2027届高考生物人教版一轮复习练习第12讲　第二课时　光合作用原理

**基本信息** 聚焦光合作用原理，以基础巩固与能力突破为双主线，通过图像分析与情境探究，构建物质能量转化的生命观念及科学思维的综合训练体系。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |必备知识基础练|7题（含1非选）|单选、多选为主，结合结构模式图|从光反应与暗反应的场所、物质变化切入，推导卡尔文循环阶段关系，强化结构与功能观| |关键能力突破练|6题（含2非选）|综合情境分析（如人工光合体系、厌氧菌光反应）|延伸至光合产物运输、电子传递调控，体现物质能量观，通过模型分析提升科学思维|

第二课时　光合作用原理 (单项选择题每小题2分,多项选择题每小题3分,非选择题除标注外,每空1分) 必备知识基础练 1.下列关于光合作用的叙述,不正确的是(　　) A.真核细胞中,光反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行,暗反应在叶绿体的基质中进行 B.光反应需要光,不需要酶,暗反应不需要光,需要多种酶 C.光反应吸收光能形成ATP和NADPH,暗反应将ATP和NADPH中活跃的化学能转化成稳定的化学能并储存在有机物中 D.光反应中,将水分解成H+并释放O2,暗反应最终将C3还原成(CH2O) 2.(2025·宿迁四模)下图为ATP合酶结构,包括F1头部和F0跨膜H+载体两部分,相关叙述错误的是 (　　) A.除线粒体内膜、叶绿体类囊体膜外,ATP合酶还可分布于细胞膜 B.F0跨膜部分为疏水基团,运输H+的方式为协助扩散 C.F1头部为亲水基团,能够给ATP的合成提供能量 D.在人体细胞中,ATP合酶工作时一般伴随着放能反应的发生 3.(多选)我国科学家模拟植物光合作用,设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的绿色新型人工体系(ASAP),流程如图所示。据图判断,下列相关叙述错误的有(　　) A.图中由CO2经C1到C3化合物的生成过程,类似于光合作用中CO2的固定 B.图中ASAP过程与植物细胞中的暗反应一样能循环进行 C.该体系与植物光合作用消耗的CO2量相同,则它们淀粉的积累量也相同 D.图中由CO2经C3到淀粉的生成过程,需要还原剂和能量供应 4.光合作用的卡尔文循环可分为羧化、还原和再生3个阶段,如下图所示。下列有关说法错误的是 (　　) A.RuBP是一种五碳化合物 B.图中羧化表示CO2的固定过程 C.CO2浓度突然降低,PGA/RuBP的值减小 D.卡尔文循环的3个阶段均直接受光反应影响 5.如图是光合作用过程示意图(字母代表物质),PSBS是一种类囊体薄膜蛋白,能感应类囊体腔内H+的浓度而被激活,激活的PSBS抑制电子在类囊体薄膜上的传递,最终将过量的光能转换成热能释放,防止强光对植物细胞造成损伤。下列说法不正确的是 (　　) A.H+经过Z蛋白外流的同时,利用B物质来合成C物质 B.叶绿素分子中被光激发的e-,经传递到达D结合H+后生成E C.物质F浓度降低至原浓度一半时,短时间内C5化合物的含量将降低 D.降低Z蛋白的活性和阻断卡尔文循环中F的供应都将有利于PSBS发挥功能 6.人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如下图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。下列说法错误的是(　　) A.该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1 B.模块3为模块2提供的物质有ADP、Pi和NADP+等 C.在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量更高 D.人工光合作用系统在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景 7.(11分)(2025·南京、盐城一模)光是重要的环境因子,不仅为光合作用提供能量,还作为环境信号影响植物的生长发育和形态建成。如图所示为绿色植物光照条件下Rubisco活性调节的基本过程(Rubisco是催化CO2固定的酶)。回答下列相关问题。 (1)图中基质和内腔被膜结构分隔开,该膜结构为　　　　　　　　。  (2)光合作用光反应过程中,光能被　　　　　　(填“光合色素”或“光敏色素”)吸收并转化为　　　　　　　中的化学能。卡尔文循环中,在Rubisco催化作用下,RuBP(C5)和CO2反应形成　　　　　　　　。  (3)光照条件下,Rubisco活性位点与CO2结合形成氨基甲酸衍生物(Rubisco-NH-COO-),再与　　　　结合形成具有催化活性的酶。已知光下,质子(H+)跨膜进入内腔与Mg2+排出内腔进入基质的过程有关,推测Mg2+进入基质的能量来源是　　　　　　　　　　　　。基质中H+浓度增加会　　　　(填“促进”或“抑制”)Rubisco的活性。由上述分析可知,光除了影响光反应外,还可以通过　　　　　　　　　　,进而影响暗反应。  (4)光形态建成是指光控制细胞的生长分化、结构和功能的改变,最终导致组织和器官的形态建成。在此过程中,光作为一种　　　　去激发受体,推动细胞内一系列反应,最终表现为形态结构的变化。为研究红光(R)和远红光(FR)交替照射处理对莴苣种子萌发率的影响,研究人员进行了有关实验,结果如下表。从表中数据可以得出的结论是　 　(2分)。  组别 光处理 萌发率(%) 1 R 70 2 R→FR 6 3 R→FR→R 74 4 R→FR→R→FR 6 关键能力突破练 8.叶片光合产物的产生、输出和转化是植物生命活动的重要组成部分,相关过程如图。下列叙述错误的是(　　) A.磷酸丙糖有3个去向,用于合成蔗糖、淀粉和C5 B.若细胞质基质中Pi浓度很低,给予正常光照和饱和CO2浓度,则淀粉的合成会减少 C.若磷酸丙糖转运器活性受抑制,会导致光合速率下降 D.在小麦灌浆期(籽粒内部积累并储存有机物)增施磷肥,有利于小麦的生长和提高产量 9.(多选)如图是叶绿体淀粉合成的调节过程示意图,光下TPT(磷酸丙糖转运体)活性受到限制。下列相关叙述正确的有(　　) A.TPT分布在叶绿体外膜上,具有专一性和饱和性 B.白天光合速率快,叶绿体中3-磷酸甘油酸与Pi的比值低 C.细胞质基质中的Pi浓度降低时,磷酸丙糖运出叶绿体受抑制 D.白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成 10.如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势,该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是 (　　) A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C.图中Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D.图中Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 11.如图是番茄植株的叶肉细胞中进行光合作用的示意图,PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物,是吸收、传递、转化光能的光系统。下列叙述错误的是(　　) A.自然界中能发生光合作用的生物不一定具备PSⅡ和PSⅠ系统 B.光反应过程将吸收的光能转换为活跃的化学能全部储存在ATP中 C.在ATP合酶的作用下,H+顺浓度梯度转运提供分子势能,促进ADP和Pi合成ATP D.PSⅡ中的色素吸收光能后,将H2O分解为O2和H+,产生电子传递给PSⅠ,将NADP+和H+结合形成NADPH 12.(13分)光合作用被称为“地球上最重要的化学反应”。光反应过程中光合电子传递链主要由几大复合体组成,包括光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素复合体(Cytb6f)、光系统Ⅰ(PSⅠ)等。有些植物在强光下产生电子过多导致活性氧积累,细胞内活性氧积累会加快细胞凋亡引发萎黄病。研究人员利用拟南芥对光合电子传递进行了有关研究。 (1)光合作用的光反应发生在　　　　　　　　上,光系统是由其上的蛋白质与光合色素结合形成的,具有　　　　　　　　　的功能。  (2)光反应中的电子传递包括线性电子传递和环式电子传递。线性电子传递中,电子经PSⅡ、Cytb6f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP;环式电子传递中,电子在PSⅠ和Cytb6f间循环,仅产生ATP不产生NADPH。Cytb6f复合体位于PSⅡ和PSⅠ之间,同时参与线性电子传递和环式电子传递(图1)。 图1 图2 ①在光照条件下,光系统Ⅱ(PSⅡ)吸收光能产生高势能电子,PSⅡ中部分叶绿素a失去电子转化为强氧化剂从　　　　　　中夺取电子释放O2。  ②光系统Ⅰ(PSⅠ)吸收光能产生强还原剂　　　　　　,其在暗反应中的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分);PSⅡ产生的电子和PSⅠ产生的部分电子经过Cytb6f复合体传递进入PSⅠ,在电子传递过程的同时形成跨膜的质子动力势,用于　　　　　的合成,同时维持电子传递相对平衡。  ③环式电子传递与线性电子传递相比,能够　　　　　(填“提高”或“降低”)ATP/NADPH的比例,提高暗反应的效率。  (3)野生型拟南芥能适应一定的强光胁迫,但C37缺失型不能。与图1相比,图2表明在强光胁迫下,C37缺失导致电子从　　　　　　到　　　　　　的电子传递受阻,传递效率显著下降,从而产生大量活性氧(ROS)。ROS积累到一定阶段会促进　　　　　并引发细胞凋亡,导致萎黄病。  (4)上述研究揭示出植物可以通过　　　　　　　　　　　　　　　(2分)以适应强光胁迫。  13.(14分)部分厌氧菌缺乏处理氧自由基的酶,可进行不产氧光合作用,避免氧气产生的氧自由基对自身的伤害。下图1和图2是两种厌氧菌的光反应过程示意图,据图回答下列问题: 图1　绿硫细菌光反应过程示意图 图2　紫色非硫细菌光反应过程示意图 (1)图中的光合片层功能上相当于高等植物的　　　　,菌绿素与　　　　共同组成复合体,能够　　　　　　　　光能,高等植物中与菌绿素功能类似的物质是　　　　　　　　　　　　。  (2)图1中,ATP合酶以　　　　方式运输H+,并利用H+浓度差为能量合成ATP,H+浓度差形成的原因包括　　　　提供能量进行H+的跨膜运输,也包括　　　　　　　　　　　　　(2分)。  (3)研究发现,绿硫细菌缺乏处理氧自由基的酶。从图1光反应过程看,与高等植物的光反应过程的主要区别是　　　　　　　　　　　　　　　　,这种区别对绿硫细菌的意义是　 　(2分)。  (4)分析图1和图2,绿硫细菌相比紫色非硫细菌在光反应上的优势是　　　　　　　 　　　(2分)。  (5)绿硫细菌暗反应过程也不同于高等植物,为特殊的逆向TCA循环,如图3所示(图中省略了ADP、Pi等部分物质)。据图分析下列说法正确的有　　　　。  图3　绿硫细菌暗反应过程示意图 ①绿硫细菌的光反应通过提供ATP和NADPH,为逆向TCA循环提供能量; ②逆向TCA循环除了可以合成糖类外,还可以为绿硫细菌各种合成代谢提供原料; ③若向绿硫细菌培养基中添加14C标记的α-酮戊二酸,最先出现放射性的物质是琥珀酸(除α-酮戊二酸自身外); ④在不干扰循环正常进行的情况下,绿硫细菌合成一分子己糖,至少需要消耗6分子CO2。 参考答案 1.B　解析 光反应需要光,也需要酶,如ATP的合成需要ATP合酶;暗反应不需要光,需要多种酶,B项错误。 2.C 3.BC　解析 图中由CO2经C1到C3化合物的生成过程,类似于光合作用中CO2的固定(CO2和C5反应转化为C3),A项正确;图示C3生成C6后转化为淀粉,ASAP过程不能够循环进行,B项错误;在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,光合作用、人工合成淀粉两种途径合成糖类的量相同,而人工体系没有呼吸作用消耗糖类,因此人工体系的淀粉积累量更多,C项错误;图中由CO2经C3到淀粉的生成过程,类似于光合作用中CO2的固定和C3的还原,C3还原过程中需要还原剂和能量供应,D项正确。 4.D　解析 光反应产生NADPH和ATP应用于暗反应,即卡尔文循环中的还原和再生2个阶段直接受光反应的影响,而羧化阶段不直接受光反应的影响,D项错误。 5.C　解析 由题图可知,C、E可用于C3的还原,故E是NADPH,B是ADP和Pi,C是ATP,当H+顺浓度梯度经过Z蛋白运输时,利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP,即B物质被用来合成了C物质,A项正确。叶绿素分子中被光激发的e-,经传递到达D(NADP+)同时结合H+合成E,即NADPH,B项正确。物质F是CO2,浓度降低至原浓度一半时,短时间内CO2的固定速率降低,但C3的还原速率不变,故C5化合物的含量将升高,C项错误。由题意可知,PSBS是一种类囊体薄膜蛋白,能感应类囊体腔内H+的浓度而被激活,激活的PSBS抑制电子在类囊体薄膜上的传递,最终将过量的光能转换成热能释放,防止强光对植物细胞造成损伤。降低Z蛋白的活性会减少H+向外运输,导致类囊体腔内H+积累。阻断卡尔文循环中F的供应会导致暗反应减弱,进而抑制光反应ATP和NADPH的合成,ATP合成减少也会导致H+外运减少,因此降低Z蛋白的活性和阻断卡尔文循环中F的供应都将有利于PSBS发挥功能,防止强光对植物细胞造成损伤,D项正确。 6.A　解析 叶绿体通过光合作用光反应过程将光能转化成ATP、NADPH中活跃的化学能,据图可知,模块1将光能转化为电能,模块2将电能转化为活跃的化学能,两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能,A项错误。 7.(1)叶绿体的类囊体薄膜　(2)光合色素　NADPH和ATP　3-磷酸甘油酸(C3)　(3)Mg2+　H+的浓度差(电化学势能)　抑制　调节Rubisco的活性　(4)信号　最后一次光处理,在远红光处理下萌发率低,在红光处理下萌发率高 8.B　解析 结合图示可知,磷酸丙糖有3个去向,用于合成蔗糖、淀粉和C5,A项正确;若细胞质基质中Pi浓度很低,给予正常光照和饱和CO2浓度,则有利于更多的磷酸丙糖脱去磷酸合成淀粉,据此可推测,淀粉的合成会增多,B项错误;若磷酸丙糖转运器活性受抑制,会导致磷酸丙糖滞留在叶绿体基质中,导致叶肉细胞中光合产物积累,因而光合速率下降,C项正确;在小麦灌浆期增施磷肥,则能促进光合产物的转运过程,进而有利于小麦的光合作用,促进小麦的生长和提高产量,D项正确。 9.CD　解析 TPT既能转运磷酸丙糖又能转运磷酸,具有专一性和饱和性,但TPT分布在叶绿体内膜上,A项错误。白天光合速率快时,暗反应生成的3-磷酸甘油酸较多,且光下TPT活性受限制,导致磷酸丙糖运出叶绿体减少,细胞质基质的Pi运回叶绿体也减少,因此叶绿体基质中Pi浓度降低,3-磷酸甘油酸与Pi的比值升高,B项错误。 10.D　解析 图中物质甲C5与二氧化碳结合形成乙C3,该过程只需要酶的催化,不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH,A项错误;植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,如果Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度,则ATP和NADPH产生量减少,那么C3增加,C5减少,与图形的走势不符合,B项错误;图中Ⅱ阶段甲C5上升,乙C3下降,则改变的条件可能是降低CO2浓度,进而导致C5消耗减少而表现为含量上升,同时C3生成减少而表现为含量下降,此时叶绿体中NADPH和ATP的积累是CO2浓度降低导致的,C项错误;Ⅱ阶段改变的条件主要影响暗反应的进行,即Ⅱ阶段的变化是由于二氧化碳浓度下降导致的,所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低,D项正确。 11.B　解析 分析图示可知,光反应过程将吸收的一部分光能转换为活跃的化学能储存在ATP中,还有一部分储存在NADPH中,B项错误。 12.(1)叶绿体类囊体薄膜　吸收、传递、转化光能　(2)①H2O　②NADPH　作为还原剂使C3还原为有机物和C5,提供能量　ATP　③提高　(3)Cytb6f复合体　PSⅠ　叶绿素分解　(4)调节光合电子传递链上的电子流动速率 解析 (1)真核细胞中,光反应需要的光合色素、酶等分布于叶绿体类囊体薄膜上,因此光合作用光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上;由相关蛋白质与光合色素结合形式的光系统具有吸收、传递和转化光能的作用。(2)①由图1可知,在强光下PSⅡ中部分叶绿素a失去电子后,使水光解产生O2、H+以及电子,即PSⅡ中部分叶绿素a失去电子转化为强氧化剂从水中夺取电子释放O2。②光系统Ⅰ吸收光能后产生的强还原剂是NADPH,它在暗反应过程中能作为还原剂将三碳化合物还原,同时也为碳反应过程中有机物的合成提供能量;PSⅡ产生的电子和PSⅠ产生的部分电子经过Cytb6f复合体传递进入PSⅠ,在电子传递过程的同时形成跨膜的质子动力势,这部分势能为光反应过程中ATP合成提供能量。③环式电子传递与线性电子传递相比,环式电子传递只产生ATP不产生NADPH,能够提高ATP/NADPH的比例。(3)由图2可知,C37缺失突变体中电子积累在Cytb6f复合体之前,说明C37缺失导致电子从Cytb6f复合体到PSⅠ的电子传递受阻,传递效率显著下降,从而产生大量活性氧(ROS),导致活性氧积累,活性氧积累到一定阶段可能会促进叶绿素分解,减少电子传递链中电子的来源,同时引发细胞凋亡,导致叶片枯萎发黄。(4)题述研究表明,电子传递链中电子传递受阻会导致ROS积累引发细胞凋亡,对植物体造成损伤,因此,植物可通过调节光合电子传递链上的电子流动速率以适应强光胁迫。 13.(1)类囊体薄膜　蛋白质(或酶)　吸收、传递与转化　叶绿素和类胡萝卜素　(2)协助扩散　高能电子(e-)　内腔中H2S分解产生H+,细胞质基质中NADPH合成消耗H+　(3)绿硫细菌分解H2S,而不是分解H2O　通过分解H2S获得电子而进行厌氧光合作用　(4)能够在合成ATP的同时合成NADPH (5)①②④ 3 学科网（北京）股份有限公司 $