大题01 细胞呼吸与光合作用（2大热点角度精讲精练）（黑吉辽蒙专用）2026年高考生物终极冲刺讲练测

大题01 细胞呼吸和光合作用 内容导航 【命题解码·定方向】命题趋势+3年高考真题热点角度拆解 【解题建模·通技法】析典例，建模型，技法贯通破类题/变式 【实战刷题·冲高分】精选高考大题+名校模拟题，强化实战能力，得高分 命题·趋势·定位 1.重过程推演：从单一考查反应方程式、场所、产物，转向生理过程的动态演变、内在逻辑链（如光反应与暗反应的物质能量联系、有氧呼吸三阶段与ATP生成、影响因素的即时与延迟效应）​ 的考查。 2．重尺度差异：从细胞、细胞器（叶绿体、线粒体）的微观层面，扩展到个体、群体、生态系统等宏观层面的综合考查（如植物光合作用日变化、季节变化对生态系统能量流动的影响）。 3．重图表信息：以坐标曲线图（光合/呼吸速率随光照、CO₂浓度、温度等变化）、过程示意图、结构模式图、实验数据表为核心载体，要求从图表中提取、分析、整合信息。 4．重综合关联：与酶、细胞结构、物质跨膜运输、生态系统的能量流动与物质循环、农业实践（如温室大棚、合理密植）、环境保护（碳汇、碳中和）、实验设计与分析等知识深度融合，突出知识的应用性、科学探究与人地协调观。 考向·角度·拆解 命题角度01 光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 2025·黑吉辽蒙真题：将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S）做了相关研究。提高了作物的光合速率（如下图）和产量潜力的过程。 2026·辽宁抚顺·二模：在较高光照强度的环境下，绿萝（阴生植物）叶片会发生枯萎现象，其机理主要涉及光损伤、水分失衡、呼吸作用受阻及细胞结构破坏等环节 2026·黑龙江齐齐哈尔·一模：影响光合作用的因素、光合色素的种类、含量及功能。 命题角度02 逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 2024·黑吉辽蒙真题：叶绿体的光呼吸过程及转基因的方式改变光呼吸的过程。提高光合产量的方法。 2023·黑吉辽蒙真题：研究盐胁迫对植物光合特性的影响，研究四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）和净光合速率关系。 2025·内蒙古包头·二模：高温胁迫对黑麦草生长的影响，不同时间高温胁迫对黑麦草光合作用的影响，对气孔开放程度气孔开放程度等方面的影响。 2大热点角度 热点角度01 光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 析典例·建模型 1. （2025·黑吉辽蒙）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如下图）和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。 研考点·通技法 光合作用和呼吸作用综合 （1）核心物质转化对应关系 物质类型 光合作用（合成/消耗） 细胞呼吸（合成/消耗） 跨模块关联 CO₂ 消耗 产生（有氧呼吸第二阶段 / 无氧呼吸） 生态系统物质循环的核心成分 O₂ 产生 消耗（有氧呼吸第三阶段） 维持生物圈O₂-CO₂平衡 有机物 合成 消耗 植物有机物积累 = 总光合-总呼吸 ATP/NADPH 产生，用于暗反应 ATP 产生（呼吸各阶段），用于细胞代谢；NADH 用于有氧呼吸第三阶段 二者均为 “能量载体”，光合 ATP 仅用于暗反应，呼吸 ATP 供全身 （2）速率概念与观测指标 速率类型 定义 直接观测指标 核心公式 总光合速率 植物实际光合作用强度（有机物合成速率） 无直接指标，需计算 CO2固定量、O2产生量、 有机物的制造量 总光合速率=净光合速率+呼吸速率 净光合速率 光合作用与呼吸作用的差值（有机物积累速率） CO₂吸收量、O₂释放量、有机物的积累量 净光合速率=总光合速率-呼吸速率 呼吸速率 黑暗条件下有机物消耗速率 CO₂释放量、O₂吸收量、有机物消耗量 黑暗条件下直接测定（排除光合干扰） （3）关键环境因素的双重影响 环境因素 对光合作用的影响 对细胞呼吸的影响 综合应用逻辑 光照强度 影响光反应（光照越强，净光合先升后稳） 无直接影响（呼吸与光照无关） 温室补光（红光 / 蓝紫光）→提高净光合；避免强光→减少光呼吸 温度 影响光合酶活性 影响呼吸酶活性 白天适温（提光合）+ 夜间低温（抑呼吸）→增加有机物积累 CO₂浓度 影响暗反应（浓度越高，净光合先升后稳） 高CO₂浓度抑制呼吸作用 大棚增施CO₂（有机肥分解）→提净光合，兼抑呼吸 O₂浓度 高 O₂促进光呼吸（消耗有机物） 低O₂抑无氧呼吸，高O₂促有氧呼吸 储存果蔬：低O₂（5%）+ 高CO₂→抑呼吸，减少有机物消耗 （4） 跨模块串联，综合应用场景 关联模块 核心逻辑 高考考查情境 农业生产 增产措施围绕 “提总光合、降呼吸”，合理密植（提光照利用率）、增施CO₂、夜间降温 农业增产措施分析与实验设计 生态系统 生产者光合固定能量→消费者呼吸消耗→分解者呼吸分解→物质循环 生态系统能量流动计算 遗传与变异 光合、呼吸酶基因、色素合成基因突→光合、呼吸速率异常 基因突变对植物代谢的影响分析 发酵工程 微生物光合（如蓝细菌）与呼吸协同→优化代谢产物生产 微生物代谢调控 稳态调节 植物气孔开闭（受光照、水分调控）→影响 CO₂吸收→影响光合 植物水分代谢与光合的联动 （5）关键辨析与易错点突破 易混点 核心区分 总光合与净光合的指标混淆 凡 “吸收”“释放”“积累” 均为净光合；“产生”“合成”“消耗”（无光照干扰）为总光合 光照与呼吸的关系 光照下光合和呼吸同时进行，并非 “光照只进行光合，黑暗只进行呼吸” 光呼吸与无氧呼吸 光呼吸（光照下发生，消耗 O₂和有机物）≠无氧呼吸（无 O₂下发生） 密闭容器中代谢平衡 当 CO₂浓度不变时，总光合速率 = 呼吸速率（并非净光合为 0） 有机物积累的昼夜变化 白天净光合> 0→积累有机物,夜间呼吸消耗→若昼夜净积累> 0,植物才能生长 （6）核心应用逻辑 项目 内容 曲线分析 光合-呼吸综合曲线→ 找关键点（光补偿点：净光合= 0；光饱和点：光合速率达最大）→析限制因素； 实验设计 装置法测光合、呼吸速率：光照组（测净光合）+ 黑暗组（测呼吸）→计算总光合 变量控制：探究温度对综合代谢的影响→自变量（温度），因变量（净光合速率、呼吸速率），无关变量（光照、CO₂浓度） 生产生活 果蔬储存：低 O₂、低温、高 CO₂→ 抑呼吸,减少有机物消耗 作物增产：兼顾 “提光合”（补光、增CO₂）和 “降呼吸”（夜间降温）,最大化昼夜有机物积累。 破类题·提能力 1．（2026·辽宁抚顺·二模）在较高光照强度的环境下，绿萝（阴生植物）叶片会发生枯萎现象，其机理主要涉及光损伤、水分失衡、呼吸作用受阻及细胞结构破坏等环节。回答下列问题。 (1)光损伤：在较高光照强度的环境下，绿萝光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，如图表示绿萝光合作用的部分过程。与阳生植物相比，绿萝通过①和②过程消耗过剩光能的能力____（填“较强”或“较弱”），这两个过程消耗过剩光能的机理分别是____、____。据图分析，类囊体腔中H+浓度较高的原因是____。 (2)水分失衡：在较高光照强度的环境下，绿萝叶片的温度较高，通过叶片上的____散失过多的水分；当土壤水分供应不足或根系吸水能力受限时，叶片细胞的代谢就会紊乱，进而导致细胞发生____（填“坏死”或“凋亡”）。 (3)呼吸作用受阻：强光导致绿萝细胞呼吸作用受阻，原因可能是____（答出一点）。 热点角度02 逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 析典例·建模型 1.（2024·黑吉辽）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 （1）反应①是______过程。 （2）与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是______和______。 （3）我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自______和______（填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是_____________。据图3中的数据______（填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是______________________。 （4）结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是______________。 研考点·通技法 胁迫类型 条件 对光合作用的影响 光照胁迫 强光 光抑制；活性氧累积；光合机构损伤 弱光 光反应减弱；ATP/NADPH 不足；暗反应受限 温度胁迫 高温 酶活性下降；膜结构破坏；气孔关闭 低温 酶活性降低；膜流动性下降；光合色素合成受阻 水分胁迫 干旱 气孔关闭；CO₂供应不足；光合下降 水涝 根系缺氧；呼吸受抑；光合产物运输受阻 盐胁迫 盐胁迫 离子毒害；渗透胁迫；膜系统破坏 CO₂浓度胁迫 CO₂浓度 低浓度：暗反应受限； 高浓度：短期促进、长期抑制 污染物胁迫 污染物 SO₂/NO2：直接损害叶绿体； O2：氧化胁迫； 重金属：酶失活 破类题·提能力 1. 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： 【核心归纳】 ①光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 ②光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，这些自由基会损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强， 会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。 ③高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 2. 在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二氧化碳的途径，叫作C4途径。 【核心归纳】 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。 ③C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。 3.CAM途径 【核心归纳】 ①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，储存于液泡中；白天时气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM途径。 ②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ③如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ④分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。 4. 光合磷酸化和氧化磷酸化 电子传递链和光合磷酸化 电子传递链和氧化磷酸化 发生的生理作用 光合作用 有氧呼吸 反应过程 不同点 场所 叶绿体类囊体薄膜 线粒体内膜 光照 需要光 不需要光 电子供 体/受体 电子供体是H2O，电子受体是NADP＋ 电子供体是NADH，电子受体是O2 相同点 电子传递过程中所形成的H＋梯度作为动力，在ATP合酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP 破类题·提能力 （2026·辽宁·模拟预测）光合作用暗反应又称卡尔文循环。图1是水稻（C3植物）叶肉细胞光合作用暗反应示意图，Rubisco（RuBP羧化酶）催化RuBP（C5）和CO2发生羧化反应；图2是玉米（C4植物）光合作用部分过程示意图，相比Rubisco，PEP羧化酶对CO2的亲和力更高，PEP羧化酶催化CO2固定生成C4，C4转运到维管束鞘细胞后再进行卡尔文循环。请回答下列问题： (1)据图1和图2分析，用14CO2培养水稻和玉米，那么水稻叶肉细胞和玉米叶肉细胞中最先出现的放射性有机物分别是________、________（填具体名称），前者进一步被还原需要________提供能量。 (2)玉米维管束鞘细胞的叶绿体中没有________（填结构），不能进行光反应，玉米叶肉细胞的叶绿体中几乎没有Rubisco，通常不能进行卡尔文循环。图2中固定CO2的受体有________。 (3)据图1和图2分析，与水稻相比，玉米仅在高温干旱条件下才体现生长快的优势，在正常环境条件下优势不明显，其原因是________。 (4)相对于C3植物和C4植物，毛颖草比较特别，为“C3-C4”中间型植物，其细胞可以同时进行如图1所示的C3途径和如图2所示的C4途径。设置常温CK（20℃）和高温胁迫HT（35℃）两种生长条件下，测定了两组毛颖草在不同二氧化碳浓度条件下表现出的光合速率，结果如图3所示： ①据图3分析，毛颖草在________组条件下的光合作用特征表现的与C4途径相似，判断依据为________。 ②试从分子水平推测，毛颖草除了能进行C4途径还能进行C3途径的直接原因可能是________。 （建议用时：45分钟） 刷模拟 1．（2026·辽宁·一模）网纹草是一种耐阴植物，研究发现其能在富含远红光（700～750 nm）的弱光环境下高效进行光合作用。下表为网纹草与阳生植物光合特性的对比；光系统（如图）是植物进行光吸收的功能单位，具有吸收、传递和转化光能的作用。回答下列问题： 参数 网纹草 阳生植物 光补偿点/(μmol·m-2·s-1) 5～7 30～50 光饱和点/(μmol·m-2·s-1) 240～520 1000～2000 远红光利用率 高 极低 注：植物通过光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物相等时的光照强度称为光补偿点；在一定的光强范围内，植物的光合速率会随着光照强度的上升而增大，但当光照强度上升到某一数值之后，光合速率就不再继续提高，此时的光照强度就是光饱和点。 注：→为电子传递途径；→为循环电子传递方式。 (1)由表可知，网纹草的光补偿点很低，说明其______强度低，在低光照条件下即可积累有机物；网纹草光饱和点低说明________。达到光饱和点后，限制网纹草光合速率的外界因素有_________（写出2点）等。 (2)研究团队通过模拟冠层遮阴环境（远红光富集，红光/远红光比值仅0.04），发现网纹草展现出“避阴”与“耐阴”的混合适应策略，下列属于耐阴生长策略的有______。 ①茎节和叶柄伸长  ②叶片未出现弱光下的黄化或衰老  ③叶片向上生长  ④叶绿体基粒增多、增厚 (3)光系统理论上提供的ATP：NADPH≈1.33：1，卡尔文循环消耗ATP与NADPH的比例为3：2，ATP与NADPH用于卡尔文循环中的_________（填具体过程）；远红光下网纹草还能启动循环电子传递（CEF）方式，CEF不伴随NADPH的生成或氧气释放，但能将H+转运至类囊体腔，结合题图推测CEF对提高网纹草在弱光下的光合速率的意义是____________。 (4)非光化学淬灭（NPQ）能将叶绿素吸收的过剩光能以热能形式耗散，避免光系统损伤。若将网纹草长期远红光处理后再置于强光照射下，NPQ值会______，且在恢复到强光照射前的状态时NPQ恢复速率较慢，这种变化速率的意义是____________。 2．（2026·辽宁鞍山·模拟预测）光抑制是指当植物吸收的光能超过其所需而导致光合速率下降的现象。光合复合体Ⅱ是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是其核心蛋白。在光能过剩时活性氧（ROS）的大量积累可直接破坏D1蛋白且抑制其合成，被破坏的D1降解后，空出相应的位置，新合成的D1占据相应位置，光系统Ⅱ得以修复。为探究高温胁迫对植物光合速率的影响机理，研究者进行了如下实验： 实验一：以野生型番茄植株为实验材料进行探究，在实验第3天时测定相关实验数据，如表所示（R酶参与碳反应） 组别 温度 气孔导度 （mol·m2·s1） O2释放速率 （μmol·m2·s1） 胞间CO2浓度 （μmol·mol-1） R酶活性 （U·mL-1） 甲 25℃ 99.2 11.8 282 172 乙 40℃ 30.8 1.1 403 51 (1)光合复合体Ⅱ位于_____上，其吸收的能量用于光反应阶段。叶肉细胞吸收的CO2，在_____（场所）被固定形成三碳化合物，接受_____释放的能量，经过一系列的反应转化为糖类，并进一步合成淀粉。 (2)由表中数据可知，CO2浓度_____（是/不是）限制乙组番茄植株光合速率的重要因素，理由是_____。 (3)综上所述，高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢，分析其原因可能是：①_____；②_____。 实验二：已知叶绿素酶（CLH）能促进被破坏的D1降解。研究者以野生型番茄植株和CLH基因缺失的突变体植株为实验材料进行相关实验，测得实验结果如下图曲线所示（注：第1天之前为25℃，第1～3天为40℃，第4～5天为25℃）。 (4)结合实验二曲线图，从D1蛋白的角度分析，突变型植株光合速率较低的原因是_____。 (5)研究者补充设计以_____的突变型番茄植株为实验材料重复实验二，实验结果为上述结论提供支持证据。 3．（2026·辽宁抚顺·三模）盐胁迫是植物面临的主要非生物胁迫之一，会导致植物结构损伤和代谢异常。研究人员探究了不同浓度 NaCl对宁夏枸杞净光合速率及相关基因表达的影响，结果如图，回答下列问题。 (1)据图甲分析可知，随NaCl浓度升高枸杞的净光合速率_______，实测各组的呼吸速率为12µmol˙m-2˙s-1，则 A 组O₂产生量是D组O₂释放量的_______倍。 (2)结构①_______是进行光反应的场所，其上的蛋白质发挥_______等三项功能。PGK基因能指导合成磷酸甘油酸激酶，这体现了基因控制性状的方式是_______。 (3)从分子水平分析，枸杞应对NaCl胁迫的根本原因是_______。 4．（2026·黑龙江齐齐哈尔·一模）科研人员设计了如下实验：将生长状况相同的生菜幼苗随机分为三组，在温度、CO2浓度均适宜且相同的条件下，分别用白光（W）、红光（R）和蓝光（B）照射，光照强度相同。培养一段时间后，测得相关数据如下表所示。 组别 光质 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 气孔导度（mmol·m-2·s-1） 植株干重（g） 叶片中叶绿素含量（mg·g-1） 1 白光（W） 8.5 350 12.1 2.0 2 红光（R） 10.2 280 14.8 1.6 3 蓝光（B） 6.1 200 8.5 2.3 (1)本实验的自变量是______，若增加一个实验组，用绿光照射，推测其净光合速率应该______（填“大于”“小于”或“等于”）白光组，这是因为__________________________。 (2)气孔导度可通过直接影响______而影响光合作用。实验结果显示蓝光能______（填“促进”或“抑制”）叶绿素的合成。 (3)与白光组相比，红光组生菜的气孔导度和叶绿素含量都较低，但是净光合速率和植株干重却较高，从进化的角度分析，该结果可能是植物______的策略，虽然气孔导度和叶绿素含量都较低，但可能是该条件下的______更高，______更低。 5．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）科学家为探索接种幼套球囊霉（简写为A）和费氏中华根瘤菌（简写为R）对金橘（简写为F）和大豆（简写为S）间作系统中大豆植株生长的影响，进行了相关实验，分析间作系统中不同处理方式下大豆的叶绿素含量与净光合速率情况。F+S是金橘大豆间作系统，S是大豆单作系统，+A和+R为分别单接种，+A+R为双接种。实验结果如下： (1)大豆叶中含有两类光合色素，其中含量较低的一类是_______，主要吸收_____光。据图分析，相同接种处理使_____（填“S模式”或“F+S模式”）下大豆叶绿素含量增长更多。图中大豆叶绿素含量在F+S模式下比S模式下更低，可能的原因是_____。 (2)在“A-R-大豆”共生系统中，大豆为微生物提供有机物，双接种后，大豆净光合速率______（填“提高”、“不变”或“降低”），这可能是由于A和R的侵染______，并帮助植物吸收水分和获取氮素等营养物质。 (3)R通过分泌纤维素酶软化和分解大豆根毛的_____（填细胞结构），进而完成侵染并结瘤。而有数据表明，施氮肥会降低大豆根瘤的形成，影响其固氮能力，这一现象称为“氮阻遏”。后续实验表明，在F+S+A+R模式下，与大豆间作的金橘生物量增加较大，同时消减了“氮阻遏”作用，推测原因是_____。 (4)综上分析，______的处理方式更利于大豆的生产。 6．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）叶片光合产物的输出和转化是植物生命活动的重要组成部分。淀粉和蔗糖是绿色叶片光合作用的两个主要末端产物。蔗糖是光合产物从叶片向各器官运输的主要形式。下图为光合作用的部分过程，据图回答下列问题： (1)图示中a过程发生在叶绿体的_____中，完成过程b（为还原反应）需要光反应提供的_____和_____，此还原反应为_____（填“吸能”或“放能”）反应。 (2)磷酸丙糖转运器（TPT）是叶绿体膜上重要的蛋白质，TPT能够协同进行磷酸（Pi）的运入和磷酸丙糖的运出，每运入1分子Pi，就会有1分子磷酸丙糖被运出叶绿体。研究发现，若用专一抑制剂抑制TPT使其失去运输能力，会导致光合作用速率降低。据图分析，光合作用速率降低的原因是_____（至少写出两点）。 (3)下图表示疏果（人为地去除一部分幼果）程度对某植物的CO2同化速率及叶片中蔗糖和淀粉积累量的影响。 综合甲、乙两个曲线可推测叶片光合产物积累会_____光合作用。一种验证上述推测的方法为：去除植株上的果实并对部分叶片_____处理，使它们成为需要光合产物输入的器官，检测_____叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除果实植株的叶片相比，若检测结果是_____则支持上述推测。 7．（2026·黑龙江·模拟预测）图1为蓝细菌部分结构模式图，图2为其部分代谢过程示意图（字母代表物质，数字代表过程），其中羧酶体是一种具有蛋白质外壳的特殊“细胞器”，该特殊结构可以降低某些气体的通透性。请回答下列问题： (1)图中蓝细菌的光合片层相当于高等植物叶肉细胞中的____，光合片层上含有的色素有_____________，图2中A表示______。 (2)根据图2分析，蓝细菌暗反应发生的具体场所为______，物质C在光合作用暗反应中的作用是________。 (3)在卡尔文循环中催化CO2和C5结合的Rubisco酶，在O2浓度高时也能催化O2和C5结合，引发光呼吸，导致有机物的消耗（如图3）。研究发现，蓝细菌的羧酶体对CO2、O2等气体的通透性较低，则羧酶体对蓝细菌生存的意义是_________。 8．（25-26高三下·吉林长春·期末）根据材料回答问题： 材料1：光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）。 材料2：电子传递过程是高电势到低电势，因此，电子传递过程中释放能量，质体醌（PQ）利用这部分能量将质子（H+）逆浓度从叶绿体基质侧泵入囊腔侧，从而建立了质子浓度（电化学）梯度。类囊体膜对质子是高度不通透的，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流出的能量来合成ATP。 材料3：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。 (1)图1中O2是水光解的产物，其中需要的光能是通过_____（填“PSⅠ”或“PSⅡ”）吸收利用的。电子传递链中电子供体是_____；最终电子受体是_____。同一个细胞，水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过_____层膜。 (2)质体醌（PQ）传递质子的运输方式为_____，H+通过ATP合酶的运输方式为_____。ATP合酶的功能_____。 (3)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”“减弱”），根据材料信息并结合图2说明，弱光下植物调节捕获光能的机制_____。 9．（2026·吉林延边·一模）下图为陆生植物叶绿体中发生相关物质变化的模式图，PSⅡ和PSⅠ是能吸收不同波长光的光合色素-蛋白质复合体。回答下列问题。 (1)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。为测定某种光合色素含量时，选择了红光，由此可推测实验人员测定的是________的含量，判断依据是________，若要测定总光合色素含量，最好选择________光。 (2)PSⅡ和PSⅠ被称为不同的反应中心，在功能上存在差别。借助于PSⅡ可让水在光下分解，其产物________（填“都要”、“都不”或“不都”）参与暗反应；PSⅠ可以为暗反应提供物质①，结合模式图判断，物质①是________，其作用是________。 (3)SUT蔗糖转运蛋白负责蔗糖的跨膜运输，科研人员利用生物技术产生的反义RNA（与mRNA完全互补）可干扰SUT基因表达，培育出弱活性αSUT植株，相关检测结果如下表。 植物种类 检测①：叶片中的淀粉含量 检测②：光合速率（） 野生植株 加碘后呈棕色 12 αSUT植株 加碘后呈蓝色 7.2 科研人员设计的反义RNA与SUT基因转录的模板链的碱基序列________（填“相同”或“不同”）。与野生植株相比，αSUT植株光合速率明显下降的原因是________。 10．（2026·吉林长春·一模）根瘤是根瘤菌接触到适宜的宿主（豆科植物）后，刺激植物根部产生的瘤状物。根瘤菌内的固氮酶能将空气中的氮气转变成氨，但固氮酶对氧气高度敏感，需要在低氧的环境中才能工作。被根瘤菌侵染的植物细胞中能够大量合成豆血红蛋白，其表达调控及作用机理如图所示。回答下列问题： (1)豆科植物与根瘤菌的种间关系是______，豆科植物吸收氮素，可用于合成光反应产物________（答出2种），进而促进光合作用。 (2)据图分析，豆血红蛋白结合的氧气去向有______、______。NLP2能结合靶基因启动子中的特殊区域，激活靶基因的表达，科学家在对NLP2突变体根瘤进行分析时发现，当植物缺少NLP2后，根瘤的固氮能力显著下降，阐述其可能的原因是______。 (3)小麦植株会因缺氮而导致光合速率下降，作物减产，但是过多施用氮肥又易造成环境污染。为缓解上述问题，科学家将根瘤菌导入小麦根部，得到了具有固氮能力的小麦植株。请设计实验验证导入的根瘤菌能够缓解小麦因缺氮而导致的光合速率下降，写出实验设计思路______（可选用的培养液有含氮的完全培养液、不含氮的完全培养液）。 11．（2026·内蒙古赤峰·模拟预测）在光照强度较高、CO2/O2值较低时，番茄因光呼吸减产，该过程的主要物质变化如图1所示。为提高番茄产量，研究人员将PEP羧化酶（对CO2亲和力高，能够富集CO2）基因成功导入番茄。在适宜条件下，测得野生番茄和转基因番茄的光合速率随光照强度变化的结果，如图2所示。回答下列问题。 (1)光合作用中光反应产生的______可以为暗反应的______过程提供能量。进行光呼吸时，______会与CO2竞争______，导致光合作用的效率降低，番茄减产。 (2)据图1推测，反应过程①发生的场所在______。 (3)图中在光照强度低于500μmol·m-2·s-1条件下，转基因番茄与野生型番茄的光合速率并无显著差异，其主要的限制因素是：______。在光照强度高于800μmol·m-2·s-1条件下，转基因番茄的光合速率明显高于野生型番茄，导致这种现象的原因是：______。 12．（2026·内蒙古鄂尔多斯·一模）为探究P-1白花泡桐能否种植于锌污染地区，研究人员对其进行不同浓度的锌胁迫处理，测定植株生长及光合生理指标，部分结果如下。回答下列问题。 组别 叶绿素a（mg/g） 叶绿素b（mg/g） 总叶绿素（mg/g） 叶绿素a/b 总生物量（g） 对照组（CK） 0.47 0.17 0.64 2.76 102 低锌组（H1） 0.54 0.19 0.73 2.84 55 中锌组（H3） 0.45 0.16 0.61 2.81 39 高锌组（H3） 0.37 0.15 0.51 2.47 28 注：叶绿素a含量反映叶片对光的利用能力，叶绿素b含量和总叶绿素含量反映叶片对光能的捕获能力。 注：光合有效辐射代表光照强度；气孔导度代表气孔张开的程度。 (1)绿叶中的光合色素分布在叶绿体的________上，若要测定各处理组叶片中的色素含量，常用_____（填试剂名称）提取色素。 (2)H1组P−1白花泡桐的光补偿点低于对照组，说明低锌胁迫提高了其对________（填“强光”或“弱光”）的利用能力；与对照组相比，H1组P−1白花泡桐叶片的净光合速率显著提高，但植株总生物量明显降低，推测其原因是____________________________。 (3)H2组叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量都降低，但叶绿素a/b升高，结合图1推测P-1白花泡桐优先降解________（填“叶绿素a”或“叶绿素b”），出现这种现象的生物学意义是_________________________________。 (4)综合以上结果分析，当光合有效辐射为1000μmol/（m2⋅s）时，限制H3组P−1白花泡桐光合速率的因素有_________________________________（答出两点）。 13．（25-26高三上·内蒙古赤峰·月考）甲醛（HCHO）是室内空气污染的主要成分之一，严重情况下会引发人体免疫功能异常甚至导致鼻咽癌和白血病，室内栽培观赏植物常春藤能够清除甲醛污染。研究发现外源甲醛可以作为碳源参与常春藤的光合作用，具体过程如图所示（其中RU5P和HU6P是中间产物）。 (1)图1中循环①的名称是_________，其中“五碳化合物”指的是_________（填中文全称），若突然停止光照，短时间内该物质的含量会_________。（填“基本不变”、“增加”或“减少”） (2)细胞同化甲醛的场所是_________，可利用_________方法追踪甲醛的碳同化路径。 (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是不同甲醛浓度下气孔导度（气孔的开放程度）的相对值。 ①上述实验的自变量是_________，需要控制的无关变量有_________（答出2点）。 ②实验过程中研究人员还对常春藤在不同浓度甲醛胁迫下可溶性糖的含量进行了检测，发现1个单位甲醛浓度下，常春藤气孔的相对开放程度虽然下降，但可溶性糖的含量却增加，根据上述信息，分析可能的原因是_________。 14．（25-26高三上·内蒙古赤峰·期中）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间CO2浓度在900-1200μmol·mol-1范围时，红光下光合速率的限制因子是______，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是蓝光被光合色素吸收的效率更高。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是______。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为______。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头上用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关______。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式：______。 刷真题 1.（2023·辽宁）花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题： （1）花生叶肉细胞中的叶绿素包括_____，主要吸收_____光，可用_____等有机溶剂从叶片中提取。 （2）盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是_____。 （3）在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率_____（填“大于”“等于”或“小于"）HH1的光合速率，判断的依据是_____。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的_____含量高，光反应生成更多的_____，促进了暗反应进行。 （4）依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植_____品种。 2．（2025·江苏·高考真题）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5μL类囊体悬液溶于995μL的 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 μg/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 。 (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 。 3．（2025·广东·高考真题）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间浓度在范围时，红光下光合速率的限制因子是 ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关 。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。 4．（2025·安徽·高考真题）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ，原因是 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设： 。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 。 5．（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 。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题01 细胞呼吸和光合作用 答案版 2大热点角度 热点角度01 光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 析典例·建模型 1. (1) 基质 C5 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能 (2) 光照强度 CO2浓度 曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。 (3)用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 破类题·提能力 1．(1) 较弱 途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物，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，从而减轻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，从而减轻对光合系统的损伤 水的光解发生在类囊体腔一侧，会产生大量H+，另外类囊体膜上的一些蛋白质可将H+从叶绿体基质逆浓度梯度转移至类囊体腔 (2) 气孔 坏死 (3)强光引起叶片温度过高，破坏了线粒体结构，抑制呼吸酶的活性 热点角度02 逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 析典例·建模型 1.（1）CO2的固定 （2） ①. 细胞质基质 ②. 线粒体基质 （3） ①. 光呼吸 ②. 呼吸作用 ③. 7—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 ④. 不能 ⑤. 总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二氧化碳的浓度，无法得出呼吸速率， （4）与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 破类题·提能力 (1) 3-磷酸甘油酸 草酰乙酸 ATP、NADPH (2) 类囊体薄膜（基粒） C3（磷酸烯醇式丙酮酸）、C5 (3)在高温干旱条件下，气孔大量关闭，CO₂吸收少，玉米的PEP羧化酶对CO₂的亲和力比水稻的Rubisco（RuBP羧化酶）更高，有利于固定低浓度的CO₂，对于环境中的CO₂利用更充分；在正常环境条件下，CO₂较充足，玉米利用CO₂的过程中有额外的ATP消耗，与水稻比起来不具优势 (4) 高温胁迫HT（35℃） 在低浓度二氧化碳条件下，HT组光合速率明显高于CK组，高浓度二氧化碳条件下，HT组光合速率与CK组无差异 毛颖草的叶肉细胞中同时具有Rubisco（RuBP羧化酶）和PEP羧化酶 （建议用时：45分钟） 刷模拟 1．(1) 呼吸 较弱光强（无须强光）即可达到最大光合速率 温度和CO2浓度 (2)②④ (3) C3还原生成C5和（CH2O） 维持跨类囊体膜的H+梯度，保障ATP合成，使暗反应不会因为缺乏ATP而中断 (4) 升高 能减缓能量释放速度以避免损伤光系统和维持较长时间的光保护状态（，适应波动光的环境） 2.(1) 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 NADPH、ATP (2) 不是 气孔导度降低，但胞间CO2浓度却升高 (3) R酶活性下降，暗反应速率下降，光反应速率下降 活性氧的大量积累，进而破坏光系统Ⅱ（D1蛋白）且抑制其修复（合成） (4)突变型植株无法降解被破坏的D1，光系统Ⅱ难以修复 (5)CLH基因过量表达 3.(1) 下降 4/四 (2) 类囊体薄膜 运输、催化和参与构成类囊体 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状 (3)在盐胁迫条件下，枸杞通过上调或下调与光合作用相关的基因的表达，来适应盐胁迫环境 4.(1) 光质 小于 光合色素对绿光的吸收极少，几乎不利用绿光进行光合作用，在呼吸速率基本不变的情况下，光合速率更低 (2) CO2的吸收 促进 (3) 适应红光环境 光能利用效率 呼吸速率 5.(1) 类胡萝卜素 蓝紫 F+S模式 间作导致大豆受光不足，叶绿素合成受阻 (2) 提高 消耗了光合产物，刺激了大豆对有机物的需求，继而提高大豆的光合速率（或提高了大豆叶绿素含量） (3) 细胞壁 F+S+A+R模式下，与大豆间作的金橘对土壤中氮的竞争较强，引起大豆根瘤（根瘤菌）固氮能力增加 (4)F+S+A+R 6.(1) 基质 ATP NADPH 吸能 (2)叶绿体基质内磷酸丙糖的积累可反馈抑制卡尔文循环的运行；促进叶绿体基质内淀粉的合成，淀粉的积累可使叶绿体的光合作用功能下降；TPT的活性受抑制时，从细胞质进入叶绿体基质的无机磷酸减少，导致ATP合成受阻、叶绿体基质内ATP水平下降而使卡尔文循环受到抑制 (3) 抑制 遮光 未遮光叶片 光合产物下降，光合速率上升 7.(1) 类囊体薄膜 叶绿素、藻蓝素 H+ (2) 羧酶体、细胞质基质 作为还原剂、提供能量 (3)维持较高的CO2浓度利于CO2的固定从而提高光合作用的效率/有机物的产量 维持较低的O2浓度避免光呼吸的发生从而减少有机物的消耗 8.(1) PSⅡ H2O NADP+ 5 (2) 主动运输 协助扩散 催化ATP合成、运输H+ (3) 增强 弱光下，LHC蛋白激酶活性降低，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体捕获光能增强 9.(1) 叶绿素 叶绿素在红光区有吸收峰而类胡萝卜素没有 蓝紫 (2) 不都 NADPH 作为还原剂并为暗反应提供能量 (3) 不同 αSUT植株转运蔗糖能力较弱，导致蔗糖在叶肉细胞中大量积累而抑制光合作用 10.(1) 互利共生 NADPH、ATP (2) 进入线粒体 进入根瘤菌 若缺少NLP2，则豆血红蛋白基因无法表达合成豆血红蛋白，不能为固氮酶创造低氧环境，导致固氮酶活性下降，固氮的能力显著下降 (3)甲组取导入根瘤菌的小麦，乙组取等量且生长状况相同的未导入根瘤菌的小麦（或普通小麦），将甲乙两组置于不含氮的完全培养液中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别测定甲乙两组小麦植株的光合速率，再将上述乙组置于含氮的完全培养液中培养，一段时间后，测定小麦植株的光合速率 11.(1) ATP和NADPH C3的还原 O2 C5 (2)叶绿体（叶绿体基质） (3) 光照强度 光照强度高，转基因番茄表达产生PEP羧化酶，富集CO2，提高叶片内CO2/O2比值抑制C5与O2的结合（减少光呼吸） 12.(1) 类囊体薄膜 无水乙醇 (2) 弱光 分配到地下部分的有机物增多，使得地上部分生长所获得的有机物相对减少，从而总生物量降低 (3) 叶绿素b 在锌胁迫下，通过优先降解叶绿素b，维持较高的叶绿素a/b，保证植物对光的利用能力，从而在一定程度上适应锌胁迫环境 (4)叶绿素含量（或色素含量）、气孔导度 13.(1) 卡尔文循环 核酮糖-1,5-二磷酸 减少 (2) 叶绿体基质 同位素标记法/同位素示踪法 (3) 甲醛浓度 温度、光照强度、CO2浓度等 1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强，甲醛代谢过程中产生的CO2多于气孔关闭减少的CO2，参与光合作用的CO2增多，产生的可溶性糖的含量增加 14.(1)光质/光照强度/光波长 (2)突变体中PIL15基因功能缺失，阻断了（或不参与）脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控（或感受不到远红刺激），使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 (3) 有机物中（稳定）的化学能 光敏色素PILI5 基因脱落酸信号通路气孔开放程度 (4)作能源提供能量进行光合作用（或通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物）、作信号分子调节气孔开度（或通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程） 刷真题 1.（1） ①. 叶绿素a和叶绿素b ②. 红光和蓝紫 ③. 无水乙醇 （2）HH1 （3） ①. 大于 ②. 在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和， ③. 叶绿素 ④. ATP和NADPH （4）LH12 2.(1) 叶绿体 等渗 (2) 有机溶剂 600 (3)ATP、NADPH (4) 变弱 使水分子分解产生H+；转运H+ (5)各种酶和原料CO2、C5 3.(1) 光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性（或蓝光被光合色素吸收的效率更高等合理答案） (2)突变体中 PILI5 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 (3) 有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（-）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度 (4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程 4.(1) 增强 在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株（OE）的根细胞呼吸速率和氧气浓度均明显高于WT组 NADH (2) 假设物质H能转化为A (3) 低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，因而主动运输吸收更多无机盐，为叶绿体的物质和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率 (4) NADP+ H2O 5.(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 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题01 细胞呼吸和光合作用 内容导航 【命题解码·定方向】命题趋势+3年高考真题热点角度拆解 【解题建模·通技法】析典例，建模型，技法贯通破类题/变式 【实战刷题·冲高分】精选高考大题+名校模拟题，强化实战能力，得高分 命题·趋势·定位 1.重过程推演：从单一考查反应方程式、场所、产物，转向生理过程的动态演变、内在逻辑链（如光反应与暗反应的物质能量联系、有氧呼吸三阶段与ATP生成、影响因素的即时与延迟效应）​ 的考查。 2．重尺度差异：从细胞、细胞器（叶绿体、线粒体）的微观层面，扩展到个体、群体、生态系统等宏观层面的综合考查（如植物光合作用日变化、季节变化对生态系统能量流动的影响）。 3．重图表信息：以坐标曲线图（光合/呼吸速率随光照、CO₂浓度、温度等变化）、过程示意图、结构模式图、实验数据表为核心载体，要求从图表中提取、分析、整合信息。 4．重综合关联：与酶、细胞结构、物质跨膜运输、生态系统的能量流动与物质循环、农业实践（如温室大棚、合理密植）、环境保护（碳汇、碳中和）、实验设计与分析等知识深度融合，突出知识的应用性、科学探究与人地协调观。 考向·角度·拆解 命题角度01 光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 2025·黑吉辽蒙真题：将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S）做了相关研究。提高了作物的光合速率（如下图）和产量潜力的过程。 2026·辽宁抚顺·二模：在较高光照强度的环境下，绿萝（阴生植物）叶片会发生枯萎现象，其机理主要涉及光损伤、水分失衡、呼吸作用受阻及细胞结构破坏等环节 2026·黑龙江齐齐哈尔·一模：影响光合作用的因素、光合色素的种类、含量及功能。 命题角度02 逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 2024·黑吉辽蒙真题：叶绿体的光呼吸过程及转基因的方式改变光呼吸的过程。提高光合产量的方法。 2023·黑吉辽蒙真题：研究盐胁迫对植物光合特性的影响，研究四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）和净光合速率关系。 2025·内蒙古包头·二模：高温胁迫对黑麦草生长的影响，不同时间高温胁迫对黑麦草光合作用的影响，对气孔开放程度气孔开放程度等方面的影响。 2大热点角度 热点角度01 光合与呼吸过程、影响因素与机理分析 析典例·建模型 1. （2025·黑吉辽蒙）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如下图）和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。 