第10讲 光合作用（5年考情+3大核心速记+3大题型专攻）（专项训练）（北京专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 以北京考情为导向，构建"考情-知识-训练"三维体系，通过结构化梳理与分层训练实现光合作用专项突破。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |五年考情|5年真题统计|考情定向法：聚焦光合色素、过程及影响因素三大高频考点|从新课标要求到考题统计，构建"需求-应用"逻辑链| |主干速记|3大核心知识|一图串联法：以叶绿体结构为中心整合光反应与暗反应；"来源-去路"法分析物质变化|按"结构-功能-调节"递进，形成"捕获光能-光合原理-影响因素"完整脉络| |分层专练|3类题型/30题|图像分析法：四大光合曲线解读；情境迁移法：北京本土案例应用|基础题夯实概念→情境题强化应用→压轴题突破综合，实现能力层级提升|

第10讲 光合作用 第一部分 五年考情·精准定向 北京考情概览 北京热点情境 北京备考策略 第二部分 三大核心·主干速记 一图串联·核心梳理·易错辨析 核心知识01 捕获光能的色素和结构 核心知识02 光合作用的原理和应用 核心知识03 影响光合作用的因素 第三部分 分层专练·靶向攻关 题型专攻·基础题（北京视野，单选，3大题型） 两年重难·情境题（北京模拟，单选、非选择题） 五年真题·压轴题（北京视野，单选、非选择题，包含2026年真题） 第一部分 五年考情·精准定向 考情概览 新课标要求 考题统计 1. 植物依靠哪些色素捕获光能？ 2. 叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？ 3. 光合作用是怎样进行的？ 4. 光合作用过程中物质变化与能量转化有什么关系？ 5. 光合作用原理在生产中有哪些应用？ 6. 光合作用影响因素分析？ 2025年北京卷，影响光合作用的因素 2024年北京卷，叶绿素的提取和分离实验，影响光合作用的因素 2023年北京卷，光反应、暗反应的物质和能量变化，影响光合作用的因素 2022年北京卷，影响光合作用的因素 2021年北京卷，光反应、暗反应的物质和能量变化 1．考查频次：近5年北京高考年年都会考查该专题内容，是必考考点。在选择题和非选择题中均有考查，主要涉及光合色素的提取与分离、光合作用过程、影响光合作用的因素分析等。 2．考查要点：考查内容聚焦三大板块：一是，光合色素的提取与分离；二是，光反应、暗反应的过程；三是，影响光合作用的因素。该部分内容喜欢与呼吸作用和植物激素调节等专题联合出题，综合考查。 热点情境 情境1：北京城区大量种植毛白杨，雌株飞絮污染，园林部门选育低絮雄株；实验测定雌雄株全年光合速率、固碳总量，兼顾绿化碳汇与城市环境治理双重需求。 对应知识点：不同品种植物光合速率差异、全年光合动态、光合在城市生态服务中的应用 情境2：中科院植物所（国家植物园南园）单细胞绿藻莱茵衣藻实验：强光、低磷、低温胁迫下叶绿体自噬调控光合效率，对比野生型与叶绿体突变体放氧速率、暗反应碳固定速率。  对应知识点：光反应、暗反应的过程，影响光合作用的因素。 备考策略 1. 搭建完整逻辑框架，扫清基础漏洞 （1）两大核心过程结构化记忆 光反应：场所、色素种类与吸收光谱、水的光解、ATP/NADPH 生成、能量转化、影响因素（光质、光照强度、紫外 / 强光胁迫） 暗反应（卡尔循环）：CO₂固定、C₃还原、再生、酶、能量来源、碳元素转移路径必区分易错点：① 光反应不产生糖类，暗反应才制造有机物；② NADPH 既供氢也供能，ATP 只供能；③ 叶绿体类囊体膜、基质分区功能不能混淆。 （2）影响光合的内外因素分类整理 外因（北京大题核心）：光照强度、光质、CO₂浓度、温度、水分、矿质元素（N、Mg、P）、季节胁迫（高温、干旱、低温、高海拔紫外） 内因：叶绿素含量、酶数量与活性、叶绿体数量、叶面积、光合相关基因表达配套记忆：北京夏季正午光合 “午休” 成因（气孔关闭，CO₂不足），京西矿山修复土壤缺氮镁导致叶绿素合成不足，延庆高山低温抑制光合酶活性。 2. 专项突破图表 + 本土情境题型（提分关键） （1） 四大光合图像专项集训 ①光照强度 — 净光合速率曲线：光补偿点、光饱和点、限制因素判断 ②CO₂浓度 — 净光合速率曲线：CO₂饱和点、大棚增 CO₂增产原理 ③温度 — 光合 / 呼吸速率双曲线：最适温度、昼夜温差增产逻辑 ④叶绿素吸收光谱图：红、蓝紫光吸收，绿光反射（适配北京月季情境） 第二部分 三大核心·主干速记 内容速览：光合色素的提取与分离，光合作用过程，影响光合作用的因素。 一图串联 核心梳理 核心知识1 捕获光能的色素和结构 考点1:捕获光能的色素和结构 1.实验：绿叶中色素的提取与分离 提取色素 分离色素 原理 色素易溶于有机溶剂（例无水乙醇）中 不同色素在层析液中溶解度不同，它们随层析液在滤纸上扩散速度不同 方法 用无水乙醇提取 纸层析法 试剂 (物质) 研磨的同时添加碳酸钙以防止叶绿素被破坏，添加二氧化硅促使研磨充分 层析液 步骤 取材→研磨→过滤→收集 制备滤纸条→画滤液细线→分离绿叶中的色素 【注意】色素分离注意事项 ①滤液细线要细、齐、直→使分离出的色素带平整，不重叠。 ②滤液细线干燥后再重画1～2次→使滤液细线处有较多的色素，分离出的色素带清晰分明。 ③剪去滤纸条一端的两角→若未剪去滤纸条一端的两角，滤纸条边缘的层析液扩散速度比中间快，会形成弧形色素带，如图。 ④不能让滤液细线触及层析液→若滤液细线触及层析液，则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散，如图。 2.实验结果 纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 图示 胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢 叶绿素由C、H、O、N、Mg构成 3.实验出现异常现象的原因分析 异常现象 原因分析 收集到的滤液中绿色过浅的原因分析 未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分； 使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少； 一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低； 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏； 滤纸条色素带重叠 滤液细线不直； 滤液细线过粗 滤纸条无色素带 忘记画滤液细线； 滤液细线接触到 层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中 2.捕获光能的色素和结构 （1）叶绿体结构 ①外膜和内膜：将叶绿体内部与外界的细胞质基质分隔开，保证内部的光合作用集中在一个相对独立的区间不受干扰、高效有序地进行。 ②基质：呈液态，分布着大量与光合作用暗反应有关的酶。 ③类囊体：生物膜围成的囊状结构，分布着大量的光合色素和与光合作用光反应阶段有关的酶。 ④基粒：扩大了膜面积，有利于光合色素和与光反应相关的酶的附着。 【注意】叶绿体的结构适于进行光合作用 ①吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。 ②与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中。 ③叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。 ④并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有进行光合作用的植物细胞才含有叶绿体。 ⑤光合作用的色素只分布于叶绿体的类囊体薄膜上，而液泡中的色素花青素，不能进行光合作用与花和果实的颜色有关。 ⑥叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌没有叶绿体，它进行光合作用的场所是细胞质。 （2）叶绿体的功能：进行光合作用的场所。 （3）叶绿体功能的实验证明 【恩格尔曼实验 一】 ①实验材料：水绵：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧菌：好氧细菌可确定释放O2的部位。 ②自变量：光照、黑暗； ③因变量：需氧菌聚集部位； ④结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。 【恩格尔曼实验二】 ①实验分析 A.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ 【答案】这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。 B.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？ 【答案】叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。 （2）捕获光能的色素 ①种类绿叶中的色素 叶绿素 （含量约占3/4） 类胡萝卜素 （含量约占1/4） 叶绿素a（黄绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 【拓展】叶片颜色分析 ①正常绿色：正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。 ②叶片变黄：寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄。 ③叶片变红：秋天降温时，植物为了适用寒冷环境，体内积累了过多的还原性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。 ②捕捉光能的色素在细胞中的位置 A.而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。 B.每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。 C.基质中有与光合作用有关的酶，少量DNA、RNA，核糖体。 （3）不同色素对光的吸收差异 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。 ①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 ②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同。 ③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 （4）功能 ①吸收、传递光能：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。绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素可以吸收和传递光能。 ②转换光能：少数处于特殊状态的叶绿素a有将光能转换成电能的作用。 （5）影响叶绿素合成的因素 (1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。 (2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 (3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁叶片变黄。 核心知识2 光合作用的原理和应用 考点1:光合作用的原理和应用 1.探索光合作用原理的部分实验 （1）光合作用的概念与反应式 ①概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 叶绿体 ②反应式：CO2+H2O (CH2O)+O2光能 ③光合作用探索过程 2. 光合作用原理的基本过程 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段。 （1）光反应 ①场所：叶绿体内的类囊体薄膜上； ②条件：光、色素、酶； ③物质变化：水的光解：H2O→O2 +H+ NADPH的合成： H++NADP+ +2e-→NADPH ATP的合成：ADP＋Pi ＋能量（光能→ATP ④能量变化：光能→ATP、NADPH中活跃的化学能。 （1） 暗反应 ①条件：NADPH 、ATP、酶； ②场所：叶绿体基质； ③物质变化：CO2的固定：CO2＋C5→2C3；ATP NADPH C3的还原：2C3 (CH2O)+C5 ④能量变化：活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。 （3）光反应与暗反应的联系 光反应产生的NADPH、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料。 （4）光合作用过程中元素的转移 ①O元素的转移途径：H18O→18O2 C18O2→C3→(C18O) ②C元素的转移途径：14CO2→14C3→(14CH2O)+14C5 ③H元素的转移途径:H2O→NADPH→(CH2O)。 3.光反应与暗反应的比较 光反应阶段 暗反应阶段 条件 光、色素、酶 不需光、酶、NADPH、ATP 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质中 过程 物质变化 水的光解； ATP、NADPH的生成 CO2的固定； C3的还原 能量变化 光能→ATP、NADPH中活跃化学能 活跃化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+ 。 4.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 （1）.“来源—去路”法分析各物质变化 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，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： （2）“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化 ①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 ②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 ③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 ④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 （3）连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 ①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 ②在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。 核心知识3 影响光合作用的因素 考点1:探究光照强度对光合作用强度的影响 1. 实验原理：叶片中含有气体会上浮，抽气叶片下沉，光合作用产生氧气充满细胞间隙，叶片上浮。 2. 实验装置分析 (1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯和烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 (2)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。 （3）无关变量 ①实验叶片：同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量… ②烧杯中清水：等量,有足够的CO2 NaHCO3缓冲液的作用是：维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2 （4）实验结果 不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25 ℃） 台灯灯泡的功率（W） 40 40 40 台灯与烧杯的距离（cm） 10 20 30 叶片漂起的数量 5min 0 0 0 10min 9 8 9 15min 10 9 9 20min 13 10 10 25min 13 10 11 光照强度对光合作用强度有影响：在一定的范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用不断增强。 【注意】 （1） 叶片上浮的原因：光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 （2） 打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 （3） 为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 考点2:光合作用的影响因素及其应用 1.环境因素 （1）光照强度 ①原理：光照强度通过影响植物的光反应影响光合速率。一定范围内，光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，这使得暗反应中C3的还原速率加快，从而使光合作用产物含量增加。 ②曲线分析： A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。 AB段：光合<呼吸 B点：光补偿点，光合作用强度 =细胞呼吸强度。 BC段：光合>呼吸 C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。 A点 B点 BC段 AB段 ③总光合与净光合 A.关系：真正光合速率=净光合速率+呼吸速率 B.关系图 C. 表示方法 项目 表示方法 净光合速率（又称表观光合速率） O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量 真正光合速率（又称实际光合速率） O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量 呼吸速率（黑暗中测量） CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量 ④应用：欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。温室生产中，适当增加光照强度，可以提高光合速率，使作物增产。 （2）二氧化碳浓度 ①图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加; ②图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;图2中的A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B'点都表示CO2饱和点。 应用：施用有机肥;温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度。 大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度,增加产量 （3）温度 ①原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。 ②曲线分析 AB段 在B点之前，随着温度升高，光合速率增大 B点 酶的最适温度，光合速率最大 BC段 随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减少，50 ℃左右光合速率几乎为零 ③原理2:影响气孔开闭 盛夏的中午，温度高，气孔大多关闭，植物因为缺少CO2而光合作用强度下降。 （4）水分和矿质元素 ①原理 a.水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。 b.矿质元素通过影响叶绿素等相关化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 ②应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是：肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。 2.内部因素 （1）叶面指数 ①一定范围内随叶面积指数增大，总光合量不断增大，干物质积累量不断增加，呼吸量不断增加。 ②当增大到一定程度后，总光合量不再增加，原因是许多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积指数增大仍不断增加，故干物质积累量逐渐降低。 ③生产应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长；合理密植。 （2）叶龄 OA：一定范围内随着幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，光合速率不断增加。 AB：壮叶时，叶面积、叶绿体基本稳定，光合速率基本稳定。 BC：老叶时，随叶龄增加，叶绿素被破坏，光合速率下降。 生产应用：农作物、果树管理后期应适当摘除老叶、残叶。 3.外部因素（多因子影响） （1）光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断增大。 Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。 应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加 光照强度和CO2浓度以提高光合速率。 4.右图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题： ①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。 ②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔开度减小，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。 ③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。 ④依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 考点3:化能合成作用 1.概念：某些细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用，这些细菌属于自养生物。 2.化能合成作用与光合作用的比较 （1）相同点：本质相同，都是将无机物合成有机物。 （2）不同点：利用的能源不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是化学能。 第三部分 分层专练·靶向攻关 题型专攻·基础题（北京视野，单选，3大题型） 考查重点：光合色素的提取和分离，光合作用的原理和应用，影响光合作用的因素 题型一：光合色素的提取和分离 1．（2026·北京丰台·二模）以下实验中，酒精的用途错误的是（    ） A．观察花生种子的脂肪时，苏丹Ⅲ染液染色后用50%酒精洗去浮色 B．观察植物有丝分裂实验中，解离液中含体积分数为95%的酒精 C．绿叶中色素的提取和分离实验中，用无水乙醇提取色素 D．植物组织培养实验中，使用95%酒精对外植体进行消毒 【答案】D 【详解】A、观察花生种子脂肪的实验中，苏丹Ⅲ染液为脂溶性染料，染色后会在装片表面形成浮色干扰观察，50%酒精可溶解苏丹Ⅲ染液洗去浮色，A正确； B、观察植物有丝分裂实验中的解离液由质量分数15%的盐酸和体积分数95%的酒精按1:1比例混合配制，作用是使组织细胞相互分散开，B正确； C、绿叶中的光合色素属于有机物，易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇提取色素，C正确； D、植物组织培养实验中，外植体消毒使用的是70%的酒精，95%酒精浓度过高，会使微生物表面蛋白质瞬间凝固形成保护膜，无法进入微生物内部，消毒效果差，且易损伤外植体，D错误。 2．（2026·北京房山·二模）下图为植物细胞部分结构电子显微镜下照片，以下说法错误的是（    ） A．在植物细胞中普遍存在 B．①富含光合色素和酶 C．与植物的能量转化有关 D．②中能够合成蛋白质 【答案】A 【详解】A、叶绿体仅存在于植物可进行光合作用的细胞（如叶肉细胞、幼茎皮层细胞）中，植物的根细胞、表皮细胞等不含叶绿体，并非在植物细胞中普遍存在，A错误； B、①是基粒，类囊体薄膜上分布有光合色素和与光反应有关的酶，是光反应的场所，B正确； C、叶绿体是光合作用的场所，可将光能转化为有机物中的稳定化学能，与植物的能量转化有关，C正确； D、②是叶绿体基质，叶绿体属于半自主性细胞器，基质中含有核糖体，可以合成部分自身所需的蛋白质，D正确。 3．（2026·北京房山·二模）下列实验中，实验现象可直接用肉眼观察的是（    ） A．洋葱根尖细胞有丝分裂 B．黑藻叶片中叶绿体的流动 C．洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离与复原 D．绿叶中色素层析形成的色素带 【答案】D 【详解】A、洋葱根尖细胞有丝分裂观察的是细胞内染色体的存在状态，属于细胞水平的结构，需要借助光学显微镜才能观察，无法用肉眼直接观测，A错误； B、黑藻叶片中叶绿体是细胞器，体积微小，其流动现象需要借助高倍光学显微镜观察，肉眼无法直接看到，B错误； C、洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离与复原是单个细胞的原生质层与细胞壁的分离/复位变化，属于细胞水平的现象，需要借助光学显微镜观察，肉眼无法直接观测，C错误； D、绿叶中色素经纸层析分离后，滤纸条上会形成四条颜色、宽度不同的宏观色素带，可直接用肉眼观察到，D正确。 4．（2026·北京昌平·一模）科研人员设置了5种光照处理：白光（CK）、白光:红光=4:1（WR）、白光:蓝光=4:1（WB）、白光:紫光=4:1（WP）、白光:绿光=4:1（WG），检测幼苗期青花菜相对叶绿素含量（SPAD）与净光合速率（Pn）结果如下图。相关叙述不正确的是（    ） A．实验应在相同光照强度与光照时长下进行 B．生产中可提高蓝光比例来提升净光合速率 C．相对叶绿素含量与净光合速率呈正相关，说明叶绿素是吸收光能的核心分子 D．WR组净光合速率最高，可能是补红光后叶绿素含量提升，促进了光反应 【答案】C 【详解】A、实验中光照强度与光照时长属于无关变量，为保证实验结果的准确性，无关变量应保持相同且适宜。因此，实验应在相同光照强度与光照时长下进行，A正确； B、从净光合速率柱状图可以看出：WB组的净光合速率略低于WR组，但远高于CK、WP、WG组，说明提高蓝光比例可以提升净光合速率，B正确； C、由实验结果可知，相对叶绿素含量与净光合速率均随处理变化，且两者变化趋势一致，呈正相关。但这只能说明叶绿素含量高时光合作用更强，不能直接证明叶绿素是吸收光能的核心分子，C错误； D、WR组的净光合速率最高，且其相对叶绿素含量也最高。红光可促进叶绿素合成，叶绿素含量提升能增强对光能的吸收，从而促进光反应，进而提高净光合速率，D正确。 5．（2026·北京朝阳·一模）下列关于线粒体和叶绿体的叙述，正确的是（　　） A．均广泛存在于动植物细胞中 B．都具有双层膜，内膜均向内折叠 C．基质内都含有光合色素和代谢相关酶 D．在细胞内发挥功能均受到细胞核的控制 【答案】D 【详解】A、叶绿体主要存在于植物的叶肉细胞中，动物细胞无叶绿体，A错误； B、线粒体和叶绿体都具有双层膜结构，但只有线粒体内膜向内折叠形成嵴，B错误； C、光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体基质、线粒体基质中都不含光合色素，C错误； D、线粒体和叶绿体均为半自主性细胞器，其含有的少量DNA仅能编码部分自身所需的蛋白质，大部分功能相关蛋白质仍由细胞核基因控制合成，因此二者发挥功能均受到细胞核的控制，D正确。 6．（25-26高三上·北京房山·期末）下列关于高中生物学相关实验的叙述，错误的是（    ） A．显微镜下可观察到图1中叶绿体流动速度和方向 B．显微观察前需使用甲紫对图2中的液泡进行染色 C．图3显示了根尖细胞有丝分裂各时期染色体形态 D．图4呈现了叶绿体色素的分离情况及色素带分布 【答案】B 【详解】A、图 1 是细胞中叶绿体的显微图像，叶绿体在细胞质中会随细胞质环流运动，因此显微镜下可以观察到叶绿体的流动速度和方向，A正确； B、有的液泡中的细胞液本身含有色素（如紫色洋葱鳞片叶外表皮的液泡），不需要用甲紫染色；甲紫（龙胆紫）是碱性染料，用于染色体染色，而非液泡染色，此外，若用无色的植物细胞观察液泡，也不会用甲紫染色（甲紫会让细胞核染色，干扰液泡观察），B错误； C、图 3 是根尖分生区细胞的有丝分裂图像，能观察到不同分裂时期（前期、中期、后期、末期）的染色体形态与行为，C正确； D、叶绿体色素的分离用纸层析法，会呈现四条色素带（胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b），图 4能呈现色素分离情况及色素带分布，D正确。 故选B。 7．（25-26高三上·北京通州·期中）科研人员探究了补充蓝光对栽培“阳光玫瑰”葡萄光合色素含量的影响，结果如表。下列分析不正确的是（    ） 色素含量（mg/g）组别 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素总量（a+b） 实验组 2.6 0.9 3.5 对照组 2.3 0.7 3.0 A．可用无水乙醇提取葡萄的光合色素 B．蓝光处理使叶绿素a、b的量均增加 C．蓝光处理对类胡萝卜素的合成无影响 D．蓝光对叶绿素b合成的作用更显著 【答案】C 【详解】A、无水乙醇用于提取光合色素，因其可溶解脂溶性色素，A正确； B、实验组叶绿素a（2.6＞2.3）、b（0.9＞0.7）均高于对照组，说明蓝光促进两者合成，B正确； C、表格未提供类胡萝卜素的相关数据，所以无法判断蓝光对类胡萝卜素是否有影响，C错误； D、叶绿素b增幅比例（0.2/0.7≈28.6%）高于叶绿素a（0.3/2.3≈13%），说明蓝光对叶绿素b作用更显著，D正确。 故选C。 8．（2025·北京·模拟预测）下列实验中，未体现实验设计的对照原则的是（    ） A．探究植物细胞的吸水和失水 B．探究酵母菌细胞呼吸的方式 C．绿叶中色素的提取和分离 D．DNA的粗提取和鉴定 【答案】C 【分析】对照原则是科学实验设计的基本原则之一，目的是通过设置对照组和实验组，排除无关变量的干扰，从而更准确地验证实验变量的影响 【详解】A、通过观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离与复原探究植物细胞的吸水和失水，体现了自身前后对照原则；A正确； B、探究酵母菌细胞呼吸的方式实验分通气与密闭两组，体现了相互对照原则，B正确； C、仅光合色素的提取分离实验未体现对照原则，C错误； D、DNA的粗提取物鉴定时，需要取两支试管，各加入NaCl溶液，将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管，然后向两支试管中加入二苯胺试剂，混合并沸水浴加热比较两支试管中溶液颜色的变化，未加入粗提取物的试管为对照组，D正确。 故选C。 9．叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的是（    ） A．用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B．用水做层析液观察花青苷的色素带 C．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 D．用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目 【答案】D 【分析】1、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）。 2、活的成熟的植物细胞可以发生质壁分离及复原，可用于探究细胞的吸水和失水。 3、植物根尖分生区细胞具有分裂能力，可用于观察有丝分裂。高度分化的细胞不能分裂。 【详解】A、叶绿体中的色素能溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇提取叶绿体中的色素，A正确； B、花青苷为水溶性色素，故可以用水做层析液分离花青苷，观察花青苷的色素带，B正确； C、月季成熟的紫红色叶片细胞中有大液泡，且液泡有颜色，可用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水情况，C正确； D、染色体形成于细胞分裂的前期，表皮细胞已经高度分化，没有分裂能力，不能用光学显微镜观察到染色体的形态和数目，D错误。 故选D。 10．（24-25高三上·北京·阶段检测）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验，难以达成目的的是（　　） A．用花瓣细胞观察质壁分离现象 B．用花瓣大量提取叶绿素 C．利用分生区细胞制作临时装片并观察有丝分裂 D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养 【答案】B 【分析】当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，即发生了质壁分离。 【详解】A、花瓣细胞含有中央大液泡，液泡中含有花青素，可用花瓣细胞观察质壁分离现象，A不符合题意； B、花瓣含花青素，而不含叶绿素，不能用花瓣提取叶绿素， B符合题意； C、分生区细胞分裂能力旺盛，可用分生区细胞制作临时装片并观察有丝分裂，C不符合题意； D、月季的幼嫩茎段能分裂，能利用幼嫩茎段的外植体进行植物组织培养，D不符合题意。 故选B。 题型二：光合作用的原理和应用 11．（2026·北京石景山·二模）研究人员探究了叶片温度、CO2浓度对某植物光合速率的影响，结果如下图所示。下列说法正确的是（    ） A．温度会影响酶活性，且仅对光合作用的暗反应阶段产生影响 B．较高CO2浓度下，温度约为35℃时植物的实际光合速率最高 C．30℃时，从低CO2浓度提至高CO2浓度，短时间内C5含量增加 D．较高CO2浓度下，光合速率对温度变化的响应更显著 【答案】D 【详解】A、光合作用的光反应阶段和暗反应阶段都需要酶的催化，温度通过影响酶活性会对光反应和暗反应都产生影响，并非仅影响暗反应，A错误； B、图中CO₂吸收量代表净光合速率，实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，题目未提供呼吸速率数据，无法确定实际光合速率最高的温度，B错误； C、CO₂浓度升高时，CO₂与C₅结合生成C₃的速率加快，C₅消耗增加，而C₃还原生成C₅的速率在短时间内不变，所以C₅含量会减少，C错误； D、观察图中曲线，较高CO₂浓度下的曲线随温度变化的幅度比低CO₂浓度下的曲线更明显，说明较高CO₂浓度下光合速率对温度变化的响应更显著，D正确。 12．（2026·北京东城·二模）将火龙果植株置于密闭、恒温的透明容器内进行实验，测得容器内O2含量变化如图，据图分析不能得出的是（　　） A．LM段曲线下降是因细胞呼吸消耗氧气 B．MN段曲线上升说明光合速率不断增加 C．MN段平均净光合速率为8×10-7mol/h D．N点后有机物合成速率等于分解速率 【答案】B 【详解】A、LM段处于黑暗环境中，火龙果植株无法进行光合作用，只能进行细胞呼吸，细胞呼吸会消耗容器内的氧气，所以容器内O₂含量下降，A正确； B、MN段给予光照，植株开始进行光合作用，曲线上升是因为光合速率大于呼吸速率，容器内氧气积累。但曲线上升的斜率逐渐变小，说明光合速率是在逐渐降低的，而不是不断增加，B错误； C、MN段从第15分钟到第45分钟，时长是30分钟也就是0.5小时，氧气含量从4×10⁻⁷mol上升到8×10⁻⁷mol，氧气增加量是4×10⁻⁷mol，净光合速率=氧气增加量/时间=4×10⁻⁷mol÷0.5h=8×10⁻⁷mol/h，C正确； D、N点之后容器内氧气含量不再变化，说明光合速率等于呼吸速率，光合作用合成有机物，呼吸作用分解有机物，此时有机物合成速率等于分解速率，D正确。 13．（2026·北京房山·二模）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下植株的光合速率，结果如图。以下推论正确的是（    ） A．CT植株和HT植株是发育状况基本相同的不同物种的植株 B．在35℃时，二者CO2固定量无显著差异 C．在50℃时，CT植株产生[H]的场所为叶绿体和线粒体 D．在45℃时，HT植株光合和呼吸速率差值最大 【答案】D 【详解】A、题干说明实验材料为“某种植物”，CT和HT是发育状况基本相同的同一物种的不同植株，仅培养温度不同，A错误； B、CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃时二者CO2固定量（总光合速率）无法比较，B错误； C、50℃时CT植株净光合速率为0，光合速率等于呼吸速率，产生[H]的场所有叶绿体（光反应阶段）、细胞质基质（有氧呼吸第一阶段）、线粒体（有氧呼吸第二阶段），C错误； D、光合速率和呼吸速率的差值就是净光合速率，由图可知，HT植株净光合速率的峰值出现在约45℃时，D正确。 14．（2025·北京房山·一模）环境因素对两种植物光合作用的影响如图所示。下列相关叙述正确的是（    ） A．光照强度为r时，两种植物单位时间内固定的CO2量相同 B．适当提高温度，则图1中a、b之间的差值会变小 C．呼吸作用较弱的是植物1，更适合林下种植的是植物2 D．光照强度大于p时，两种植物均能正常生长 【答案】B 【详解】A、在图1中，光照强度为r时，两种植物的净光合速率相等。净光合速率=总光合速率 - 呼吸速率，由于两种植物的呼吸速率不同，所以总光合速率（单位时间固定的CO2量）不相等，A错误； B、图1中a、b之间的差值代表植物1和植物2在相同光照强度下的净光合速率差值。从图2可知，在温度为M时，植物1的净光合速率相对较高，适当提高温度，植物1净光合速率下降幅度可能比植物2大，那么a、b之间的差值会变小，B正确； C、从图1中与纵轴交点可知，植物1的呼吸作用强度大于植物2；植物2在较低光照强度下净光合速率大于0，更适合在光照较弱的林下种植，C错误； D、光照强度大于p时，植物2的净光合速率大于0，能正常生长；但植物1的净光合速率在光照强度大于p后有一段小于0，不能正常生长，D错误。 15．（2026·北京西城·一模）香樟幼树的光合速率与环境CO2浓度、土壤水分含量的关系如图。下列分析错误的是（　　） A．a点光合速率大于b点与气孔导度较大有关 B．bc段限制光合作用的主要因素是CO2浓度 C．干旱胁迫会降低香樟幼树同化CO2的能力 D．水分缺乏还影响香樟对土壤无机盐的利用 【答案】B 【详解】A、 a点对应水分正常条件，b点对应重度干旱条件；干旱时植物为减少失水会降低气孔导度，水分正常的a点气孔导度更大，CO2供应更充足，因此光合速率更大，A正确； B、bc段随CO2浓度升高，光合速率基本不再增加，说明此时限制光合作用的主要因素是水分（干旱胁迫），不是CO2浓度，B错误； C、相同CO2浓度下，干旱程度越高，香樟光合速率越低，说明干旱胁迫会降低香樟同化CO2的能力，C正确； D、土壤中的无机盐需要溶解在水中才能被植物吸收，同时水分缺乏会影响植物根的呼吸作用、蒸腾作用，进而影响无机盐的吸收和运输，因此水分缺乏会影响香樟对土壤无机盐的利用，D正确。 16．（2026·北京朝阳·一模）D1蛋白参与光反应，强光下易损伤，D1的合成及修复效率是维持光合速率的关键。下列叙述正确的是（　　） A．D1受损降低光反应ATP生成速率 B．新合成的D1在叶绿体基质中发挥作用 C．D1修复速率直接影响CO2与C5的结合过程 D．抑制D1基因的表达有利于植物对强光的适应 【答案】A 【详解】A、D1蛋白参与光反应，光反应的产物包括ATP，D1受损会导致光反应效率下降，因此会降低光反应ATP的生成速率，A正确； B、光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，因此参与光反应的D1蛋白应在类囊体薄膜上发挥作用，而非叶绿体基质（暗反应场所），B错误； C、CO2与C5的结合属于暗反应的CO2固定阶段，该过程本身不需要光反应产物的参与，D1修复速率通过影响光反应产生的ATP和NADPH的量，进而影响C3还原和C5再生，间接影响CO2固定过程，C错误； D、抑制D1基因的表达会导致D1蛋白合成量减少，强光下D1受损后无法及时修复，会抑制光反应、降低光合速率，不利于植物适应强光环境，D错误。 17．（25-26高三上·北京海淀·阶段检测）实验室中检测某陆生植物CO2吸收量和气孔导度在一天内的变化，结果如图。对该植物的推测合理的是（　　） A．CO2在夜晚被吸收并以某种形式暂时储存 B．白天气孔关闭，不进行暗反应过程 C．白天气孔关闭，不进行细胞呼吸 D．该植物不适合在干旱环境下生存 【答案】A 【详解】A、从图中可以看到，在夜间，植物的CO2​吸收量大于0，即吸收了空气中的CO2​，且白天植物也需要CO2​进行光合作用，所以可以推测夜间吸收的CO2​以某种形式暂时储存起来供白天使用，A正确； B、暗反应必须依赖CO2​（CO2​是暗反应的原料）。白天气孔关闭，但植物可利用夜晚储存的CO2​进行暗反应，并非不进行暗反应过程，B错误； C、细胞呼吸是细胞的基本生命活动，时刻进行（无论光照、黑暗，无论气孔是否关闭），C错误； D、该植物夜间吸收CO2​，白天气孔关闭，这种特性有利于在干旱环境中减少水分散失，同时又能满足光合作用对CO2​的需求，说明该植物适应干旱环境，D错误。 故选A。 18．（25-26高三上·北京海淀·期末）将向日葵叶片置于含已知浓度12CO2和14CO2的密闭透明小室中，并依次进行光照和黑暗处理，叶片对两种CO2的吸收无明显差异。测定小室中12CO2浓度和14C放射性强度，计算得到比活度（14C放射性强度/12CO2浓度），结果如图。据此作出的分析，正确的是（　　） A．光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在14C5 B．6～8 min内，叶片细胞固定12CO2的量接近于零 C．光照条件下，叶片会释放12CO2到小室中 D．转入黑暗后，比活度降低是由于14CO2被快速吸收 【答案】C 【详解】A、光照情况下，向日葵进行光合作用，吸收的14CO2与C5反应形成三碳化合物，即光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在三碳化合物中，A错误； BC、6～8 min内，小室内12CO2浓度几乎不变，说明光合作用吸收12CO2和呼吸作用释放12CO2量相等，但是比活度下降，说明光合作用吸收的14CO2比呼吸释放的14CO2多，所以这个时期总光合速率大于总呼吸速率，叶片细胞固定12CO2的量不接近于零，B错误，C正确； D、转入黑暗后，比活度降低是由于12CO2被快速释放，D错误。 故选C。 19．（25-26高三上·北京西城·期末）实验室中检测某陆生植物CO2吸收量和气孔导度在一天内的变化，结果如图。对该植物的推测合理的是（    ） A．空气中的CO2在夜晚被吸收并以某种形式暂时储存 B．白天气孔关闭，暗反应过程不需要CO2 C．白天气孔关闭，不进行细胞呼吸 D．该植物不适应干旱环境 【答案】A 【详解】A、从图中可以看到，在夜间，植物的CO2​吸收量大于0，即吸收了空气中的CO2​，且白天植物也需要CO2​进行光合作用，所以可以推测夜间吸收的CO2​以某种形式暂时储存起来供白天使用，A正确； B、暗反应必须依赖CO2​（CO2​是暗反应的原料）。白天气孔关闭，但植物可利用夜晚储存的CO2​进行暗反应，并非不需要CO2​，B错误； C、细胞呼吸是细胞的基本生命活动，时刻进行（无论光照、黑暗，无论气孔是否关闭），C错误； D、该植物夜间吸收CO2​，白天气孔关闭，这种特性有利于在干旱环境中减少水分散失，同时又能满足光合作用对CO2​的需求，说明该植物适应干旱环境，D错误。 故选A。 20．（2023·北京·一模）景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，景天科植物的CAM途径是一种特殊代谢方式：气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环。图示为CAM代谢途径示意图，下列叙述不正确的是（    ） A．景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质 B．景天科植物CO2固定的场所是细胞质基质、叶绿体基质 C．甲发生在白天，乙发生在夜晚 D．景天科植物原产地夏季夜晚酶A活性高，酶B活性低 【答案】C 【详解】AB、气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环，景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质， CO2固定的场所均是细胞质基质和叶绿体基质，AB正确； C、景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，甲过程气孔打开时，PEP 与外界进入的 CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸，发生在夜晚；乙过程表示气孔关闭时，苹果酸又可分解释放 CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环，发生在白天，C错误； D、景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，夜晚合成苹果酸，因此甲过程比较旺盛，酶A活性高，酶B活性低，D正确。 故选C。 题型三：影响光合作用的因素 21．（2025·北京朝阳·二模）将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（　　） A．叶状体小段中CO2的减少导致其上浮 B．4℃条件下该叶状体小段无法进行光合作用 C．各组实验应确保水中的CO2浓度较高且相同 D．增加光照强度可使各组叶状体小段上浮数量均增加 【答案】C 【详解】A、叶状体上浮是因为光合作用产生氧气，使叶状体浮力增大，而非CO2减少，A错误； B、4℃条件下叶状体小段有上浮，说明能进行光合作用，只是强度较弱，B错误； C、探究温度对光合作用强度的影响，CO2浓度是无关变量，应保持相同且较高，以排除其对实验结果的干扰，C正确； D、不同温度下光合作用的最适光照强度可能不同，增加光照强度（可能会降低光合作用强度）不一定使各组叶状体小段上浮数量均增加，D错误。 故选C。 22．（2025·北京·模拟预测）研究者用开放气室控制环境温度，在光照强度不变且足够高的条件下，检测柽柳的净光合速率等生理指标。环境温度从T0升高到T3，柽柳净光合速率逐渐升高，叶片气孔导度和胞间CO2浓度的变化如图。相关叙述错误的是（　　） A．从T2到T3，胞间CO2浓度是柽柳光合作用的限制因素 B．从T2到T3，气孔导度下降和净光合速率升高共同导致胞间CO2浓度下降 C．从T0到T3，叶绿体中光反应和暗反应酶的活性升高 D．从T0到T3，叶绿体中ATP和NADPH的相互转化加快 【答案】A 【详解】A、从T2到T3，净光合速率仍在升高（说明光合速率未受限制），且光照强度足够高（光反应无限制）；若胞间CO2浓度是限制因素，会导致光合速率不再上升，但实际仍升高，因此胞间CO2浓度不是限制因素，A错误； B、从T2到T3，气孔导度下降，CO2进入叶片的供给量减少，而净光合速率升高，CO2消耗量增加，共同导致胞间CO2浓度下降，B正确； C、从T0到T3，净光合速率逐渐升高，说明温度处于酶的适宜范围，温度升高会提升叶绿体中光反应和暗反应相关酶的活性，推动光合速率上升，C正确； D、酶活性升高使暗反应消耗ATP和NADPH的速率加快，会反馈促进光反应加速合成ATP和NADPH，进而使二者相互转化的速率提高，D正确。 故选A。 23．（25-26高三上·北京·开学考试）全球气候变化不断加重，多重胁迫对作物生长发育和产量的不利影响日益显著。研究者设计实验分析了玉米苗在最适条件（CT）、单一干旱（D）单一冷害（C），以及干旱和冷害双重胁迫（D&C）下的净光合速率差异如图。下列叙述错误的是（    ） A．25天生长期培养的目的是保证各组玉米苗在胁迫干预前长势一致 B．单一干旱胁迫下，玉米苗光合作用过程中的O2释放量、C3生成量均会减少 C．在双重胁迫下，冷害能够明显缓解干旱胁迫对玉米苗生长发育造成的损伤 D．实验表明，冷害对玉米苗可造成部分不可逆损伤，适度干旱可提高其抗逆性 【答案】C 【分析】由图可知：本实验中处理条件和时间是自变量，净光合速率是因变量。玉米在不同条件和不同时期下净光合速率不同，在不同条件下，胁迫期中净光合速率由大到小依次为：CT、D、C、D&C，在恢复期，净光合速率变化最大的是D组，其次是D&C，然后是C组，CT组几乎无变化。 【详解】A、实验过程中无关变量要保持一致，25天生长期培养是为了保证玉米的长势这个无关变量保持一致，A正确； B、单一干旱胁迫下，玉米的净光合速率降低，O2释放量降低，产生的C3减少，B正确； C、在双重胁迫下，玉米净光合速率下降的幅度更大，所以冷害能够明显加剧干旱胁迫对玉米苗生长发育造成的损伤，C错误； D、实验中，C组在恢复期的净光合速率变化幅度不大，而D组在恢复期净光合速率变化幅度很大，所以冷害对玉米苗可造成部分不可逆损伤，适度干旱可提高其抗逆性，D正确。 故选C。 24．（22-23高三上·北京·开学考试）生长于热带干旱地区的景天类植物白天气孔开放程度小，夜晚开放程度大，经过长期适应和进化形成独特的固定CO2的方式，如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．景天类植物白天气孔开放程度小，防止过度蒸腾作用 B．景天类植物夜间CO2净吸收速率可能大于0 C．景天类植物在暗期不能将CO2转化为糖类等光合产物 D．景天类植物光期pH小于暗期，利于暗反应进行 【答案】D 【详解】A、分析图解可知，采用苹果酸代谢途径，景天类植物白天气孔开放程度小，可减少水分的流失，防止景天类植物在白天过度蒸腾作用，大量散失水分，A正确； B、景天类植物白天气孔开放程度小，夜晚开放程度大，吸收的二氧化碳可以合成苹果酸，故景天类植物夜间CO2净吸收速率可能大于0，B正确； C、由于暗期没有光反应提供的ATP和NADPH，所以不能将CO2转化为糖类等光合产物，C正确； D、景天类植物CO2固定后能够在暗期转化为酸性物质储存起来，而光期苹果酸分解形成二氧化碳用于暗反应，故景天类植物光期pH大于暗期，D错误。 故选D。 25．（2024·北京西城·一模）图a为三角叶滨藜和野姜的光合作用相关曲线，图b为长期在一定光强下生长的两株三角叶滨藜的光合作用相关曲线，相关说法错误的是（    ） A．野姜能够在较低光照强度下达到其最大光合速率 B．相同光照强度下三角叶滨藜净光合速率大于野姜 C．PAR＞800时增加CO2可能会提高野姜光合速率 D．图b表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关 【答案】B 【详解】A、分析图a可知，当PAR＞800时，野姜的净光合速率不再变化，而三角叶滨藜的净光合速率依然在上升，因此野姜能够在较低光照强度下达到其最大光合速率，A正确； B、分析图a可知，当光照强度较弱时，相同光照强度下三角叶滨藜净光合速率小于野姜；当光照强度较强时，相同光照强度下三角叶滨藜净光合速率大于野姜，B错误； C、当PAR＞800时，野姜净光合速率不再变化，此时光照强度不再是限制因素，增加CO2可能会提高野姜光合速率，C正确； D、分析图b可知：光下生长的三角叶滨藜光饱和点（光合速率达到最大值时所需要的最小光照强度）更大，表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关，D正确。 故选B。 26．（2025·北京·模拟预测）使用打孔器打出圆形小叶片若干个，向装满水的注射器中加入圆形小叶重复抽拉以排出叶片中气体。将圆形叶片随机分组后放入清水中，分别放置不同距离的光源，记录、统计每组圆形小叶浮起水面所需时间均值。关于本实验的说法中，错误的是（    ） A．小叶浮起的原因是由于光合作用产生O2所致 B．距离光源越远的组小叶浮起所需时间越长 C．使用苏打水代替清水后，小叶浮起所需时间变短 D．水温越高小叶浮起所需时间越来越短 【答案】D 【分析】利用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气，充入水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。 【详解】A、叶片在光下进行光合作用产生氧气，氧气积累在叶片细胞间隙等部位，使叶片浮力增大从而浮起，A正确； B、距离光源越远，光照强度越弱，光合作用强度相对越低，产生氧气的速率越慢，所以小叶浮起所需时间越长，B正确； C、苏打水（碳酸氢钠溶液）能提供二氧化碳，二氧化碳是光合作用的原料，在一定范围内增加二氧化碳浓度可增强光合作用，使产生氧气的速率加快，小叶浮起所需时间变短，C正确； D、在一定范围内，温度升高会使光合作用相关酶的活性增强，光合作用速率加快，小叶浮起所需时间变短；但当温度过高时，会使酶的活性降低甚至失活，光合作用速率下降，小叶浮起所需时间变长，并不是水温越高小叶浮起所需时间就越短，D错误。 故选D。 27．（2025·北京丰台·二模）研究表明，光照强度改变会影响超级稻叶绿体的结构，相关数据如下表。下列叙述错误的是（　　） 品种 光强 叶绿素含量（g·m-2） 基粒数（个） 基粒厚度（μm） 基粒片层数（层） 超级稻 100% 0.43 20 0.25 10 25% 0.60 12 0.50 20 A．吸收光能的色素和光合作用相关酶均分布在类囊体膜上 B．光反应阶段产生的ATP和NADPH均为暗反应提供能量 C．弱光下超级稻叶绿素含量、基粒厚度和片层数均增加 D．弱光下超级稻通过调整叶绿体结构以增强适应性 【答案】A 【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，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]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，三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下被还原，进而合成有机物。 【详解】A、光合作用的场所是叶绿体的类囊体膜和叶绿体基质，吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体膜上，但是光合作用相关的酶分布在类囊体膜和叶绿体基质上，A错误； B、还原阶段（C3的还原）需要消耗光反应阶段产生的ATP和NADPH，并储存能量，B正确； C、根据表格数据可知弱光（25%）下超级稻叶绿素含量、基粒厚度和片层数相对光强为100%均有增加，C正确； D、植物体能后在逆境下调整自身生理结构或者调节光能在叶片上的去向进行自我保护，所以弱光或强光条件下，超级稻都可通过调整叶绿体结构以增强适应逆境的能力，到这种能力也是有限的 ，D正确。 故选A。 28．（2025·北京东城·一模）将玉米的P基因导入水稻后，测得不同光照强度下转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率，结果如下图。下列叙述错误的是（　　） A．转入的P基因可以提高水稻的气孔导度 B．光照强度为4时，气孔导度是限制原种水稻光合速率的主要因素 C．光照强度为8时，两种水稻的真光合速率约为25μmol·m-2·s-1 D．转基因水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中 【答案】B 【分析】1、光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的。 2、叶绿体中的光合色素吸收的光能，有两方面用途：一是将水分解成氧和[H]，氧直接以分子的形成释放出去，[H]则被传递到叶绿体内的基质中，作为活跃的还原剂，参与到暗反应阶段的化学反应中去；二是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。这样光能就转变为储存在ATP中的化学能，这些ATP将参与光合作用第二个阶段的化学反应。 【详解】A、观察左图，在相同光照强度下，转基因水稻的气孔导度相对值普遍高于原种水稻。所以转入的P基因可以提高水稻的气孔导度，A正确； B、光照强度为4时，原种水稻光合速率随光照强度增加而增加，说明此时光照强度是限制原种水稻光合速率的主要因素，而非气孔导度（如果是气孔导度限制，增加光照强度光合速率不会增加），B错误； C、右图纵坐标为CO₂吸收速率（代表净光合速率），从图中可知光照强度为8时，两种水稻净光合速率约为20μmol·m⁻²·s⁻¹ 。从图中可知原种水稻和转基因水稻呼吸速率约为5μmol·m⁻²·s⁻¹ （光照强度为0时CO₂释放速率）。根据真光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率，可得真光合速率约为20 + 5 = 25μmol·m⁻²·s⁻¹ ，C正确； D、观察右图，在光照强度较强（大于8）时，转基因水稻的光合速率明显高于原种水稻，所以转基因水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中，D正确。 故选B。 29．（2025·北京朝阳·一模）Rubisco是光合作用中催化CO2固定的酶。研究者以自然界中某Rubisco为原型（WT），构建单个氨基酸随机替换的Rubisco突变体库，其中两种突变体与WT酶的活性如图所示。相关推测正确的是（    ） A．光照和CO2充足时Rubisco活性是影响光合速率的重要因素 B．CO2浓度超过一定值后曲线不再升高是受反应体系中C5量限制 C．Rubisco突变体库中大多数突变体酶的活性都高于WT型 D．模仿酶V266G改造作物中Rubisco能提高作物光能利用率 【答案】A 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 【详解】A、影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等，所以光照和CO2充足时Rubisco活性是影响光合速率的重要因素，A正确； B、据图分析可知该实验的变量是CO2浓度与不同的Rubisco突变体，CO2浓度超过一定值后曲线不再升高主要是受反应体系中CO2固定的酶的酶活性，B错误； C、据图分析可知Rubisco突变体库中V266T突变体酶的活性高于WT型，而V266G突变体酶的活性低于WT型，由图无法得出大多数突变体酶活性都高于野生型的结论，C错误； D、据图分析可知Rubisco突变体库中V266G突变体酶的活性低于WT型，所以V266G改造作物中Rubisco会降低作物光能利用率，D错误。 故选A。 30．（2025·北京通州·模拟预测）研究人员为探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（　　） A．在本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 C．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 D．在较低温度条件下进行实验，各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 【答案】C 【分析】不同浓度的NaHCO3溶液可表示不同的CO2浓度，随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片浮起需要的时间缩短，说明光合速率增加。 【详解】A、本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度（NaHCO3溶液浓度），温度和光照为无关变量，A错误； B、四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，B错误； C、当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，C正确； D、若在较低温度条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。 故选C。 两年重难·情境题（主要北京模拟，单选、非选择题） 设题创新:组装成磁性螺旋藻（MSP），考察光合作用的过程(T2);光伏农业系统，考查总光合与净光合（T5）;外源褪黑素（MT）对玉米叶片光合作用的调控作用，考查影响光合作用的因素(T8);光合与光呼吸调控新机制-未来作物增产新策略，考察光合作用的过程及影响因素(T11) 1．先民“道法自然”的农事智慧，在古书简牍间世代传续。下列对其蕴含的生物与环境关系的理解中，哪一项与古人之智相违背（    ） A．“谷田必须岁易”指的是不同年份轮换种植不同作物，可以有效地减轻病虫害和缓解土壤肥力下降 B．“区中草生，茇之”描述了要及时清除田里的杂草，体现了种间竞争对生物的影响 C．“地虽瘠薄，常加粪沃，皆可化为良田”描述的是通过施加有机肥改良农田，为农作物提供能量和有机物 D．“微雨众卉新，一雷惊蛰始……耕种从此起”体现水分和温度等随季节的变化是影响植物生长的重要因素 【答案】C 【详解】A、谷田必须岁易”即轮作，可减轻病虫害并缓解土壤肥力下降，A 正确； B、“区中草生，茇之”即除草，体现了种间竞争对作物的影响，B正确； C、农作物不能直接吸收有机物，施加有机肥是为作物提供无机盐，不能为作物提供能量，能量来自光合作用固定的太阳能，C错误； D、水分和温度会影响植物生长发育，不同季节的水分和温度条件不同，因此“微雨众卉新，一雷惊蛰始……耕种从此起”体现水分和温度等随季节的变化是影响植物生长的重要因素，D正确。 故选C。 2．科学研究发现，肿瘤细胞可以借助内部的缺氧环境减少含氧自由基的生成而维系持续增殖状态。我国科研团队将磁性颗粒均匀涂至螺旋藻（颤蓝细菌）表面，组装成磁性螺旋藻（MSP），MSP 在外部磁场作用下靶向运动至癌变部位，促使癌细胞死亡后自身完成降解，机理如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．螺旋藻细胞质中存在 RNA-蛋白质复合物，细胞核中存在 DNA-蛋白质复合物 B．过程①利用 MSP 释放的 O2改变肿瘤组织内部的缺氧环境时需要补充光照和 CO2 C．在放射线、激光照射后，MSP 细胞受到损伤，不利于癌症的治疗 D．过程①利用 MSP 释放的 O2的场所在螺旋藻细胞的类囊体薄膜 【答案】B 【详解】A、螺旋藻（颤蓝细菌）细胞属于原核生物，没有细胞核，只有拟核，A错误； B、过程①利用MSP释放的O₂改变肿瘤组织内部的缺氧环境时，需要螺旋藻进行光合作用释放氧气，需要补充光照和CO2，B正确； C、放射线、激光等条件会导致磁性螺旋藻解体，产生自由基，促使癌细胞死亡，C错误； D、螺旋藻（颤蓝细菌）细胞属于原核生物，没有叶绿体结构，故氧气的释放场所不会在螺旋细胞的类囊体薄膜上，D错误。 故选B。 3．淡水中铜绿微囊藻等有毒蓝细菌不仅会威胁其他生物的安全，还影响了渔业和旅游业的发展。研究发现，小檗碱能抑制铜绿微囊藻的生长，为探究小檗碱抑制铜绿微囊藻生长的机理，研究人员进行了相关实验，部分实验结果如图所示；检测乙组中铜绿微囊藻内光合色素的含量，发现两小组的差异不明显。下列叙述错误的是（    ） A．铜绿微囊藻细胞含有细胞膜和光合片层，但没有复杂的生物膜系统 B．夏季铜绿微囊藻易大量繁殖，与水温较高和光照较强利于光合作用有关 C．小檗碱可能通过抑制相关酶活性，进而抑制铜绿微囊藻的光合作用 D．渔业生产和旅游观光作用分别属于生物多样性的直接价值和间接价值 【答案】D 【详解】A、铜绿微囊藻属于原核生物中的蓝细菌，其含有细胞膜和光合片层，能进行光合作用，但没有细胞器膜和核膜等，故没有生物膜系统，A正确； B、夏季水温较高、光照较强，有利于铜绿微囊藻的光合作用，进而导致铜绿微囊藻大量繁殖，B正确； C、由于乙组中两小组光合色素的含量差异不明显，说明小檗碱可能通过抑制相关酶活性等方式，抑制铜绿微囊藻的光合作用，C正确； D、渔业生产和旅游观光作用均属于生物多样性的直接价值，D错误。 4．科研团队研究了C4植物（如玉米）和C3植物（如小麦）在三种环境条件下的光合速率（μmol CO2·m-2·s-1），结果如表所示。已知玉米的叶肉细胞和维管束鞘细胞通过“CO2泵（CO2浓缩”）机制（将空气中的CO2“泵”到植物细胞一个局部高浓度CO2的环境中）协同完成光合作用，其PEP羧化酶对CO2亲和力极高。下列叙述错误的是（　　） 植物类型 适宜条件（25℃，正常光） 高温、强光（40℃，强光） 低CO2浓度（150ppm） 玉米 35 32 30 小麦 30 15 10 A．玉米光合速率高于小麦，与C4植物高效转运和固定CO2的机制有关 B．高温、强光下小麦光合速率下降，与其气孔开度减小导致CO2吸收受阻有关 C．与适宜条件比，低CO2浓度下，小麦叶绿体基质中C3含量增加，C5含量减少 D．低CO2浓度下玉米光合速率变化不大，体现了PEP羧化酶高亲和力维持碳固定的优势 【答案】C 【详解】A、玉米为C4植物，存在CO2浓缩机制，PEP羧化酶对CO2亲和力极高，可高效转运、固定CO2，因此光合速率高于C3植物小麦，A正确； B、高温、强光环境下，小麦为降低蒸腾作用减少水分散失，气孔开度减小，导致CO2吸收量减少，光合速率下降，B正确； C、低CO2浓度下，暗反应中CO2固定（CO2与C5结合生成C3）速率减慢，C3生成量减少，而短时间内C3还原速率基本不变，因此叶绿体基质中C3含量减少，C5含量增加，C错误； D、玉米的PEP羧化酶对CO2亲和力极高，低CO2浓度下仍可固定足量CO2维持碳反应进行，因此光合速率变化不大，体现了该酶的优势，D正确。 5．光伏农业系统由聚光光伏发电系统和农业大棚两部分组成，农业大棚上方安装聚光板利用太阳能发电，聚光板底部安装滤光膜。夏季蔬菜空心菜对高温有较好的适应性，为探究光伏发电系统对大棚作物生长影响，科研人员将空心菜分两组，分别在滤光膜遮挡（组一）和无滤光膜遮挡（组二）的种植箱中培养，并测量相关指标，结果如下表（差异不显著用相同字母a标识）。下列推测最合理的是（　　） 叶绿素a含量/mg·g-1 叶绿素b含量/mg·g-1 净光合速率/μmol·m-2·s-1 气孔导度/ol·m-2·s-1 胞间（CO₂浓度/μmol·mol-1 日间叶片温度/°C 组一 1.321 0.46 24.48 0.069 681.68 19.9 组二 1.287 0.397 19.41 0.038 1284.50 22.4 A．滤光膜主要吸收蓝紫光和红光 B．组一光能的利用效率小于组二 C．组一日间呼吸作用强度小于组二 D．组一空心菜有机物积累小于组二 【答案】C 【详解】A、叶绿素主要吸收蓝紫光和红光用于光合作用，若滤光膜主要吸收这两种光，组一可利用的光合有效辐射会减少，净光合速率应低于组二，与表格中组一净光合速率更高的结果矛盾，A错误； B、组一叶绿素a、叶绿素b含量均高于组二，且净光合速率更高，说明组一对光能的利用效率大于组二，B错误； C、一定范围内温度越高，呼吸酶活性越强，呼吸作用强度越大，组一日间叶片温度低于组二，因此呼吸作用强度小于组二，C正确； D、净光合速率直接反映单位时间单位面积有机物的积累量，组一净光合速率显著高于组二，因此组一空心菜有机物积累大于组二，D错误。 6．研究小组为探究镁对水稻光合作用的影响，将正常培养38天的水稻分别转移到缺镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养12天后，每3h检测一次Vcmax（催化CO2固定的关键酶的最大羧化速率，反映碳固定的潜在能力）的变化，持续跟踪48h，实验结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．缺镁条件下，水稻叶片的Vcmax在全天24h内均显著低于正常组 B．光照条件下，镁对水稻叶片Vcmax的影响比黑暗条件下更显著 C．光照下+Mg2+组Vcmax持续上升，说明光照越强碳固定速率越快 D．生产实践中，提供适宜光照和Mg2+不利于增产 【答案】B 【详解】A．观察曲线可知，黑暗条件下缺镁组和正常组水稻的Vcmax差值很小，并非全天24h缺镁组都显著低于正常组，A错误； B．光照条件下两组的Vcmax差值明显大于黑暗条件下的差值，说明光照时镁对水稻叶片Vcmax的影响比黑暗条件下更显著，B正确； C．光照下Mg2+组的Vcmax先升高后降低，并非持续上升，且实验未探究不同光照强度的影响，无法得出光照越强碳固定速率越快的结论，C错误； D．适宜光照和充足Mg2+可提高Vcmax，促进暗反应CO2固定，增加有机物积累，有利于增产，D错误。 7．国家“十五五”规划将“深海深地极地探测”作为重大工程项目。我国科学家通过研究深渊中的多种生物，首次揭示了深渊生态系统的生命适应策略。下列有关推测正确的是（     ） A．深渊生物中的蛋白质可通过增加分子结构的稳定性以适应极端环境 B．深渊生物细胞膜中的饱和脂肪酸有助于在低温环境中维持细胞膜的流动性 C．深渊生物生活在黑暗环境中不能进行光合作用，因此细胞内不能合成有机物 D．深渊原核微生物的拟核区DNA与蛋白质结合形成染色体以增强稳定性适应高压环境 【答案】A 【详解】A、深渊环境具有高压、低温等极端特征，蛋白质只有保持分子结构稳定才能维持正常生理功能，因此深渊生物的蛋白质可通过增加结构稳定性适应极端环境，A正确； B、细胞膜中不饱和脂肪酸熔点较低，低温环境下更利于维持细胞膜流动性，饱和脂肪酸熔点高，低温下易凝固，不利于维持流动性，B错误； C、深渊生物不能进行光合作用，但部分自养生物可通过化能合成作用合成有机物，异养生物也可通过摄取、转化合成自身有机物，C错误； D、染色体是真核生物细胞核特有的结构，原核微生物的拟核区DNA为裸露的环状DNA，不与蛋白质结合形成染色体，D错误。 8．为探究外源褪黑素（MT）对玉米叶片光合作用的调控作用，研究人员设置对照（CK，正常供水）、干旱胁迫（DS，停止供水8天）和干旱胁迫＋100μmol/LMT（DS＋MT）三组，干旱处理8天后复水4天，测定不同时期叶片净光合速率（Pn）和胞间CO₂浓度（Ci），结果如下表。根据表中信息并结合光合作用原理分析，下列叙述正确的是（    ） 处理检测指标 干旱8天 复水4天 Pn（μ molCO2/m2·S） CK：25.6 DS：10.2 DS＋MT：18.4 CK：26.1 DS：14.5 DS＋MT：24.3 Ci（μ molCO₂/mol） CK：275 DS：358 DS＋MT：312 CK：270 DS：340 DS＋MT：288 A．干旱胁迫下，DS组Pn显著下降的主要原因是气孔导度降低，导致CO2吸收减少 B．复水后，DS＋MT组Pn恢复至接近CK水平，而DS组恢复缓慢，推测MT能促进光合作用相关结构的修复 C．与DS组相比，DS＋MT组在干旱条件下Pn较高，说明MT可完全消除干旱对光合作用的抑制 D．干旱胁迫下，DS组Ci升高，表明其Pn下降是由于固定二氧化碳的酶活性下降所导致 【答案】B 【详解】A、干旱胁迫下DS组的Ci（358μmolCO2/mol）显著高于CK组（275μmolCO2/mol），说明胞间CO2充足，Pn下降不是气孔导度降低、CO2吸收减少导致的，A错误； B、复水后DS+MT组Pn为24.3，接近CK组的26.1，而DS组仅为14.5，可推测MT能促进光合作用相关结构的修复，B正确； C、干旱8天时DS+MT组Pn为18.4，仍明显低于CK组的25.6，说明MT只能缓解干旱对光合作用的抑制，无法完全消除抑制作用，C错误； D、DS组Ci升高只能说明Pn下降属于非气孔限制，原因不能确定：可能是固定CO2的酶活性下降，也可能是光反应结构受损、ATP和NADPH供应不足等，D错误。 9．聚球藻是海洋中的一种蓝细菌，科研人员对一个天然缺乏乳酸合成途径的聚球藻细胞进行基因工程改造，以光合生物制造技术构建聚球藻细胞工厂来生产乳酸，如图所示（虚线部分代表改造后新增的细胞代谢途径）。在最初的改造方案中，科研人员在聚球藻细胞中引入来自保加利亚乳酸菌的天然NADH依赖型乳酸脱氢酶（LdhD），后因乳酸产量低，进一步开发出以LdhD为前体通过定点突变技术获得了NADPH依赖型突变酶（LdhDs）。下列相关叙述正确的是（　　） A．聚球藻进行光合自养的物质基础是分布于细胞质基质中的光合色素和相关酶 B．改造后的聚球藻与保加利亚乳酸菌的同化作用类型不同，异化作用类型相同 C．途径②比途径①乳酸产量高的原因是聚球藻光合作用中NADPH的生成量显著高于NADH D．对聚球藻的改造还需要引入外源乳酸转运蛋白基因并高效表达以避免乳酸在细胞内积累 【答案】D 【详解】A、聚球藻是蓝细菌（原核生物），其光合色素和光合作用相关酶分布在细胞膜内折形成的光合片层上，并非细胞质基质，A错误； B、改造后的聚球藻可进行光合作用，同化类型为自养型，保加利亚乳酸菌为异养型，二者同化类型不同；聚球藻异化类型为需氧型，保加利亚乳酸菌为厌氧型，异化类型也不同，B错误； C、NADH是细胞呼吸的产物，光合作用过程不产生NADH，途径②产量高的原因是光反应持续产生大量NADPH，细胞内NADPH总含量远多于呼吸作用产生的NADH，C错误； D、聚球藻天然无乳酸合成途径，原本不存在乳酸转运蛋白，改造后细胞内合成的乳酸若积累会改变胞内pH、损伤细胞，因此需要引入外源乳酸转运蛋白基因并高效表达，将乳酸运出细胞，D正确。 10．叶片是植物给其他器官提供有机物的“源器官”，果实是储存有机物的“库器官”。为研究这两类器官之间的关系，现将若干生长状态相同的某植物均分为库源比（果实数量与叶片数量的比值）不同的甲、乙、丙三组进行实验，用14CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用，实验处理及结果见下表。下列说法错误的是（    ） 项目 甲组（保留枝条顶部1个果实、2片成熟叶） 乙组（保留枝条顶部1个果实、4片成熟叶） 丙组（保留枝条顶部1个果实、6片成熟叶） 库源比 1/2 1/4 1/6 净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 9.31 8.99 8.75 果实中含14C的光合产物/mg 21.96 37.38 66.06 单果重/g 11.81 12.21 19.59 注：净光合速率是指植物在单位时间单位叶面积从外界环境吸收的14CO2的量 A．库源比升高，植株的叶片相对减少，可提供给果实的有机物会增多 B．根据三组实验结果可知，随着库源比的升高，该植物净光合速率升高 C．该实验的目的是探究不同库源比对该植物叶片光合作用和光合产物分配的影响 D．蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，因为其不具有还原性，稳定性较高 【答案】A 【详解】A、库源比升高意味着叶片相对减少，实验中甲组库源比最高，但其果实中含14C的光合产物含量最低、单果重最小，说明可提供给果实的有机物更少，A错误； B、三组库源比大小为甲>乙>丙，对应净光合速率甲（9.31μmol·m-2·s-1）>乙（8.99μmol·m-2·s-1）>丙（8.75μmol·m-2·s-1），说明随库源比升高，该植物净光合速率升高，B正确； C、该实验自变量是不同的库源比，检测的净光合速率反映叶片光合作用情况，果实中光合产物含量、单果重反映光合产物的分配情况，因此实验目的是探究不同库源比对该植物叶片光合作用和光合产物分配的影响，C正确； D、蔗糖属于非还原糖，化学性质稳定，不易发生反应，是大多数植物长距离运输有机物的主要形式，D正确。 11．（2026·北京昌平·二模）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 揭示光合与光呼吸调控新机制-未来作物增产新策略 阐明光合作用与光呼吸的精细调控机制，对提高作物光合效率、抗逆性和最终产量至关重要。 光呼吸是绿色植物在光下吸收O2，将叶绿体中的C5氧化分解为C3和CO2的过程。在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，R酶催化光呼吸过程；反之，R酶催化CO2的固定过程。 研究团队获得一株具有典型光呼吸表型的拟南芥AspRS3基因突变体，该突变体生长迟缓、矮小黄化。一方面AspRS3基因缺失抑制R酶等叶绿体基因编码蛋白的合成，导致光合膜系统的破坏和活性氧的积累，活性氧的积累会抑制核编码基因的表达和光呼吸酶的活性；另一方面，叶绿体基因编码蛋白合成障碍会抑制部分核基因表达，如Fd-GOGAT等光呼吸酶丰度下降，从而影响植物光合作用和光呼吸。 利用另一拟南芥突变体glu1（Fd-GOGAT功能缺陷）构建了突变体库，从中筛选到表型恢复突变体rog1（ROG1基因编码ABA合成关键酶），ABA（脱落酸）对碳同化和氮同化有抑制作用，这些抑制作用依赖于ABA信号通路中的关键组分——ABI5，其机制如下图。 本研究揭示了ABI5在ABA调控光合作用中的核心作用，为通过调控ABI5表达来提升碳氮利用效率、增加作物产量的新策略提供依据。而且ABI5突变体在高光胁迫下仍较好保持光合膜系统的光能捕获效率，说明在提升产量的同时并未显著牺牲抗逆性，这为其在未来农业中的应用提供了可能性。 注：RCA、RBCS是碳同化基因表达产物，GLU1是氮同化基因表达产物，GLN是谷氨酰胺，Glu是谷氨酸 (1)光呼吸与细胞呼吸的相同点是_____（答出两点即可）。文中的碳同化过程是指光合作用过程的_____阶段。 (2)植物在干旱天气和过强光照下，光反应速率______暗反应速率，光呼吸______，消耗光反应生成的多余NADPH和ATP，造成了能量的损耗，但也防止了强光对叶绿体的破坏，又可以为暗反应阶段提供原料。 (3)下列对具有典型光呼吸表型的拟南芥突变体相关叙述正确的是_____。 A．AspRS3基因突变抑制部分核基因表达导致光呼吸减弱 B．AspRS3基因突变导致光呼吸酶活性降低导致光呼吸减弱 C．AspRS3基因突变的拟南芥在高浓度CO2条件下能恢复正常生长 (4)请提出一条通过调控ABI5表达来提升碳氮利用效率、增加作物产量的新举措：_____。 【答案】(1) 消耗氧气；产生二氧化碳 暗反应 (2) 大于 加快 (3)AB (4)抑制ABI5基因的表达（利用基因编辑技术敲除ABI5基因） 【详解】（1）光呼吸是绿色植物在光下吸收O2，将叶绿体中的C5氧化分解为C3和CO2的过程。细胞呼吸（有氧呼吸）消耗氧气，产生二氧化碳，因此光呼吸与细胞呼吸的相同点是都消耗氧气，都会产生二氧化碳。文中的碳同化过程是指光合作用过程的暗反应阶段。 （2）植物在干旱天气，二氧化碳吸收减少，暗反应速率慢，过强光照下，光反应速率快，因此植物在干旱天气和过强光照下，光反应速率大于暗反应速率。光反应速率快，产生的氧气多，因此光呼吸加快，消耗光反应生成的多余NADPH和ATP，造成了能量的损耗，但也防止了强光对叶绿体的破坏，又可以为暗反应阶段提供原料。 （3）A、AspRS3基因突变抑制部分核基因表达，导致Fd-GOGAT等光呼吸酶丰度下降，进而使得光呼吸减弱，A正确； B、AspRS3基因突变抑制R酶等叶绿体基因编码蛋白的合成，导致光合膜系统的破坏和活性氧的积累，活性氧的积累会抑制光呼吸酶的活性，导致光呼吸减弱，B正确； C、AspRS3基因突变抑制R酶等叶绿体基因编码蛋白的合成，R酶参与暗反应过程，因此在高浓度CO2条件下不能恢复正常生长，C错误。 （4）ABA（脱落酸）对碳同化和氮同化有抑制作用，这些抑制作用依赖于ABA信号通路中的关键组分——ABI5，为了提升碳氮利用效率、增加作物产量可以适度抑制ABI5基因的表达（利用基因编辑技术敲除ABI5基因）。 12．（25-26高三上·北京昌平·期末）学习以下材料，回答（1）~（5）题。 藻类“碳工厂”的隐藏技能 藻类贡献了地球近一半的光合固碳，但水生环境中溶解态CO₂供应稀少且不稳定，严重限制了光合作用效率。藻类演化出独特的CO₂浓缩机制（CCM），其核心是叶绿体中的“蛋白核”——这个微区室能富集CO₂，为光合作用关键酶Rubisco提供充足底物；不过，受蛋白核基质特性影响，被浓缩的CO₂会不可避免地发生泄漏。 脂肪酸的合成同样涉及无机碳的“固定”：乙酰辅酶A羧化酶（ACC）催化HCO₃⁻与乙酰辅酶A生成丙二酰辅酶A，从而启动脂肪酸合成。在藻类细胞中，这两条关键的碳代谢途径共享叶绿体场所。 研究团队选用莱茵衣藻探索ACC与蛋白核之间的潜在联系。团队聚焦于可催化CO₂转化为HCO₃⁻的碳酸酐酶（LCIB）及ACC的关键亚基BCC1，分别利用控制红色荧光蛋白合成的Cherry和控制绿色荧光蛋白合成的mVenus作为报告基因，构建LCIB-Cherry融合基因及BCC1-mVenus融合基因，导入莱茵衣藻。显微镜下观察两种荧光分布，结果表明在低CO₂条件下，BCC1特异性汇聚于蛋白核外周LCIB富集的区域，来自蛋白核基质的泄漏CO₂在此处被重新转化为HCO₃⁻。而当外界CO₂浓度升高时，蛋白核消散，BCC1及LCIB也随之分散于整个叶绿体基质中。 进一步的研究表明，蛋白核功能缺陷突变体在脂肪酸合成上表现出明显缺陷，且海洋硅藻中也呈现类似的ACC空间分布特征。基于这些线索，团队提出了一个“ACC-CCM协同作用模型”，首次揭示了光合作用与脂肪酸合成这两条途径之间紧密的协同机制，阐释了藻类在贫碳环境中高效利用无机碳的新模式。 (1)藻类通过光合作用途径将____________，以维持地球的碳循环。 (2)显微镜下观察两种荧光分布结果为__________，支持相关结论。 (3)请根据文中信息在答题卡上完善“ACC-CCM协同作用模型”图__________。 (4)研究发现，在低CO₂条件下，BCC1可在蛋白核周围形成凝聚物。为防止HCO₃⁻从蛋白核区域泄漏到叶绿体基质中，写出一种藻类可能的应对策略：__________。 (5)藻类“ACC-CCM协同作用模型”的应用价值是__________ 【答案】(1)无机物(CO2)转化为有机物 (2)低CO2条件下红色荧光和绿色荧光在蛋白核外周共定位(或重叠)，高CO2条件下两种荧光分散于整个叶绿体基质中 (3) (4)在蛋白核外周富集BCC1以增强凝聚物的致密性，加速泄漏的CO2转化为HCO3-，形成局部高浓度区域使其被ACC高效利用，减少向叶绿体基质的扩散 (5)提高藻类的光合效率和脂肪酸产量，开发高产油微藻，促进生物燃料生产；增强碳捕获与利用，缓解温室效应，在生物能源和碳中和领域具有应用潜力 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，产物为ATP、NADPH和氧气，暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和C3的还原，其中C3的还原需要光反应产物ATP和NADPH参与。 【详解】（1）材料明确藻类通过光合作用进行“光合固碳”，且脂肪酸合成也涉及无机碳“固定”，故藻类通过光合作用途径将无机物(CO2)转化为有机物，以维持地球的碳循环。 （2）研究中用红色荧光标记LCIB、绿色荧光标记BCC1，显微镜观察结果是核心证据。根据题干信息可知，显微镜下观察两种荧光分布结果为低CO2条件下红色荧光和绿色荧光在蛋白核外周共定位(或重叠)，高CO2条件下两种荧光分散于整个叶绿体基质中，支持相关结论。 （3）据题干信息分析可知，在低CO2条件下，从叶绿体基质中向蛋白核外周标注箭头表示CO2泄漏方向，在蛋白核外周，碳酸酐酶将泄漏的CO2转化为HCO3⁻，HCO3⁻再进入蛋白核为Rubisco提供原料；同时，脂肪酸合成相关的ACC在蛋白核周围利用HCO3⁻进行脂肪酸合成。在高CO2条件下，蛋白核消散，BCC1和LCIB分散于叶绿体基质中，此时脂肪酸合成相关的ACC也分散在叶绿体基质中。“ACC-CCM协同作用模型”图为。 （4）从结构上：增强BCC1凝聚物的密封性，阻挡HCO₃⁻扩散；从代谢上：促进ACC对HCO₃⁻的催化利用，减少其积累泄漏；从上游转化：增加LCIB表达量，加速CO₂转化为HCO₃⁻，维持局部HCO₃⁻浓度梯度，减少泄漏，即在蛋白核外周富集BCC1以增强凝聚物的致密性，加速泄漏的CO2转化为HCO3-，形成局部高浓度区域使其被ACC高效利用，减少向叶绿体基质的扩散。 （5）模型揭示了藻类“高效利用无机碳”的机制，且涉及固碳（光合作用）和脂肪酸合成（油脂生产）。故可提高藻类的光合效率和脂肪酸产量，开发高产油微藻，促进生物燃料生产；增强碳捕获与利用，缓解温室效应，在生物能源和碳中和领域具有应用潜力。 13．（2026·北京朝阳·二模）研究者依据光合作用原理构建人工光合系统。 (1)绿色植物光合作用的光反应阶段，相关酶与光合色素均分布于叶绿体____________薄膜上。研究者从菠菜叶绿体中分离出该膜结构，以此构建光驱动能量再生模块（TEM）。 (2)向TEM中加入基础反应液，测量产能效果，结果如图1。 图1a表明，NADPH的生成依赖____________。图1b中，黑暗条件下TEM仍能产生少量ATP，原因是____________。 (3)为进一步测试TEM的供能效果，将TEM、基础反应液、乙醛酸、乙醛酸还原酶（Ghr）等封装进液滴，作为实验组，只含NADPH的液滴作为对照组1，含TEM和基础反应液的液滴作为对照组2，检测3组NADPH的浓度，部分结果如图2。 ①图2b中，对照组1的作用是____________。 ②实验结果表明，TEM可为Ghr催化反应高效供能。请在图2b中补充实验组的结果___________。 (4)研究者将TEM结合人工固碳循环，构建了人工光合系统。请从资源利用、环境保护角度，提出该系统可能的应用前景___________。 【答案】(1)类囊体 (2) 光和电子受体Fdx TEM上的腺苷酸激酶，可在黑暗中催化ATP的生成 (3) 排除NADPH自身分解对实验结果的影响 实验组的曲线整体在对照组2之下，实验组黑暗中的下降幅度比对照组2大，相关补充图示如下： 。 (4)制造有机物，解决粮食危机；摆脱土地种植限制，充分利用二氧化碳，缓解温室效应 【详解】（1）绿色植物光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，因此，与光反应相关的酶和光合色素均分布于叶绿体类囊体薄膜上。 （2）图1a实验结果显示，光照条件下，添加高浓度Fdx时NADPH生成量远大于无Fdx组，说明NADPH生成依赖光和电子受体Fdx。腺苷酸激酶可催化ATP+AMP⇌2ADP，TEM上的腺苷酸激酶，黑暗条件下可催化逆反应生成少量ATP，因此黑暗下仍能检测到少量ATP。 （3）①对照组1只含NADPH，无TEM和Ghr，作为空白对照，用来检测乙醛酸还原酶（Ghr）催化反应过程中NADPH的消耗速率，排除NADPH自身分解对实验结果的影响。 ② 已知TEM可高效供能，Ghr催化反应消耗NADPH，光照下TEM合成NADPH补充消耗，黑暗下TEM停止合成NADPH，反应继续消耗，因此实验组的曲线整体在对照组2之下，实验组黑暗中的下降幅度比对照组2大，相应的图示补充如下： 。 （4）从从资源利用角度，制造有机物，解决粮食危机，摆脱土地种植限制；从环境保护角度看，人工光合系统可充分利用二氧化碳，缓解温室效应 14．（25-26高三上·北京丰台·期末）光合海蛞蝓是一种软体动物，生活在浅海中，摄食藻类，能“窃取”藻类的叶绿体进行光合作用，研究者对此机制展开研究。 (1)光合海蛞蝓“窃取”藻类的叶绿体，储存在特定细胞的细胞器——窃获体中。若窃获体中的叶绿体类囊体薄膜形态结构保持完整，该类囊体可完成光合作用的________阶段。 (2)为确定窃获体内叶绿体的蛋白来源，研究者分离出该叶绿体中的蛋白，与植物类、动物类数据库进行匹配，结果如图1。进一步统计其中的植物类蛋白，发现其主要在图2的四种过程中发挥作用。 综合图1、图2，表明：________。 (3)为研究窃获体膜上的P蛋白对叶绿体光合作用的影响，研究者进行实验，结果如下： 实验一：黑暗条件下，P蛋白抑制剂组的耗氧量与对照组无显著差异； 实验二：光照条件下，P蛋白抑制剂组的净光合产氧量比对照组低62%。 综合实验一和实验二分析，设置黑暗条件实验的目的是：____________________。 (4)经过四周以上的饥饿处理后，光合海蛞蝓会变成橙色。研究者统计不同饮食状态下海蛞蝓窃获体所在细胞中的溶酶体数量，发现饥饿状态下的溶酶体数量远多于饱食状态，试解释原因。__________________________。 (5)请从物质与能量的角度，分析光合海蛞蝓形成窃获体的意义。____________________。 【答案】(1)光反应 (2)叶绿体中蛋白质主要来源于动物类，少量来源于植物类，与翻译、光合作用密切相关 (3)排除P蛋白对呼吸作用的影响 (4)饥饿处理后，海蛞蝓会增加溶酶体用于消化叶绿体提供物质和能量 (5)海蛞蝓形成窃获体，在叶绿体中光合作用制造有机物；饥饿时，窃获体储存的叶绿体被分解，两种情况下均可利用叶绿体为自身提供物质和能量 【分析】光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，其中光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜。 【详解】（1）光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，若类囊体薄膜形态结构保持完整，该类囊体可完成光合作用的光反应阶段； （2）从图1能看出，匹配到的动物类蛋白数量远多于植物类，图2显示植物类蛋白主要参与翻译、光合作用、ATP合成、电子传递等过程，这说明叶绿体中的蛋白质主要来自海蛞蝓（动物类），少量来自藻类（植物类），且这些植物来源的蛋白和光合作用、蛋白质合成（翻译）密切相关，综合图1、图2得出叶绿体中蛋白质主要来源于动物类，少量来源于植物类，且与翻译、光合作用密切相关； （3）实验一设置在黑暗条件下，此时海蛞蝓只进行呼吸作用，该处理的目的是确认P蛋白抑制剂不会影响呼吸作用，这样在实验二的光照条件下，就能确定净光合产氧量的变化仅由光合作用的变化引起，以此排除呼吸作用对实验结果的干扰，保证实验结果只反映P蛋白对光合作用的影响； （4）溶酶体的功能是分解衰老或损伤的细胞器、吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌，在饥饿状态下，海蛞蝓会增加溶酶体的数量，通过分解窃获体中的叶绿体，释放其中的有机物和能量，为自身提供物质和能量，维持生命活动； （5）正常状态下，海蛞蝓通过窃获体中的叶绿体进行光合作用，将二氧化碳和水转化为有机物，固定太阳能，为自身提供额外的物质和能量来源；饥饿状态下，窃获体储存的叶绿体可被溶酶体分解，释放出其中的物质和能量，供海蛞蝓利用，这两种情况都能让海蛞蝓利用叶绿体获取物质和能量，提升了自身在浅海环境中的生存能力。 15．（25-26高三下·北京海淀·期中）生活在水中的单细胞植物衣藻的光合效率远高于水稻等农作物，科研人员对此展开研究，以期提高作物产量，保障粮食安全。 (1)CO2作为光合作用的原料，可通过________方式进入衣藻，同时CO2也能溶于水中生成进入衣藻。 (2)H和L是衣藻特有的蛋白质。科研人员将绿色荧光蛋白（GFP）基因与H基因融合，构建含H-GFP基因的表达载体，导入非洲爪蟾卵母细胞。将转基因细胞置于NaH14CO3培养液中培养，一段时间后，与导入仅含有GFP基因表达载体的非洲爪蟾卵母细胞相比，实验组出现________的现象，推测H是转运蛋白，且定位于细胞膜上。 (3)下列实验证据中，可支持“L是定位于叶绿体膜上的HCO3－转运蛋白”的有________。 a．L存在与H高度相似的氨基酸序列 b．L-GFP融合蛋白定位于衣藻叶绿体膜上 c．将L基因导入拟南芥后，从拟南芥中提取到L蛋白 d．敲除L基因后，衣藻叶绿体基质中的积累减少 (4)衣藻叶绿体中所含的C酶能催化快速转化为CO2。科研人员期望将H基因、L基因和C酶基因转入水稻，以提高水稻的光合效率。请在下图中补充文字和箭头，完善碳元素从胞外进入转基因水稻的叶肉细胞，参与光合作用的路径________。 (5)科研人员对转基因水稻进行检测，发现相应蛋白均成功表达并定位，但光合效率与野生型水稻基本相同。请基于系统观，即“系统是相互作用、相互依赖的组分形成的整体”对此现象作出合理解释_______________________。 【答案】(1)自由扩散 (2)胞内放射性强度较高，绿色荧光主要分布于细胞膜 (3)a、b、d (4) (5)光合作用依赖于叶绿体为核心的系统完成，系统中的反应受多因素共同影响。转入的基因提高了叶绿体内的CO2浓度，但光合作用效率还受其他因素制约（如暗反应中某种酶的活性），导致系统整体光合效率未能提高。 【详解】（1）CO₂是小分子气体，跨膜运输不需要载体和能量，运输方式为自由扩散。 （2）实验使用¹⁴C标记HCO₃⁻，若H是定位于细胞膜的HCO₃⁻转运蛋白，实验组会转运更多放射性标记的HCO₃⁻进入细胞，因此实验组细胞内放射性显著高于对照组，绿色荧光主要分布于细胞膜。 （3）a选项，H已经证实为HCO₃⁻转运蛋白，L与H氨基酸序列高度相似，提示功能相似，支持结论； b选项，直接证明L定位于叶绿体膜，支持结论； c选项，仅证明L可以异源表达，不能说明其定位和功能，不支持； d选项，敲除L后叶绿体基质HCO₃⁻积累减少，直接证明L负责转运HCO₃⁻进入叶绿体，支持结论。 （4）结合题干信息，胞外CO2通过自由扩散，直接穿过细胞膜，进入细胞质基质，H负责细胞膜转运HCO₃⁻，进入细胞质基质同时胞外CO₂和HCO₃⁻可以相互转化；细胞质基质中的CO₂通过自由扩散，直接穿过叶绿体膜，进入叶绿体基质，L负责叶绿体膜转运HCO₃⁻；C酶在叶绿体基质催化HCO₃⁻转化为CO₂，CO₂再参与暗反应（和C₅结合生成C₃），按逻辑补充路径即可。 （5）根据题干系统观的定义"系统是相互作用依赖的组分形成的整体"，整体功能不等于组分的简单叠加，外源蛋白即使正确表达定位，若和水稻原有系统不能协调配合，就无法提升整体光合功能，即光合作用依赖于叶绿体为核心的系统完成，系统中的反应受多因素共同影响。转入的基因提高了叶绿体内的CO2浓度，但光合作用效率还受其他因素制约（如暗反应中某种酶的活性），导致系统整体光合效率未能提高。 五年真题·压轴题（主要北京视野，单选、非选择题） 高频考点：光合色素的提取和分离，光合作用的原理和应用，影响光合作用的因素 1．（2024·北京·高考真题）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验，难以达成目的的是（    ） A．用花瓣细胞观察质壁分离现象 B．用花瓣大量提取叶绿素 C．探索生长素促进其插条生根的最适浓度 D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养 【答案】B 【分析】当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，即发生了质壁分离。 【详解】A、花瓣细胞含有中央大液泡，液泡中含有花青素，因此可用花瓣细胞观察质壁分离现象，A不符合题意； B、花 瓣含花青素，而不含叶绿素，因此不能用花瓣提取叶绿素， B符合题意； C、生长素能促进月季的茎段生根，可利用月季的茎段为材料来探索生长素促进其插条生根的最适浓度，C不符合题意； D、月季的幼嫩茎段能分裂，能利用幼嫩茎段的外植体进行植物组织培养，D不符合题意。 故选B。 2．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 【答案】A 【分析】温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。 【详解】A、二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意； B、降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意； C、给光源加滤光片相等于降低了光照强度，会降低光合速率，C不符合题意； D、移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。 故选A。 3．（2023·北京·高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　） A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 【答案】C 【分析】本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO2吸收速率。 【详解】A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确； B、在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确； C、CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误； D、图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 故选C。 4．（2022·北京·高考真题）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求精确定量的是（　　） A．探究光照强度对光合作用强度的影响 B．DNA的粗提取与鉴定 C．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度 D．模拟生物体维持pH的稳定 【答案】B 【分析】探究光照强度对光合作用强度的影响，自变量是光照强度，因变量是光合作用强度，需要精确测定不同光照强度下光合作用强度，要求精确定量。 【详解】A、探究光照强度对光合作用强度的影响，需要测定不同光照强度下光合作用强度，要求精确定量，A错误； B、DNA的粗提取与鉴定属于物质提取与鉴定类的实验，只需观察是否有相关现象，不需要定量，故对实验结果不要求精确定量，B正确； C、探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度，需要明确不同生长素类调节剂浓度下根的生长情况，要求定量，C错误； D、模拟生物体维持pH的稳定，需要用pH试纸测定溶液pH值，需要定量，D错误。 故选B。 5．（2022·北京·高考真题）光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（　　） A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 【答案】D 【分析】由题图分析可得： （1）图中所展现有两个影响光合速率的因素：一个是CO2的浓度，另一个是温度。 （2）当温度相同时，光合速率会随着CO2的浓度升高而增大；当CO2的浓度相同时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小。 （3）当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃。 【详解】A、分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确； B、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确； C、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C正确； D、分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200μL·L-1至370μL·L-1时，光合速率有显著提高，而370μL·L-1至1000μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370μL·L-1时与1000μL·L-1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。 故选D。 6．（2021·北京·高考真题）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（　　） A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液 B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离 D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质 【答案】C 【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）。 【详解】A、肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，A正确； B、不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，故可粗提取DNA，B正确； C、依据光合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C错误； D、蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，可以利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D正确。 故选C。 7．（2021·北京·高考真题）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（　　） A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近 B．35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等 C．50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能 D．HT植株表现出对高温环境的适应性 【答案】B 【分析】1、净光合速率是植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积CO2的吸收量或O2的释放量。净光合速率可用单位时间内O2的释放量、有机物的积累量、CO2的吸收量来表示。 2、真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率。 【详解】A、由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol••cm-2•s-1，A正确； B、CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃时两组植株的真正（总）光合速率无法比较，B错误； C、由图可知，50℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于零，说明不能积累有机物，C正确； D、由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境较适应，D正确。 故选B。 8．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）玉米籽粒形成过程中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2（PEPCK2）催化的反应如下图。下列叙述正确的是（　　） A．过程①在线粒体基质中进行 B．PEPCK2不能为草酰乙酸转化为PEP提供能量 C．PEPCK2不能催化其他来源的草酰乙酸转化为PEP D．PEPCK2活性提高可促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 【答案】B 【详解】A、过程①是PEP转化为糖、氨基酸，进一步合成淀粉和蛋白质，该过程发生在细胞质基质，线粒体基质是有氧呼吸第二阶段（分解有机物）的场所，不会发生合成淀粉、蛋白质的过程，A错误； B、PEPCK2是酶，酶的作用是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，该反应的能量由ATP水解提供，B正确； C、酶的专一性是针对底物的结构，而非底物的来源，只要底物是草酰乙酸，PEPCK2就可以催化其转化为PEP，C错误； D、该反应的原料（天冬氨酸、精氨酸、草酰乙酸）的量是有限的，PEPCK2活性提高，只是加快反应速率，不会直接促进淀粉和蛋白质的积累（碳源、氮源总量不变，只是转化速率提高），D错误。 9．（2026·浙江·高考真题）为探究不同环境因素对光合作用的影响，某同学选择金鱼藻、冰块、溶液、台灯、烧杯、氧传感器、米尺等材料和用具进行实验。下列叙述错误的是（　　） A．可探究的环境因素有光照强度、温度、浓度等 B．实验中可用单位时间的释放量表示光合速率 C．将室温下的实验装置移至冰水中，光合速率持续上升 D．可通过调节台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度 【答案】C 【详解】A、实验材料中台灯（调节光照强度）、冰块（调节温度）、NaHCO₃溶液（提供CO₂），可探究光照强度、温度、CO₂浓度等环境因素，A正确； B、氧传感器直接检测O₂释放量，单位时间内O₂释放量可反映净光合速率，B正确； C、冰水使温度骤降，酶活性降低，光反应和暗反应速率均下降，光合速率不会持续上升（实际下降），C错误； D、光照强度与光源距离呈反比，调节台灯与烧杯距离可改变光照强度，D正确。 故选C。 10．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用_________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的_________增多。 (2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体__________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是___________。 (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义_______。 【答案】(1) 电子显微镜 类囊体 (2)gk (3)BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 (4)BG响应光照强度变化，调控植物叶绿体发育（叶绿素含量），以实现不同光照条 件下光合效率最大化 【分析】叶绿体是进行光合作用的场所，叶绿体是双层膜结构，其内部含有基粒，基粒是类囊体堆叠而成，类囊体膜上含有光合作用有关的色素和酶。 【详解】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜的分辨率有限，无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够提供更高的分辨率，从而清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，且 BG 基因功能缺失，观察可知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。因为叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，类囊体增多可能是导致叶绿素含量升高的原因之一。 （2）已知 GK 蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG 蛋白可以与 GK 蛋白结合。GK 功能缺失突变体 gk 叶绿素含量降低，若 BG 通过抑制 GK 的功能影响叶绿体发育，那么双突变体 bggk 中，由于 GK 本身功能缺失，BG 也无法发挥抑制 GK 的作用，此时双突变体的表型应该与 gk 突变体相同。 （3）观察图 2 可知，随着 BG 蛋白与 GK 蛋白浓度比的增大，与 GK 蛋白结合的 DNA 片段逐渐减少，游离 DNA 片段逐渐增多。 这表明 BG 蛋白的存在阻碍了 GK 蛋白与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 。因为 GK 蛋白要发挥功能，需要与靶基因 CAO 的启动子 DNA 片段结合来调控基因表达，而 BG 蛋白浓度越高，这种结合就越少。所以，BG 抑制 GK 功能的机制是 BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合。 （4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体 bg 由于缺乏光响应基因 BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因 BG 时，植物可以通过 BG 对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG 基因表达产物可能通过抑制 GK 功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。 11．（2023·北京·高考真题）学习以下材料，回答下面问题。 调控植物细胞活性氧产生机制的新发现 能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。 我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)叶绿体通过___________作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分___________。 (2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：_____，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 (3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：___________。 ①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株 (4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明___________。 【答案】(1) 光合 脂肪酸 (2)M酶活性下降使脂肪酸合成受阻，NADH 消耗减少，同时长时间光照促进产生NADH，NADH 含量升高，导致A 酸合成过多 (3)②④③① (4)线粒体与叶绿体之间通过A 酸-B 酸循环协同合作，将叶绿体中的[H]运输到线粒体氧化，以维持叶绿体内氧化还原稳态 【分析】本实验为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，由此揭示A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。 【详解】（1）叶绿体通过光合作用将CO2转化为糖。由于M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。 （2）据图可知，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：M酶活性下降使脂肪酸合成受阻，NADH 消耗减少，同时长时间光照促进产生NADH，NADH 含量升高，导致A 酸合成过多。 （3）为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡（不出现叶片黄斑），但仍保留m基因的突变株（叶绿体中脂肪酸含量减低），通过对所获一系列突变体的详细解析，进而③鉴定相关基因，①确定相应蛋白的细胞定位和功能，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程，最后正确顺序为②④③①。 （4）结合题意和图文，叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要，叶绿体和线体协调配合，维持细胞的稳态与平衡：线粒体与叶绿体之间通过A 酸-B 酸循环协同合作，将叶绿体中的[H]运输到线粒体氧化，以维持叶绿体内氧化还原稳态。 12．（2020·北京·高考真题）阅读以下材料，回答（1）~（4）题。 创建D1合成新途径，提高植物光合效率 植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所，高温或强光常抑制光合作用过程，导致作物严重减产。光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是PSII的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代，使PSII得以修复。因此，D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSII的修复，进而影响光合效率。 叶绿体为半自主性的细胞器，具有自身的基因组和遗传信息表达系统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码，一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA 位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA mRNA的翻译过程，导致PSII修复效率降低。如何提高高温或强光下PSII的修复效率，进而提高作物的光合效率和产量，是长期困扰这一领域科学家的问题。 近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA，并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明，与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加，高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明，与野生型相比，转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高，增产幅度在8．1%~21．0%之间。 该研究通过基因工程手段，在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径，从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制，具有重要的理论意义与应用价值。随着温室效应的加剧，全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁，该研究为这一问题提供了解决方案。 （1）光合作用的__________反应在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与__________形成的复合体吸收、传递并转化光能。 （2）运用文中信息解释高温导致D1不足的原因___________。 （3）若从物质和能量的角度分析，选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是： ________________。 （4）对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解，正确的叙述包括__________。 A．细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位 B．细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同 C．细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译 D．细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同 E．细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同 【答案】 光反应 叶绿体的色素 ①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbA mRNA的翻译，影响了D1的合成 提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产 ABC 【分析】叶绿体呈扁平的椭球形或球形，具有双层膜，主要存在绿色植物叶肉细胞里，叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”，含有叶绿素和类胡萝卜素，还有少量DNA和RNA，叶绿素分布在基粒片层的膜上．在片层结构的膜上和叶绿体内的基质中，含有光合作用需要的酶；叶绿体是半自主细胞器。 【详解】（1）光合作用的光反应过程在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与叶绿体的色素形成复合体。 （2）根据文中信息“高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏，编码D1的基因psbA 位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA mRNA的翻译过程”，所以高温导致D1不足的原因有：①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbA mRNA的翻译，影响了D1的合成。 （3）根据题干信息“与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著，提高转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高”，所以选择高温相应启动子psbA基因表达的优点是提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产。 （4）D1合成双途径只①编码D1的基因psbA 位于叶绿体基因组，所以D1在叶绿体中编码合成；②将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中，所以D1也可以通过细胞核基因编码控制合成。 A、根据以上分析，细胞原有的基因位于叶绿体中，而补充的psbA基因位于细胞核中，A正确； B、细胞原有的转录场所在叶绿体，而补充的D1的mRNA转录场所在细胞核中，B正确； C、细胞原有的翻译场所在位于叶绿体的核糖体上进行，而补充的D1在位于细胞质中的核糖体进行翻译过程，C正确； D、细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所都是在叶绿体中合成PSII，D错误； E根据D项分析，二者作用都是去合成PSII，E错误。 故选ABC。 【点睛】本题需要考生仔细阅读文章，从文章中找到有用的信息同时结合光合作用的过程进行分析作答。 13．（2026·安徽·高考真题）为探究钾对番茄光合作用的影响，研究人员测定了番茄的缺钾处理植株（LK）和正常培养植株（CK）在光照—遮阴—光照（）条件下的相关指标，结果见图1。 回答下列问题。 (1)叶肉细胞间隙中的CO2扩散至CO2固定位点至少需要跨______层生物膜。 (2)据图1分析，在遮阴条件下，CK与LK净光合速率曲线重合，限制净光合速率的最主要因素是______。在遮阴—光照转换初期，缺钾对番茄叶片气孔开闭的影响是______。 (3)研究发现，叶片钾含量与编码碳酸酐酶（催化CO2与之间的可逆反应）和RuBP羧化酶（催化CO2固定）基因的相对表达量均呈正相关。据此解释缺钾影响番茄光合作用的机制：______。 (4)在光照（0~2min）和黑暗（2~5min）条件下，叶绿体中3-磷酸甘油酸（PGA）和被还原的C3（TP）相对含量变化如图2。5~8min恢复光照，PGA相对含量的变化趋势是______，原因是______。 【答案】(1)3 (2) 光照强度 抑制气孔开放，促进气孔关闭 (3)酸酐酶活性的降低，限制CO₂的扩散能力，导致吸收的CO2减少，RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少 (4) 先减少后趋于稳定 光照增强，光反应增加，产生的[H]和ATP增多，消耗的C3增加，导致PGA含量下降；暗反应强度随后增强，一定时间后PGA含量维持相对稳定 【详解】（1）叶肉细胞间隙的CO2扩散至CO2固定（叶绿体基质）至少要跨过细胞膜（1层）、叶绿体（2层膜），所以共需跨过3层生物膜。 （2）遮阴条件下，CK与LK净光合作用速率曲线重合，此时限制因素主要是光照强度，从右图看出，在20min时，由遮阴向光照条件改变，CK组气孔导度明显大于LK组，说明缺钾抑制气孔开放，促进气孔关闭。 （3）叶片钾含量与碳酸酐酶和RuBP羧化酶基因表达呈正相关，碳酸酐酶活性的降低，直接导致植物叶片内碳酸氢盐（HCO₃⁻）与二氧化碳（CO₂）之间的相互转化速率减慢，由于CO₂是光合作用的关键原料，碳酸氢盐向CO₂的转化受阻，会限制CO₂的扩散能力，最终限制了植物的整体光合效率并抑制生长。同时RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少，从而降低光合作用速率。 （4）5-8min恢复光照，由于光照增强，光反应增加，产生的[H]和ATP增多，消耗的C3增加，即TP增加，所以PGA相对含量减少；暗反应强度随后增强，一定时间后PGA含量维持相对稳定。 14．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）捕光复合体是叶绿体中捕获光能的关键结构，由光合色素和叶绿素结合蛋白(LHCP)组成，L蛋白与S蛋白等共同参与LHCP向类囊体膜的转运，L蛋白还参与叶绿素合成的调控，相关过程如图(a)。回答下列问题。 (1)用纸层析法分离野生型(WT)和L基因缺失突变体(l)植株的叶绿体色素，滤纸条均出现4条色素带。l组自上而下第三条带对应的色素是___________；与WT相比，该条带的颜色深浅变化是___________。相较于WT植株，l植株叶绿体内中间物1含量___________，l植株叶片暗反应中C3的___________反应过程会受影响。 (2)通过抗原—抗体杂交反应检测WT植株叶绿体基质和类囊体中L蛋白的量，结果如图(b)所示，结构2是___________。 (3)WT、l及s(S基因缺失突变体)植株的表型如图(c)所示，其中l对应的是___________(填“甲”“乙”或“丙”)，与WT相比，两突变体表型差异产生的原因是___________。 (4)为进一步验证L蛋白的功能，应在WT、l两种实验材料基础上，再补充两组不同的实验材料，分别为___________。 【答案】(1) 叶绿素a 变浅 增多 还原 (2)类囊体 (3) 丙 L蛋白兼具调控叶绿素合成与协助LHCP转运的双重功能，而S蛋白仅参与LHCP的转运 (4)突变体中转入正常的L基因表达载体，让其重新表达L蛋白；向突变体中转入不含L基因的空表达载体 【详解】（1）叶绿体色素分离实验中，滤纸条自上而下四条色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以第三条带对应的色素是叶绿素a。因为L基因缺失突变体缺乏L蛋白，而L蛋白参与叶绿素合成调控，所以l组叶绿素合成减少，自上而下第三条带（叶绿素a）颜色变浅。由于L蛋白参与叶绿素合成，l植株叶绿素合成受阻，中间物1转化为中间物2减少，所以中间物1含量增加。叶绿素是光反应中吸收、转化光能的重要色素，叶绿素减少会使光反应产生的ATP和NADPH减少，进而影响暗反应中C3的还原过程。 （2）图（b）中，完整叶绿体的L蛋白含量最多，结构1次之，结构2不含，结合图（a）中L蛋白存在于叶绿体基质，与S蛋白等共同参与LHCP向类囊体膜的转运，因此结构1是叶绿体基质，结构2是类囊体。 （3）l是L基因缺失突变体，L蛋白参与叶绿素合成调控，所以l植株叶绿素合成受影响更显著，表型为严重失绿，对应图（c）中的丙。L蛋白与S蛋白等共同参与LHCP向类囊体膜的转运，L蛋白还参与叶绿素合成的调控，所以与WT相比，两突变体表型差异产生的原因是L蛋白兼具调控叶绿素合成与协助LHCP转运的双重功能，而S蛋白仅参与LHCP的转运。 （4）为进一步验证L蛋白的功能，自变量是L蛋白的有无，需要补充突变体中转入正常的L基因表达载体，让其重新表达L蛋白，另一组向突变体中转入不含L基因的空表达载体，排除载体本身对实验的干扰。 15．（2025·海南·高考真题）三角梅为海南的省花，其特化的苞片（变态叶）酷似花瓣，色彩丰富，被广泛用于园林绿化。回答下列问题。 (1)人工培育三角梅通常采用无性繁殖技术，其中传统技术有_____，现代生物技术有_____（各答1种即可）。 (2)三角梅苞片呈现红、粉、白等多种颜色，其原因之一是苞片细胞中含有不同的色素，这些色素主要分布在_____（填细胞器名称）。 (3)某团队研究了不同补光光源对三角梅叶片总叶绿素含量及开花数量的影响，补光时间为20：00~24：00，同一光照强度连续补光20天，处理后45天测定相关指标，结果见表。 测定指标 对照 紫光 红光 白光 总叶绿素含量（mg/g） 16.28 29.92 21.56 21.52 开花数（朵/株） 23.83 171.17 104.33 47.83 据表判断，三种补光光源中，最有利于三角梅开花的光源是_____，从光合作用角度分析其原因是_____。 (4)某小组为探究补光光源A和水溶性激素B同时作用对三角梅开花数量的影响，开展了如下实验， 组别 处理条件 开花数 实验目的或结论 对照组 无处理 + 作为对照。 实验组1 补充光源A ++ 与对照组相比，表明补充光源A有利于开花。 实验组2 喷施激素B溶液 +++ 与对照组和实验组1相比，表明①_____。 实验组3 ②_____ ++ 与实验组1相比，表明喷施激素B溶液的溶剂对开花无影响。 实验组4 补充光源A+喷施激素B溶液 +++++ 与实验组1和实验组2相比，表明③_____。 结论：补光光源A和水溶性激素B对三角梅开花数量的影响具有④_____作用。 【答案】(1) 扞插、嫁接和压条 植物组织培养 (2)液泡或有色体 (3) 紫光 三角梅在紫光补光下叶绿素含量高于红光和白光组，叶绿素含量高则光合速率强，产生更多的有机物，引起植物开花更多 (4) 喷施激素B有利于开花，且开花数比补充光源A更有利于开花 喷施激素B溶液的溶剂+补充光源A 补充光源A和施加激素B能相互促进，开更多的花 协同 【分析】光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段发生在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解和ATP的合成，暗反应发生在叶绿体基质，完成二氧化碳的固定和三碳化合物的合成。 【详解】（1）人工培育三角梅通常采用无性繁殖技术，其中传统技术有扞插、嫁接和压条，现代生物技术有植物组织培养，植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性。 （2）三角梅苞片呈现红、粉、白等多种颜色，其原因之一是苞片细胞中含有不同的色素，这些色素主要分布在液泡中，液泡与植物细胞形态的维持有关，调控植物细胞的吸水和失水。 （3）据表判断，三种补光光源中，最有利于三角梅开花的光源是紫光，表中信息显示，三角梅在紫光补光下叶绿素含量高于红光和白光组，叶绿素含量高则光合速率强，产生更多的有机物，引起植物开花更多。 （4）某小组为探究补充光源A和水溶性激素B同时作用对三角梅开花数量的影响，则本实验至少需要设置四组实验，依次为空白对照组、补充光源A组、喷施激素B溶液组和补充光源A+喷施激素B溶液，因变量是三角梅开花数量的不同，根据实验目的可知实验结果为：与对照组和实验组1相比，喷施激素B溶液组有利于开花，且开花数比补充光源A更有利于开花；与实验组1和实验组2相比，实验组4开花数更多，表明补充光源A和施加激素B能相互促进，因而可开更多的花。据此实验结论是补光光源A和水溶性激素B对三角梅开花数量的影响具有协同作用。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10讲 光合作用 第一部分 五年考情·精准定向 北京考情概览 北京热点情境 北京备考策略 第二部分 两大核心·主干速记 一图串联·核心梳理·易错辨析 核心知识01 捕获光能的色素和结构 核心知识02 光合作用的原理和应用 核心知识03 影响光合作用的因素 第三部分 分层专练·靶向攻关 题型专攻·基础题（北京视野，单选，3大题型） 两年重难·情境题（北京模拟，单选、非选择题） 五年真题·压轴题（北京视野，单选、非选择题，包含2026年真题） 第一部分 五年考情·精准定向 考情概览 新课标要求 考题统计 1. 植物依靠哪些色素捕获光能？ 2. 叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？ 3. 光合作用是怎样进行的？ 4. 光合作用过程中物质变化与能量转化有什么关系？ 5. 光合作用原理在生产中有哪些应用？ 6. 光合作用影响因素分析？ 2025年北京卷，影响光合作用的因素 2024年北京卷，叶绿素的提取和分离实验，影响光合作用的因素 2023年北京卷，光反应、暗反应的物质和能量变化，影响光合作用的因素 2022年北京卷，影响光合作用的因素 2021年北京卷，光反应、暗反应的物质和能量变化 1．考查频次：近5年北京高考年年都会考查该专题内容，是必考考点。在选择题和非选择题中均有考查，主要涉及光合色素的提取与分离、光合作用过程、影响光合作用的因素分析等。 2．考查要点：考查内容聚焦三大板块：一是，光合色素的提取与分离；二是，光反应、暗反应的过程；三是，影响光合作用的因素。该部分内容喜欢与呼吸作用和植物激素调节等专题联合出题，综合考查。 热点情境 情境1：北京城区大量种植毛白杨，雌株飞絮污染，园林部门选育低絮雄株；实验测定雌雄株全年光合速率、固碳总量，兼顾绿化碳汇与城市环境治理双重需求。 对应知识点：不同品种植物光合速率差异、全年光合动态、光合在城市生态服务中的应用 情境2：中科院植物所（国家植物园南园）单细胞绿藻莱茵衣藻实验：强光、低磷、低温胁迫下叶绿体自噬调控光合效率，对比野生型与叶绿体突变体放氧速率、暗反应碳固定速率。  对应知识点：光反应、暗反应的过程，影响光合作用的因素。 备考策略 1. 搭建完整逻辑框架，扫清基础漏洞 （1）两大核心过程结构化记忆 光反应：场所、色素种类与吸收光谱、水的光解、ATP/NADPH 生成、能量转化、影响因素（光质、光照强度、紫外 / 强光胁迫） 暗反应（卡尔循环）：CO₂固定、C₃还原、再生、酶、能量来源、碳元素转移路径必区分易错点：① 光反应不产生糖类，暗反应才制造有机物；② NADPH 既供氢也供能，ATP 只供能；③ 叶绿体类囊体膜、基质分区功能不能混淆。 （2）影响光合的内外因素分类整理 外因（北京大题核心）：光照强度、光质、CO₂浓度、温度、水分、矿质元素（N、Mg、P）、季节胁迫（高温、干旱、低温、高海拔紫外） 内因：叶绿素含量、酶数量与活性、叶绿体数量、叶面积、光合相关基因表达配套记忆：北京夏季正午光合 “午休” 成因（气孔关闭，CO₂不足），京西矿山修复土壤缺氮镁导致叶绿素合成不足，延庆高山低温抑制光合酶活性。 2. 专项突破图表 + 本土情境题型（提分关键） （1） 四大光合图像专项集训 ①光照强度 — 净光合速率曲线：光补偿点、光饱和点、限制因素判断 ②CO₂浓度 — 净光合速率曲线：CO₂饱和点、大棚增 CO₂增产原理 ③温度 — 光合 / 呼吸速率双曲线：最适温度、昼夜温差增产逻辑 ④叶绿素吸收光谱图：红、蓝紫光吸收，绿光反射（适配北京月季情境） 第二部分 两大核心·主干速记 内容速览：光合色素的提取与分离，光合作用过程，影响光合作用的因素。 一图串联 核心梳理 核心知识1 捕获光能的色素和结构 考点1:捕获光能的色素和结构 1.实验：绿叶中色素的提取与分离 提取色素 分离色素 原理 色素易溶于有机溶剂（例无水乙醇）中 不同色素在层析液中溶解度不同，它们随层析液在滤纸上扩散速度不同 方法 用无水乙醇提取 纸层析法 试剂 (物质) 研磨的同时添加碳酸钙以防止叶绿素被破坏，添加二氧化硅促使研磨充分 层析液 步骤 取材→研磨→过滤→收集 制备滤纸条→画滤液细线→分离绿叶中的色素 【注意】色素分离注意事项 ①滤液细线要细、齐、直→使分离出的色素带平整，不重叠。 ②滤液细线干燥后再重画1～2次→使滤液细线处有较多的色素，分离出的色素带清晰分明。 ③剪去滤纸条一端的两角→若未剪去滤纸条一端的两角，滤纸条边缘的层析液扩散速度比中间快，会形成弧形色素带，如图。 ④不能让滤液细线触及层析液→若滤液细线触及层析液，则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散，如图。 2.实验结果 纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 图示 胡萝卜素 橙黄色 最少 最高 最快 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢 叶绿素由C、H、O、N、Mg构成 3.实验出现异常现象的原因分析 异常现象 原因分析 收集到的滤液中绿色过浅的原因分析 未加二氧化硅(石英砂)，研磨不充分； 使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少； 一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低； 未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏； 滤纸条色素带重叠 滤液细线不直； 滤液细线过粗 滤纸条无色素带 忘记画滤液细线； 滤液细线接触到 层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中 2.捕获光能的色素和结构 （1）叶绿体结构 ①外膜和内膜：将叶绿体内部与外界的细胞质基质分隔开，保证内部的光合作用集中在一个相对独立的区间不受干扰、高效有序地进行。 ②基质：呈液态，分布着大量与光合作用暗反应有关的酶。 ③类囊体：生物膜围成的囊状结构，分布着大量的光合色素和与光合作用光反应阶段有关的酶。 ④基粒：扩大了膜面积，有利于光合色素和与光反应相关的酶的附着。 【注意】叶绿体的结构适于进行光合作用 ①吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。 ②与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中。 ③叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。 ④并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有进行光合作用的植物细胞才含有叶绿体。 ⑤光合作用的色素只分布于叶绿体的类囊体薄膜上，而液泡中的色素花青素，不能进行光合作用与花和果实的颜色有关。 ⑥叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌没有叶绿体，它进行光合作用的场所是细胞质。 （2）叶绿体的功能：进行光合作用的场所。 （3）叶绿体功能的实验证明 【恩格尔曼实验 一】 ①实验材料：水绵：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧菌：好氧细菌可确定释放O2的部位。 ②自变量：光照、黑暗； ③因变量：需氧菌聚集部位； ④结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。 【恩格尔曼实验二】 ①实验分析 A.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ 【答案】这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。 B.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？ 【答案】叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。 （2）捕获光能的色素 ①种类绿叶中的色素 叶绿素 （含量约占3/4） 类胡萝卜素 （含量约占1/4） 叶绿素a（黄绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 【拓展】叶片颜色分析 ①正常绿色：正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。 ②叶片变黄：寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄。 ③叶片变红：秋天降温时，植物为了适用寒冷环境，体内积累了过多的还原性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。 ②捕捉光能的色素在细胞中的位置 A.而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。 B.每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。 C.基质中有与光合作用有关的酶，少量DNA、RNA，核糖体。 （3）不同色素对光的吸收差异 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。 ①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 ②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同。 ③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 （4）功能 ①吸收、传递光能：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。绝大多数叶绿素a、全部叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素可以吸收和传递光能。 ②转换光能：少数处于特殊状态的叶绿素a有将光能转换成电能的作用。 （5）影响叶绿素合成的因素 (1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。 (2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 (3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁叶片变黄。 核心知识2 光合作用的原理和应用 考点1:光合作用的原理和应用 1.探索光合作用原理的部分实验 （1）光合作用的概念与反应式 ①概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 叶绿体 ②反应式：CO2+H2O (CH2O)+O2光能 ③光合作用探索过程 2. 光合作用原理的基本过程 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段。 （1）光反应 ①场所：叶绿体内的类囊体薄膜上； ②条件：光、色素、酶； ③物质变化：水的光解：H2O→O2 +H+ NADPH的合成： H++NADP+ +2e-→NADPH ATP的合成：ADP＋Pi ＋能量（光能→ATP ④能量变化：光能→ATP、NADPH中活跃的化学能。 （1） 暗反应 ①条件：NADPH 、ATP、酶； ②场所：叶绿体基质； ③物质变化：CO2的固定：CO2＋C5→2C3；ATP NADPH C3的还原：2C3 (CH2O)+C5 ④能量变化：活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。 （3）光反应与暗反应的联系 光反应产生的NADPH、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料。 （4）光合作用过程中元素的转移 ①O元素的转移途径：H18O→18O2 C18O2→C3→(C18O) ②C元素的转移途径：14CO2→14C3→(14CH2O)+14C5 ③H元素的转移途径:H2O→NADPH→(CH2O)。 3.光反应与暗反应的比较 光反应阶段 暗反应阶段 条件 光、色素、酶 不需光、酶、NADPH、ATP 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质中 过程 物质变化 水的光解； ATP、NADPH的生成 CO2的固定； C3的还原 能量变化 光能→ATP、NADPH中活跃化学能 活跃化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+ 。 4.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 （1）.“来源—去路”法分析各物质变化 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，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： （2）“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化 ①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 ②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 ③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 ④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 （3）连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 ①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 ②在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。 核心知识3 影响光合作用的因素 考点1:探究光照强度对光合作用强度的影响 1. 实验原理：叶片中含有气体会上浮，抽气叶片下沉，光合作用产生氧气充满细胞间隙，叶片上浮。 2. 实验装置分析 (1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯和烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 (2)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。 （3）无关变量 ①实验叶片：同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量… ②烧杯中清水：等量,有足够的CO2 NaHCO3缓冲液的作用是：维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2 （4）实验结果 不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25 ℃） 台灯灯泡的功率（W） 40 40 40 台灯与烧杯的距离（cm） 10 20 30 叶片漂起的数量 5min 0 0 0 10min 9 8 9 15min 10 9 9 20min 13 10 10 25min 13 10 11 光照强度对光合作用强度有影响：在一定的范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用不断增强。 【注意】 （1） 叶片上浮的原因：光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 （2） 打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 （3） 为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 考点2:光合作用的影响因素及其应用 1.环境因素 （1）光照强度 ①原理：光照强度通过影响植物的光反应影响光合速率。一定范围内，光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，这使得暗反应中C3的还原速率加快，从而使光合作用产物含量增加。 ②曲线分析： A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。 AB段：光合<呼吸 B点：光补偿点，光合作用强度 =细胞呼吸强度。 BC段：光合>呼吸 C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。 A点 B点 BC段 AB段 ③总光合与净光合 A.关系：真正光合速率=净光合速率+呼吸速率 B.关系图 C. 表示方法 项目 表示方法 净光合速率（又称表观光合速率） O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量 真正光合速率（又称实际光合速率） O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量 呼吸速率（黑暗中测量） CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量 ④应用：欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。温室生产中，适当增加光照强度，可以提高光合速率，使作物增产。 （2）二氧化碳浓度 ①图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加; ②图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;图2中的A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B'点都表示CO2饱和点。 应用：施用有机肥;温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度。 大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度,增加产量 （3）温度 ①原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。 ②曲线分析 AB段 在B点之前，随着温度升高，光合速率增大 B点 酶的最适温度，光合速率最大 BC段 随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减少，50 ℃左右光合速率几乎为零 ③原理2:影响气孔开闭 盛夏的中午，温度高，气孔大多关闭，植物因为缺少CO2而光合作用强度下降。 （4）水分和矿质元素 ①原理 a.水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。 b.矿质元素通过影响叶绿素等相关化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 ②应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是：肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。 2.内部因素 （1）叶面指数 ①一定范围内随叶面积指数增大，总光合量不断增大，干物质积累量不断增加，呼吸量不断增加。 ②当增大到一定程度后，总光合量不再增加，原因是许多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积指数增大仍不断增加，故干物质积累量逐渐降低。 ③生产应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长；合理密植。 （2）叶龄 OA：一定范围内随着幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，光合速率不断增加。 AB：壮叶时，叶面积、叶绿体基本稳定，光合速率基本稳定。 BC：老叶时，随叶龄增加，叶绿素被破坏，光合速率下降。 生产应用：农作物、果树管理后期应适当摘除老叶、残叶。 3.外部因素（多因子影响） （1）光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断增大。 Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。 应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加 光照强度和CO2浓度以提高光合速率。 4.右图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题： ①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。 ②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔开度减小，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。 ③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。 ④依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 考点3:化能合成作用 1.概念：某些细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用，这些细菌属于自养生物。 2.化能合成作用与光合作用的比较 （1）相同点：本质相同，都是将无机物合成有机物。 （2）不同点：利用的能源不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是化学能。 第三部分 分层专练·靶向攻关 题型专攻·基础题（北京视野，单选，3大题型） 考查重点：光合色素的提取和分离，光合作用的原理和应用，影响光合作用的因素 题型一：光合色素的提取和分离 1．（2026·北京丰台·二模）以下实验中，酒精的用途错误的是（    ） A．观察花生种子的脂肪时，苏丹Ⅲ染液染色后用50%酒精洗去浮色 B．观察植物有丝分裂实验中，解离液中含体积分数为95%的酒精 C．绿叶中色素的提取和分离实验中，用无水乙醇提取色素 D．植物组织培养实验中，使用95%酒精对外植体进行消毒 2．（2026·北京房山·二模）下图为植物细胞部分结构电子显微镜下照片，以下说法错误的是（    ） A．在植物细胞中普遍存在 B．①富含光合色素和酶 C．与植物的能量转化有关 D．②中能够合成蛋白质 3．（2026·北京房山·二模）下列实验中，实验现象可直接用肉眼观察的是（    ） A．洋葱根尖细胞有丝分裂 B．黑藻叶片中叶绿体的流动 C．洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离与复原 D．绿叶中色素层析形成的色素带 4．（2026·北京昌平·一模）科研人员设置了5种光照处理：白光（CK）、白光:红光=4:1（WR）、白光:蓝光=4:1（WB）、白光:紫光=4:1（WP）、白光:绿光=4:1（WG），检测幼苗期青花菜相对叶绿素含量（SPAD）与净光合速率（Pn）结果如下图。相关叙述不正确的是（    ） A．实验应在相同光照强度与光照时长下进行 B．生产中可提高蓝光比例来提升净光合速率 C．相对叶绿素含量与净光合速率呈正相关，说明叶绿素是吸收光能的核心分子 D．WR组净光合速率最高，可能是补红光后叶绿素含量提升，促进了光反应 5．（2026·北京朝阳·一模）下列关于线粒体和叶绿体的叙述，正确的是（　　） A．均广泛存在于动植物细胞中 B．都具有双层膜，内膜均向内折叠 C．基质内都含有光合色素和代谢相关酶 D．在细胞内发挥功能均受到细胞核的控制 6．（25-26高三上·北京房山·期末）下列关于高中生物学相关实验的叙述，错误的是（    ） A．显微镜下可观察到图1中叶绿体流动速度和方向 B．显微观察前需使用甲紫对图2中的液泡进行染色 C．图3显示了根尖细胞有丝分裂各时期染色体形态 D．图4呈现了叶绿体色素的分离情况及色素带分布 7．（25-26高三上·北京通州·期中）科研人员探究了补充蓝光对栽培“阳光玫瑰”葡萄光合色素含量的影响，结果如表。下列分析不正确的是（    ） 色素含量（mg/g）组别 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素总量（a+b） 实验组 2.6 0.9 3.5 对照组 2.3 0.7 3.0 A．可用无水乙醇提取葡萄的光合色素 B．蓝光处理使叶绿素a、b的量均增加 C．蓝光处理对类胡萝卜素的合成无影响 D．蓝光对叶绿素b合成的作用更显著 8．（2025·北京·模拟预测）下列实验中，未体现实验设计的对照原则的是（    ） A．探究植物细胞的吸水和失水 B．探究酵母菌细胞呼吸的方式 C．绿叶中色素的提取和分离 D．DNA的粗提取和鉴定 9．叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的是（    ） A．用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B．用水做层析液观察花青苷的色素带 C．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 D．用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目 10．（24-25高三上·北京·阶段检测）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验，难以达成目的的是（　　） A．用花瓣细胞观察质壁分离现象 B．用花瓣大量提取叶绿素 C．利用分生区细胞制作临时装片并观察有丝分裂 D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养 题型二：光合作用的原理和应用 11．（2026·北京石景山·二模）研究人员探究了叶片温度、CO2浓度对某植物光合速率的影响，结果如下图所示。下列说法正确的是（    ） A．温度会影响酶活性，且仅对光合作用的暗反应阶段产生影响 B．较高CO2浓度下，温度约为35℃时植物的实际光合速率最高 C．30℃时，从低CO2浓度提至高CO2浓度，短时间内C5含量增加 D．较高CO2浓度下，光合速率对温度变化的响应更显著 12．（2026·北京东城·二模）将火龙果植株置于密闭、恒温的透明容器内进行实验，测得容器内O2含量变化如图，据图分析不能得出的是（　　） A．LM段曲线下降是因细胞呼吸消耗氧气 B．MN段曲线上升说明光合速率不断增加 C．MN段平均净光合速率为8×10-7mol/h D．N点后有机物合成速率等于分解速率 13．（2026·北京房山·二模）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下植株的光合速率，结果如图。以下推论正确的是（    ） A．CT植株和HT植株是发育状况基本相同的不同物种的植株 B．在35℃时，二者CO2固定量无显著差异 C．在50℃时，CT植株产生[H]的场所为叶绿体和线粒体 D．在45℃时，HT植株光合和呼吸速率差值最大 14．（2025·北京房山·一模）环境因素对两种植物光合作用的影响如图所示。下列相关叙述正确的是（    ） A．光照强度为r时，两种植物单位时间内固定的CO2量相同 B．适当提高温度，则图1中a、b之间的差值会变小 C．呼吸作用较弱的是植物1，更适合林下种植的是植物2 D．光照强度大于p时，两种植物均能正常生长 15．（2026·北京西城·一模）香樟幼树的光合速率与环境CO2浓度、土壤水分含量的关系如图。下列分析错误的是（　　） A．a点光合速率大于b点与气孔导度较大有关 B．bc段限制光合作用的主要因素是CO2浓度 C．干旱胁迫会降低香樟幼树同化CO2的能力 D．水分缺乏还影响香樟对土壤无机盐的利用 16．（2026·北京朝阳·一模）D1蛋白参与光反应，强光下易损伤，D1的合成及修复效率是维持光合速率的关键。下列叙述正确的是（　　） A．D1受损降低光反应ATP生成速率 B．新合成的D1在叶绿体基质中发挥作用 C．D1修复速率直接影响CO2与C5的结合过程 D．抑制D1基因的表达有利于植物对强光的适应 17．（25-26高三上·北京海淀·阶段检测）实验室中检测某陆生植物CO2吸收量和气孔导度在一天内的变化，结果如图。对该植物的推测合理的是（　　） A．CO2在夜晚被吸收并以某种形式暂时储存 B．白天气孔关闭，不进行暗反应过程 C．白天气孔关闭，不进行细胞呼吸 D．该植物不适合在干旱环境下生存 18．（25-26高三上·北京海淀·期末）将向日葵叶片置于含已知浓度12CO2和14CO2的密闭透明小室中，并依次进行光照和黑暗处理，叶片对两种CO2的吸收无明显差异。测定小室中12CO2浓度和14C放射性强度，计算得到比活度（14C放射性强度/12CO2浓度），结果如图。据此作出的分析，正确的是（　　） A．光照开始后，叶绿体中放射性首先出现在14C5 B．6～8 min内，叶片细胞固定12CO2的量接近于零 C．光照条件下，叶片会释放12CO2到小室中 D．转入黑暗后，比活度降低是由于14CO2被快速吸收 19．（25-26高三上·北京西城·期末）实验室中检测某陆生植物CO2吸收量和气孔导度在一天内的变化，结果如图。对该植物的推测合理的是（    ） A．空气中的CO2在夜晚被吸收并以某种形式暂时储存 B．白天气孔关闭，暗反应过程不需要CO2 C．白天气孔关闭，不进行细胞呼吸 D．该植物不适应干旱环境 20．（2023·北京·一模）景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，景天科植物的CAM途径是一种特殊代谢方式：气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环。图示为CAM代谢途径示意图，下列叙述不正确的是（    ） A．景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质 B．景天科植物CO2固定的场所是细胞质基质、叶绿体基质 C．甲发生在白天，乙发生在夜晚 D．景天科植物原产地夏季夜晚酶A活性高，酶B活性低 题型三：影响光合作用的因素 21．（2025·北京朝阳·二模）将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（　　） A．叶状体小段中CO2的减少导致其上浮 B．4℃条件下该叶状体小段无法进行光合作用 C．各组实验应确保水中的CO2浓度较高且相同 D．增加光照强度可使各组叶状体小段上浮数量均增加 22．（2025·北京·模拟预测）研究者用开放气室控制环境温度，在光照强度不变且足够高的条件下，检测柽柳的净光合速率等生理指标。环境温度从T0升高到T3，柽柳净光合速率逐渐升高，叶片气孔导度和胞间CO2浓度的变化如图。相关叙述错误的是（　　） A．从T2到T3，胞间CO2浓度是柽柳光合作用的限制因素 B．从T2到T3，气孔导度下降和净光合速率升高共同导致胞间CO2浓度下降 C．从T0到T3，叶绿体中光反应和暗反应酶的活性升高 D．从T0到T3，叶绿体中ATP和NADPH的相互转化加快 23．（25-26高三上·北京·开学考试）全球气候变化不断加重，多重胁迫对作物生长发育和产量的不利影响日益显著。研究者设计实验分析了玉米苗在最适条件（CT）、单一干旱（D）单一冷害（C），以及干旱和冷害双重胁迫（D&C）下的净光合速率差异如图。下列叙述错误的是（    ） A．25天生长期培养的目的是保证各组玉米苗在胁迫干预前长势一致 B．单一干旱胁迫下，玉米苗光合作用过程中的O2释放量、C3生成量均会减少 C．在双重胁迫下，冷害能够明显缓解干旱胁迫对玉米苗生长发育造成的损伤 D．实验表明，冷害对玉米苗可造成部分不可逆损伤，适度干旱可提高其抗逆性 24．（22-23高三上·北京·开学考试）生长于热带干旱地区的景天类植物白天气孔开放程度小，夜晚开放程度大，经过长期适应和进化形成独特的固定CO2的方式，如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．景天类植物白天气孔开放程度小，防止过度蒸腾作用 B．景天类植物夜间CO2净吸收速率可能大于0 C．景天类植物在暗期不能将CO2转化为糖类等光合产物 D．景天类植物光期pH小于暗期，利于暗反应进行 25．（2024·北京西城·一模）图a为三角叶滨藜和野姜的光合作用相关曲线，图b为长期在一定光强下生长的两株三角叶滨藜的光合作用相关曲线，相关说法错误的是（    ） A．野姜能够在较低光照强度下达到其最大光合速率 B．相同光照强度下三角叶滨藜净光合速率大于野姜 C．PAR＞800时增加CO2可能会提高野姜光合速率 D．图b表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关 26．（2025·北京·模拟预测）使用打孔器打出圆形小叶片若干个，向装满水的注射器中加入圆形小叶重复抽拉以排出叶片中气体。将圆形叶片随机分组后放入清水中，分别放置不同距离的光源，记录、统计每组圆形小叶浮起水面所需时间均值。关于本实验的说法中，错误的是（    ） A．小叶浮起的原因是由于光合作用产生O2所致 B．距离光源越远的组小叶浮起所需时间越长 C．使用苏打水代替清水后，小叶浮起所需时间变短 D．水温越高小叶浮起所需时间越来越短 27．（2025·北京丰台·二模）研究表明，光照强度改变会影响超级稻叶绿体的结构，相关数据如下表。下列叙述错误的是（　　） 品种 光强 叶绿素含量（g·m-2） 基粒数（个） 基粒厚度（μm） 基粒片层数（层） 超级稻 100% 0.43 20 0.25 10 25% 0.60 12 0.50 20 A．吸收光能的色素和光合作用相关酶均分布在类囊体膜上 B．光反应阶段产生的ATP和NADPH均为暗反应提供能量 C．弱光下超级稻叶绿素含量、基粒厚度和片层数均增加 D．弱光下超级稻通过调整叶绿体结构以增强适应性 28．（2025·北京东城·一模）将玉米的P基因导入水稻后，测得不同光照强度下转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率，结果如下图。下列叙述错误的是（　　） A．转入的P基因可以提高水稻的气孔导度 B．光照强度为4时，气孔导度是限制原种水稻光合速率的主要因素 C．光照强度为8时，两种水稻的真光合速率约为25μmol·m-2·s-1 D．转基因水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中 29．（2025·北京朝阳·一模）Rubisco是光合作用中催化CO2固定的酶。研究者以自然界中某Rubisco为原型（WT），构建单个氨基酸随机替换的Rubisco突变体库，其中两种突变体与WT酶的活性如图所示。相关推测正确的是（    ） A．光照和CO2充足时Rubisco活性是影响光合速率的重要因素 B．CO2浓度超过一定值后曲线不再升高是受反应体系中C5量限制 C．Rubisco突变体库中大多数突变体酶的活性都高于WT型 D．模仿酶V266G改造作物中Rubisco能提高作物光能利用率 30．（2025·北京通州·模拟预测）研究人员为探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（　　） A．在本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 C．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 D．在较低温度条件下进行实验，各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 两年重难·情境题（主要北京模拟，单选、非选择题） 设题创新:组装成磁性螺旋藻（MSP），考察光合作用的过程(T2);光伏农业系统，考查总光合与净光合（T5）;外源褪黑素（MT）对玉米叶片光合作用的调控作用，考查影响光合作用的因素(T8);光合与光呼吸调控新机制-未来作物增产新策略，考察光合作用的过程及影响因素(T11) 1．先民“道法自然”的农事智慧，在古书简牍间世代传续。下列对其蕴含的生物与环境关系的理解中，哪一项与古人之智相违背（    ） A．“谷田必须岁易”指的是不同年份轮换种植不同作物，可以有效地减轻病虫害和缓解土壤肥力下降 B．“区中草生，茇之”描述了要及时清除田里的杂草，体现了种间竞争对生物的影响 C．“地虽瘠薄，常加粪沃，皆可化为良田”描述的是通过施加有机肥改良农田，为农作物提供能量和有机物 D．“微雨众卉新，一雷惊蛰始……耕种从此起”体现水分和温度等随季节的变化是影响植物生长的重要因素 2．科学研究发现，肿瘤细胞可以借助内部的缺氧环境减少含氧自由基的生成而维系持续增殖状态。我国科研团队将磁性颗粒均匀涂至螺旋藻（颤蓝细菌）表面，组装成磁性螺旋藻（MSP），MSP 在外部磁场作用下靶向运动至癌变部位，促使癌细胞死亡后自身完成降解，机理如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．螺旋藻细胞质中存在 RNA-蛋白质复合物，细胞核中存在 DNA-蛋白质复合物 B．过程①利用 MSP 释放的 O2改变肿瘤组织内部的缺氧环境时需要补充光照和 CO2 C．在放射线、激光照射后，MSP 细胞受到损伤，不利于癌症的治疗 D．过程①利用 MSP 释放的 O2的场所在螺旋藻细胞的类囊体薄膜 3．淡水中铜绿微囊藻等有毒蓝细菌不仅会威胁其他生物的安全，还影响了渔业和旅游业的发展。研究发现，小檗碱能抑制铜绿微囊藻的生长，为探究小檗碱抑制铜绿微囊藻生长的机理，研究人员进行了相关实验，部分实验结果如图所示；检测乙组中铜绿微囊藻内光合色素的含量，发现两小组的差异不明显。下列叙述错误的是（    ） A．铜绿微囊藻细胞含有细胞膜和光合片层，但没有复杂的生物膜系统 B．夏季铜绿微囊藻易大量繁殖，与水温较高和光照较强利于光合作用有关 C．小檗碱可能通过抑制相关酶活性，进而抑制铜绿微囊藻的光合作用 D．渔业生产和旅游观光作用分别属于生物多样性的直接价值和间接价值 4．科研团队研究了C4植物（如玉米）和C3植物（如小麦）在三种环境条件下的光合速率（μmol CO2·m-2·s-1），结果如表所示。已知玉米的叶肉细胞和维管束鞘细胞通过“CO2泵（CO2浓缩”）机制（将空气中的CO2“泵”到植物细胞一个局部高浓度CO2的环境中）协同完成光合作用，其PEP羧化酶对CO2亲和力极高。下列叙述错误的是（　　） 植物类型 适宜条件（25℃，正常光） 高温、强光（40℃，强光） 低CO2浓度（150ppm） 玉米 35 32 30 小麦 30 15 10 A．玉米光合速率高于小麦，与C4植物高效转运和固定CO2的机制有关 B．高温、强光下小麦光合速率下降，与其气孔开度减小导致CO2吸收受阻有关 C．与适宜条件比，低CO2浓度下，小麦叶绿体基质中C3含量增加，C5含量减少 D．低CO2浓度下玉米光合速率变化不大，体现了PEP羧化酶高亲和力维持碳固定的优势 5．光伏农业系统由聚光光伏发电系统和农业大棚两部分组成，农业大棚上方安装聚光板利用太阳能发电，聚光板底部安装滤光膜。夏季蔬菜空心菜对高温有较好的适应性，为探究光伏发电系统对大棚作物生长影响，科研人员将空心菜分两组，分别在滤光膜遮挡（组一）和无滤光膜遮挡（组二）的种植箱中培养，并测量相关指标，结果如下表（差异不显著用相同字母a标识）。下列推测最合理的是（　　） 叶绿素a含量/mg·g-1 叶绿素b含量/mg·g-1 净光合速率/μmol·m-2·s-1 气孔导度/ol·m-2·s-1 胞间（CO₂浓度/μmol·mol-1 日间叶片温度/°C 组一 1.321 0.46 24.48 0.069 681.68 19.9 组二 1.287 0.397 19.41 0.038 1284.50 22.4 A．滤光膜主要吸收蓝紫光和红光 B．组一光能的利用效率小于组二 C．组一日间呼吸作用强度小于组二 D．组一空心菜有机物积累小于组二 6．研究小组为探究镁对水稻光合作用的影响，将正常培养38天的水稻分别转移到缺镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养12天后，每3h检测一次Vcmax（催化CO2固定的关键酶的最大羧化速率，反映碳固定的潜在能力）的变化，持续跟踪48h，实验结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．缺镁条件下，水稻叶片的Vcmax在全天24h内均显著低于正常组 B．光照条件下，镁对水稻叶片Vcmax的影响比黑暗条件下更显著 C．光照下+Mg2+组Vcmax持续上升，说明光照越强碳固定速率越快 D．生产实践中，提供适宜光照和Mg2+不利于增产 7．国家“十五五”规划将“深海深地极地探测”作为重大工程项目。我国科学家通过研究深渊中的多种生物，首次揭示了深渊生态系统的生命适应策略。下列有关推测正确的是（     ） A．深渊生物中的蛋白质可通过增加分子结构的稳定性以适应极端环境 B．深渊生物细胞膜中的饱和脂肪酸有助于在低温环境中维持细胞膜的流动性 C．深渊生物生活在黑暗环境中不能进行光合作用，因此细胞内不能合成有机物 D．深渊原核微生物的拟核区DNA与蛋白质结合形成染色体以增强稳定性适应高压环境 8．为探究外源褪黑素（MT）对玉米叶片光合作用的调控作用，研究人员设置对照（CK，正常供水）、干旱胁迫（DS，停止供水8天）和干旱胁迫＋100μmol/LMT（DS＋MT）三组，干旱处理8天后复水4天，测定不同时期叶片净光合速率（Pn）和胞间CO₂浓度（Ci），结果如下表。根据表中信息并结合光合作用原理分析，下列叙述正确的是（    ） 处理检测指标 干旱8天 复水4天 Pn（μ molCO2/m2·S） CK：25.6 DS：10.2 DS＋MT：18.4 CK：26.1 DS：14.5 DS＋MT：24.3 Ci（μ molCO₂/mol） CK：275 DS：358 DS＋MT：312 CK：270 DS：340 DS＋MT：288 A．干旱胁迫下，DS组Pn显著下降的主要原因是气孔导度降低，导致CO2吸收减少 B．复水后，DS＋MT组Pn恢复至接近CK水平，而DS组恢复缓慢，推测MT能促进光合作用相关结构的修复 C．与DS组相比，DS＋MT组在干旱条件下Pn较高，说明MT可完全消除干旱对光合作用的抑制 D．干旱胁迫下，DS组Ci升高，表明其Pn下降是由于固定二氧化碳的酶活性下降所导致 9．聚球藻是海洋中的一种蓝细菌，科研人员对一个天然缺乏乳酸合成途径的聚球藻细胞进行基因工程改造，以光合生物制造技术构建聚球藻细胞工厂来生产乳酸，如图所示（虚线部分代表改造后新增的细胞代谢途径）。在最初的改造方案中，科研人员在聚球藻细胞中引入来自保加利亚乳酸菌的天然NADH依赖型乳酸脱氢酶（LdhD），后因乳酸产量低，进一步开发出以LdhD为前体通过定点突变技术获得了NADPH依赖型突变酶（LdhDs）。下列相关叙述正确的是（　　） A．聚球藻进行光合自养的物质基础是分布于细胞质基质中的光合色素和相关酶 B．改造后的聚球藻与保加利亚乳酸菌的同化作用类型不同，异化作用类型相同 C．途径②比途径①乳酸产量高的原因是聚球藻光合作用中NADPH的生成量显著高于NADH D．对聚球藻的改造还需要引入外源乳酸转运蛋白基因并高效表达以避免乳酸在细胞内积累 10．叶片是植物给其他器官提供有机物的“源器官”，果实是储存有机物的“库器官”。为研究这两类器官之间的关系，现将若干生长状态相同的某植物均分为库源比（果实数量与叶片数量的比值）不同的甲、乙、丙三组进行实验，用14CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用，实验处理及结果见下表。下列说法错误的是（    ） 项目 甲组（保留枝条顶部1个果实、2片成熟叶） 乙组（保留枝条顶部1个果实、4片成熟叶） 丙组（保留枝条顶部1个果实、6片成熟叶） 库源比 1/2 1/4 1/6 净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 9.31 8.99 8.75 果实中含14C的光合产物/mg 21.96 37.38 66.06 单果重/g 11.81 12.21 19.59 注：净光合速率是指植物在单位时间单位叶面积从外界环境吸收的14CO2的量 A．库源比升高，植株的叶片相对减少，可提供给果实的有机物会增多 B．根据三组实验结果可知，随着库源比的升高，该植物净光合速率升高 C．该实验的目的是探究不同库源比对该植物叶片光合作用和光合产物分配的影响 D．蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，因为其不具有还原性，稳定性较高 11．（2026·北京昌平·二模）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 揭示光合与光呼吸调控新机制-未来作物增产新策略 阐明光合作用与光呼吸的精细调控机制，对提高作物光合效率、抗逆性和最终产量至关重要。 光呼吸是绿色植物在光下吸收O2，将叶绿体中的C5氧化分解为C3和CO2的过程。在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，R酶催化光呼吸过程；反之，R酶催化CO2的固定过程。 研究团队获得一株具有典型光呼吸表型的拟南芥AspRS3基因突变体，该突变体生长迟缓、矮小黄化。一方面AspRS3基因缺失抑制R酶等叶绿体基因编码蛋白的合成，导致光合膜系统的破坏和活性氧的积累，活性氧的积累会抑制核编码基因的表达和光呼吸酶的活性；另一方面，叶绿体基因编码蛋白合成障碍会抑制部分核基因表达，如Fd-GOGAT等光呼吸酶丰度下降，从而影响植物光合作用和光呼吸。 利用另一拟南芥突变体glu1（Fd-GOGAT功能缺陷）构建了突变体库，从中筛选到表型恢复突变体rog1（ROG1基因编码ABA合成关键酶），ABA（脱落酸）对碳同化和氮同化有抑制作用，这些抑制作用依赖于ABA信号通路中的关键组分——ABI5，其机制如下图。 本研究揭示了ABI5在ABA调控光合作用中的核心作用，为通过调控ABI5表达来提升碳氮利用效率、增加作物产量的新策略提供依据。而且ABI5突变体在高光胁迫下仍较好保持光合膜系统的光能捕获效率，说明在提升产量的同时并未显著牺牲抗逆性，这为其在未来农业中的应用提供了可能性。 注：RCA、RBCS是碳同化基因表达产物，GLU1是氮同化基因表达产物，GLN是谷氨酰胺，Glu是谷氨酸 (1)光呼吸与细胞呼吸的相同点是_____（答出两点即可）。文中的碳同化过程是指光合作用过程的_____阶段。 (2)植物在干旱天气和过强光照下，光反应速率______暗反应速率，光呼吸______，消耗光反应生成的多余NADPH和ATP，造成了能量的损耗，但也防止了强光对叶绿体的破坏，又可以为暗反应阶段提供原料。 (3)下列对具有典型光呼吸表型的拟南芥突变体相关叙述正确的是_____。 A．AspRS3基因突变抑制部分核基因表达导致光呼吸减弱 B．AspRS3基因突变导致光呼吸酶活性降低导致光呼吸减弱 C．AspRS3基因突变的拟南芥在高浓度CO2条件下能恢复正常生长 (4)请提出一条通过调控ABI5表达来提升碳氮利用效率、增加作物产量的新举措：_____。 12．（25-26高三上·北京昌平·期末）学习以下材料，回答（1）~（5）题。 藻类“碳工厂”的隐藏技能 藻类贡献了地球近一半的光合固碳，但水生环境中溶解态CO₂供应稀少且不稳定，严重限制了光合作用效率。藻类演化出独特的CO₂浓缩机制（CCM），其核心是叶绿体中的“蛋白核”——这个微区室能富集CO₂，为光合作用关键酶Rubisco提供充足底物；不过，受蛋白核基质特性影响，被浓缩的CO₂会不可避免地发生泄漏。 脂肪酸的合成同样涉及无机碳的“固定”：乙酰辅酶A羧化酶（ACC）催化HCO₃⁻与乙酰辅酶A生成丙二酰辅酶A，从而启动脂肪酸合成。在藻类细胞中，这两条关键的碳代谢途径共享叶绿体场所。 研究团队选用莱茵衣藻探索ACC与蛋白核之间的潜在联系。团队聚焦于可催化CO₂转化为HCO₃⁻的碳酸酐酶（LCIB）及ACC的关键亚基BCC1，分别利用控制红色荧光蛋白合成的Cherry和控制绿色荧光蛋白合成的mVenus作为报告基因，构建LCIB-Cherry融合基因及BCC1-mVenus融合基因，导入莱茵衣藻。显微镜下观察两种荧光分布，结果表明在低CO₂条件下，BCC1特异性汇聚于蛋白核外周LCIB富集的区域，来自蛋白核基质的泄漏CO₂在此处被重新转化为HCO₃⁻。而当外界CO₂浓度升高时，蛋白核消散，BCC1及LCIB也随之分散于整个叶绿体基质中。 进一步的研究表明，蛋白核功能缺陷突变体在脂肪酸合成上表现出明显缺陷，且海洋硅藻中也呈现类似的ACC空间分布特征。基于这些线索，团队提出了一个“ACC-CCM协同作用模型”，首次揭示了光合作用与脂肪酸合成这两条途径之间紧密的协同机制，阐释了藻类在贫碳环境中高效利用无机碳的新模式。 (1)藻类通过光合作用途径将____________，以维持地球的碳循环。 (2)显微镜下观察两种荧光分布结果为__________，支持相关结论。 (3)请根据文中信息在答题卡上完善“ACC-CCM协同作用模型”图__________。 (4)研究发现，在低CO₂条件下，BCC1可在蛋白核周围形成凝聚物。为防止HCO₃⁻从蛋白核区域泄漏到叶绿体基质中，写出一种藻类可能的应对策略：__________。 (5)藻类“ACC-CCM协同作用模型”的应用价值是__________ 13．（2026·北京朝阳·二模）研究者依据光合作用原理构建人工光合系统。 (1)绿色植物光合作用的光反应阶段，相关酶与光合色素均分布于叶绿体____________薄膜上。研究者从菠菜叶绿体中分离出该膜结构，以此构建光驱动能量再生模块（TEM）。 (2)向TEM中加入基础反应液，测量产能效果，结果如图1。 图1a表明，NADPH的生成依赖____________。图1b中，黑暗条件下TEM仍能产生少量ATP，原因是____________。 (3)为进一步测试TEM的供能效果，将TEM、基础反应液、乙醛酸、乙醛酸还原酶（Ghr）等封装进液滴，作为实验组，只含NADPH的液滴作为对照组1，含TEM和基础反应液的液滴作为对照组2，检测3组NADPH的浓度，部分结果如图2。 ①图2b中，对照组1的作用是____________。 ②实验结果表明，TEM可为Ghr催化反应高效供能。请在图2b中补充实验组的结果___________。 (4)研究者将TEM结合人工固碳循环，构建了人工光合系统。请从资源利用、环境保护角度，提出该系统可能的应用前景___________。 14．（25-26高三上·北京丰台·期末）光合海蛞蝓是一种软体动物，生活在浅海中，摄食藻类，能“窃取”藻类的叶绿体进行光合作用，研究者对此机制展开研究。 (1)光合海蛞蝓“窃取”藻类的叶绿体，储存在特定细胞的细胞器——窃获体中。若窃获体中的叶绿体类囊体薄膜形态结构保持完整，该类囊体可完成光合作用的________阶段。 (2)为确定窃获体内叶绿体的蛋白来源，研究者分离出该叶绿体中的蛋白，与植物类、动物类数据库进行匹配，结果如图1。进一步统计其中的植物类蛋白，发现其主要在图2的四种过程中发挥作用。 综合图1、图2，表明：________。 (3)为研究窃获体膜上的P蛋白对叶绿体光合作用的影响，研究者进行实验，结果如下： 实验一：黑暗条件下，P蛋白抑制剂组的耗氧量与对照组无显著差异； 实验二：光照条件下，P蛋白抑制剂组的净光合产氧量比对照组低62%。 综合实验一和实验二分析，设置黑暗条件实验的目的是：____________________。 (4)经过四周以上的饥饿处理后，光合海蛞蝓会变成橙色。研究者统计不同饮食状态下海蛞蝓窃获体所在细胞中的溶酶体数量，发现饥饿状态下的溶酶体数量远多于饱食状态，试解释原因。__________________________。 (5)请从物质与能量的角度，分析光合海蛞蝓形成窃获体的意义。____________________。 15．（25-26高三下·北京海淀·期中）生活在水中的单细胞植物衣藻的光合效率远高于水稻等农作物，科研人员对此展开研究，以期提高作物产量，保障粮食安全。 (1)CO2作为光合作用的原料，可通过________方式进入衣藻，同时CO2也能溶于水中生成进入衣藻。 (2)H和L是衣藻特有的蛋白质。科研人员将绿色荧光蛋白（GFP）基因与H基因融合，构建含H-GFP基因的表达载体，导入非洲爪蟾卵母细胞。将转基因细胞置于NaH14CO3培养液中培养，一段时间后，与导入仅含有GFP基因表达载体的非洲爪蟾卵母细胞相比，实验组出现________的现象，推测H是转运蛋白，且定位于细胞膜上。 (3)下列实验证据中，可支持“L是定位于叶绿体膜上的HCO3－转运蛋白”的有________。 a．L存在与H高度相似的氨基酸序列 b．L-GFP融合蛋白定位于衣藻叶绿体膜上 c．将L基因导入拟南芥后，从拟南芥中提取到L蛋白 d．敲除L基因后，衣藻叶绿体基质中的积累减少 (4)衣藻叶绿体中所含的C酶能催化快速转化为CO2。科研人员期望将H基因、L基因和C酶基因转入水稻，以提高水稻的光合效率。请在下图中补充文字和箭头，完善碳元素从胞外进入转基因水稻的叶肉细胞，参与光合作用的路径________。 (5)科研人员对转基因水稻进行检测，发现相应蛋白均成功表达并定位，但光合效率与野生型水稻基本相同。请基于系统观，即“系统是相互作用、相互依赖的组分形成的整体”对此现象作出合理解释_______________________。 五年真题·压轴题（主要北京视野，单选、非选择题） 高频考点：光合色素的提取和分离，光合作用的原理和应用，影响光合作用的因素 1．（2024·北京·高考真题）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验，难以达成目的的是（    ） A．用花瓣细胞观察质壁分离现象 B．用花瓣大量提取叶绿素 C．探索生长素促进其插条生根的最适浓度 D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养 2．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 3．（2023·北京·高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　） A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 4．（2022·北京·高考真题）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求精确定量的是（　　） A．探究光照强度对光合作用强度的影响 B．DNA的粗提取与鉴定 C．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度 D．模拟生物体维持pH的稳定 5．（2022·北京·高考真题）光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（　　） A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 6．（2021·北京·高考真题）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（　　） A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液 B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离 D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质 7．（2021·北京·高考真题）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（　　） A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近 B．35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等 C．50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能 D．HT植株表现出对高温环境的适应性 8．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）玉米籽粒形成过程中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2（PEPCK2）催化的反应如下图。下列叙述正确的是（　　） A．过程①在线粒体基质中进行 B．PEPCK2不能为草酰乙酸转化为PEP提供能量 C．PEPCK2不能催化其他来源的草酰乙酸转化为PEP D．PEPCK2活性提高可促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 9．（2026·浙江·高考真题）为探究不同环境因素对光合作用的影响，某同学选择金鱼藻、冰块、溶液、台灯、烧杯、氧传感器、米尺等材料和用具进行实验。下列叙述错误的是（　　） A．可探究的环境因素有光照强度、温度、浓度等 B．实验中可用单位时间的释放量表示光合速率 C．将室温下的实验装置移至冰水中，光合速率持续上升 D．可通过调节台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度 10．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用_________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的_________增多。 (2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体__________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是___________。 (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义_______。 11．（2023·北京·高考真题）学习以下材料，回答下面问题。 调控植物细胞活性氧产生机制的新发现 能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。 我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)叶绿体通过___________作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分___________。 (2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：_____，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 (3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：___________。 ①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株 (4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明___________。 12．（2020·北京·高考真题）阅读以下材料，回答（1）~（4）题。 创建D1合成新途径，提高植物光合效率 植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所，高温或强光常抑制光合作用过程，导致作物严重减产。光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是PSII的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代，使PSII得以修复。因此，D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSII的修复，进而影响光合效率。 叶绿体为半自主性的细胞器，具有自身的基因组和遗传信息表达系统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码，一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA 位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA mRNA的翻译过程，导致PSII修复效率降低。如何提高高温或强光下PSII的修复效率，进而提高作物的光合效率和产量，是长期困扰这一领域科学家的问题。 近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA，并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明，与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加，高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明，与野生型相比，转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高，增产幅度在8．1%~21．0%之间。 该研究通过基因工程手段，在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径，从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制，具有重要的理论意义与应用价值。随着温室效应的加剧，全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁，该研究为这一问题提供了解决方案。 （1）光合作用的__________反应在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与__________形成的复合体吸收、传递并转化光能。 （2）运用文中信息解释高温导致D1不足的原因___________。 （3）若从物质和能量的角度分析，选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是： ________________。 （4）对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解，正确的叙述包括__________。 A．细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位 B．细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同 C．细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译 D．细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同 E．细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同 13．（2026·安徽·高考真题）为探究钾对番茄光合作用的影响，研究人员测定了番茄的缺钾处理植株（LK）和正常培养植株（CK）在光照—遮阴—光照（）条件下的相关指标，结果见图1。 回答下列问题。 (1)叶肉细胞间隙中的CO2扩散至CO2固定位点至少需要跨______层生物膜。 (2)据图1分析，在遮阴条件下，CK与LK净光合速率曲线重合，限制净光合速率的最主要因素是______。在遮阴—光照转换初期，缺钾对番茄叶片气孔开闭的影响是______。 (3)研究发现，叶片钾含量与编码碳酸酐酶（催化CO2与之间的可逆反应）和RuBP羧化酶（催化CO2固定）基因的相对表达量均呈正相关。据此解释缺钾影响番茄光合作用的机制：______。 (4)在光照（0~2min）和黑暗（2~5min）条件下，叶绿体中3-磷酸甘油酸（PGA）和被还原的C3（TP）相对含量变化如图2。5~8min恢复光照，PGA相对含量的变化趋势是______，原因是______。 14．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）捕光复合体是叶绿体中捕获光能的关键结构，由光合色素和叶绿素结合蛋白(LHCP)组成，L蛋白与S蛋白等共同参与LHCP向类囊体膜的转运，L蛋白还参与叶绿素合成的调控，相关过程如图(a)。回答下列问题。 (1)用纸层析法分离野生型(WT)和L基因缺失突变体(l)植株的叶绿体色素，滤纸条均出现4条色素带。l组自上而下第三条带对应的色素是___________；与WT相比，该条带的颜色深浅变化是___________。相较于WT植株，l植株叶绿体内中间物1含量___________，l植株叶片暗反应中C3的___________反应过程会受影响。 (2)通过抗原—抗体杂交反应检测WT植株叶绿体基质和类囊体中L蛋白的量，结果如图(b)所示，结构2是___________。 (3)WT、l及s(S基因缺失突变体)植株的表型如图(c)所示，其中l对应的是___________(填“甲”“乙”或“丙”)，与WT相比，两突变体表型差异产生的原因是___________。 (4)为进一步验证L蛋白的功能，应在WT、l两种实验材料基础上，再补充两组不同的实验材料，分别为___________。 15．（2025·海南·高考真题）三角梅为海南的省花，其特化的苞片（变态叶）酷似花瓣，色彩丰富，被广泛用于园林绿化。回答下列问题。 (1)人工培育三角梅通常采用无性繁殖技术，其中传统技术有_____，现代生物技术有_____（各答1种即可）。 (2)三角梅苞片呈现红、粉、白等多种颜色，其原因之一是苞片细胞中含有不同的色素，这些色素主要分布在_____（填细胞器名称）。 (3)某团队研究了不同补光光源对三角梅叶片总叶绿素含量及开花数量的影响，补光时间为20：00~24：00，同一光照强度连续补光20天，处理后45天测定相关指标，结果见表。 测定指标 对照 紫光 红光 白光 总叶绿素含量（mg/g） 16.28 29.92 21.56 21.52 开花数（朵/株） 23.83 171.17 104.33 47.83 据表判断，三种补光光源中，最有利于三角梅开花的光源是_____，从光合作用角度分析其原因是_____。 (4)某小组为探究补光光源A和水溶性激素B同时作用对三角梅开花数量的影响，开展了如下实验， 组别 处理条件 开花数 实验目的或结论 对照组 无处理 + 作为对照。 实验组1 补充光源A ++ 与对照组相比，表明补充光源A有利于开花。 实验组2 喷施激素B溶液 +++ 与对照组和实验组1相比，表明①_____。 实验组3 ②_____ ++ 与实验组1相比，表明喷施激素B溶液的溶剂对开花无影响。 实验组4 补充光源A+喷施激素B溶液 +++++ 与实验组1和实验组2相比，表明③_____。 结论：补光光源A和水溶性激素B对三角梅开花数量的影响具有④_____作用。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10讲 光合作用 题型专攻·基础题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A D C D B C C D B 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D B D B B A A C A C 题号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 答案 C A C D B D A B A C 二年重难·情境题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B D C C B A B D A 11．(1) 消耗氧气；产生二氧化碳 暗反应 (2) 大于 加快 (3)AB (4)抑制ABI5基因的表达（利用基因编辑技术敲除ABI5基因） 12．(1)无机物(CO2)转化为有机物 (2)低CO2条件下红色荧光和绿色荧光在蛋白核外周共定位(或重叠)，高CO2条件下两种荧光分散于整个叶绿体基质中 (3) (4)在蛋白核外周富集BCC1以增强凝聚物的致密性，加速泄漏的CO2转化为HCO3-，形成局部高浓度区域使其被ACC高效利用，减少向叶绿体基质的扩散 (5)提高藻类的光合效率和脂肪酸产量，开发高产油微藻，促进生物燃料生产；增强碳捕获与利用，缓解温室效应，在生物能源和碳中和领域具有应用潜力 13．(1)类囊体 (2) 光和电子受体Fdx TEM上的腺苷酸激酶，可在黑暗中催化ATP的生成 (3) 排除NADPH自身分解对实验结果的影响 实验组的曲线整体在对照组2之下，实验组黑暗中的下降幅度比对照组2大，相关补充图示如下： 。 (4)制造有机物，解决粮食危机；摆脱土地种植限制，充分利用二氧化碳，缓解温室效应 14．(1)光反应 (2)叶绿体中蛋白质主要来源于动物类，少量来源于植物类，与翻译、光合作用密切相关 (3)排除P蛋白对呼吸作用的影响 (4)饥饿处理后，海蛞蝓会增加溶酶体用于消化叶绿体提供物质和能量 (5)海蛞蝓形成窃获体，在叶绿体中光合作用制造有机物；饥饿时，窃获体储存的叶绿体被分解，两种情况下均可利用叶绿体为自身提供物质和能量 15．(1)自由扩散 (2)胞内放射性强度较高，绿色荧光主要分布于细胞膜 (3)a、b、d (4) (5)光合作用依赖于叶绿体为核心的系统完成，系统中的反应受多因素共同影响。转入的基因提高了叶绿体内的CO2浓度，但光合作用效率还受其他因素制约（如暗反应中某种酶的活性），导致系统整体光合效率未能提高。 五年真题·压轴题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 B A C B D C B B C 10．(1) 电子显微镜 类囊体 (2)gk (3)BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 (4)BG响应光照强度变化，调控植物叶绿体发育（叶绿素含量），以实现不同光照条 件下光合效率最大化 11．(1) 光合 脂肪酸 (2)M酶活性下降使脂肪酸合成受阻，NADH 消耗减少，同时长时间光照促进产生NADH，NADH 含量升高，导致A 酸合成过多 (3)②④③① (4)线粒体与叶绿体之间通过A 酸-B 酸循环协同合作，将叶绿体中的[H]运输到线粒体氧化，以维持叶绿体内氧化还原稳态 12． 光反应 叶绿体的色素 ①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbA mRNA的翻译，影响了D1的合成 提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产 ABC 13．(1)3 (2) 光照强度 抑制气孔开放，促进气孔关闭 (3)酸酐酶活性的降低，限制CO₂的扩散能力，导致吸收的CO2减少，RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少 (4) 先减少后趋于稳定 光照增强，光反应增加，产生的[H]和ATP增多，消耗的C3增加，导致PGA含量下降；暗反应强度随后增强，一定时间后PGA含量维持相对稳定 14．(1) 叶绿素a 变浅 增多 还原 (2)类囊体 (3) 丙 L蛋白兼具调控叶绿素合成与协助LHCP转运的双重功能，而S蛋白仅参与LHCP的转运 (4)突变体中转入正常的L基因表达载体，让其重新表达L蛋白；向突变体中转入不含L基因的空表达载体 15．(1) 扞插、嫁接和压条 植物组织培养 (2)液泡或有色体 (3) 紫光 三角梅在紫光补光下叶绿素含量高于红光和白光组，叶绿素含量高则光合速率强，产生更多的有机物，引起植物开花更多 (4) 喷施激素B有利于开花，且开花数比补充光源A更有利于开花 喷施激素B溶液的溶剂+补充光源A 补充光源A和施加激素B能相互促进，开更多的花 协同 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $