当前地球大气 (答出一点即可)。 CO2浓度不断增加，对 的光 合作用效率的提高更有利。 26参考答案及解析 因此限制光合速率的因素主要是CO,浓度。 (4)A点对应的光照强度为0，植物只进行呼吸作用，呼 吸速率为5mg/(h·cm),B点表示光补偿点，净光合速 率为0，C点时净光合速率为20mg/(h·cm),如果将该 植物先放置在图2中A点对应的条件下4h,B点对应 的条件下6h,接着放置在C点对应的条件下14h,在 这24h内该植物每平方厘米叶面积的有机物积累量 (用C02吸收量表示)为14×20十6×0一4×5= 260mg。 R规律方法 光补偿点与光饱和点的移动规律 光补偿点 8 光饱和点 ----光照强度 ◇A在黑暗条件下细胞 呼吸所放出的CO,量 8 「光合作用强度增强：光补偿点左移，光饱和点右移 光合作用强度减弱：光补偿点右移，光饱和点左移 规律 与阳生植物相比，阴生植物CO2光补偿点和光饱 和点都相应左移 8.(11分，除标注外，每空2分) (1)光照强度(1分) (2)春季和冬季温度低，在一定范围内，白天温度适当 升高，酶活性增强，光合速率增加白天增设取暖设 备，适当增加白天的温度，提高光合速率，晚上适当降 低温室温度，降低呼吸速率 (3)春季和冬季的光照强度弱、温度低，还不足以导致 “光合午休”单位时间内、单位叶面积O2的产生速 率或有机物的产生速率(1分) (4)不能(1分)植物从外界吸收CO2的速率表示净 光合速率，总光合速率=净光合速率十呼吸速率，呼 吸速率不能确定，因此不能由图确定14时春季的总 光合速率大于冬季 【解析】(1)冬季相较于春季，气温低且光照强度较 弱，这两个因素都会影响草莓的光合速率，导致冬季 曲线总体低于春季曲线。 (2)温度通过影响与光合作用相关酶的活性来影响光 合速率。在一定范围内，随着温度升高，酶活性增强， 光合速率升高：超过最适温度后，酶活性降低，光合速 率下降。农业生产中可通过调控昼夜温度差实现增 产：白天增设取暖设备，适当增加白天的温度，以提高 光合速率：夜晚适当降温，降低呼吸作用对有机物的 消耗，从而提高草莓产量。 (3)春季和冬季的光照强度弱、温度低，还不足以导致 “光合午休”。总光合速率=净光合速率十呼吸速率， ·20 生物学·SWX 所以总光合速率还可以用单位时间内、单位叶面积 O2的产生速率或有机物的产生速率来表示。 (4)若图中纵坐标表示植物从外界吸收CO,的速率， 即净光合速率，已知总光合速率=净光合速率十呼吸 速率，由于不知道冬季和春季草莓的呼吸速率大小， 所以不能仅根据净光合速率确定14时春季的总光合 速率大于冬季。 9.(11分，除标注外，每空2分) (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(1分)④组呼吸作用强于③组，但是 两组光补偿点相同，即总光合速率等于呼吸速率时的 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 【解析】(1)光可以为植物光合作用提供光能，同时光 也可以作为一种光信号调节植物生长发育。 (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 迫十实验光处理组（④）进行对比分析。①③组比较 可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④组比较可判断 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 相同也就是总光合速率等于呼吸速率时的光照强度 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。 小练13光合作用过程及特殊的 细胞代谢途径 1.D【解析】类囊体膜是光反应的场所，将光能最终转 化为ATP和NADPH中活跃的化学能，A错误；该光 合作用过程产生的O2被相邻细胞线粒体利用，需要 穿过7层生物膜，B错误；过程②是CO2的固定，不需 要消耗能量也不需要还原剂，过程③是C的还原过 程，需要NADPH作还原剂，同时需要NADPH和 ATP提供能量，C错误；CO2浓度突然降低，CO2的 固定减少，C的生成量减少，C的消耗量也减少，短 时间内C3的还原量不变，C:的生成量不变，最终C 的含量下降，C的含量升高，D正确。 生物学·SWX 方法技巧“模型法”表示C,和C,的含量变化 起始值C高于C(约其2倍) 光 强 强 C、NADPH、ATP (CH,O)合成量 时间 时间 c0,C0 普C0,C02充足 不足C(CHO》 -C,NADPH、ATP 合成量 、----C3(CH2O) 合成量 C,NADPH、ATP 时间 时间 2.C【解析】核糖体是氨基酸脱水缩合形成蛋白质的 场所，不是合成氨基酸的场所，A错误；发菜的固氮作 用将N,还原为NH3,硝化细菌的化能合成作用是利 用NH氧化为硝酸释放的能量合成有机物，B错误； 细胞吸水和失水的动力是膜两侧的浓度差形成的渗 透压差，C正确；发菜属于原核生物，生菜是真核生 物，构成两者细胞的元素和化合物种类基本相同，但 含量不同，D错误。 3.D【解析】光合作用包括光反应和暗反应，光反应在 基粒上进行，需要光照，暗反应在叶绿体基质中进行， 需要光反应提供的ATP和NADPH,同时需要C:和 CO2参与，甲试管缺少ATP,得不到葡萄糖，A错误； 乙试管有基粒，在光照下可以进行光反应生成氧气， 但其中的O来自H2O,故得不到8O2,B错误：丙试管 因无C,所以得不到三碳化合物，C错误；丁试管虽 然无ATP和NADPH,但能进行光反应产生ATP和 NADPH,故可进行光合作用产生葡萄糖，D正确。 4.D【解析】该实验是利用放射性的“CO2探究光合 作用的碳元素的利用途径，即卡尔文循环，据第1组 实验结果可知，生成的是三碳化合物，说明小球藻光 合作用的暗反应首先发生CO,的固定，A正确：每组 照光后需将小球藻进行处理使酶失活，才能测定放射 性物质分布，防止细胞内化学反应的进行而使碳元素 转移对实验结果造成干扰，B正确：实验结果显示光 合作用产生的有机物除12种磷酸化糖可能还包括氨 基酸、有机酸等，C正确；本实验自变量是不同光照时 间，因变量是放射性碳元素的分布情况，本实验无法 证明光反应为暗反应提供了NADPH和ATP,D 错误。 5.AC【解析】嗜热蓝细菌可以进行光合作用，图示 CO2通过细胞膜进入嗜热蓝细菌，消耗的ATP可来 自光反应，A正确；碳酸酐酶催化CO2转化为 HCO3,未参与卡尔文循环，B错误：过程②是C3的 还原，需要光反应产生的ATP和NADPH,而过程① 是二氧化碳的固定，不需要消耗ATP和NADPH,C ·21 参考答案及解析 正确：羧酶体是由蛋白质外壳包裹的微区室，不是由 单层膜构成的细胞器，D错误。 6.AD【解析】给甲提供HO,水可以参与有氧呼吸 第二阶段，产生CO2,二氧化碳参与光合作用的暗 反应生成(CHO),A正确；蓝细菌无叶绿体，所以甲 不可能是蓝细菌，根瘤菌直接依靠植物制造的有机物 维持生存，属于消费者，乙可能是硝化细菌，硝化细菌 能将土壤中的氨氧化成为硝酸，利用释放的能量将 CO2和H2O合成糖类，即化能合成作用，甲、乙、丙都 能将无机物转化为有机物，都为自养型生物，说明这 三种生物都是生产者，B错误；丙进行光合作用时利 用的能量来自光能，乙合成有机物的能量来自无机物 氨氧化释放的化学能，C错误；丙的反应中不产氧， 甲、乙的反应中产生了氧，说明丙很有可能是三者中 唯一为厌氧型的生物，D正确。 7.(10分，除标注外，每空1分) (1)类囊体薄膜（中和有机酸，）防止研磨时色素被 破坏 (2)PEP和C,细胞质基质和线粒体内膜 (3)不会白天气孔关闭，环境中的CO,浓度变化不 会影响胞间CO,浓度变化，因而不会影响叶肉细胞 内C3合成速率(2分) (4)白天促进CO2与PEP生成OAA进而生成苹 果酸(CO2的吸收)；避免苹果酸降低细胞质基质的 pH,影响细胞质基质内的反应(2分) 【解析】(1)在叶绿体中，吸收光能的色素分布在类囊 体的薄膜上。加入CaCO,可以防止研磨时色素被破 坏，加入SO2可以使研磨更充分。 (2)由图可知，菠萝叶肉细胞中光合作用过程固定 CO2的物质有PEP(CO2与PEP生成OAA)和C (CO2与C;生成PGA)。夜晚菠萝细胞只进行细胞 呼吸，消耗NADH的场所有细胞质基质（无氧呼吸） 和线粒体内膜（有氧呼吸）。 (3)中午12点，降低环境中的CO2浓度，其他条件不 变，由于菠萝细胞白天气孔关闭，环境中的CO2浓度 变化不会影响胞间CO2浓度变化，进而不会影响叶 肉细胞内C3合成速率。 (4)分析题图可知，白天时，植物光合作用需要消耗 CO2,苹果酸通过过程b运出液泡，在细胞质中分解 产生CO2来参与暗反应。夜间气孔开放，从外界吸 收的CO2,与PEP发生系列反应生成苹果酸，及时通 过过程a将苹果酸运进液泡中，其生理意义包括两方 面：一方面促进CO2与PEP生成OAA进而生成苹 果酸，另一方面避免苹果酸降低细胞质基质的pH,影 响细胞质基质内的反应。 8.(12分，除标注外，每空1分) (1)过多的光能通过将电子转移到PQ,重新传递回 参考答案及解析 PSI,进而最终传递给NADP生成NADPH,以免 过多的e传递给O,产生大量ROS,降低对光合结构 的损伤风险(2分) (2)①都可以发生CO2的固定和C3的还原玉米叶 肉细胞中CO,首先与PEP结合经PEP羧化酶催化 生成C4,然后C:进入维管束鞘细胞释放出CO2参与 卡尔文循环：小麦叶肉细胞中CO2直接与RuBP结合 经RūBP羧化酶催化参与卡尔文循环(2分) ②低对CO2具有更强的亲和力，能在较低浓度的 CO2条件下固定CO2(2分) ③玉米玉米的CO2补偿点低，在高温、光照强烈、 干旱条件下，气孔关闭导致细胞间隙CO2浓度降低 时，玉米能利用较低浓度的CO2进行光合作用(2分) 小麦 【解析】(1)当光能过剩时，Fd并没有将电子直接传 递给NADP,而是直接转移到PQ再重新传递回 PSI,减少了电子传递给O:的量，从而减少ROS的 产生，因为ROS可破坏PSⅡ反应中心的D1蛋白，通 过这种环式电子传递，降低了对光合结构的损伤 风险。 (2)①略。 ②据图2分析，玉米的CO,饱和点比小麦低，这说明 PEP羧化酶参与固定CO2的优势是对CO2具有更强 的亲和力，能在较低浓度的CO2条件下固定CO2,使 玉米在较低CO2浓度下就可达到光合饱和。 ③据图2分析，玉米在高温、光照强烈、干旱条件下具 有更强的抗逆光合能力。其原因是玉米的CO2补偿 点低，在高温、光照强烈、干旱条件下，气孔关闭导致 细胞间隙CO2浓度降低时，玉米能利用较低浓度的 CO2进行光合作用。由于温室效应，当前地球大气 C。2浓度不断增加，对小麦的光合作用效率的提高更 有利。因为从图2可以看出，在CO2浓度较高时，小 麦光合速率上升幅度较大，而玉米在CO2浓度升高 到一定程度后光合速率上升不明显。 小练14影响光合作用的因素 与作物种植 1.C【解析】在科学探究中，控制变量和设置对照实验 是设计实验方案必须处理好的两个关键问题，要注意 保持变量的唯一。对照实验是指在研究一种条件对 研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同之 外，其他条件都相同的实验，该实验的目的是探究 CO2浓度对水稻生存的影响，实验自变量是CO2浓 度。故选C。 2.A【解析】夏季中午气温过高，导致光合酶活性降 低，呼吸酶活性也会受影响，此时植物净光合作用强 度减弱，但呼吸作用释放的CO2量仍小于光合作用 ·22 生物学·SWX 固定的CO2量，A符合题意：夏季中午叶片蒸腾作用 强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减 少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，B不符合题 意；夏季中午气温过高，叶绿体类囊体膜上部分光合 色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低，从而导 致光合作用强度减弱，C不符合题意：夏季中午叶片 蒸腾作用强，暗反应减慢，可导致光反应产物积累，产 生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用 强度明显减弱，D不符合题意。 3.A【解析】据图可知，在中光强、CO2浓度为 300L·L1条件下，小麦植株的净光合速率为0，所 以此时小麦叶肉细胞的光合速率等于整个植株的呼 吸速率，即小麦叶肉细胞的光合速率大于其呼吸速 率，A正确：图中数据未显示小麦进行光合作用的最 低CO2浓度是多少，B错误；由低光强曲线可知在 CO2浓度由200~一1800L·L1时，小麦的净光合速 率不断增加，但无法确定超过1800L·L1时，光合 速率的变化情况，C错误：因为不能确定CO2浓度高 于1800uL·L1和光强再升高后的光合速率如何变 化，故不能确定高光强和1800L·L1CO2浓度是 小麦生长的最适环境条件，D错误。 4.C【解析】甲组提供大气CO2,乙组提供CO2浓度 倍增环境，乙组的光合速率大于甲组，说明随着CO 浓度增加，植物的光合作用速率增大，A正确；对比 甲、乙两组可知，在CO2浓度倍增时，光合作用速率 并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是 ATP和NADPH的供应限制、固定CO2的酶活性或 含量不够高、有机物在叶绿体中积累较多等，B正确： 丙组的光合速率比甲组的低，可能的原因是植物长期 处于CO2浓度倍增环境下，降低了CO2固定酶的活 性或含量，当恢复到大气CO2后，已降低的该酶的活 性或含量未能恢复，但却失去了高浓度CO2的优势， 因此表现为比大气CO2浓度更低的光合速率，C错 误；大气C)2浓度升高可导致温室效应，使全球气温 升高，气温上升会使部分气孔关闭，植物对CO2的吸 收减少，暗反应降低，光合产量下降，D正确。 5.ACD【解析】据题意可知，实验的自变量是不同浓 度的NaHCO2溶液、叶片种类，光照是无关变量，叶 片上浮所需时间是因变量的检测指标，A错误：该实 验利用真空渗水法排除叶肉细胞间隙空气，充以水 分，使叶片沉于水中，叶片上浮的原因是叶圆片光合 作用释放的氧气充满在细胞间隙时，增加了叶圆片的 浮力，B正确；当NaHCO,溶液浓度为1%~4%时， 相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，可能是幼 叶的光合作用能力比成熟叶弱，C错误；当NaHCO3 溶液浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