2026届高三生物一轮复习专题卷： 光合作用呼吸作用

**基本信息** 聚焦光合作用与呼吸作用专题，整合2023-2024年全国及多省市高考真题与创新模拟题，通过图表分析、实验探究等情境，考查物质与能量观、科学思维及探究实践能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|8题|光合色素、有氧/无氧呼吸、C3/C4植物代谢|结合高考真题（如2023全国卷根细胞呼吸曲线），考查图表信息转化与推理| |非选择题|10题|光反应机制、CO₂浓缩、实验设计与结果分析|以叶绿体完整性实验（如第2题）、光质与盐胁迫（第3题）等情境，突出科学探究与综合应用|

光呼一轮专题复习 一、选择题 1．（2023·全国·统考高考真题）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（    ） A．在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B．a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 2．（2023·广东·统考高考真题）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（    ） A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸 C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳 3．（2023·山东·高考真题）某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（ ） A．甲曲线表示O2吸收量 B．O2浓度为b时，该器官要进行无氧呼吸 C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加 D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小 4．（2024·山东·高考真题）种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法不正确的是（　　） A．p点为种皮被突破的时间点 B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 5.下图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述不正确的是(　　) A.过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH B.叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质 C.在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程 D.④受阻时，②③的进行能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制 6．（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（    ） A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 7．景天科植物（如景天、落地生根）的叶子有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸（一种有机酸）储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列有关分析错误的是（　　） A．景天科植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应 B．由景天科植物特殊的CO2同化方式推测其可能生活在高温干旱地区 C．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变 D．白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸和葡萄糖的含量变化趋势可能相反 8.下图表示植物叶肉细胞叶绿体的类囊体膜上发生的部分代谢过程，其中运输H＋的载体蛋白有两种类型，从而实现H＋在膜两侧间的穿梭。下列分析不正确的是(　　) A．图中过程产生了O2、ATP和NADPH等 B．H＋可由叶绿体基质进入类囊体腔，该过程属于主动运输，但消耗的能量不是由ATP提供的 C．通过类囊体膜转运H＋的两种机制不相同 D．据图分析，O2产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜 二、非选择题 1．粮食问题始终是全人类面临的基本问题。我们在注意节约粮食的同时，更要发展现代农业，实现粮食的稳产高产。回答下面的问题。 （1）合理密植可使大田作物得到良好的通风，进而为作物的光合作用提供充足的________以有利于其在叶绿体基质中直接生成更多的___________________。 （2）在同一田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物称为轮作，比如今年的棉田，明年换种西瓜。今年的瓜田，明年换种大豆。从生态学角度分析这样做的理由是______________________________。 （3）冬季大棚已经得到普及，保证了人们冬季的“菜篮子”，其目的主要是解决影响植物生长的______（影响因素）条件。 （4）施CO2提高温室植物产量的主要措施之一。但有人发现，随着增施CO2时间的延长，植物光合作用逐渐减弱。为探究其原因，研究者以黄瓜味材料进行实验，结果如图。 由图可知，常温 +CO2处理组在超过 29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组。此阶段，常温+CO2组淀粉含量与光合速率的变化趋势___________________，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。在增施CO2情况下，适当升高温度可以___________________光合速率。有人认为，这是由于升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。图中支持该假设的证据是____________。 2.为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。 叶绿体类型 相对值实验项目 叶绿体A:双层膜结构完整 叶绿体B:双层膜局部受损,类囊体略有损伤 叶绿体C:双层膜瓦解,类囊体松散但未断裂 叶绿体D:所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验一:以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 实验二:以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 注:Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性。 据此分析: 1 叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以____________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是________ __________________________________________________________________。  ②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于______________________,从而提高光反应速率。  ③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释__________________________________。  3.光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。    回答下列问题： (1)光对植物生长发育的作用有______和______两个方面。 (2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述______组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有____________（答出2点即可）。 (3)在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率____________（填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是____________________________________________________。 4.我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： (1)图a中，当胞间浓度在范围时，红光下光合速率的限制因子是______，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是_______________________________。 (2)图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是_______。 (3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为______。通路2中吸收光的物质②为______。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关______。 (4)根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式：________________________________________________________________。 5.叶绿体进行能量转换依靠光系统（指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，包括PSⅠ和PSⅡ）将光能转换为电能。光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成，同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H＋梯度，进而驱动ATP的合成。 注：类囊体膜上主要有光系统Ⅰ（PSⅠ）、光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP合酶蛋白复合体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化，以及电子传递、H＋输送和ATP合成等过程。 据图回答下列问题： (1)光反应过程中，ATP的形成与光系统______（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”）发挥作用产生的H＋浓度梯度有关。 (2)叶绿素a（P680和P700）接受光的照射后被激发，释放势能高的电子，电子的最终供体（供给电子的物质）是______。通过光合电子传递链，光能最终转化为______中的化学能。 (3)图中ATP合酶的作用是______；据图分析，增加膜两侧的H＋浓度差的生理过程有____________________________________________________________（答出三点即可）。 (4) 据图分析，O2产生后扩散到细胞外共需要穿过______层生物膜 (5)除草剂二溴百里香醌（DBMIB）是质体醌（PQ）的类似物，可充当PQ的电子受体。DBMIB能够和细胞色素b6f特异性结合，阻止光合电子传递到细胞色素b6f。若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是__________________。 6.水稻是重要的粮食作物，我国稻作区大多会遭遇不同程度的冷害。研究者利用水稻相关突变体开展研究。 (1)将突变体水稻ospus1置于低温下种植，出现叶绿体发育缺陷、叶片白化现象。白化苗中位于_______膜上的光合色素缺少，直接影响了光合作用的________反应。 (2)研究者发现，活性氧（ROS）的积累是引起突变体ospus1低温白化表型的原因，在突变体中导入ROS清除酶的基因。实验结果为_____________时，支持上述结论。 (3)研究者欲寻找突变体ospusl的抑制因子，进一步研究水稻耐冷的机理。请选取合适选项，以呈现科学家获得抑制因子的研究思路______________。 a.建立针对突变体ospusl的诱变库 b.建立针对野生型的诱变库 c.筛选低温下表型为绿色的幼苗 d.筛选低温下表型为白色的幼苗 e.筛选正常温度下表型为绿色的幼苗 f.获取抑制因子对应的基因并进行克隆 (4)后续实验发现该抑制因子编码一种定位在线粒体的SOP10蛋白，此蛋白可以影响线粒体内膜的电子传递链复合物Ⅰ的合成。 ①有氧呼吸第三阶段中，NADH经电子传递链复合物释放电子和H⁺，最终与______结合生成水并合成ATP。与此同时，该过程也是细胞内ROS的主要来源。 ②nad基因编码的蛋白质是复合物Ⅰ的重要组分。为进一步研究SOP10的作用机理，研究者在低温条件下开展进一步实验，结果如图1、2所示。结果表明_________。 （注：内参蛋白：一般是指管家基因编码表达的蛋白，它们在各个组织和细胞中的表达相对恒定，在检测蛋白的表达水平变化时常用它来做参照。） ③请综合以上研究，解释突变体ospusl sop10耐冷的机制是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 7.图1所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①~⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一,CO2和O2竞争与其结合,分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖;C5氧化则产生乙醇酸(C2),C2在过氧化物酶体和线粒体协同下,完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题。 图Ⅰ 图Ⅱ (1)图Ⅰ中,类囊体膜直接参与的代谢途径有________(从①~⑦中选填),在红光照射条件下,参与这些途径的主要色素是________。  (2)在C2循环途径中,乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化,同时生成的________在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。  (3)将叶片置于一个密闭小室内,分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化,获得曲线a、b(图Ⅱ)。 ①曲线a,0~t1时段释放的CO2源于________;t1~t2时段,CO2的释放速度有所增加,此阶段的CO2源于____________________。  ②曲线b,当时间到达t2点后,室内CO2浓度不再改变,其原因是__________________。  (4)光呼吸可使光合效率下降20%~50%,科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶﹐形成了图Ⅲ代谢途径﹐通过________________________降低了光呼吸,提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的__________价值。  图Ⅲ 8.（2023·山东，21）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。    (1)该实验的自变量为______。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_________（答出2个因素即可）。 (2)根据本实验，____（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是__________。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量 _________（填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是__________。 9.（2024·江苏·模拟预测）3．5亿年前，大气中O₂浓度显著增加，CO₂浓度明显下降成为限制植物光合速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶( Rubisco)是一种催化 CO₂ 固定的酶，在低浓度CO₂ 条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO₂ 浓缩机制，极大地提高了 Rubisco所在局部空间的CO₂ 浓度，促进了CO₂ 的固定。请回答: (1)有一些植物(C₄ 植物)具有图1所示的CO₂ 浓缩机制，在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将 HCO₃⁻转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO₂，提高了Rubisco附近的CO₂浓度，已知PEP与无机碳的结合力远大于 RuBP(C₅)。 ①图1所示植物无机碳的固定场所有____________。 ②玉米有类似的CO₂浓缩机制，据此可以推测，夏天中午玉米可能____________(填“存在”或“不存在”)“光合午休”现象，原因是____________。 ③C₄ 植物叶片中只有维管束鞘细胞内出现淀粉粒，叶肉细胞没有淀粉粒，原因是______________________________________________________________________________。 (2)蓝细菌具有图 2 所示的CO₂ 浓缩过程。 ①光合片层是蓝细菌细胞内的一种生物膜，其上有光合色素，可推测其功能类似于高等植物的____________，蓝细菌具有的光合色素有____________，光合色素在光合作用中的功能是____________。 ②CO₂依次以____________方式通过蓝细菌细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO₂浓缩机制可提高羧化体中 Rubisco周围的CO₂浓度，从而促进____________。 10．（2024·安徽·高考真题）为探究基因 OsNAC 对光合作用的影响研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及 OsNAC 过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见下表。回答下列问题。 净光合速率（umol.m2.s-1） 叶绿素含量（mg·g-1） WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1)旗叶从外界吸收1分子 CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受____________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为____________。 (2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的____________、____________（填科学方法）。 (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率____________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。 结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①____________________________________；②____________________________________。 2 学科网（北京）股份有限公司 $光呼一诊专题复习答案 1.【答案】C 【详解】A、植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间之前，植物 根细胞无CO释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时 间a之前，只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确； B、a阶段无二氧化碳产生，b阶段二氧化碳释放较多，ab时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生 酒精和CO2的过程，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B正确： C、无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释 放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C错误： D、酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP,D正确。 2.【答案】A 【详解】游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[]，这两 个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的H] 是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶I,A正确。 3.【答案】C 【详解】A、分析题意可知，图中横坐标是氧气浓度，据图可知，当氧气浓度为0时，甲曲线仍有释 放，说明甲表示二氧化碳的释放量，乙表示氧气吸收量，A错误； B、O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，细胞呼吸分解的 有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B错误： C、O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，氧气浓度为时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧 气浓度为b时植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增 加，C正确： D、O2浓度为时并非一定最适合保存该器官，因为无氧呼吸会产生酒精，不一定能满足某些生物组 织的储存，且该浓度下葡萄糖的消耗速率一定不是最小，据图，此时气体交换相对值C02为0.6，O 为0.3，其中C02有0.3是有氧呼吸产生，0.3是无氧呼吸产生。按有氧C6:02:C0=1:6:6,无氧 呼吸C6:C0=1:2,算得C6(葡萄糖)的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。而无氧呼吸消失点时，02和 C02的相对值为0.6，算得C6的相对消耗量为0.1，明显比a点时要低！所以a点时葡萄糖的消耗速 率一定不是最小，D错误。 4.【答案】C 【详解】A、由图可是，P点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减 弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确； B、Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙 醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确： C、Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误； D、q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的ADH相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无 氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。 5.【答案】A 【解析】过程①二氧化碳的固定不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH,三碳化合物的还原消耗光反 应提供的ATP和NADPH,A错误；在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程，由图可知，叶 绿体基质中会进行葡萄糖合成淀粉的过程，在细胞质基质中会进行葡萄糖和果糖合成蔗糖的过程，C 正确：图中④蔗糖输出受阻时，则进入叶绿体的P1减少，磷酸丙糖大量积累，过多的磷酸丙糖将用 于合成淀粉，即②③合成淀粉能缓解C积累对卡尔文循环的抑制，D正确。 6.【答案】D 【详解】A、提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确： B、由于不同色素在层析液中溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，这 是纸层析法，B正确： C、不同光合色素颜色不同，因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异，叶绿素多使叶片呈现 绿色，而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色，C正确； D、叶绿素和类胡萝卜素都可以吸水蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。 7.【答案】A 【详解】A、暗反应需要光反应提供ATP和NADPH,所以暗反应也需要在白天进行，长期黑暗无法进 行暗反应，A错误； B、由景天科植物特殊的C0同化方式推测其可能生活在高温干旱地区，高温干旱是气孔关闭能保证 暗反应正常进行，不影响光合作用过程，B正确； C、白天气孔关闭，如果白天适当提高C02浓度，该景天科植物也不会从外界吸收二氧化碳，但景天 科植物因为有苹果酸分解提供CO2,保证其浓度足够进行暗反应，光合作用速率基本不变，C正确； D、白天景天科植物叶肉细胞内有机酸（主要为苹果酸）分解，含量降低，而光合作用产生葡萄糖， 含量增加，D正确。 8.【答案】D 【解析】图示过程为光合作用的光反应阶段，发生在类囊体膜上，该过程产生了O2、ATP和NADPH 等，A正确；图中在类囊体膜上H的顺浓度梯度的推动下促进了ATP的合成，显然H由叶绿体基质 进入类囊体腔是逆浓度梯度进行的，属于主动运输，B正确：通过类囊体膜转运H的两种机制不相 同，H进入类囊体腔是逆浓度进入的，属于主动运输，而从类囊体腔转运出去是通过协助扩散完成 的，C正确；O2在类囊体腔中产生，首先需要穿过类囊体膜达到叶绿体基质中，再穿过叶绿体的两层 膜结构到达细胞质基质中，再穿过细胞膜到达细胞外，该过程穿过了4层生物膜，D错误。 1.【答案】（1)C0,三碳化合物(C) (2)可提高对土壤无机盐的利用率、可降低发生病虫害的 机会(3)温度(4)相反提高高温+C02组淀粉含量一直低于常温+C02组，净光合速率和可 溶性糖含量则相反。 【解析】(1)光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体基质）包括CO2被固定形成C3,C3在光反应提供 的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。合理密植可使大田作物得到良好的通风，进而为 作物的光合作用提供充足的C0,以有利于其在叶绿体基质中直接生成更多的三碳化合物，进而提高 产量。 (2)在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物称作轮作，由于不同农作物对土 壤中无机盐的需求量不同，因此，轮作可提高对土壤无机盐的利用率，同时可降低发生病虫害的机 会。 (3)冬季大棚已经得到普及，保证了人们冬季的“菜篮子”，其目的主要是解决影响植物生长的温 度条件。同时还可以采用适当增加CO2浓度、合理施肥等措施提高大棚作物的产量。 (4)据图分析，图1中常温+C0,处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理 组：而图2中29天后，常温+C02组淀粉含量反而增加，即淀粉含量与光合速率的变化趋势相反，据 2 此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多：根据图1可知，高温+C0,组的净光合速率在36前 都是最高的，说明在增施CO情况下，适当升高温度可以提高光合作用速率。图中，高温+C0组淀粉 含量一直低于常温+C0组，而可溶性糖相反，可能是因为升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减 弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制，据此推测升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉 大量积累对光合作用的抑制。 2.【答案】①Fecy叶绿体B双层膜局部受损，类囊体略有损伤时，以Fecy为电子受体时的放氧量 明显高于叶绿体A双层膜结构完整时，而以DCIP为电子受体时的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构 完整时，差别不大②水的分解③类囊体膜结构的完整性可保证其能够运输H+参与ATP的合成反 应，膜结构破裂无法提供ATP合成时所需的H+导致ATP产生效率降低 【解析】①从表格中可知，叶绿体A双层膜结构完整时，以F©cy或DCIP为电子受体时放氧量相等，而 叶绿体B双层膜局部受损，类囊体略有损伤时，以Fcy为电子受体时，叶绿体B的放氧量明显高于叶 绿体A双层膜结构完整时的放氧量，而以DCIP为电子受体时叶绿体B的放氧量略高于叶绿体A双层 膜结构完整时的放氧量，所以叶绿体双层膜对以Fcy为电子受体的光反应阻碍作用更明显。②该实 验中，光反应速率最高的是叶绿体C,这是因为在无双层膜阻碍、类囊体又松散（但未断裂）的条件下， 以Fcy或DCIP为电子受体，更容易与H+结合，消耗H+速率较快，更有利于水的分解，从而提高光反应 速率。③图中水光解产生的H+可通过类囊体膜结构中的载体蛋白运输至ATP合成的部位，参与ATP 合成的反应，当类囊体膜结构受损时，无法完成H+的运输，ATP的合成因缺少H+而受阻，使ATP产生效 率降低。 3.【答案】(1)为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育 (2)①③④ 温度和二氧化碳浓度 (3)始终大于 ④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率 时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组 【解析】(1)光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育，故 光对植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。 (2)为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述盐胁迫组 (③)和盐胁迫加光处理组（④）进行对比分析。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④ 比较可判断实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量， 其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。 (3)由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照 强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。 4.【答案】(1)光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性（或蓝光被光合色素吸收的 效率更高等合理答案)（②）突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调 控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 (3) 有机物中的化学能光敏色素 光敏色素→(-)PILI5基因→(+)脱落酸信号通路→(-)气孔开放程度 (4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物：通过光敏色素吸收光信号调控基因 表达，影响植物生理过程 【解析】（1)当胞间C02浓度在900-1200μmo1mo1-1范围时，从图a中红光曲线来看，随着C02 浓度增加，光合速率不再上升，说明此时C02浓度不是限制因子，而可能是光照强度、光质等其他 因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关 键酶的活性，或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。 (2)已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了 PILI5基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接 近，推测原因可能是突变体中PILI5基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱， 导致在不同光质（远红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。 (3)通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在ATP和NADPH 中，最终储存在有机物中)。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。由于突变体发生PLI5基 因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响 PILI5基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图b中突变体在远 红光和红光下蒸腾速率变化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对PILI5基 因表达的影响是负相关，PILI5基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度 是负相关，即光敏色素→(-)PILI5基因→(+)脱落酸信号通路→(-)气孔开放程度。 (4)根据图c中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能， 将其转化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如 PLI5基因)表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。 5.【答案】(1)Ⅱ (2)水ATP和NADPH(3)催化ATP的合成，协助H+跨膜运输 水 的光解产生H+、PQ蛋白将H十从A侧运输到B侧、合成NADPH消耗H+ (4)4 (5)二溴百里香醌(DBMIB)阻断电子传递，会抑制水光解产生H+和H+从A侧运输到B 侧，使膜内外H十的浓度差减小甚至消失 【解析】(1)结合图示可知。光反应过程中，PSTI发生H20的光解，使B侧H+浓度增加，产生的 e-通过电子传递体，再通过PSI传到A侧，最终将电能变为NADPH中的活跃化学能。 (2)叶绿素a接受光的照射后被激发，在PSII发生H20的光解，释放势能高的e-,e-的最终供 体是H20,最终受体是NADPH,因此，通过光合电子传递链，光能最终转化为ATP和NADPH中的化学 能。 (3)图中ATP合酶的作用是催化ATP的合成，并协助H+跨膜运输，即其发挥的作用是催化和运 输。据图分析，能使基质和内腔两侧的H+浓度差增加的生理过程有：水的光解产生H+,PQ蛋白将 H+从A侧运输到B侧、合成NADPH消耗H+。 (4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)是质体醌(PQ)的类似物，可充当PQ的电子受体。DBMIB能够 和细胞色素b6f特异性结合，阻止光合电子传递到细胞色素b6f。则DBMIB会抑制水光解产生H+, 使膜内外H+的浓度差减小甚至消失，而ATP的合成利用的能量来自于顺浓度梯度运输氢离子产生的 势能。因此，若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降。 6.【答案】(1)叶绿体类囊体薄膜光（②）导入ROS清除酶基因的突变体在低温下表现为绿叶 (3)acf(4)氧气 sopl0通过促进nad基因的转录，进而促进nad蛋白的合成 突变体 ospus1的R0S含量增加，而在ospus1sop10突变体中，S0P10基因突变后，电子传递链复合物I的 合成减少，使细胞中的ROS水平降低，低温下表型正常 【解析】(1)真核细胞中光合色素分布于叶绿体类囊体薄膜，白化苗因叶绿体中缺乏光合色素而表 现为叶片白化的现象，导致其缺乏吸收、传递和转化光能的能力，直接影响了光合作用的光反应阶 段。 (2)突变体中导入ROS清除酶的基因，表达产物ROS清除酶能分解ROS,突变体ospus1低温白化 表型消失，表现为绿叶。 (3)欲寻找突变体ospus1的抑制因子，则应先建立针对突变体ospus1的诱变库，从中获取具有不 同诱变结果的突变体osp1s1,从中筛选低温下表型为绿色的幼苗，再从具有耐冷性状的植株体内获 取抑制因子对应的基因并进行克隆，acf正确，bde错误。 (4)①真核生物有氧呼吸第三阶段发生于线粒体内膜，有氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第二阶段产生 的NADH与氧气发生反应，生成水，释放大量能量，其中大部分能量以热能的形式散失，少部分能量 参与合成ATP。 ②由实验结果可知，ospus1sopl0突变体植株内nad基因的相对表达量明显降低，导致nad蛋白含 量明显减少，故sopl0通过促进nad基因的转录，进而促进nad蛋白的合成，突变体ospus.1sop10 植株体内nad蛋白含量明显减少，而nad基因编码的蛋白质是复合物I的重要组分，会导致线粒体 内膜的电子传递链复合物I的合成量减少，细胞内ROS的来源减少，使细胞中的R0S水平降低，低 温下表型正常。 7.【答案】(1)①⑥叶绿素（叶绿素a和叶绿素b)(2)H0(过氧化氢）(3)①细胞呼吸光呼吸 和细胞呼吸②光合作用速率等于光呼吸和细胞呼吸速率之和(4)将乙醇酸转化为苹果酸，增加叶 绿体中的C02浓度直接 【解析】(1)光合作用光反应阶段的场所是类囊体膜，主要代谢过程包括水的光解、ATP和NADPH的 合成，对应图I中的①⑥过程；光反应过程需要光合色素的参与，叶绿素（叶绿素和叶绿素b)主要吸 收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 (2)由题空后半句“过氧化氢酶”“02和H0”可知，分解的底物为H02(过氧化氢)。 (3)①由题干信息“C02和O,竞争与其结合…完成光呼吸碳氧化循环”及图I可知，在光照条件下 H0可进行水的光解产生0)且C02浓度较低时，02结合Rubisce0的能力较强，易催化C氧化产生C,C2 在过氧化物酶体和线粒体协同下参与完成光呼吸碳氧化循环，产生C02;此外，细胞呼吸作用也会产生 C0,而黑暗条件下(0~t1),不能进行光呼吸，C02来自呼吸作用；曲线a在t1点施加光照后，t1~t2时 段C0的释放速度有所增加，C02来自光呼吸和细胞呼吸。②曲线b到达t2点后，室内C02浓度不再改 变，说明C0的吸收与释放速度达到动态平衡，即光合作用速率等于光呼吸和细胞呼吸速率之和。 (4)根据(2)和图I所示可知，光呼吸代谢途径为叶绿体中的乙醇酸(C)运出后直接或间接被转化为过 氧化氢、CO2和C3(消耗ATP)等，其中过氧化氢会被进一步分解为O2和水，一定程度上造成了物质和能 量的浪费。与光呼吸途径相比，图Ⅲ所示途径通过将乙醇酸转化为苹果酸，把物质保留在叶绿体内，苹 果酸转化过程中生成2分子C0,提高了叶绿体中C02与02的比值，这不但降低了光呼吸，还提高了植 物生物量，体现了遗传多样性的直接价值。 8.【答案】(1)光、H蛋白C0浓度、温度(2)不能 突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修 复，野生型光PSⅡ系统损伤大但能修复(3)少 突变体PQ高，PSII系统损伤小，虽然损伤 不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多 【解析】(1)据题意拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，实验中强光照射 时对野生型和突变体光照的强度相同，结合题图分析实验的自变量有光照、H蛋白；影响光合作用 强度的主要环境因素有C02浓度、温度、水分等。 (2)据图分析，强光照射下突变体的PQ/相对值比野生型的PQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复 合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的P$Ⅱ进行修复，故不能确定强光照射下突变 体与野生型的PSⅡ活性强弱。 (3)据图分析，强光照射下突变体中NPQ/相对值，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合 作用的能量减少：突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSII的损伤且减少作用大于野生型H蛋白 的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP促进暗反应进 行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。 9.【答案】(1)叶肉和维管束鞘 不存在 PEP与无机碳的结合力远大于RuBP(C5),能利用 胞间较低浓度的C02 C4植物光合作用中淀粉合成的C3途径即卡尔文循环只在维管束鞘细胞内 进行 (2)类囊体膜 藻蓝素和叶绿素 吸收、传递和转化光能 自由扩散、主动运输 C02 固定 【解析】(1)①由图可知，图中所示植物的叶肉细胞叶绿体中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可 将无机碳HCO3-转化为有机物，在维管束鞘细胞的叶绿体中，Rub1sco可固定无机碳C02,因此图中 所示植物无机碳的固定场所为叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶绿体。 ②玉米在夏天中午可能不存在“光合午休”现象，原因是PEP与无机碳的结合力远大于RuBP (C5),能利用胞间较低浓度的C02。 ③据图可知C4植物光合作用中淀粉合成的C3途径即卡尔文循环只在维管束鞘细胞内进行，因此C4 植物叶片中只有维管束鞘细胞内出现淀粉粒，而叶肉细胞中没有。 (2)①光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，蓝细菌的光合片层上有光合色素，其功能类似于高 等植物叶肉细胞的类囊体膜。蓝细菌具有藻蓝素和叶绿素，光合色素具有吸收、传递和转化光能的 作用。 ②据图分析，C02进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的C02转运蛋白协助 并消耗能量，为主动运输过程。蓝细菌通过C02浓缩机制使羧化体中b1sco周围的C02浓度升 高，从而通过促进C02固定进行光合作用。 10.【答案】(1) ATP和NADPH 核酮糖-1,5一二磷酸和淀粉等 (2) 减法原理 加法原理(3) 增大与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加 了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用 与WT组相比OE组旗叶中编 码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物（蔗糖）向外运出，从而促进旗叶的光 合作用速率 【详解】(1)在光合作用的暗反应阶段，C02被固定后形成的两个3-磷酸甘油酸(C3)分子，在有 关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化 为核酮糖-1,5一二磷酸(C5)和淀粉等。 (2)与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组K0为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控 制中的减法原理：实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。 (3)题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相 对表达量、单株产量都明显高于WT组和K0组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，说明OsNAC 过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与WT组相比，OP组叶绿素含量较高，增加了 对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；②与WT组相比OE组旗叶中编码蔗 糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物（蔗糖）向外运出，从而促进旗叶的光 合作用速率。 6