【解题建模】 第一步：信息提取与审题 1．明确核心过程：题干核心是Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。 2．识别关键变量与条件： ①关键酶：Rubisco。 ②环境条件：胞间CO2浓度（提高了该作物的光合速率和产量潜力）。 ③实验材料：野生型（WT）与Rubisco基因转基因品系（S）。 ④观测指标：光合速率和产量潜力。 3．解读图表信息 ： ①横轴：胞间CO2浓度，体现了光合速率变化过程。 ②纵轴：光合速率的变化趋势。需对比分析野生型与转基因植株的关联。 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 本题的解题模型可建基于“环境信号→代谢调节→生理输出”​ 的逻辑链，并需进行对比实验分析。 解题步骤 解题思路 1. 定位与填空 (第1问) Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能。 2. 机制推理 (第2问) 此问是核心，需紧密关联图2数据进行分析： ①②曲线的自变量是有无补光（光照强度），②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因（Rubisco的含量）。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①的有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最主要限制因素是CO2浓度。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高 3. 实验设计验证 (第3问) 本题考查变量控制与实验目的对应。 研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。要验证此结论，实验思路为：用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 第三步：规范作答 (1) 基质 C5 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能 (2) 光照强度 CO2浓度 曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。 (3)用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 研考点·通技法 光合作用和呼吸作用综合 （1）核心物质转化对应关系 物质类型 光合作用（合成/消耗） 细胞呼吸（合成/消耗） 跨模块关联 CO₂ 消耗 产生（有氧呼吸第二阶段 / 无氧呼吸） 生态系统物质循环的核心成分 O₂ 产生 消耗（有氧呼吸第三阶段） 维持生物圈O₂-CO₂平衡 有机物 合成 消耗 植物有机物积累 = 总光合-总呼吸 ATP/NADPH 产生，用于暗反应 ATP 产生（呼吸各阶段），用于细胞代谢；NADH 用于有氧呼吸第三阶段 二者均为 “能量载体”，光合 ATP 仅用于暗反应，呼吸 ATP 供全身 （2）速率概念与观测指标 速率类型 定义 直接观测指标 核心公式 总光合速率 植物实际光合作用强度（有机物合成速率） 无直接指标，需计算 CO2固定量、O2产生量、 有机物的制造量 总光合速率=净光合速率+呼吸速率 净光合速率 光合作用与呼吸作用的差值（有机物积累速率） CO₂吸收量、O₂释放量、有机物的积累量 净光合速率=总光合速率-呼吸速率 呼吸速率 黑暗条件下有机物消耗速率 CO₂释放量、O₂吸收量、有机物消耗量 黑暗条件下直接测定（排除光合干扰） （3）关键环境因素的双重影响 环境因素 对光合作用的影响 对细胞呼吸的影响 综合应用逻辑 光照强度 影响光反应（光照越强，净光合先升后稳） 无直接影响（呼吸与光照无关） 温室补光（红光 / 蓝紫光）→提高净光合；避免强光→减少光呼吸 温度 影响光合酶活性 影响呼吸酶活性 白天适温（提光合）+ 夜间低温（抑呼吸）→增加有机物积累 CO₂浓度 影响暗反应（浓度越高，净光合先升后稳） 高CO₂浓度抑制呼吸作用 大棚增施CO₂（有机肥分解）→提净光合，兼抑呼吸 O₂浓度 高 O₂促进光呼吸（消耗有机物） 低O₂抑无氧呼吸，高O₂促有氧呼吸 储存果蔬：低O₂（5%）+ 高CO₂→抑呼吸，减少有机物消耗 （4） 跨模块串联，综合应用场景 关联模块 核心逻辑 高考考查情境 农业生产 增产措施围绕 “提总光合、降呼吸”，合理密植（提光照利用率）、增施CO₂、夜间降温 农业增产措施分析与实验设计 生态系统 生产者光合固定能量→消费者呼吸消耗→分解者呼吸分解→物质循环 生态系统能量流动计算 遗传与变异 光合、呼吸酶基因、色素合成基因突→光合、呼吸速率异常 基因突变对植物代谢的影响分析 发酵工程 微生物光合（如蓝细菌）与呼吸协同→优化代谢产物生产 微生物代谢调控 稳态调节 植物气孔开闭（受光照、水分调控）→影响 CO₂吸收→影响光合 植物水分代谢与光合的联动 （5）关键辨析与易错点突破 易混点 核心区分 总光合与净光合的指标混淆 凡 “吸收”“释放”“积累” 均为净光合；“产生”“合成”“消耗”（无光照干扰）为总光合 光照与呼吸的关系 光照下光合和呼吸同时进行，并非 “光照只进行光合，黑暗只进行呼吸” 光呼吸与无氧呼吸 光呼吸（光照下发生，消耗 O₂和有机物）≠无氧呼吸（无 O₂下发生） 密闭容器中代谢平衡 当 CO₂浓度不变时，总光合速率 = 呼吸速率（并非净光合为 0） 有机物积累的昼夜变化 白天净光合> 0→积累有机物,夜间呼吸消耗→若昼夜净积累> 0,植物才能生长 （6）核心应用逻辑 项目 内容 曲线分析 光合-呼吸综合曲线→ 找关键点（光补偿点：净光合= 0；光饱和点：光合速率达最大）→析限制因素； 实验设计 装置法测光合、呼吸速率：光照组（测净光合）+ 黑暗组（测呼吸）→计算总光合 变量控制：探究温度对综合代谢的影响→自变量（温度），因变量（净光合速率、呼吸速率），无关变量（光照、CO₂浓度） 生产生活 果蔬储存：低 O₂、低温、高 CO₂→ 抑呼吸,减少有机物消耗 作物增产：兼顾 “提光合”（补光、增CO₂）和 “降呼吸”（夜间降温）,最大化昼夜有机物积累。 破类题·提能力 1．（2026·辽宁抚顺·二模）在较高光照强度的环境下，绿萝（阴生植物）叶片会发生枯萎现象，其机理主要涉及光损伤、水分失衡、呼吸作用受阻及细胞结构破坏等环节。回答下列问题。 (1)光损伤：在较高光照强度的环境下，绿萝光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，如图表示绿萝光合作用的部分过程。与阳生植物相比，绿萝通过①和②过程消耗过剩光能的能力____（填“较强”或“较弱”），这两个过程消耗过剩光能的机理分别是____、____。据图分析，类囊体腔中H+浓度较高的原因是____。 (2)水分失衡：在较高光照强度的环境下，绿萝叶片的温度较高，通过叶片上的____散失过多的水分；当土壤水分供应不足或根系吸水能力受限时，叶片细胞的代谢就会紊乱，进而导致细胞发生____（填“坏死”或“凋亡”）。 (3)呼吸作用受阻：强光导致绿萝细胞呼吸作用受阻，原因可能是____（答出一点）。 【答案】(1) 较弱 途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物，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，从而减轻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，从而减轻对光合系统的损伤 水的光解发生在类囊体腔一侧，会产生大量H+，另外类囊体膜上的一些蛋白质可将H+从叶绿体基质逆浓度梯度转移至类囊体腔 (2) 气孔 坏死 (3)强光引起叶片温度过高，破坏了线粒体结构，抑制呼吸酶的活性 【难度】0.65 【知识点】细胞坏死、影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、细胞的吸水和失水 【详解】（1）光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，由于绿萝在较高光照强度的环境下，容易发生枯萎现象，说明其消耗过剩光能的能力较弱，据图可知，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物，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，从而减轻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，从而减轻对光合系统的损伤。据图可知，类囊体腔中H+浓度较高的原因是水的光解发生在类囊体腔一侧，会产生大量H+，另外类囊体膜上的一些蛋白质可将H+从叶绿体基质逆浓度梯度转移至类囊体腔。 （2）植物散失水分主要是通过气孔进行的，水分失衡，引起细胞代谢紊乱，进而导致的细胞死亡，应属于细胞坏死。 （3）强光引起叶片温度过高，破坏了线粒体结构，抑制呼吸酶的活性，进而导致细胞呼吸受阻。 热点角度02 逆境胁迫对代谢的影响及适应机制 析典例·建模型 1.（2024·黑吉辽）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 （1）反应①是______过程。 （2）与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是______和______。 （3）我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自______和______（填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是_____________。据图3中的数据______（填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是______________________。 （4）结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是______________。 【解题建模分析】 第一步：信息提取与审题 1．明确核心主题：本题研究植物的光呼吸的过程。核心生理过程涉及光合作用、细胞呼吸、光呼吸及影响因素。 2．识别关键变量与数据： ①胁迫因素：CO2/O2比值。 ②研究对象：野生型植株（WT），转基因株系1和2。 ③观测指标：图1：在叶绿体与线粒体中主要物质变化过程。 改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。 3．解读图表信息： ①图1：光呼吸的过程及场所。 ②图2，3：与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大。 第二步：思路拆解与建模 本题的解题模型基于 “胁迫信号 → 生理响应 → 适应性调节”​ 的逻辑链，并需进行分阶段、分部位​ 的对比分析。 解题步骤 具体分析思路 1. 生理现象分析 (第1问) 在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。 2. 代谢场所 (第2问) 考查细胞代谢的原理和场所。 有氧呼吸的第一、二、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，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。 3.代谢调节机制分析 (第3问，依据图) 考查根细胞应对不同强度盐胁迫的离子调节策略。分析图趋势： 由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7—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，因此与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二氧化碳的浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。 4. 光合限制因素分析 结果(第4问，依据图) 考查高分析图各种曲线的动态关系： 由图2、图3可知，与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 第三步：规范作答 （1）CO2的固定 （2） ①. 细胞质基质 ②. 线粒体基质 （3） ①. 光呼吸 ②. 呼吸作用 ③. 7—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 ④. 不能 ⑤. 总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二氧化碳的浓度，无法得出呼吸速率， （4）与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 研考点·通技法 胁迫类型 条件 对光合作用的影响 光照胁迫 强光 光抑制；活性氧累积；光合机构损伤 弱光 光反应减弱；ATP/NADPH 不足；暗反应受限 温度胁迫 高温 酶活性下降；膜结构破坏；气孔关闭 低温 酶活性降低；膜流动性下降；光合色素合成受阻 水分胁迫 干旱 气孔关闭；CO₂供应不足；光合下降 水涝 根系缺氧；呼吸受抑；光合产物运输受阻 盐胁迫 盐胁迫 离子毒害；渗透胁迫；膜系统破坏 CO₂浓度胁迫 CO₂浓度 低浓度：暗反应受限； 高浓度：短期促进、长期抑制 污染物胁迫 污染物 SO₂/NO2：直接损害叶绿体； O2：氧化胁迫； 重金属：酶失活 破类题·提能力 1. 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： 【核心归纳】 ①光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 ②光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，这些自由基会损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强， 会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。 ③高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 2. 在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二氧化碳的途径，叫作C4途径。 【核心归纳】 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。 ③C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。 3.CAM途径 【核心归纳】 ①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，储存于液泡中；白天时气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM途径。 ②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ③如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ④分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。 4. 光合磷酸化和氧化磷酸化 电子传递链和光合磷酸化 电子传递链和氧化磷酸化 发生的生理作用 光合作用 有氧呼吸 反应过程 不同点 场所 叶绿体类囊体薄膜 线粒体内膜 光照 需要光 不需要光 电子供 体/受体 电子供体是H2O，电子受体是NADP＋ 电子供体是NADH，电子受体是O2 相同点 电子传递过程中所形成的H＋梯度作为动力，在ATP合酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP 破类题·提能力 （2026·辽宁·模拟预测）光合作用暗反应又称卡尔文循环。图1是水稻（C3植物）叶肉细胞光合作用暗反应示意图，Rubisco（RuBP羧化酶）催化RuBP（C5）和CO2发生羧化反应；图2是玉米（C4植物）光合作用部分过程示意图，相比Rubisco，PEP羧化酶对CO2的亲和力更高，PEP羧化酶催化CO2固定生成C4，C4转运到维管束鞘细胞后再进行卡尔文循环。请回答下列问题： (1)据图1和图2分析，用14CO2培养水稻和玉米，那么水稻叶肉细胞和玉米叶肉细胞中最先出现的放射性有机物分别是________、________（填具体名称），前者进一步被还原需要________提供能量。 (2)玉米维管束鞘细胞的叶绿体中没有________（填结构），不能进行光反应，玉米叶肉细胞的叶绿体中几乎没有Rubisco，通常不能进行卡尔文循环。图2中固定CO2的受体有________。 (3)据图1和图2分析，与水稻相比，玉米仅在高温干旱条件下才体现生长快的优势，在正常环境条件下优势不明显，其原因是________。 (4)相对于C3植物和C4植物，毛颖草比较特别，为“C3-C4”中间型植物，其细胞可以同时进行如图1所示的C3途径和如图2所示的C4途径。设置常温CK（20℃）和高温胁迫HT（35℃）两种生长条件下，测定了两组毛颖草在不同二氧化碳浓度条件下表现出的光合速率，结果如图3所示： ①据图3分析，毛颖草在________组条件下的光合作用特征表现的与C4途径相似，判断依据为________。 ②试从分子水平推测，毛颖草除了能进行C4途径还能进行C3途径的直接原因可能是________。 【答案】(1) 3-磷酸甘油酸 草酰乙酸 ATP、NADPH (2) 类囊体薄膜（基粒） C3（磷酸烯醇式丙酮酸）、C5 (3)在高温干旱条件下，气孔大量关闭，CO₂吸收少，玉米的PEP羧化酶对CO₂的亲和力比水稻的Rubisco（RuBP羧化酶）更高，有利于固定低浓度的CO₂，对于环境中的CO₂利用更充分；在正常环境条件下，CO₂较充足，玉米利用CO₂的过程中有额外的ATP消耗，与水稻比起来不具优势 (4) 高温胁迫HT（35℃） 在低浓度二氧化碳条件下，HT组光合速率明显高于CK组，高浓度二氧化碳条件下，HT组光合速率与CK组无差异 毛颖草的叶肉细胞中同时具有Rubisco（RuBP羧化酶）和PEP羧化酶 【难度】0.47 【知识点】影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【详解】（1）水稻（C₃植物）：CO₂直接进入叶肉细胞的叶绿体，与RuBP（核酮糖二磷酸，C₅）结合，生成3 - 磷酸甘油酸（C₃），这个过程叫CO₂的固定，之后 3 - 磷酸甘油酸需要光反应产生的 ATP（提供能量）和 NADPH（提供氢和能量）来还原，最终生成葡萄糖。 玉米（C₄植物）：CO₂先在叶肉细胞中与PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）结合，生成草酰乙酸（C₄），然后草酰乙酸会被转运到维管束鞘细胞中释放 CO₂，再进入卡尔文循环（和 C₃植物一样）。 （2）玉米维管束鞘细胞的叶绿体没有类囊体，而类囊体是光反应的场所，所以它不能进行光反应，只能进行暗反应。 图 2 中固定 CO₂的受体有两个：一个是叶肉细胞中的C3（磷酸烯醇式丙酮酸），另一个是维管束鞘细胞中的C5。 （3）正常环境（CO₂充足）：C₃植物（水稻）的 Rubisco 酶可以直接高效固定 CO₂，而 C₄植物（玉米）的 C₄途径需要额外消耗 ATP（把 CO₂“搬运” 到维管束鞘细胞），所以此时玉米的生长优势不明显。 在高温干旱条件下，气孔大量关闭，CO₂吸收少，玉米的PEP羧化酶对CO₂的亲和力比水稻的Rubisco（RuBP羧化酶）更高，有利于固定低浓度的CO₂，对于环境中的CO₂利用更充分。 （4）①高温胁迫（HT，35℃）组：毛颖草在低 CO₂浓度下光合速率就快速上升，这和 C₄植物的特征一致（C₄植物能在低 CO₂下高效固定 CO₂）。 ②分子水平推测：毛颖草同时表达C₃途径的 Rubisco 酶和C₄途径的 PEP 羧化酶，所以既能进行 C₃途径，又能进行 C₄途径。 （建议用时：45分钟） 刷模拟 1．（2026·辽宁·一模）网纹草是一种耐阴植物，研究发现其能在富含远红光（700～750 nm）的弱光环境下高效进行光合作用。下表为网纹草与阳生植物光合特性的对比；光系统（如图）是植物进行光吸收的功能单位，具有吸收、传递和转化光能的作用。回答下列问题： 参数 网纹草 阳生植物 光补偿点/(μmol·m-2·s-1) 5～7 30～50 光饱和点/(μmol·m-2·s-1) 240～520 1000～2000 远红光利用率 高 极低 注：植物通过光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物相等时的光照强度称为光补偿点；在一定的光强范围内，植物的光合速率会随着光照强度的上升而增大，但当光照强度上升到某一数值之后，光合速率就不再继续提高，此时的光照强度就是光饱和点。 注：→为电子传递途径；→为循环电子传递方式。 (1)由表可知，网纹草的光补偿点很低，说明其______强度低，在低光照条件下即可积累有机物；网纹草光饱和点低说明________。达到光饱和点后，限制网纹草光合速率的外界因素有_________（写出2点）等。 (2)研究团队通过模拟冠层遮阴环境（远红光富集，红光/远红光比值仅0.04），发现网纹草展现出“避阴”与“耐阴”的混合适应策略，下列属于耐阴生长策略的有______。 ①茎节和叶柄伸长  ②叶片未出现弱光下的黄化或衰老  ③叶片向上生长  ④叶绿体基粒增多、增厚 (3)光系统理论上提供的ATP：NADPH≈1.33：1，卡尔文循环消耗ATP与NADPH的比例为3：2，ATP与NADPH用于卡尔文循环中的_________（填具体过程）；远红光下网纹草还能启动循环电子传递（CEF）方式，CEF不伴随NADPH的生成或氧气释放，但能将H+转运至类囊体腔，结合题图推测CEF对提高网纹草在弱光下的光合速率的意义是____________。 (4)非光化学淬灭（NPQ）能将叶绿素吸收的过剩光能以热能形式耗散，避免光系统损伤。若将网纹草长期远红光处理后再置于强光照射下，NPQ值会______，且在恢复到强光照射前的状态时NPQ恢复速率较慢，这种变化速率的意义是____________。 【答案】(1) 呼吸 较弱光强（无须强光）即可达到最大光合速率 温度和CO2浓度 (2)②④ (3) C3还原生成C5和（CH2O） 维持跨类囊体膜的H+梯度，保障ATP合成，使暗反应不会因为缺乏ATP而中断 (4) 升高 能减缓能量释放速度以避免损伤光系统和维持较长时间的光保护状态（，适应波动光的环境） 【难度】0.46 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、环境条件骤变时光合作用过程中各种物质含量变化规律 【详解】（1）据表可知，网纹草的光补偿点很低，说明其细胞呼吸消耗的有机物少，细胞呼吸强度低，在低光照条件下即可积累有机物；网纹草的光饱和点低，较弱光强即可达到最大光合速率，从而积累较多的有机物，这两点均为网纹草适应弱光环境的生理优势。达到光饱和点后，限制网纹草光合速率的外界因素有温度和CO2浓度等。 （2）茎节和叶柄伸长、叶片向上生长都是为了获得更多光照，属于网纹草“避阴”的适应策略；叶绿素的合成需要光照，在弱光下网纹草的叶片未出现黄化或衰老（②）、叶绿体基粒增多、增厚（④）可以更多地捕获光能，这属于网纹草耐阴的适应性策略。 （3）ATP与NADPH用于卡尔文循环中的C3还原生成C5和（CH2O）；光系统理论上提供的ATP：NADPH≈1.33：1，卡尔文循环消耗ATP与NADPH的比例为3：2，因此ATP处于相对缺乏状态，由图可知，合成ATP时的动力是类囊体腔与叶绿体基质的H+的电化学梯度；网纹草启动循环电子传递（CEF）方式，能将H+转运至类囊体腔，维持跨类囊体膜的H+梯度，保障ATP合成，使暗反应不会因为缺乏ATP而中断。 （4）NPQ能将叶绿素吸收的过剩光能以热能形式耗散，避免光系统损伤，将网纹草长期远红光处理后置于强光照射下，NPQ值会升高，将多余的光能耗散掉，以免光系统损伤。在恢复到强光照射前的状态时，网纹草NPQ恢复速率变慢，这样能减缓能量释放速度，避免光系统被损伤，可以维持较长时间的光保护状态，让网纹草适应波动光的环境。 2．（2026·辽宁鞍山·模拟预测）光抑制是指当植物吸收的光能超过其所需而导致光合速率下降的现象。光合复合体Ⅱ是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是其核心蛋白。在光能过剩时活性氧（ROS）的大量积累可直接破坏D1蛋白且抑制其合成，被破坏的D1降解后，空出相应的位置，新合成的D1占据相应位置，光系统Ⅱ得以修复。为探究高温胁迫对植物光合速率的影响机理，研究者进行了如下实验： 实验一：以野生型番茄植株为实验材料进行探究，在实验第3天时测定相关实验数据，如表所示（R酶参与碳反应） 组别 温度 气孔导度 （mol·m2·s1） O2释放速率 （μmol·m2·s1） 胞间CO2浓度 （μmol·mol-1） R酶活性 （U·mL-1） 甲 25℃ 99.2 11.8 282 172 乙 40℃ 30.8 1.1 403 51 (1)光合复合体Ⅱ位于_____上，其吸收的能量用于光反应阶段。叶肉细胞吸收的CO2，在_____（场所）被固定形成三碳化合物，接受_____释放的能量，经过一系列的反应转化为糖类，并进一步合成淀粉。 (2)由表中数据可知，CO2浓度_____（是/不是）限制乙组番茄植株光合速率的重要因素，理由是_____。 (3)综上所述，高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢，分析其原因可能是：①_____；②_____。 实验二：已知叶绿素酶（CLH）能促进被破坏的D1降解。研究者以野生型番茄植株和CLH基因缺失的突变体植株为实验材料进行相关实验，测得实验结果如下图曲线所示（注：第1天之前为25℃，第1～3天为40℃，第4～5天为25℃）。 (4)结合实验二曲线图，从D1蛋白的角度分析，突变型植株光合速率较低的原因是_____。 (5)研究者补充设计以_____的突变型番茄植株为实验材料重复实验二，实验结果为上述结论提供支持证据。 【答案】(1) 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 NADPH、ATP (2) 不是 气孔导度降低，但胞间CO2浓度却升高 (3) R酶活性下降，暗反应速率下降，光反应速率下降 活性氧的大量积累，进而破坏光系统Ⅱ（D1蛋白）且抑制其修复（合成） (4)突变型植株无法降解被破坏的D1，光系统Ⅱ难以修复 (5)CLH基因过量表达 【难度】0.65 【知识点】光合作用与呼吸作用的综合实验分析与设计、影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、酶促反应的因素及实验 【详解】（1）光合复合体Ⅱ是光反应中一个重要场所，光反应场所为类囊体薄膜；叶肉细胞吸收的CO2固定形成三碳化合物是光合作用的暗反应，场所为叶绿体基质。暗反应接受光反应提供的NADPH、ATP释放的能量，经过一系列的反应转化为糖类，并进一步合成淀粉。 （2）CO2浓度不是限制乙组番茄植株光合速率的重要因素，因为气孔导度降低，但胞间CO2浓度却升高了。 （3）表中数据显示，高温胁迫下番茄植株R酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH的剩余量增加，抑制光反应；又因为光能过剩时活性氧的大量积累破坏光系统Ⅱ（D1蛋白），且抑制其修复，故高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢。 （4）被破坏的D1降解后，空出相应的位置，新合成的D1才能占据相应位置，光系统Ⅱ得以修复；CLH能促进被破坏的D1降解，CLH基因缺失的突变型植株光合速率低，其对应的D1蛋白量高，说明突变型植株无法降解被破坏的D1，光系统Ⅱ难以修复，导致光合速率较低。 （5）实验二用CLH基因缺失的突变体植株为实验材料，为了找到更多证据可以用CLH基因过量表达的突变型番茄植株为实验材料重复实验二。 3．（2026·辽宁抚顺·三模）盐胁迫是植物面临的主要非生物胁迫之一，会导致植物结构损伤和代谢异常。研究人员探究了不同浓度 NaCl对宁夏枸杞净光合速率及相关基因表达的影响，结果如图，回答下列问题。 (1)据图甲分析可知，随NaCl浓度升高枸杞的净光合速率_______，实测各组的呼吸速率为12µmol˙m-2˙s-1，则 A 组O₂产生量是D组O₂释放量的_______倍。 (2)结构①_______是进行光反应的场所，其上的蛋白质发挥_______等三项功能。PGK基因能指导合成磷酸甘油酸激酶，这体现了基因控制性状的方式是_______。 (3)从分子水平分析，枸杞应对NaCl胁迫的根本原因是_______。 【答案】(1) 下降 4/四 (2) 类囊体薄膜 运输、催化和参与构成类囊体 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状 (3)在盐胁迫条件下，枸杞通过上调或下调与光合作用相关的基因的表达，来适应盐胁迫环境 【难度】0.54 【知识点】影响光合作用的因素、总、净光合与呼吸、基因、蛋白质与性状的关系 【详解】（1）由图甲可知，横坐标是NaCl浓度，纵坐标是净光合速率，随着NaCl浓度的升高，枸杞的净光合速率逐渐下降；净光合速率=实际光合速率—呼吸速率，A组净光合速率为12µmol˙m-2˙s-1，故 A组实际光合速率为12+12=24µmol˙m-2˙s-1，D组净光合速率为6µmol˙m-2˙s-1， O₂产生量、O₂释放量分别指实际光合速率、净光合速率，故A 组 O₂产生量是 D 组O₂释放量的24÷6=4倍。 （2）结构①为类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所；类囊体薄膜上的蛋白质具有运输功能(如运输电子、质子等)、催化功能(参与光反应中的酶促反应)和作为结构蛋白维持类囊体结构。PGK 基因能通过控制磷酸甘油酸激酶的合成来控制代谢过程，体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状的方式。 （3）从分子水平看，在盐胁迫条件下，枸杞通过调节与光合作用相关的基因的表达，如上调或下调某些基因的表达量，来适应盐胁迫环境，保证光合作用等生理过程的相对稳定。 4．（2026·黑龙江齐齐哈尔·一模）科研人员设计了如下实验：将生长状况相同的生菜幼苗随机分为三组，在温度、CO2浓度均适宜且相同的条件下，分别用白光（W）、红光（R）和蓝光（B）照射，光照强度相同。培养一段时间后，测得相关数据如下表所示。 组别 光质 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 气孔导度（mmol·m-2·s-1） 植株干重（g） 叶片中叶绿素含量（mg·g-1） 1 白光（W） 8.5 350 12.1 2.0 2 红光（R） 10.2 280 14.8 1.6 3 蓝光（B） 6.1 200 8.5 2.3 (1)本实验的自变量是______，若增加一个实验组，用绿光照射，推测其净光合速率应该______（填“大于”“小于”或“等于”）白光组，这是因为__________________________。 (2)气孔导度可通过直接影响______而影响光合作用。实验结果显示蓝光能______（填“促进”或“抑制”）叶绿素的合成。 (3)与白光组相比，红光组生菜的气孔导度和叶绿素含量都较低，但是净光合速率和植株干重却较高，从进化的角度分析，该结果可能是植物______的策略，虽然气孔导度和叶绿素含量都较低，但可能是该条件下的______更高，______更低。 【答案】(1) 光质 小于 光合色素对绿光的吸收极少，几乎不利用绿光进行光合作用，在呼吸速率基本不变的情况下，光合速率更低 (2) CO2的吸收 促进 (3) 适应红光环境 光能利用效率 呼吸速率 【难度】0.5 【知识点】影响光合作用的因素、光合色素的种类、含量及功能 【详解】（1）本实验是在其他条件均相同的情况下，分别用白光（W）、红光（R）和蓝光（B）照射生菜幼苗，进而进行实验，自变量是光质。若增加一个实验组，用绿光照射，推测其净光合速率应该小于白光组，这是因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光的吸收极少，几乎不利用绿光进行光合作用，在呼吸速率基本不变的情况下，光合速率更低，因此，绿光组净光合速率小于白光组。 （2）气孔是CO2进入叶肉细胞的通道，气孔导度可通过直接影响CO2的吸收而影响光合作用。实验中蓝光组叶片中叶绿素的含量高于白光组，说明蓝光能促进叶绿素的合成。 （3）与白光组相比，红光组生菜的气孔导度和叶绿素含量都较低，但是净光合速率和植株干重却较高，从进化的角度分析，该结果可能是植物适应红光环境的策略。虽然气孔导度和叶绿素含量都较低，但可能是该条件下叶绿素吸收的光能增多（叶绿素主要吸收红光和蓝紫光），光能利用效率更高，呼吸速率更低。 5．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）科学家为探索接种幼套球囊霉（简写为A）和费氏中华根瘤菌（简写为R）对金橘（简写为F）和大豆（简写为S）间作系统中大豆植株生长的影响，进行了相关实验，分析间作系统中不同处理方式下大豆的叶绿素含量与净光合速率情况。F+S是金橘大豆间作系统，S是大豆单作系统，+A和+R为分别单接种，+A+R为双接种。实验结果如下： (1)大豆叶中含有两类光合色素，其中含量较低的一类是_______，主要吸收_____光。据图分析，相同接种处理使_____（填“S模式”或“F+S模式”）下大豆叶绿素含量增长更多。图中大豆叶绿素含量在F+S模式下比S模式下更低，可能的原因是_____。 (2)在“A-R-大豆”共生系统中，大豆为微生物提供有机物，双接种后，大豆净光合速率______（填“提高”、“不变”或“降低”），这可能是由于A和R的侵染______，并帮助植物吸收水分和获取氮素等营养物质。 (3)R通过分泌纤维素酶软化和分解大豆根毛的_____（填细胞结构），进而完成侵染并结瘤。而有数据表明，施氮肥会降低大豆根瘤的形成，影响其固氮能力，这一现象称为“氮阻遏”。后续实验表明，在F+S+A+R模式下，与大豆间作的金橘生物量增加较大，同时消减了“氮阻遏”作用，推测原因是_____。 (4)综上分析，______的处理方式更利于大豆的生产。 【答案】(1) 类胡萝卜素 蓝紫 F+S模式 间作导致大豆受光不足，叶绿素合成受阻 (2) 提高 消耗了光合产物，刺激了大豆对有机物的需求，继而提高大豆的光合速率（或提高了大豆叶绿素含量） (3) 细胞壁 F+S+A+R模式下，与大豆间作的金橘对土壤中氮的竞争较强，引起大豆根瘤（根瘤菌）固氮能力增加 (4)F+S+A+R 【难度】0.53 【知识点】群落中生物的种间关系、影响光合作用的因素、光合色素的种类、含量及功能 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】（1）大豆叶中的光合色素分为叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素含量远高于类胡萝卜素，因此含量较低的一类是类胡萝卜素，它们主要吸收蓝紫光。根据图(a)得知： F+S模式下，叶绿素含量从F+S增至F+S+A+R，增幅为0.80；S模式下，从S增至S+A+R，增幅为0.50。因此，相同接种处理使F+S模式下叶绿素含量增长更多。F+S模式整体叶绿素含量低于S模式的原因：金橘与大豆间作导致资源竞争，抑制叶绿素合成或加速其分解；间作改变根微环境或激素水平，间接影响叶绿素代谢。也就是间作导致大豆受光不足，叶绿素合成受阻 （2）在“A-R-大豆”共生系统中，大豆为微生物提供有机物，双接种后，大豆净光合速率显著提高，A形成菌根，扩大根系吸收面积，促进水分和矿质元素吸收；R固氮提供氮源，二者协同作用促进根系发育与养分吸收，从而提升光合效率，也就是说由于A和R的侵染，消耗了光合产物，刺激了大豆对有机物的需求，继而提高大豆的光合速率（或提高了大豆叶绿素含量），并帮助植物吸收水分和获取氮素等营养物质。 （3）R侵染大豆根毛需先分泌纤维素酶分解细胞壁，以突破物理屏障完成结瘤。“氮阻遏”现象在F+S+A+R模式下被消减，推测机制：金橘吸收部分土壤氮素，降低局部氮浓度，解除对根瘤形成的抑制；换言之，F+S+A+R模式下，与大豆间作的金橘对土壤中氮的竞争较强，引起大豆根瘤（根瘤菌）固氮能力增加。 （4）F+S+A+R模式下，叶绿素含量最高，净光合速率最高，同时缓解“氮阻遏”，提升系统协同效应。故最利于大豆生产的处理方式为：F+S+A+R。 6．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）叶片光合产物的输出和转化是植物生命活动的重要组成部分。淀粉和蔗糖是绿色叶片光合作用的两个主要末端产物。蔗糖是光合产物从叶片向各器官运输的主要形式。下图为光合作用的部分过程，据图回答下列问题： (1)图示中a过程发生在叶绿体的_____中，完成过程b（为还原反应）需要光反应提供的_____和_____，此还原反应为_____（填“吸能”或“放能”）反应。 (2)磷酸丙糖转运器（TPT）是叶绿体膜上重要的蛋白质，TPT能够协同进行磷酸（Pi）的运入和磷酸丙糖的运出，每运入1分子Pi，就会有1分子磷酸丙糖被运出叶绿体。研究发现，若用专一抑制剂抑制TPT使其失去运输能力，会导致光合作用速率降低。据图分析，光合作用速率降低的原因是_____（至少写出两点）。 (3)下图表示疏果（人为地去除一部分幼果）程度对某植物的CO2同化速率及叶片中蔗糖和淀粉积累量的影响。 综合甲、乙两个曲线可推测叶片光合产物积累会_____光合作用。一种验证上述推测的方法为：去除植株上的果实并对部分叶片_____处理，使它们成为需要光合产物输入的器官，检测_____叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除果实植株的叶片相比，若检测结果是_____则支持上述推测。 【答案】(1) 基质 ATP NADPH 吸能 (2)叶绿体基质内磷酸丙糖的积累可反馈抑制卡尔文循环的运行；促进叶绿体基质内淀粉的合成，淀粉的积累可使叶绿体的光合作用功能下降；TPT的活性受抑制时，从细胞质进入叶绿体基质的无机磷酸减少，导致ATP合成受阻、叶绿体基质内ATP水平下降而使卡尔文循环受到抑制 (3) 抑制 遮光 未遮光叶片 光合产物下降，光合速率上升 【难度】0.45 【知识点】影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【分析】光合作用过程包括光反应和暗反应。光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产生NADPH和氧气，以及ATP的合成；暗反应：场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和C3的还原两个阶段。光反应为暗反应C3的还原阶段提供NADPH和ATP。 【详解】（1）在图示的a过程中，CO2被C5固定形成C3，发生在光合作用的暗反应，暗反应是在叶绿体的基质中进行的，过程b中的C3被NADPH还原生成糖类，并且消耗ATP与NADPH提供的能量，故该反应为吸能反应。 （2）由图可知，叶绿体基质内磷酸丙糖的积累可反馈抑制卡尔文循环的运行；促进叶绿体基质内淀粉的合成，淀粉的积累可使叶绿体的光合作用功能下降进而光合作用速率降低；另一方面TPT的活性受抑制时，从细胞质进入叶绿体基质的无机磷酸减少，导致ATP合成受阻、叶绿体基质内ATP水平下降而使卡尔文循环受到抑制，因此光合速率也会降低。 （3）由图可知，去除一部分幼果后，植株叶片中淀粉和蔗糖的含量增加，因为叶片光合产物会被运到果实等器官并被利用，因此去除一部分幼果后，叶片光合产物利用量减少，淀粉和蔗糖的输出量降低，在叶片积累，根据化学反应平衡原理，产物的积累会抑制正反应的进行，即淀粉和蔗糖的积累会抑制光合作用的进行。如果去除植株上的一部分幼果并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，那么未遮光叶片的光合产物要部分运输到遮光叶片，与只去除一部分幼果的植株叶片相比，光合产物积累下降，对光合作用抑制程度较低，因此光合速率较高，则支持上述推测。 7．（2026·黑龙江·模拟预测）图1为蓝细菌部分结构模式图，图2为其部分代谢过程示意图（字母代表物质，数字代表过程），其中羧酶体是一种具有蛋白质外壳的特殊“细胞器”，该特殊结构可以降低某些气体的通透性。请回答下列问题： (1)图中蓝细菌的光合片层相当于高等植物叶肉细胞中的____，光合片层上含有的色素有_____________，图2中A表示______。 (2)根据图2分析，蓝细菌暗反应发生的具体场所为______，物质C在光合作用暗反应中的作用是________。 (3)在卡尔文循环中催化CO2和C5结合的Rubisco酶，在O2浓度高时也能催化O2和C5结合，引发光呼吸，导致有机物的消耗（如图3）。研究发现，蓝细菌的羧酶体对CO2、O2等气体的通透性较低，则羧酶体对蓝细菌生存的意义是_________。 【答案】(1) 类囊体薄膜 叶绿素、藻蓝素 H+ (2) 羧酶体、细胞质基质 作为还原剂、提供能量 (3)维持较高的CO2浓度利于CO2的固定从而提高光合作用的效率/有机物的产量 维持较低的O2浓度避免光呼吸的发生从而减少有机物的消耗 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、叶绿体的结构与功能、光合色素的种类、含量及功能、真核细胞与原核细胞 【分析】绿色植物在叶绿体中，利用光能，把二氧化碳和水合成糖类等有机物，并释放氧气的过程。包括光反应阶段和碳反应阶段，其中光反应阶段的物质变化有：水的光解和ATP的形成；碳反应阶段的物质变化有：二氧化碳的固定、三碳化合物的还原和RuBP的再生。光能先转化为ATP中活跃的化学能，再转化为有机物中稳定的化学能。 【详解】（1）光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，蓝细菌的光合片层上有光合色素，其功能类似于高等植物叶肉细胞的类囊体膜。蓝细菌的光合膜上具有叶绿素和藻蓝素。据图2可知G在光合片层上分解成A和氧气，所以A表示H+。 （2）从图2能看出，蓝细菌暗反应中CO2的固定发生在细胞质基质，C3的还原发生在羧酶体，即暗反应发生的具体场所为细胞质基质和羧酶体。物质C为NADPH，在光合作用暗反应中为C3还原提供能量和还原剂。 （3）因为在O2浓度高时，Rubisco酶会引发光呼吸导致有机物消耗，而蓝细菌的羧酶体对CO2、O2等气体的通透性较低，其外壳会阻止O2进入、CO2逃逸，保持羧酶体内高CO2浓度、低O2浓度环境，利于CO2的固定从而提高光合作用的效率，维持较低的O2浓度避免光呼吸的发生从而减少有机物的消耗，从而对蓝细菌的生存具有重要意义。 8．（25-26高三下·吉林长春·期末）根据材料回答问题： 材料1：光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）。 材料2：电子传递过程是高电势到低电势，因此，电子传递过程中释放能量，质体醌（PQ）利用这部分能量将质子（H+）逆浓度从叶绿体基质侧泵入囊腔侧，从而建立了质子浓度（电化学）梯度。类囊体膜对质子是高度不通透的，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流出的能量来合成ATP。 材料3：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。 (1)图1中O2是水光解的产物，其中需要的光能是通过_____（填“PSⅠ”或“PSⅡ”）吸收利用的。电子传递链中电子供体是_____；最终电子受体是_____。同一个细胞，水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过_____层膜。 (2)质体醌（PQ）传递质子的运输方式为_____，H+通过ATP合酶的运输方式为_____。ATP合酶的功能_____。 (3)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”“减弱”），根据材料信息并结合图2说明，弱光下植物调节捕获光能的机制_____。 【答案】(1) PSⅡ H2O NADP+ 5 (2) 主动运输 协助扩散 催化ATP合成、运输H+ (3) 增强 弱光下，LHC蛋白激酶活性降低，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体捕获光能增强 【难度】0.65 【知识点】协助扩散、影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、主动运输 【详解】（1）从图1可知，水光解产生O2需要的光能是通过PSⅡ吸收利用的。水光解产生电子、氧气和H+，所以电子传递链中电子供体是H2O。NADP+接受电子并与H+在PSI处结合形成NADPH，因此最终电子受体是NADP+。水光解产生O2的场所是类囊体腔，O2若被同一个细胞的有氧呼吸利用，需要从类囊体腔穿出类囊体膜（1层）、穿出叶绿体膜（2层）、进入线粒体膜（2层），共穿过5层膜。 （2）材料2表明，质体醌（PQ）利用电子传递过程中释放的能量将质子（H+）逆浓度从叶绿体基质侧泵入囊腔侧，这种运输方式是主动运输。类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，H+通过ATP合酶的运输方式为协助扩散。从材料2可知，ATP合酶既能催化ATP的合成，还能运输H+。 （3）材料3指出，LHCⅡ与PSⅡ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，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，更多的LHCⅡ与PSⅡ结合，会增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。依据材料3和图2，弱光下LHC蛋白激酶活性降低，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，更多的LHCⅡ与PSⅡ结合，从而增强对光能的捕获，以适应弱光环境。 9．（2026·吉林延边·一模）下图为陆生植物叶绿体中发生相关物质变化的模式图，PSⅡ和PSⅠ是能吸收不同波长光的光合色素-蛋白质复合体。回答下列问题。 (1)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。为测定某种光合色素含量时，选择了红光，由此可推测实验人员测定的是________的含量，判断依据是________，若要测定总光合色素含量，最好选择________光。 (2)PSⅡ和PSⅠ被称为不同的反应中心，在功能上存在差别。借助于PSⅡ可让水在光下分解，其产物________（填“都要”、“都不”或“不都”）参与暗反应；PSⅠ可以为暗反应提供物质①，结合模式图判断，物质①是________，其作用是________。 (3)SUT蔗糖转运蛋白负责蔗糖的跨膜运输，科研人员利用生物技术产生的反义RNA（与mRNA完全互补）可干扰SUT基因表达，培育出弱活性αSUT植株，相关检测结果如下表。 植物种类 检测①：叶片中的淀粉含量 检测②：光合速率（） 野生植株 加碘后呈棕色 12 αSUT植株 加碘后呈蓝色 7.2 科研人员设计的反义RNA与SUT基因转录的模板链的碱基序列________（填“相同”或“不同”）。与野生植株相比，αSUT植株光合速率明显下降的原因是________。 【答案】(1) 叶绿素 叶绿素在红光区有吸收峰而类胡萝卜素没有 蓝紫 (2) 不都 NADPH 作为还原剂并为暗反应提供能量 (3) 不同 αSUT植株转运蔗糖能力较弱，导致蔗糖在叶肉细胞中大量积累而抑制光合作用 【难度】0.65 【知识点】影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、光合色素的种类、含量及功能 【分析】暗反应在叶绿体基质中进行，其产物磷酸丙糖可以在叶绿体基质中合成淀粉，也可以被运出叶绿体，在叶肉细胞中的细胞质基质中合成蔗糖，蔗糖可以进入液泡暂时储存起来；蔗糖也可以通过韧皮部被运至茎块细胞，在茎块细胞内合成淀粉。 【详解】（1）光合色素中，叶绿素（a、b）主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光。因此，选择红光波长测定时，吸光值主要反映叶绿素的含量。 若要测定总光合色素含量，最好选择蓝紫光，因为叶绿素和类胡萝卜素都能强烈吸收蓝紫光，能更全面地反映所有光合色素的总量。 （2）PSⅡ 分解水的产物是 O₂、H⁺和电子，其中 O₂释放到细胞外，不直接参与暗反应；H⁺和电子用于形成 NADPH，参与暗反应。因此，PSⅡ 的产物不都参与暗反应。 PSⅠ 的功能是利用光能将 NADP⁺还原为 NADPH（物质①），NADPH 在暗反应中作为 C₃还原的还原剂，并提供部分能量。 （3）反义 RNA 与 SUT 基因的 mRNA 完全互补，而 mRNA 的碱基序列与 SUT 基因转录的模板链互补，因此反义 RNA 与模板链的碱基序列不同（主要差异表现在碱基U与T上）。 αSUT 植株中，SUT 蔗糖转运蛋白活性下降，导致叶片合成的蔗糖无法及时转运到其他部位，叶片中蔗糖积累，进而转化为淀粉储存（加碘后呈蓝色）。光合产物的大量积累会反馈抑制光合作用的进行，导致光合速率明显下降。 10．（2026·吉林长春·一模）根瘤是根瘤菌接触到适宜的宿主（豆科植物）后，刺激植物根部产生的瘤状物。根瘤菌内的固氮酶能将空气中的氮气转变成氨，但固氮酶对氧气高度敏感，需要在低氧的环境中才能工作。被根瘤菌侵染的植物细胞中能够大量合成豆血红蛋白，其表达调控及作用机理如图所示。回答下列问题： (1)豆科植物与根瘤菌的种间关系是______，豆科植物吸收氮素，可用于合成光反应产物________（答出2种），进而促进光合作用。 (2)据图分析，豆血红蛋白结合的氧气去向有______、______。NLP2能结合靶基因启动子中的特殊区域，激活靶基因的表达，科学家在对NLP2突变体根瘤进行分析时发现，当植物缺少NLP2后，根瘤的固氮能力显著下降，阐述其可能的原因是______。 (3)小麦植株会因缺氮而导致光合速率下降，作物减产，但是过多施用氮肥又易造成环境污染。为缓解上述问题，科学家将根瘤菌导入小麦根部，得到了具有固氮能力的小麦植株。请设计实验验证导入的根瘤菌能够缓解小麦因缺氮而导致的光合速率下降，写出实验设计思路______（可选用的培养液有含氮的完全培养液、不含氮的完全培养液）。 【答案】(1) 互利共生 NADPH、ATP (2) 进入线粒体 进入根瘤菌 若缺少NLP2，则豆血红蛋白基因无法表达合成豆血红蛋白，不能为固氮酶创造低氧环境，导致固氮酶活性下降，固氮的能力显著下降 (3)甲组取导入根瘤菌的小麦，乙组取等量且生长状况相同的未导入根瘤菌的小麦（或普通小麦），将甲乙两组置于不含氮的完全培养液中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别测定甲乙两组小麦植株的光合速率，再将上述乙组置于含氮的完全培养液中培养，一段时间后，测定小麦植株的光合速率 【难度】0.65 【知识点】验证性实验与探究性实验、群落中生物的种间关系、影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【分析】分析题图：豆血红蛋白可以与氧气结合，减少氧气浓度，氧气本身抑制了固氮酶发挥作用，故豆血红蛋白可以解除氧气对固氮酶的抑制作用，同时结合氧气可供给根瘤菌进行有氧呼吸。 【详解】（1）豆科植物为根瘤菌提供有机物，根瘤菌为植物固氮，二者种间关系是互利共生，氮素可用于合成光反应产物（含氮元素），光反应的产物中，ATP、NADPH均需要氮素参与合成。 （2）据图分析，豆血红蛋白与氧气结合一部分进入线粒体用于豆科植物自身的细胞呼吸，另一部分则进入根瘤菌（需氧微生物）用于细胞呼吸，若无NLP2，则缺少编码的启动子，不能正常合成豆血红蛋白，不能为固氮酶创造低氧环境，导致固氮酶活性下降，固氮的能力显著下降。 （3）分析题意可知，该实验的自变量为是否导入根瘤菌，因变量为小麦的光合速率。故设置实验如下：甲组取导入根瘤菌的小麦、乙组取等量且生长状况相同的未导入根瘤菌的小麦（或普通小麦），取生长健壮的长势一致的小麦若干，均分为甲乙两组，将甲乙两组置于不含氮的完全培养液中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别测定甲乙两组小麦植株的光合速率。再将上述乙组置于含氮的完全培养液中培养，一段时间后，测定其小麦植株的光合速率。 11．（2026·内蒙古赤峰·模拟预测）在光照强度较高、CO2/O2值较低时，番茄因光呼吸减产，该过程的主要物质变化如图1所示。为提高番茄产量，研究人员将PEP羧化酶（对CO2亲和力高，能够富集CO2）基因成功导入番茄。在适宜条件下，测得野生番茄和转基因番茄的光合速率随光照强度变化的结果，如图2所示。回答下列问题。 (1)光合作用中光反应产生的______可以为暗反应的______过程提供能量。进行光呼吸时，______会与CO2竞争______，导致光合作用的效率降低，番茄减产。 (2)据图1推测，反应过程①发生的场所在______。 (3)图中在光照强度低于500μmol·m-2·s-1条件下，转基因番茄与野生型番茄的光合速率并无显著差异，其主要的限制因素是：______。在光照强度高于800μmol·m-2·s-1条件下，转基因番茄的光合速率明显高于野生型番茄，导致这种现象的原因是：______。 【答案】(1) ATP和NADPH C3的还原 O2 C5 (2)叶绿体（叶绿体基质） (3) 光照强度 光照强度高，转基因番茄表达产生PEP羧化酶，富集CO2，提高叶片内CO2/O2比值抑制C5与O2的结合（减少光呼吸） 【难度】0.65 【知识点】光合作用原理的应用、影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【详解】（1）光反应产生ATP和NADPH为暗反应提供能量，该能量用于C₃的还原，即三碳化合物在ATP和NADPH作用下还原为糖类和再生C₅。在光呼吸中，O₂会与CO₂竞争结合位点。两者竞争的是C₅，当O₂占优时，启动光呼吸路径，导致碳损失和效率下降。 （2）过程①为C₅ + O₂ → C₃ + C₂，是光呼吸的起始步骤，其底物C₅位于叶绿体基质，且催化酶也定位于此。 （3）光照强度低于500μmol·m-2·s-1时，光照本身是限制光合速率的主要因素。转基因番茄PEP羧化酶对CO₂亲和力高，能够富集CO₂，提高叶片内CO2/O2比值抑制C5与O2的结合（减少光呼吸）。 12．（2026·内蒙古鄂尔多斯·一模）为探究P-1白花泡桐能否种植于锌污染地区，研究人员对其进行不同浓度的锌胁迫处理，测定植株生长及光合生理指标，部分结果如下。回答下列问题。 组别 叶绿素a（mg/g） 叶绿素b（mg/g） 总叶绿素（mg/g） 叶绿素a/b 总生物量（g） 对照组（CK） 0.47 0.17 0.64 2.76 102 低锌组（H1） 0.54 0.19 0.73 2.84 55 中锌组（H3） 0.45 0.16 0.61 2.81 39 高锌组（H3） 0.37 0.15 0.51 2.47 28 注：叶绿素a含量反映叶片对光的利用能力，叶绿素b含量和总叶绿素含量反映叶片对光能的捕获能力。 注：光合有效辐射代表光照强度；气孔导度代表气孔张开的程度。 (1)绿叶中的光合色素分布在叶绿体的________上，若要测定各处理组叶片中的色素含量，常用_____（填试剂名称）提取色素。 (2)H1组P−1白花泡桐的光补偿点低于对照组，说明低锌胁迫提高了其对________（填“强光”或“弱光”）的利用能力；与对照组相比，H1组P−1白花泡桐叶片的净光合速率显著提高，但植株总生物量明显降低，推测其原因是____________________________。 (3)H2组叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量都降低，但叶绿素a/b升高，结合图1推测P-1白花泡桐优先降解________（填“叶绿素a”或“叶绿素b”），出现这种现象的生物学意义是_________________________________。 (4)综合以上结果分析，当光合有效辐射为1000μmol/（m2⋅s）时，限制H3组P−1白花泡桐光合速率的因素有_________________________________（答出两点）。 【答案】(1) 类囊体薄膜 无水乙醇 (2) 弱光 分配到地下部分的有机物增多，使得地上部分生长所获得的有机物相对减少，从而总生物量降低 (3) 叶绿素b 在锌胁迫下，通过优先降解叶绿素b，维持较高的叶绿素a/b，保证植物对光的利用能力，从而在一定程度上适应锌胁迫环境 (4)叶绿素含量（或色素含量）、气孔导度 【难度】0.55 【知识点】影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、绿叶中色素的提取和分离实验、光合色素的种类、含量及功能 【详解】（1）绿叶中的光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。若要测定各处理组叶片中的色素含量，常用无水乙醇提取色素，这是由于光合色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中。 （2）光补偿点是指光合速率等于呼吸速率时的光照强度，H1组P−1白花泡桐的光补偿点低于对照组，说明在较弱光照下就能达到光合速率与呼吸速率相等，即低锌胁迫提高了其对弱光的利用能力。与对照组相比，H1组P-1白花泡桐叶片的净光合速率显著提高，但植株总生物量明显降低，推测其原因是分配到地下部分的有机物增多，使得地上部分生长所获得的有机物相对减少，从而总生物量降低。 （3）H2组叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量都降低，但叶绿素a/b升高，结合叶绿素a含量反映叶片对光的利用能力，叶绿素b含量和总叶绿素含量反映叶片对光能的捕获能力，推测P-1白花泡桐优先降解叶绿素b。出现这种现象的生物学意义是在锌胁迫下，通过优先降解叶绿素b，维持较高的叶绿素a/b，保证植物对光的利用能力，从而在一定程度上适应锌胁迫环境。 （4）综合以上结果分析，当光合有效辐射为1000μmol/（m2⋅s）时，限制H3组P-1白花泡桐光合速率的因素有叶绿素含量（或色素含量）、气孔导度。从表格数据可知中锌组叶绿素含量降低，从图2可知中锌组气孔导度也较低，这些都会影响光合速率。 13．（25-26高三上·内蒙古赤峰·月考）甲醛（HCHO）是室内空气污染的主要成分之一，严重情况下会引发人体免疫功能异常甚至导致鼻咽癌和白血病，室内栽培观赏植物常春藤能够清除甲醛污染。研究发现外源甲醛可以作为碳源参与常春藤的光合作用，具体过程如图所示（其中RU5P和HU6P是中间产物）。 (1)图1中循环①的名称是_________，其中“五碳化合物”指的是_________（填中文全称），若突然停止光照，短时间内该物质的含量会_________。（填“基本不变”、“增加”或“减少”） (2)细胞同化甲醛的场所是_________，可利用_________方法追踪甲醛的碳同化路径。 (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是不同甲醛浓度下气孔导度（气孔的开放程度）的相对值。 ①上述实验的自变量是_________，需要控制的无关变量有_________（答出2点）。 ②实验过程中研究人员还对常春藤在不同浓度甲醛胁迫下可溶性糖的含量进行了检测，发现1个单位甲醛浓度下，常春藤气孔的相对开放程度虽然下降，但可溶性糖的含量却增加，根据上述信息，分析可能的原因是_________。 【答案】(1) 卡尔文循环 核酮糖-1,5-二磷酸 减少 (2) 叶绿体基质 同位素标记法/同位素示踪法 (3) 甲醛浓度 温度、光照强度、CO2浓度等 1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强，甲醛代谢过程中产生的CO2多于气孔关闭减少的CO2，参与光合作用的CO2增多，产生的可溶性糖的含量增加 【难度】0.65 【知识点】环境条件骤变时光合作用过程中各种物质含量变化规律、影响光合作用的因素、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【分析】图1表示叶绿体模式图，①是光合作用的暗反应阶段，②是常春藤利用甲醛同化二氧化碳的过程。图2表明1个甲醛浓度单位的甲醛脱氢酶活性最高，图3表明随着甲醛浓度增加，气孔开度逐渐降低。 【详解】（1）据图1分析可知，图示过程①是暗反应的过程，为卡尔文循环，其中“五碳化合物”指的是核酮糖-1,5-二磷酸。若突然停止光照，光反应停止，产生的ATP和NADPH减少，C3的还原减少，C5的来源减少，但去路不变，故C5减少。 （2）图中甲醛是在叶绿体基质中被利用生成二氧化碳，所以常春藤细胞同化HCHO的场所是叶绿体基质。可采用同位素标记法追踪甲醛的碳同化路径。 （3）①据图可知，该实验的自变量是甲醛浓度，因变量是甲醛脱氢酶（FALDH）的活性和气孔开度，需要控制的无关变量有温度、光照强度、CO2浓度等。 ②1个单位甲醛浓度下，常春藤气孔的相对开放程度虽然下降，但可溶性糖的含量却增加，其可能的原因是1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强，甲醛代谢过程中产生的CO2多于气孔关闭减少的CO2，参与光合作用的CO2增多，产生的可溶性糖的含量增加。 14．（25-26高三上·内蒙古赤峰·期中）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间CO2浓度在900-1200μmol·mol-1范围时，红光下光合速率的限制因子是______，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是蓝光被光合色素吸收的效率更高。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是______。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为______。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头上用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关______。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式：______。 【答案】(1)光质/光照强度/光波长 (2)突变体中PIL15基因功能缺失，阻断了（或不参与）脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控（或感受不到远红刺激），使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 (3) 有机物中（稳定）的化学能 光敏色素PILI5 基因脱落酸信号通路气孔开放程度 (4)作能源提供能量进行光合作用（或通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物）、作信号分子调节气孔开度（或通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程） 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、参与调节植物生命活动的其他环境因素 【分析】植物叶绿体中色素的光吸收特点为：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；光敏色素主要吸收红光和远红光，在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。 【详解】（1）当胞间CO2浓度在900~1200μmol⋅mol-1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光照强度因素限制了光合速率。 （2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了PILI5基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中PIL15基因功能缺失，阻断了（或不参与）脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控（或感受不到远红刺激），使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异，从而蒸腾速率接近。 （3）通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在ATP和NADPH中，最终储存在有机物中）。 通路2中吸收光的物质②为光敏色素。 由于突变体发生PILI5基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响PILI5基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图b中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断白天红光情况下，PILI5基因表达是被抑制的，PILI5基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素PILI5 基因脱落酸信号通路气孔开放程度。 （4）根据图c中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5基因）表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。 刷真题 1.（2023·辽宁）花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题： （1）花生叶肉细胞中的叶绿素包括_____，主要吸收_____光，可用_____等有机溶剂从叶片中提取。 （2）盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是_____。 （3）在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率_____（填“大于”“等于”或“小于"）HH1的光合速率，判断的依据是_____。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的_____含量高，光反应生成更多的_____，促进了暗反应进行。 （4）依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植_____品种。 【答案】（1） ①. 叶绿素a和叶绿素b ②. 红光和蓝紫 ③. 无水乙醇 （2）HH1 （3） ①. 大于 ②. 在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和， ③. 叶绿素 ④. ATP和NADPH （4）LH12 【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（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，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，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 【小问1详解】 花生叶肉细胞中的叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，可用无水乙醇等有机溶剂从叶片中提取，因为叶片中的色素能溶解到有机溶剂中。 【小问2详解】 结合图1实验结果可以看出，盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1，因为该品种的叶绿素含量受盐浓度变化影响更显著。　 【小问3详解】 在光照强度为500μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，因此可以判断，LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照强度为1500μmolm-2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的叶绿素含量高与其他三个品种，光反应生成更多的ATP和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。 【小问4详解】 根据图2数据可知，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植LH12品种，因为该条件下，该品种的净光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。 2．（2025·江苏·高考真题）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5μL类囊体悬液溶于995μL的 溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为 μg/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 。 (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 。 【答案】(1) 叶绿体 等渗 (2) 有机溶剂 600 (3)ATP、NADPH (4) 变弱 使水分子分解产生H+；转运H+ (5)各种酶和原料CO2、C5 【难度】0.4 【知识点】光合色素的种类、含量及功能、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应的场所是在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场所是叶绿体基质中。 【详解】（1）类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬浮，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。由于叶绿素溶解在有机溶剂，故吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的有机溶剂溶液中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，1ml=1000μL，则类囊体的浓度为600μg/mL。 （3）光反应产物有O2、NADPH和ATP。 （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，类囊体膜进行类囊体膜上分布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体膜上裂解水分子，产生氧气、质子（H⁺）和电子，其中氧气释放到胞外，质子被运出类囊体腔，pH降低，荧光强度变弱。 （5）要进行暗反应，需要各种酶和原料CO2、C5。 3．（2025·广东·高考真题）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间浓度在范围时，红光下光合速率的限制因子是 ，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是 。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关 。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式： 。 【答案】(1) 光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性（或蓝光被光合色素吸收的效率更高等合理答案） (2)突变体中 PILI5 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 (3) 有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（-）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度 (4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程 【难度】0.4 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、参与调节植物生命活动的其他环境因素 【分析】植物叶绿体中色素的光吸收特点为：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；光敏色素主要吸收红光和远红光，在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。 【详解】（1）当胞间CO2浓度在900−1200μmol⋅mol−1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光照强度、光质等其他因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶的活性，或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。 （2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了 PILI5 基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中 PILI5 基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质（远红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。 （3）通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在 ATP 和 NADPH 中，最终储存在有机物中）。 通路 2 中吸收光的物质②为光敏色素。 由于突变体发生 PILI5 基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响 PILI5 基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图 b 中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对 PILI5 基因表达的影响是负相关，PILI5 基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（-）PILI5 基因→（+）脱落酸信号通路→（ - ）气孔开放程度。 （4）根据图 c 中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5基因）表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。 4．（2025·安徽·高考真题）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型（WT）及NtPIP基因过量表达株（OE）在正常供氧（AT）和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ，原因是 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积（图2a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设： 。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是 。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是 ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是 。 【答案】(1) 增强 在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株（OE）的根细胞呼吸速率和氧气浓度均明显高于WT组 NADH (2) 假设物质H能转化为A (3) 低氧条件下，NtPIP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，因而主动运输吸收更多无机盐，为叶绿体的物质和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率 (4) NADP+ H2O 【难度】0.4 【知识点】有氧呼吸过程、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【分析】1、有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和NADH，释放少量能量；第三阶段是O2和[H]反应生成水，释放大量能量。 2、光反应场所在光合膜；光反应产物有氧气、ATP和NADPH。 【详解】（1）据图1分析，低氧条件下，与野生型组相比，NtPIP基因过量表达株（OE）组氧气浓度升高且呼吸速率增加，故低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳（无机物）、NADH（储存大量能量）并释放出少量的能量（绝大部分以热能形式散失，少量用于合成ATP），其中的化学能大部分被转化为NADH储存的能量。 （2）在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积；当加入F、G或H时，E也同样累积，再结合根据图2中显示的代谢路径，可知丙二酸的加入会导致E积累；分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径存在循环特性，即H→A，故提出：假设物质H能转化为A。 （3）小问1可知，低氧条件下，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，因而主动运输吸收更多无机盐，为叶绿体的物质和结构合成提供了更多原料，因而提高了净光合速率。 （4）光反应中水在光下分解为H+、O2和e-，e-经传递最终与H+和NADP+结合生成NADPH，因此，光反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP+。 5．（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 【难度】0.65 【知识点】有氧呼吸过程、叶绿体的结构与功能、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素 【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。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $