第10讲 光合作用（4大核心速记+3层高分专练）（专项训练）（天津专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 以天津考情为导向，构建“考情-核心-专练”三维体系，融合实验异常分析、曲线模型解读等方法，形成从基础概念到情境应用的逻辑链，渗透结构与功能观、科学思维及探究实践素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |五年考情·精准定向|考频/考点/情境分析|考向定位法、高频考点聚焦策略|从新课标要求到命题趋势，构建考情认知逻辑| |三大核心·主干速记|4核心知识点+实验/曲线模型|实验异常归因法、物质变化过程分析法、多因子曲线解读模型|从色素/结构→原理→影响因素，形成“概念-原理-应用”推导链| |分层专练·靶向攻关|选择+解答（基础/重难/真题）|光合呼吸综合计算法、实验设计变量控制法|基础题巩固核心概念，重难题强化情境迁移，真题感知考向|

第09讲 光合作用 （天津专用） 第1部分 五年考情·精准定向 第2部分 三大核心·主干速记 核心1 捕获光能的色素和结构 核心2 光合作用的原理 核心3 光合作用原理的探索 核心4 光合作用的影响因素及其应用 第3部分 分层专练·靶向攻关 天津专练+全国视野 两年模拟·基础通关 & 一年重难·情境应用 & 高考真题·考向感知 五年考情·精准定向 考情概览 新课标要求 1.通过绿叶中色素的提取和分离实验，掌握实验操作能力和实验的结果分析。 2.运用物质与能量关，分析光合作用过程中物质和能量的转化。 3.分析ATP、NADPH、C3、C5等物质变化曲线模型，理解光反应和暗反应之间的联系。 4.分析影响光合作用因素的曲线模型，理解环境因素对光合作用的影响。 5.通过探究环境因素，对光合作用速率影响实验，培养学生实验设计和分析能力。 6.应用影响光合作用的环境因素知识，指导农业生产。 考情分析： 1．考查频次： 整体考频：近五年全必考，代谢板块分值最高核心考点。2021—2025 天津卷每年稳定考查，光合极少单独命题，固定与细胞呼吸捆绑形成综合大题，同时联动酶、ATP、叶绿体结构、实验、农业应用联合设问，是整套试卷区分度最高模块。五年真题出题记录：选择辨析叶绿体结构、光合物质转化；综合大题（光合 + 呼吸速率计算、密闭装置）；色素提取分离实验、环境因素影响光合；光合呼吸综合曲线大题；光反应与暗反应物质能量联系、跨膜转运 HCO₃⁻；综合大题 CO₂增施、温度交互影响光合；光暗反应全过程、光质 / CO₂浓度曲线、净光合定量计算；突变株光合胁迫、源库分配、昼夜光合呼吸有机物积累分析。分值区间：全年总分稳定7～13 分，占全卷分值 11%～16%；选择题：每年 1～2 道，单题 2～3 分，覆盖色素、基础过程、易错概念；非选择题：固定一道光合呼吸综合大题，单题分配 6～10 分，包含曲线读图、数据计算、机理长句、实验分析；3. 题型结构特征 基础单选：概念辨析、实验基础操作，保底基础分；综合大题（拉分核心）：光合 + 呼吸复合曲线、柱状图、生理过程示意图、密闭容器定量测定；实验类：色素提取分离、光照 / CO₂梯度探究、光合速率测定，五年至少三年出现实验设问。 2．考查要点：捕获光能的色素与叶绿体结构、色素种类、吸收光谱（叶绿素红光蓝紫光、类胡萝卜素蓝紫光）、色素分布类囊体薄膜；绿叶中色素提取与分离实验：试剂作用、滤液过浅 / 色素带缺失原因、纸层析原理（溶解度差异；叶绿体双层膜、类囊体（光反应场所）、基质（暗反应场所）结构与功能对应。光反应、暗反应完整过程：光反应：水的光解、ATP 与 NADPH 生成、能量转化（光能→活跃化学能），场所类囊体；暗反应（卡尔文循环）：CO₂固定、C₃还原、C₅再生，消耗 ATP/NADPH，能量转为有机物稳定化学能。 3．命题情境：1）教材原型变式情境（占比 55%，基础题主体）直接改编课本素材：色素分离实验、光暗反应图解、光照强度标准曲线、黑白瓶测光合速率装置；图表、实验流程完全源自教材，侧重基础信息读取，难度低，障基础得分。2）农业生产实践情境（天津本地特色高频）温室蔬菜栽培、大田作物种植、果蔬大棚控温控碳、林下套种、秸秆还田增 CO₂；题干贴近农业生活，设问侧重原理应用，要求完整因果逻辑长句作答。3）科研逆境创新情境（2023 年后逐年增多，难题拉分）温度 / 强光 / 低 CO₂胁迫下野生型与突变株光合参数对比；碳酸氢盐转运、人工调控光质、植物工厂智能培养舱；碳中和、生态碳汇、源库分配代谢新素材；特点：文字信息量大，陌生代谢过程多，需要剥离冗余信息，迁移课本光合核心原理分析，重点考查科学思维与知识迁移。 备考策略 1.抓牢核心点:捕获光能的色素与叶绿体结构;光反应、暗反应完整过程。 2．熟记关键点：环境因素对光合速率影响曲线（天津必考）四类核心曲线：光照强度、CO₂浓度、温度、多因子交互（温度 + CO₂）；高频设问：光补偿点、光饱和点、CO₂饱和点、限制因素判断、曲线升降机理解释、昼夜有机物积累差值计算。光合与呼吸综合定量计算（固定必考） 核心公式：总光合速率（真正光合）= 净光合速率 + 细胞呼吸速率 载体：密闭装置液滴移动、O₂释放 / CO₂吸收数据、昼夜黑白处理测定；易错区分：净光合（O₂释放、CO₂吸收、有机物积累）；总光合（O₂总产生、CO₂总固定、有机物制造）。物质跨膜与光合代谢联动 碳酸氢根转运、叶绿体膜丙酮酸 / CO₂转运蛋白、主动运输耗能（2023 天津卷 T9 创新考点）。实验探究类：自变量梯度设置、无关变量控制、实验缺陷评价、光合速率观测指标选择（O₂释放、CO₂吸收、干重变化）。 3．紧扣命题趋势：光合 + 呼吸复合大题仍是压轴代谢大题，多因子交互曲线、昼夜有机物积累计算必考；突变体、低氧 / 高温胁迫、源库分配、叶绿体物质转运四类创新情境大概率延续；农业增产、碳中和生态热点作为题干背景，结合长句机理解释；色素实验、光暗反应动态变化维持选择题稳定考点；进一步强化跨模块串联，同步关联酶、ATP、物质跨膜、植物逆境生理综合设问；实验类开放性评价设问分值小幅提升，侧重文字逻辑表达。 三大核心·主干速记 核心1 捕获光能的色素和结构 一.绿叶中色素的提取和分离实验 1.实验原理 提取：有机溶剂（如无水乙醇）能溶解色素。 分离：色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同。 特别提醒！①提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。②分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。 2．实验步骤 （1）提取绿叶中的色素 a. 取材 选用新鲜绿叶，原因是新鲜叶片色素含量高，实验现象更明显。 b. 研磨 加入三种试剂的作用：二氧化硅（SiO2）：使研磨更充分；碳酸钙（CaCO3）：中和细胞有机酸，保护叶绿素不被破坏；无水乙醇：作为有机溶剂，溶解（提取）色素。 c. 过滤 用单层尼龙布过滤，不能用滤纸，滤纸会吸附色素造成损失；收集滤液时试管加棉塞，防止无水乙醇挥发、色素被氧化。 （2）制备滤纸条 滤纸预先干燥处理：加快层析液上升速度，分离效果更整齐； 一端剪去两角：防止层析液在滤纸条边缘扩散过快，保证色素扩散均匀，得到整齐的色素带。 （3）画滤液细线 要求：细、齐、直；待滤液干后重复画 1~2 次，目的是增加色素量，让最终分离出的色素带颜色更深、清晰可见。 （4）分离色素（纸层析法） 特别提醒！ 1.滤纸条插入层析液时，层析液液面不能没及滤液细线：避免色素直接溶解在层析液中，无法在滤纸上分离； 2.试管口加棉塞（加盖培养皿）：防止易挥发的层析液挥发，维持装置内层析液的饱和氛围，保证分离效果。 3. 滤纸条从上到下四条色素带依次是：胡萝卜素（橙黄色）→叶黄素（黄色）→叶绿素 a（蓝绿色，最宽）→叶绿素 b（黄绿色）。 提分技巧！ 绿叶色素提取与分离实验异常现象原因汇总 一、色素提取：收集的滤液色素过浅 未加二氧化硅，研磨不充分，色素释放少 使用放置数天的不新鲜绿叶，叶绿素大量分解，色素总量少 一次性加入过量无水乙醇，提取液浓度被稀释；正确操作：分次少量加入无水乙醇 未加碳酸钙或添加量过少，叶绿素被细胞有机酸破坏 二、色素分离异常 1：滤纸条色素带重叠 滤纸条未提前干燥处理 滤液细线不细、不齐、不直，色素扩散速度不一致 三、色素分离异常 2：滤纸条无色素带 忘记绘制滤液细线，无色素来源 滤液细线浸入层析液且浸泡时间久，色素全部溶解到层析液中 (3)实验结果 二.叶绿体中色素的分布和作用 1.分布与作用 分布：叶绿体的类囊体薄膜上（类囊体薄膜是光反应的场所）。 作用：吸收、传递、转化光能，为光合作用光反应阶段提供能量。 2.吸收光谱特点 (1) .光的类型 光合作用一般利用可见光（波长 400~760nm 左右）。 (2).不同色素的吸收不同的光：叶绿素 a、叶绿素 b：对红光、蓝紫光吸收量大； 类胡萝卜素：仅对蓝紫光吸收量大；对其他波段的光不是完全不吸收，只是吸收量相对较少。 （3）图像曲线解读 横坐标是光的波长（nm），纵坐标是吸收光能的百分比： 在400~500nm 蓝紫光区：类胡萝卜素、叶绿素 a、叶绿素 b 都有很强的吸收峰； 在600~700nm 红光区：只有叶绿素 a、叶绿素 b 出现明显吸收峰，类胡萝卜素几乎不吸收； 叶绿素 b 的吸收峰相比叶绿素 a 会略偏向短波长一侧。 特别提醒！ 大棚种植时，补充红光或蓝紫光能更高效提升光合速率；透明大棚不用选有色膜，无色膜可以透过全波段可见光，整体光合效率更高。 三.叶绿体的结构适于进行光合作用 1．叶绿体的结构模式图 2．叶绿体的功能 叶绿体功能 叶绿体是光合作用的场所，光反应与暗反应分区进行： 光反应场所：类囊体膜（叶绿体基粒） 暗反应场所：叶绿体基质 验证依据：恩格尔曼水绵实验 实验材料:水绵（带状叶绿体）、好氧（需氧）细菌（趋氧，聚集在产氧部位） 三组对照实验及结论 a.极细光束照射水绵 现象：需氧细菌仅集中分布在叶绿体被光束照射到的部位 结论：光合作用需要光，且叶绿体受光部位才释放氧气 b.完全曝光处理水绵 现象：需氧细菌均匀分布在叶绿体所有受光部位 结论：叶绿体完整受光区域均可进行光合作用、产生氧气，与第一组形成对照 c.三棱镜分光照射水绵 现象：大量需氧细菌聚集在红光、蓝紫光照射区域 结论：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用 特别提醒！ a.实验巧妙之处：用好氧细菌定位氧气产生位置，直观证明光合场所与有效光质； b.单一变量对照：遮光 / 曝光、不同波长光两组对照，逻辑严谨； c.关联色素吸收光谱：对应前一张图，印证叶绿素主要吸收红光、蓝紫光。 核心2 光合作用原理的探索 探索光合作用原理的部分实验 关键设计 科学家 结论或观点 向植物提供、 → 释放；向植物提供、 → 释放 鲁宾和卡门 光合作用释放的全部来自水 离体的叶绿体在光照下释放 希尔 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生 用标记的供小球藻进行光合作用，追踪检测放射性： 卡尔文 光合产物中的碳来自二氧化碳 发现在光照下，叶绿体可合成 ATP 阿尔农 叶绿体合成 ATP 总是与水的光解相伴随 特别提醒！ 1.鲁宾和卡门的实验首次用同位素标记法，直接证明了氧气的来源是水而非二氧化碳，是光合作用研究的关键里程碑。 2.希尔实验证明了氧气的释放发生在叶绿体中，且不需要二氧化碳的参与，为后续光反应的研究奠定了基础。3.卡尔文的实验探明了碳在光合作用中的转移路径，该循环也被命名为卡尔文循环（暗反应阶段）。4.阿尔农的实验揭示了光反应中 ATP 合成与水的光解的耦合关系，完善了光反应的能量转化机制。 核心3 光合作用的原理 一、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。 二、光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 三、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 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＋ 特别提醒！ 1．叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O的分解和NADPH的合成；一方面用于ATP的合成。2．水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 四、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 高效提分！ 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，分析相关物质含量在短时间内的变化： (2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化 核心4 光合作用的影响因素及其应用 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 1．光合作用强度 (1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 2．影响光合作用强度的因素 内因（植物自身因素） 酶的活性、数量；色素的种类和含量；植物遗传特性、叶龄、叶面积指数等 外因（环境因素） 光：光照强度、光照时间、光质、光照面积；CO2浓度；温度（影响光合酶活性）；矿质元素（参与合成色素、酶等）；水分 3.各因素作用 CO2浓度：提供光合作用原料CO2 水分：提供原料H2O 光：提供光能，细分维度有光质、光照强度、光照时间、光照面积 温度：影响光合作用相关酶的活性 矿质元素：参与合成光合色素、光合酶，间接制约光合速率 色素：负责吸收、传递、转化光能，受自身种类含量、矿质元素、温度调控 酶：催化光反应与暗反应，受温度、自身数量活性影响 二、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： 实验步骤 核心操作内容 关键注意事项 实验核心目的 取材 取生长旺盛的绿叶，用直径为 0.6cm 的打孔器打出圆形小叶片 30 片 打孔时要避开大的叶脉 获取大小一致、光合能力强的实验材料，排除叶脉等无关结构对实验的干扰 排气 用注射器（内有清水、圆形小叶片）抽出叶片内气体，重复 2~3 次 确保叶片细胞间隙的空气被完全抽出 去除叶片内原有气体，让叶片后续可正常沉水，排除原有气体对实验结果的干扰 沉水 将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，圆形小叶片全部沉到水底 全程黑暗处理，避免叶片提前进行光合作用产生气体 验证叶片内气体已完全排出，同时保证所有叶片初始状态一致，无预实验产生的气体干扰 分组 取 3 只小烧杯，分别倒入富含 CO₂的清水（也可放入质量分数为 1%~2% 的 NaHCO₃溶液） 3 组溶液的 CO₂浓度、体积完全一致，排除无关变量干扰 为叶片光合作用提供稳定的 CO₂原料，搭建标准化的实验环境 光照 向 3 只小烧杯中各放入 10 片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下 除光照强度外，温度、溶液量、叶片数量等其他条件完全相同且适宜 设置自变量（光照强度），控制无关变量，让叶片在不同光照条件下进行光合作用 观察并记录 同一时间段内各装置中圆形小叶片浮起的数量 保证观察时间、观察标准完全一致 通过叶片浮起数量反映光合作用强度（光合产 O₂越多，叶片越易浮起），验证光照强度对光合速率的影响 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。 三、辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 1．内部因素 (1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 特别提醒！ 影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。 (3)叶面积指数 曲线含义 横坐标：叶面积指数（叶片总面积和土地面积的比值，反映植物叶片疏密程度） 纵坐标：物质的量 曲线 A：光合作用实际量（总光合速率） 曲线 B：净光合量（净光合速率），净光合量 = 实际光合量 - 呼吸量 曲线 C：呼吸量（呼吸速率） 分段分析 OA 段（叶面积指数 0~A 对应数值）随叶面积指数增大，叶片数量增多，光合作用实际量持续上升；到达 A 点后，叶片相互遮挡光照，光合作用实际量达到饱和，不再随叶面积指数增大继续增加。 OB 段及 B 点之后 OB 段：叶面积指数提升，总光合增长幅度大于呼吸增长幅度，净光合量随之上升，在 B 点达到净光合的峰值； B 点之后：呼吸量随叶面积指数增大持续上升，总光合量增长停滞，净光合量（总光合 - 呼吸）逐渐下降。 生产应用 增加光合面积：合理密植、间作套种，把叶面积指数控制在净光合较高的区间，充分利用光能提升总产量； 降低无效呼吸消耗：适当间苗、修剪枝叶、避免植株徒长，防止叶面积指数过高导致呼吸消耗过多、净光合产量下降。 2．外部环境因素 (1)单因子变量对光合速率的影响 ①光照强度 核心原理 光照强度直接调控光反应，影响 ATP 与 NADPH 的生成量，进而限制暗反应速率，最终改变整体光合强度。 曲线各关键点含义 纵坐标：CO2吸收 / 释放量 纵轴负半轴：黑暗下细胞呼吸释放CO2代表呼吸速率 A 点：光补偿点 光合吸收CO2 = 呼吸释放CO2净光合速率 = 0；光照大于此点植物才能积累有机物、正常生长。 C 点：光饱和点 光照达到该强度后，再提升光照，总光合速率不再上升。 曲线区分： 实线：净光合速率（实测CO2量） 虚线：总光合速率（总光合 = 净光合 + 呼吸） 分段生理过程分析 A 点（光照为 0，黑暗） 只进行细胞呼吸，无光合作用，向外释放CO2。 AB 段（不含 A、B） 呼吸强度 > 光合强度，细胞整体向外释放CO2。 B 点（光补偿点） 光合吸收CO2量 = 呼吸释放CO2量，无CO2释放 / 吸收。 B 点之后至 C 点 光合强度 > 呼吸强度，植物从外界持续吸收CO2，有机物不断积累。 C 点以后（光饱和后） 光照不再限制光合，制约因素变为CO2、温度、酶量等。 生产应用 温室栽培中，适当增强光照强度，提高净光合速率，增加有机物积累，实现作物增产。 ②CO2浓度 作用原理 CO2是光合作用暗反应的原料，它会直接制约C3的生成过程，从而影响整体光合速率。 曲线关键点分析 图 1（净光合随 CO₂浓度变化） A 点（CO₂补偿点）：植物光合速率 = 呼吸速率，此时植物光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量；只有环境CO2浓度高于 A 点，植物才能积累有机物实现生长。 B 点（CO₂饱和点）：达到该CO2浓度后，再提升CO2浓度，光合速率也不再升高，此时光照强度、酶数量、叶绿体数量等成为新的限制因素。 图 2（总光合随 CO₂浓度变化） A' 点：植物能启动光合作用所需的最低CO2浓度，低于这个浓度就无法进行光合作用。 B' 点：总光合速率达到最大值对应的CO2饱和点，后续增加CO2浓度总光合不再提升。 生产应用 大田种植：推行 “正其行，通其风”、增加田间空气流通，能补充田间CO2，提升光合原料供应。 温室种植：增施有机肥，土壤微生物分解有机肥会释放CO2，提高温室内CO2浓度，增强光合作用，增加作物产量。 特别提醒！ 1. CO2补偿点（A）：针对净光合，光合 = 呼吸； 光合启动最低CO2浓度（A'）：针对总光合，刚能启动光合反应； CO2饱和点（B、B'）：分别是净光合、总光合达到峰值时对应的CO2浓度。 2. ③温度 作用原理 温度通过改变酶的空间结构影响酶活性，光合作用与细胞呼吸均依赖酶催化，因此温度同时调控光合速率、呼吸速率；光合酶与呼吸酶的最适温度不同。 曲线分段与关键点解读 图中：峰值 B 的曲线为光合速率，峰值 E 的曲线为呼吸速率 AB 段 温度未达到光合酶最适温度，随温度上升，光合酶活性升高，光合速率持续增大。 B 点 光合作用相关酶的最适温度，此时光合速率达到最大值。 BC 段 温度超过光合酶最适温度，酶活性随升温下降，光合速率逐步减小。 D 点 同一温度下，光合速率 = 呼吸速率；温度高于 D 点后，呼吸速率大于光合速率，有机物净消耗。 E 点 呼吸酶的最适温度，呼吸速率峰值；呼吸酶最适温度通常高于光合酶。 农业生产应用 大田种植：适时播种，避开低温抑制酶活性的时段，保证苗期正常光合生长。 温室栽培：调控昼夜温差 白天适当升温，提高光合酶活性，促进有机物制造；夜间适当降温，降低呼吸酶活性，减少有机物消耗；最终实现有机物大量积累，提升产量。 ④水分或矿质元素 图像曲线含义 横坐标：水分含量或矿质元素供应量 纵坐标：光合作用速率 变化趋势：随水分 / 矿质元素增加，光合速率先快速上升，后增长放缓逐渐趋于饱和。 作用原理 水直接作用：水是光合作用光反应阶段的原料，同时作为细胞内全部生化反应的溶剂介质；间接调控：水分充足时气孔张开，二氧化碳可顺利进入叶肉细胞；缺水会导致气孔关闭，减少二氧化碳摄入，暗反应原料不足，光合速率下降。 矿质元素的作用 参与叶绿素、酶、ATP、NADPH 等光合关键化合物的合成：N、Mg：构成叶绿素核心成分，缺镁直接叶片失绿，捕获光能能力大幅下降；P：参与 ATP、磷脂合成，保障光反应能量转运；K：促进光合产物有机物运输。 农业生产应用 合理灌溉：适时适量供水，避免干旱造成气孔关闭，也防止积水烂根； 科学施肥：按需补充氮、镁、磷、钾等矿质肥料，保证叶绿素与光合酶正常合成，提升光合效率。 特别提醒！ 水分、矿质元素达到一定阈值后，光合速率不再提升，此时光照、CO2浓度、温度成为主要限制因素。 (2)多因子变量对光合速率的影响 图甲（不同温度 + 光照强度） 变量：横坐标光照强度，三条曲线代表10℃、20℃、30℃三个温度 A 点前：光照强度是限制光合速率的主要因素，随光照增强光合速率上升； A 点后：光照不再是主要限制因素，温度成为关键限制因子，温度越高光合速率上限越高。 图乙（不同光照强度 +CO2浓度） 变量：横坐标 CO2浓度，三条曲线代表强 / 中 / 弱光照 A 点前：CO2浓度限制光合速率，随CO2浓度升高光合速率上升； A 点后：CO2不再是主要限制因素，光照强度成为关键限制因子，光照越强光合速率上限越高。 图丙（不同CO2浓度 + 光照强度） 变量：横坐标光照强度，两条曲线代表高 / 低CO2浓度 A 点前：光照强度限制光合速率； A 点后：光照不再是主要限制因素，CO2浓度成为关键限制因子，CO2浓度越高光合速率上限越高。 通用规律（A、B 点分析） A 点：横坐标对应的因素（光照 CO2浓度）是光合速率的主要限制因子； B 点：横坐标因素不再是主要限制因子，限制因素转为曲线控制变量（温度、CO2浓度、光照强度）。 生产应用（温室栽培） 光照适宜时段：白天适当升温，提升光合酶活性，加快光合反应； CO2不足时：增施有机肥、通风补CO2，进一步提升光合速率； 温度处于最适区间时：可同时适度提高光照强度与CO2，突破光合速率上限，实现增产。 分层专练·靶向攻关 两年模拟·基础通关 一、单选题 1．（2026·天津南开·二模）关于NADH和NADPH的叙述，错误的是（    ） A．两者组成元素均有C、H、O等 B．两者均可作为辅酶降低反应活化能 C．两者均可在植物的叶肉细胞中生成 D．两者均可作为还原剂参与细胞代谢 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】组成细胞的元素、有氧呼吸过程、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【详解】A、NADH和NADPH的组成元素均包含C、H、O、N、P，A正确； B、只有酶能降低化学反应的活化能，NADH和NADPH的功能是传递氢、电子，本身不具备催化作用，无法降低反应活化能，B错误； C、植物叶肉细胞中，有氧呼吸的第一、二阶段可生成NADH，光合作用的光反应阶段可生成NADPH，因此二者均可在叶肉细胞中生成，C正确； D、NADH可作为还原剂参与有氧呼吸第三阶段和氧气结合生成水的反应，NADPH可作为还原剂参与光合作用暗反应中C3的还原过程，二者都可作为还原剂参与细胞代谢，D正确。 2．（2026·天津河西·三模）将小麦幼苗放在温度适宜的密闭容器内，测得该容器内氧气量的变化情况如图所示。下列说法正确的是（    ） A．用溴麝香草酚蓝溶液检测0~5min容器内的气体，可观察到溶液由蓝变黄再变绿 B．若小麦幼苗的呼吸速率保持不变，则5~15min叶片产生氧气的速率为6×10-8mol/min C．B点时，小麦叶片的光合作用速率等于呼吸作用速率 D．与A点相比，B点时叶绿体基质中C3含量上升 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、环境条件骤变时光合作用过程中各种物质含量变化规律、总、净光合与呼吸 【详解】A、0-5min处于黑暗条件，小麦只进行呼吸作用，产生的气体是CO2，溴麝香草酚蓝水溶液和CO2反应，颜色由蓝变绿再变黄，A错误； B、黑暗条件下测得的细胞呼吸速率=（5-4）×10-7mol/5min=2×10-8mol/min，而在光照下测得的是净光合作用速率=（8-4）×10-7mol/10min=4×10-8mol/min，氧气产生量为总光合作用速率，即为细胞呼吸速率与净光合作用速率之和，是6×10-8mol/min，B正确； C、密闭容器中氧气浓度取决于有氧呼吸强度和光合作用强度的大小，B点时氧气浓度不变，说明B点时植物的净光合速率为0，叶片的光合作用速率大于呼吸作用速率，C错误； D、与A点相比，B点时容器内的二氧化碳含量变少，C3生成减少，还原不变，所以叶绿体基质中C3含量下降，D错误。 3．（2026·天津·三模）下列关于生物学实验的说法错误的是（　　） 选项 实验名称 相关描述 A 探究植物细胞的吸水和失水 仅使用低倍镜观察，可用洋葱鳞片叶内表皮细胞代替外表皮细胞 B 提取分离叶绿体色素 色素在层析液中溶解度越小扩散速度越快 C DNA的粗提取与鉴定 可进行两次离心，第一次离心取上清液，第二次离心取沉淀物 D DNA片段的扩增及电泳鉴定 载样缓冲液中含有指示剂以便观察电泳进程 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【难度】0.6 【知识点】质壁分离及其复原实验、绿叶中色素的提取和分离实验、DNA的粗提取及鉴定、PCR扩增的原理与过程 【详解】A、探究植物细胞的吸水和失水实验只需观察细胞整体的形态变化，低倍镜即可满足观察需求，洋葱鳞片叶内表皮细胞具有中央大液泡，可发生质壁分离与复原，调整外界溶液显色方式即可观察实验现象，A正确； B、叶绿体色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大的色素随层析液在滤纸条上扩散速度越快，溶解度越小扩散速度越慢，B错误； C、DNA粗提取与鉴定实验中，第一次离心为破碎细胞后离心，DNA溶解于上清液中，应取上清液；第二次为加入冷酒精析出DNA后离心，DNA聚集在沉淀物中，应取沉淀物，C正确； D、DNA片段扩增及电泳鉴定实验中，载样缓冲液含有的指示剂会随电泳过程迁移，可通过指示剂的位置判断电泳进程，D正确。 4．（2026·天津·三模）下列在叶绿体中发生的生理过程，不一定需要蛋白质参与的是（　　） A．水分子的跨膜运输 B．DNA的复制 C．光能的转化 D．CO2的固定 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、DNA分子的复制过程、特点及意义、自由扩散、协助扩散 【详解】A、水分子的跨膜运输有两种方式：既可通过自由扩散直接穿过磷脂双分子层，该过程不需要蛋白质参与；也可通过水通道蛋白进行协助扩散，该过程需要蛋白质参与，因此水分子跨膜运输不一定需要蛋白质参与，A符合题意； B、DNA复制需要解旋酶、DNA聚合酶等多种酶催化，这类酶的化学本质都是蛋白质，因此该过程一定需要蛋白质参与，B不符合题意； C、光能转化为ATP和NADPH中活跃化学能的过程，需要多种酶和光合相关蛋白复合体参与，一定需要蛋白质参与，C不符合题意； D、CO₂的固定属于暗反应的反应，需要羧化酶（Rubisco）催化，酶的本质为蛋白质，因此该过程一定需要蛋白质参与，D不符合题意。 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 【难度】0.85 【知识点】细胞器的结构、功能及分离方法、叶绿体的结构与功能 【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．（2026·天津南开·一模）规范的实验操作是获得准确实验结果的前提，下列叙述错误的是（　　） A．观察黑藻的胞质环流前，将黑藻在光照下培养一段时间能使现象更明显 B．提取与分离光合色素实验中，使用无水乙醇的目的是溶解和提取光合色素 C．在模拟性状分离比的实验中，抓取后的彩球要单独放置保证数据可靠 D．制作和观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验中，漂洗的目的是防止解离过度 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】观察叶绿体、线粒体和细胞质流动实验、绿叶中色素的提取和分离实验、有丝分裂实验、性状分离比的模拟实验 【详解】A、光照条件下黑藻代谢活动更旺盛，细胞质流动速率加快，观察胞质环流的现象会更明显，A正确； B、光合色素为有机物，易溶于无水乙醇等有机溶剂，因此提取光合色素时用无水乙醇溶解和提取色素，B正确； C、模拟性状分离比的实验中，抓取后的彩球需要放回原小桶并摇匀，才能保证每次抓取时不同类型配子的概率相等，若单独放置会改变桶内配子比例，增大实验误差，C错误； D、观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验中，漂洗的目的是洗去多余的解离液，防止解离过度，同时避免解离液影响后续染色效果，D正确。 7．（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 【难度】0.6 【知识点】影响光合作用的因素、总、净光合与呼吸、光合作用与呼吸作用的综合计算问题 【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。 8．（2026·天津滨海新区·模拟预测）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（　　） A．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 B．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 C．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 D．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】有氧呼吸过程、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【详解】A、叶绿体基质是暗反应的场所，暗反应发生CO2的固定过程消耗CO2；线粒体基质是有氧呼吸第二阶段的场所，丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，会生成CO2，A正确； B、类囊体膜是光反应的场所，光反应中发生水的光解，生成O2；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，[H]和O2结合生成水，消耗O2，B正确； C、叶绿体基质中进行暗反应，可将CO2等无机物合成糖类等有机物；线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解丙酮酸（有机物），C正确； D、类囊体膜上发生水的光解，消耗H2O；但线粒体基质进行有氧呼吸第二阶段需要消耗H2O，H2O的生成发生在有氧呼吸第三阶段的线粒体内膜上，D错误。 9．（2026·安徽·模拟预测）下列表格中左右两栏所描述的实验中，实验原理或实验方法一致的是（　　） 选项 实验名称 A 用绿色和红色荧光蛋白证明细胞膜的流动性 探究光合作用中O2是来源于水还是CO2 B 向葡萄糖溶液中滴加斐林试剂后水浴加热 将玻璃棒上丝状物溶于NaCl溶液后滴加二苯胺试剂后沸水浴加热 C 向H2O2溶液中添加H2O2酶或FeCl3溶液 摘除小狗的甲状腺观察其生理状况 D 叶绿体中的色素分布在滤纸条的不同位置 用甲紫染液对根尖细胞的染色体进行处理 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】酶促反应的因素及实验、绿叶中色素的提取和分离实验、光合作用原理实验、DNA的粗提取及鉴定 【详解】A、左侧证明细胞膜流动性的实验使用荧光标记法标记膜蛋白，右侧探究光合作用O₂来源的实验使用同位素标记法对O元素进行示踪，二者实验方法不同，A错误； B、左侧是还原糖鉴定实验，利用还原糖与斐林试剂水浴加热产生砖红色沉淀的显色反应检测葡萄糖；右侧是DNA鉴定实验，利用DNA与二苯胺试剂沸水浴加热显蓝色的显色反应检测丝状物中的DNA，二者实验原理均为待检测物质与特定试剂在加热条件下发生特征性显色反应，原理一致，B正确； C、左侧实验通过向反应体系添加不同种类的催化剂（加法原理），设计对照实验探究酶的高效性；右侧实验通过摘除甲状腺去除甲状腺的作用（减法原理）研究甲状腺功能，二者实验设计方法不同，C错误； D、左侧叶绿体色素分离的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速率不同；右侧实验的原理是碱性染料甲紫可以使染色体着色，便于观察染色体，二者实验原理完全不同，D错误。 故选B。 10．（2026·天津·一模）天津小站稻是我国著名优质稻种，科研人员对小站稻的光合作用特性进行研究，发现其光合速率受光照强度、CO2浓度等因素影响。下列相关叙述正确的是（　　） A．类囊体薄膜上的光合色素吸收光能后，可直接将CO2固定为C3 B．适当提高田间CO2浓度，可使小站稻光饱和点对应的光照强度升高 C．夏季正午光照过强时，小站稻光合速率下降是因气孔关闭导致水分解受阻 D．遮光处理会使小站稻叶绿体中ATP和NADPH的合成速率持续增加 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素 【详解】A、CO₂固定属于暗反应过程，发生在叶绿体基质中，类囊体薄膜上光合色素吸收的光能需先用于光反应合成ATP和NADPH，无法直接用于固定CO₂，A错误； B、适当提高田间CO₂浓度，暗反应速率提升，需要光反应提供更多的ATP和NADPH，因此小站稻可利用更高强度的光照，光饱和点对应的光照强度升高，B正确； C、夏季正午光照过强时，小站稻光合速率下降是因为气孔关闭导致CO₂吸收不足，暗反应速率受限制，水的光解属于光反应过程，光照充足时不会受阻，C错误； D、遮光处理会使光照强度降低，光反应速率下降，叶绿体中ATP和NADPH的合成速率随之下降，不会持续增加，D错误。 11．（2026·天津河北·一模）以下实验中选用洋葱鳞片叶作为实验材料比较合理的是（    ） A．观察植物细胞有丝分裂 B．DNA的粗提取与鉴定 C．使用高倍镜观察细胞质的流动 D．探究环境因素对光合作用强度的影响 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】观察叶绿体、线粒体和细胞质流动实验、影响光合作用的因素、有丝分裂实验、DNA的粗提取及鉴定 【详解】A、观察植物细胞有丝分裂需要选择分裂旺盛的分生组织（如洋葱根尖分生区），洋葱鳞片叶细胞是高度分化的体细胞，不具备分裂能力，A错误； B、洋葱鳞片叶细胞有完整的细胞核，DNA含量丰富，材料易获取且细胞易破碎释放DNA，适合作为DNA粗提取与鉴定的实验材料，B正确； C、观察细胞质流动通常以叶绿体作为运动标志物，洋葱鳞片叶细胞无叶绿体，缺少易观察的标志物，不适合作为该实验的材料，C错误； D、探究环境因素对光合作用强度的影响，要求材料含叶绿体可进行光合作用，洋葱鳞片叶不含叶绿体，无法进行光合作用，D错误。 12．（2026·天津河东·一模）“倒春寒”使紫花苜蓿在返青期发生低温胁迫。为探究低温胁迫后光合作用恢复的限制因素，科研人员选取苜蓿幼苗放入培养箱，低温处理后再进行室温恢复培养，检测指标及结果如图。下列叙述正确的是（　　） A．据图可知，低温会降低叶绿素含量且叶绿素含量变化是影响光合速率的唯一因素 B．取适量新鲜苜蓿叶片，加少量石英砂、碳酸钙和一定量的层析液，研磨过滤制成色素提取液，用于测定叶绿素含量 C．将叶片切成大小一致的圆片，置于适宜浓度的溶液中，测定叶圆片的释放速率（），代表净光合速率 D．低温胁迫只影响苜蓿光合作用的光反应阶段，对暗反应阶段无显著影响 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】绿叶中色素的提取和分离实验、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、总、净光合与呼吸 【详解】A、从图1可知，低温确实会降低叶绿素含量，但室温恢复培养72h后，叶绿素含量超过处理前水平，然而净光合速率升高却未恢复到处理前水平，这表明叶绿素含量变化并非是影响光合速率的唯一因素，A错误； B、提取光合色素时，应加少量石英砂（有助于研磨充分）、碳酸钙（防止色素被破坏）和一定量的无水乙醇（溶解色素），而不是层析液，B错误； C、净光合速率可以用单位时间、单位叶面积氧气的释放量或二氧化碳的吸收量等来表示。将叶片切成大小一致的圆片置于适宜浓度的NaHCO3溶液中，NaHCO3溶液可提供二氧化碳，此时测定叶圆片的氧气释放速率（μmol/m²·s），能代表净光合速率，C正确； D、光合作用的光反应和暗反应是相互联系的整体，低温胁迫不仅会影响光反应阶段中叶绿素含量、光系统等，也会对暗反应阶段产生影响，比如影响暗反应相关酶的活性等，D错误。 故选C。 二、解答题 13．（2026·天津武清·一模）藻类贡献了地球上近一半的光合作用，在维系地球的碳循环中发挥着重要作用。然而，在水生环境中，溶解态CO2的供应往往稀少且不稳定，极大地限制了光合作用的高效进行。为应对这一环境胁迫，莱茵衣藻等藻类演化出独特而高效的CO2浓缩机制，如下图所示。回答下列问题： (1)莱茵衣藻可利用光能将H2O分解为________；Rubisco是光合作用中催化CO2固定的酶，可将CO2转变为羧基并加到________分子上，反应形成的产物可被水光解的某些产物还原为糖类。除光照外，影响上述反应的外界因素还有________（写出两个）。研究发现，Rubisco由多条肽链构成，其中的一些肽链由________（填细胞结构）中的基因编码，再由相应的信号序列引导进入叶绿体发挥其功能。 (2)在莱茵衣藻叶绿体的Rubisco周围形成了一个微区室（蛋白核），这个微区室能富集CO2，为Rubisco提供充足底物。理论上，在低浓度CO2环境下，与没有蛋白核的植物相比，莱茵衣藻的光反应水平_______。衣藻以形式富集CO2，该形式优于CO2形式，结合图示，从物质跨膜运输的角度分析，其原因是________。 (3)被浓缩的CO2会不可避免地发生泄漏，针对此现象，研究人员对莱茵衣藻进行了如下改造：在蛋白核外周富集碳酸酐酶（催化CO2生成）和ACC（催化CO2生成脂肪酸），将光合作用与脂肪酸合成紧密协同，实现了衣藻高效利用无机碳的新模式。为确认改造是否成功，该团队分别构建了红色荧光蛋白基因与碳酸酐酶基因的融合基因、绿色荧光蛋白基因与ACC基因的融合基因，并一同导入莱茵衣藻，显微镜下观察到_______（现象）说明改造成功。 【答案】(1) O2、H+（和e-） C5 CO2浓度、无机盐浓度（温度）等 细胞核 (2) 较高 CO2可以自由扩散方式穿过生物膜（或进出叶绿体），难以富集；衣藻可主动吸收，易于富集 (3)蛋白核周围有红色荧光和绿色荧光 【难度】0.52 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、目的基因的检测与鉴定 【详解】（1）光反应阶段，莱茵衣藻利用光能将H2O分解，产物为O2、H+（和电子e⁻），其中H+与NADP+结合形成NADPH，为暗反应供氢。Rubisco催化CO2固定，可将CO2转变为羧基并加到C5（RuBP）分子上，生成C3，C3再被光反应的NADPH和ATP还原为糖类。除光照外，影响光合作用的主要外界因素有CO2浓度、温度、无机盐浓度。Rubisco由多条肽链构成，其中部分肽链由细胞核中的基因编码，经信号序列引导进入叶绿体，与叶绿体基因编码的肽链组装成功能酶，发挥相应的作用。 （2）在莱茵衣藻叶绿体的Rubisco周围形成了一个微区室（蛋白核），这个微区室能富集CO2，为Rubisco提供充足底物。理论上，在低浓度CO2环境中，与没有蛋白核的植物相比，莱茵衣藻能够富集CO2，其暗反应水平较高，因此光反应水平也较高。在富集CO2时，若以CO2的形式富集，则在叶绿体中富集的高浓度CO2会通过自由扩散的方式运出叶绿体；若以HCO3-形式富集CO2，叶绿体中富集的高浓度HCO3-，不能跨膜运出叶绿体，即衣藻以HCO3-形式富集CO2，该形式优于CO2形式，表现为CO2可以自由扩散方式穿过生物膜（或进出叶绿体），难以富集；衣藻可主动吸收HCO3-，易于富集。 （3）被浓缩的CO2会不可避免地发生泄漏，针对此现象，研究人员对莱茵衣藻进行了如下改造：在蛋白核外周富集碳酸酐酶（催化CO2生成HCO3-）和ACC（催化CO2生成脂肪酸），将光合作用与脂肪酸合成紧密协同，实现了衣藻高效利用无机碳的新模式。为确认改造是否成功，该团队分别构建了红色荧光蛋白基因与碳酸酐酶基因的融合基因、绿色荧光蛋白基因与ACC基因的融合基因，并一同导入莱茵衣藻，若改造成功，蛋白核周围会同时出现红色荧光与绿色荧光，即显微镜下观察到蛋白核周围有红色荧光和绿色荧光，可以判断改造成功。 14．（2026·天津·模拟预测）科研人员围绕氮素营养对某经济作物光合作用的影响机制进行了系列研究。该作物光反应阶段存在线性电子传递（LEF）和环式电子传递（CEF）两种途径，其过程如下图所示。与LEF相比，CEF每轮循环可额外泵2个H+进入类囊体腔，建立H+浓度梯度，以驱动ATP合酶合成ATP。 (1)图中PSI和PSII中含氮元素的物质包括蛋白质和_____，在LEF途径中，电子最终受体是_____。 (2)在遭受强光胁迫时，植株的CEF会显著增强。CEF增强对植物叶绿体有保护作用，具体机制为：一方面，CEF通过分流电子，减少活性氧对PSI、PSII的破坏；另一方面，CEF通过增加跨膜H+梯度，促进_____，从而满足碳反应阶段中_____过程对能量的需求，避免过剩光能对叶绿体的损伤。 (3)进一步研究发现，不同形态氮肥对该作物生长和光合作用的影响不同，实验结果如下。 处理 净光合速率 (μmol·m-2·s-1) 气孔导度 (mol·m-2·s-1) 胞间CO₂浓度 (μmol·mol-1) 尿素 1.38 0.02 268.28 尿素硝铵 7.8 0.16 293.9 缓释氮 8.97 0.23 305.62 对照（CK） 3.88 0.21 347.9 ①与对照（CK）相比，尿素处理组的净光合速率下降，限制因素主要是_____（填“气孔限制性因素”或“非气孔限制性因素”）。 ②尿素需经土壤微生物分泌的_____催化分解后才能被植物有效利用，因此作用较慢，氮素供应不稳定。相比之下，缓释氮处理组的净光合速率和气孔导度均较高，其原因可能是氮素持续稳定供应，使保卫细胞能够维持较高的_____，从而保持细胞膨胀状态，促进气孔开放，有利于CO2的吸收。 (4)施氮处理后该作物地上部分（茎、叶）生物量增加显著，但地下部分（根）生物量变化较小。为探究这一现象是否与光合产物的分配模式改变有关，研究者用14CO2短暂标记叶片中的光合产物，一段时间后分别测定_____。 【答案】(1) 叶绿素 NADP+ (2) ATP的合成 三碳酸的还原 (3) 气孔限制性因素 脲酶 渗透压 (4)地上部分和地下部分的放射性强度（或14C含量） 【难度】0.52 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素 【详解】（1）PSI和PSII中含氮元素的物质除蛋白质外，还有叶绿素； 在LEF（线性电子传递）途径中，电子最终受体是NADP⁺（最终生成NADPH）。 （2）CEF增强对植物叶绿体有保护作用，具体机制为：一方面，CEF通过分流电子，减少活性氧对PSI、PSII的破坏；另一方面，CEF通过增加跨膜H+梯度，促进ATP的合成； 从而满足碳反应（暗反应）阶段中三碳酸的还原（C3的还原过程）对能量的需求。 （3）①据表格数据可知，尿素处理组：气孔导度远低于对照组，胞间CO2浓度低于对照组，说明净光合速率下降的限制因素是气孔限制性因素（气孔关闭导致CO2供应不足）。 ②尿素需经土壤微生物分泌的脲酶催化分解后才能被植物有效利用； 缓释氮处理组氮素持续稳定供应，使保卫细胞能维持较高的渗透压（或细胞液浓度），保持细胞膨胀状态，促进气孔开放，利于CO2吸收。 （4）要探究光合产物分配模式是否改变，用14CO2​标记光合产物后，需测定地上部分（茎、叶）和地下部分（根）的放射性强度（或14C含量），以判断光合产物的分配比例。 15．（2026·天津·一模）光呼吸是植物的绿色组织以光合作用的中间产物为底物，发生的吸收O2消耗有机物并释放CO2的过程，正常生长条件下光呼吸可损耗掉光合产物的25-30%，光呼吸过程如图1所示。高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途经如图2所示。仙人掌是适应白天温度高而夜间温度低这种生长环境的植物。它的气孔在夜晚开放、白天关闭，这种无机碳的浓缩途径称为“景天酸代谢”。 (1)在夏季晴朗的白天，光照强度较大，光反应产生的________及O2较多，但是在温度较高的环境下，________导致叶肉细胞获得的CO2不足，暗反应过程被限制而不能及时利用光反应产物，此时RuBP羧化酶会催化更多的________与O2结合参与光呼吸过程，造成碳流失进而导致作物减产。 (2)在显微镜下观察玉米叶片结构时发现，叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，推测其可能缺少________结构。 (3)图2水稻、玉米和景天科植物中，玉米对应的曲线是________，最适应炎热干旱环境的植物是曲线________。 (4)图2中，在4点时，A植物的光合速率为________μmol（m2·s）；在10点到16点期间，A组植物的光合速率________（填“＞”、“＝”，或“＜”）呼吸速率。 【答案】(1) ATP和NADPH 气孔关闭 C5 (2)基粒或类囊体 (3) 曲线C 曲线A (4) 0 ＞ 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、光合作用原理的应用、总、净光合与呼吸 【详解】（1）夏季晴朗白天，光照强导致光反应产物ATP 和NADPH（或 [H]）及 O2增多；高温环境下，植物为减少蒸腾会关闭气孔，使CO2供应不足，暗反应受限，此时 RuBP 羧化酶催化更多C5（RuBP）与 O2结合进入光呼吸，造成碳损失。 （2）玉米为 C4植物，其维管束鞘细胞中叶绿体不完整，缺少类囊体（基粒）结构，无法进行光反应，仅能利用叶肉细胞转运来的 CO2进行暗反应。 （3）玉米（C4植物）能把环境中低浓度的CO2固定下来，集中到维管束鞘细胞，当外界干旱或蒸腾作用较强导致气孔部分关闭时，C4植物能利用细胞间隙里的低含量的CO2，无光合午休，故玉米（C4）植物对应曲线C；而适应炎热干旱环境的植物（仙人掌）夜间吸收CO2，白天气孔关闭（避免蒸腾作用散失水分）不再吸收CO2，故其对应曲线A。 （4）在4点时，A 植物吸收速率CO2为3μmol（m2·s），说明呼吸作用释放的CO2小于光合作用吸收的CO2，但是没有光照，没有光反应提供ATP和NADPH，光合作用不能进行，所以光合速率为0。在10至16 点期间，A 组植物 CO2 吸收速率= 0，说明呼吸作用产生的CO2完全被光合作用利用，而夜晚还有储存的CO2也可以光合作用，所以A组植物的光合速率 > 呼吸速率。 一年重难·情境应用 一、单选题 1．【新考法·将实验探究辨别与光合知识相结合】（2026·广东深圳·模拟预测）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，下列实验目的无法实现的是（　　） 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．用光学显微镜观察表皮细胞有丝分裂时染色体的形态 D．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】质壁分离及其复原实验、绿叶中色素的提取和分离实验、有丝分裂实验 【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、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有丝分裂时染色体的形态，C错误； D、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，D正确。 2．【新热点·微生物与光合知识相结合】（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 【难度】0.52 【知识点】主动运输、ATP的功能及利用、叶绿体的结构与功能、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 【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。 3．【新考法·将实验材料辨析与光合知识相结合】（2026·陕西咸阳·三模）洋葱的管状叶呈浓绿色，鳞片叶有紫色和白色等类型，茎短缩成盘状，下面生有须根，是生物学实验中“一材多用”的常见材料。下列用洋葱完成的实验中正确的是（　　） A．取洋葱鳞片叶研磨离心后获取上清液，加入2mol/L的NaCl溶液，出现白色丝状物DNA B．探究洋葱绿色管状叶片细胞中的色素种类时，可用95%乙醇作为层析液 C．观察洋葱鳞片叶外表皮质壁分离时，可看到细胞的液泡和细胞壁等结构 D．观察洋葱根尖分生组织的有丝分裂，可选用酸性染料醋酸洋红染液染色 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】质壁分离及其复原实验、绿叶中色素的提取和分离实验、有丝分裂实验、DNA的粗提取及鉴定 【详解】A、DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度最高，DNA会溶解在2mol/L的NaCl溶液中，不会析出白色丝状物，A错误； B、体积分数为95%的乙醇和适量的无水碳酸钠可代替无水乙醇作为光合色素的提取试剂，层析液是用于分离光合色素的试剂，是由石油醚、丙酮和苯混合而成的，B错误； C、紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞有紫色大液泡，细胞壁为细胞最外层结构，质壁分离时原生质层与细胞壁分离，可清晰观察到紫色液泡和细胞壁等结构，C正确； D、醋酸洋红染液属于碱性染料，可将染色体染成深色，不属于酸性染料，D错误。 4．【新情境·将实验探究与光合知识相结合】（2026·湖南长沙·三模）科研小组以华容芥菜为实验材料，探究光照强度对其光合速率的影响。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a，光饱和点b对应的净光合速率为18μmol·m-2·s-1。下列分析正确的是（     ） A．a点时，芥菜叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 B．b点时，芥菜植株的总光合速率为18 μmol·m-2·s-1 C．适当降低环境温度，a点一定会右移，b点净光合速率一定会下降 D．光照强度大于b后，限制光合速率的环境因素可能有CO2浓度、温度 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】影响光合作用的因素、总、净光合与呼吸 【详解】A、a点为光补偿点，代表整株植物光合速率等于呼吸速率，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=18+4=22 μmol·m-2·s-1，B错误； C、若原温度高于最适温度，适当降温会使光合速率提升，a点左移，b点净光合速率上升，C错误； D、达到光饱和点后，光照不再是限制因素，CO2浓度、温度等仍可限制光合速率，D正确。 5．【新考法·将农业生产热点与光合知识相结合】（2026·陕西榆林·模拟预测）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 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、环境条件骤变时光合作用过程中各种物质含量变化规律 【详解】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。 6．【新情境·将本土材料与光合知识相结合】（2026·湖北武汉·模拟预测）芦荟是一种CAM植物，进行CAM光合途径，即气孔在夜晚张开，吸收CO2并转化成苹果酸以主动运输的方式转入液泡中，气孔在白天关闭，储存的苹果酸经过脱羧释放出CO2用于光合作用，过程如图所示。下列相关推测不合理的是（　　） A．芦荟在夜晚向液泡中转运苹果酸需要消耗能量 B．芦荟细胞中液泡的pH在夜晚降低、白天上升 C．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内会降低 D．芦荟在夜晚吸收的CO2最终通过卡尔文循环合成有机物 【答案】C 【难度】0.6 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、环境条件骤变时光合作用过程中各种物质含量变化规律 【详解】A、苹果酸以主动运输的方式转入液泡，主动运输需要载体协助且消耗能量，A正确； B、夜晚苹果酸（酸性物质）不断转运进入液泡，液泡酸性增强，pH降低；白天苹果酸从液泡中运出进行脱羧，液泡酸性减弱，pH上升，B正确； C、芦荟白天气孔关闭，光合作用所需的CO2来自细胞内苹果酸的脱羧过程，与外界CO2浓度无关，因此突然降低外界CO2浓度，叶肉细胞中CO2供应不受影响，C3的含量短时间内不会降低，C错误； D、芦荟夜晚吸收的CO2先转化为苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放CO2，CO2进入叶绿体后通过卡尔文循环（暗反应阶段）合成有机物，D正确。 7．（2026·湖北武汉·模拟预测）在高光照及高O2低CO2的条件下，植物进行光呼吸造成水稻大量光合产物损失，科研人员通过导入GDH酶与MS酶的相关基因构建人工光呼吸旁路，以减少碳损失、提高光合效率。下列相关叙述正确的是（　　） 注：实线为天然光呼吸和光合作用生理过程，虚线为人工光呼吸旁路。 A．干旱频发时，胞间CO2/O2比值升高，Rubisco更易催化①过程，光呼吸增强 B．在该细胞中，卡尔文循环利用的CO2来自外界环境和人工光呼吸旁路代谢释放 C．导入GDH酶与MS酶基因后，乙醇酸进入人工光呼吸旁路，减少光呼吸过程中的碳损失 D．人工光呼吸旁路技术会降低水稻光合固碳效率，不利于我国实现“碳达峰、碳中和”目标 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、光合作用原理的应用、碳达峰和碳中和 【详解】A、干旱频发时植物气孔关闭，胞间CO2浓度下降，胞间CO2/O2比值降低，Rubisco更易催化①过程使光呼吸增强，A错误； B、卡尔文循环利用的CO2除来自外界环境、人工光呼吸旁路外，还来自天然光呼吸过程线粒体释放的CO2以及细胞有氧呼吸释放的CO2，B错误； C、导入GDH酶与MS酶基因后，乙醇酸进入人工光呼吸旁路，直接在叶绿体中释放CO2供给卡尔文循环利用，减少了天然光呼吸过程中的碳损失，C正确； D、人工光呼吸旁路技术减少了光合产物损失，提高了水稻光合固碳效率，可吸收更多大气CO2，有利于实现“碳达峰、碳中和”目标，D错误。 二、解答题 8．【新情境·将农业生产与光合知识相结合】（2026·重庆·三模）干旱胁迫下，植物细胞内会产生大量活性氧，损伤光合膜系统。为探究植物的抗旱机制，研究团队以巨龙竹苗为实验材料，测定不同干旱胁迫处理下植物光合参数及抗氧化酶（SOD）活性的变化，结果如下表。请回答下列问题。 干旱程度 叶绿素含量（mg·g-1） 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 气孔导度（mmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度（μmol·mol-1） SOD（U/g） 适宜含水量 2.0 10.21 0.130 280.5 120.69 轻度 1.5 8.85 0.095 279.3 253.37 中度 1.4 4.85 0.049 291.1 175.55 重度 0.3 0.80 0.006 295.2 179.28 (1)利用_______（填试剂名称）提取到光合色素后，可将提取液置于_______光（填颜色）下测定吸光值，以计算叶绿素的相对含量。 (2)结合题目信息，干旱胁迫下，巨龙竹苗细胞内_______（填结构）被破坏，导致光反应速率降低；实验数据表明，SOD酶在轻度干旱胁迫下活性显著升高，推测该酶的作用是_______。 (3)若突然降低外界CO2浓度，则短时间内重度干旱植株内C3的含量_______（填“增加”“减少”或“基本不变”），原因是_______。 (4)进一步研究发现，干旱胁迫时巨龙竹苗细胞内TS基因表达量下降。已知TS蛋白会和BG蛋白结合，进而影响脱落酸（ABA）的含量。研究者检测了野生型和三种突变株中ABA含量，结果如下图。请根据结果，总结干旱胁迫时TS基因影响植物抗旱性的机理：_______。 【答案】(1) 无水乙醇 红 (2) 类囊体薄膜 清除细胞内的活性氧，降低膜损伤 (3) 基本不变 重度干旱植株，胞间CO2浓度高，说明此时限制光合速率的因素不是CO2浓度，因此外界CO2浓度的变化不影响光合作用强度 (4)干旱胁迫时，TS基因表达量下降，有利于减少TS对BG的抑制作用，进而提高ABA的相对含量，促进气孔关闭，有利于植物适应干旱环境 【难度】0.65 【知识点】影响光合作用的因素 【详解】（1）提取光合色素时应利用无水乙醇进行提取。光合色素中，类胡萝卜素可吸收蓝紫光，叶绿素可吸收红光和蓝紫光，所以若要计算光合色素中叶绿素的相对含量，应将提取液放在红光下测定吸光值，避免类胡萝卜素的干扰。 （2）对比题表信息中不同含水量（即不同干旱程度）下的数据可知，随着干旱胁迫程度的增加，巨龙竹苗的叶绿素含量降低，而叶绿素位于细胞类囊体薄膜上，说明干旱胁迫下，巨龙竹苗细胞内的类囊体薄膜被破坏，导致光反应速率降低。由题干信息可知SOD是抗氧化酶，而在干旱胁迫下，巨龙竹苗SOD的活性均高于适宜含水量条件下，可推测SOD的作用可能是清除细胞内的活性氧，降低活性氧对细胞中膜结构造成的损伤。 （3）植物细胞中，CO2参与光合作用暗反应中生成C3的过程，结合题表信息分析，对于重度干旱胁迫下的巨龙竹苗来说，其胞间CO2浓度高于适宜含水量条件下，说明此时巨龙竹苗并不缺少CO2，限制光合速率的因素并非CO2浓度，所以若突然降低外界CO2浓度，则短时间内，细胞的CO2供应仍较为充足，C3的含量将基本不变。 （4）植物体内的ABA具有促进气孔关闭的作用，由题图可知，与野生型巨龙竹苗相比，TS基因缺失突变体的ABA含量显著增加，BG基因缺失突变体和TS＋BG双基因缺失突变体的ABA含量显著降低，说明TS基因的缺失有利于植物提高自身ABA的相对含量，因此在干旱胁迫时，巨龙竹苗细胞中TS基因的表达量下降，通过减少TS与BG的结合来减少对BG的抑制作用，从而提高ABA的相对含量，促使气孔关闭，减少蒸腾作用造成水分散失，从而有利于植物适应干旱环境。 9．【新考法·将农业生产与光合知识相结合】（2026·河南南阳·三模）为发展玉米抗旱节水栽培技术，某研究者探究了玉米在干旱和复水条件下光合生理的响应机制。回答下列问题： (1)干旱时，叶片气孔关闭。这种变化可直接导致碳反应中______合成减少，进而为光反应提供的______减少，光合作用速率下降。光合作用产生的有机物主要以______（填“蔗糖”或“淀粉”）的形式运输给籽粒。研究表明，干旱会使光合作用产生的有机物向籽粒运输的比例______，进而导致减产。 (2)现已发现光反应存在图1中的非环式电子传递链和环式电子传递链的途径。某些植物可通过改变不同电子传递链的比例来应对干旱。与非环式电子传递链相比，环式电子传递链不会产生______，从而生成更多ATP。 (3)为探究玉米抗旱性是否也与改变电子传递链的比例有关，研究者利用抗旱玉米品系进行实验，部分结果如图2。结合图1、图2分析：干旱条件下，玉米会增大______电子传递链的比例（填“非环式”、“环式”），判断理由是____________。 【答案】(1) C3 NADP+、ADP、Pi 蔗糖 降低 (2)NADPH (3) 环式 非环式电子传递链需要光系统Ⅰ、Ⅱ参与，环式电子传递链仅需光系统Ⅰ参与，干旱时光系统Ⅱ电子流下降幅度大于光系统I 【难度】0.66 【知识点】环境条件骤变时光合作用过程中各种物质含量变化规律、光合作用综合 【详解】（1）干旱时，叶片气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2的固定速率降低，进而导致碳反应中C3合成减少，进而为光反应提供的NADP+、ADP、Pi减少，光合作用速率下降。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输给玉米籽粒。研究表明，干旱会导致减产，是由于干旱会使光合作用产生的有机物向籽粒运输的比例减少（降低）所导致的。 （2）依据图1可知，与非环式电子传递链相比较，环式电子传递链并没有产生NADPH，进而生成了更多ATP，来应对干旱。 （3）依据图2可知，干旱条件下，光系统Ⅱ电子流下降幅度大于光系统I，结合图1可知，非环式电子传递链需要光系统Ⅰ、Ⅱ参与，而环式电子传递链仅需光系统Ⅰ参与，所以干旱条件下，玉米会增大环式电子传递链的比例。 10．（2026·福建泉州·三模）科研人员研究发现高氧、低CO2、强光等因素会降低水稻产量。高氧、低CO2促进水稻进行光呼吸；强光下水稻产生过量NADPH和ATP，导致自由基产生，同时诱导光呼吸保护叶绿体。光呼吸部分过程如下图所示： 注：R酶在CO2充足情况催化C5和CO₂结合完成CO2的固定；在高氧、低CO2条件下R酶催化C5和O2结合产生C3和C2，再通过多个步骤将光合作用中固定的碳以CO2形式释放，并消耗ATP和NADPH。 根据上述资料回答下列问题 (1)叶绿体中R酶在催化C5和CO2结合产生C3和C2场所是______。 (2)自由基对叶绿体产生的作用及机制____________。 (3)水稻叶肉细胞在强光下发生光呼吸的原因是____________。 (4)据研究表明，水稻因光呼吸损失的碳可达光合固定量的约25%-30%。科研人员对水稻进行改良，在叶绿体中转入某些基因，构建新的代谢途径，具体如下： 与光呼吸过程比较，改良后的代谢途径的优势是__________。 (5)科研人员为进一步研究改良后的水稻对氮的利用效率，将普通水稻（WT）和改良后的水稻（GZ）在低氮和高氮的条件下种植，并统计单株产量结果如图： 由图可知，改良后的水稻在低氮和高氮条件下产量都比普通水稻高，而且在低氮条件下，效果更明显，结合上述资料，说明其原因是_______。 【答案】 (1)基质 (2)叶绿体损伤自由基攻击磷脂破坏叶绿体膜，攻击蛋白质导致蛋白质活性下降，最终造成叶绿体损伤。 (3)强光下，光反应产生O2、ATP和NADPH多，导致暗反应消耗CO2多，形成了高氧、低CO2条件，发生光呼吸 (4)C2在酶催化并消耗能量下形成C4，减轻强光对叶绿体的损伤；同时产生的CO2和NH3减少，减少了碳、氮损失。 (5)氮既参与组成与光合作用有关的物质和结构，也影响稻谷的蛋白质含量。低氮条件下，GZ中NH3会被重新利用，更有效促进光合作用，提高产量。 【难度】0.44 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、影响光合作用的因素、光合作用原理的应用、光合作用综合 【详解】（1）叶绿体中Rubisco酶催化C₅与CO₂结合的反应发生在叶绿体基质（暗反应的场所）。 （2）强光下水稻产生过量NADPH和ATP，导致自由基产生，自由基会攻击磷脂破坏叶绿体膜，攻击蛋白质导致蛋白质活性下降，最终造成叶绿体损伤。 （3）高氧、低CO2促进水稻进行光呼吸。强光下，光反应产生O2、ATP和NADPH多，导致暗反应消耗CO2多，形成了高氧、低CO2条件，发生光呼吸。 （4）对水稻进行改良，在叶绿体中转入某些基因，构建新的代谢途径:C2在酶催化并消耗能量下形成C4，减轻强光对叶绿体的损伤；同时产生的CO2和NH3减少，减少了碳、氮损失。 （5）由图可知，改良后的水稻在低氮和高氮条件下产量都比普通水稻高，而且在低氮条件下，效果更明显，是因为氮既参与组成与光合作用有关的物质和结构，也影响稻谷的蛋白质含量。低氮条件下，GZ中NH3会被重新利用，更有效促进光合作用，提高产量。 11．【新热点·利用农业生产考查光合知识相结合】（2026·辽宁·三模）在中国，水稻与玉米有着悠久的种植历史，且在农业经济领域里处于重要地位。这两种作物的光合作用机制并不完全相同，水稻属于C3植物，通过卡尔文循环完成碳的固定和还原。玉米是C4植物，碳的固定多了C4途径，其光合作用由叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成（如图1）。 注：PEP酶固定CO2的效率远高于Rubisco酶，Rubisco酶具有双重功能，当CO2浓度较高时，它更倾向于催化C5与CO2发生反应；而当O2浓度较高时，它则更倾向于催化C5与O2反应产生CO2，这一过程为“光呼吸”。 (1)水稻光合作用的过程可以用________________反应式表示。 (2)在水稻田中偶然能见到白化苗，可用________对叶绿体中的光合色素加以分离，从而展开研究。 (3)由图1可知，C4植物中能固定CO2的受体是_________，图2为水稻与玉米的光合速率与环境CO2体积分数的关系曲线，其中最可能表示玉米的是曲线________，判断的依据是________。 (4)实验中多次打孔玉米叶片获得叶圆片，并对叶圆片干燥后称重，得到如下表所示的结果（假设整个实验过程中叶圆片的细胞呼吸速率不变）。那么，叶圆片经过1h光照制造的有机物量是________g/cm2（用表中相关字母表示）。 实验前 黑暗1h后 再光照1h后 叶圆片干燥称重（g/cm2） X Y z 【答案】(1) (2)层析液/纸层析法 (3) PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）和C5（五碳化合物） A C4植物利用更低浓度CO2的能力强（C4植物的CO2补偿点低/C4植物能够利用较低浓度的CO2） (4)x+z-2y 【难度】0.56 【知识点】有氧呼吸与无氧呼吸的有关计算、绿叶中色素的提取和分离实验、总、净光合与呼吸、光合作用与呼吸作用的综合计算问题 【详解】（1）水稻光合作用就是叶绿体利用光能把CO2和H2O转变为有机物，同时释放O2的过程。反应式为。 （2）分离色素的方法是纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着不同色素在滤纸条上扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带。 （3）由图1可知，C4植物能固定CO2的受体在叶肉细胞中是磷酸烯醇式丙酮酸，在维管束鞘细胞中是C5。玉米为C4植物，水稻为C3植物，相比较而言，由于C4植物叶肉细胞中PEP酶对CO2有较强的亲和力，在更低浓度CO2条件下具有更高的光合速率，所以C4植物的 CO2 补偿点低，因此A曲线最可能表示玉米。 （4）据题干信息分析可知，黑暗后1h叶圆片的干重为y，则呼吸作用消耗的有机物为x-y，再光照1h叶圆片的干重为z，光照一个小时后的干重的差值就是净光合，即有机物的积累量为z-y，1h光照制造的有机物量就是总光合=呼吸作用+净光合=（x-y）+（z-y）=x+z-2y。 高考真题·考向感知 一、单选题 1．（2026·湖北·高考真题）生物固定技术是实现碳中和的重要途径之一。科研人员利用衣藻、蓝细菌等光合微生物固定，并将其转化为乙醇、生物柴油等清洁燃料。下列叙述错误的是（     ） A．上述微生物的光能转化效率与暗反应无关 B．优化浓度、温度等条件，可提高衣藻固碳效率 C．蓝细菌能促进生态系统的碳循环过程，维持生态系统稳定 D．蓝细菌和衣藻生长快、环境适应性强，是生物柴油规模化生产的基础 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、碳循环 【详解】A、光合作用的光反应和暗反应相互关联，若暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH会发生积累，进而抑制光反应的进行，降低光能转化效率，因此光能转化效率与暗反应有关，A错误； B、CO₂是光合作用暗反应的原料，温度会影响光合作用相关酶的活性，优化CO₂浓度、温度等条件可提高衣藻的光合速率，进而提高固碳效率，B正确； C、蓝细菌属于自养型生产者，可通过光合作用将无机环境中的CO₂固定为生物群落中的有机物，能够促进生态系统的碳循环过程，维持生态系统稳定，C正确； D、蓝细菌和衣藻具有生长快、环境适应性强的特点，可实现大规模培养来固定CO₂并生产相关产物，是生物柴油规模化生产的基础，D正确。 2．（2026·贵州·高考真题）科学家说：“每个细胞都是自然界的一个奇迹。”下列关于真核细胞叙述正确的是（     ） A．细胞膜上的通道蛋白能逆浓度梯度进行物质运输 B．光合作用过程中卡尔文循环发生在叶绿体类囊体膜上 C．内质网通过囊泡将分泌蛋白转运到高尔基体 D．组成溶酶体膜的磷脂双分子层内部是亲水的 【答案】C 【难度】0.7 【知识点】生物膜的流动镶嵌模型、细胞器之间的协调配合、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、协助扩散 【详解】A、通道蛋白参与的跨膜运输方式为协助扩散，仅能顺浓度梯度运输物质，A错误； B、卡尔文循环是光合作用的暗反应过程，发生场所为叶绿体基质，B错误； C、分泌蛋白合成与转运路径中，内质网对核糖体合成的肽链进行初步加工后，会形成囊泡包裹分泌蛋白转运至高尔基体进行进一步加工，C正确； D、磷脂双分子层的内部是磷脂分子的疏水尾部，磷脂分子的亲水头部朝向膜的内外两侧，D错误。 3．（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 【难度】0.45 【知识点】细胞器的结构、功能及分离方法、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、细胞增殖的方式及细胞周期 【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。 4．（2026·贵州·高考真题）洋葱叶分为真叶和鳞片叶，真叶光合作用制造的有机物运输到鳞片叶储存。某同学以紫色洋葱为材料进行系列实验。下列叙述正确的是（     ） A．用鳞片叶外表皮观察质壁分离时，细胞紫色区域逐渐变小说明其正在失水 B．观察真叶细胞的细胞质流动时，在普通光学显微镜下可观察到叶绿体基粒 C．分离真叶中各种色素时，依据滤纸条上色素带次序可判断色素的含量 D．观察根尖细胞有丝分裂时，染色体排列在赤道板上说明其处于分裂前期 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】观察叶绿体、线粒体和细胞质流动实验、质壁分离及其复原实验、绿叶中色素的提取和分离实验、有丝分裂实验 【详解】A、紫色洋葱鳞片叶外表皮的紫色来自液泡中的花青素，细胞失水发生质壁分离时，原生质层收缩，液泡体积减小，因此紫色区域逐渐变小，A正确； B、叶绿体基粒属于亚显微结构，普通光学显微镜的分辨率不足以观察到该结构，仅能观察到叶绿体的整体形态，B错误； C、滤纸条上色素带的次序反映的是色素在层析液中的溶解度，溶解度越高扩散越快、位置越靠上，色素的含量需通过色素带的宽度判断，C错误； D、有丝分裂过程中，染色体排列在赤道板上是分裂中期的特征，分裂前期的特征为染色质螺旋化为染色体、核仁解体、核膜消失、纺锤体形成，D错误。 5．（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 【难度】0.65 【知识点】影响光合作用的因素 【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。 6．（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 【难度】0.65 【知识点】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质、绿叶中色素的提取和分离实验、低温诱导植物染色体数目的变化实验、植物组织的培养及基本过程 【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。 二、实验题 7．（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 【难度】0.42 【知识点】光合色素的种类、含量及功能、绿叶中色素的提取和分离实验、光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化、验证性实验与探究性实验 【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。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 第09讲 光合作用 （天津专用） 第1部分 五年考情·精准定向 第2部分 三大核心·主干速记 核心1 捕获光能的色素和结构 核心2 光合作用的原理 核心3 光合作用原理的探索 核心4 光合作用的影响因素及其应用 第3部分 分层专练·靶向攻关 天津专练+全国视野 两年模拟·基础通关 & 一年重难·情境应用 & 高考真题·考向感知 五年考情·精准定向 考情概览 新课标要求 1.通过绿叶中色素的提取和分离实验，掌握实验操作能力和实验的结果分析。 2.运用物质与能量关，分析光合作用过程中物质和能量的转化。 3.分析ATP、NADPH、C3、C5等物质变化曲线模型，理解光反应和暗反应之间的联系。 4.分析影响光合作用因素的曲线模型，理解环境因素对光合作用的影响。 5.通过探究环境因素，对光合作用速率影响实验，培养学生实验设计和分析能力。 6.应用影响光合作用的环境因素知识，指导农业生产。 考情分析： 1．考查频次： 整体考频：近五年全必考，代谢板块分值最高核心考点。2021—2025 天津卷每年稳定考查，光合极少单独命题，固定与细胞呼吸捆绑形成综合大题，同时联动酶、ATP、叶绿体结构、实验、农业应用联合设问，是整套试卷区分度最高模块。五年真题出题记录：选择辨析叶绿体结构、光合物质转化；综合大题（光合 + 呼吸速率计算、密闭装置）；色素提取分离实验、环境因素影响光合；光合呼吸综合曲线大题；光反应与暗反应物质能量联系、跨膜转运 HCO₃⁻；综合大题 CO₂增施、温度交互影响光合；光暗反应全过程、光质 / CO₂浓度曲线、净光合定量计算；突变株光合胁迫、源库分配、昼夜光合呼吸有机物积累分析。分值区间：全年总分稳定7～13 分，占全卷分值 11%～16%；选择题：每年 1～2 道，单题 2～3 分，覆盖色素、基础过程、易错概念；非选择题：固定一道光合呼吸综合大题，单题分配 6～10 分，包含曲线读图、数据计算、机理长句、实验分析；3. 题型结构特征 基础单选：概念辨析、实验基础操作，保底基础分；综合大题（拉分核心）：光合 + 呼吸复合曲线、柱状图、生理过程示意图、密闭容器定量测定；实验类：色素提取分离、光照 / CO₂梯度探究、光合速率测定，五年至少三年出现实验设问。 2．考查要点：捕获光能的色素与叶绿体结构、色素种类、吸收光谱（叶绿素红光蓝紫光、类胡萝卜素蓝紫光）、色素分布类囊体薄膜；绿叶中色素提取与分离实验：试剂作用、滤液过浅 / 色素带缺失原因、纸层析原理（溶解度差异；叶绿体双层膜、类囊体（光反应场所）、基质（暗反应场所）结构与功能对应。光反应、暗反应完整过程：光反应：水的光解、ATP 与 NADPH 生成、能量转化（光能→活跃化学能），场所类囊体；暗反应（卡尔文循环）：CO₂固定、C₃还原、C₅再生，消耗 ATP/NADPH，能量转为有机物稳定化学能。 3．命题情境：1）教材原型变式情境（占比 55%，基础题主体）直接改编课本素材：色素分离实验、光暗反应图解、光照强度标准曲线、黑白瓶测光合速率装置；图表、实验流程完全源自教材，侧重基础信息读取，难度低，障基础得分。2）农业生产实践情境（天津本地特色高频）温室蔬菜栽培、大田作物种植、果蔬大棚控温控碳、林下套种、秸秆还田增 CO₂；题干贴近农业生活，设问侧重原理应用，要求完整因果逻辑长句作答。3）科研逆境创新情境（2023 年后逐年增多，难题拉分）温度 / 强光 / 低 CO₂胁迫下野生型与突变株光合参数对比；碳酸氢盐转运、人工调控光质、植物工厂智能培养舱；碳中和、生态碳汇、源库分配代谢新素材；特点：文字信息量大，陌生代谢过程多，需要剥离冗余信息，迁移课本光合核心原理分析，重点考查科学思维与知识迁移。 备考策略 1.抓牢核心点:捕获光能的色素与叶绿体结构;光反应、暗反应完整过程。 2．熟记关键点：环境因素对光合速率影响曲线（天津必考）四类核心曲线：光照强度、CO₂浓度、温度、多因子交互（温度 + CO₂）；高频设问：光补偿点、光饱和点、CO₂饱和点、限制因素判断、曲线升降机理解释、昼夜有机物积累差值计算。光合与呼吸综合定量计算（固定必考） 核心公式：总光合速率（真正光合）= 净光合速率 + 细胞呼吸速率 载体：密闭装置液滴移动、O₂释放 / CO₂吸收数据、昼夜黑白处理测定；易错区分：净光合（O₂释放、CO₂吸收、有机物积累）；总光合（O₂总产生、CO₂总固定、有机物制造）。物质跨膜与光合代谢联动 碳酸氢根转运、叶绿体膜丙酮酸 / CO₂转运蛋白、主动运输耗能（2023 天津卷 T9 创新考点）。实验探究类：自变量梯度设置、无关变量控制、实验缺陷评价、光合速率观测指标选择（O₂释放、CO₂吸收、干重变化）。 3．紧扣命题趋势：光合 + 呼吸复合大题仍是压轴代谢大题，多因子交互曲线、昼夜有机物积累计算必考；突变体、低氧 / 高温胁迫、源库分配、叶绿体物质转运四类创新情境大概率延续；农业增产、碳中和生态热点作为题干背景，结合长句机理解释；色素实验、光暗反应动态变化维持选择题稳定考点；进一步强化跨模块串联，同步关联酶、ATP、物质跨膜、植物逆境生理综合设问；实验类开放性评价设问分值小幅提升，侧重文字逻辑表达。 三大核心·主干速记 核心1 捕获光能的色素和结构 一.绿叶中色素的提取和分离实验 1.实验原理 提取：有机溶剂（如无水乙醇）能溶解色素。 分离：色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同。 特别提醒！①提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。②分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。 2．实验步骤 （1）提取绿叶中的色素 a. 取材 选用新鲜绿叶，原因是新鲜叶片色素含量高，实验现象更明显。 b. 研磨 加入三种试剂的作用：二氧化硅（SiO2）：使研磨更充分；碳酸钙（CaCO3）：中和细胞有机酸，保护叶绿素不被破坏；无水乙醇：作为有机溶剂，溶解（提取）色素。 c. 过滤 用单层尼龙布过滤，不能用滤纸，滤纸会吸附色素造成损失；收集滤液时试管加棉塞，防止无水乙醇挥发、色素被氧化。 （2）制备滤纸条 滤纸预先干燥处理：加快层析液上升速度，分离效果更整齐； 一端剪去两角：防止层析液在滤纸条边缘扩散过快，保证色素扩散均匀，得到整齐的色素带。 （3）画滤液细线 要求：细、齐、直；待滤液干后重复画 1~2 次，目的是增加色素量，让最终分离出的色素带颜色更深、清晰可见。 （4）分离色素（纸层析法） 特别提醒！ 1.滤纸条插入层析液时，层析液液面不能没及滤液细线：避免色素直接溶解在层析液中，无法在滤纸上分离； 2.试管口加棉塞（加盖培养皿）：防止易挥发的层析液挥发，维持装置内层析液的饱和氛围，保证分离效果。 3. 滤纸条从上到下四条色素带依次是：胡萝卜素（橙黄色）→叶黄素（黄色）→叶绿素 a（蓝绿色，最宽）→叶绿素 b（黄绿色）。 提分技巧！ 绿叶色素提取与分离实验异常现象原因汇总 一、色素提取：收集的滤液色素过浅 未加二氧化硅，研磨不充分，色素释放少 使用放置数天的不新鲜绿叶，叶绿素大量分解，色素总量少 一次性加入过量无水乙醇，提取液浓度被稀释；正确操作：分次少量加入无水乙醇 未加碳酸钙或添加量过少，叶绿素被细胞有机酸破坏 二、色素分离异常 1：滤纸条色素带重叠 滤纸条未提前干燥处理 滤液细线不细、不齐、不直，色素扩散速度不一致 三、色素分离异常 2：滤纸条无色素带 忘记绘制滤液细线，无色素来源 滤液细线浸入层析液且浸泡时间久，色素全部溶解到层析液中 (3)实验结果 二.叶绿体中色素的分布和作用 1.分布与作用 分布：叶绿体的类囊体薄膜上（类囊体薄膜是光反应的场所）。 作用：吸收、传递、转化光能，为光合作用光反应阶段提供能量。 2.吸收光谱特点 (1) .光的类型 光合作用一般利用可见光（波长 400~760nm 左右）。 (2).不同色素的吸收不同的光：叶绿素 a、叶绿素 b：对红光、蓝紫光吸收量大； 类胡萝卜素：仅对蓝紫光吸收量大；对其他波段的光不是完全不吸收，只是吸收量相对较少。 （3）图像曲线解读 横坐标是光的波长（nm），纵坐标是吸收光能的百分比： 在400~500nm 蓝紫光区：类胡萝卜素、叶绿素 a、叶绿素 b 都有很强的吸收峰； 在600~700nm 红光区：只有叶绿素 a、叶绿素 b 出现明显吸收峰，类胡萝卜素几乎不吸收； 叶绿素 b 的吸收峰相比叶绿素 a 会略偏向短波长一侧。 特别提醒！ 大棚种植时，补充红光或蓝紫光能更高效提升光合速率；透明大棚不用选有色膜，无色膜可以透过全波段可见光，整体光合效率更高。 三.叶绿体的结构适于进行光合作用 1．叶绿体的结构模式图 2．叶绿体的功能 叶绿体功能 叶绿体是光合作用的场所，光反应与暗反应分区进行： 光反应场所：类囊体膜（叶绿体基粒） 暗反应场所：叶绿体基质 验证依据：恩格尔曼水绵实验 实验材料:水绵（带状叶绿体）、好氧（需氧）细菌（趋氧，聚集在产氧部位） 三组对照实验及结论 a.极细光束照射水绵 现象：需氧细菌仅集中分布在叶绿体被光束照射到的部位 结论：光合作用需要光，且叶绿体受光部位才释放氧气 b.完全曝光处理水绵 现象：需氧细菌均匀分布在叶绿体所有受光部位 结论：叶绿体完整受光区域均可进行光合作用、产生氧气，与第一组形成对照 c.三棱镜分光照射水绵 现象：大量需氧细菌聚集在红光、蓝紫光照射区域 结论：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用 特别提醒！ a.实验巧妙之处：用好氧细菌定位氧气产生位置，直观证明光合场所与有效光质； b.单一变量对照：遮光 / 曝光、不同波长光两组对照，逻辑严谨； c.关联色素吸收光谱：对应前一张图，印证叶绿素主要吸收红光、蓝紫光。 核心2 光合作用原理的探索 探索光合作用原理的部分实验 关键设计 科学家 结论或观点 向植物提供、 → 释放；向植物提供、 → 释放 鲁宾和卡门 光合作用释放的全部来自水 离体的叶绿体在光照下释放 希尔 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生 用标记的供小球藻进行光合作用，追踪检测放射性： 卡尔文 光合产物中的碳来自二氧化碳 发现在光照下，叶绿体可合成 ATP 阿尔农 叶绿体合成 ATP 总是与水的光解相伴随 特别提醒！ 1.鲁宾和卡门的实验首次用同位素标记法，直接证明了氧气的来源是水而非二氧化碳，是光合作用研究的关键里程碑。 2.希尔实验证明了氧气的释放发生在叶绿体中，且不需要二氧化碳的参与，为后续光反应的研究奠定了基础。3.卡尔文的实验探明了碳在光合作用中的转移路径，该循环也被命名为卡尔文循环（暗反应阶段）。4.阿尔农的实验揭示了光反应中 ATP 合成与水的光解的耦合关系，完善了光反应的能量转化机制。 核心3 光合作用的原理 一、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。 二、光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 三、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 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＋ 特别提醒！ 1．叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O的分解和NADPH的合成；一方面用于ATP的合成。2．水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 四、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 高效提分！ 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，分析相关物质含量在短时间内的变化： (2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化 核心4 光合作用的影响因素及其应用 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 1．光合作用强度 (1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 2．影响光合作用强度的因素 内因（植物自身因素） 酶的活性、数量；色素的种类和含量；植物遗传特性、叶龄、叶面积指数等 外因（环境因素） 光：光照强度、光照时间、光质、光照面积；CO2浓度；温度（影响光合酶活性）；矿质元素（参与合成色素、酶等）；水分 3.各因素作用 CO2浓度：提供光合作用原料CO2 水分：提供原料H2O 光：提供光能，细分维度有光质、光照强度、光照时间、光照面积 温度：影响光合作用相关酶的活性 矿质元素：参与合成光合色素、光合酶，间接制约光合速率 色素：负责吸收、传递、转化光能，受自身种类含量、矿质元素、温度调控 酶：催化光反应与暗反应，受温度、自身数量活性影响 二、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： 实验步骤 核心操作内容 关键注意事项 实验核心目的 取材 取生长旺盛的绿叶，用直径为 0.6cm 的打孔器打出圆形小叶片 30 片 打孔时要避开大的叶脉 获取大小一致、光合能力强的实验材料，排除叶脉等无关结构对实验的干扰 排气 用注射器（内有清水、圆形小叶片）抽出叶片内气体，重复 2~3 次 确保叶片细胞间隙的空气被完全抽出 去除叶片内原有气体，让叶片后续可正常沉水，排除原有气体对实验结果的干扰 沉水 将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，圆形小叶片全部沉到水底 全程黑暗处理，避免叶片提前进行光合作用产生气体 验证叶片内气体已完全排出，同时保证所有叶片初始状态一致，无预实验产生的气体干扰 分组 取 3 只小烧杯，分别倒入富含 CO₂的清水（也可放入质量分数为 1%~2% 的 NaHCO₃溶液） 3 组溶液的 CO₂浓度、体积完全一致，排除无关变量干扰 为叶片光合作用提供稳定的 CO₂原料，搭建标准化的实验环境 光照 向 3 只小烧杯中各放入 10 片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下 除光照强度外，温度、溶液量、叶片数量等其他条件完全相同且适宜 设置自变量（光照强度），控制无关变量，让叶片在不同光照条件下进行光合作用 观察并记录 同一时间段内各装置中圆形小叶片浮起的数量 保证观察时间、观察标准完全一致 通过叶片浮起数量反映光合作用强度（光合产 O₂越多，叶片越易浮起），验证光照强度对光合速率的影响 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。 三、辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 1．内部因素 (1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 特别提醒！ 影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。 (3)叶面积指数 曲线含义 横坐标：叶面积指数（叶片总面积和土地面积的比值，反映植物叶片疏密程度） 纵坐标：物质的量 曲线 A：光合作用实际量（总光合速率） 曲线 B：净光合量（净光合速率），净光合量 = 实际光合量 - 呼吸量 曲线 C：呼吸量（呼吸速率） 分段分析 OA 段（叶面积指数 0~A 对应数值）随叶面积指数增大，叶片数量增多，光合作用实际量持续上升；到达 A 点后，叶片相互遮挡光照，光合作用实际量达到饱和，不再随叶面积指数增大继续增加。 OB 段及 B 点之后 OB 段：叶面积指数提升，总光合增长幅度大于呼吸增长幅度，净光合量随之上升，在 B 点达到净光合的峰值； B 点之后：呼吸量随叶面积指数增大持续上升，总光合量增长停滞，净光合量（总光合 - 呼吸）逐渐下降。 生产应用 增加光合面积：合理密植、间作套种，把叶面积指数控制在净光合较高的区间，充分利用光能提升总产量； 降低无效呼吸消耗：适当间苗、修剪枝叶、避免植株徒长，防止叶面积指数过高导致呼吸消耗过多、净光合产量下降。 2．外部环境因素 (1)单因子变量对光合速率的影响 ①光照强度 核心原理 光照强度直接调控光反应，影响 ATP 与 NADPH 的生成量，进而限制暗反应速率，最终改变整体光合强度。 曲线各关键点含义 纵坐标：CO2吸收 / 释放量 纵轴负半轴：黑暗下细胞呼吸释放CO2代表呼吸速率 A 点：光补偿点 光合吸收CO2 = 呼吸释放CO2净光合速率 = 0；光照大于此点植物才能积累有机物、正常生长。 C 点：光饱和点 光照达到该强度后，再提升光照，总光合速率不再上升。 曲线区分： 实线：净光合速率（实测CO2量） 虚线：总光合速率（总光合 = 净光合 + 呼吸） 分段生理过程分析 A 点（光照为 0，黑暗） 只进行细胞呼吸，无光合作用，向外释放CO2。 AB 段（不含 A、B） 呼吸强度 > 光合强度，细胞整体向外释放CO2。 B 点（光补偿点） 光合吸收CO2量 = 呼吸释放CO2量，无CO2释放 / 吸收。 B 点之后至 C 点 光合强度 > 呼吸强度，植物从外界持续吸收CO2，有机物不断积累。 C 点以后（光饱和后） 光照不再限制光合，制约因素变为CO2、温度、酶量等。 生产应用 温室栽培中，适当增强光照强度，提高净光合速率，增加有机物积累，实现作物增产。 ②CO2浓度 作用原理 CO2是光合作用暗反应的原料，它会直接制约C3的生成过程，从而影响整体光合速率。 曲线关键点分析 图 1（净光合随 CO₂浓度变化） A 点（CO₂补偿点）：植物光合速率 = 呼吸速率，此时植物光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量；只有环境CO2浓度高于 A 点，植物才能积累有机物实现生长。 B 点（CO₂饱和点）：达到该CO2浓度后，再提升CO2浓度，光合速率也不再升高，此时光照强度、酶数量、叶绿体数量等成为新的限制因素。 图 2（总光合随 CO₂浓度变化） A' 点：植物能启动光合作用所需的最低CO2浓度，低于这个浓度就无法进行光合作用。 B' 点：总光合速率达到最大值对应的CO2饱和点，后续增加CO2浓度总光合不再提升。 生产应用 大田种植：推行 “正其行，通其风”、增加田间空气流通，能补充田间CO2，提升光合原料供应。 温室种植：增施有机肥，土壤微生物分解有机肥会释放CO2，提高温室内CO2浓度，增强光合作用，增加作物产量。 特别提醒！ 1. CO2补偿点（A）：针对净光合，光合 = 呼吸； 光合启动最低CO2浓度（A'）：针对总光合，刚能启动光合反应； CO2饱和点（B、B'）：分别是净光合、总光合达到峰值时对应的CO2浓度。 2. ③温度 作用原理 温度通过改变酶的空间结构影响酶活性，光合作用与细胞呼吸均依赖酶催化，因此温度同时调控光合速率、呼吸速率；光合酶与呼吸酶的最适温度不同。 曲线分段与关键点解读 图中：峰值 B 的曲线为光合速率，峰值 E 的曲线为呼吸速率 AB 段 温度未达到光合酶最适温度，随温度上升，光合酶活性升高，光合速率持续增大。 B 点 光合作用相关酶的最适温度，此时光合速率达到最大值。 BC 段 温度超过光合酶最适温度，酶活性随升温下降，光合速率逐步减小。 D 点 同一温度下，光合速率 = 呼吸速率；温度高于 D 点后，呼吸速率大于光合速率，有机物净消耗。 E 点 呼吸酶的最适温度，呼吸速率峰值；呼吸酶最适温度通常高于光合酶。 农业生产应用 大田种植：适时播种，避开低温抑制酶活性的时段，保证苗期正常光合生长。 温室栽培：调控昼夜温差 白天适当升温，提高光合酶活性，促进有机物制造；夜间适当降温，降低呼吸酶活性，减少有机物消耗；最终实现有机物大量积累，提升产量。 ④水分或矿质元素 图像曲线含义 横坐标：水分含量或矿质元素供应量 纵坐标：光合作用速率 变化趋势：随水分 / 矿质元素增加，光合速率先快速上升，后增长放缓逐渐趋于饱和。 作用原理 水直接作用：水是光合作用光反应阶段的原料，同时作为细胞内全部生化反应的溶剂介质；间接调控：水分充足时气孔张开，二氧化碳可顺利进入叶肉细胞；缺水会导致气孔关闭，减少二氧化碳摄入，暗反应原料不足，光合速率下降。 矿质元素的作用 参与叶绿素、酶、ATP、NADPH 等光合关键化合物的合成：N、Mg：构成叶绿素核心成分，缺镁直接叶片失绿，捕获光能能力大幅下降；P：参与 ATP、磷脂合成，保障光反应能量转运；K：促进光合产物有机物运输。 农业生产应用 合理灌溉：适时适量供水，避免干旱造成气孔关闭，也防止积水烂根； 科学施肥：按需补充氮、镁、磷、钾等矿质肥料，保证叶绿素与光合酶正常合成，提升光合效率。 特别提醒！ 水分、矿质元素达到一定阈值后，光合速率不再提升，此时光照、CO2浓度、温度成为主要限制因素。 (2)多因子变量对光合速率的影响 图甲（不同温度 + 光照强度） 变量：横坐标光照强度，三条曲线代表10℃、20℃、30℃三个温度 A 点前：光照强度是限制光合速率的主要因素，随光照增强光合速率上升； A 点后：光照不再是主要限制因素，温度成为关键限制因子，温度越高光合速率上限越高。 图乙（不同光照强度 +CO2浓度） 变量：横坐标 CO2浓度，三条曲线代表强 / 中 / 弱光照 A 点前：CO2浓度限制光合速率，随CO2浓度升高光合速率上升； A 点后：CO2不再是主要限制因素，光照强度成为关键限制因子，光照越强光合速率上限越高。 图丙（不同CO2浓度 + 光照强度） 变量：横坐标光照强度，两条曲线代表高 / 低CO2浓度 A 点前：光照强度限制光合速率； A 点后：光照不再是主要限制因素，CO2浓度成为关键限制因子，CO2浓度越高光合速率上限越高。 通用规律（A、B 点分析） A 点：横坐标对应的因素（光照 CO2浓度）是光合速率的主要限制因子； B 点：横坐标因素不再是主要限制因子，限制因素转为曲线控制变量（温度、CO2浓度、光照强度）。 生产应用（温室栽培） 光照适宜时段：白天适当升温，提升光合酶活性，加快光合反应； CO2不足时：增施有机肥、通风补CO2，进一步提升光合速率； 温度处于最适区间时：可同时适度提高光照强度与CO2，突破光合速率上限，实现增产。 分层专练·靶向攻关 两年模拟·基础通关 一、单选题 1．（2026·天津南开·二模）关于NADH和NADPH的叙述，错误的是（    ） A．两者组成元素均有C、H、O等 B．两者均可作为辅酶降低反应活化能 C．两者均可在植物的叶肉细胞中生成 D．两者均可作为还原剂参与细胞代谢 2．（2026·天津河西·三模）将小麦幼苗放在温度适宜的密闭容器内，测得该容器内氧气量的变化情况如图所示。下列说法正确的是（    ） A．用溴麝香草酚蓝溶液检测0~5min容器内的气体，可观察到溶液由蓝变黄再变绿 B．若小麦幼苗的呼吸速率保持不变，则5~15min叶片产生氧气的速率为6×10-8mol/min C．B点时，小麦叶片的光合作用速率等于呼吸作用速率 D．与A点相比，B点时叶绿体基质中C3含量上升 3．（2026·天津·三模）下列关于生物学实验的说法错误的是（　　） 选项 实验名称 相关描述 A 探究植物细胞的吸水和失水 仅使用低倍镜观察，可用洋葱鳞片叶内表皮细胞代替外表皮细胞 B 提取分离叶绿体色素 色素在层析液中溶解度越小扩散速度越快 C DNA的粗提取与鉴定 可进行两次离心，第一次离心取上清液，第二次离心取沉淀物 D DNA片段的扩增及电泳鉴定 载样缓冲液中含有指示剂以便观察电泳进程 A．A B．B C．C D．D 4．（2026·天津·三模）下列在叶绿体中发生的生理过程，不一定需要蛋白质参与的是（　　） A．水分子的跨膜运输 B．DNA的复制 C．光能的转化 D．CO2的固定 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．（2026·天津南开·一模）规范的实验操作是获得准确实验结果的前提，下列叙述错误的是（　　） A．观察黑藻的胞质环流前，将黑藻在光照下培养一段时间能使现象更明显 B．提取与分离光合色素实验中，使用无水乙醇的目的是溶解和提取光合色素 C．在模拟性状分离比的实验中，抓取后的彩球要单独放置保证数据可靠 D．制作和观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验中，漂洗的目的是防止解离过度 7．（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 8．（2026·天津滨海新区·模拟预测）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（　　） A．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 B．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 C．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 D．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O 9．（2026·安徽·模拟预测）下列表格中左右两栏所描述的实验中，实验原理或实验方法一致的是（　　） 选项 实验名称 A 用绿色和红色荧光蛋白证明细胞膜的流动性 探究光合作用中O2是来源于水还是CO2 B 向葡萄糖溶液中滴加斐林试剂后水浴加热 将玻璃棒上丝状物溶于NaCl溶液后滴加二苯胺试剂后沸水浴加热 C 向H2O2溶液中添加H2O2酶或FeCl3溶液 摘除小狗的甲状腺观察其生理状况 D 叶绿体中的色素分布在滤纸条的不同位置 用甲紫染液对根尖细胞的染色体进行处理 A．A B．B C．C D．D 10．（2026·天津·一模）天津小站稻是我国著名优质稻种，科研人员对小站稻的光合作用特性进行研究，发现其光合速率受光照强度、CO2浓度等因素影响。下列相关叙述正确的是（　　） A．类囊体薄膜上的光合色素吸收光能后，可直接将CO2固定为C3 B．适当提高田间CO2浓度，可使小站稻光饱和点对应的光照强度升高 C．夏季正午光照过强时，小站稻光合速率下降是因气孔关闭导致水分解受阻 D．遮光处理会使小站稻叶绿体中ATP和NADPH的合成速率持续增加 11．（2026·天津河北·一模）以下实验中选用洋葱鳞片叶作为实验材料比较合理的是（    ） A．观察植物细胞有丝分裂 B．DNA的粗提取与鉴定 C．使用高倍镜观察细胞质的流动 D．探究环境因素对光合作用强度的影响 12．（2026·天津河东·一模）“倒春寒”使紫花苜蓿在返青期发生低温胁迫。为探究低温胁迫后光合作用恢复的限制因素，科研人员选取苜蓿幼苗放入培养箱，低温处理后再进行室温恢复培养，检测指标及结果如图。下列叙述正确的是（　　） A．据图可知，低温会降低叶绿素含量且叶绿素含量变化是影响光合速率的唯一因素 B．取适量新鲜苜蓿叶片，加少量石英砂、碳酸钙和一定量的层析液，研磨过滤制成色素提取液，用于测定叶绿素含量 C．将叶片切成大小一致的圆片，置于适宜浓度的溶液中，测定叶圆片的释放速率（），代表净光合速率 D．低温胁迫只影响苜蓿光合作用的光反应阶段，对暗反应阶段无显著影响 二、解答题 13．（2026·天津武清·一模）藻类贡献了地球上近一半的光合作用，在维系地球的碳循环中发挥着重要作用。然而，在水生环境中，溶解态CO2的供应往往稀少且不稳定，极大地限制了光合作用的高效进行。为应对这一环境胁迫，莱茵衣藻等藻类演化出独特而高效的CO2浓缩机制，如下图所示。回答下列问题： (1)莱茵衣藻可利用光能将H2O分解为________；Rubisco是光合作用中催化CO2固定的酶，可将CO2转变为羧基并加到________分子上，反应形成的产物可被水光解的某些产物还原为糖类。除光照外，影响上述反应的外界因素还有________（写出两个）。研究发现，Rubisco由多条肽链构成，其中的一些肽链由________（填细胞结构）中的基因编码，再由相应的信号序列引导进入叶绿体发挥其功能。 (2)在莱茵衣藻叶绿体的Rubisco周围形成了一个微区室（蛋白核），这个微区室能富集CO2，为Rubisco提供充足底物。理论上，在低浓度CO2环境下，与没有蛋白核的植物相比，莱茵衣藻的光反应水平_______。衣藻以形式富集CO2，该形式优于CO2形式，结合图示，从物质跨膜运输的角度分析，其原因是________。 (3)被浓缩的CO2会不可避免地发生泄漏，针对此现象，研究人员对莱茵衣藻进行了如下改造：在蛋白核外周富集碳酸酐酶（催化CO2生成）和ACC（催化CO2生成脂肪酸），将光合作用与脂肪酸合成紧密协同，实现了衣藻高效利用无机碳的新模式。为确认改造是否成功，该团队分别构建了红色荧光蛋白基因与碳酸酐酶基因的融合基因、绿色荧光蛋白基因与ACC基因的融合基因，并一同导入莱茵衣藻，显微镜下观察到_______（现象）说明改造成功。 14．（2026·天津·模拟预测）科研人员围绕氮素营养对某经济作物光合作用的影响机制进行了系列研究。该作物光反应阶段存在线性电子传递（LEF）和环式电子传递（CEF）两种途径，其过程如下图所示。与LEF相比，CEF每轮循环可额外泵2个H+进入类囊体腔，建立H+浓度梯度，以驱动ATP合酶合成ATP。 (1)图中PSI和PSII中含氮元素的物质包括蛋白质和_____，在LEF途径中，电子最终受体是_____。 (2)在遭受强光胁迫时，植株的CEF会显著增强。CEF增强对植物叶绿体有保护作用，具体机制为：一方面，CEF通过分流电子，减少活性氧对PSI、PSII的破坏；另一方面，CEF通过增加跨膜H+梯度，促进_____，从而满足碳反应阶段中_____过程对能量的需求，避免过剩光能对叶绿体的损伤。 (3)进一步研究发现，不同形态氮肥对该作物生长和光合作用的影响不同，实验结果如下。 处理 净光合速率 (μmol·m-2·s-1) 气孔导度 (mol·m-2·s-1) 胞间CO₂浓度 (μmol·mol-1) 尿素 1.38 0.02 268.28 尿素硝铵 7.8 0.16 293.9 缓释氮 8.97 0.23 305.62 对照（CK） 3.88 0.21 347.9 ①与对照（CK）相比，尿素处理组的净光合速率下降，限制因素主要是_____（填“气孔限制性因素”或“非气孔限制性因素”）。 ②尿素需经土壤微生物分泌的_____催化分解后才能被植物有效利用，因此作用较慢，氮素供应不稳定。相比之下，缓释氮处理组的净光合速率和气孔导度均较高，其原因可能是氮素持续稳定供应，使保卫细胞能够维持较高的_____，从而保持细胞膨胀状态，促进气孔开放，有利于CO2的吸收。 (4)施氮处理后该作物地上部分（茎、叶）生物量增加显著，但地下部分（根）生物量变化较小。为探究这一现象是否与光合产物的分配模式改变有关，研究者用14CO2短暂标记叶片中的光合产物，一段时间后分别测定_____。 15．（2026·天津·一模）光呼吸是植物的绿色组织以光合作用的中间产物为底物，发生的吸收O2消耗有机物并释放CO2的过程，正常生长条件下光呼吸可损耗掉光合产物的25-30%，光呼吸过程如图1所示。高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途经如图2所示。仙人掌是适应白天温度高而夜间温度低这种生长环境的植物。它的气孔在夜晚开放、白天关闭，这种无机碳的浓缩途径称为“景天酸代谢”。 (1)在夏季晴朗的白天，光照强度较大，光反应产生的________及O2较多，但是在温度较高的环境下，________导致叶肉细胞获得的CO2不足，暗反应过程被限制而不能及时利用光反应产物，此时RuBP羧化酶会催化更多的________与O2结合参与光呼吸过程，造成碳流失进而导致作物减产。 (2)在显微镜下观察玉米叶片结构时发现，叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，推测其可能缺少________结构。 (3)图2水稻、玉米和景天科植物中，玉米对应的曲线是________，最适应炎热干旱环境的植物是曲线________。 (4)图2中，在4点时，A植物的光合速率为________μmol（m2·s）；在10点到16点期间，A组植物的光合速率________（填“＞”、“＝”，或“＜”）呼吸速率。 一年重难·情境应用 一、单选题 1．【新考法·将实验探究辨别与光合知识相结合】（2026·广东深圳·模拟预测）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，下列实验目的无法实现的是（　　） 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．用光学显微镜观察表皮细胞有丝分裂时染色体的形态 D．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 2．【新热点·微生物与光合知识相结合】（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 3．【新考法·将实验材料辨析与光合知识相结合】（2026·陕西咸阳·三模）洋葱的管状叶呈浓绿色，鳞片叶有紫色和白色等类型，茎短缩成盘状，下面生有须根，是生物学实验中“一材多用”的常见材料。下列用洋葱完成的实验中正确的是（　　） A．取洋葱鳞片叶研磨离心后获取上清液，加入2mol/L的NaCl溶液，出现白色丝状物DNA B．探究洋葱绿色管状叶片细胞中的色素种类时，可用95%乙醇作为层析液 C．观察洋葱鳞片叶外表皮质壁分离时，可看到细胞的液泡和细胞壁等结构 D．观察洋葱根尖分生组织的有丝分裂，可选用酸性染料醋酸洋红染液染色 4．【新情境·将实验探究与光合知识相结合】（2026·湖南长沙·三模）科研小组以华容芥菜为实验材料，探究光照强度对其光合速率的影响。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a，光饱和点b对应的净光合速率为18μmol·m-2·s-1。下列分析正确的是（     ） A．a点时，芥菜叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等 B．b点时，芥菜植株的总光合速率为18 μmol·m-2·s-1 C．适当降低环境温度，a点一定会右移，b点净光合速率一定会下降 D．光照强度大于b后，限制光合速率的环境因素可能有CO2浓度、温度 5．【新考法·将农业生产热点与光合知识相结合】（2026·陕西榆林·模拟预测）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 6．【新情境·将本土材料与光合知识相结合】（2026·湖北武汉·模拟预测）芦荟是一种CAM植物，进行CAM光合途径，即气孔在夜晚张开，吸收CO2并转化成苹果酸以主动运输的方式转入液泡中，气孔在白天关闭，储存的苹果酸经过脱羧释放出CO2用于光合作用，过程如图所示。下列相关推测不合理的是（　　） A．芦荟在夜晚向液泡中转运苹果酸需要消耗能量 B．芦荟细胞中液泡的pH在夜晚降低、白天上升 C．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内会降低 D．芦荟在夜晚吸收的CO2最终通过卡尔文循环合成有机物 7．（2026·湖北武汉·模拟预测）在高光照及高O2低CO2的条件下，植物进行光呼吸造成水稻大量光合产物损失，科研人员通过导入GDH酶与MS酶的相关基因构建人工光呼吸旁路，以减少碳损失、提高光合效率。下列相关叙述正确的是（　　） 注：实线为天然光呼吸和光合作用生理过程，虚线为人工光呼吸旁路。 A．干旱频发时，胞间CO2/O2比值升高，Rubisco更易催化①过程，光呼吸增强 B．在该细胞中，卡尔文循环利用的CO2来自外界环境和人工光呼吸旁路代谢释放 C．导入GDH酶与MS酶基因后，乙醇酸进入人工光呼吸旁路，减少光呼吸过程中的碳损失 D．人工光呼吸旁路技术会降低水稻光合固碳效率，不利于我国实现“碳达峰、碳中和”目标 二、解答题 8．【新情境·将农业生产与光合知识相结合】（2026·重庆·三模）干旱胁迫下，植物细胞内会产生大量活性氧，损伤光合膜系统。为探究植物的抗旱机制，研究团队以巨龙竹苗为实验材料，测定不同干旱胁迫处理下植物光合参数及抗氧化酶（SOD）活性的变化，结果如下表。请回答下列问题。 干旱程度 叶绿素含量（mg·g-1） 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 气孔导度（mmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度（μmol·mol-1） SOD（U/g） 适宜含水量 2.0 10.21 0.130 280.5 120.69 轻度 1.5 8.85 0.095 279.3 253.37 中度 1.4 4.85 0.049 291.1 175.55 重度 0.3 0.80 0.006 295.2 179.28 (1)利用_______（填试剂名称）提取到光合色素后，可将提取液置于_______光（填颜色）下测定吸光值，以计算叶绿素的相对含量。 (2)结合题目信息，干旱胁迫下，巨龙竹苗细胞内_______（填结构）被破坏，导致光反应速率降低；实验数据表明，SOD酶在轻度干旱胁迫下活性显著升高，推测该酶的作用是_______。 (3)若突然降低外界CO2浓度，则短时间内重度干旱植株内C3的含量_______（填“增加”“减少”或“基本不变”），原因是_______。 (4)进一步研究发现，干旱胁迫时巨龙竹苗细胞内TS基因表达量下降。已知TS蛋白会和BG蛋白结合，进而影响脱落酸（ABA）的含量。研究者检测了野生型和三种突变株中ABA含量，结果如下图。请根据结果，总结干旱胁迫时TS基因影响植物抗旱性的机理：_______。 9．【新考法·将农业生产与光合知识相结合】（2026·河南南阳·三模）为发展玉米抗旱节水栽培技术，某研究者探究了玉米在干旱和复水条件下光合生理的响应机制。回答下列问题： (1)干旱时，叶片气孔关闭。这种变化可直接导致碳反应中______合成减少，进而为光反应提供的______减少，光合作用速率下降。光合作用产生的有机物主要以______（填“蔗糖”或“淀粉”）的形式运输给籽粒。研究表明，干旱会使光合作用产生的有机物向籽粒运输的比例______，进而导致减产。 (2)现已发现光反应存在图1中的非环式电子传递链和环式电子传递链的途径。某些植物可通过改变不同电子传递链的比例来应对干旱。与非环式电子传递链相比，环式电子传递链不会产生______，从而生成更多ATP。 (3)为探究玉米抗旱性是否也与改变电子传递链的比例有关，研究者利用抗旱玉米品系进行实验，部分结果如图2。结合图1、图2分析：干旱条件下，玉米会增大______电子传递链的比例（填“非环式”、“环式”），判断理由是____________。 10．（2026·福建泉州·三模）科研人员研究发现高氧、低CO2、强光等因素会降低水稻产量。高氧、低CO2促进水稻进行光呼吸；强光下水稻产生过量NADPH和ATP，导致自由基产生，同时诱导光呼吸保护叶绿体。光呼吸部分过程如下图所示： 注：R酶在CO2充足情况催化C5和CO₂结合完成CO2的固定；在高氧、低CO2条件下R酶催化C5和O2结合产生C3和C2，再通过多个步骤将光合作用中固定的碳以CO2形式释放，并消耗ATP和NADPH。 根据上述资料回答下列问题 (1)叶绿体中R酶在催化C5和CO2结合产生C3和C2场所是______。 (2)自由基对叶绿体产生的作用及机制____________。 (3)水稻叶肉细胞在强光下发生光呼吸的原因是____________。 (4)据研究表明，水稻因光呼吸损失的碳可达光合固定量的约25%-30%。科研人员对水稻进行改良，在叶绿体中转入某些基因，构建新的代谢途径，具体如下： 与光呼吸过程比较，改良后的代谢途径的优势是__________。 (5)科研人员为进一步研究改良后的水稻对氮的利用效率，将普通水稻（WT）和改良后的水稻（GZ）在低氮和高氮的条件下种植，并统计单株产量结果如图： 由图可知，改良后的水稻在低氮和高氮条件下产量都比普通水稻高，而且在低氮条件下，效果更明显，结合上述资料，说明其原因是_______。 11．【新热点·利用农业生产考查光合知识相结合】（2026·辽宁·三模）在中国，水稻与玉米有着悠久的种植历史，且在农业经济领域里处于重要地位。这两种作物的光合作用机制并不完全相同，水稻属于C3植物，通过卡尔文循环完成碳的固定和还原。玉米是C4植物，碳的固定多了C4途径，其光合作用由叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成（如图1）。 注：PEP酶固定CO2的效率远高于Rubisco酶，Rubisco酶具有双重功能，当CO2浓度较高时，它更倾向于催化C5与CO2发生反应；而当O2浓度较高时，它则更倾向于催化C5与O2反应产生CO2，这一过程为“光呼吸”。 (1)水稻光合作用的过程可以用________________反应式表示。 (2)在水稻田中偶然能见到白化苗，可用________对叶绿体中的光合色素加以分离，从而展开研究。 (3)由图1可知，C4植物中能固定CO2的受体是_________，图2为水稻与玉米的光合速率与环境CO2体积分数的关系曲线，其中最可能表示玉米的是曲线________，判断的依据是________。 (4)实验中多次打孔玉米叶片获得叶圆片，并对叶圆片干燥后称重，得到如下表所示的结果（假设整个实验过程中叶圆片的细胞呼吸速率不变）。那么，叶圆片经过1h光照制造的有机物量是________g/cm2（用表中相关字母表示）。 实验前 黑暗1h后 再光照1h后 叶圆片干燥称重（g/cm2） X Y z 高考真题·考向感知 一、单选题 1．（2026·湖北·高考真题）生物固定技术是实现碳中和的重要途径之一。科研人员利用衣藻、蓝细菌等光合微生物固定，并将其转化为乙醇、生物柴油等清洁燃料。下列叙述错误的是（     ） A．上述微生物的光能转化效率与暗反应无关 B．优化浓度、温度等条件，可提高衣藻固碳效率 C．蓝细菌能促进生态系统的碳循环过程，维持生态系统稳定 D．蓝细菌和衣藻生长快、环境适应性强，是生物柴油规模化生产的基础 2．（2026·贵州·高考真题）科学家说：“每个细胞都是自然界的一个奇迹。”下列关于真核细胞叙述正确的是（     ） A．细胞膜上的通道蛋白能逆浓度梯度进行物质运输 B．光合作用过程中卡尔文循环发生在叶绿体类囊体膜上 C．内质网通过囊泡将分泌蛋白转运到高尔基体 D．组成溶酶体膜的磷脂双分子层内部是亲水的 3．（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 4．（2026·贵州·高考真题）洋葱叶分为真叶和鳞片叶，真叶光合作用制造的有机物运输到鳞片叶储存。某同学以紫色洋葱为材料进行系列实验。下列叙述正确的是（     ） A．用鳞片叶外表皮观察质壁分离时，细胞紫色区域逐渐变小说明其正在失水 B．观察真叶细胞的细胞质流动时，在普通光学显微镜下可观察到叶绿体基粒 C．分离真叶中各种色素时，依据滤纸条上色素带次序可判断色素的含量 D．观察根尖细胞有丝分裂时，染色体排列在赤道板上说明其处于分裂前期 5．（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 6．（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 二、实验题 7．（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___________。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 第09讲 光合作用 （天津专用） 分层专练·靶向攻关 两年模拟·基础通关 1、 单选题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B B A D C B D B B 题号 11 12 答案 B C 13． (1) O2、H+（和e-） C5 CO2浓度、无机盐浓度（温度）等 细胞核 (2) 较高 CO2可以自由扩散方式穿过生物膜（或进出叶绿体），难以富集；衣藻可主动吸收，易于富集 (3)蛋白核周围有红色荧光和绿色荧光 14． (1) 叶绿素 NADP+ (2) ATP的合成 三碳酸的还原 (3) 气孔限制性因素 脲酶 渗透压 (4)地上部分和地下部分的放射性强度（或14C含量） 15． (1) ATP和NADPH 气孔关闭 C5 (2)基粒或类囊体 (3) 曲线C 曲线A (4) 0 ＞ 一年重难·情境应用 一、单选题 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 C B C D C C C · 8 【答案】(1) 无水乙醇 红 (2) 类囊体薄膜 清除细胞内的活性氧，降低膜损伤 (3) 基本不变 重度干旱植株，胞间CO2浓度高，说明此时限制光合速率的因素不是CO2浓度，因此外界CO2浓度的变化不影响光合作用强度 (4)干旱胁迫时，TS基因表达量下降，有利于减少TS对BG的抑制作用，进而提高ABA的相对含量，促进气孔关闭，有利于植物适应干旱环境 · 9 【答案】(1) C3 NADP+、ADP、Pi 蔗糖 降低 (2)NADPH (3) 环式 非环式电子传递链需要光系统Ⅰ、Ⅱ参与，环式电子传递链仅需光系统Ⅰ参与，干旱时光系统Ⅱ电子流下降幅度大于光系统I · 10 【答案】 (1)基质 (2)叶绿体损伤自由基攻击磷脂破坏叶绿体膜，攻击蛋白质导致蛋白质活性下降，最终造成叶绿体损伤。 (3)强光下，光反应产生O2、ATP和NADPH多，导致暗反应消耗CO2多，形成了高氧、低CO2条件，发生光呼吸 (4)C2在酶催化并消耗能量下形成C4，减轻强光对叶绿体的损伤；同时产生的CO2和NH3减少，减少了碳、氮损失。 (5)氮既参与组成与光合作用有关的物质和结构，也影响稻谷的蛋白质含量。低氮条件下，GZ中NH3会被重新利用，更有效促进光合作用，提高产量。 · 11 【答案】(1) (2)层析液/纸层析法 (3) PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）和C5（五碳化合物） A C4植物利用更低浓度CO2的能力强（C4植物的CO2补偿点低/C4植物能够利用较低浓度的CO2） (4)x+z-2y · 高考真题·考向感知 一、单选题 题号 1 2 3 4 5 6 答案 A C B A C A 7． (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 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $