第10 讲 光合作用（1图4核心6易错+三层精练）（专项训练）（江苏专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 以“考情-核心-易错-专练”四维架构系统整合光合作用知识，融合速记口诀、过程模型等方法，构建“结构-过程-调控-应用”逻辑链，强化生命观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |五年考情|5年江苏真题|考情定向法：高频考点情境归类|新课标要求→考题统计→备考策略| |四大核心|4核心+实验|一图串联法、速记口诀法、过程模型法|叶绿体结构→光合过程→影响因素→农业应用| |六大易错|6易错点|对比辨析法、反例纠正法|概念混淆→原理误解→应用偏差| |分层专练|3层题组|情境迁移法、曲线分析法|基础题→重难题→压轴题，覆盖全国视野与江苏特色|

第 10 讲 光合作用 第一部分 五年考情·精准定向 …………………………………………………………………… 1 江苏考情概览 高频考点情境 高效备考策略 第二部分 四大核心·主干速记 …………………………………………………………………… 3 一图串联·核心梳理·速记口诀 核心 01 捕获光能的色素和叶绿体结构 核心 02 光合作用的过程 核心 03 探究影响光合作用强度的环境因素 核心 04 光合作用原理在农业生产中的应用 第三部分 六大易错·逐点击破 …………………………………………………………………… 16 易错 01 混淆光合色素提取与分离的原理和试剂作用 易错 02 误认为光反应不需要酶催化、暗反应不需要光 易错 03 光照 / CO₂浓度骤变时 C₃、C₅含量变化判断错误 易错 04 混淆光反应与暗反应的场所和物质转化 易错 05 误认为光合作用产生的 O₂来自 CO₂ 易错 06 认为光合作用的产物只有葡萄糖 第四部分 分层专练·靶向攻关 …………………………………………………………………… 17 两年模拟·基础题（全国视野，单选+多选） 一年重难·情境题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 三年真题·压轴题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 江苏考情概览 新课标要求 考题统计 1. 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在 CO₂和 H₂O 转变为糖与 O₂的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能 2. 探究不同环境因素对光合作用强度的影响 3. 举例说明光合作用原理在生产中的应用 2025・江苏・人工光合系统的构建与能量转化 2024・江苏・光呼吸的调控机制与光合效率优化 2023・江苏・光合作用原理在大棚栽培中的应用 2022・江苏・光合速率的测定实验设计与结果分析 2021・江苏・光合作用过程与光照强度对光合速率的影响 高频考点情境 1.考查频次：近 5 年江苏高考对 "光合作用" 这一考点是必修 1 模块分值占比最高的核心考点之一。常与叶绿体结构、物质跨膜运输、酶的特性、实验设计综合命题。 2.考查要点：考查内容高度聚焦于光合色素的提取与分离实验、光反应与暗反应的过程及内在联系、光照 / CO₂浓度 / 温度对光合速率的影响曲线分析、光合作用的物质和能量转化、光合作用原理在农业生产中的应用。江苏卷特别注重考查 "物质与能量观"，以及光合作用与人工光合系统、全球气候变化、农业可持续发展的联系。 3.命题情境： 实验题占比逐年升高，侧重考查实验设计与误差分析 情境化命题增多，常结合基因工程、蛋白质工程改造光合酶 关注学科前沿，如人工光合、光呼吸调控、蓝细菌 CO₂浓缩机制 曲线分析题难度加大，侧重多因素交互作用的分析 备考策略 1.抓牢核心概念：必背：光合作用、光反应、暗反应、卡尔文循环、光合速率、光饱和点、CO₂饱和点、类囊体、基粒。 2.构建过程知识网络：以 "光能捕获→光反应→暗反应→有机物合成→能量转化" 为主线，重点掌握光反应与暗反应的场所、物质变化和能量差异，理清光合作用各阶段的内在联系。 3.突破实验难点：熟练掌握 "绿叶中色素的提取和分离"、"探究光照强度对光合作用强度的影响" 的实验原理、试剂作用、操作步骤和结果分析，能识别实验装置图并分析实验误差。 4.强化曲线分析：重点掌握光照强度、CO₂浓度、温度对光合速率影响的曲线，能准确判断曲线各段的生理意义，分析限制因素。 5.联系生产实际：关注合理密植、增施有机肥、大棚补光、CO₂施肥、间作套种等农业生产措施，能用光合作用原理解释这些措施的科学依据。 一图串联 速记口诀 光反应在类囊体，水分解放氧气；ATP NADPH 生，光能转活跃化学能； 暗反应在基质中，CO₂先固定后还原； C₃转变成糖类，活跃能转稳定能； 光暗反应紧相连，光照 CO₂是关键； 温度影响酶活性，合理密植增产量。 核心梳理 核心 01 捕获光能的色素和叶绿体结构 1．绿叶中色素的提取和分离 绿叶中色素的提取和分离 步骤 操作名称 详细操作内容 操作要点 1 提取色素 1. 称取5g新鲜绿色叶片，剪碎，放入研钵中 2. 向研钵中加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10mL无水乙醇 3. 充分、迅速研磨成匀浆 二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止色素被破坏；研磨要迅速，防止无水乙醇挥发 2 制备滤纸条 1. 将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条 2. 将滤纸条一端剪去两角 3. 在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线 滤纸条要干燥，剪去两角可防止层析液在边缘扩散过快，保证色素带平整 3 画滤液细线 1. 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线 2. 待滤液干后，再重复画2-3次 滤液细线要细、直、齐，重复画线可增加色素量，使色素带更清晰 4 分离色素 1. 将适量层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中 2. 用棉塞塞紧试管口 注意：滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，无法分离；层析液易挥发，要塞紧试管口 5 观察记录 1. 待层析液扩散至滤纸条上端时，取出滤纸条 2. 晾干后观察色素带的颜色、位置和宽度 观察时注意区分不同色素的颜色和排列顺序，从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 2.实验异常现象分析 常见问题 可能原因 解决方法 色素带颜色浅、 不清晰 1. 叶片不新鲜，色素含量低 2. 研磨不充分，色素释放少 3. 滤液细线画的次数少，色素量不足 4. 滤液细线触及层析液，色素溶解 1. 选择新鲜浓绿的叶片 2. 研磨时加入二氧化硅，充分研磨 3. 滤液细线干燥后重复画2-3次 4. 操作时保证滤液细线不接触层析液 色素带重叠、 不整齐 1. 滤纸条剪角不对称 2. 滤液细线画的不直、不均匀 3. 滤纸条放入层析液时倾斜 1. 滤纸条两端剪角对称 2. 用直尺辅助，画细、直的滤液细线 3. 滤纸条垂直放入层析液，保持竖直 层析液扩散慢， 实验时间长 1. 层析液配制比例不当 2. 环境温度过低 3. 滤纸条湿度大 1. 按正确比例配制层析液 2. 在适宜温度下进行实验 3. 使用干燥的滤纸条 只出现两条色素带 1. 叶片衰老 / 叶绿素被分解，叶绿素含量大幅下降，类胡萝卜素相对稳定 2.研磨时碳酸钙未加，叶绿素被有机酸破坏 3.选用黄化叶片，叶绿素合成不足 1. 选择新鲜浓绿的叶片 2. 研磨时加入少许碳酸钙 3. 控制无水乙醇的用量，保证色素浓度 3．色素的分布和作用 (1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。 (2)作用：吸收、传递、转化光能。 (3)吸收光谱：一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收光谱带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽。 4．叶绿体的结构和功能 核心 02 光合作用的过程 1.探索光合作用的部分实验 实验名称 研究者 关键设计/实验操作及现象 实验结论 希尔实验 希尔 离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H₂O，没有CO₂），在光照条件下可以释放出O₂ 水在叶绿体中光解，产生氧气 鲁宾和卡门实验 鲁宾、卡门 采用同位素¹⁸O进行两组对照实验，分别标记水和二氧化碳，追踪氧气的来源 光合作用释放的O₂全部来自水 阿尔农实验 阿尔农 通过实验观察发现，光照条件下，叶绿体的ATP合成过程始终伴随水的光解过程发生 光合作用光反应阶段，水的光解同步生成ATP 卡尔文实验 卡尔文 利用同位素¹⁴C标记CO₂，持续追踪光合作用过程中碳元素的转移路径 光合作用合成的有机物中的碳元素全部来自CO₂ 2．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 3．光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 4．光合作用的过程 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 与光的关系 必须在光下进行 不直接依赖光 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解： H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量转化 光能→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→ 有机物中的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋ 5.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“过程法”分析各物质变化 如图中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，相关物质含量在短时间内的变化： 环境变化类型 物质名称 含量变化 变化原因 光照减弱 NADPH、ATP 下降 光反应强度减弱，生成量减少 C₃ 上升 C₃的消耗减少，合成速率暂时不变 C₅ 下降 C₅的消耗速率暂时不变，合成量减少 CO₂供应减少 C₃ 下降 C₃的合成减少，消耗速率暂时不变 C₅ 上升 C₅的消耗减少，合成速率暂时不变 NADPH、ATP 上升 暗反应消耗量减少，光反应生成速率暂时不变 (2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化 6.光合作用原理的拓展 光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。 如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则： (1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为氧和H＋；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给NADP＋(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在NADPH和ATP中。 (2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋。 (3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有运输H＋和催化ATP的合成。合成ATP依赖于类囊体膜两侧的H＋浓度差形成的电化学势能。 7.化能合成作用与光合作用的对比 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 糖类等有机物 能量来源 光能 某些无机物氧化时释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 硝化细菌、硫细菌等 核心 03 探究影响光合作用强度的环境因素 1.光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。通常用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。影响光合作用强度的因素如下： 影响类型 具体因素 作用机制与影响规律 内因（植物自身因素） 光合色素的含量与种类 叶绿素（a、b）和类胡萝卜素负责吸收、传递、转化光能；色素含量越高，光反应速率越强；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 光合相关酶的数量与活性 酶催化光反应与暗反应的全过程，是暗反应速率的核心限制因素；酶的数量与活性受植物遗传特性、生长发育阶段决定。 叶绿体的数量与结构 叶绿体是光合作用的场所，类囊体（基粒）是光反应的具体位点；叶绿体数量越多、基粒堆叠越发达，光反应的容量与速率越高。 叶龄（叶片发育阶段） 幼叶：光合速率低（色素、酶含量少，叶绿体未发育成熟）；成熟叶：光合速率达到峰值；衰老叶：光合速率下降（叶绿素分解、酶活性降低）。 叶片气孔特性 气孔是 CO₂进入叶片的通道，气孔的密度、开度直接决定 CO₂供应能力，进而影响暗反应的速率。 外因（环境因素） 光照强度 直接决定光反应速率。弱光下，光合速率随光照强度升高而加快；达到光饱和点后，光合速率不再随光照增强而提升；光照低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率。 光质（光的波长） 光合色素对不同波长的光吸收效率不同：红光、蓝紫光下光合效率最高，绿光吸收最少、光合效率最低。 CO₂浓度 直接影响暗反应中 CO₂的固定速率。低浓度下，光合速率随 CO₂浓度升高而加快；达到CO₂饱和点后，速率不再提升；低于CO₂补偿点时，光合速率小于呼吸速率。 温度 通过影响光合酶的活性调控光合速率，存在最适温度。低于最适温度，酶活性受抑制，光合速率下降；高于最适温度，酶逐渐失活，同时高温会使气孔关闭、呼吸速率升高，净光合下降更明显。 水分 水是光合作用的原料之一；缺水主要通过诱导气孔关闭，减少 CO₂摄入，间接降低光合速率；严重缺水会破坏叶绿体结构，造成不可逆损伤。 矿质元素 N、Mg 是叶绿素与酶的重要组成成分；P 参与 ATP 合成、构成叶绿体膜结构；K 参与光合产物的运输与合成。缺乏对应元素会从不同环节限制光合作用。 2．实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。 (2)实验中变量分析 自变量 不同光照强度 控制自变量 调节光源与烧杯的距离进行控制 因变量 光合作用强度 检测因变量 同一时间段内叶片浮起的数量 对无关变量进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致 (3)实验流程：取材→排气→沉水→分组→光照→观察并记录。 (4)实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片也越多。 (5)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也增强(单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多)。 核心 04 光合作用原理在农业生产中的应用 农业生产的核心目标是提高农作物产量，而光合作用是农作物积累有机物的唯一途径。通过调控光合作用的各个环节，充分利用光能、CO₂和矿质资源，最大限度提高光合速率和有机物积累量，是现代农业增产的关键技术。 一、提高光能利用率 光能利用率是指植物光合作用所积累的有机物中所含的能量，占照射到单位土地面积上的太阳能总量的百分比。目前农作物的光能利用率普遍较低（仅为 0.5%-1%），提高光能利用率是增产潜力最大的途径。 1. 合理密植 原理：合理密植是指在单位面积土地上，根据土壤肥力、作物品种特性和栽培条件，种植适宜数量的植株，使群体结构合理，既能充分利用光能和土地资源，又能避免植株过密导致叶片相互遮挡、通风透光不良。 过密的弊端：植株过密时，下层叶片光照不足，光合速率降低，呼吸消耗增加；同时通风不良，CO₂供应不足，群体光合效率下降。 过稀的弊端：植株过稀时，单位面积上的总光合面积不足，大量光能被浪费，光能利用率低。 2. 间作套种 原理：间作是指在同一块土地上，同时种植两种或两种以上生育期相近的作物；套种是指在前一季作物生长后期，播种下一季作物。通过不同作物的合理搭配，利用它们在株高、光质需求、根系分布等方面的差异，充分利用光能、空间和土壤资源。 典型模式： 玉米 - 大豆间作：玉米株高较高，利用上层光照；大豆株高较矮，利用下层散射光。同时大豆根瘤菌能固氮，改善土壤肥力，实现 "玉米不减产，多收一季豆"。 小麦 - 棉花套种：在小麦收获前 1 个月左右播种棉花，延长棉花的生长期，充分利用光能和土地资源。 3. 株型改良 原理：通过育种手段培育矮杆、叶片直立、叶色浓绿的作物品种，增加群体光合面积，提高光能利用率。 矮杆品种优势：抗倒伏能力强，能适当增加种植密度；同时茎秆营养消耗减少，更多光合产物分配到籽粒中。 直立叶片优势：叶片直立时，既能接受上层直射光，又能使下层叶片获得更多散射光，提高群体光能利用率。 二、延长光合作用时间 延长光合作用时间是指在单位土地面积上，通过各种措施延长作物全年进行光合作用的总时间，从而增加有机物积累量。 1. 补充人工光照 原理：在光照不足的情况下（如冬季、阴雨天），通过人工光源补充光照，延长光合作用时间，提高光合速率。 光源选择：优先选择 LED 补光灯，其光谱可调节，能提供植物光合作用最需要的红光和蓝紫光，发光效率高，能耗低。 应用场景： 大棚蔬菜种植：冬季北方大棚光照时间短，每天补充 3-4 小时光照，可使黄瓜、番茄等蔬菜增产 20%-30%。 花卉栽培：通过补光调节花期，满足市场需求。 注意事项：补光强度不宜过高，避免造成光抑制；同时注意控制补光时间，防止影响植物的正常生理节律。 2. 轮作 原理：轮作是指在同一块土地上，按照一定的顺序轮换种植不同种类的作物。通过轮作，能延长全年内单位土地面积上的光合作用时间，同时改善土壤结构，减少病虫害发生。 典型轮作模式： 水稻 - 小麦轮作：水稻夏季生长，小麦冬季生长，全年土地几乎没有闲置期。 蔬菜 - 水稻轮作：早春种植蔬菜，夏季种植水稻，既能提高土地利用率，又能减轻蔬菜连作障碍。 优势：不同作物对土壤养分的需求不同，轮作能均衡利用土壤养分；同时能减少专一性病虫害的发生，降低农药使用量。 3. 地膜覆盖 原理：地膜覆盖能提高土壤温度，保持土壤水分，改善土壤理化性质，使作物提前播种，延长生长期，从而延长光合作用时间。 三、提高光合效率 光合效率是指植物在单位时间内，单位叶面积通过光合作用积累的有机物量。提高光合效率的核心是为光合作用提供最适宜的环境条件，使光合酶的活性达到最高水平。 1. 适当提高 CO₂浓度 CO₂是光合作用的原料，大气中 CO₂浓度约为 0.03%，远低于光合作用的最适浓度（0.1%-0.15%），因此适当提高 CO₂浓度能显著提高光合速率。 （1）大棚通风 原理：通过通风换气，使大棚内外空气流通，补充大棚内被光合作用消耗的 CO₂。 注意事项：冬季通风时要注意保温，避免冷空气大量进入导致大棚内温度过低。 （2）增施有机肥 原理：有机肥被土壤中的微生物分解，能释放出大量 CO₂，同时还能提高土壤肥力，改善土壤结构。 优势：成本低，效果持久，既能提高 CO₂浓度，又能为作物提供矿质营养。 （3）使用 CO₂发生器 原理：通过化学反应（如碳酸钙与盐酸反应）或燃烧天然气、液化石油气产生 CO₂，直接补充到大棚中。 优势：CO₂浓度可控，能精确调节到光合作用的最适浓度。 （4）秸秆生物反应堆技术 原理：将农作物秸秆粉碎后，加入微生物菌种，堆积发酵，在发酵过程中释放出大量 CO₂和热量，同时产生的腐殖质能提高土壤肥力。 优势：实现了秸秆的资源化利用，减少了环境污染，同时能提高地温 2-3℃，CO₂浓度提高 2-3 倍。 2. 控制适宜温度 温度通过影响光合酶的活性影响光合速率。大多数农作物光合作用的最适温度为 25-30℃，温度过高或过低都会导致光合酶活性降低，光合速率下降。 白天温度调控：白天将大棚内温度控制在光合作用的最适温度范围内，促进酶的活性，提高光合速率。当温度超过 35℃时，及时通风降温，避免高温导致酶活性降低和光呼吸增强。 3. 合理灌溉和施肥 水分和矿质元素是光合作用的重要原料和组成成分，合理灌溉和施肥能保证光合作用的正常进行。 （1）合理灌溉 原理：水分是光合作用的原料，同时能维持植物细胞的膨压，保证气孔开放，促进 CO₂进入叶肉细胞。缺水会导致气孔关闭，CO₂吸收减少，光合速率下降。 灌溉原则：根据作物的需水规律和土壤墒情进行灌溉，做到 "适时、适量"。避免大水漫灌，采用滴灌、喷灌等节水灌溉技术，既能节约用水，又能提高灌溉效率。 （2）合理施肥 原理：矿质元素参与光合色素、酶和 ATP 的合成，对光合作用有重要影响。 主要矿质元素的作用： 氮（N）：是叶绿素、酶和蛋白质的组成成分，适量施氮肥能提高叶绿素含量和酶的活性，促进光合作用。 磷（P）：参与 ATP 的合成和能量代谢，同时能促进光合产物的运输。 钾（K）：能促进光合作用产物的运输和积累，提高作物的抗逆性。 镁（Mg）：是叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素合成受阻，叶片发黄，光合速率下降。 施肥原则：根据作物的需肥规律和土壤肥力状况，进行配方施肥，做到氮、磷、钾合理搭配，同时适量补充微量元素。 叶面施肥：在作物生长后期，根系吸收能力下降时，可通过叶面喷施肥料，快速补充矿质元素，提高光合速率，延长叶片功能期。 易错 01 混淆光合色素提取与分离的原理和试剂作用 无水乙醇的作用是提取色素（溶解色素），层析液的作用是分离色素（利用溶解度差异）；二氧化硅的作用是使研磨充分，碳酸钙的作用是中和细胞中的有机酸，防止叶绿素被破坏。 易错 02 误认为光反应不需要酶催化、暗反应不需要光 光反应中 ATP 的合成需要 ATP 合成酶催化；暗反应虽然不需要光直接参与，但需要光反应提供的 ATP 和 NADPH，因此黑暗中暗反应只能进行很短时间，直到 ATP 和 NADPH 耗尽。 易错 03 光照 / CO₂浓度骤变时 C₃、C₅含量变化判断错误 错误认知：光照突然增强时，C₃含量增加，C₅含量减少；CO₂浓度突然升高时，C₃含量减少，C₅含量增加。 正确解析： 光照突然增强→光反应加快→ATP 和 NADPH 增多→C₃还原加快→C₃含量减少，C₅含量增加。 CO₂浓度突然升高→CO₂固定加快→C₃生成增多→C₃含量增加，C₅含量减少。 易错 04 混淆光反应与暗反应的场所和物质转化 错误认知：认为 CO₂的固定发生在类囊体薄膜上，水的光解发生在叶绿体基质中；认为暗反应产生 O₂。 正确解析：水的光解、O₂的释放、ATP 的合成都发生在叶绿体类囊体薄膜上；CO₂的固定、C₃的还原都发生在叶绿体基质中。 易错 05 误认为光合作用产生的 O₂来自 CO₂ 根据鲁宾和卡门的同位素标记实验，用 ¹⁸O 分别标记 H₂O 和 CO₂，发现只有标记 H₂O 时，产生的 O₂中才有 ¹⁸O，证明光合作用产生的 O₂全部来自 H₂O，CO₂中的氧原子进入有机物和 H₂O 中。 易错 06 认为光合作用的产物只有葡萄糖 光合作用的直接产物是三碳糖，三碳糖可以在叶绿体中转化为淀粉、脂质、氨基酸等，也可以运到细胞质基质中合成蔗糖。 两年模拟·基础题（全国视野，单选+多选） 亮点预览：结合厌氧绿硫细菌特殊光反应系统，考查原核光合结构与物质跨膜运输方式（T4）结合 Rubisco “浓缩微滴” 前沿研究，考查暗反应酶功能与光呼吸调控机制（T5）通过离体叶片蔗糖处理实验，考查光合产物反馈抑制对光合速率的影响（T9）结合空间站微重力研究情境，考查类囊体结构变化对光暗反应的联动影响（T11） 一、单选题 1．【生产实践・大棚栽培】（2026·江苏南通·一模）在塑料大棚中种植西瓜时，相关处理措施及其目的叙述错误的是（　　） A．注意合理密植，有利于提高西瓜品质和产量 B．白天适当提高温度，有利于提高光合速率、降低呼吸速率 C．摘除多余蔓枝，减少枝叶徒长，有利于养分供给果实 D．花期人工辅助授粉，有利于提高坐果率 2．【细胞结构・光合呼吸综合】（2026·江苏南通·二模）小球藻是一种自养型的单细胞藻类植物，相关叙述正确的是（    ） A．小球藻的细胞骨架能参与物质运输、能量转换 B．小球藻的叶绿体能产生ATP用于各项生命活动 C．小球藻的中心体在有丝分裂前期完成复制 D．小球藻的线粒体是葡萄糖氧化分解的场所 3．【曲线分析・多因素交互】（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 4．【原核光合・特殊光反应机制】（2026·河南周口·三模）绿硫细菌是一类严格厌氧的光合自养细菌，由于缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧光合作用。下图是绿硫细菌的光反应过程示意图，据图分析下列说法错误的是（　　） A．据图分析，绿硫细菌细胞内具有膜结构 B．图中可看出造成内腔和细胞质基质H+浓度差的过程有三个 C．图示H+的运输方式为协助扩散 D．该光合作用过程中最终电子供体是H2S 5．【酶结构・光呼吸调控】（2026·湖南郴州·三模）光合作用暗反应的关键酶Rubisco既可催化RuBP与CO2 反应进行碳固定，也可催化RuBP与O2反应进行光呼吸。研究发现，Rubisco在高等植物叶绿体基质中与特定蛋白共组装形成 “浓缩微滴”，显著提高局部CO2 浓度，从而提高碳固定效率。下列相关叙述错误的是（　　） A．Rubisco催化CO2固定发生在叶绿体基质中 B．“浓缩微滴”可减少光呼吸的发生，从而提高光合效率 C．高温可能破坏“浓缩微滴”的结构，导致CO2浓度无法维持 D．“浓缩微滴”会直接影响光反应中的ATP和NADPH产量 6．【同位素示踪・卡尔文循环】（2026·贵州黔西南·二模）卡尔文将培养的小球藻置于密闭容器中，持续通入14C标记的CO2，短时间后，利用热乙醇杀死细胞，提取细胞内物质，并分析物质的组成。下列有关叙述正确的是（　　） A．首先被检测出含有14C的物质是一种五碳化合物 B．延长通气反应时间，可检测到具有放射性的物质种类增加 C．研究暗反应中碳原子转移途径的实验要在避光环境下进行 D．停止CO2供应后的短时间内，含C的C3和C5的比值增大 7．【气孔调控・物质跨膜运输】（2026·陕西咸阳·三模）气孔是植物与外界进行气体交换的重要器官，气孔开闭与构成气孔的保卫细胞的状态密切相关。保卫细胞膜上的质子泵转运H+时依赖于ATP水解释放的能量，质子泵被ATP激活后，生物膜上K+、Cl﹣通道打开，导致气孔张开，过程如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．图中质子泵转运H+的方式与乙醇跨膜运输的方式相同 B．转运H+的过程中，质子泵磷酸化导致其空间结构改变 C．气孔张开的原因是K+、Cl﹣使细胞液浓度增大，保卫细胞失水 D．可对农作物大量施用钾肥增大植物气孔开度，有利于光合作用 8．【实验方法・同位素标记辨析】（2026·广西桂林·三模）同位素标记法是生物学研究中常用的方法，下列说法正确的是（　　） A．用含标记腺苷的培养液培养动物细胞，可能检测到放射性的结构只有细胞核和线粒体 B．给细胞提供标记的葡萄糖，被标记的化合物均为细胞呼吸的产物 C．噬菌体侵染细菌的实验若用标记噬菌体，则上清液和沉淀物中都有放射性 D．用标记的供小球藻光合作用，可根据放射性化合物出现的先后顺序推断暗反应过程中碳原子的转移路径 9．【光合产物・反馈调节】（2026·湖北十堰·三模）科研人员将某植物离体叶片漂浮于适宜浓度的蔗糖溶液中，给予适宜光照和温度条件。一段时间后，将叶片转移至不含蔗糖的缓冲液中，其他条件不变，测定结果如下表： 处理 净光合速率 （μmolO2·m-2·s-1） 叶片淀粉含量 （mg/g鲜重） 叶片蔗糖含量 （mg/g鲜重） 含蔗糖溶液 18.5 45.2 28.7 不含蔗糖缓冲液 24.6 32.8 16.5 已知该实验条件下，呼吸速率保持不变。根据表中信息及所学知识，下列叙述正确的是（　　） A．净光合速率升高，表明光反应速率的提高幅度大于暗反应 B．本实验不需要考虑缓冲液的渗透压，因为叶片自身能快速调节渗透压 C．叶片淀粉含量下降，其分解产物可直接作为暗反应的底物参与卡尔文循环 D．光照、温度是影响光合作用的主要环境因素，控制它们一致属于对无关变量的控制 10．【曲线模型・光补偿 / 饱和点】（2026·湖南长沙·三模）科研人员探究光照强度对某高等植物光合速率的影响，测得黑暗条件下CO₂释放速率为4 μmol·m⁻²·s⁻¹，光补偿点对应光照强度为m，光饱和点n对应的净光合速率为20 μmol·m⁻²·s⁻¹。下列分析正确的是（　　） A．m点时，植物叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 B．n点时，植物的总光合速率为20 μmol·m⁻²·s⁻¹ C．适当提高环境CO₂浓度，m点左移，n点对应净光合速率升高 D．光照强度超过n后，光合速率不再受任何环境因素的限制 二、多选题 11．【前沿情境・空间生物学】（2026·山东东营·一模）研究发现，在微重力环境中，植物叶肉细胞中类囊体薄膜松散、基粒堆叠程度降低、RuBP羧化酶（催化CO2的固定）活性下降。为探究微重力对光反应和暗反应的影响程度，我国空间站开展了相关实验。实验组除微重力环境外，其他条件与地面对照组相同。下列说法正确的是（    ） A．类囊体薄膜松散会影响光合色素和酶的分布，降低光反应速率 B．RuBP羧化酶催化CO2生成C3的过程中需要C5参与 C．若实验组叶肉细胞中ADP和NADP+含量均上升，则微重力对暗反应的影响程度大 D．若实验组中C3/C5比值较对照组显著升高，可推测微重力对光反应的影响程度大 12．【生态情境・弱光适应策略】（2026·江苏扬州·三模）科研人员利用遮荫实验模拟了某撂荒地区林下光环境对草本群落生物量的影响。图示不同遮荫强度下草本群落生物量变化，其中L72、L55、L32表示相对光照强度为对照组(CK，全光照)的72%、55%、32%。下列叙述错误的是（　　） A．随遮荫强度增加，撂荒地草本群落根冠比(根部生物量/地上部分生物量)保持不变 B．弱光使植物将有限的干物质向地下转移，以吸收更多的有机物 C．弱光下，植物通过减小根系保障叶片的扩张，以获取更多光能 D．植物在弱光下对有机物资源进行了优化分配，这是长期进化的结果 一年重难·情境题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 设题创新： 结合蓝细菌 CO₂浓缩机制的作物基因工程改造，对比原核与真核光合系统差异（T11）融合小球藻光合产氢与氨氮废水处理场景，考查光合代谢的工程化拓展应用（T14）整合光质光合调控与光敏色素信号通路，考查光作为能量与信号的双重作用（T15）深挖镁离子转运调控 Rubisco 活性的分子机制，延伸至作物增产的基因工程思路（T16） 一、单选题 1．【原核光合・不产氧光合机制】（2026·福建福州·一模）绿色硫细菌（厌氧菌）因缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧的光合作用，如图所示。下列说法错误的是（     ） A．绿色硫细菌在光合片层上将光能转化为NADPH和ATP中的化学能，用于暗反应 B．ATP合酶利用H+浓度差合成ATP，H+浓度差的形成只是因为高能电子提供能量导致H+跨膜运输 C．绿硫细菌的光合片层的功能类似类囊体 D．绿色硫细菌光合作用的光解底物是H2S而非H2O，这避免了大量氧气的产生，使得生命在氧气稀缺的环境中得以延续和发展 2．【信号调控・气孔运动机制】（2026·江苏镇江·一模）钾离子是调控大多数陆生植物气孔开放的核心离子。图示保卫细胞膜上的相关过程，下列叙述错误的是（　　） A．光被受体接收后会激活膜上H+泵增大外正内负的局部跨膜电位差 B．电位差驱动K+以协助扩散方式进入细胞以利于细胞吸水，气孔打开 C．打开气孔有利于叶肉细胞获得充足的CO2，提高植物的光合作用强度 D．当光照强度处于植物光补偿点时，叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用 3．【实验材料・洋葱多实验整合】（2026·江苏·一模）洋葱的管状叶、鳞片叶和根常用于生物学实验。下列相关叙述正确的是（　　） A．洋葱管状叶表皮细胞不能作为观察细胞质流动的实验材料 B．直接用高倍镜不易找到呈正方形的洋葱根尖分生区细胞 C．可用无水乙醇代替层析液用于分离洋葱管状叶的光合色素 D．用蔗糖溶液处理鳞片叶内表皮细胞后其液泡颜色由浅变深 4．【实验试剂・缓冲液功能辨析】（2026·江苏·一模）缓冲液是生物学实验中的常用试剂。下列相关叙述错误的是（　　） A．探究温度影响酶活性的实验中，缓冲液用于维持pH相对稳定 B．探究环境因素对光合作用强度影响的实验中，缓冲液可维持CO2供应 C．利用PCR扩增目的基因的实验中，缓冲液中添加Mg2+以激活DNA聚合酶 D．DNA片段的电泳鉴定实验中，缓冲液中添加核酸染料使DNA分子显色 5．【实验拓展・柱层析分离色素】（2026·江苏南通·一模）南通某中学兴趣小组提取了新鲜菠菜的光合色素，并用硅胶柱进行层析分离（色素的极性从小到大依次为叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素，极性小的色素在硅胶柱中随层析液的移动速率快，反之则慢），结果如下图。相关叙述正确的是（　　） A．提取色素时加入CaCO3是为了保护类胡萝卜素 B．层析时先在层析柱中加入层析液，再加入色素提取液 C．④是胡萝卜素，呈橙黄色，在层析柱中移动最快 D．四种色素带的高度与色素的含量呈正相关 6．【生产情境・农谚原理辨析】（2026·湖北·二模）谚语总结了我国劳动人民多年的生产实践经验。下列关于谚语的解释不合理的是（　　） A．“山药地要松，甘蔗行要齐”——适当松土、通风有利于农业增产 B．“追肥在雨前，一夜长一拳”——雨前施肥可使矿质元素溶解在水中更易被植物吸收 C．“春冻解，地气始通”——春天升温，细胞内结合水/自由水的比值升高，代谢增强 D．“春天粪堆密，秋后粮铺地”——粪肥中的有机物被分解者分解，为作物提供无机盐和CO2 7．【物质辨析・递氢体功能对比】（2026·江苏·三模）关于NADH和NADPH的叙述，错误的是（　　） A．两者组成元素均有C、H、O、N、P B．两者均可在植物的叶肉细胞中生成 C．两者均可作为还原剂参与细胞代谢 D．两者均可作为辅酶降低反应活化能 8．【特殊生物・化能合成作用】（2026·江苏·二模）华丽硫珠菌是一种单细胞生物，生活在富含硫化物的无机环境中。图示其外形及横切面，下列相关叙述错误的是（　　） A．从细胞核进化角度看，该菌可能介于原核和真核细胞之间 B．遗传信息在该菌内可边转录边翻译，且都发生在膜囊P内 C．大膜囊结构类似于植物细胞的液泡，可支撑菌体的丝状外形 D．该菌用硫化氢进行化能合成作用时，细胞可产生并释放氧气 9．【前沿情境・密闭生态系统】（2026·江苏徐州·三模）“天宫水族箱”是中国空间站中的密闭生态实验模块，其中4条斑马鱼和4克金鱼藻被密布小孔的挡板分隔在鱼室和植物培养间，由LED灯提供光源。下列相关叙述错误的是（    ） A．LED光源的调控对维持系统内O2和CO2的动态平衡至关重要 B．微重力可能影响水体中O2、CO2及排泄物的扩散分布，进而影响物质循环效率 C．该密闭系统中，斑马鱼和金鱼藻间的能量传递效率为10%～20% D．若LED光源意外关闭，短时间内斑马鱼细胞内乳酸含量可能上升 10．【实验材料・经典实验整合】（2026·江苏南通·三模）洋葱是高中生物学常见的实验材料，相关叙述正确的是（　　） A．向洋葱鳞茎组织样液中同时加入NaOH、CuSO4后，观察到砖红色沉淀 B．用纸层析法分离洋葱管状叶的色素，观察到最上面的色素带呈橙黄色 C．取洋葱根尖2～3 cm制片后显微观察，伸长区细胞均处于分裂间期 D．用95%的酒精提取洋葱研磨液中的DNA，离心后取上清液可得到DNA溶液 11．【基因工程・光合效率改造】（2026·江苏扬州·三模）蓝细菌可通过CO2浓缩机制主动富集无机碳提高光合效率如图1所示。研究人员利用该机制改造了水稻等农作物(如图2)，对比二者CO2浓缩机制，下列叙述正确的是（　　） A．两者的碳酸酐酶(CA)合成场所可能相同 B．两者糖类的合成均在羧酶体内完成 C．两者均依赖类囊体膜上的光合色素捕获光能 D．两者转运HCO3-所需的ATP来源相同 二、多选题 12．【实验操作・正误辨析】（2026·江苏南通·一模）下列生物学实验操作合理并且能观察到预期实验现象的是（　　） A．鉴定还原糖：向梨汁中加入斐林试剂，水浴加热→观察到砖红色沉淀 B．观察质壁分离：观察洋葱细胞原生质层位置，滴加3%蔗糖溶液→观察到质壁分离 C．提取绿叶中的色素：研钵中加入绿叶、、、无水乙醇，研磨，过滤→获得绿色滤液 D．电泳鉴定DNA：PCR产物与凝胶载样液混合，注入加样孔，电泳→紫外灯下观察到荧光条带 三、非选择题 13．【细胞分化・蓝细菌固氮光合协同】（2026·江苏·二模）固氮鱼腥藻是一种多细胞蓝细菌，主要由营养细胞和异形胞组成。图示其相关生理活动机制，其中的固氮酶必须在较为严苛的低氧环境中合成并发挥作用。请回答下列问题： (1)营养细胞和异形胞是两种功能互补的细胞。营养细胞通过光合作用合成有机物，并主要以___________的形式运输至异形胞，为后续反应提供NADPH；异形胞中的固氮酶可将N2转化为NH3，利于合成_____________等小分子有机物，以提供自身及营养细胞的营养需求。 (2)在营养细胞的光合作用过程中，PSⅡ受光激发，________分解并释放电子，电子经系列传递最终被________接受，以形成____________所需的还原剂。参与该过程的PSⅠ和PSⅡ都含有色素，这些色素的作用是______________。 (3)在异形胞固氮的相关生理过程中，PSⅠ受光激发形成的电子传递环使跨膜质子浓度梯度_____________，ATP的合成量_____________。该过程没有PSⅡ的参与，生理学意义是_____________。 (4)为探究固氮鱼腥藻能否成为新型肥料，科研人员在水稻田中进行了相关实验，结果如下表（各项数值单位均为相应的标准单位）。 指标 土壤理化性质 水稻产量 组别 铵态氮 硝态氮 有机质 每穴穗数 穗粒数 千粒重 未接种固氮鱼腥藻 6.01 2.5 23.26 12.26 200.39 21.47 接种固氮鱼腥藻 7.6 2.45 23.7 15.41 182.07 22.44 据表分析，固氮鱼腥藻可作为新型肥料，判断依据是_____________。 14．【环境应用・光合产氢与废水处理】（2026·江苏南京·二模）小球藻光合产氢是一种绿色环保的制氢方式，其机理如图1所示。氢酶是其中的关键酶，遇氧易失活。研究表明，亚铁离子（Fe2+）可诱导小球藻形成细胞聚集体，通过聚集体内部形成厌氧微环境实现持续产氢，如图2所示。请回答下列问题： (1)图1所示膜结构的基本支架是_____；NADPH参与卡尔文循环中_____阶段。 (2)自然状态下小球藻产氢效率低，原因可能是：白天光照条件下，_____；夜晚黑暗条件下，_____。Fe2+诱导小球藻聚集后，聚集体内部形成厌氧微环境的原因有_____。 (3)小球藻可用于处理氨氮废水。为研究处理氨氮废水后小球藻聚集体的产氢效果，研究人员用_____的培养基模拟废水培养小球藻，然后添加Fe2+诱导其聚集产氢，测定培养基中剩余含量、小球藻叶绿素含量和产氢量，如图3所示。分析曲线可知：与低浓度处理相比，高浓度条件下，小球藻去除效果和产氢量分别_____，产氢量变化的原因可能是_____。 (4)以下措施可能提高小球藻光合产氢效果的有_____（填字母）。 a、延长光照时间提高小球藻光合效率  b、定点突变改造氢酶分子结构 c、基因工程构建小球藻耗氧酶体系  d、将小球藻和厌氧细菌共同培养 15．【信号通路・光质双重调控】（2026·江苏常州·三模）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。在适宜温度下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 PIL15 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。据图回答下列问题： (1)图 a 中，当胞间 CO2 浓度在 900～1200 μmol.mol- 1 范围时，红光下光合速率的限制因子有_______，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因可能是 _______。 (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，总结出光影响植物生长的两条通路（图c）：通路 1 中，吸收光的物质①为____ , 通路 1 中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 _______ ，分布在__________ 的细胞内比较丰富。在图 c 中箭头旁用“（+） ”或“（-） ”标注 a 、b 的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关：a：_______、b：_______ 。总结图 c 中光对植物生长的作用，通路 1体现光是植物 _______和通路 2 中光作为_______ ，进而影响植物生理过程。 16．【分子机制・矿质元素与光合酶】（2026·江苏苏州·三模）1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Rubisco）是光合碳同化过程的关键酶，因其催化速率低，且对CO2和O2的专一性差，被称为“低效率酶”。水稻等作物增产的重要途径之一是提高Rubisco活性来改善光合作用。请回答下列问题： (1)在光合作用中，Rubisco参与的反应过程为___________，该过程生成的产物被还原时需要___________供能。一次卡尔文循环，三分子C5固定三分子CO2，形成六分子C3，其中五分子C3重新转变成了三分子C5，则合成一分子葡萄糖，需要经历___________次卡尔文循环。 (2)Rubisco由大亚基和小亚基组成，它们分别由叶绿体中基因与核基因编码。其中，小亚基在___________合成，并最终与大亚基在___________（填具体部位）中组装成有活性的全酶。 (3)镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，植物缺镁对光合作用的影响包括：叶绿体中___________合成受阻，从而影响光反应；抑制Rubisco活性降低碳同化。科学家开展了影响Rubisco活性因素的研究，结果如图1。据图可知，Rubisco活性存在___________变化，缺镁主要影响___________。 (4)实验还发现，叶绿体中Mg2+含量与Rubisco活性的变化相似，为研究其分子机制，提取叶绿体，进行25Mg2+喂食实验，结果如图2，表明叶绿体膜上存在___________。进一步研究证实合成该物质的基因表达过程受Mg2+浓度的调控，据此阐明短期缺镁降低水稻光合作用的机制是___________。依据该机制，通过基因工程提高水稻叶片Rubisco活性的思路是___________（写出一条）。 三年真题·压轴题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 设题创新：结合海蛞蝓 “盗食体” 共生现象，考查叶绿体半自主遗传与代谢特性（T2）结合大肠杆菌光合系统合成生物学改造，考查自养型工程菌的构建逻辑（T6）结合单细胞藻特殊产氢代谢途径，考查叶绿体基质的非常规生化反应（T9）以人工类囊体细胞为载体，考查光反应结构功能与暗反应体系搭建（T10） 一、单选题 1．【色素实验辨析】（2023·江苏·高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（　　） A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 2．【特殊生物共生】（2026·江西·高考真题）“神奇”动物海蛞蝓能选择性保留所摄食藻类中的叶绿体，并用一层膜包裹形成宿主衍生细胞器“盗食体”。“盗食体”内的叶绿体可合成部分光合蛋白，在一段时间内保持光合能力；“盗食体”可利用转运蛋白维持内部环境相对稳定。下列关于“盗食体”内叶绿体的推测，合理的是（　　） A．编码光合色素蛋白的基因来自海蛞蝓细胞核 B．需要海蛞蝓细胞为其提供原料进行光合作用 C．叶绿体外膜与海蛞蝓细胞膜的蛋白结构相同 D．能够通过分裂实现增殖以维持光合作用能力 3．【实验设计辨析】（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、NaHCO₃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 4．【试剂用途辨析】（2026·云南·高考真题）生物学实验常用到不同体积分数的酒精。下列说法错误的是（　　） A．用95%的酒精洗去苏丹Ⅲ染色后花生子叶薄片上的浮色 B．用无水乙醇提取绿叶中的色素 C．用95%的酒精冲洗经卡诺氏液浸泡的根尖 D．用70%的酒精对植物组织培养的外植体进行消毒 5．【实验操作纠错】（2025·天津·高考真题）老师检查同学们的生物实验报告时，发现其中有误的是（    ） A．电泳分离DNA片段时，需用缓冲液配制琼脂糖凝胶 B．检测酵母是否产生酒精时，需向培养液滤液中加入酸性重铬酸钾 C．提取和分离菠菜叶中的色素时，用层析液进行提取，用无水乙醇进行分离 D．为维持有丝分裂样品最佳观察状态，需在分裂旺盛时剪取根尖，用卡诺氏液固定 6．【合成生物学】（2025·福建·高考真题）科研人员将光合系统相关基因整合到大肠杆菌后，该菌能在无碳源培养基中生长繁殖。下列叙述错误的是（    ） A．必需整合光反应和暗反应系统的相关基因 B．暗反应所需的所有能量来源于细胞中的ATP C．改造成功的大肠杆菌可用作为唯一碳源 D．该菌在无碳源培养基中生长繁殖一定需要光照 二、多选题 7．【矿质元素光合影响】（2026·江西·高考真题）锌是植物生长发育的必需元素，缺锌会影响色氨酸(合成IAA的原料)和叶绿素等细胞组分的合成。研究人员分别测定了某植物幼苗在正常供锌(对照)和缺锌条件下培养40天后的相关指标(如表)。下列关于缺锌组的分析，合理的是（　　） 组别 叶绿素含量(mg·g-1) 净光合速率(μmolCO2·m-2·s-1) 气孔导度(mmolCO2·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(μmol·mol-1) IAA含量(ng·g-1) 对照组 3.1 12.5 416.9 329.8 72.6 缺锌组 1.5 9.6 247.2 363.6 34.7 A．净光合速率下降的直接原因是气孔导度下降 B．叶绿素含量下降的直接原因是净光合速率下降 C．胞间CO2浓度升高的直接原因是光合作用减弱 D．IAA含量下降的直接原因是合成原料供应不足 8．【籽粒代谢调控】（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．【光合特殊代谢】（2025·山东·高考真题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（    ） A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 三、非选择题 10．【人工光合系统】（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______。 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 …………………………………………………………………… 1 江苏考情概览 高频考点情境 高效备考策略 第二部分 四大核心·主干速记 …………………………………………………………………… 3 一图串联·核心梳理·速记口诀 核心 01 捕获光能的色素和叶绿体结构 核心 02 光合作用的过程 核心 03 探究影响光合作用强度的环境因素 核心 04 光合作用原理在农业生产中的应用 第三部分 六大易错·逐点击破 …………………………………………………………………… 16 易错 01 混淆光合色素提取与分离的原理和试剂作用 易错 02 误认为光反应不需要酶催化、暗反应不需要光 易错 03 光照 / CO₂浓度骤变时 C₃、C₅含量变化判断错误 易错 04 混淆光反应与暗反应的场所和物质转化 易错 05 误认为光合作用产生的 O₂来自 CO₂ 易错 06 认为光合作用的产物只有葡萄糖 第四部分 分层专练·靶向攻关 …………………………………………………………………… 17 两年模拟·基础题（全国视野，单选+多选） 一年重难·情境题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 三年真题·压轴题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 江苏考情概览 新课标要求 考题统计 1. 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在 CO₂和 H₂O 转变为糖与 O₂的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能 2. 探究不同环境因素对光合作用强度的影响 3. 举例说明光合作用原理在生产中的应用 2025・江苏・人工光合系统的构建与能量转化 2024・江苏・光呼吸的调控机制与光合效率优化 2023・江苏・光合作用原理在大棚栽培中的应用 2022・江苏・光合速率的测定实验设计与结果分析 2021・江苏・光合作用过程与光照强度对光合速率的影响 高频考点情境 1.考查频次：近 5 年江苏高考对 "光合作用" 这一考点是必修 1 模块分值占比最高的核心考点之一。常与叶绿体结构、物质跨膜运输、酶的特性、实验设计综合命题。 2.考查要点：考查内容高度聚焦于光合色素的提取与分离实验、光反应与暗反应的过程及内在联系、光照 / CO₂浓度 / 温度对光合速率的影响曲线分析、光合作用的物质和能量转化、光合作用原理在农业生产中的应用。江苏卷特别注重考查 "物质与能量观"，以及光合作用与人工光合系统、全球气候变化、农业可持续发展的联系。 3.命题情境： 实验题占比逐年升高，侧重考查实验设计与误差分析 情境化命题增多，常结合基因工程、蛋白质工程改造光合酶 关注学科前沿，如人工光合、光呼吸调控、蓝细菌 CO₂浓缩机制 曲线分析题难度加大，侧重多因素交互作用的分析 备考策略 1.抓牢核心概念：必背：光合作用、光反应、暗反应、卡尔文循环、光合速率、光饱和点、CO₂饱和点、类囊体、基粒。 2.构建过程知识网络：以 "光能捕获→光反应→暗反应→有机物合成→能量转化" 为主线，重点掌握光反应与暗反应的场所、物质变化和能量差异，理清光合作用各阶段的内在联系。 3.突破实验难点：熟练掌握 "绿叶中色素的提取和分离"、"探究光照强度对光合作用强度的影响" 的实验原理、试剂作用、操作步骤和结果分析，能识别实验装置图并分析实验误差。 4.强化曲线分析：重点掌握光照强度、CO₂浓度、温度对光合速率影响的曲线，能准确判断曲线各段的生理意义，分析限制因素。 5.联系生产实际：关注合理密植、增施有机肥、大棚补光、CO₂施肥、间作套种等农业生产措施，能用光合作用原理解释这些措施的科学依据。 一图串联 速记口诀 光反应在类囊体，水分解放氧气；ATP NADPH 生，光能转活跃化学能； 暗反应在基质中，CO₂先固定后还原； C₃转变成糖类，活跃能转稳定能； 光暗反应紧相连，光照 CO₂是关键； 温度影响酶活性，合理密植增产量。 核心梳理 核心 01 捕获光能的色素和叶绿体结构 1．绿叶中色素的提取和分离 绿叶中色素的提取和分离 步骤 操作名称 详细操作内容 操作要点 1 提取色素 1. 称取5g新鲜绿色叶片，剪碎，放入研钵中 2. 向研钵中加入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入10mL无水乙醇 3. 充分、迅速研磨成匀浆 二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止色素被破坏；研磨要迅速，防止无水乙醇挥发 2 制备滤纸条 1. 将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条 2. 将滤纸条一端剪去两角 3. 在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线 滤纸条要干燥，剪去两角可防止层析液在边缘扩散过快，保证色素带平整 3 画滤液细线 1. 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线 2. 待滤液干后，再重复画2-3次 滤液细线要细、直、齐，重复画线可增加色素量，使色素带更清晰 4 分离色素 1. 将适量层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中 2. 用棉塞塞紧试管口 注意：滤液细线不能触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，无法分离；层析液易挥发，要塞紧试管口 5 观察记录 1. 待层析液扩散至滤纸条上端时，取出滤纸条 2. 晾干后观察色素带的颜色、位置和宽度 观察时注意区分不同色素的颜色和排列顺序，从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 2.实验异常现象分析 常见问题 可能原因 解决方法 色素带颜色浅、 不清晰 1. 叶片不新鲜，色素含量低 2. 研磨不充分，色素释放少 3. 滤液细线画的次数少，色素量不足 4. 滤液细线触及层析液，色素溶解 1. 选择新鲜浓绿的叶片 2. 研磨时加入二氧化硅，充分研磨 3. 滤液细线干燥后重复画2-3次 4. 操作时保证滤液细线不接触层析液 色素带重叠、 不整齐 1. 滤纸条剪角不对称 2. 滤液细线画的不直、不均匀 3. 滤纸条放入层析液时倾斜 1. 滤纸条两端剪角对称 2. 用直尺辅助，画细、直的滤液细线 3. 滤纸条垂直放入层析液，保持竖直 层析液扩散慢， 实验时间长 1. 层析液配制比例不当 2. 环境温度过低 3. 滤纸条湿度大 1. 按正确比例配制层析液 2. 在适宜温度下进行实验 3. 使用干燥的滤纸条 只出现两条色素带 1. 叶片衰老 / 叶绿素被分解，叶绿素含量大幅下降，类胡萝卜素相对稳定 2.研磨时碳酸钙未加，叶绿素被有机酸破坏 3.选用黄化叶片，叶绿素合成不足 1. 选择新鲜浓绿的叶片 2. 研磨时加入少许碳酸钙 3. 控制无水乙醇的用量，保证色素浓度 3．色素的分布和作用 (1)分布：叶绿体类囊体薄膜上。 (2)作用：吸收、传递、转化光能。 (3)吸收光谱：一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收光谱带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽。 4．叶绿体的结构和功能 核心 02 光合作用的过程 1.探索光合作用的部分实验 实验名称 研究者 关键设计/实验操作及现象 实验结论 希尔实验 希尔 离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H₂O，没有CO₂），在光照条件下可以释放出O₂ 水在叶绿体中光解，产生氧气 鲁宾和卡门实验 鲁宾、卡门 采用同位素¹⁸O进行两组对照实验，分别标记水和二氧化碳，追踪氧气的来源 光合作用释放的O₂全部来自水 阿尔农实验 阿尔农 通过实验观察发现，光照条件下，叶绿体的ATP合成过程始终伴随水的光解过程发生 光合作用光反应阶段，水的光解同步生成ATP 卡尔文实验 卡尔文 利用同位素¹⁴C标记CO₂，持续追踪光合作用过程中碳元素的转移路径 光合作用合成的有机物中的碳元素全部来自CO₂ 2．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 3．光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 4．光合作用的过程 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 与光的关系 必须在光下进行 不直接依赖光 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解： H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量转化 光能→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→ 有机物中的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋ 5.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“过程法”分析各物质变化 如图中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，相关物质含量在短时间内的变化： 环境变化类型 物质名称 含量变化 变化原因 光照减弱 NADPH、ATP 下降 光反应强度减弱，生成量减少 C₃ 上升 C₃的消耗减少，合成速率暂时不变 C₅ 下降 C₅的消耗速率暂时不变，合成量减少 CO₂供应减少 C₃ 下降 C₃的合成减少，消耗速率暂时不变 C₅ 上升 C₅的消耗减少，合成速率暂时不变 NADPH、ATP 上升 暗反应消耗量减少，光反应生成速率暂时不变 (2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化 6.光合作用原理的拓展 光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。 如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则： (1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为氧和H＋；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给NADP＋(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在NADPH和ATP中。 (2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋。 (3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有运输H＋和催化ATP的合成。合成ATP依赖于类囊体膜两侧的H＋浓度差形成的电化学势能。 7.化能合成作用与光合作用的对比 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 糖类等有机物 能量来源 光能 某些无机物氧化时释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 硝化细菌、硫细菌等 核心 03 探究影响光合作用强度的环境因素 1.光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。通常用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。影响光合作用强度的因素如下： 影响类型 具体因素 作用机制与影响规律 内因（植物自身因素） 光合色素的含量与种类 叶绿素（a、b）和类胡萝卜素负责吸收、传递、转化光能；色素含量越高，光反应速率越强；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 光合相关酶的数量与活性 酶催化光反应与暗反应的全过程，是暗反应速率的核心限制因素；酶的数量与活性受植物遗传特性、生长发育阶段决定。 叶绿体的数量与结构 叶绿体是光合作用的场所，类囊体（基粒）是光反应的具体位点；叶绿体数量越多、基粒堆叠越发达，光反应的容量与速率越高。 叶龄（叶片发育阶段） 幼叶：光合速率低（色素、酶含量少，叶绿体未发育成熟）；成熟叶：光合速率达到峰值；衰老叶：光合速率下降（叶绿素分解、酶活性降低）。 叶片气孔特性 气孔是 CO₂进入叶片的通道，气孔的密度、开度直接决定 CO₂供应能力，进而影响暗反应的速率。 外因（环境因素） 光照强度 直接决定光反应速率。弱光下，光合速率随光照强度升高而加快；达到光饱和点后，光合速率不再随光照增强而提升；光照低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率。 光质（光的波长） 光合色素对不同波长的光吸收效率不同：红光、蓝紫光下光合效率最高，绿光吸收最少、光合效率最低。 CO₂浓度 直接影响暗反应中 CO₂的固定速率。低浓度下，光合速率随 CO₂浓度升高而加快；达到CO₂饱和点后，速率不再提升；低于CO₂补偿点时，光合速率小于呼吸速率。 温度 通过影响光合酶的活性调控光合速率，存在最适温度。低于最适温度，酶活性受抑制，光合速率下降；高于最适温度，酶逐渐失活，同时高温会使气孔关闭、呼吸速率升高，净光合下降更明显。 水分 水是光合作用的原料之一；缺水主要通过诱导气孔关闭，减少 CO₂摄入，间接降低光合速率；严重缺水会破坏叶绿体结构，造成不可逆损伤。 矿质元素 N、Mg 是叶绿素与酶的重要组成成分；P 参与 ATP 合成、构成叶绿体膜结构；K 参与光合产物的运输与合成。缺乏对应元素会从不同环节限制光合作用。 2．实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。 (2)实验中变量分析 自变量 不同光照强度 控制自变量 调节光源与烧杯的距离进行控制 因变量 光合作用强度 检测因变量 同一时间段内叶片浮起的数量 对无关变量进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致 (3)实验流程：取材→排气→沉水→分组→光照→观察并记录。 (4)实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片也越多。 (5)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也增强(单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多)。 核心 04 光合作用原理在农业生产中的应用 农业生产的核心目标是提高农作物产量，而光合作用是农作物积累有机物的唯一途径。通过调控光合作用的各个环节，充分利用光能、CO₂和矿质资源，最大限度提高光合速率和有机物积累量，是现代农业增产的关键技术。 一、提高光能利用率 光能利用率是指植物光合作用所积累的有机物中所含的能量，占照射到单位土地面积上的太阳能总量的百分比。目前农作物的光能利用率普遍较低（仅为 0.5%-1%），提高光能利用率是增产潜力最大的途径。 1. 合理密植 原理：合理密植是指在单位面积土地上，根据土壤肥力、作物品种特性和栽培条件，种植适宜数量的植株，使群体结构合理，既能充分利用光能和土地资源，又能避免植株过密导致叶片相互遮挡、通风透光不良。 过密的弊端：植株过密时，下层叶片光照不足，光合速率降低，呼吸消耗增加；同时通风不良，CO₂供应不足，群体光合效率下降。 过稀的弊端：植株过稀时，单位面积上的总光合面积不足，大量光能被浪费，光能利用率低。 2. 间作套种 原理：间作是指在同一块土地上，同时种植两种或两种以上生育期相近的作物；套种是指在前一季作物生长后期，播种下一季作物。通过不同作物的合理搭配，利用它们在株高、光质需求、根系分布等方面的差异，充分利用光能、空间和土壤资源。 典型模式： 玉米 - 大豆间作：玉米株高较高，利用上层光照；大豆株高较矮，利用下层散射光。同时大豆根瘤菌能固氮，改善土壤肥力，实现 "玉米不减产，多收一季豆"。 小麦 - 棉花套种：在小麦收获前 1 个月左右播种棉花，延长棉花的生长期，充分利用光能和土地资源。 3. 株型改良 原理：通过育种手段培育矮杆、叶片直立、叶色浓绿的作物品种，增加群体光合面积，提高光能利用率。 矮杆品种优势：抗倒伏能力强，能适当增加种植密度；同时茎秆营养消耗减少，更多光合产物分配到籽粒中。 直立叶片优势：叶片直立时，既能接受上层直射光，又能使下层叶片获得更多散射光，提高群体光能利用率。 二、延长光合作用时间 延长光合作用时间是指在单位土地面积上，通过各种措施延长作物全年进行光合作用的总时间，从而增加有机物积累量。 1. 补充人工光照 原理：在光照不足的情况下（如冬季、阴雨天），通过人工光源补充光照，延长光合作用时间，提高光合速率。 光源选择：优先选择 LED 补光灯，其光谱可调节，能提供植物光合作用最需要的红光和蓝紫光，发光效率高，能耗低。 应用场景： 大棚蔬菜种植：冬季北方大棚光照时间短，每天补充 3-4 小时光照，可使黄瓜、番茄等蔬菜增产 20%-30%。 花卉栽培：通过补光调节花期，满足市场需求。 注意事项：补光强度不宜过高，避免造成光抑制；同时注意控制补光时间，防止影响植物的正常生理节律。 2. 轮作 原理：轮作是指在同一块土地上，按照一定的顺序轮换种植不同种类的作物。通过轮作，能延长全年内单位土地面积上的光合作用时间，同时改善土壤结构，减少病虫害发生。 典型轮作模式： 水稻 - 小麦轮作：水稻夏季生长，小麦冬季生长，全年土地几乎没有闲置期。 蔬菜 - 水稻轮作：早春种植蔬菜，夏季种植水稻，既能提高土地利用率，又能减轻蔬菜连作障碍。 优势：不同作物对土壤养分的需求不同，轮作能均衡利用土壤养分；同时能减少专一性病虫害的发生，降低农药使用量。 3. 地膜覆盖 原理：地膜覆盖能提高土壤温度，保持土壤水分，改善土壤理化性质，使作物提前播种，延长生长期，从而延长光合作用时间。 三、提高光合效率 光合效率是指植物在单位时间内，单位叶面积通过光合作用积累的有机物量。提高光合效率的核心是为光合作用提供最适宜的环境条件，使光合酶的活性达到最高水平。 1. 适当提高 CO₂浓度 CO₂是光合作用的原料，大气中 CO₂浓度约为 0.03%，远低于光合作用的最适浓度（0.1%-0.15%），因此适当提高 CO₂浓度能显著提高光合速率。 （1）大棚通风 原理：通过通风换气，使大棚内外空气流通，补充大棚内被光合作用消耗的 CO₂。 注意事项：冬季通风时要注意保温，避免冷空气大量进入导致大棚内温度过低。 （2）增施有机肥 原理：有机肥被土壤中的微生物分解，能释放出大量 CO₂，同时还能提高土壤肥力，改善土壤结构。 优势：成本低，效果持久，既能提高 CO₂浓度，又能为作物提供矿质营养。 （3）使用 CO₂发生器 原理：通过化学反应（如碳酸钙与盐酸反应）或燃烧天然气、液化石油气产生 CO₂，直接补充到大棚中。 优势：CO₂浓度可控，能精确调节到光合作用的最适浓度。 （4）秸秆生物反应堆技术 原理：将农作物秸秆粉碎后，加入微生物菌种，堆积发酵，在发酵过程中释放出大量 CO₂和热量，同时产生的腐殖质能提高土壤肥力。 优势：实现了秸秆的资源化利用，减少了环境污染，同时能提高地温 2-3℃，CO₂浓度提高 2-3 倍。 2. 控制适宜温度 温度通过影响光合酶的活性影响光合速率。大多数农作物光合作用的最适温度为 25-30℃，温度过高或过低都会导致光合酶活性降低，光合速率下降。 白天温度调控：白天将大棚内温度控制在光合作用的最适温度范围内，促进酶的活性，提高光合速率。当温度超过 35℃时，及时通风降温，避免高温导致酶活性降低和光呼吸增强。 3. 合理灌溉和施肥 水分和矿质元素是光合作用的重要原料和组成成分，合理灌溉和施肥能保证光合作用的正常进行。 （1）合理灌溉 原理：水分是光合作用的原料，同时能维持植物细胞的膨压，保证气孔开放，促进 CO₂进入叶肉细胞。缺水会导致气孔关闭，CO₂吸收减少，光合速率下降。 灌溉原则：根据作物的需水规律和土壤墒情进行灌溉，做到 "适时、适量"。避免大水漫灌，采用滴灌、喷灌等节水灌溉技术，既能节约用水，又能提高灌溉效率。 （2）合理施肥 原理：矿质元素参与光合色素、酶和 ATP 的合成，对光合作用有重要影响。 主要矿质元素的作用： 氮（N）：是叶绿素、酶和蛋白质的组成成分，适量施氮肥能提高叶绿素含量和酶的活性，促进光合作用。 磷（P）：参与 ATP 的合成和能量代谢，同时能促进光合产物的运输。 钾（K）：能促进光合作用产物的运输和积累，提高作物的抗逆性。 镁（Mg）：是叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素合成受阻，叶片发黄，光合速率下降。 施肥原则：根据作物的需肥规律和土壤肥力状况，进行配方施肥，做到氮、磷、钾合理搭配，同时适量补充微量元素。 叶面施肥：在作物生长后期，根系吸收能力下降时，可通过叶面喷施肥料，快速补充矿质元素，提高光合速率，延长叶片功能期。 易错 01 混淆光合色素提取与分离的原理和试剂作用 无水乙醇的作用是提取色素（溶解色素），层析液的作用是分离色素（利用溶解度差异）；二氧化硅的作用是使研磨充分，碳酸钙的作用是中和细胞中的有机酸，防止叶绿素被破坏。 易错 02 误认为光反应不需要酶催化、暗反应不需要光 光反应中 ATP 的合成需要 ATP 合成酶催化；暗反应虽然不需要光直接参与，但需要光反应提供的 ATP 和 NADPH，因此黑暗中暗反应只能进行很短时间，直到 ATP 和 NADPH 耗尽。 易错 03 光照 / CO₂浓度骤变时 C₃、C₅含量变化判断错误 错误认知：光照突然增强时，C₃含量增加，C₅含量减少；CO₂浓度突然升高时，C₃含量减少，C₅含量增加。 正确解析： 光照突然增强→光反应加快→ATP 和 NADPH 增多→C₃还原加快→C₃含量减少，C₅含量增加。 CO₂浓度突然升高→CO₂固定加快→C₃生成增多→C₃含量增加，C₅含量减少。 易错 04 混淆光反应与暗反应的场所和物质转化 错误认知：认为 CO₂的固定发生在类囊体薄膜上，水的光解发生在叶绿体基质中；认为暗反应产生 O₂。 正确解析：水的光解、O₂的释放、ATP 的合成都发生在叶绿体类囊体薄膜上；CO₂的固定、C₃的还原都发生在叶绿体基质中。 易错 05 误认为光合作用产生的 O₂来自 CO₂ 根据鲁宾和卡门的同位素标记实验，用 ¹⁸O 分别标记 H₂O 和 CO₂，发现只有标记 H₂O 时，产生的 O₂中才有 ¹⁸O，证明光合作用产生的 O₂全部来自 H₂O，CO₂中的氧原子进入有机物和 H₂O 中。 易错 06 认为光合作用的产物只有葡萄糖 光合作用的直接产物是三碳糖，三碳糖可以在叶绿体中转化为淀粉、脂质、氨基酸等，也可以运到细胞质基质中合成蔗糖。 两年模拟·基础题（全国视野，单选+多选） 亮点预览：结合厌氧绿硫细菌特殊光反应系统，考查原核光合结构与物质跨膜运输方式（T4）结合 Rubisco “浓缩微滴” 前沿研究，考查暗反应酶功能与光呼吸调控机制（T5）通过离体叶片蔗糖处理实验，考查光合产物反馈抑制对光合速率的影响（T9）结合空间站微重力研究情境，考查类囊体结构变化对光暗反应的联动影响（T11） 一、单选题 1．【生产实践・大棚栽培】（2026·江苏南通·一模）在塑料大棚中种植西瓜时，相关处理措施及其目的叙述错误的是（　　） A．注意合理密植，有利于提高西瓜品质和产量 B．白天适当提高温度，有利于提高光合速率、降低呼吸速率 C．摘除多余蔓枝，减少枝叶徒长，有利于养分供给果实 D．花期人工辅助授粉，有利于提高坐果率 【答案】B 【详解】A、合理密植可充分利用光照和空间资源，提高光能利用率，减少因过度遮阴导致的呼吸消耗，从而提升光合产物积累，提高品质和产量，A正确； B、白天适当升温可提高光合作用相关酶的活性，促进光反应与暗反应，提高光合速率；但温度升高会增强呼吸作用相关酶的活性，使呼吸速率上升而非降低（呼吸速率在适宜范围内随温度升高而加快），B错误； C、摘除多余蔓枝可减少营养器官（枝叶）对无机盐、水分及有机养分的竞争性消耗，使光合产物更多供给果实发育，C正确； D、人工辅助授粉可弥补大棚内传粉媒介（如昆虫）的不足，确保花粉落到柱头完成受精，形成种子并促进果实发育，提高坐果率，D正确； 故选B。 易错提醒： 误认 “白天升温能降低呼吸速率”。实际上温度升高会同时提高光合酶和呼吸酶的活性，光合速率和呼吸速率都会上升；白天适当升温的收益是光合速率提升幅度大于呼吸，净光合增加，并非呼吸速率下降。 避坑技巧：牢记 “温度对酶活性的影响是双向的”，只要在适宜范围内，升温会同时加快光合和呼吸，不存在升温只促光合、抑呼吸的情况。 2．【细胞结构・光合呼吸综合】（2026·江苏南通·二模）小球藻是一种自养型的单细胞藻类植物，相关叙述正确的是（    ） A．小球藻的细胞骨架能参与物质运输、能量转换 B．小球藻的叶绿体能产生ATP用于各项生命活动 C．小球藻的中心体在有丝分裂前期完成复制 D．小球藻的线粒体是葡萄糖氧化分解的场所 【答案】A 【详解】A、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，可参与细胞内的物质运输、能量转换、信息传递等生命活动，A正确； B、叶绿体光反应阶段产生的ATP一般用于暗反应中C3的还原，细胞其他生命活动所需ATP主要由细胞呼吸提供，B错误； C、中心体的复制发生在有丝分裂间期，有丝分裂前期中心体移向细胞两极发出星射线形成纺锤体，C错误； D、葡萄糖的氧化分解第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖在此处分解为丙酮酸后才能进入线粒体进一步氧化分解，线粒体不能直接分解葡萄糖，D错误。 故选A。 3．【曲线分析・多因素交互】（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。 4．【原核光合・特殊光反应机制】（2026·河南周口·三模）绿硫细菌是一类严格厌氧的光合自养细菌，由于缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧光合作用。下图是绿硫细菌的光反应过程示意图，据图分析下列说法错误的是（　　） A．据图分析，绿硫细菌细胞内具有膜结构 B．图中可看出造成内腔和细胞质基质H+浓度差的过程有三个 C．图示H+的运输方式为协助扩散 D．该光合作用过程中最终电子供体是H2S 【答案】C 【详解】A、图中的光合片层能够吸收光能对H2S进行光解，在功能上相当于高等植物的类囊体膜，因此绿硫细菌细胞内具有膜结构，A正确； B、内腔和细胞质基质H+浓度差形成的原因包括①高能电子（e-）提供能量进行H+的跨膜运输、②内腔中H2S分解产生H+、③细胞质基质中NADPH合成消耗H+，B正确； C、ATP合酶运输H+是顺浓度梯度进行的，属于协助扩散；经电子和H+传递链进入内腔的H+的运输方式为逆浓度梯度运输，属于主动运输，C错误； D、绿硫细菌进行不产氧光合作用，H2S代替了H2O，该光合作用过程中最终电子供体是H2S，D正确。 5．【酶结构・光呼吸调控】（2026·湖南郴州·三模）光合作用暗反应的关键酶Rubisco既可催化RuBP与CO2 反应进行碳固定，也可催化RuBP与O2反应进行光呼吸。研究发现，Rubisco在高等植物叶绿体基质中与特定蛋白共组装形成 “浓缩微滴”，显著提高局部CO2 浓度，从而提高碳固定效率。下列相关叙述错误的是（　　） A．Rubisco催化CO2固定发生在叶绿体基质中 B．“浓缩微滴”可减少光呼吸的发生，从而提高光合效率 C．高温可能破坏“浓缩微滴”的结构，导致CO2浓度无法维持 D．“浓缩微滴”会直接影响光反应中的ATP和NADPH产量 【答案】D 【详解】A、CO2固定属于暗反应阶段的反应，暗反应的发生场所是叶绿体基质，因此Rubisco催化CO2固定的过程发生在叶绿体基质中，A正确； B、Rubisco既能催化RuBP与CO2的碳固定反应，也能催化RuBP与O2的光呼吸反应，“浓缩微滴”可提高局部CO2浓度，使Rubisco更多参与碳固定过程，减少光呼吸的发生，进而提高光合效率，B正确； C、“浓缩微滴”是Rubisco和特定蛋白共组装形成的结构，高温会破坏蛋白质的空间结构，因此高温可能破坏“浓缩微滴”的结构，使其无法维持局部高CO2浓度，C正确； D、ATP和NADPH是光反应的产物，“浓缩微滴”直接作用于暗反应阶段，提高暗反应的碳固定效率，不会直接影响光反应中ATP和NADPH的产量，D错误。 6．【同位素示踪・卡尔文循环】（2026·贵州黔西南·二模）卡尔文将培养的小球藻置于密闭容器中，持续通入14C标记的CO2，短时间后，利用热乙醇杀死细胞，提取细胞内物质，并分析物质的组成。下列有关叙述正确的是（　　） A．首先被检测出含有14C的物质是一种五碳化合物 B．延长通气反应时间，可检测到具有放射性的物质种类增加 C．研究暗反应中碳原子转移途径的实验要在避光环境下进行 D．停止CO2供应后的短时间内，含C的C3和C5的比值增大 【答案】B 【详解】A、卡尔文循环中，14C标记的CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，故首先检测到14C的物质是三碳化合物，A错误； B、延长反应时间，14C会从三碳化合物逐渐转移到葡萄糖、RuBP等多种物质中，放射性物质种类增加，B正确； C、暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，黑暗环境中光反应无法进行，暗反应也会停止，不能在黑暗中研究暗反应中碳原子转移途径，C错误； D、停止CO2供应的短时间内，C3生成减少，消耗不变，C3含量下降；C5消耗减少，生成不变，C5含量上升，故含14C的C3和C5的比值减小，D错误。 7．【气孔调控・物质跨膜运输】（2026·陕西咸阳·三模）气孔是植物与外界进行气体交换的重要器官，气孔开闭与构成气孔的保卫细胞的状态密切相关。保卫细胞膜上的质子泵转运H+时依赖于ATP水解释放的能量，质子泵被ATP激活后，生物膜上K+、Cl﹣通道打开，导致气孔张开，过程如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．图中质子泵转运H+的方式与乙醇跨膜运输的方式相同 B．转运H+的过程中，质子泵磷酸化导致其空间结构改变 C．气孔张开的原因是K+、Cl﹣使细胞液浓度增大，保卫细胞失水 D．可对农作物大量施用钾肥增大植物气孔开度，有利于光合作用 【答案】B 【详解】A、质子泵转运H+依赖ATP水解释放的能量，属于主动运输；乙醇跨膜运输的方式为自由扩散，二者运输方式不同，A错误； B、转运H+的主动运输过程中，ATP水解产生的磷酸基团可使质子泵（载体蛋白）发生磷酸化，导致其空间结构发生改变，进而完成H+的转运，B正确； C、K+、Cl﹣进入保卫细胞后使细胞液浓度增大，细胞液渗透压升高，保卫细胞吸水膨胀，使气孔张开，C错误； D、大量施用钾肥会导致土壤溶液浓度过高，植物根细胞无法吸水甚至失水，出现烧苗现象，反而不利于植物生长和光合作用，D错误。 8．【实验方法・同位素标记辨析】（2026·广西桂林·三模）同位素标记法是生物学研究中常用的方法，下列说法正确的是（　　） A．用含标记腺苷的培养液培养动物细胞，可能检测到放射性的结构只有细胞核和线粒体 B．给细胞提供标记的葡萄糖，被标记的化合物均为细胞呼吸的产物 C．噬菌体侵染细菌的实验若用标记噬菌体，则上清液和沉淀物中都有放射性 D．用标记的供小球藻光合作用，可根据放射性化合物出现的先后顺序推断暗反应过程中碳原子的转移路径 【答案】D 【详解】A、腺苷是RNA的组成成分，而RNA主要存在于细胞核、线粒体和核糖体中，因此，当使用含3H标记的腺苷培养液培养动物细胞时，放射性标记会出现在核糖体、线粒体、细胞核中，A错误； B、给细胞提供18O标记的葡萄糖，如果是肝脏细胞，可将18O标记的葡萄糖合成肝糖原，肝糖原不是细胞呼吸的产物，B错误； C、15N不具放射性，故若用15N标记噬菌体，则上清液和沉淀物中都无放射性，C错误； D、用14C标记14CO2的供小球藻光合作用，根据带14C标记的化合物出现时间的先后顺序，推测出了C的转移过程，光合作用的暗反应的物质变化为：暗反应中14CO2经固定成214C3，再还原成14C6H12O6和14C5，故C的转移过程可表示为14CO2→14C3→14C6 H12O6+14C5，D正确。 9．【光合产物・反馈调节】（2026·湖北十堰·三模）科研人员将某植物离体叶片漂浮于适宜浓度的蔗糖溶液中，给予适宜光照和温度条件。一段时间后，将叶片转移至不含蔗糖的缓冲液中，其他条件不变，测定结果如下表： 处理 净光合速率 （μmolO2·m-2·s-1） 叶片淀粉含量 （mg/g鲜重） 叶片蔗糖含量 （mg/g鲜重） 含蔗糖溶液 18.5 45.2 28.7 不含蔗糖缓冲液 24.6 32.8 16.5 已知该实验条件下，呼吸速率保持不变。根据表中信息及所学知识，下列叙述正确的是（　　） A．净光合速率升高，表明光反应速率的提高幅度大于暗反应 B．本实验不需要考虑缓冲液的渗透压，因为叶片自身能快速调节渗透压 C．叶片淀粉含量下降，其分解产物可直接作为暗反应的底物参与卡尔文循环 D．光照、温度是影响光合作用的主要环境因素，控制它们一致属于对无关变量的控制 【答案】D 【详解】A、净光合速率升高说明总光合速率升高，光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+，二者相互制约、速率协同提升，不存在光反应提高幅度大于暗反应的情况，A错误； B、缓冲液的渗透压属于无关变量，若渗透压过高会导致叶片细胞失水，影响细胞正常代谢进而干扰实验结果，实验需要控制缓冲液渗透压适宜，B错误； C、暗反应（卡尔文循环）的底物是CO2，淀粉分解产物为葡萄糖等糖类，无法直接作为卡尔文循环的反应底物，C错误； D、本实验的自变量是处理溶液是否含蔗糖，光照、温度是会影响光合作用的环境因素，属于无关变量，控制二者一致且适宜遵循实验设计的单一变量原则，属于对无关变量的控制，D正确。 10．【曲线模型・光补偿 / 饱和点】（2026·湖南长沙·三模）科研人员探究光照强度对某高等植物光合速率的影响，测得黑暗条件下CO₂释放速率为4 μmol·m⁻²·s⁻¹，光补偿点对应光照强度为m，光饱和点n对应的净光合速率为20 μmol·m⁻²·s⁻¹。下列分析正确的是（　　） A．m点时，植物叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 B．n点时，植物的总光合速率为20 μmol·m⁻²·s⁻¹ C．适当提高环境CO₂浓度，m点左移，n点对应净光合速率升高 D．光照强度超过n后，光合速率不再受任何环境因素的限制 【答案】C 【详解】A、m点为整株植物的光补偿点，整株植物的光合速率（主要是叶肉细胞进行光合作用）=整株植物的呼吸速率（所有细胞均进行呼吸作用），但叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，A错误； B、总光合速率=净光合速率+呼吸速率=20+4=24 μmol·m⁻²·s⁻¹，B错误； C、提高CO₂浓度可提升光合速率，光补偿点m点左移，光饱和点n点净光合速率升高，C正确； D、超过光饱和点后，温度、CO₂浓度等环境因素仍为限制因素，D错误。 二、多选题 11．【前沿情境・空间生物学】（2026·山东东营·一模）研究发现，在微重力环境中，植物叶肉细胞中类囊体薄膜松散、基粒堆叠程度降低、RuBP羧化酶（催化CO2的固定）活性下降。为探究微重力对光反应和暗反应的影响程度，我国空间站开展了相关实验。实验组除微重力环境外，其他条件与地面对照组相同。下列说法正确的是（    ） A．类囊体薄膜松散会影响光合色素和酶的分布，降低光反应速率 B．RuBP羧化酶催化CO2生成C3的过程中需要C5参与 C．若实验组叶肉细胞中ADP和NADP+含量均上升，则微重力对暗反应的影响程度大 D．若实验组中C3/C5比值较对照组显著升高，可推测微重力对光反应的影响程度大 【答案】ABD 【详解】A、类囊体薄膜是光反应的场所，其上分布有光合色素和光反应相关酶。微重力导致类囊体薄膜松散，会影响光合色素和酶的有序分布，进而降低光反应速率，A正确； B、RuBP羧化酶催化的是暗反应中CO2的固定过程，该过程中CO2与C5结合生成2分子C3，因此需要C5参与，B正确； C、ADP是光反应合成ATP的原料，NADP+是光反应合成NADPH的原料。若实验组ADP和NADP+含量均上升，说明光反应产生的ATP和NADPH减少，即光反应速率降低，而非暗反应影响程度大，C错误； D、若实验组C3/C5比值显著升高，说明C3积累、C5减少。这是因为暗反应中C3的还原受阻，而CO₂的固定仍在进行，导致C3增多、C5减少，说明微重力对光反应的影响程度更大，D正确。 故选ABD。 12．【生态情境・弱光适应策略】（2026·江苏扬州·三模）科研人员利用遮荫实验模拟了某撂荒地区林下光环境对草本群落生物量的影响。图示不同遮荫强度下草本群落生物量变化，其中L72、L55、L32表示相对光照强度为对照组(CK，全光照)的72%、55%、32%。下列叙述错误的是（　　） A．随遮荫强度增加，撂荒地草本群落根冠比(根部生物量/地上部分生物量)保持不变 B．弱光使植物将有限的干物质向地下转移，以吸收更多的有机物 C．弱光下，植物通过减小根系保障叶片的扩张，以获取更多光能 D．植物在弱光下对有机物资源进行了优化分配，这是长期进化的结果 【答案】ABC 【详解】A、随遮荫强度增加，根部生物量变化很小，地上部分生物量显著降低，根据根冠比=根部生物量/地上部分生物量，可知根冠比逐渐升高，A错误； B、植物根部的功能是吸收水分和无机盐，不能吸收有机物，B错误； C、与CK相比，弱光下，植物根部生物量的比例在增大，植物会增加根部生物量的分配来获取更多养分，同时地上部分（叶片）的生物量比例也会调整来获取更多光能，C错误； D、植物在弱光下调整有机物的分配比例，是长期自然选择形成的适应性特征，是长期进化的结果，D正确。 一年重难·情境题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 设题创新： 结合蓝细菌 CO₂浓缩机制的作物基因工程改造，对比原核与真核光合系统差异（T11）融合小球藻光合产氢与氨氮废水处理场景，考查光合代谢的工程化拓展应用（T14）整合光质光合调控与光敏色素信号通路，考查光作为能量与信号的双重作用（T15）深挖镁离子转运调控 Rubisco 活性的分子机制，延伸至作物增产的基因工程思路（T16） 一、单选题 1．【原核光合・不产氧光合机制】（2026·福建福州·一模）绿色硫细菌（厌氧菌）因缺乏处理氧自由基的酶，可进行不产氧的光合作用，如图所示。下列说法错误的是（     ） A．绿色硫细菌在光合片层上将光能转化为NADPH和ATP中的化学能，用于暗反应 B．ATP合酶利用H+浓度差合成ATP，H+浓度差的形成只是因为高能电子提供能量导致H+跨膜运输 C．绿硫细菌的光合片层的功能类似类囊体 D．绿色硫细菌光合作用的光解底物是H2S而非H2O，这避免了大量氧气的产生，使得生命在氧气稀缺的环境中得以延续和发展 【答案】B 【详解】A、由图1可知：绿色硫细菌在光合片层上将光能转化为NADPH和ATP中的化学能，用于暗反应三碳酸的还原，A正确； B、由图1可知：ATP合酶是一种跨膜蛋白，能够利用H+浓度差推动ATP的合成，H+浓度差形成的原因包括高能电子（e-）提供能量进行H+的跨膜运输，也包括内腔中H2S分解产生H+，细胞质基质中NADPH合成消耗H+，B错误； C、绿色硫细菌进行不产氧的光合作用，也能产生ATP和NADPH，能为逆向TCA循环提供能量，该功能类似于叶绿体中的类囊体，C正确； D、绿色硫细菌为厌氧菌，其光合作用的光解底物是H2S而非H2O，这避免了大量氧气的产生，使得生命在氧气稀缺的环境中得以延续和发展，D正确。 2．【信号调控・气孔运动机制】（2026·江苏镇江·一模）钾离子是调控大多数陆生植物气孔开放的核心离子。图示保卫细胞膜上的相关过程，下列叙述错误的是（　　） A．光被受体接收后会激活膜上H+泵增大外正内负的局部跨膜电位差 B．电位差驱动K+以协助扩散方式进入细胞以利于细胞吸水，气孔打开 C．打开气孔有利于叶肉细胞获得充足的CO2，提高植物的光合作用强度 D．当光照强度处于植物光补偿点时，叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用 【答案】B 【详解】A、光被受体接收后激活膜上的 H⁺泵，H⁺泵会将细胞内的 H⁺泵出细胞，使细胞膜外侧 H⁺浓度升高，膜电位变为外正内负，且这种电位差会增大，A正确； B、保卫细胞吸收钾离子时，钾离子是逆浓度梯度运输，这种运输方式是主动运输，K+进入液泡使细胞液渗透压增大，细胞吸水，B错误； C、气孔打开后，外界的 CO2可以更顺利地进入叶肉细胞，为光合作用提供充足的原料，从而提高光合作用强度，C正确； D、当光照强度处于植物光补偿点时，此时植物能进行光合作用的细胞的光合速率等于所有细胞的呼吸速率，故叶肉细胞中光合速率应大于呼吸速率，D正确。 故选B。 3．【实验材料・洋葱多实验整合】（2026·江苏·一模）洋葱的管状叶、鳞片叶和根常用于生物学实验。下列相关叙述正确的是（　　） A．洋葱管状叶表皮细胞不能作为观察细胞质流动的实验材料 B．直接用高倍镜不易找到呈正方形的洋葱根尖分生区细胞 C．可用无水乙醇代替层析液用于分离洋葱管状叶的光合色素 D．用蔗糖溶液处理鳞片叶内表皮细胞后其液泡颜色由浅变深 【答案】B 【详解】A、洋葱管状叶表皮细胞虽无叶绿体作为天然标志物，但可通过健那绿染色观察线粒体的运动，进而判断细胞质流动情况，并非不能作为观察细胞质流动的实验材料，A错误； B、高倍镜视野范围远小于低倍镜，观察洋葱根尖分生区细胞时需先在低倍镜下找到呈正方形、排列紧密的分生区细胞后再换高倍镜观察，直接使用高倍镜视野范围小，很难找到目标细胞，B正确； C、无水乙醇的作用是提取光合色素，分离光合色素需要利用不同色素在层析液中溶解度的差异实现，无水乙醇无法替代层析液起到分离色素的作用，C错误； D、洋葱鳞片叶内表皮细胞的液泡不含色素，本身为无色，用蔗糖溶液处理发生质壁分离时不会出现液泡颜色由浅变深的现象，通常选用紫色鳞片叶外表皮细胞观察质壁分离的颜色变化，D错误。 4．【实验试剂・缓冲液功能辨析】（2026·江苏·一模）缓冲液是生物学实验中的常用试剂。下列相关叙述错误的是（　　） A．探究温度影响酶活性的实验中，缓冲液用于维持pH相对稳定 B．探究环境因素对光合作用强度影响的实验中，缓冲液可维持CO2供应 C．利用PCR扩增目的基因的实验中，缓冲液中添加Mg2+以激活DNA聚合酶 D．DNA片段的电泳鉴定实验中，缓冲液中添加核酸染料使DNA分子显色 【答案】D 【详解】A、探究温度对酶活性的影响实验中，温度为自变量，pH属于无关变量，使用缓冲液维持pH相对稳定可排除pH对酶活性的干扰，保证单一变量原则，A正确； B、探究环境因素对光合作用强度影响的实验中，常用NaHCO₃缓冲液，其可稳定提供CO₂，维持装置内CO₂浓度稳定，保证光合作用的碳源供应，B正确； C、PCR扩增实验的缓冲液中，Mg²⁺是热稳定DNA聚合酶（Taq酶）的激活剂，可维持DNA聚合酶的催化活性，保障PCR反应正常进行，C正确； D、DNA电泳鉴定实验中，核酸染料一般是在制备琼脂糖凝胶时添加，或电泳完成后对凝胶进行染色，不会添加到电泳缓冲液中，电泳缓冲液的作用是维持体系pH稳定、提供导电离子，D错误。 5．【实验拓展・柱层析分离色素】（2026·江苏南通·一模）南通某中学兴趣小组提取了新鲜菠菜的光合色素，并用硅胶柱进行层析分离（色素的极性从小到大依次为叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素，极性小的色素在硅胶柱中随层析液的移动速率快，反之则慢），结果如下图。相关叙述正确的是（　　） A．提取色素时加入CaCO3是为了保护类胡萝卜素 B．层析时先在层析柱中加入层析液，再加入色素提取液 C．④是胡萝卜素，呈橙黄色，在层析柱中移动最快 D．四种色素带的高度与色素的含量呈正相关 【答案】C 【详解】A、提取色素时加入CaCO₃的作用是中和有机酸，保护叶绿素，A错误； B、硅胶柱层析的操作顺序是先加色素提取液，再加层析液洗脱，B错误； C、胡萝卜素极性最小，移动速率最快，位于最下端④，胡萝卜素本身呈橙黄色，C正确； D、色素带的宽度（颜色深浅）与色素含量呈正相关，位置（高度）由色素移动速率（极性）决定，和含量无关，D错误。 易错提醒： 坑点 1：题干给出的 “极性从小到大依次为叶黄素、叶绿素 a、叶绿素 b、胡萝卜素” 是错误前提（正确极性顺序：胡萝卜素＜叶黄素＜叶绿素 a＜叶绿素 b），属于命题设置的信息陷阱，机械照搬题干信息会直接出错。 坑点 2：误将色素带的 “位置高低” 等同于 “含量多少”。层析中色素的位置由移动速率（极性 / 溶解度）决定，色素带的宽度、颜色深浅才和含量正相关。 避坑技巧：牢记光合色素的极性、溶解度核心规律，不要盲目迷信题干给出的前提信息，先用基础知识点验证题干前提再解题。 6．【生产情境・农谚原理辨析】（2026·湖北·二模）谚语总结了我国劳动人民多年的生产实践经验。下列关于谚语的解释不合理的是（　　） A．“山药地要松，甘蔗行要齐”——适当松土、通风有利于农业增产 B．“追肥在雨前，一夜长一拳”——雨前施肥可使矿质元素溶解在水中更易被植物吸收 C．“春冻解，地气始通”——春天升温，细胞内结合水/自由水的比值升高，代谢增强 D．“春天粪堆密，秋后粮铺地”——粪肥中的有机物被分解者分解，为作物提供无机盐和CO2 【答案】C 【详解】A、适当松土可提高土壤含氧量，促进根细胞有氧呼吸，为根吸收矿质元素提供更多能量；通风可增加作物周边CO₂浓度，提高光合作用速率，有利于农业增产，A正确； B、植物只能吸收溶解在水中的矿质离子，雨前施肥可使肥料中的矿质元素随雨水溶解，更易被植物根系吸收，B正确； C、春天升温，细胞代谢增强，细胞内自由水含量升高，结合水/自由水的比值会降低，C错误； D、粪肥中的有机物可被分解者分解，产生的无机盐可被植物根系吸收利用，产生的CO₂可作为光合作用的原料，有利于作物增产，D正确。 7．【物质辨析・递氢体功能对比】（2026·江苏·三模）关于NADH和NADPH的叙述，错误的是（　　） A．两者组成元素均有C、H、O、N、P B．两者均可在植物的叶肉细胞中生成 C．两者均可作为还原剂参与细胞代谢 D．两者均可作为辅酶降低反应活化能 【答案】D 【详解】A、NADH和NADPH均属于核苷酸类衍生物，组成元素都包含C、H、O、N、P，A正确； B、植物叶肉细胞可通过细胞呼吸（有氧呼吸第一、二阶段、无氧呼吸第一阶段）产生NADH，通过光合作用光反应阶段产生NADPH，因此两者均可在叶肉细胞中生成，B正确； C、NADH可作为还原剂参与有氧呼吸第三阶段、无氧呼吸第二阶段的反应，NADPH可作为还原剂参与光合作用暗反应中C3的还原过程，两者均可作为还原剂参与细胞代谢，C正确； D、只有酶能降低化学反应的活化能，NADH和NADPH的功能是作为递氢体、还原剂参与代谢反应，无法降低反应活化能，D错误。 8．【特殊生物・化能合成作用】（2026·江苏·二模）华丽硫珠菌是一种单细胞生物，生活在富含硫化物的无机环境中。图示其外形及横切面，下列相关叙述错误的是（　　） A．从细胞核进化角度看，该菌可能介于原核和真核细胞之间 B．遗传信息在该菌内可边转录边翻译，且都发生在膜囊P内 C．大膜囊结构类似于植物细胞的液泡，可支撑菌体的丝状外形 D．该菌用硫化氢进行化能合成作用时，细胞可产生并释放氧气 【答案】D 【详解】A、膜囊P包含该菌全部遗传物质以及核糖体，从细胞核进化角度看，该菌可能介于原核和真核细胞之间，A正确； B、膜囊P包含该菌全部遗传物质以及核糖体，因此，遗传信息在该菌内可边转录边翻译，且都发生在膜囊P内，B正确； C、从形态结构看，大膜囊结构位于菌体中间，占73%的体积，类似于中央液泡，它的存在使细胞质紧贴细胞壁，有利于保持菌体形态，C正确； D、该菌用硫化氢进行化能合成作用时，细胞可产生S，不会产生氧气，D错误。 9．【前沿情境・密闭生态系统】（2026·江苏徐州·三模）“天宫水族箱”是中国空间站中的密闭生态实验模块，其中4条斑马鱼和4克金鱼藻被密布小孔的挡板分隔在鱼室和植物培养间，由LED灯提供光源。下列相关叙述错误的是（    ） A．LED光源的调控对维持系统内O2和CO2的动态平衡至关重要 B．微重力可能影响水体中O2、CO2及排泄物的扩散分布，进而影响物质循环效率 C．该密闭系统中，斑马鱼和金鱼藻间的能量传递效率为10%～20% D．若LED光源意外关闭，短时间内斑马鱼细胞内乳酸含量可能上升 【答案】C 【详解】A、LED光源为金鱼藻光合作用提供能量，调控LED光照强度可直接影响金鱼藻的光合速率，进而调控系统内O2释放和CO2吸收速率，对维持O2和CO2的动态平衡至关重要，A正确； B、微重力环境下水体不存在重力驱动的对流作用，会减慢O2、CO2、排泄物等物质的扩散速率，进而降低生态系统的物质循环效率，B正确； C、能量传递效率10%～20%是生态系统中相邻两个营养级之间的能量传递规律，且题干未说明斑马鱼以金鱼藻为食，无法计算二者的能量传递效率，C错误； D、LED光源关闭后，金鱼藻无法进行光合作用产生O2，水体中O2含量短时间内下降，斑马鱼会通过无氧呼吸补充能量，动物无氧呼吸产物为乳酸，因此其细胞内乳酸含量可能上升，D正确。 10．【实验材料・经典实验整合】（2026·江苏南通·三模）洋葱是高中生物学常见的实验材料，相关叙述正确的是（　　） A．向洋葱鳞茎组织样液中同时加入NaOH、CuSO4后，观察到砖红色沉淀 B．用纸层析法分离洋葱管状叶的色素，观察到最上面的色素带呈橙黄色 C．取洋葱根尖2～3 cm制片后显微观察，伸长区细胞均处于分裂间期 D．用95%的酒精提取洋葱研磨液中的DNA，离心后取上清液可得到DNA溶液 【答案】B 【详解】A、检测还原糖时，斐林试剂的NaOH和CuSO4需先等量混合均匀后再加入组织样液，且需要50~65℃水浴加热才能产生砖红色沉淀，A错误； B、纸层析法分离光合色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度最高的胡萝卜素扩散最快，位于滤纸条最上方，呈橙黄色，洋葱管状叶含有光合色素，可得到该结果，B正确； C、观察细胞有丝分裂应取洋葱根尖2~3mm的分生区，制片后进行观察，C错误； D、DNA不溶于95%的冷酒精，加入95%酒精的目的是使DNA析出，离心后DNA存在于沉淀物中，上清液为杂质溶液，D错误。 11．【基因工程・光合效率改造】（2026·江苏扬州·三模）蓝细菌可通过CO2浓缩机制主动富集无机碳提高光合效率如图1所示。研究人员利用该机制改造了水稻等农作物(如图2)，对比二者CO2浓缩机制，下列叙述正确的是（　　） A．两者的碳酸酐酶(CA)合成场所可能相同 B．两者糖类的合成均在羧酶体内完成 C．两者均依赖类囊体膜上的光合色素捕获光能 D．两者转运HCO3-所需的ATP来源相同 【答案】A 【详解】A、碳酸酐酶（CA）的本质是蛋白质，蛋白质的合成场所为核糖体。蓝细菌是原核生物，细胞内含有核糖体；水稻是真核生物，细胞质基质、叶绿体中都存在核糖体，因此二者CA的合成场所可能均为核糖体，A正确； B、蓝细菌的糖类合成可依赖羧酶体的反应完成，但改造后的水稻中羧酶体仅释放CO2，糖类是在叶绿体基质中经暗反应多步合成，并非在羧酶体内完成，B错误； C、类囊体是真核生物叶绿体特有的结构，蓝细菌为原核生物，无叶绿体和类囊体，其光合色素分布在光合片层上，不依赖类囊体膜捕获光能，C错误； D、蓝细菌转运HCO3-的ATP可来自细胞呼吸和光合作用光反应；水稻叶绿体转运HCO3-的ATP仅来自细胞呼吸，二者ATP来源不同，D错误。 二、多选题 12．【实验操作・正误辨析】（2026·江苏南通·一模）下列生物学实验操作合理并且能观察到预期实验现象的是（　　） A．鉴定还原糖：向梨汁中加入斐林试剂，水浴加热→观察到砖红色沉淀 B．观察质壁分离：观察洋葱细胞原生质层位置，滴加3%蔗糖溶液→观察到质壁分离 C．提取绿叶中的色素：研钵中加入绿叶、、、无水乙醇，研磨，过滤→获得绿色滤液 D．电泳鉴定DNA：PCR产物与凝胶载样液混合，注入加样孔，电泳→紫外灯下观察到荧光条带 【答案】ACD 【详解】A、还原糖鉴定中，斐林试剂需在水浴加热条件下与还原糖反应生成砖红色沉淀，梨汁富含还原糖，操作合理且现象正确，A正确； B、课本上质壁分离用的是是0.3g/ml蔗糖溶液，相当于质量分数30%。若使用3%的蔗糖溶液，质壁分离不明显，光学显微镜很难观察到，B错误； C、提取绿叶色素时，研磨应加入绿叶、无水乙醇（溶解色素）、二氧化硅（研磨充分）、碳酸钙（防止色素破坏），研磨过滤得绿色滤液，C正确； D、电泳鉴定DNA时，PCR产物与凝胶载样液（含指示剂如溴酚蓝等，便于观察迁移位置）混合，注入加样孔，在电场作用下，由于不同DNA片段的电荷数、分子大小和形状不同，在电场中的迁移速率不同，溴化已锭是一种核酸荧光染料，可嵌入DNA分子内部，在300nm的紫外灯下发出橙红色荧光，D正确。 故选ACD。 三、非选择题 13．【细胞分化・蓝细菌固氮光合协同】（2026·江苏·二模）固氮鱼腥藻是一种多细胞蓝细菌，主要由营养细胞和异形胞组成。图示其相关生理活动机制，其中的固氮酶必须在较为严苛的低氧环境中合成并发挥作用。请回答下列问题： (1)营养细胞和异形胞是两种功能互补的细胞。营养细胞通过光合作用合成有机物，并主要以___________的形式运输至异形胞，为后续反应提供NADPH；异形胞中的固氮酶可将N2转化为NH3，利于合成_____________等小分子有机物，以提供自身及营养细胞的营养需求。 (2)在营养细胞的光合作用过程中，PSⅡ受光激发，________分解并释放电子，电子经系列传递最终被________接受，以形成____________所需的还原剂。参与该过程的PSⅠ和PSⅡ都含有色素，这些色素的作用是______________。 (3)在异形胞固氮的相关生理过程中，PSⅠ受光激发形成的电子传递环使跨膜质子浓度梯度_____________，ATP的合成量_____________。该过程没有PSⅡ的参与，生理学意义是_____________。 (4)为探究固氮鱼腥藻能否成为新型肥料，科研人员在水稻田中进行了相关实验，结果如下表（各项数值单位均为相应的标准单位）。 指标 土壤理化性质 水稻产量 组别 铵态氮 硝态氮 有机质 每穴穗数 穗粒数 千粒重 未接种固氮鱼腥藻 6.01 2.5 23.26 12.26 200.39 21.47 接种固氮鱼腥藻 7.6 2.45 23.7 15.41 182.07 22.44 据表分析，固氮鱼腥藻可作为新型肥料，判断依据是_____________。 【答案】(1) 蔗糖 氨基酸、核苷酸 (2) 水 NADP+ C3的还原 吸收、传递、转化光能 (3) 上升 上升 避免水的光解产生氧气，利于固氮酶的合成和发挥作用 (4)接种固氮鱼腥藻组大幅提高土壤中铵态氮含量及总产量 【详解】（1）在植物细胞中，光合产物主要以蔗糖的形式进行运输，蔗糖是适合长距离运输的糖类形式，能从营养细胞运输到异形胞。N₂被固氮酶转化为NH₃后，NH₃可以作为氮源参与氨基酸（蛋白质的基本单位）、核苷酸（核酸的基本单位）等含氮小分子有机物的合成，这些物质能满足两种细胞的营养需求。 （2）在光合作用的光反应阶段，PSⅡ（光系统Ⅱ）受光激发后，会催化水的光解，水分解产生电子、质子和氧气，电子进入电子传递链。电子经过一系列传递后，最终被NADP⁺接受，同时结合质子形成NADPH。NADPH是碳反应（暗反应）中C₃还原过程的还原剂，为该过程提供能量和氢。PSⅠ和PSⅡ中的色素，首先吸收光能，然后将光能传递给反应中心的叶绿素a，最终将光能转化为电能，启动光反应。 （3）PSⅠ受光激发形成的电子传递过程，会将质子（H⁺）运输到膜内，使得跨膜质子浓度梯度上升。质子浓度梯度是ATP合成的动力，梯度上升会促使ATP合成量上升。题目中提到固氮酶需要在低氧环境中合成并发挥作用，该过程没有PSⅡ参与，就不会发生水的光解产生氧气，从而维持异形胞内的低氧环境，保证固氮酶正常工作。 （4）从表格数据可以看出： 接种固氮鱼腥藻后，土壤中的铵态氮含量从6.01提升到7.6，土壤氮素营养增加；同时水稻的每穴穗数、千粒重都有所提升，最终产量相关指标改善，说明固氮鱼腥藻能提高土壤肥力，促进水稻生长，所以可作为新型肥料。 14．【环境应用・光合产氢与废水处理】（2026·江苏南京·二模）小球藻光合产氢是一种绿色环保的制氢方式，其机理如图1所示。氢酶是其中的关键酶，遇氧易失活。研究表明，亚铁离子（Fe2+）可诱导小球藻形成细胞聚集体，通过聚集体内部形成厌氧微环境实现持续产氢，如图2所示。请回答下列问题： (1)图1所示膜结构的基本支架是_____；NADPH参与卡尔文循环中_____阶段。 (2)自然状态下小球藻产氢效率低，原因可能是：白天光照条件下，_____；夜晚黑暗条件下，_____。Fe2+诱导小球藻聚集后，聚集体内部形成厌氧微环境的原因有_____。 (3)小球藻可用于处理氨氮废水。为研究处理氨氮废水后小球藻聚集体的产氢效果，研究人员用_____的培养基模拟废水培养小球藻，然后添加Fe2+诱导其聚集产氢，测定培养基中剩余含量、小球藻叶绿素含量和产氢量，如图3所示。分析曲线可知：与低浓度处理相比，高浓度条件下，小球藻去除效果和产氢量分别_____，产氢量变化的原因可能是_____。 (4)以下措施可能提高小球藻光合产氢效果的有_____（填字母）。 a、延长光照时间提高小球藻光合效率  b、定点突变改造氢酶分子结构 c、基因工程构建小球藻耗氧酶体系  d、将小球藻和厌氧细菌共同培养 【答案】(1) 磷脂双分子层 C3的还原 (2) 水光解产生的氧气使氢酶失活   光反应无法进行，无大量H+和e-生成 Fe2+被氧化消耗氧气；聚集体内部光照不足产氧量下降；细胞呼吸仍在进行 (3) 不同浓度 更差、更低 叶绿素含量低 (4)bc 【详解】（1）图1为叶绿体类囊体薄膜，属于生物膜，生物膜的基本支架是磷脂双分子层，NADPH在卡尔文循环中作为还原剂，同时提供能量，参与卡尔文循环中C3的还原过程。 （2）氢酶遇氧易失活，白天光照下光反应水的光解产生O2，使氢酶失活。氢酶产氢依赖光反应产生的电子、H⁺和ATP，黑暗条件下光反应无法进行，无大量H+和e-生成，产氢缺乏原料。聚集体内部细胞呼吸仍在进行消耗O2；Fe²⁺被氧化为Fe(OH)₃的过程消耗O2；聚集体内部光照不足产氧量下降均会使内部形成厌氧微环境。 （3）实验目的是研究不同浓度氨氮废水的影响，需用不同浓度的培养基模拟废水培养小球藻。由图分析可知，高浓度组剩余NH₄⁺更多，说明与低浓度处理相比，高浓度条件下，小球藻去除效果更差、产氢量更低。高浓度NH₄⁺使小球藻叶绿素含量降低，光反应减弱，产生的ATP和NADPH减少，氢酶产氢的原料不足，进而产氢量下降。 （4）a、延长光照时间可增加光反应总时长，光反应水的光解产生O2，使氢酶失活，不能提高产氢效果，a错误； b、定点突变改造氢酶结构，可提高其耐氧性，避免被O₂失活，延长产氢时间、提高效率，b正确； c、构建耗氧酶体系可主动消耗细胞内O₂，降低局部氧浓度，保护氢酶活性，c正确； d、严格厌氧细菌无法进行有氧呼吸，不能消耗O₂，反而会被小球藻产生的O₂抑制生长，无法形成厌氧环境，还可能竞争营养，d错误。 15．【信号通路・光质双重调控】（2026·江苏常州·三模）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。在适宜温度下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 PIL15 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。据图回答下列问题： (1)图 a 中，当胞间 CO2 浓度在 900～1200 μmol.mol- 1 范围时，红光下光合速率的限制因子有_______，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因可能是 _______。 (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，总结出光影响植物生长的两条通路（图c）：通路 1 中，吸收光的物质①为____ , 通路 1 中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 _______ ，分布在__________ 的细胞内比较丰富。在图 c 中箭头旁用“（+） ”或“（-） ”标注 a 、b 的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关：a：_______、b：_______ 。总结图 c 中光对植物生长的作用，通路 1体现光是植物 _______和通路 2 中光作为_______ ，进而影响植物生理过程。 【答案】(1) 光照强度、（光质） 蓝光被光合色素吸收的效率更高 (2)突变体中 PIL15 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控 (3) 光合色素 有机物中的化学能 光敏色素 分生组织 （-） （-） 进行光合作用的能量来源 光信号调控基因表达 【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、光质等因素限制了光合速率。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。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光被光合色素吸收的效率更高。 （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，阻断了光信号对气孔开放程度的调控，从而蒸腾速率接近。 （3）在通路1中，吸收光的物质①为光合色素，光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜上，在叶绿体中，吸收的光经过光反应和暗反应，最终被转化为有机物中的化学能。 通路2中吸收光的物质②为光敏色素，分布在分生组织的细胞内比较丰富。从图c中可以看出，光敏色素接受光信号后，对气孔开放程度起负相关（-）作用，对脱落酸信号也起负相关（-）作用。总结图 c 中光对植物生长的作用，通路 1体现光是植物进行光合作用的能量来源，通路2中植物利用光的方式是通过光敏色素接受光信号调控基因表达，进而影响植物生理过程。 16．【分子机制・矿质元素与光合酶】（2026·江苏苏州·三模）1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Rubisco）是光合碳同化过程的关键酶，因其催化速率低，且对CO2和O2的专一性差，被称为“低效率酶”。水稻等作物增产的重要途径之一是提高Rubisco活性来改善光合作用。请回答下列问题： (1)在光合作用中，Rubisco参与的反应过程为___________，该过程生成的产物被还原时需要___________供能。一次卡尔文循环，三分子C5固定三分子CO2，形成六分子C3，其中五分子C3重新转变成了三分子C5，则合成一分子葡萄糖，需要经历___________次卡尔文循环。 (2)Rubisco由大亚基和小亚基组成，它们分别由叶绿体中基因与核基因编码。其中，小亚基在___________合成，并最终与大亚基在___________（填具体部位）中组装成有活性的全酶。 (3)镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，植物缺镁对光合作用的影响包括：叶绿体中___________合成受阻，从而影响光反应；抑制Rubisco活性降低碳同化。科学家开展了影响Rubisco活性因素的研究，结果如图1。据图可知，Rubisco活性存在___________变化，缺镁主要影响___________。 (4)实验还发现，叶绿体中Mg2+含量与Rubisco活性的变化相似，为研究其分子机制，提取叶绿体，进行25Mg2+喂食实验，结果如图2，表明叶绿体膜上存在___________。进一步研究证实合成该物质的基因表达过程受Mg2+浓度的调控，据此阐明短期缺镁降低水稻光合作用的机制是___________。依据该机制，通过基因工程提高水稻叶片Rubisco活性的思路是___________（写出一条）。 【答案】(1) CO2的固定 ATP、NADPH 2 (2) 细胞质中游离的核糖体 叶绿体基质 (3) 叶绿素 昼夜节律 白天Rubisco活性变化（对夜间的影响不大） (4) Mg2+转运蛋白 缺Mg2+抑制Mg2+转运蛋白基因的表达，Mg2+转运蛋白含量下降，叶绿体中Mg2+浓度下降，导致Rubisco酶活性降低，从而抑制碳反应（降低光合作用） 导入能在叶肉细胞中特异性大量表达的Mg2+转运蛋白基因（或导入Mg2+转运蛋白基因的强启动子） 【详解】（1）Rubisco是羧化酶，直接催化光合作用暗反应中CO2与C5结合的CO2固定过程；C3还原需要光反应产生的ATP和NADPH共同供能。根据题干给出的定义：1次卡尔文循环固定3分子CO2，仅净产出1分子三碳C3；葡萄糖是六碳糖，需要2分子三碳C3合成，因此共需要2次卡尔文循环。 （2）小亚基由核基因编码，真核生物核基因的翻译（蛋白质合成）过程发生在细胞质的游离核糖体中；Rubisco是叶绿体基质中催化暗反应的酶，因此大小亚基最终在叶绿体基质中组装为活性全酶。 （3）Mg是叶绿素的核心组成元素，缺镁会导致叶绿素合成受阻，进而影响光反应。从图1可见，Rubisco活性随昼夜（光照/黑暗交替）呈现规律性的周期性变化；对比曲线可知，缺镁组Rubisco活性整体降低，尤其光照下的活性峰值下降最显著，因此缺镁主要影响白天的Rubisco活性变化，对夜间的影响不大。 （4）图2显示，加入叶绿体膜蛋白抑制剂CHA后，叶绿体对Mg2+的吸收量显著下降，说明叶绿体膜上存在运输Mg2+的转运蛋白。结合题干信息“转运蛋白的合成受Mg2+浓度调控”，可推导出短期缺镁的机制：缺镁导致胞质Mg2+浓度降低，抑制Mg2+转运蛋白的基因表达，进一步减少叶绿体对Mg2+的吸收，叶绿体中Mg2+浓度下降，使Rubisco活性下降，光合作用减弱。对应基因工程改造思路为：增强或过量表达叶绿体膜的Mg2+转运蛋白基因，提高叶绿体中Mg2+含量，如导入能在叶肉细胞中特异性大量表达的Mg2+转运蛋白基因（或导入Mg2+转运蛋白基因的强启动子），即可提高Rubisco活性，增强光合作用。 三年真题·压轴题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 设题创新：结合海蛞蝓 “盗食体” 共生现象，考查叶绿体半自主遗传与代谢特性（T2）结合大肠杆菌光合系统合成生物学改造，考查自养型工程菌的构建逻辑（T6）结合单细胞藻特殊产氢代谢途径，考查叶绿体基质的非常规生化反应（T9）以人工类囊体细胞为载体，考查光反应结构功能与暗反应体系搭建（T10） 一、单选题 1．【色素实验辨析】（2023·江苏·高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（　　） A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 【答案】B 【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、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误； B、画滤液细线时要间断画2～3次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确； C、该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C错误； D、花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5条色素带，距离滤液细线最近的色素带为花青素，应在叶绿素b的下方，D错误。 故选B。 易错提醒： 坑点 1：混淆碳酸钙的保护对象。碳酸钙的作用是中和细胞液中的有机酸，保护叶绿素不被破坏，而非保护类胡萝卜素，这是最常见的记忆偏差。 坑点 2：误认为花青素会出现在层析色素带中。花青素是水溶性色素，存在于液泡中，不溶于无水乙醇和层析液，不会随层析液扩散；若出现第五条色素带，应在最靠近滤液细线的最下方（叶绿素 b 以下），而非叶绿素 a、b 之间。 坑点 3：误认为纸层析法能精确测定色素含量。纸层析法只能定性分离色素、粗略比较含量多少，无法定量测定具体的色素含量。 2．【特殊生物共生】（2026·江西·高考真题）“神奇”动物海蛞蝓能选择性保留所摄食藻类中的叶绿体，并用一层膜包裹形成宿主衍生细胞器“盗食体”。“盗食体”内的叶绿体可合成部分光合蛋白，在一段时间内保持光合能力；“盗食体”可利用转运蛋白维持内部环境相对稳定。下列关于“盗食体”内叶绿体的推测，合理的是（　　） A．编码光合色素蛋白的基因来自海蛞蝓细胞核 B．需要海蛞蝓细胞为其提供原料进行光合作用 C．叶绿体外膜与海蛞蝓细胞膜的蛋白结构相同 D．能够通过分裂实现增殖以维持光合作用能力 【答案】B 【详解】A、题干明确“盗食体”内的叶绿体来自被摄食的藻类，且叶绿体可自身合成部分光合蛋白，说明编码光合色素蛋白的基因来自藻类叶绿体的DNA，并非海蛞蝓细胞核，A错误； B、叶绿体进行光合作用需要CO2、水、无机盐、ADP、Pi等多种原料，这些原料无法由叶绿体全部自主合成，需要海蛞蝓细胞通过转运蛋白运输到“盗食体”内部供叶绿体使用，B正确； C、叶绿体外膜来源于藻类，海蛞蝓细胞膜来源于动物细胞，二者的来源和功能不同，因此蛋白质结构存在差异，C错误； D、叶绿体在藻类细胞中可分裂增殖，但被包裹进 “盗食体” 后，失去了藻类细胞的调控和分裂相关因子，无法自主分裂增殖，其光合能力只能维持一段时间，D错误。 3．【实验设计辨析】（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、NaHCO₃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。 4．【试剂用途辨析】（2026·云南·高考真题）生物学实验常用到不同体积分数的酒精。下列说法错误的是（　　） A．用95%的酒精洗去苏丹Ⅲ染色后花生子叶薄片上的浮色 B．用无水乙醇提取绿叶中的色素 C．用95%的酒精冲洗经卡诺氏液浸泡的根尖 D．用70%的酒精对植物组织培养的外植体进行消毒 【答案】A 【详解】A、 苏丹Ⅲ染液对花生子叶的脂肪染色后，需用体积分数为50%的酒精洗去浮色，不能用95%的酒精，A错误； B、 绿叶中的色素属于有机物，易溶于无水乙醇等有机溶剂，因此可用无水乙醇提取绿叶中的色素，B正确； C、 低温诱导染色体数目加倍的实验中，卡诺氏液浸泡根尖固定细胞形态后，需用体积分数为95%的酒精冲洗根尖，C正确； D、 体积分数为70%的酒精可使微生物蛋白质变性，消毒效果适宜，可用于植物组织培养过程中外植体的消毒，D正确。 5．【实验操作纠错】（2025·天津·高考真题）老师检查同学们的生物实验报告时，发现其中有误的是（    ） A．电泳分离DNA片段时，需用缓冲液配制琼脂糖凝胶 B．检测酵母是否产生酒精时，需向培养液滤液中加入酸性重铬酸钾 C．提取和分离菠菜叶中的色素时，用层析液进行提取，用无水乙醇进行分离 D．为维持有丝分裂样品最佳观察状态，需在分裂旺盛时剪取根尖，用卡诺氏液固定 【答案】C 【详解】A、电泳分离 DNA 片段时，缓冲液可维持电泳环境的 pH 稳定，保证 DNA 片段正常分离，需用缓冲液配制琼脂糖凝胶，A正确； B、酸性重铬酸钾与酒精反应会由橙色变为灰绿色，检测酵母是否产生酒精时，需向抽取的培养液滤液中加入酸性重铬酸钾，B正确； C、提取菠菜叶中的色素时用无水乙醇，分离色素时用层析液，C错误； D、有丝分裂旺盛的根尖细胞便于观察有丝分裂过程，卡诺氏液可固定细胞形态，为维持有丝分裂样品最佳观察状态，需在分裂旺盛时剪取根尖，用卡诺氏液固定，D正确。 故选C。 6．【合成生物学】（2025·福建·高考真题）科研人员将光合系统相关基因整合到大肠杆菌后，该菌能在无碳源培养基中生长繁殖。下列叙述错误的是（    ） A．必需整合光反应和暗反应系统的相关基因 B．暗反应所需的所有能量来源于细胞中的ATP C．改造成功的大肠杆菌可用作为唯一碳源 D．该菌在无碳源培养基中生长繁殖一定需要光照 【答案】B 【详解】A、光反应生成ATP和NADPH，暗反应利用这些物质固定CO₂，两者缺一不可，因此必须整合光反应和暗反应相关基因，A正确； B、暗反应的能量不仅来源于ATP，还需NADPH提供能量且作为还原剂，B错误； C、改造后的大肠杆菌通过暗反应固定CO₂合成有机物，CO₂可作为唯一碳源，C正确； D、光反应需要光照提供能量，若培养基无碳源，菌体必须依赖光反应进行自养，因此生长繁殖需要光照，D正确。 故选B。 二、多选题 7．【矿质元素光合影响】（2026·江西·高考真题）锌是植物生长发育的必需元素，缺锌会影响色氨酸(合成IAA的原料)和叶绿素等细胞组分的合成。研究人员分别测定了某植物幼苗在正常供锌(对照)和缺锌条件下培养40天后的相关指标(如表)。下列关于缺锌组的分析，合理的是（　　） 组别 叶绿素含量(mg·g-1) 净光合速率(μmolCO2·m-2·s-1) 气孔导度(mmolCO2·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(μmol·mol-1) IAA含量(ng·g-1) 对照组 3.1 12.5 416.9 329.8 72.6 缺锌组 1.5 9.6 247.2 363.6 34.7 A．净光合速率下降的直接原因是气孔导度下降 B．叶绿素含量下降的直接原因是净光合速率下降 C．胞间CO2浓度升高的直接原因是光合作用减弱 D．IAA含量下降的直接原因是合成原料供应不足 【答案】CD 【详解】A、若净光合速率下降的直接原因是气孔导度下降，CO₂进入叶肉细胞的量减少，缺锌组胞间CO₂浓度应低于对照组，但表格中缺锌组胞间CO₂浓度高于对照组，说明净光合下降不是气孔导度下降导致，A错误； B、叶绿素是光合作用光反应阶段吸收、转化光能的必要物质，叶绿素含量下降是净光合速率下降的原因之一，B错误； C、缺锌组叶绿素含量降低，光反应受抑制，暗反应消耗的CO₂减少，进入胞间的CO₂无法被及时利用，因此胞间CO₂浓度升高，直接原因是光合作用减弱，C正确； D、由题意可知，缺锌会影响色氨酸（合成IAA的原料）的合成，因此IAA含量下降的直接原因是合成原料供应不足，D正确。 8．【籽粒代谢调控】（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】BD 【详解】A、过程①是PEP转化为丙酮酸，该过程发生在细胞质基质，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、PEPCK2活性提高可促进草酰乙酸的转化，促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累，D正确。 9．【光合特殊代谢】（2025·山东·高考真题）在低氧条件下，某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件，将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份，1份形成松散菌-藻体，另1份形成致密菌-藻体，在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量，2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同，结果如图所示。培养过程中，任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是（    ） A．菌-藻体不能同时产生O2和H2 B．菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C．H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D．培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 【答案】ACD 【分析】光反应可以NADPH、氧气和ATP，NADPH和ATP可以用于暗反应中三碳酸的还原，光反应和暗反应相互联系，互相影响。 【详解】A、单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP，蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，因此菌-藻体能同时产生O2和H2，A错误； B、对比松散菌-藻体和致密菌-藻体，相同时间产生的H2含量相对值不同，说明菌-藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确； C、某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2，说明H2的产生场所是该藻叶绿体的基质中，C错误； D、任意时刻2体系之间的光反应速率无差异，说明光反应产生的NADPH相同，致密菌-藻体产生的H2多，说明消耗的NADPH多，则用于暗反应的NADPH少，因此培养至72h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物少于松散菌-藻体，D错误。 故选ACD。 三、非选择题 10．【人工光合系统】（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 【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。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 第 09 讲 光合作用 两年模拟·基础题（全国视野，单选+多选） 一、单选题 1.B 2.A 3.D 4.C 5.D 6.B 7.B 8.D 9.D 10.C 二、多选题 11.ABD 12.ABC 一年重难·情境题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 一、单选题 1.B 2.B 3.B 4.D 5.C 6.C 7.D 8.D 9.C 10.B 11.A 二、多选题 12.ACD 三、非选择题 13． 【答案】(1) 蔗糖 氨基酸、核苷酸 (2) 水 NADP+ C3的还原 吸收、传递、转化光能 (3) 上升 上升 避免水的光解产生氧气，利于固氮酶的合成和发挥作用 (4)接种固氮鱼腥藻组大幅提高土壤中铵态氮含量及总产量 14． 【答案】(1) 磷脂双分子层 C3的还原 (2) 水光解产生的氧气使氢酶失活   光反应无法进行，无大量H+和e-生成 Fe2+被氧化消耗氧气；聚集体内部光照不足产氧量下降；细胞呼吸仍在进行 (3) 不同浓度 更差、更低 叶绿素含量低 (4)bc 15． 【答案】(1) 光照强度、（光质） 蓝光被光合色素吸收的效率更高 (2)突变体中 PIL15 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控 (3) 光合色素 有机物中的化学能 光敏色素 分生组织 （-） （-） 进行光合作用的能量来源 光信号调控基因表达 16． 【答案】(1) CO2的固定 ATP、NADPH 2 (2) 细胞质中游离的核糖体 叶绿体基质 (3) 叶绿素 昼夜节律 白天Rubisco活性变化（对夜间的影响不大） (4) Mg2+转运蛋白 缺Mg2+抑制Mg2+转运蛋白基因的表达，Mg2+转运蛋白含量下降，叶绿体中Mg2+浓度下降，导致Rubisco酶活性降低，从而抑制碳反应（降低光合作用） 导入能在叶肉细胞中特异性大量表达的Mg2+转运蛋白基因（或导入Mg2+转运蛋白基因的强启动子） 三年真题·压轴题（侧重江苏，辐射全国，单选+多选+非选择题） 一、单选题 1.B 2.B 3.C 4.A 5.C 6.B 二、多选题 7.CD 8.BD 9.ACD 三、非选择题 10． 【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 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $