专题06 光合作用（5年汇编）（全国通用）2022-2026年高考生物真题分类汇编

**基本信息** 精选2022-2026年高考真题，聚焦光合作用三大核心考点，通过实验探究、农业生产等真实情境，考查生命观念与科学思维，适配高考复习需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择/非选择|22/52题|色素提取与光合过程、环境因素影响及应用、光合与呼吸关系|以真题为载体，结合基因编辑、农光互补等情境，突出曲线分析与实验设计，体现新课标探究实践要求|

专题06光合作用 考点分类 五年考情（2022-2026） 命题规律 考点01 绿叶中色素的提取、分离和光合作用的基本过程 共31考：2026·贵州卷9、2026·北京卷3、2026·江西卷6、2026·江西卷13、2026·湖南卷5、2025·山东卷13、2025·山东卷17、2024·广东卷3、2023·江苏卷12、2023·湖北卷8、2022·辽宁卷4、2022·湖北卷11、2026·陕晋青宁卷17、2026·广东卷17、2025·黑吉辽蒙卷21、2025·贵州卷17、2025·江苏卷22、2025·重庆卷17、2025·山东卷22、2024·黑吉辽卷21、2024·浙江卷22、2024·河北卷19、2024·甘肃卷18、2023·重庆卷19、2023·湖南卷17、2023·河北卷20、2023·山东卷21、2022·江苏卷20、2022·重庆卷24、2022·河北卷23、2022·山东卷21 · 色素与结构：常考叶绿体色素的种类、颜色、吸收光谱及“绿叶中色素的提取和分离”实验（纸层析法、干燥处理、无水乙醇提取），以及黄叶/白化/胎萌突变体中叶绿体发育异常与叶绿素、类胡萝卜素合成的关系。 · 光反应：聚焦类囊体薄膜上的光反应，包括PSⅠ/PSⅡ光复合体、LHCⅡ对光能捕获的调控、水的光解、ATP与NADPH的生成，以及捕光复合体（LHCP）的组装与叶绿素合成调控。 · 暗反应与Rubisco：以Rubisco为核心的CO₂固定（卡尔文循环、C₄途径），核基因与叶绿体基因共同编码Rubisco亚基，常结合基因编辑/转基因株系考查对光合速率的影响。 · 光呼吸：C₅在CO₂/O₂竞争下发生羧化或氧化，光呼吸过程涉及叶绿体、过氧化物酶体与线粒体，常与C₄植物（如玉米）的暗反应差异对比考查。 考点02 影响光合作用的环境因素及应用 共31考：2026·1月浙江卷9、2025·安徽卷2、2024·福建卷11、2024·北京卷4、2023·北京卷3、2023·湖北卷11、2022·北京卷2、2022·湖南卷14、2026·黑吉辽蒙卷21、2026·云南卷17、2026·四川卷17、2026·安徽卷16、2026·湖南卷18、2026·河南卷18、2025·甘肃卷18、2025·广东卷19、2025·1月浙江卷21、2025·6月浙江卷23、2025·四川卷16、2025·江西卷20、2024·上海卷4、2024·安徽卷18、2024·湖南卷17、2023·辽宁卷24、2023·6月浙江卷24、2023·江苏卷20、2022·辽宁卷25、2022·广东卷19、2022·1月浙江卷26、2022·6月浙江卷27、2022·湖北卷19 · 单因素考查：光照强度、光质（红光/蓝光/远红光）、CO₂浓度、温度、水分及矿质元素（K、Zn、N）对光合速率的影响，常以“探究光照强度/温度/CO₂”等实验为背景。 · 多因素综合：温室栽培中光照与CO₂协同、遮阴/间作/农光互补等农业措施，以及盐碱、低温弱光、臭氧、高温等逆境胁迫对光合指标（气孔导度、叶绿素、净光合速率）的影响。 · 曲线与指标：光合速率-光照强度/温度/CO₂曲线，光饱和点、光补偿点的含义及应用，以及通过施氮、覆膜（改变光质）等措施提高产量。 · 生产应用：将光合作用原理运用于大田高产（如高密度栽培黄绿叶突变体优势）、植物工厂光质配比、果蔬保鲜等实际生产情境。 考点03 光合作用与细胞呼吸的关系 共12考：2026·河北卷14、2025·河北卷4、2026·1月浙江卷23、2026·山东卷21、2025·陕晋青宁卷17、2025·湖南卷18、2025·河南卷17、2024·江苏卷20、2023·广东卷18、2023·1月浙江卷22、2023·北京卷16、2022·湖南卷17 · 物质与能量联系：叶绿体与线粒体在能量代谢上的协调（如二者均可为细胞质基质提供ATP），以及光合产物（淀粉等有机物）向呼吸底物的转化与分配（库源比）。 · 总光合与净光合：以“CO₂固定量=呼吸释放量”（光补偿点）、“总光合=净光合+呼吸”为核心，结合光照强度曲线考查实际光合速率的比较与计算。 · 光抑制与保护：强光下过剩光能导致PSⅡ损伤，植物通过非光化学淬灭（NPQ）、D1蛋白修复等机制保护光反应，常结合突变体（H蛋白缺失）实验考查。 · 特殊生物：光合细菌（严格厌氧）的光合与呼吸过程、栅藻-细菌共培养体系等，考查光合作用与呼吸作用在同一体系中的耦合。 一、选择题（除注明为多选题外，其它题都为单选题） 考点01 绿叶中色素的提取、分离和光合作用的基本过程（共12题） 1.【2026·1月浙江卷9·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 【解析】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。 2．【2026·北京卷3·高考真题】下表给出了植物光合作用反应过程的部分原料和产物。 反应过程 原料 产物 ① H2O O2 ② NADP+ NADPH ③ ADP ATP ④ CO2 （CH2O） 对上述反应过程的叙述，错误的是（ ） A. ①只有在光下才能进行 B. ①②③在叶绿体基质中进行 C. ④所需的还原剂为NADPH D. ④消耗ATP和NADPH中的能量 【答案】B 【解析】解：A、①是水的光解，属于光反应过程，仅在有光条件下才能进行，A正确； B、①②③均属于光反应过程，发生场所为叶绿体类囊体薄膜，不是叶绿体基质，B错误； C、④为暗反应阶段，C₃还原过程所需的还原剂为NADPH，C正确； D、暗反应中C₃的还原过程需要消耗ATP和NADPH中的能量，将活跃化学能转化为有机物中稳定的化学能，D正确。 故选B 3．【2026·江西卷6·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 【解析】解：A、海蛞蝓保留了捕食的藻类中的叶绿体，可合成部分光合蛋白，因此编码光合色素蛋白的基因来自捕食藻类的叶绿体，A错误； B、“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，光合作用需要原料水和CO2，由海蛞蝓细胞提供，B正确； C、叶绿体外膜与海蛞蝓细胞膜的功能不同，结构与功能相适应，因此膜蛋白结构不同，C错误； D、由题干信息可知，“盗食体”内的叶绿体只能在一段时间内保持光合能力，而且叶绿体是外来的，海蛞蝓不含相关基因，因此不能够通过分裂实现增殖，D错误。 故选：B 4．【2026·江西卷13·高考真题】（多选题）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 【解析】解：A、由表格信息可知，缺锌组的气孔导度下降，但是胞间CO2浓度增加，因此净光合速率下降的直接原因不是气孔导度下降，A错误； B、由表格信息可知，缺锌组的叶绿素含量下降，对光能的吸收、传递与转化的能力下降，会导致净光合速率下降，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，因此叶绿素含量下降的直接原因是缺锌，B错误； C、胞间CO2浓度升高的直接原因确实是叶肉细胞对CO2的消耗（即光合作用）减少，导致CO2在细胞间隙积累，C正确； D、IAA的合成需要锌，缺锌组不含锌会导致IAA的合成原料供应不足，因此IAA含量下降，D正确。 故选：CD。 5．【2026·湖南卷5·高考真题】关于表中生物学实验的相关叙述，错误的是（　　） 选项 实验名称 相关叙述 A 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 低温能抑制洋葱根尖分生区细胞中纺锤体的形成，引起细胞内染色体数目加倍 B 绿叶中色素的提取和DNA的粗提取 绿叶中的色素不溶于无水乙醇，DNA易溶于无水乙醇 C 探究酵母菌细胞呼吸的方式 细胞呼吸产物的产生情况是因变量，温度是无关变量 D 模拟生物体维持pH的稳定 可设置缓冲液或缓冲液作为对照组 A. A B. B C. C D. D 【答案】B 【解析】解：A、低温可以阻止有丝分裂前期纺锤丝的形成，从而大搜之染色体数目加倍，A正确； B、绿叶中色素的提取的原理是色素溶于有机溶剂，例如无水乙醇，DNA的粗提取实验中，蛋白质溶于乙醇，而DNA不溶于乙醇，所以可以粗提取DNA，B错误； C、探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验中，自变量是是否有氧，因变量是细胞呼吸产物的产生情况，温度属于无关变量，C正确； D、模拟生物体维持pH的稳定，可以选择生物材料为实验组，缓冲液或缓冲液作为对照组，D正确。 故选：B。 6．【2025·山东卷13·高考真题】“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是（　　） A. 应使用干燥的定性滤纸 B. 绿叶需烘干后再提取色素 C. 重复画线前需等待滤液细线干燥 D. 无水乙醇可用入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 【答案】B 【解析】解：A、使用干燥的定性滤纸进行过滤或分离等操作，能避免滤纸吸收过多水分影响实验，A正确； B、绿叶不需要烘干后再提取色素，新鲜的绿叶即可。烘干可能会使色素被破坏，B错误； C、重复画线前需等待滤液细线干燥，这样可以保证每次画线的色素量适中，使色素带清晰，C正确； D、无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的 95%乙醇替代，无水碳酸钠可以除去 95%乙醇中的水分，起到与无水乙醇类似的提取色素的作用，D正确。 故选：B。 7．【2025·山东卷17·高考真题】（多选题）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+利和光合作用产生的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 【解析】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。 8．【2024·广东卷3·高考真题】银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（　　） A. 选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B. 研磨时用水补充损失的提取液 C. 将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D. 用过的层析液直接倒入下水道 【答案】C 【解析】解：A、该实验用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，故叶片的新鲜程度为自变量，应选择新鲜程度不同的叶片分别研磨，观察色素的区别，A错误； B、研磨时用无水乙醇补充损失的提取液，B错误； C、可将两组滤纸条置于同一烧杯中层析，色素溶解在层析液中，随层析液在滤纸上扩散，C正确； D、用过的层析液属于有毒试剂，需要倒入废液箱中统一处理，D错误。 故选：C。 9．【2023·江苏卷12·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 【解析】解：A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A错误；  B、画滤液细线规范操作：待滤液干后再重复画1～2次；若连续多次重复画线（未晾干），细线过粗、色素堆积过多，层析时容易发生色素带重叠。B正确；  C、纸层析只能分离色素、定性观察色素种类，无法精确测定各色素含量；定量测定需要分光光度计等仪器，C错误；  D、花青素在液泡中，不属于光合色素，用红色苋菜叶进行实验不可以得到5条色素带，D错误。  故选：B。 10．【2023·湖北卷8·高考真题】植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　） A. 叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强 B. Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C. 弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D. PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 【答案】C 【解析】解：A、叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，减少LHCⅡ与PSⅡ的分离，增强PSIⅡ光复合体对光能的捕获，A正确； B、Mg2+参与叶绿素的组成，含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，对光能的捕获减弱，B正确； C、弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，可增强对光能的捕获，C错误； D、PSⅡ光复合体含有光和色素，能吸收光能，分解水产生H+、电子和O2，D正确。 故选：C。 11．【2022·辽宁卷4·高考真题】选用合适的实验材料对生物科学研究至关重要。下表对教材中相关研究的叙述，错误的是（     ） 选项 实验材料 生物学研究 A 小球藻 卡尔文循环 B 肺炎链球菌 DNA半保留复制 C 枪乌贼 动作电位原理 D T2噬菌体 DNA是遗传物质 A. A B. B C. C D. D 【答案】B 【解析】A、科学家以小球藻为实验材料、运用同位素标记法研究卡尔文循环，A正确； B、科学家通过培养大肠杆菌，探究DNA半保留复制方式，运用了同位素示踪法和密度梯度离心法，B错误； C、科学家以枪乌贼离体粗大的神经纤维为实验材料，研究动作电位原理，C正确； D、赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记法分别用35S或32P标记的噬菌体进行噬菌体侵染细菌的实验，证明DNA是遗传物质，D正确。 故选B。 12．【2022·湖北卷11·高考真题】某植物的2种黄叶突变体表现型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg•g-1），结果如表。下列有关叙述正确的是（　　） 植林类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.36 A. 两种突变体的出现增加了物种多样性 B. 突变体2比突变体1吸收红光的能力更强 C. 两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致 D. 叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色 【答案】D 【解析】A、两种突变体应该是同一物种，并没有增加物种多样性，A错误； B、由表格可知，突变体2的叶绿素含量明显小于突变体1，因此吸收红光的能力不如突变体1，B错误； C、两种突变体的光合色素含量差异，是由相同基因发生不同方向的突变所致，C错误； D、叶绿素显绿色，类胡萝卜素显黄色，叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色，D正确。 故选：D。 考点02 影响光合作用的环境因素及应用（共8题） 1．【2026·1月浙江卷9·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 【解析】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成反比，调节台灯与烧杯距离可改变光照强度，D正确。 故选C。 2．【2025·安徽卷2·高考真题】关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（　　） A. 用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B. 调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C. 用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D. 同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 【答案】C 【解析】解：A、由于叶脉中基本无色素，打孔器打出叶圆片时，需避开大叶脉，以保证叶圆片相对一致，A正确； B、LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离是实验的自变量，不同的自变量条件下会形成一系列的对比实验，B正确； C、用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出净光合作用强度，由于无法得出叶片呼吸强度，因此不能计算出实际光合作用强度，C错误； D、叶圆片接受的光照强度不同有关，产生氧气的速率不同，导致同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，D正确。 故选：C。 3．【2024·福建卷11·高考真题】叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。下列分析正确的是（　　） A. 0min时，A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B. 30min时，B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C. 30min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间 D. 与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更长 【答案】B 【解析】解：A、题图横坐标是光照时间，在0min之前，A和B两组已经黑暗了一段时间，而二者不是相同条件，B组已经用壳梭孢素处理，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放，所以B组和A组胞间CO2浓度不相等，A错误； B、30min时，B组的光合速率相对值高于A组，叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组，B正确； C、30min时，限制A组光合速率的主要因素是气孔开放度，随着光照时间增加，A组光合速率相对值不再改变，限制因素不是光照时间，C错误； D、题意叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。B组达到最高平衡点用的光照时间比A组短，与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更短，D错误。 故选：B。 4．【2024·北京卷4·高考真题】某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（　　） A. 增加叶片周围环境CO2浓度 B. 将叶片置于4℃的冷室中 C. 给光源加滤光片改变光的颜色 D. 移动冷光源缩短与叶片的距离 【答案】A 【解析】解：A、CO2是光合作用原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增强光合作用，从而提高氧气释放速率，A正确；  B、降低温度会使得有关的酶活性降低，从而使光合作用减弱，会降低氧气释放速率，B错误；  C、给光源加滤光片改变光的颜色，会使照射到植物的光照强度降低，从而使光合作用减弱，氧气释放速率降低，例如将蓝紫光改变为绿光会降低光合速率，C错误；  D、移动冷光源缩短与叶片的距离达到使光照强度增大的效果，但氧气释放速率可能不变，因为光照强度达到饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D错误。  故选：A。 5．【2023·北京卷3·高考真题】在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（    ） A. 在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B. 在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C. 在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D. 图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 【答案】C 【解析】A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确； B、在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确； C、CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误； D、图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 故选C。 6．【2023·湖北卷11·高考真题】高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（　　） A. 呼吸作用变强，消耗大量养分 B. 光合作用强度减弱，有机物合成减少 C. 蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D. 叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 【答案】D 【解析】解：A、温度影响呼吸酶的活性，一定范围内，温度越高呼吸作用越强，从而消耗大量养分，进而影响光合作用，导致作物减产，A正确； B、温度过高，作物为减少通过蒸腾作用散失水分，使气孔导度减小，引起二氧化碳供应不足，导致光合作用减弱，有机物合成减少，B正确； C、高温使作物蒸腾作用增强，植物散失大量水分而发生萎蔫，气孔变小，进入的二氧化碳减少，光合作用减弱，C正确； D、高温条件下，作物体内叶绿素会发生降解，光反应减弱，导致光反应合成的NADPH和ATP减少，D错误。 故选：D。 7．【2022·北京卷2·高考真题】光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(      ) ​​​​​​​ A. 低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B. 在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C. CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D. 10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 【答案】D 【解析】A、分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确； B、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确； C、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C正确； D、分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200μL·L-1至370μL·L-1时，光合速率有显著提高，而370μL·L-1至1000μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370μL·L-1时与1000μL·L-1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。 故选D。 8．【2022·湖南卷14·高考真题】（多选题）在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是（　　） A. 叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少 B. 光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量 C. 叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低 D. 光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降 【答案】AD 【解析】解：A、夏季晴朗无云的白天，12时左右气温太高，叶片蒸腾作用强，植物体为减少水分散失，使气孔部分关闭，使得进入植物体内的CO2量减少，导致12时左右光合作用强度明显减弱，A正确； B、植物体的温度随环境温度的变化而变化，当外界气温升高，植物细胞中光合酶与呼吸酶的活性均受影响，12时左右光合作用仍强于呼吸作用，呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误； C、光合色素位于叶绿体类囊体薄膜上，而不在叶绿体内膜上，且一般情况下，不会引起光合色素的破坏，C错误。 D、10时左右某植物光合作用强度达到峰值，从10时到12时左右，光合作用强于呼吸作用，积累有机物较多，可能会造成产物在叶片中大量积累，从而产生反馈抑制，导致光合作用减弱，D正确。 故选：AD。 考点03 光合作用与细胞呼吸的关系（共2题） 1．【2026·河北卷14·高考真题】（多选题）小立碗藓的叶绿体和线粒体都有为细胞质基质提供ATP的潜力。为探究两者对细胞质基质ATP水平的影响，对①、②和③组小立碗藓进行黑暗预处理后，检测其细胞质基质ATP对光的响应变化，结果如图所示。下列分析正确的是（　　） A. 光合产物的缺乏和光反应受阻导致③在光照下ATP无显著变化 B. 第一次光照时，①中ATP的增加与叶绿体、线粒体均有关 C. 光照时，叶绿体中的部分ATP用于暗反应中CO2与C5的结合 D. 小立碗藓中的线粒体有助于维持细胞质基质中ATP的稳定供应 【答案】ABD 【解析】解：A、由图可知，③组DCMU抑制叶绿体ATP生成，导致光合产物的缺乏和光反应受阻；①、②组均存在光合作用且光照下细胞质基质中ATP相对含量显著高于③组，可见光合产物的缺乏和光反应受阻导致③在光照下ATP无显著变化，A正确； B、②组有氧呼吸受抑制，ATP峰值远低于①，③组抑制叶绿体ATP生成，细胞质基质ATP极低，可推知光照下①组野生型叶绿体光反应产生ATP，同时线粒体有氧呼吸持续供ATP，B正确； C、CO2与C5的结合是暗反应CO2的固定，该过程不消耗ATP，C错误； D、对比①和②，全程②的细胞质基质ATP含量都低于①，说明线粒体有氧呼吸为细胞质基质提供ATP，有助于维持其ATP稳定供应，D正确。 故选：ABD。 2．【2025·河北卷4·高考真题】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. 类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B. 叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C. 类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D. 叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 【答案】A 【解析】解：A、类囊体膜上进行水的光解，消耗H2O；线粒体基质中进行有氧呼吸的第二阶段，生成二氧化碳和[H]，水是在线粒体内膜上生成的，A错误； B、叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2，线粒体基质中进行有氧呼吸的第二阶段，生成CO2，B正确； C、类囊体膜上进行水的光解，生成O2，线粒体内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，消耗O2，C正确； D、叶绿体基质中进行暗反应，合成有机物；线粒体基质中进行有氧呼吸的第二阶段，分解有机物，D正确。 故选：A。 2、 非选择题 考点01 绿叶中色素的提取、分离和光合作用的基本过程（共19题） 1．【2026·陕晋青宁卷17·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 【解析】解：（1）分离叶绿体色素，均出现了4条色素带，滤纸条上自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，第三条带对应的色素是叶绿素a。据图（a）可知，L蛋白参与叶绿素合成调控，L基因缺失突变体缺乏L蛋白，所以l组叶绿素合成减少，叶绿素a对应的色素带颜色变浅。l植株由于L蛋白的缺失，叶绿素合成受阻，中间物1转化为中间物2的过程减弱，因此相对于WT植株，1植株中间物1含量增加。叶绿素减少会使光反应减弱，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）中条带宽窄表示目标蛋白含量多少，据图可知完整叶绿体的L蛋白含量最多，结构1次之，结构2不含L蛋白。根据图（a）可知，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，由此可知结构1和2分别是叶绿体基质、类囊体。  （3）L蛋白与S蛋白等参与LHCP向类囊体膜的转运，L蛋白还参与叶绿素合成的调控。l植株是L基因缺失突变体，叶绿素合成受影响更显著，表现为严重失绿，对应图（c）中的丙；S基因缺失突变体表现为失绿，对应图（c）中的乙。综上所述，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，应将L蛋白的有无设置为自变量，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。  故答案为：  （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 2．【2026·广东卷17·高考真题】Rubisco是植物光合作用暗反应阶段的关键酶。水稻中的Rubisco由核基因（S）编码的小亚基和叶绿体基因（L）编码的大亚基组成。通过对野生型水稻S基因进行编辑，获得了单基因突变体植株，以研究Rubisco对光合作用的影响。 回答下列问题： （1）S基因在          中转录形成的mRNA在细胞质翻译成肽链后进入叶绿体，肽链在叶绿体基质中形成一定空间结构后与          组装构成完整Rubisco。 （2）研究发现，突变体与野生型叶片中Rubisco的蛋白结构无明显差异且功能未发生改变，但突变体叶片中Rubisco总活性显著降低，可能的原因是          。 （3）水稻在大气CO2浓度条件下净光合速率与光照强度关系如图所示。已知突变体与野生型的呼吸速率基本一致，推测突变体的净光合速率变化曲线。与野生型相比，突变体的光饱和点          （填“升高”“不变”或“降低”）；在达到光饱和点之前，突变体净光合速率的限制因素是          ；在C区提高          时，野生型净光合速率的变化趋势为先升高后趋于稳定。 注：n点为光饱和点（光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度） （4）野生型与突变体净光合速率的变化曲线会出现部分重合，重合部分一定会在          区出现，推测曲线重合的原因是          。 【答案】（1）细胞核 L基因编码的大亚基 （2）突变体中Rubisco酶合成量减少，酶总浓度降低，酶总催化活性显著下降 （3）降低 光照强度 CO2浓度（二氧化碳浓度） （4）A 低光照强度下，光反应产生的ATP和NADPH不足，是光合速率的主要限制因素，A区光照强度较低，Rubisco活性差异不影响暗反应速率 【解析】 【小问1详解】 S是核基因，真核生物的核基因转录发生在细胞核中；Rubisco由核基因（S）编码的小亚基和叶绿体基因（L）编码的大亚基组成，S编码的小亚基进入叶绿体后，需要和叶绿体基因L编码的大亚基组装才能形成完整的Rubisco。 【小问2详解】 突变体叶片中Rubisco的蛋白结构无明显差异且功能未发生改变，说明单个Rubisco的催化能力不变；突变是S基因被编辑，S负责编码小亚基，因此S基因突变后，小亚基合成量减少，能组装得到的完整Rubisco总数量减少、总浓度降低，最终导致总催化活性显著下降。 【小问3详解】 突变体Rubisco总活性更低，暗反应固定CO₂的能力更弱，较低光照强度下，光反应产生的ATP和NADPH就能满足减弱的暗反应需求，光合速率就会达到饱和，因此和野生型相比，突变体的光饱和点降低；达到光饱和点之前，净光合速率随光照强度升高而升高，说明此时光照强度是净光合速率的主要限制因素；C区是光照强度超过野生型光饱和点的区域，此时光照已经不再是限制因素，大气CO₂浓度条件下，暗反应的限制因素主要是CO₂浓度，因此提高CO₂浓度（二氧化碳浓度）后，暗反应速率提升，净光合速率先升高，CO₂饱和后趋于稳定。 【小问4详解】 结合题意及题图信息可知，A区光照强度极低，此时限制光合作用的关键因素是光照强度：低光照强度下，光反应产生的ATP和NADPH不足，是光合速率的主要限制因素，A区光照强度较低，Rubisco活性差异不影响暗反应速率，因此突变体和野生型净光合速率没有明显差异，曲线重合。 3．【2025·黑吉辽蒙卷21·高考真题】Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如图）和产量潜力。 回答下列问题。注：光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%。 （1） Rubisco在叶绿体的 ______中催化 ______与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 ______。 （2） 据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 ______不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 ______。胞间CO2浓度为300μmol•mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 ______。 （3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。______ 【答案】（1）基质；C5；ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 （2）光照强度；胞间CO2浓度；转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率 （3）在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度 【解析】（1）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应发生在叶绿体基质中，所以Rubisco在叶绿体的基质中催化C5（五碳化合物）与CO2结合。暗反应过程中，ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能。 （2）曲线②和③的区别在于光照强度不同（曲线②光照强度为n，曲线③光照强度为n×120%），当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明此时限制光合速率的因素不是CO2浓度，而是光照强度不足。A点之前，随着胞间CO2浓度的增加，光合速率增加，所以A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是胞间CO2浓度。曲线①和②的区别在于植株类型不同（①为转基因品系S+补光，②为转基因品系S），胞间CO2浓度为300μmol•mol-1时，曲线①比②的光合速率高，是因为曲线①是S+补光组，转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率。 （3）实验思路：在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度。 故答案为： （1）基质；C5；ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 （2）光照强度；胞间CO2浓度；转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率 （3）在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度 4．【2025·贵州卷17·高考真题】牡丹绿色系品种“豆绿”开花初期花瓣绿色逐渐加深，中后期逐渐褪绿转为淡粉色。叶绿素是影响该花呈色的主要色素，其合成与降解需多种酶参与。回答下列问题： （1） 开花初期花瓣绿色逐渐加深，影响这一过程的主要环境因素是 ______，叶绿素分布在叶绿体的 ______上，开花初期叶绿素使花呈现绿色的原因是 ______。 （2） 为研究不同时期花瓣中叶绿素含量变化，需在不同时间取样，并将样品低温保存，低温保存的目的是 ______。用于提取“豆绿”花瓣中叶绿素的试剂是 ______。 （3）研究表明，PSNAC5蛋白通过调控叶绿素代谢相关基因的表达影响叶绿素含量。如图所示为“豆绿”开花初期PSNAC5基因沉默对花瓣中叶绿素含量的影响。据图推测，PSNAC5基因沉默后叶绿素含量变化的根本原因可能是 ______。（答出2点） 【答案】（1）温度和光照     类囊体薄膜     叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，绿光被反射出来 （2）低温条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解     无水乙醇 （3）PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关基因的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达 【解析】（1）牡丹绿色系品种“豆绿”开花初期花瓣绿色逐渐加深，中后期逐渐褪绿转为淡粉色。叶绿素是影响该花呈色的主要色素，其合成与降解需多种酶参与，酶活性受温度的影响，此外叶绿素还会在光下分解，据此推测，开花初期花瓣绿色逐渐加深，影响这一过程的主要环境因素是温度和光照，叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，开花初期叶绿素使花呈现绿色的原因是叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光，因此花瓣呈现绿色。 （2）为研究不同时期花瓣中叶绿素含量变化，需在不同时间取样，并将样品低温保存，这是因为低温条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解，因而便于叶绿素含量的检测。用于提取“豆绿”花瓣中叶绿素的试剂是无水乙醇，这是根据叶绿素能溶解到有机溶剂中设计的。 （3）研究表明，PSNAC5蛋白通过调控叶绿素代谢相关基因的表达影响叶绿素含量。题图所示为“豆绿”开花初期PSNAC5基因沉默对花瓣中叶绿素含量的影响。图中显示，PSNAC5基因沉默后叶绿素含量比对照组增多，据此推测，PSNAC5基因沉默后叶绿素含量变化的根本原因可能是PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关基因的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达。 故答案为： （1）温度和光照     类囊体薄膜     叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，绿光被反射出来 （2）低温条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解     无水乙醇 （3）PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关基因的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达 5．【2025·江苏卷22·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）无水乙醇     600 （3）ATP、NADPH （4）变弱     吸收（和转化）光能、裂解水分子 （5）CO2、C5、酶等 【解析】（1）获得类囊体悬液，需要用低渗溶液涨破叶绿体膜。为保持类囊体活性，还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无水乙醇中，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）类囊体膜是光反应的场所，光反应产物有O2、NADPH和ATP，消除的产物主要是NADPH和ATP。 （4）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，质子在类囊体腔内累积形成pH梯度‌，pH降低，荧光强度变弱。 （5）要进行暗反应，需要原料CO2、C5、酶等。 故答案为： （1）叶绿体     等渗 （2）无水乙醇     600 （3）ATP、NADPH （4）变弱     吸收（和转化）光能、裂解水分子 （5）CO2、C5、酶等 6．【2025·重庆卷17·高考真题】科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。 （1）为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水棉，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用______光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的______时，水绵光能利用效率最佳。 （2）为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。 ①用离体叶绿体X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能______（填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的______（填“甲”或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是______。 （3）研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是______。 【答案】（1）绿     类囊体 （2）①促进     丙     ②X溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快 （3）脱落酸含量增加 【解析】（1）分析表格数据可知，与对照组相比，添加X的培养液中，绿光下需氧细菌数量增加最为明显。由于需氧细菌会聚集在氧气释放多的部位，而氧气是光合作用光反应的产物，所以X能够促进水绵利用绿光。叶绿体中类囊体薄膜是光反应的场所，能吸收、传递和转化光能，当X分布在叶绿体的类囊体（基粒）时，能更好地促进光能的吸收和利用，使水绵光能利用效率最佳。 （2）①由图可知，与没有添加X的组相比，添加X的组中Y的变化量更大，说明X能促进叶绿体合成NADPH。经煮沸的叶绿体已经失去活性，不能进行光合作用，也就不能合成NADPH，Y的量基本不变，所以该处理获得的结果最符合图中曲线的丙。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快。 （3）脱落酸能促进气孔关闭，当处理植物的X浓度过高时，植物叶片气孔开放度下降，推测与之相关的植物激素是脱落酸，且其含量增加。 故答案为： （1）绿     类囊体 （2）①促进     丙     ②X溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快 （3）脱落酸含量增加 7．【2025·山东卷22·高考真题】高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。 （1） 叶绿体膜的基本支架是 ______；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ______，扩展了受光面积。 （2） 据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 ______。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、______。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 ______。 （3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 ______。 【答案】（1）磷脂双分子层；基粒 （2）H2O；丙酮酸；18O2和C18O2 （3）途径①将过剩的光能转化为热能散失；途径②使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子 【解析】（1）生物膜的基本支架是磷脂双分子层，叶绿体膜也不例外，所以叶绿体膜的基本支架是磷脂双分子层。叶绿体中由类囊体堆叠而成的结构是基粒，基粒的存在扩展了受光面积。 （2）观察可知，生成NADPH所需的电子源自于水的光解，即电子源自于H2O。用含3H2O的溶液培养绿藻，3H2O参与绿藻通过光合作用产生含3H的葡萄糖（光反应产生NADPH中含有3H，含有3H的NADPH并用于暗反应产生有机物-葡萄糖），以含3H的葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，葡萄糖在细胞质基质分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体，所以能进入线粒体的是丙酮酸。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下，O参与光合作用的光反应产生18O2；同时18O2参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2，所以绿藻产生的带18O标记的气体有18O2和C18O2。 （3）对于途径①，从图中可以看到，通过途径①将过剩的光能转化为热能散失，从而减轻光合系统损伤。对于途径②，图中显示途径②使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子，进而减轻光合系统损伤。 故答案为： （1）磷脂双分子层；基粒 （2）H2O；丙酮酸；18O2和C18O2 （3）途径①将过剩的光能转化为热能散失；途径②使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子 8．【2024·黑吉辽卷21·高考真题】在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 （1） 反应①是 ______ 过程。 （2） 与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 ______ 和 ______ 。 （3） 我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 ______ 和 ______ （填生理过程）。7-10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 ______ 。据图3中的数据 ______ （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 ______ 。 （4）结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 ______ 。 【答案】（1）CO2的固定 （2）细胞质基质     线粒体基质 （3）光呼吸     呼吸作用     7—10时，光照强度增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，与O2反应的C5减少，更多的C5参与CO2的固定，故吸收的CO2增多，与WT相比，株系1和2的净光合速率较高     不能     总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3无法观察到该植株的呼吸速率 （4）与株系2与WT相比，在较低CO2浓度下，转基因株系1的净光合速率最大 【解析】解：（1）反应①是CO2被C5固定形成C3，这个过程称作CO2的固定。 （2）有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，两过程发生的场所分别是细胞质基质和线粒体基质。 （3）由题干信息及课本知识可知，植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。净光合速率可用单位时间内CO2的吸收量来表示，7—10时，光照强度增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，与O2反应的C5减少，更多的C5参与CO2的固定，故吸收的CO2增多，与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3无法观察到该植株的呼吸速率，故无法计算出株系1的总光合速率。 （4）与株系2与WT相比，在较低CO2浓度下，转基因株系1的净光合速率最大，产量可能更具优势。 故答案为： （1）CO2的固定 （2）细胞质基质     线粒体基质 （3）光呼吸     呼吸作用     7—10时，光照强度增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，与O2反应的C5减少，更多的C5参与CO2的固定，故吸收的CO2增多，与WT相比，株系1和2的净光合速率较高     不能     总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3无法观察到该植株的呼吸速率 （4）与株系2与WT相比，在较低CO2浓度下，转基因株系1的净光合速率最大 9．【2024·浙江卷22·高考真题】原产热带的观赏植物一品红，花小，顶部有像花瓣一样的红色叶片，下部叶片绿色。回答下列问题： （1）科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。 ①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。 ②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘-碘化钾溶液（或碘液），观察颜色变化。 ③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设：            。 ④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。 分组处理 预期结果 绿叶+光照 变蓝 绿叶+黑暗 不变蓝 ⅰ            ⅱ            ⅲ            ⅳ            ⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是            。热甲醇处理的目的是            。 （2）对一品红研究发现，红叶和绿叶的叶绿素含量分别为0.02g（Chl）•m-2和0.20g（Chl）•m-2，红叶含有较多的水溶性花青素。在不同光强下测得的qNP值和电子传递速率（ETR）值分别如图甲、乙所示。qNP值反映叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力；ETR值反映光合膜上电子传递的速率，与光反应速率呈正相关。花青素与叶绿素的吸收光谱如图丙所示。 ①分析图甲可知，在光强500～2000μmol•m-2•s-1范围内，相对于绿叶，红叶的            能力较弱。分析图乙可知，在光强800～2000μmol•m-2•s-1，范围内，红叶并未出现类似绿叶的光合作用被            现象。结合图丙可知，强光下，贮藏于红叶细胞            内的花青素可通过            方式达到保护叶绿体的作用。 ②现有实验证实，生长在高光强环境下的一品红，红叶叶面积大，颜色更红。综合上述研究结果可知，在强光环境下，红叶具有较高花青素含量和较大叶面积，其作用除了能进行光合作用外，还有保护        的功能。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引        ，完成传粉。 【答案】（1）③红叶具有光合作用能力  ④ⅰ红叶+光照ⅱ变蓝ⅲ红叶+黑暗ⅳ不变蓝  ⑤杀死红叶细胞，溶解花青素，以免影响实验结果的观察     溶解叶绿素，以免影响实验结果的观察 （2）①叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能     抑制     液泡     吸收过剩光能的 ②叶绿体     昆虫（蜜蜂、蝴蝶等） 【解析】解：（1）根据实验的问题，提出假设：红叶具有光合作用能力。 为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶+光照、红叶+黑暗四个小组。若假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶+光照组中，溶液变蓝；红叶+黑暗组中，溶液不变蓝。整个实验步骤中，先用沸水处理叶片，将细胞杀死，溶解细胞中的花青素；再将叶片转移到甲醇溶液中，溶解细胞中的叶绿素，以免影响后续实验结果的观察。 （2）分析图甲可知，自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为qNP值，当光照强度为500～2000μmol•m-2•s-1范围内时，红叶的qNP值较小，即红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较弱。分析图乙可知，随着光照强度的增加，绿叶的ETR值显著增大，当光照强度超过800μmol•m-2•s-1时，ETR值减小，即随着光照强度增加，绿叶光合速率先增大后减小，推出光照强度超过一定范围时，绿叶的光合作用反而被抑制。而根据图示可知，在光照强度为500～2000μmol•m-2•s-1范围内时，红叶并未出现光合作用被抑制的情况。红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较低，结合图丙可知，储藏在细胞的液泡中的花青素，可通过吸收多余光能（蓝光、绿光）的方式，从而保护叶绿体不受强光损伤。大量研究表明，花青素具有缓解叶片中光氧化损伤的潜力，主要通过屏蔽叶绿体过多的高能量量子和清除活性氧物质。综合上述研究结果可知，在强光环境下，大面积的红叶细胞中富含花青素，能有效保护叶绿体不受强光损伤。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引昆虫（蜜蜂、蝴蝶等），为其完成传粉工作。 故答案为： （1）③红叶具有光合作用能力  ④ⅰ红叶+光照ⅱ变蓝ⅲ红叶+黑暗ⅳ不变蓝  ⑤杀死红叶细胞，溶解花青素，以免影响实验结果的观察     溶解叶绿素，以免影响实验结果的观察 （2）①叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能     抑制     液泡     吸收过剩光能的 ②叶绿体     昆虫（蜜蜂、蝴蝶等） 10．【2024·河北卷19·高考真题】高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量（mg/g） 类胡萝卜素含量（mg/g） 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题： （1）如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中           光可被位于叶绿体           上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为           和           。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的           较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 （2）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用       作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是      。 （3）研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为    （答出两点即可）。 【答案】（1）蓝 ;    类囊体薄膜；   C5   ; 糖类    紫外光 （2）无水乙醇； 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，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 （3）覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用 【解析】（1）叶绿体吸收光能的4种色素分布在类囊体的薄膜上。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。紫外光、蓝光和绿光中蓝光可被叶绿体类囊体的薄膜上的色素吸收后用于光反应，暗反应中一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的紫外光较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 （2）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。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，为了排除类胡萝卜素的干扰，测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光。 （3）据图可知，与覆盖其它色的膜相比，覆盖蓝膜的紫外光透过率低，蓝光透过率高，在降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；从表中看出，与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜的叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用。 故答案为： （1）蓝 ;    类囊体薄膜；   C5   ; 糖类    紫外光 （2）无水乙醇； 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，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 （3）覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用 11．【2024·甘肃卷18·高考真题】类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下（400μmol•m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光（1μmol•m-2•s-1）下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。 回答下列问题。 （1） 提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ______ ，加入少许碳酸钙可以 ______ 。 （2） 野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是 ______ 。 （3） 正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为 ______ 。 （4） 现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；② ______ 。 （5）纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是 ______ 。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在 ______ 条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的 ______ 。 ③预期结果： ______ 。 【答案】（1）无水乙醇      防止叶绿素被破坏 （2）适宜的光照条件下有利于叶绿素的合成 （3）正常光照条件下突变体无叶绿素，无法光合作用制造有机物，白化苗不能长期存活 （4）纯合突变体的类胡萝卜素在正常光和弱光下均含量很低 （5）脱落酸      弱光    气孔大小     B组气孔大小明显小于A组，C、D两组气孔大小基本相同 【解析】解：（1）绿叶中的光合色素易溶于有机溶剂如无水乙醇中，所以提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是无水乙醇。液泡中有酸性物质会导致叶绿素分解，加入少许碳酸钙可以防止叶绿素被破坏。 （2）叶绿素的合成需要光照条件诱导形成，适宜的光照条件下有利于叶绿素的合成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。 （3）因为正常光照条件下突变体无叶绿素，无法光合作用制造有机物，白化苗不能长期存活，纯合突变体将无法获得种子。 （4）本研究中支持此突变体与类胡萝卜素合成有关的证据有：①纯合体种子为白色；②纯合突变体的类胡萝卜素在正常光和弱光下均含量很低。 （5）由题干信息可知，纯合突变体中可能存在脱落酸的合成缺陷。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X（脱落酸）的含量，从而影响气孔的开闭，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，实验设计如下： ①取野生型和纯合突变体种子，萌发后在弱光条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的气孔大小。 ③预期结果：B组气孔大小明显小于A组，C、D两组气孔大小基本相同。 故答案为： （1）无水乙醇      防止叶绿素被破坏 （2）适宜的光照条件下有利于叶绿素的合成 （3）正常光照条件下突变体无叶绿素，无法光合作用制造有机物，白化苗不能长期存活 （4）纯合突变体的类胡萝卜素在正常光和弱光下均含量很低 （5）脱落酸      弱光    气孔大小     B组气孔大小明显小于A组，C、D两组气孔大小基本相同 12． 【2023·重庆卷19·高考真题】水稻是我国重要的粮食作物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。 （1）通常情况下，叶绿素含量与植物的光合速率成正相关。但有研究发现，叶绿素含量降低的某一突变体水稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因，有研究者在相同光照强度的强光条件下，测定了两种水稻的相关生理指标（单位省略），结果如表。 光反应 暗反应 光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax 野生型 0.49 180.1 4.6 129.5 突变体 0.66 199.5 7.5 164.5 注：RuBP羧化酶：催化CO2固定的酶；Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率 ①类囊体薄膜电子传递的最终产物是 ______ 。RuBP羧化酶催化的底物是CO2和 ______ 。 ②据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是 ______ 。 （2）研究人员进一步测定了田间光照和遮荫条件下两种水稻的产量（单位省略），结果如表。 田间光照产量 田间遮阴产量 野生型 6.93 6.20 突变体 7.35 3.68 ①在田间遮荫条件下，突变体水稻产量却明显低于野生型，造成这个结果的内因是 ______ ，外因是 ______ 。 ②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和 ______ ，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。 ③根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点（光合速率和呼吸速率相等时的光照强度），突变体水稻较野生型 ______ （填“高”、“低”或“相等”）。 【答案】（1）NADPH（[H]）    C5（核酮糖—1，5-二磷酸，RuBP）     突变体的光反应与暗反应速率都较野生型快 （2）突变体叶绿素含量太低     光照强度太低     蔗糖     高 【解析】解：（1）①根据分析可知，光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上反应。这个阶段电子传递的最终产物是NADPH。RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶，根据分析可知这个阶段是暗反应阶段（CO2的固定），在这个反应中CO2，在CO2固定酶的作用下与C5（一种五碳化合物）结合，所以RuBP羧化酶催化的底物是CO2和C5。 ②根据分析可知，表中的类囊体薄膜电子传递速率代表了光反应速率，电子传递速率越高，则光反应速率越快；RuBP羧化酶含量高低与暗反应速率有关，RuBP羧化酶含量越高，暗反应速率越快。由表可知突变体的光反应和暗反应速率都比野生型快，所以突变型水稻的光合速率高于野生型。 （2）①根据光合作用的分析可知，只要影响到原料、能量的供应都是影响光合作用的因素，比如CO2的浓度、叶片气孔的开闭情况，光照强度等；叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成，结构的因素，比如叶绿体光合色素含量低等也会影响光合作用。根据题干可知在遮荫情况下突变体水稻产量明显低于野生型，因此推测这种结果的内因则是突变体自身叶绿素含量太低，外因则是光照强度太低。 ②蔗糖是光合作用的主要产物，也是植物光合作用远距离运输的主要形式。所以水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和蔗糖，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。 ③根据以上结果可知，在同等光合速率下突变体水稻所需要的光照更强，因此突变体水稻的光补偿点较野生型高。 13．【2023·湖南卷17·高考真题】如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol•L-1（Km越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol•L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：   （1） 玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是  ______ （填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成  ______ （填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通过  ______ 长距离运输到其他组织器官。  （2） 在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度  ______ （填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是  ______ （答出三点即可）。  （3）某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是  ______ （答出三点即可）。 【答案】（1）3-磷酸甘油醛       蔗糖     维管组织  （2）高于      高光照条件下玉米能够将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对二氧化碳的亲和力高于水稻的Rubisco酶；玉米能够通过PEPC酶形成C4，使维管束鞘细胞内的二氧化碳高于外部环境，可抑制玉米的光呼吸  （3）暗反应相关酶活性达到最大，对二氧化碳的利用率不再提高；受ATP及NADPH的限制；暗反应中RuBP的再生速率有限（或暗反应相关酶的数量有限）  【解析】解：（1）由图示可知，玉米的卡尔文循环发生在维管束鞘细胞中，首先与RuBP与CO2反应，产生3-磷酸甘油酸，然后再被NADPH还原为3-磷酸甘油醛。即第一个光合还原产物是3-磷酸甘油醛。该产物被转运到细胞质基质合成蔗糖。最后通过维管组织运输到其他组织被利用。  （2）在干旱、高光照强度环境下，由于①玉米能够将光合产物及时转移，避免光合产物积累影响光合作用速率；②玉米的PEPC酶对二氧化碳的亲和力高于水稻的Rubisco酶；③玉米能够通过PEPC酶形成C4，使维管束鞘细胞内的二氧化碳高于外部环境，可抑制玉米的光呼吸，因此玉米的光合作用强度高于水稻。  （3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻后，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度并无明显变化，其原因可能是。①暗反应相关酶活性达到最大，对二氧化碳的利用率不再提高；②受光反应产生的ATP及NADPH的限制；③暗反应中RuBP的再生速率有限（或暗反应相关酶的数量有限）  故答案为：  （1）3-磷酸甘油醛       蔗糖     维管组织  （2）高于      高光照条件下玉米能够将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对二氧化碳的亲和力高于水稻的Rubisco酶；玉米能够通过PEPC酶形成C4，使维管束鞘细胞内的二氧化碳高于外部环境，可抑制玉米的光呼吸  （3）暗反应相关酶活性达到最大，对二氧化碳的利用率不再提高；受ATP及NADPH的限制；暗反应中RuBP的再生速率有限（或暗反应相关酶的数量有限）  14．【2023·河北卷20·高考真题】拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。 回答下列问题： （1） 未成熟叶绿体发育所需ATP主要在            合成，经细胞质基质进入叶绿体。 （2） 光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和            中的化学能，这些化学能经            阶段释放并转化为糖类中的化学能。 （3） 研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显            。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被            （填“叶绿体”或“线粒体”）大量消耗，细胞有氧呼吸强度            。 （4）综合上述分析，叶肉细胞通过下调            阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体            ，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。 【答案】（1）线粒体（或“线粒体内膜”） （2）NADPH（或“还原型辅酶Ⅱ”）     暗反应（或“卡尔文循环”） （3）降低     叶绿体     升高 （4）H基因表达（或“H蛋白数量”）     过多消耗光合产物（或“有氧呼吸增强”） 【解析】解：（1）由题干可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育时，消耗的ATP主要来自自身线粒体。线粒体通过有氧呼吸为细胞提供生命活动所需的大约95%的能量。线粒体中能够大量合成ATP的化学反应在线粒体内膜上进行。 （2）在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。在暗反应阶段ATP和NADPH中的化学能再进一步转化固定到糖类等有机物中。 （3）由图可知，叶绿体成熟的非转基因叶肉细胞中H基因表达下调，细胞质基质ATP浓度远高于叶绿体基质。H基因过表达后，细胞质基质中ATP含量下降，且叶绿体基质中ATP含量未显著升高，表明叶绿体消耗了从细胞质基质中转入的ATP。推测，H基因过表达后，大量的ATP转运至叶绿体中被消耗，细胞需代偿性提高线粒体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。 （4）由题分析可知，ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达下调，H转运蛋白的数量减少，进而ATP向叶绿体的流入被有效阻止，细胞质基质ATP可保持正常生理水平，从而避免了线粒体呼吸作用的额外增强、过多消耗光合产物，保证光合产物能被转运到其他细胞供能。 故答案为： （1）线粒体（或“线粒体内膜”） （2）NADPH（或“还原型辅酶Ⅱ”）     暗反应（或“卡尔文循环”） （3）降低     叶绿体     升高 （4）H基因表达（或“H蛋白数量”）     过多消耗光合产物（或“有氧呼吸增强”） 15．【2023·山东卷21·高考真题】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 ______ 。 【答案】（1）不同的光照处理和拟南芥品种类型      温度、二氧化碳浓度等 （2）不能     强光照射下突变体的NPQ相对值高于野生型，减小对PSⅡ的损伤效果比野生型好；但突变体无H蛋白，不能修复损伤的PSⅡ，这方面效果不如野生型好 （3）少   野生型的H蛋白在NPQ的调节过程中可能起抑制作用，导致野生型的PSⅡ活性弱于突变体，使光反应产生的ATP和NADPH较少，暗反应弱于突变体 【解析】解：（1）由图示曲线判断，该实验的自变量为不同的光照处理和拟南芥品种类型。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温度、二氧化碳浓度等。 （2）由曲线可知，强光照射下突变体的NPQ相对值高于野生型，说明减小对PSⅡ的损伤效果比野生型好；由题干信息可知，拟南芥的H蛋白可修复损伤的PSⅡ， 但突变体无H蛋白，不能修复损伤的PSⅡ，这方面突变体的效果不如野生型好，综合两方面情况，根据本实验不能比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。 （3）据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体的NPQ相对值高于野生型，由于实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，说明强光照射下突变体中流向光合作用的能量少于野生型。由图示曲线看出，野生型的NPQ相对值较小，推测H蛋白在NPQ的调节过程中可能起抑制作用。因此，若测得突变体的暗反应强度高于野生型，原因是野生型的H蛋白在NPQ的调节过程中可能起抑制作用，导致野生型的PSⅡ活性弱于突变体，使光反应产生的ATP和NADPH较少，暗反应弱于突变体。 16．【2022·江苏卷20·高考真题】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： （1） 图1中，类囊体膜直接参与的代谢途径有 ______（从①～⑦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（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的CO2源于细胞呼吸；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。 【答案】（1）①⑥；叶绿素a和叶绿素b （2）过氧化氢 （3）光呼吸和细胞呼吸；光合作用强度等于呼吸作用 （4）直接 【解析】解：（1）在光合作用过程中，类囊体膜上发生的是光反应，水被分解成氧气和NADPH，同时伴随着ATP的生成，故可以发生①⑥过程；在光合色素中，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。在红光照射条件下，参与代谢途径的主要色素是叶绿素a和叶绿素b。 （2）在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，加氧成为乙醛酸，并生成过氧化氢。过氧化氢会被过氧化物酶体中的过氧化氢酶催化为水和氧气。 （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。①曲线a,0～t1时（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的CO2源于细胞呼吸；t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于光呼吸和细胞呼吸。②曲线b,当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是光合作用强度等于呼吸作用。 （4）具有科研价值的属于遗传多样性的直接价值。 17．【2022·重庆卷24·高考真题】科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP（如图Ⅰ）。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 （1） 制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是           ；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持           （填“低温”或“常温”）。 （2） 在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差，原因是           。 （3） 为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是           。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的，电子的最终来源物质是           。 （4）用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有          。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有          （答两点）。 【答案】（1）保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂     低温 （2）实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差 （3）类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高      水 （4）NADPH、ATP和CO2      增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度 【解析】1、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成。 2、光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：二氧化碳被五碳化合物固定形成三碳化合物，三碳化合物在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。 【解答】 （1）制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应该保持低温，降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。 （2）从图Ⅱ实验中可知，在光照条件下，将处于pH=4的类囊体转移到pH=8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP和Pi,也产生了ATP，但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差，因为实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差。 （3）对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的，光反应过程中，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源是水。 （4）人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合效率。 故答案为： （1）保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂     低温 （2）实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差 （3）类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高      水 （4）NADPH、ATP和CO2      增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度 18．【2022·河北卷23·高考真题】某品种茶树叶片呈现阶段性白化：绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色，而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体（仅残留少量片层结构）。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如图。​​​​​​​ 回答下列问题： （1） 从叶片中分离叶绿体可采用           法。 （2） 经检测，白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低，其原因是           （写出两点即可）。 （3）白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对CO2的需求，又有助于减少           。（4）叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于           中的基因编码，通过特定的机制完成跨膜运输；其余蛋白质由存在于           中的基因编码。 【答案】（1）差速离心法 （2）叶绿体内部结构解体，仅残留少量片层结构 叶绿体内的光合色素减少 （3）水分的散失 （4）细胞核 叶绿体 【解析】（1）从叶肉细胞中分离叶绿体可采用差速离心法。 （2）叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH），并在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP，ATP和NADPH的数量与叶绿体的结构、光合色素和光照强度等有关，白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低，其原因可能是叶绿体结构解体，仅残留少量片层结构；叶绿体内的光合色素减少。 （3）白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对CO2的需求，又有助于减少水分的散失。 （4）植物细胞内能合成蛋白质的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体，叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于细胞质中的基因编码，通过特定的机制完成跨膜运输；其余蛋白质由存在于叶绿体中的基因编码。 光合作用包括光反应和暗反应阶段： 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 本题结合柱形图作用机理，考查了光合作用的相关知识，意在考查考生的分析能力、理解能力，实验设计能力以及能够运用所学知识解决问题的能力。 19．【2022·山东卷21·高考真题】强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。 分组 处理 甲 清水 乙 BR 丙 BR+L （1）光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 ______。 （2）强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有 ______、______（答出2种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是 ______。 （3）据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制 ______（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明BR可能通过 ______发挥作用。 【答案】（1）蓝紫光 （2）酶的数量达到饱和  二氧化碳的浓度不足 光反应仍在继续进行 （3）减弱   增强光反应关键蛋白的活性 【解析】解：（1）随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收的光的颜色是蓝紫光。 （2）苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有酶的数量达到饱和或者二氧化碳的浓度不足。 （3）氧气是光反应产生的，产生速率继续增加的原因是光反应仍在继续进行。 （4）据图分析，甲组是对照组，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制减弱，乙组与丙组相比，丙组加入的是BR+L，其光合作用强度与甲组无明显差异，说明BR可能通过增强光反应关键蛋白的活性来增强光合作用的强度。 故答案为： （1）蓝紫光 （2）酶的数量达到饱和  二氧化碳的浓度不足 光反应仍在继续进行 （3）减弱   增强光反应关键蛋白的活性 考点02 影响光合作用的环境因素及应用（共23题） 1．【2026·黑吉辽蒙卷21·高考真题】研究人员以森林中某落叶阔叶树为对象，测定了树冠顶部和底部当年生总枝条的相关指标，结果如表所示。当年生总枝条是指在一个生长季节内（通常是春季萌芽到秋季落叶前）萌发、生长并木质化的枝条及其上的所有叶片。回答下列问题。 相关指标 总枝条位置 叶片最大光合速率（CO2μmol•m-2•s-1） 叶片呼吸速率（CO2μmol•m-2•s-1） 相对碳成本（%） 比叶面积（m2•kg-1） 树冠顶部 11.9 1.8 15.6 9.8 树冠底部 9.5 1.1 15.2 13.5 注：相对碳成本=（当年生总枝条的碳总量/叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量）×100%； 比叶面积=叶面积/叶干重。 （1）实验中测定最大光合速率时，除使用饱和光照外，还应保证______ 和______ 等环境因子一致且适宜。与测定光合速率不同，测定叶片的呼吸速率必须在______ 环境条件下。 （2）已知，光合速率=净光合速率+呼吸速率。以一定强度的光照射该植物顶部叶片，此时顶部叶片的呼吸速率与光合速率相等，若用同强度的光照射底部叶片，此时底部叶片的净光合速率应______ （填“＞0”、“＜0”或“=0”）。 （3）植株生长过程中，总枝条可向根等部位输出有机物，总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈______ （填“正”或“负”）相关。底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部总枝条通过______ 和______ ，使其碳输出量实现最大化。此外，其叶片还可能通过哪些生理或结构变化来提高光能捕获效率？______ （答出2点即可），这些变化的作用是______ （从光反应的物质和能量转化角度作答）。 【答案】（1）CO2浓度；温度；黑暗  （2）＞0  （3）负；降低叶片呼吸速率；增大比叶面积；叶片形态变薄且面积增大、叶绿素含量与比例调整；能捕获更多光能，提高光反应中光能转化为ATP和NADPH中活跃化学能的效率，合成更多的ATP和NADPH 有图表信息可知，底部叶片因为郁闭度的存在，接受光照较少，叶片的最大光合速率为9.5CO2μmol•m-2•s-1，顶部的叶片的最大光合速率为11.9CO2μmol•m-2•s-1，底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部叶片呼吸速率为1.1CO2μmol•m-2•s-1，低于顶部的1.8CO2μmol•m-2•s-1，减少了碳消耗，从而保留更多有机物用于输出。而且底部比叶面积为13.5m2•kg⁻1，大于顶部的9.8m2•kg⁻1。 【解析】解：（1）影响光合作用的外部因素包括CO2浓度、温度和光照强度等，在本实验中，测定最大光合速率时，CO2作为暗反应原料，需达到饱和或维持稳定高浓度，避免成为限制因子。而且需将温度控制在酶活性的最适范围（通常25～30℃）内，确保光合酶催化效率最高。因此除使用饱和光照外，还应保证CO2浓度和温度等环境因子一致且适宜。  （2）已知光合速率=净光合速率+呼吸速率。以一定强度的光照射该植物顶部叶片，此时顶部叶片的呼吸速率与光合速率相等，净光合速率为0，若用同强度的光照射底部叶片，由于底部叶片平时受光低于顶部叶片，因此此时的光照强度属于高强度光照，此时底部叶片的光合速率增加，会高于其细胞呼吸速率，因此净光合速率应＞0。  （3）相对碳成本=（当年生总枝条的碳总量÷叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量）×100%，说明相对碳成本越高，其净光合产物剩余越少，向根等库器官输出有机物的能力越弱，因此植株生长过程中，总枝条可向根等部位输出有机物，总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈负相关。底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部叶片呼吸速率为1.1μmol•m⁻2•s⁻1，低于顶部的1.8μmol•m⁻2•s⁻1，减少了碳消耗，从而保留更多有机物用于输出。而且底部比叶面积为13.5m2•kg⁻1，大于顶部的9.8m2•kg⁻1，意味着单位干重拥有更大叶面积，在弱光环境下提升了光能捕获效率与碳同化潜力，配合低呼吸消耗，增加了净光合速率以支持输出。因此底部总枝条通过降低叶片呼吸速率和增大比叶面积，使其碳输出量实现最大化。能捕获更多光能，提高光反应中光能转化为ATP和NADPH中活跃化学能的效率，合成更多的ATP和NADPH。  故答案为：  （1）CO2浓度；温度；黑暗  （2）＞0  （3）负；降低叶片呼吸速率；增大比叶面积；叶片形态变薄且面积增大、叶绿素含量与比例调整；能捕获更多光能，提高光反应中光能转化为ATP和NADPH中活跃化学能的效率，合成更多的ATP和NADPH 2．【2026·云南卷17·高考真题】研究人员使用人工气候室探究温度对某品种水稻产量的影响，实验结果如下表。 温度℃ 28 34 38 光照下CO2吸收速率/（μmol•m-2•s-1） 22.52 23.41 24.15 黑暗下CO2释放速率/（μmol•m-2•s-1） 3.26 4.56 5.59 回答下列问题： （1）水稻叶绿体中吸收光能的色素分布在           上。光能被吸收后转化为           储存在NADPH和ATP中参与暗反应。暗反应将CO2转化为储存能量的           ，部分CO2来自细胞呼吸。细胞中产生CO2的场所包括           。 （2）在实验设置的三个温度下，水稻固定CO2速率最高的是           ℃，理由是           。 （3）某地持续高温（34～38℃）伴随干燥天气，此时，在大田生产中水稻的光合速率会降低，其原因是           。 【答案】（1）类囊体薄膜 化学能 糖类等有机物 细胞质基质和线粒体基质 此时CO2吸收速率和细胞的呼吸速率均最大 （2）38℃ 此时CO2吸收速率和细胞的呼吸速率均最大 （3）水稻为了减少水分的散失，气孔关闭，导致CO2供应不足，而且高温导致光合酶的活性下降，因此水稻的光合速率会降低 【解析】解：（1）水稻叶绿体中吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。光能被吸收后转化为化学能储存在NADPH和ATP中，ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。光合作用需要的CO2一部分来自于外界环境，一部分来自细胞呼吸。水稻细胞的有氧呼吸和无氧呼吸均可以产生CO2，因此产生CO2的场所包括细胞质基质（无氧呼吸的第二阶段）和线粒体基质（有氧呼吸的第二阶段）。 （2）水稻固定CO2速率是水稻的总光合作用，总光合作用=净光合作用+细胞呼吸，因此在实验设置的三个温度下，28℃时，水稻固定CO2速率=22.52+3.26=25.78μmol•m-2•s-1，34℃时，水稻固定CO2速率=23.41+4.56=27.97μmol•m-2•s-1，38℃时水稻固定CO2速率=24.15+5.59=29.74μmol•m-2•s-1，因此38℃时水稻固定CO2速率最高。 （3）持续高温（34～38℃）伴随干燥天气，大田中水分供应不足，水稻为了减少水分的散失，会将气孔关闭，导致光合作用的暗反应阶段的原料CO2供应不足，而且过高的温度会导致光合酶的活性下降，不利于光合作用的发生。 故答案为： （1）类囊体薄膜；化学能；糖类等有机物；细胞质基质和线粒体基质 （2）38℃；此时CO2吸收速率和细胞的呼吸速率均最大 （3）水稻为了减少水分的散失，气孔关闭，导致CO2供应不足，而且高温导致光合酶的活性下降，因此水稻的光合速率会降低 3．【2026·四川卷17·高考真题】农光互补能在同一片土地上兼顾太阳能光伏发电与农业生产，有利于推动资源综合利用。在某干旱农业区农光互补系统的光伏板下，光照强度最大值降低近75%，研究人员测定了该系统对某作物净光合速率的影响，结果如图1。 回答下列问题。 （1） 光合作用与农作物的产量联系密切，______ 作为直接原料参与植物的光合作用。 （2） （2）11：00到15：00期间，与全日照相比，农光互补系统下该作物的净光合速率更高，原因是______ 。（3）农光互补系统下，该作物全天光合作用吸收CO2总量较全日照下______ 。 （4）正常灌溉是全日照下的最适灌溉。推测在农光互补系统中，适当减量灌溉更适合该作物生长，从而提高产量。有人测量了不同处理下该作物的产量，正常灌溉组应为图2中的______ 组，请综合分析后，在图2方框内画出符合上述推测的实验结果。 【答案】（1）CO2和H2O （2）气孔未完全关闭，CO2吸收更多 （3）更高 （4）A    【解析】解：（1）植物利用光能将CO2和H2O作为原料进行光合作用。 （2）据图1可知，11：00到15：00期间，全日照条件下，植物气孔关闭，CO2吸收减少，导致净光合速率下降，即出现“午休”现象，而农光互补系统下，光照强度最大值降低近75%，净光合速率更高，其原因可能是植物气孔未完全关闭，CO2吸收更多。 （3）农光互补系统下，植物不出现“午休”现象，净光合速率更高，故该作物全天光合作用吸收CO2总量较全日照下更高。 （4）据题干信息可知，正常灌溉是全日照下的最适灌溉，产量要比减量灌溉高，结合图2可知，A组处理全日照产量比B组高，说明A组处理为正常灌溉，B组处理为减量灌溉；已知在农光互补系统中，减量灌溉更适合该作物生长，产量更高，即B组处理产量大于A组处理，且相同条件下，农光互补系统下全天光合作用吸收CO2总量较全日照下更高，因此实验结果如图所示： 故答案为： （1）CO2和H2O （2）气孔未完全关闭，CO2吸收更多 （3）更高 （4）A        4．【2026·安徽卷16·高考真题】为探究钾对番茄光合作用的影响，研究人员测定了番茄的缺钾处理植株（LK）和正常培养植株（CK）在光照—遮阴—光照（ ）条件下的相关指标，结果见图1。 回答下列问题。 （1）叶肉细胞间隙中的CO2扩散至CO2固定位点至少需要跨          层生物膜。 （2）据图1分析，在遮阴条件下，CK与LK净光合速率曲线重合，限制净光合速率的最主要因素是          。在遮阴—光照转换初期，缺钾对番茄叶片气孔开闭的影响是          。 （3）研究发现，叶片钾含量与编码碳酸酐酶（催化CO2与 之间的可逆反应）和RuBP羧化酶（催化CO2固定）基因的相对表达量均呈正相关。据此解释缺钾影响番茄光合作用的机制：          。 （4）在光照（0~2min）和黑暗（2～5min）条件下，叶绿体中3-磷酸甘油酸（PGA）和被还原的C3（TP）相对含量变化如图2。5～8min恢复光照，PGA相对含量的变化趋势是          ，原因是          。 【答案】（1）3 （2）光照强度 抑制气孔开放（或气孔开放程度显著低于正常植株） （3）酸酐酶活性的降低，限制CO₂的扩散能力，导致吸收的CO2减少，RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少 （4）减少 光照增强，光反应增加，产生的[H]和ATP增多，消耗的C3增加，且短时间内C₃的消耗速率大于生成速率（或随着C₅再生，CO₂固定生成C₃的速率逐渐上升，但初期消耗速率大于生成速率） 【解析】【小问1详解】 叶肉细胞间隙的CO2扩散至CO2固定（叶绿体基质）至少要跨过细胞膜（1层）、叶绿体（2层膜），所以共需跨过3层生物膜。 【小问2详解】 遮阴条件下，CK与LK净光合作用速率曲线重合，此时限制因素主要是光照强度，从右图看出，在20min时，由遮阴向光照条件改变，CK组气孔导度明显大于LK组，说明缺钾抑制气孔开放（或气孔开放程度显著低于正常植株）。 【小问3详解】 叶片钾含量与碳酸酐酶和RuBP羧化酶基因表达呈正相关，碳酸酐酶活性的降低，直接导致植物叶片内碳酸氢盐（HCO₃⁻）与二氧化碳（CO₂）之间的相互转化速率减慢，由于CO₂是光合作用的关键原料，碳酸氢盐向CO₂的转化受阻，会限制CO₂的扩散能力，最终限制了植物的整体光合效率并抑制生长。同时RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少，从而降低光合作用速率。 【小问4详解】 5-8min恢复光照，由于光照增强，光反应增加，产生的[H]和ATP增多，消耗的C3增加，且短时间内C₃的消耗速率大于生成速率（或随着C₅再生，CO₂固定生成C₃的速率逐渐上升，但初期消耗速率大于生成速率）。 5．【2026·湖南卷18·高考真题】为探究脱落酸（ABA）对某品种葡萄抗盐碱（200mmol•L-1NaHCO3）胁迫的作用，分别用蒸馏水（T1组）、NaHCO3（T2组）、NaHCO3+ABA合成抑制剂（T3组）、NaHCO3+ABA（T4组）处理葡萄幼苗，一段时间后采集叶片测定相关生理指标，结果见表。回答下列问题： 组别指标 T1 T2 T3 T4 叶绿素含量（mg•g-1鲜重） 3.8 2.2 1.3 2.9 H2O2含量（μmol•g-1鲜重） 9.6 20.3 29.5 14.7 净光合速率（μmol•m-2•s-1） 9.8 6.1 4.6 7.9 注：H2O2会引起生物膜发生氧化损伤，膜通透性升高。 （1）叶绿素主要吸收可见光中的______ ，光反应产生的NADPH在暗反应阶段的作用是______ 。 （2）盐碱胁迫下，葡萄幼苗的光合作用速率下降。据表分析，出现该变化的原因是______ 。 （3）研究表明植物体内ABA含量与抗盐碱能力正相关。拟培育抗盐碱作物新品种，可筛选______ （填序号）。 ①ABA合成酶缺失突变体 ②ABA合成酶高活性品种 ③ABA受体低敏感性品种 ④ABA降解酶低活性品种 （4）盐碱胁迫下，葡萄幼苗的细胞将细胞质基质中的Na+运送到液泡中储存或排出细胞，降低盐碱胁迫伤害。与正常栽培条件相比，葡萄幼苗在一定浓度的盐碱处理下，一段时间后生物量减少，从物质跨膜运输和呼吸作用的关系分析其原因是______ 。 【答案】（1）蓝紫光和红光；作为还原剂、提供能量  （2）叶绿素含量降低，吸收的光能减少，光反应减弱，导致光合作用速率下降，同时H2O2含量升高，叶绿体膜构受损，光合作用速率下降  （3）②④  （4）细胞质基质中的Na+通过主动运输的方式运送到液泡中或排出细胞，运输过程中的能量主要由细胞呼吸氧化分解有机物提供，因此一段时间后用于生长的有机物和能量减少，生物量下降 【解析】解：（1）叶绿素主要吸收可见光中的蓝紫光和红光；光反应产生的NADPH在暗反应中可作为还原剂还原C3同时还能为C3的还原提供部分能量。  （2）T2组和T1组对比，盐碱胁迫下，葡萄幼苗叶绿素含量显著降低，光反应捕获光能的能力下降，光反应速率降低；同时H2O2含量明显升高，H2O2会引起生物膜发生氧化损伤，大量积累会引发膜通透性异常升高，破坏叶绿体结构，干扰光合作用相关物质的跨膜运输，最终导致净光合速率下降。  （3）①②T4组和T3组对比，叶绿素含量升高，H2O2含量降低，净光合串升高，说明ABA有利于植物抗盐。植物体内ABA含量与抗盐碱能力正相关。培育新品种时要提高植物体内ABA的含量或作用效果，ABA合成酶活性高有利于ABA的合成，ABA合成缺失突变体的ABA合成不足，抗盐碱能力弱，①错误、②正确；  ③ABA受体低敏感性品种体内的ABA难以发挥作用，不利于植株抗盐碱，③错误；  ④ABA降解活性低可减少ABA的降解，该品种植株体内ABA积累量较高，抗盐碱能力较强，④正确。  故选：②④。  （4）细胞质基质中的Na+运送到液泡或排出细胞的过程为主动运输，需要细胞呼吸消耗有机物提供的ATP；盐碱胁迫会使植物净光合速率下降，有机物合成量减少，细胞呼吸可利用的底物不足，ATP总产量受限；且大量ATP被用于主动运输以降低盐碱胁迫伤害，分配给植株用于生长的有机物和能量减少，因此一段时间后生物量减少。  故答案为：  （1）蓝紫光和红光；作为还原剂、提供能量  （2）叶绿来含量降低，吸收的光能减少，光反应减弱，导致光合作用速率下降，同时H2O2含量升高，叶绿体结构受损，光合作用速率下降  （3）②④  （4）细胞质基质中的Na+通过主动运输的方式运送到液泡中或排出细胞，运输过程中的能量主要由细胞呼吸氧化分解有机物提供，因此一段时间后用于生长的有机物和能量减少，生物量下降 6．【2026·河南卷18·高考真题】质膜H+-ATP酶基因过表达型水稻（H-OE）的产量显著高于野生型水稻（WT）。为探究H-OE增产的机制，研究人员在光饱和点时测定两种水稻的相关指标，结果如下表所示。 材料 气孔导度（mol•m-2•s-1） 净光合速率（µmol•m-2•s-1） 吸收速率（µmol•g-1•h-1） WT 0.61 20.5 58.4 H-OE 1.25 27.5 75.3 注：气孔导度反映气孔开放的程度。 回答下列问题： （1）光合作用强度是指______，直接关系到农作物产量。除CO2供应量和无机营养之外，影响光合作用强度的环境因素还有______（答出两点即可）。 （2）与WT相比，H-OE的气孔导度提高约105%，净光合速率仅提高约34%，此时还制约CO2供应量的环境因素为______。质膜H+-ATP酶通过______（填运输方式）将H+泵至膜外，建立H+梯度，促进吸收。 （3）从物质代谢和能量供应两个角度分析，吸收更多的氮元素在提高H-OE光合作用强度中的作用为______（每个角度各答出一点），无机碳被固定也能提高H-OE对氮元素的吸收速率，原因是______（每个角度各答出一点）。 【答案】（1）植物在单位时间内通过光合作用制造糖类（产生O2、固定CO2）的数量；光照强度、温度、水分 （2）CO2浓度；主动运输 （3）物质代谢：氮是叶绿素的组成元素，更多氮可合成更多叶绿素，提升光反应/暗反应速率，能量供应：氮参与呼吸酶合成，增强细胞呼吸，产生更多ATP为光合作用供能； 无机碳固定生成的有机物可为氮素转运载体合成提供原料，增加载体数量，光合产物促进呼吸作用产生更多ATP，为根系主动吸收氮元素提供更多能量 【解析】解：（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（产生O2、固定CO2）的数量。影响光合作用强度的环境因素除CO2供应量、无机营养外，常见的还有光照强度、温度、水分等。 （2）已知实验是在光饱和点测定的，光照强度已经不再是限制因素。H-OE气孔导度大幅提升（气孔开放程度大，外界CO2进入叶肉的通道更通畅），但净光合速率提升幅度远小于气孔导度增幅，说明此时气孔对CO2供应的限制已大幅减弱，制约CO2供应量的主要环境因素是 CO2浓度，H-OE气孔导度大幅提升后，气孔对CO2进入叶肉的限制显著降低，此时外界环境 CO2浓度成为限制CO2供应量的主要环境因素。质膜H+-ATP酶将H+泵至膜外时，需要载体蛋白协助并消耗ATP逆浓度梯度运输，该过程属于主动运输，以此建立的H+梯度可促进的吸收。 （3）从物质代谢角度看，氮元素是叶绿素、光合酶、ATP、NADPH等关键物质的组成成分，吸收更多氮元素可促进叶绿素和光合酶的合成，提升对光能的捕获与暗反应的催化效率；从能量供应角度看，氮是ATP、NADPH及光反应相关蛋白的组成元素，充足氮可提升光反应产生ATP和NADPH的速率，为暗反应提供更多能量，吸收更多的氮元素也能为光合作用提供更多的NADPH。无机碳被固定生成的有机物，可为氮素转运载体蛋白的合成提供碳骨架，增加载体数量，同时也能促进细胞呼吸，为根系主动吸收氮元素提供更多能量，从而提高H-OE对氮元素的吸收速率。 故答案为： （1）植物在单位时间内通过光合作用制造糖类（产生O2、固定CO2）的数量；光照强度、温度、水分 （2）CO2浓度；主动运输 （3）物质代谢：氮是叶绿素的组成元素，更多氮可合成更多叶绿素，提升光反应/暗反应速率，能量供应：氮参与呼吸酶合成，增强细胞呼吸，产生更多ATP为光合作用供能；无机碳固定生成的有机物可为氮素转运载体合成提供原料，增加载体数量，光合产物促进呼吸作用产生更多ATP，为根系主动吸收氮元素提供更多能量 7．【2025·甘肃卷18·高考真题】波长为400～700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400～500nm为蓝光（B），600～700nm为红光（R）。远红光（700～750nm,FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题。 冠层位置 PAR R/FR 叶片厚度（μm） 叶绿素含量（μg•g-1） 线粒体暗呼吸 A 0.90 3.40 160 0.15 1.08 B 0.20 0.29 100 0.20 1.08 A（施氮肥） 0.70 1.75 150 0.28 1.08 B（施氮肥） 0.02 0.01 -- （1）植物叶片中______可吸收红光用于光合作用，______可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低；______虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 （2）由表中数据可知，施氮肥______（填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是______。 （3）光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（如图），发现冠层______位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 ______。 【答案】（1）叶绿素     光敏色素     类胡萝卜素 （2）提高     施氮肥促进了叶绿素合成，提高了冠层叶片对太阳光的吸收 （3）B     A处叶片线粒体呼吸作用强度与B处相同，B处光合有效辐射、红光/远红光比例以及叶片厚度都小于A处，B处叶绿素吸收的光较少，需要较高的光补偿点 【解析】（1）叶绿素（叶绿素a和b）主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）主要吸收蓝紫光。光敏色素是一类蛋白质，能主要吸收红光和远红光，并通过构象变化传递光信号，调节植物生长发育。 （2）由表中数据可知，施氮肥促进了叶绿素合成，提高了冠层叶片对太阳光的吸收。 （3）A处叶片线粒体呼吸作用强度与B处相同，B处光合有效辐射、红光/远红光比例以及叶片厚度都小于A处，B处叶绿素吸收的光较少，需要较高的光补偿点。 故答案为： （1）叶绿素     光敏色素     类胡萝卜素 （2）提高     施氮肥促进了叶绿素合成，提高了冠层叶片对太阳光的吸收 （3）B     A处叶片线粒体呼吸作用强度与B处相同，B处光合有效辐射、红光/远红光比例以及叶片厚度都小于A处，B处叶绿素吸收的光较少，需要较高的光补偿点 8．【2025·广东卷19·高考真题】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CO2浓度在900-1200μmol•mol-1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：______。 【答案】（1）光照强度、光质     蓝光能促进光合作用相关酶的活性 （2）突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路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PILI5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，可推断光敏色素对PILI5基因表达的影响是正相关，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PILI5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）。 故答案为： （1）光照强度、光质     蓝光能促进光合作用相关酶的活性 （2）突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路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 9．【2025·1月浙江卷21·高考真题】西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。 实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol•m-2•s-1。各处理的西兰花球均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。 回答下列问题： （1） 西兰花球采摘后水和 ______ 供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和 ______ 。 （2） 三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 ______ 。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有 ______ 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起 ______ 增强从而散失较多水分。 （3） 第4天日光组和红光组的 ______ 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻 ______ 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 （4）第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 ______ 。综合分析图中结果， ______ 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 【答案】（1）矿质营养    H+、e- （2）提高     这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物      蒸腾作用 （3）呼吸强度     细胞代谢 （4）叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现      红光 【解析】解：（1）西兰花球采摘后导致水和矿质营养供应中断。水是光合作用的原料在光反应中，水在光照条件下裂解产生H+、e-和O2。 （2）据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物，所以前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组。日光诱导气孔开放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水分，所以第4天日光组的质量损失率高于黑暗组。 （3）图中，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，氧化氢酶能将氧化氢分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测日光或红光照射能减轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 （4）由于叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现，所以第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象。综合分析图中结果，第4天时，红光组条件下比日光组和黑暗组，叶绿素降低的幅度低，氧化氢酶活性最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 故答案为： （1）矿质营养    H+、e- （2）提高     这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物      蒸腾作用 （3）呼吸强度     细胞代谢 （4）叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现      红光 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，同时合成ATP。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5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。 10．【2025·6月浙江卷23·高考真题】叶用桑树是重要的经济树种，苜蓿是重要的豆科牧草。间作是在同一土地上按一定比例分行或分带种植两种或多种作物的种植模式。有学者研究桑树和苜蓿间作对生长和产量的影响，部分指标如表所示。 处理 最大净光合速率 光补偿点 光饱和点 叶绿素a/b 土壤脲酶活性 粗蛋白含量 总产量 单作苜蓿 19.0 36.5 1493 1.8/0.7 10.0 17.7 8031 间作苜蓿 15.6 24.1 1260 2.1/0.9 13.2 21.5 9914 单作桑树 24.9 78.7 1529 2.4/1.3 10.8 23.3 676 间作桑树 30.0 109.6 1758 3.2/1.3 14.4 26.3 923 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光饱和点指光合速率达到最大值时的光强度。表中测定指标的单位省略。 回答下列问题： （1）与单作相比，间作苜蓿的______更低，表明间作苜蓿在较低的光照强度下就开始积累光合产物，同时叶绿素a和叶绿素b含量的提高有利于______，但叶绿素a/b下降，说明间作苜蓿吸收的可见光中，不同______发生改变。该研究中，若用定性滤纸通过纸层析______（填“能”或“不能”）测定叶绿素a和叶绿素b的含量。间作桑树的光饱和点高于单作，表明间作环境下的桑树在______条件下光合速率更高。桑树和苜蓿的高矮搭配，可促进单位土地面积的______效率增加，提高产量和土地资源的利用。 （2）间作模式下，苜蓿根瘤菌的______作用可为桑树提供氮素营养。同时，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中______产生的脲酶活性提高，从而为植物提供了更多的______。因此，除了总产量提高外，______含量也有所增加，从而进一步提升了牧草和桑叶的品质。 【答案】（1）光补偿点   光的吸收   波长比例   不能   强光   光的利用 （2）固氮     微生物     氨     粗蛋白 【解析】（1）光补偿点指光合速率等于呼吸速率时的光强度，与单作相比，间作苜蓿的光补偿点更低，说明其较低光照强度下光合速率就能大于呼吸速率，开始积累光合产物；叶绿素a和叶绿素b的作用是吸收、传递和转化光能，其含量提高有利于光的吸收；叶绿素a和叶绿素b对不同波长的光吸收有差异，叶绿素a/b下降说明间作苜蓿吸收的可见光中，不同波长光的比例发生改变；纸层析法只能将叶绿体中的色素进行分离，不能测定叶绿素a和叶绿素b的含量；光饱和点指光合速率达到最大值时的光强度，间作桑树的光饱和点高于单作，表明间作环境下的桑树在较强光照条件下光合速率更高；桑树和苜蓿高矮搭配，能充分利用不同层次的光照，可促进单位土地面积的光的利用效率。 （2）苜蓿根瘤菌具有固氮作用，能将空气中的氮气转化为含氮化合物，可为桑树提供氮素营养；土壤中的微生物可以产生脲酶，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中微生物产生的脲酶活性提高，脲酶能催化尿素分解产生氨，从而为植物提供了更多氨；蛋白质的元素组成是C、H、O、N等，由于氮素营养增加，除了总产量提高外，粗蛋白含量也有所增加，提升了牧草和桑叶的品质。 故答案为： （1）光补偿点    光的吸收    波长比例    不能    强光    光的利用 （2）固氮     微生物     氨     粗蛋白 11．【2025·四川卷16·高考真题】在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol•m-2•s-1。CO2浓度约为400μmol•mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果如表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol•m-2•s-1 CO2浓度μmol•mol-1 净光合速率μmol•m-2•s-1 气孔导度mol•m-2•s-1 叶绿素含量mg•g 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 （1）为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用______提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择______（填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 （2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的______，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是______。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择______，依据是______。 【答案】（1）无水乙醇 红光 （2）ATP和NADPH 外界补充的CO2更多 （3）光照强度加倍 与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 【解析】（1）叶绿素是有机物，易溶于乙醇等有机溶剂。为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇提取叶绿素。光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中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，要确定叶绿素的含量，应该通过观察红光的吸收率，更能准确衡量叶绿素的含量。 （2）与对照组相比，甲组光照强度增大，而二氧化碳浓度不变，故光合作用光反应增强，为暗反应提供了更多的ATP和NADPH。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是外界补充的CO2更多。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲与对照组相比，光照强度加倍，净光合作用速率增加值为14.0-7.5=6.5μmol•m-2•s-1；乙与对照组相比，CO2浓度加倍，净光合作用速率增加值为10.0-7.5=2.5μmol•m-2•s-1，故与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍。 故答案为： （1）无水乙醇 红光 （2）ATP和NADPH 外界补充的CO2更多 （3）光照强度加倍 与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 12．【2025·江西卷20·高考真题】辣椒的生长会受到低温弱光等逆境的影响。为比较不同辣椒品种的抗逆性，研究人员将辣椒1号和辣椒2号幼苗在人工低温弱光条件下处理6天后，转入正常光照的温室中培养4天，这期间定时检测辣椒叶片的气孔导度和总叶绿素含量等指标（如图）。 回答下列问题： （1） 在低温弱光处理的6天内，辣椒1号和辣椒2号的光合速率变化趋势均为______，据图甲分析其原因是______。 （2） 检测发现，长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤，结合图乙，推测第6天时，辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高。为验证上述推测，研究人员以叶绿体的光反应功能为衡量指标，利用试剂D在捕获叶绿体光反应中生成的电子后，会从蓝色氧化态变为无色还原态这一原理开展实验。完善下列实验过程： ①分别取______叶片； ②分别制作等体积的______悬浮液； ③向各悬浮液中分别滴加______的D溶液； ④将悬浮液置于适宜光照条件下反应一段时间； ⑤定量测定并计算各悬浮液中生成的还原态D的含量。预测实验结果为______。 （3）综合上述信息，初步判断辣椒______号的抗逆性更强。 【答案】（1）下降；叶片气孔导度下降，引起胞间CO2浓度下降，导致光合速率下降 （2）等量的第0天和处理后第6天的辣椒1号、辣椒2号；离体叶绿体；足量且等量；同一辣椒品种第0天的样品生成的还原态D比第6天的多，且辣椒2号的差异更大 （3）1 【解析】（1）根据图示信息可知，在低温弱光处理的6天内，辣椒1号和辣椒2号的叶片气孔导度均下降，叶片气孔导度下降，引起胞间CO2浓度下降，导致光合速率下降。因此两者的光合速率变化趋势均为下降。 （2）根据题意信息可知，长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤，结合图乙，推测第6天时，辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高。现在想要利用试剂D在捕获叶绿体光反应中生成的电子后，会从蓝色氧化态变为无色还原态这一原理来检验辣椒2号和辣椒1号的叶绿体的光反应功能。首先分别取等量的第0天和处理后第6天的辣椒1号、辣椒2号的叶片，制作对应的等体积的离体叶绿体悬浮液；向各悬浮液中分别滴加足量且等量的试剂D溶液，让其反应一段时间后，测定悬浮液中无色还原态的试剂D的含量，根据推测“长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤，且辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高”，预期实验结果应是：同一辣椒品种在第0天的样品生成的还原态D比第6天的多，且辣椒2号的差异更大。 （3）根据小问（1）（2）可知，辣椒2号的叶片气孔导度和总叶绿素含量下降幅度更大，且辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高，初步判断辣椒1号的抗逆性更强。 故答案为： （1）下降；叶片气孔导度下降，引起胞间CO2浓度下降，导致光合速率下降 （2）等量的第0天和处理后第6天的辣椒1号、辣椒2号；离体叶绿体；足量且等量；同一辣椒品种第0天的样品生成的还原态D比第6天的多，且辣椒2号的差异更大 （3）1 13．【2024·上海卷4·高考真题】水稻是重要的粮食作物，高温会引起水稻减产。科学家对抗高温能力弱的水稻W进行改良。获得了水稻S。如图显示了高温条件下水稻W和水稻S响应高温的部分机制。其中T1和T2为不同蛋白，T2在液泡中被降解。箭头的粗细代表物质的量。 （1） 要对比高温条件下水稻W和水稻S的产量，必须保持相同的实验条件 ______ 。（多选） A.地上部分生长量 B.高温处理时间 C.水稻幼苗数量 D.水稻种植时间 （2） 据图，水稻感受高温信号的是 ______ （T1/T2）；被T2破坏的细胞器是 ______ 。 （3） 据图可知，相同高温条件下，与水稻W相比，水稻S增产的原因是 ______ 。（单选） A.进入液泡内的T1更多 B.细胞质基质内T1更少 C.进入液泡内的T2更多 D.细胞质基质内T2更少 （4）据图，相同高温条件下，与水稻W相比，推测水稻S的细胞 ______ 。（多选） A.净光合速率较高 B.呼吸作用产生ATP的量较少 C.糖类输出量较少 D.转换光能效率较高 （5）据图，水稻W改良为水稻S时，所采取的措施是 ______ ，若要进一步提高水稻S的抗高温能力，可采取的策略是 ______ 。（编号选填） ①提高T1的量 ②提高T2的量 ③降低T1的量 ④降低T2的量 ⑤改变T1的结构 ⑥改变T2的结构 【答案】（1）BCD （2）T1；叶绿体 （3）C （4）AD （5）⑤；①④⑤⑥ 【解析】解：（1）在对比高温条件下水稻W和水稻S产量时，需遵循单一变量原则，除水稻品种不同外，其他可能影响产量的因素都要保持一致。高温处理时间、水稻幼苗数量、水稻种植时间均会对水稻最终产量产生影响，所以都应相同。地上部分生长量为本实验的因变量，不需保持相同。 （2）从图中能看到，高温信号首先作用于T1，所以水稻感受高温信号的是T1；同时，图中呈现T2作用的目标细胞器是叶绿体，即被T2破坏的细胞器是叶绿体。 （3）观察图可知，在相同高温条件下，水稻S与水稻W相比，进入液泡内的T2更多。T2在液泡中被降解，使得细胞质基质内T2减少，减轻了T2对叶绿体的破坏，保障光合作用正常进行，进而实现增产，C正确，ABD错误。 故选：C。 （4）A、水稻S中更多T2进入液泡被降解，对叶绿体破坏小，光合作用能较好进行，所以净光合速率较高，A正确； B、图中未体现呼吸作用产生ATP量的差异，B错误； C、水稻S光合作用受影响小，糖类输出量应较多，C错误； D、水稻S叶绿体受T2破坏小，能更好地进行光合作用，转换光能效率较高，D正确。 故选：AD。 （5）对比水稻W和水稻S的机制图，水稻S中T1和T2结合后进入液泡的量更多，且T2对叶绿体破坏小，推测可能是改变了T1的结构（⑤），让T1能更有效地结合T2并转运至液泡降解。要进一步提升水稻S抗高温能力，可降低T2的量（④），减少其对叶绿体的潜在破坏；改变T2的结构（⑥），使其失去破坏叶绿体的能力；还能提高T1的量（①），促进更多T2转运到液泡降解；也可以继续改变优化T1的结构（⑤），让T1能更有效地结合T2并转运至液泡降解。 故答案为： （1）BCD （2）T1；叶绿体 （3）C （4）AD （5）⑤；①④⑤⑥ 14．【2024·安徽卷18·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（μmol.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          。 【答案】（1）ATP 和 NADPH   核酮糖-1,5－二磷酸和淀粉等 （2）减法原理 加法原理 （3）增大 ①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 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 【解析】(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2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-1,5－二磷酸（C5）和淀粉等。 (2)与某品种水稻的野生型（WT）相比，实验组KO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KO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，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；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。 15．【2024·湖南卷17·高考真题】钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO2的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题： （1） 从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生 ______ ；光能转化为电能，再转化为 ______ 中储存的化学能，用于碳反应的过程。 （2） 长期缺钾导致该植物的叶绿素含量 ______ ，从叶绿素的合成角度分析，原因是 ______ （答出两点即可）。 （3）现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因（包括1个核基因和1个叶绿体基因）编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：① ______ ；② ______ ；③ ______ ；④基因测序；⑤ ______ 。 【答案】（1）O2和H+     ATP和NADPH （2）减少；缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低     缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 （3）①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA ②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物 ③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳 ⑤和已知基因序列进行比较 【解析】解：（1）植物光反应过程中水的光解会产生O2和H+，H+和NADP+结合产生NADPH。该过程中光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。 （2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。 （3）Rubisco由两个基因编码，这两个基因及两端的DNA序列已知，因此检测其是否突变的基本思路是利用PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为：①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物；③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；④基因测序；⑤和已知基因序列进行比较。 故答案为： （1）O2和H+     ATP和NADPH （2）减少缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低     缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 （3）①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA ②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物 ③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳 ④和已知基因序列进行比较 16．【2023·辽宁卷24·高考真题】花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题： (1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括          ，主要吸收          光，可用          等有机溶剂从叶片中提取。 (2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是          。 (3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率          （填“大于”“等于”或“小于”）HH1的光合速率，判断的依据是          。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3.0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的          含量高，光反应生成更多的          ，促进了暗反应进行。 (4)依据图2，在中盐（2.0g·kg-1）土区适宜选择种植          品种。 【答案】（1）叶绿素a和叶绿素b 红光和蓝紫 无水乙醇 （2）HH1 （3）大于 在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于LH12的呼吸速率大于HH1，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和 叶绿素 ATP和NADPH （4）LH12 【解析】(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光。叶片中的色素能溶解到有机溶剂中，可用无水乙醇等有机溶剂从叶片中提取。 (2)结合图1实验结果，盐添加量不同的条件下，HH1的叶绿素含量受盐浓度变化影响更显著。　 (3)在光照强度为500μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，因此，LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照强度为1500μmolm-2·s-1、NaCl添加量为3.0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的叶绿素含量高于其他三个品种，光反应生成更多的ATP和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。 (4)根据图2数据可知，在中盐（2.0g·kg-1）土区适宜选择种植LH12品种，因为该条件下，该品种的净光合速率更大，说明产量更高，更适合在该地区种植。 17．【2023·6月浙江卷24·高考真题】植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。 回答下列问题： (1)光为生菜的光合作用提供          ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因          作用失水造成生菜萎蔫。 (2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是          。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为          ，最有利于生菜产量的提高，原因是          。 (3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是          。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以          ，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有          。 【答案】（1）能量 渗透 （2）与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高 红光：蓝光=3：2 当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多 （3）在25℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高 升高温度 减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生 【解析】(1)植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。 (2)分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射，而A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物更多，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A（红光：蓝光=1：2）、C（红光：蓝光=2：1）两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生菜产量的增加。 (3)由图可知，在25℃时，提高CO2浓度时光合速率增幅最高，因此，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。 18．【2023·江苏卷20·高考真题】气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。 请回答下列问题：   （1） 光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在  ______ （从①～④中选填）；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有  ______ （从①～④中选填）。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、  ______ （填写2种）等。  （2） 研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有  ______ （从①～④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为  ______ 进入线粒体，经过TCA循环产生的  ______ 最终通过电子传递链氧化产生ATP。  （3） 蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的  ______ ，驱动细胞吸收K+等离子。  （4） 细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞  ______ ，促进气孔张开。  （5）保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变nttl（叶绿体失去运入ATP的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有  ______ 。 A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关 C.光照条件下突变体nttl几乎不能进行光合作用 D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 【答案】（1）④；④；K+和Mal （2）①②；丙酮酸；NADH  （3）H+电化学势能 （4）吸水 （5）ABD 【解析】解：（1）光照下，光合作用产生的NADPH的场所为④叶绿体类囊体薄膜。NADPH用于CO2固定产物C3的还原，其场所④叶绿体基质。由图1可知，③液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、K+和Mal 等。  （2）气孔运动需要的ATP来自细胞呼吸，细胞呼吸产生ATP的场所为①细胞质基质和②线粒体。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸进入线粒体，经过TCA循环产生的NADH最终通过电子传递链氧化产生ATP。  （3）由图1可知，AHA是保卫细胞膜上的转运蛋白，而蓝光激活AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的H+电化学势能，驱动细胞通过主动运输吸收K+等离子。  （4）保卫细胞失水，则气孔逐渐关闭，保卫细胞吸水，则气孔逐渐开放。由图1可知，保卫细胞中的糖在细胞质基质中先转变PEP，然后PEP在相应酶作用下合成OAA，并进一步转化成Mal,使细胞内溶质浓度升高，引起保卫细胞吸水，最终导致气孔张开。  （5）A、由图2可知，黑暗时nttl突变体淀粉粒面积小于WT拟南芥，而突变nttl的叶绿体失去运入ATP的能力，因此保卫细胞淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP，A正确；  B、叶绿体中淀粉在细胞基质中转变为PEP，PEP在相应酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal苹果酸，使细胞液渗透压升高，保卫细胞吸水导致气孔张开，B正确；  C、光照下ntt1突变体的保卫细胞叶绿体可通过光反应产生ATP和NADPH，供给暗反应使用，能够进行光合作用；其无法积累淀粉是因为淀粉合成依赖NTT转运的细胞质ATP，并非光合作用无法进行，C错误；  D、由图2可知，较长时间光照可使WT淀粉粒面积增大，说明积累了较多的淀粉，D正确。  故选：ABD。  故答案为：  （1）④；④；K+和Mal （2）①②；丙酮酸；NADH  （3）H+电化学势能 （4）吸水 （5）ABD 19．【2022·辽宁卷25·高考真题】浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻席”，造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验： Ⅰ．光合色素的提取、分离和含量测定 （1）在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，包括叶绿素和          。在细胞中，这些光合色素分布在          。 （2）测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。 样品 叶绿素a（mg·g-1） 叶绿素b（mg·g-1） 上层 0.199 0.123 中层 0.228 0.123 下层 0.684 0.453 数据表明，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为          。 Ⅱ．光合作用关键酶Y的粗酶液制备和活性测定 （3）研究发现，浒苔细胞质基质中存在酶Y，参与CO2的转运过程，利于对碳的固定。 酶Y粗酶液制备：定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙，制备不同光照强度下样品的粗酶液，流程如图1。 粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和          。研磨时加入缓冲液的主要作用是          稳定。离心后的          为粗酶液。 酶Y活性测定：取一定量的粗酶液加入到酶Y活性测试反应液中进行检测，结果如图2。 在图2中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为          μmol·m-2·s-1（填具体数字），强光照会          浒苔乙酶Y的活性。 【答案】I（1）类胡萝卜素 叶绿体的类囊体薄膜或类囊体薄膜 （2）下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光 II（3）酶变性 维持pH值 上清液 （4）1800 抑制 【解析】【分析】 绿叶中色素提取的原理：叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂，所以，可以在叶片被磨碎以后用乙醇提取叶绿体中的色素； 色素分离原理：叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。根据这个原理就可以将叶绿体中不同的色素分离开来。 【解答】 （1）浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，高等植物的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。在细胞中，这些光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。 （2）由于下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光，故取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高。 （3）粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和酶变性。缓冲液是一种能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液，故研磨时加入缓冲液的主要作用是维持pH值的稳定。由于含有不溶性的细胞碎片，故离心后的上清液为粗酶液。 （4）分析题图数据，图2中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为1800μmol·m-2·s-1，中午时浒苔乙酶Y活性最低，说明强光照会抑制浒苔乙酶Y的活性。 20．【2022·广东卷19·高考真题】研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（如图a），测定相关指标（如图b），探究遮阴比例对植物的影响。 回答下列问题： （1） 结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量 ______，原因可能是 ______。 （2） 比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的 ______，因而生长更快。 （3）某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：实验材料：选择前期 ______一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以 ______为对照，并保证除 ______外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是 ______。 【答案】（1）更高      遮阴条件下植物合成了更多的叶绿素 （2）有机物 （3）光照     A组     遮阴比例      探究提高作物产量的最适遮阴比例 【解析】解：（1）从柱形图上看，C组叶片叶绿素含量是4.7，A组是4.2，C组叶绿素含量明显高于A组，可能是植物通过合成更多的叶绿素适应完全遮阴的环境。 （2）图b中可以看到，B1和B2的叶绿素含量平均值为（5.3+3.9）÷2=4.6，净光合速率B1几乎是A的两倍，所以推测B组玉米植株净光合速率更强，积累的有机物更多，生长更快。 （3）实验的目的是探究遮阴比例50%是否能提高作物产量，自变量为遮阴比例，因变量为作物产量，所以取材时选择前期光照一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗。遮阴比例是自变量，A组为对照组（遮阴比例为0），除了自变量外其他无关变量保持相同且适宜。如果实验结果显示遮阴50%能提高玉米产量，下一步应该探究的是，最佳遮阴比例是多少才能最大限度的提高作物产量。 故答案为： （1）更高      遮阴条件下植物合成了更多的叶绿素 （2）有机物 （3）光照     A组     遮阴比例      探究提高作物产量的最适遮阴比例 21．【2022·1月浙江卷26·高考真题】不同光纸及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿出”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。 回答下列问题： （1） 高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用           分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中的           还原。 （2） 据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是           。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分，气孔开放，反之关闭。由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被           光逆转。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞           ，细胞吸水，气孔开放。 （3）生产上选用           LED 灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的           或           、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。 【答案】（1）纸层析法    3-磷酸甘油酸 （2）光合速率大，消耗的二氧化碳多    蓝    溶质浓度升高 （3）不同颜色    光强度    光照时间 【解析】解：（1）各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，所以常用纸层析法分离光合色素。光合色素吸收的光能通过光反应过程转化为ATP和NADPH中的化学能，用于碳反应中3-磷酸甘油酸的还原，将能量转移到有机物中。 （2）据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大，但光合速率大，消耗的二氧化碳多。分析图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用又可被蓝光逆转，并且先蓝光再绿光后蓝光处理的效果比只用蓝光刺激更明显。由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞溶质浓度升高，细胞吸水膨胀，内侧膨胀的多，气孔侧内陷，气孔开放。 （3）生产上选用不同颜色的LED灯或滤光性薄膜可获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射，利于提高光合速率，利于次生代谢产物的合成。 故答案为： （1）纸层析法    3-磷酸甘油酸 （2）光合速率大，消耗的二氧化碳多    蓝    溶质浓度升高 （3）不同颜色    光强度    光照时间 22．【2022·6月浙江卷27·高考真题】通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。 处理 指标 光饱和点（klx） 光补偿点（lx） 低于5klx光合曲线的斜率（mgCO2•dm-2•hr-1•klx-1） 叶绿素含量（mg•dm-2） 单株光合产量（g干重） 单株叶光合产量（g干重） 单株果实光合产量（g干重） 不遮阴 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25 遮阴2小时 35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21 遮阴4小时 30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。 回答下列问题： （1）从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加 ______，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的 ______；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低 ______，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中 ______的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。 （2）植物的光合产物主要以 ______形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至 ______中。 （3）与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均 ______。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为 ______（A.＜2小时 B.2小时 C.4小时 D.＞4小时），才能获得较高的花生产量。 【答案】（1）叶绿素含量     光合速率     呼吸速率     低于5klx光合曲线的斜率 （2）蔗糖     叶 （3）下降     A 【解析】解：（1）从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大于0的积累效果。 低于5klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。 （2）植物的光合产物主要是以有机物（蔗糖）形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长（4小时）遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。 （3）与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。 故答案为： （1）叶绿素含量     光合速率     呼吸速率     低于5klx光合曲线的斜率 （2）蔗糖     叶 （3）下降     A 23．【2022·湖北卷19·高考真题】不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。 【注】曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。回答下列问题： （1） 图1中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会           （填“减小”、“不变”或“增大”）。 （2） 与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明           。 （3） 从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的          ，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明           。 （4）实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为           ，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。 【答案】（1）增大 （2）高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小 （3）实验组的净光合速率均明显小于对照组     长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异 （4）A基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同 【解析】光饱和点：在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度为光饱和点。影响光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，内因有叶绿体中色素含量、酶的含量、酶的活性等。 熟知光合作用过程中的物质变化和能量变化是解答本题的关键之一，能根据实验结果进行合理的分析是解答本题的必备能力，掌握影响光合作用过程的因素的影响机理是解答本题的另一关键。 【解答】 （1）限制光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，图1中，在高浓度O3处理期间，当光照强度增大到一定程度时，净光合速率不再增大，出现了光饱和现象，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会增大。 （2）据图可见，用某一高浓度O3连续处理甲植物不同时间，与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小。 （3）据图3可见，O3处理75天后，曲线3净光合速率小于曲线1、曲线4净光合速率小于曲线2，即甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；曲线4净光合速率比曲线3下降更大，即长时间高浓度O3对乙植物的影响大于甲植物，表明长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。 （4）实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，自变量是A基因功能，因此可以使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天，比较A基因过量表达与表达量下降时的净光合速率，若两种条件下乙植物的净光合速率相同，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。 故答案为： （1）增大 （2）高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小 （3）实验组的净光合速率均明显小于对照组     长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异 （4）A基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同 考点03 光合作用与细胞呼吸的关系（共10题） 1．【2026·1月浙江卷23·高考真题】水稻是我国的五大主要粮食作物之一。米饭中的淀粉在消化系统中水解为葡萄糖，经血液循环运输至组织细胞，既可作为细胞呼吸的底物，也可在某些组织器官中转化或储存。 回答下列问题： (1)研究人员发现，某稻田中有1株深绿色水稻突变体，其光合速率较其他的水稻高，可能的原因是突变体单位叶面积吸收的光能更          。该突变体光合速率变化如图1所示，6：00—9：00光合速率持续上升的主要原因是          （答出2点即可）。空气湿度对该水稻光合速率的影响如图2所示，图中灰色区域内，与正常空气湿度相比，空气湿度较低时水稻光合速率也较低，原因是          。 (2)米饭在口腔中被唾液淀粉酶初步分解。唾液淀粉酶由唾液腺腺泡细胞中的          合成，依次经          加工后，通过囊泡运输分泌至细胞外。唾液淀粉酶随食团进入胃部，由于胃液的          环境，导致其活性丧失。 (3)小肠上皮细胞可通过          的方式，逆浓度梯度吸收葡萄糖。葡萄糖经细胞呼吸能生成ATP，为肌肉运动提供能量。充足时，肌细胞产生 ATP的场所有          。适度的有氧运动可消耗人体内储存的          ，配合科学饮食，有助于实现有效的体重管理。 【答案】(1)多/高/大 光照变强/气孔开放程度变大/温度升高 气孔开放程度小，吸收少 (2)核糖体/附着型核糖体 （粗面）内质网、高尔基体 强酸性/较低pH/酸性过强/过酸 (3)主动转运/主动运输 细胞质基质/细胞溶胶、线粒体 脂肪/油脂（中的能量） 【解析】解：光合作用的影响因素分内因和外因。内因主要是光合色素的含量、光合酶的活性与数量，以及叶绿体的结构；外因核心为光照（强度、波长、时长）、CO₂浓度、温度，水和矿质元素也会通过提供原料、构成光合结构等间接影响光合速率。 【详解】（1）深绿色水稻突变体的叶绿素含量更高，因此单位面积吸收的光能更多，光合速率更高。6:00–9:00 光照强度逐渐增强，同时气孔开放程度增大（吸收更多 CO₂）、温度升高（光合酶活性增强），共同推动光合速率持续上升。空气湿度较低时，水稻为减少蒸腾失水会关闭部分气孔，导致 CO₂吸收量减少，暗反应速率降低，从而光合速率下降。 （2）唾液淀粉酶是分泌蛋白，在附着于内质网的核糖体上合成。分泌蛋白需依次经粗面内质网进行初步加工、高尔基体进行进一步加工和包装，再通过囊泡运输分泌到细胞外。胃液为强酸性环境，唾液淀粉酶的最适pH接近中性，在强酸条件下其空间结构被破坏，酶活性丧失。 （3）小肠上皮细胞逆浓度梯度吸收葡萄糖，需要载体蛋白和能量，属于主动运输（主动转运）。氧气充足时，肌细胞进行有氧呼吸，在细胞质基质（细胞溶胶）和线粒体中产生ATP。适度有氧运动可动员体内储存的脂肪分解供能，配合科学饮食能有效消耗脂肪，实现体重管理。 2．【2026·山东卷21·高考真题】某细菌是严格厌氧的光合细菌，在光线充足的条件下主要通过光合作用为自身供能。其光合作用与呼吸作用过程如图所示，其中①~④表示反应过程。 （1）与高等植物相比，该细菌特有的光反应产物有______和______。①和②属于光合作用的______阶段。 （2）②与高等植物有氧呼吸第一阶段的反应过程相反，图中C3是______（填物质名称），②的进行除C3外还需要的原料有______和______。 （3）①和③是合成C3的两个路径，在光线充足、乙酸含量高的环境中，该菌会优先通过③进行光合作用。从能量的角度推测，其原因是______。 【答案】（1）S NADH （2）暗反应 丙酮酸 ATP、NADH （3）路径③合成有机物消耗的光能更少，能节省光反应固定的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高。 【解析】【小问1详解】 高等植物光反应以水为供氢体，产物是氧气、ATP、NADPH；该光合细菌以H2S为供氢体，分解产生S，还原剂是NADH而非NADPH，因此特有产物为S和NADH。①二氧化碳固定生成C3、②C3还原生成葡萄糖，均属于光合作用暗反应阶段发生的物质变化。 【小问2详解】 高等植物有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸；②过程是合成葡萄糖，和该过程完全相反，因此图中为三碳化合物是丙酮酸；暗反应还原过程需要光反应提供的能量载体ATP、还原剂NADH，所以②的进行除C3外还需要的原料有ATP、NADH。 【小问3详解】 路径①需要直接固定，要消耗更多光反应产生的ATP、NADH；乙酸是有机物，通过路径③合成无需大量消耗光能，节省光反应产生的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高，因此乙酸充足时优先走③途径。 3．【2025·陕晋青宁卷17·高考真题】叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图（b）。 回答下列问题。 （1） R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ______，产物C3在光反应生成的 ______参与下合成糖类等有机物。 （2） 植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 ______。 （3）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率 ______（填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 ______（填“大”“小”或“无法判断”）。（4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果：______。 【答案】（1）基质     ATP、NADPH （2）植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快 （3）减小     小 （4）实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W 【解析】（1）二氧化碳固定属于暗反应过程，发生在叶绿体基质中。C3的还原需要光反应生成的ATP和NADPH，其中ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。 （2）相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快，从而使得植株S叶片的净光合速率高于植株W。 （3）叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点，环境中CO2浓度不变，O2浓度升高，C5更多与O2反应，碳反应速率减小，因此植株S的净光合速率减小。相较于植株W，植株S在相同条件下气孔开度相对较大，有利于二氧化碳的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。 （4）为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，还需要补充的一个实验组是构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株（假设为T），实验思路是以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W。 故答案为： （1）基质     ATP、NADPH （2）植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快 （3）减小     小 （4）实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W 4．【2025·湖南卷18·高考真题】对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚（40mg•L-1）的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。 回答下列问题： （1） 栅藻的光合放氧反应部位是______（填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚______栅藻的光合放氧反应。 （2） 细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是______。 （3） 若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg•L-1，培养10min后，推测该培养液pH会______，培养液中对硝基苯酚相对含量______。 （4）细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是______。 【答案】（1）叶绿体；抑制 （2）氧气 （3）升高；基本不变 （4）栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的提供给栅藻进行光合作用。 【解析】（1）对于植物细胞（这里栅藻是真核生物，可类比植物细胞的光合作用），光合作用光反应阶段会产生氧气，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，所以栅藻的光合放氧反应部位是叶绿体。观察图a,随着对硝基苯酚含量的增加，栅藻光合放氧量下降，这表明对硝基苯酚抑制了栅藻的光合放氧反应。 （2）已知某细菌不能在无氧条件下生长，说明该细菌的生长需要氧气。分析图b可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组对比，Ⅰ组有氧气，Ⅱ组有细菌+氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，Ⅰ组基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。 （3）栅藻进行光合作用吸收二氧化碳，会使培养液中的二氧化碳减少，而二氧化碳溶于水形成碳酸，二氧化碳减少会导致培养液pH升高。Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg•L-1时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高。图b中，I组对硝基苯酚相对含量不变，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，所以培养液中对硝基苯酚相对含量本不变。 （4）栅藻进行光合作用释放氧气为细菌的生长提供有氧环境，细菌能够在有氧条件下降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用，二者相互协作，所以细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体。 故答案为： （1）叶绿体；抑制 （2）氧气 （3）升高；基本不变 （4）栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的提供给栅藻进行光合作用。 5．【2025·河南卷17·高考真题】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______。 【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）①②④；温度和二氧化碳浓度 （3）始终大于；④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸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。 （2）探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，实验的自变量是光（正常光和实验光）以及有无盐胁迫，因变量是作物生长情况，故该实验至少应选用上述①②④组进行对比分析（①和②对照自变量为光处理不同，②和④对照自变量是有无盐胁迫）。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，但是两组光补偿点也就是总光合吸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。 故答案为： （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）①②④；温度和二氧化碳浓度 （3）始终大于；④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸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 6．【2024·江苏卷20·高考真题】科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。 请回答下列问题：   （1） 图1中H+从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是______。碳反应中C3在______的作用下转变为（CH2O），此过程发生的区域位于蓝细菌的______中。（2）图2中蓝细菌光合放氧的曲线是______（从“甲”“乙”中选填），据图判断，总光合速率最高时对应的温度是______（从“20℃”“25℃”“30℃”中选填），理由是______。 （3）在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表： 实验目的 简要操作步骤 测定样液蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需①______ 浓缩蓝细菌 ②______ ③______ 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮 ④______ 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放 建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算 【答案】（1）选择透过性 ATP、NADPH 细胞质 （2）乙 30℃ 30℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率两者之和最高 （3）摇匀 将稀释样液离心，取下层沉淀物    提取叶绿素（溶解蓝细菌） 光合作用过程： 【解析】解：（1）由于H+和O2通过类囊体膜时的运输情况不同，说明类囊体膜进行物质运输时具有选择透过性。蓝细菌为原核细胞，没有叶绿体，碳反应中C3在ATP、NADPH的作用下转变为（CH2O），发生的区域位于细胞质中。 （2）通常光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样植物才能积累有机物，正常生长，所以图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙。30℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率两者之和最高，总光合速率最高。 （3）测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，①应选按一定浓度梯度稀释蓝细菌样液，取样前需要对样液进行稀释，然后分别用血细胞计数板计数；②将稀释样液离心，取下层沉淀物，浓缩蓝细菌；③将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮，提取叶绿素（溶解蓝细菌）；④用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放，防止叶绿素降解；⑤用分光光度计测定叶绿素a含量，计算，建立相关曲线。 故答案为： （1）选择透过性 ATP、NADPH 细胞质 （2）乙 30℃ 30℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率两者之和最高 （3）摇匀 将稀释样液离心，取下层沉淀物    提取叶绿素（溶解蓝细菌） 7．【2023·广东卷18·高考真题】光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征如图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。）   分析图表，回答下列问题：  （1）ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和  ______ ，叶片主要吸收可见光中的  ______ 光。  （2）光照强度逐渐增加达到2000μmolm-2s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl  ______ WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和  ______ 。  （3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体  ______ ，是其高产的原因之一。  （4）试分析在0～50μmolm-2s-1 范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题______。 【答案】（1）类胡萝卜素/叶绿素比例较高 蓝紫 （2）高于 呼吸速率较高 （3）有机物积累较多 （4）为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？ 【解析】解：（1）由表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现黄绿色。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，ygl叶色为黄绿色，故主要吸收蓝紫光。  （2）由图a可知，WT先达到光饱和点，故ygl的光饱和点高于WT。光补偿点时，光合速率等于呼吸速率，ygl有较高的光补偿点，说明呼吸作用较强或光合作用较弱，故推测可能是由于叶绿素含量较低和呼吸速率较高。  （3）净光合速率较高，有机物积累量大，作物高产。  （4）ygl呼吸速率较高，且光补偿点较高，净光合速率趋势曲线如图所示：。 根据两图提出问题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？ 分析题表和题图：与WT相比，ygl植株的叶绿素和类胡萝卜素含量都较低，但类胡萝卜素/叶绿素较高，光饱和点较高，呼吸速率较高。 8．【2023·1月浙江卷22·高考真题】叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果见表1。表1 项目 甲组 乙组 丙组 处理 库源比 单位叶面积叶绿素相对含量 78.7 75.5 75.0 净光合速率（μmol•m-2•s-1） 9.31 8.99 8.75 果实中含13C光合产物（mg） 21.96 37.38 66.06 单果重（g） 11.81 12.21 19.59 注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部 1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的13CO2量。 回答下列问题： （1）叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是           。 （2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的           结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的           中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有           （答出2点即可）。 （3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率           （填“升高”或“降低”）、果实中含13C光合产物的量           （填“增加”或“减少”）。库源比升高导致果实单果重变化的原因是           。 （4）为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用13CO2供应给保留的叶片进行光合作用，结果见表2。 果实位置 果实中含13C光合产物（mg） 单果重（g） 第1果 26.91 12.31 第2果 18.00 10.43 第3果 2.14 8.19 根据表 2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是           。 （5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果重10g以上为合格）的是哪一项？          。 A.除草 B.遮光 C.疏果 D.松土 【答案】（1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇 （2）C5            ATP和NADPH     研究光合产物从源分配到库生成过程；研究净光合积累有机物的量 （3）降低 升高         库源比升高，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。 （4）离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多 （5）C 【解析】解：（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。 （2）暗反应在叶绿体基质中进行，给叶片供应13CO2，13CO2与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物，在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。在本实验中，选用13CO2的原因有研究光合产物从源分配到库生成过程，研究净光合积累有机物的量等。 （3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低；果实中含13C光合产物的量增多；库源比升高导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。 （4）根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。 （5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小库和源的比值，能提高果实产量。 故选：C。 故答案为： （1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇 （2）C5            ATP和NADPH     研究光合产物从源分配到库生成过程；研究净光合积累有机物的量 （3）降低 升高         库源比升高，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。 （4）离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多 （5）C 9．【2023·北京卷16·高考真题】学习以下材料，回答下面问题。 调控植物细胞活性氧产生机制的新发现 能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。     我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。     为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物Ⅰ（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)叶绿体通过          作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分          。 (2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：          ，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 (3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：          。 ①确定相应蛋白的细胞定位和功能  ②用诱变剂处理突变体m  ③鉴定相关基因  ④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株 (4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明          。 【答案】（1）光合 脂肪酸 （2）长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸 （3）②④①③ （4）叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平衡 【解析】(1)叶绿体通过光合作用将CO2转化为糖。由于M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。 (2)M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 (3)“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：②用诱变剂处理突变体m，④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株，①确定相应蛋白的细胞定位和功能，③鉴定相关基因，正确顺序为②④①③。 (4)细胞器间协作以维持稳态与平衡的过程：叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平衡。 10．【2022·湖南卷17·高考真题】将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s•m2）时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/（s•m2），每天光照时长为14小时。回答下列问题： （1） 在此条件下，该水稻种子 ______（填“能”或“不能”）萌发并成苗（以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗），理由是 ______。 （2） 若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s•m2），其他条件与上述实验相同，该水稻 ______（填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是 ______（答出两点即可）。 （3）若该水稻种子用于稻田直播（即将种子直接撒播于农田），为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有 ______特性。 【答案】（1）能     在此条件下满足种子萌发所需要的充足水分、足够的空气和适宜的温度等条件。 （2）不能   光照强度为10μmol/（s•m2）时为该水稻种子的光补偿点，光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0，水稻适龄秧苗不能正常生长；每天光照时长为14小时超过了开花需要的最长时长，所以水稻植株不能开花繁育出新种子。 （3）抗涝 【解析】解：（1）种子萌发的外界条件：充足的水分、足够的氧气和适宜的温度，将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，所以沙床满足种子萌发的条件，水稻种子能在此条件下萌发。 （2）光照强度为10μmol/（s•m2）时为该水稻种子的光补偿点，光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0，水稻适龄秧苗不能正常生长；每天光照时长为14小时超过了开花需要的最长时长，所以水稻植株不能开花繁育出新种子。 （3）为防鸟害、鼠害减少杂草生长，种子须灌水覆盖，该种子应具有抗涝特性。 故答案为： （1）能     在此条件下满足种子萌发所需要的充足水分、足够的空气和适宜的温度等条件。 （2）不能   光照强度为10μmol/（s•m2）时为该水稻种子的光补偿点，光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0，水稻适龄秧苗不能正常生长；每天光照时长为14小时超过了开花需要的最长时长，所以水稻植株不能开花繁育出新种子。 （3）抗涝 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06光合作用 考点分类 五年考情（2022-2026） 命题规律 考点01 绿叶中色素的提取、分离和光合作用的基本过程 共31考：2026·贵州卷9、2026·北京卷3、2026·江西卷6、2026·江西卷13、2026·湖南卷5、2025·山东卷13、2025·山东卷17、2024·广东卷3、2023·江苏卷12、2023·湖北卷8、2022·辽宁卷4、2022·湖北卷11、2026·陕晋青宁卷17、2026·广东卷17、2025·黑吉辽蒙卷21、2025·贵州卷17、2025·江苏卷22、2025·重庆卷17、2025·山东卷22、2024·黑吉辽卷21、2024·浙江卷22、2024·河北卷19、2024·甘肃卷18、2023·重庆卷19、2023·湖南卷17、2023·河北卷20、2023·山东卷21、2022·江苏卷20、2022·重庆卷24、2022·河北卷23、2022·山东卷21 · 色素与结构：常考叶绿体色素的种类、颜色、吸收光谱及“绿叶中色素的提取和分离”实验（纸层析法、干燥处理、无水乙醇提取），以及黄叶/白化/胎萌突变体中叶绿体发育异常与叶绿素、类胡萝卜素合成的关系。 · 光反应：聚焦类囊体薄膜上的光反应，包括PSⅠ/PSⅡ光复合体、LHCⅡ对光能捕获的调控、水的光解、ATP与NADPH的生成，以及捕光复合体（LHCP）的组装与叶绿素合成调控。 · 暗反应与Rubisco：以Rubisco为核心的CO₂固定（卡尔文循环、C₄途径），核基因与叶绿体基因共同编码Rubisco亚基，常结合基因编辑/转基因株系考查对光合速率的影响。 · 光呼吸：C₅在CO₂/O₂竞争下发生羧化或氧化，光呼吸过程涉及叶绿体、过氧化物酶体与线粒体，常与C₄植物（如玉米）的暗反应差异对比考查。 考点02 影响光合作用的环境因素及应用 共31考：2026·1月浙江卷9、2025·安徽卷2、2024·福建卷11、2024·北京卷4、2023·北京卷3、2023·湖北卷11、2022·北京卷2、2022·湖南卷14、2026·黑吉辽蒙卷21、2026·云南卷17、2026·四川卷17、2026·安徽卷16、2026·湖南卷18、2026·河南卷18、2025·甘肃卷18、2025·广东卷19、2025·1月浙江卷21、2025·6月浙江卷23、2025·四川卷16、2025·江西卷20、2024·上海卷4、2024·安徽卷18、2024·湖南卷17、2023·辽宁卷24、2023·6月浙江卷24、2023·江苏卷20、2022·辽宁卷25、2022·广东卷19、2022·1月浙江卷26、2022·6月浙江卷27、2022·湖北卷19 · 单因素考查：光照强度、光质（红光/蓝光/远红光）、CO₂浓度、温度、水分及矿质元素（K、Zn、N）对光合速率的影响，常以“探究光照强度/温度/CO₂”等实验为背景。 · 多因素综合：温室栽培中光照与CO₂协同、遮阴/间作/农光互补等农业措施，以及盐碱、低温弱光、臭氧、高温等逆境胁迫对光合指标（气孔导度、叶绿素、净光合速率）的影响。 · 曲线与指标：光合速率-光照强度/温度/CO₂曲线，光饱和点、光补偿点的含义及应用，以及通过施氮、覆膜（改变光质）等措施提高产量。 · 生产应用：将光合作用原理运用于大田高产（如高密度栽培黄绿叶突变体优势）、植物工厂光质配比、果蔬保鲜等实际生产情境。 考点03 光合作用与细胞呼吸的关系 共12考：2026·河北卷14、2025·河北卷4、2026·1月浙江卷23、2026·山东卷21、2025·陕晋青宁卷17、2025·湖南卷18、2025·河南卷17、2024·江苏卷20、2023·广东卷18、2023·1月浙江卷22、2023·北京卷16、2022·湖南卷17 · 物质与能量联系：叶绿体与线粒体在能量代谢上的协调（如二者均可为细胞质基质提供ATP），以及光合产物（淀粉等有机物）向呼吸底物的转化与分配（库源比）。 · 总光合与净光合：以“CO₂固定量=呼吸释放量”（光补偿点）、“总光合=净光合+呼吸”为核心，结合光照强度曲线考查实际光合速率的比较与计算。 · 光抑制与保护：强光下过剩光能导致PSⅡ损伤，植物通过非光化学淬灭（NPQ）、D1蛋白修复等机制保护光反应，常结合突变体（H蛋白缺失）实验考查。 · 特殊生物：光合细菌（严格厌氧）的光合与呼吸过程、栅藻-细菌共培养体系等，考查光合作用与呼吸作用在同一体系中的耦合。 一、选择题（除注明为多选题外，其它题都为单选题） 考点01 绿叶中色素的提取、分离和光合作用的基本过程（共12题） 1.【2026·1月浙江卷9·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 2．【2026·北京卷3·高考真题】下表给出了植物光合作用反应过程的部分原料和产物。 反应过程 原料 产物 ① H2O O2 ② NADP+ NADPH ③ ADP ATP ④ CO2 （CH2O） 对上述反应过程的叙述，错误的是（ ） A. ①只有在光下才能进行 B. ①②③在叶绿体基质中进行 C. ④所需的还原剂为NADPH D. ④消耗ATP和NADPH中的能量 3．【2026·江西卷6·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·江西卷13·高考真题】（多选题）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 5．【2026·湖南卷5·高考真题】关于表中生物学实验的相关叙述，错误的是（　　） 选项 实验名称 相关叙述 A 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 低温能抑制洋葱根尖分生区细胞中纺锤体的形成，引起细胞内染色体数目加倍 B 绿叶中色素的提取和DNA的粗提取 绿叶中的色素不溶于无水乙醇，DNA易溶于无水乙醇 C 探究酵母菌细胞呼吸的方式 细胞呼吸产物的产生情况是因变量，温度是无关变量 D 模拟生物体维持pH的稳定 可设置缓冲液或缓冲液作为对照组 A. A B. B C. C D. D 6．【2025·山东卷13·高考真题】“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是（　　） A. 应使用干燥的定性滤纸 B. 绿叶需烘干后再提取色素 C. 重复画线前需等待滤液细线干燥 D. 无水乙醇可用入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 7．【2025·山东卷17·高考真题】（多选题）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+利和光合作用产生的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 8．【2024·广东卷3·高考真题】银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（　　） A. 选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B. 研磨时用水补充损失的提取液 C. 将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D. 用过的层析液直接倒入下水道 9．【2023·江苏卷12·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 10．【2023·湖北卷8·高考真题】植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　） A. 叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强 B. Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C. 弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D. PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 11．【2022·辽宁卷4·高考真题】选用合适的实验材料对生物科学研究至关重要。下表对教材中相关研究的叙述，错误的是（     ） 选项 实验材料 生物学研究 A 小球藻 卡尔文循环 B 肺炎链球菌 DNA半保留复制 C 枪乌贼 动作电位原理 D T2噬菌体 DNA是遗传物质 A. A B. B C. C D. D 12．【2022·湖北卷11·高考真题】某植物的2种黄叶突变体表现型相似，测定各类植株叶片的光合色素含量（单位：μg•g-1），结果如表。下列有关叙述正确的是（　　） 植林类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素 野生型 1235 519 419 4.19 突变体1 512 75 370 1.59 突变体2 115 20 379 0.36 A. 两种突变体的出现增加了物种多样性 B. 突变体2比突变体1吸收红光的能力更强 C. 两种突变体的光合色素含量差异，是由不同基因的突变所致 D. 叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色 考点02 影响光合作用的环境因素及应用（共8题） 1．【2026·1月浙江卷9·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 2．【2025·安徽卷2·高考真题】关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（　　） A. 用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B. 调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C. 用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D. 同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 3．【2024·福建卷11·高考真题】叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。下列分析正确的是（　　） A. 0min时，A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B. 30min时，B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C. 30min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间 D. 与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更长 4．【2024·北京卷4·高考真题】某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（　　） A. 增加叶片周围环境CO2浓度 B. 将叶片置于4℃的冷室中 C. 给光源加滤光片改变光的颜色 D. 移动冷光源缩短与叶片的距离 5．【2023·北京卷3·高考真题】在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（    ） A. 在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B. 在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C. 在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D. 图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 6．【2023·湖北卷11·高考真题】高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（　　） A. 呼吸作用变强，消耗大量养分 B. 光合作用强度减弱，有机物合成减少 C. 蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D. 叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 7．【2022·北京卷2·高考真题】光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(      ) ​​​​​​​ A. 低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B. 在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C. CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D. 10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 8．【2022·湖南卷14·高考真题】（多选题）在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是（　　） A. 叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少 B. 光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量 C. 叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低 D. 光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降 考点03 光合作用与细胞呼吸的关系（共2题） 1．【2026·河北卷14·高考真题】（多选题）小立碗藓的叶绿体和线粒体都有为细胞质基质提供ATP的潜力。为探究两者对细胞质基质ATP水平的影响，对①、②和③组小立碗藓进行黑暗预处理后，检测其细胞质基质ATP对光的响应变化，结果如图所示。下列分析正确的是（　　） A. 光合产物的缺乏和光反应受阻导致③在光照下ATP无显著变化 B. 第一次光照时，①中ATP的增加与叶绿体、线粒体均有关 C. 光照时，叶绿体中的部分ATP用于暗反应中CO2与C5的结合 D. 小立碗藓中的线粒体有助于维持细胞质基质中ATP的稳定供应 2．【2025·河北卷4·高考真题】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. 类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B. 叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C. 类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D. 叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 2、 非选择题 考点01 绿叶中色素的提取、分离和光合作用的基本过程（共19题） 1．【2026·陕晋青宁卷17·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          。 2．【2026·广东卷17·高考真题】Rubisco是植物光合作用暗反应阶段的关键酶。水稻中的Rubisco由核基因（S）编码的小亚基和叶绿体基因（L）编码的大亚基组成。通过对野生型水稻S基因进行编辑，获得了单基因突变体植株，以研究Rubisco对光合作用的影响。 回答下列问题： （1）S基因在          中转录形成的mRNA在细胞质翻译成肽链后进入叶绿体，肽链在叶绿体基质中形成一定空间结构后与          组装构成完整Rubisco。 （2）研究发现，突变体与野生型叶片中Rubisco的蛋白结构无明显差异且功能未发生改变，但突变体叶片中Rubisco总活性显著降低，可能的原因是          。 （3）水稻在大气CO2浓度条件下净光合速率与光照强度关系如图所示。已知突变体与野生型的呼吸速率基本一致，推测突变体的净光合速率变化曲线。与野生型相比，突变体的光饱和点          （填“升高”“不变”或“降低”）；在达到光饱和点之前，突变体净光合速率的限制因素是          ；在C区提高          时，野生型净光合速率的变化趋势为先升高后趋于稳定。 注：n点为光饱和点（光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度） （4）野生型与突变体净光合速率的变化曲线会出现部分重合，重合部分一定会在          区出现，推测曲线重合的原因是          。 3．【2025·黑吉辽蒙卷21·高考真题】Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如图）和产量潜力。 回答下列问题。注：光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%。 （1） Rubisco在叶绿体的 ______中催化 ______与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是 ______。 （2） 据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于 ______不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 ______。胞间CO2浓度为300μmol•mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是 ______。 （3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。______ 4．【2025·贵州卷17·高考真题】牡丹绿色系品种“豆绿”开花初期花瓣绿色逐渐加深，中后期逐渐褪绿转为淡粉色。叶绿素是影响该花呈色的主要色素，其合成与降解需多种酶参与。回答下列问题： （1） 开花初期花瓣绿色逐渐加深，影响这一过程的主要环境因素是 ______，叶绿素分布在叶绿体的 ______上，开花初期叶绿素使花呈现绿色的原因是 ______。 （2） 为研究不同时期花瓣中叶绿素含量变化，需在不同时间取样，并将样品低温保存，低温保存的目的是 ______。用于提取“豆绿”花瓣中叶绿素的试剂是 ______。 （3）研究表明，PSNAC5蛋白通过调控叶绿素代谢相关基因的表达影响叶绿素含量。如图所示为“豆绿”开花初期PSNAC5基因沉默对花瓣中叶绿素含量的影响。据图推测，PSNAC5基因沉默后叶绿素含量变化的根本原因可能是 ______。（答出2点） 5．【2025·江苏卷22·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______。 6．【2025·重庆卷17·高考真题】科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。 （1）为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水棉，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用______光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的______时，水绵光能利用效率最佳。 （2）为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。 ①用离体叶绿体X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能______（填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的______（填“甲”或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是______。 （3）研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是______。 7．【2025·山东卷22·高考真题】高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。 （1） 叶绿体膜的基本支架是 ______；叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ______，扩展了受光面积。 （2） 据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 ______。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、______。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 ______。 （3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 ______。 8．【2024·黑吉辽卷21·高考真题】在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 （1） 反应①是 ______ 过程。 （2） 与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 ______ 和 ______ 。 （3） 我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 ______ 和 ______ （填生理过程）。7-10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 ______ 。据图3中的数据 ______ （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 ______ 。 （4）结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 ______ 。 9．【2024·浙江卷22·高考真题】原产热带的观赏植物一品红，花小，顶部有像花瓣一样的红色叶片，下部叶片绿色。回答下列问题： （1）科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。 ①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。 ②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入沸水处理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘-碘化钾溶液（或碘液），观察颜色变化。 ③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设：            。 ④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。 分组处理 预期结果 绿叶+光照 变蓝 绿叶+黑暗 不变蓝 ⅰ            ⅱ            ⅲ            ⅳ            ⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是            。热甲醇处理的目的是            。 （2）对一品红研究发现，红叶和绿叶的叶绿素含量分别为0.02g（Chl）•m-2和0.20g（Chl）•m-2，红叶含有较多的水溶性花青素。在不同光强下测得的qNP值和电子传递速率（ETR）值分别如图甲、乙所示。qNP值反映叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力；ETR值反映光合膜上电子传递的速率，与光反应速率呈正相关。花青素与叶绿素的吸收光谱如图丙所示。 ①分析图甲可知，在光强500～2000μmol•m-2•s-1范围内，相对于绿叶，红叶的            能力较弱。分析图乙可知，在光强800～2000μmol•m-2•s-1，范围内，红叶并未出现类似绿叶的光合作用被            现象。结合图丙可知，强光下，贮藏于红叶细胞            内的花青素可通过            方式达到保护叶绿体的作用。 ②现有实验证实，生长在高光强环境下的一品红，红叶叶面积大，颜色更红。综合上述研究结果可知，在强光环境下，红叶具有较高花青素含量和较大叶面积，其作用除了能进行光合作用外，还有保护        的功能。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引        ，完成传粉。 10．【2024·河北卷19·高考真题】高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量（mg/g） 类胡萝卜素含量（mg/g） 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题： （1）如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中           光可被位于叶绿体           上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为           和           。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的           较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 （2）光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用       作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是      。 （3）研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为    （答出两点即可）。 11．【2024·甘肃卷18·高考真题】类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下（400μmol•m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光（1μmol•m-2•s-1）下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。 回答下列问题。 （1） 提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ______ ，加入少许碳酸钙可以 ______ 。 （2） 野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是 ______ 。 （3） 正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为 ______ 。 （4） 现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；② ______ 。 （5）纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是 ______ 。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在 ______ 条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的 ______ 。 ③预期结果： ______ 。 12． 【2023·重庆卷19·高考真题】水稻是我国重要的粮食作物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。 （1）通常情况下，叶绿素含量与植物的光合速率成正相关。但有研究发现，叶绿素含量降低的某一突变体水稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因，有研究者在相同光照强度的强光条件下，测定了两种水稻的相关生理指标（单位省略），结果如表。 光反应 暗反应 光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax 野生型 0.49 180.1 4.6 129.5 突变体 0.66 199.5 7.5 164.5 注：RuBP羧化酶：催化CO2固定的酶；Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率 ①类囊体薄膜电子传递的最终产物是 ______ 。RuBP羧化酶催化的底物是CO2和 ______ 。 ②据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是 ______ 。 （2）研究人员进一步测定了田间光照和遮荫条件下两种水稻的产量（单位省略），结果如表。 田间光照产量 田间遮阴产量 野生型 6.93 6.20 突变体 7.35 3.68 ①在田间遮荫条件下，突变体水稻产量却明显低于野生型，造成这个结果的内因是 ______ ，外因是 ______ 。 ②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和 ______ ，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。 ③根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点（光合速率和呼吸速率相等时的光照强度），突变体水稻较野生型 ______ （填“高”、“低”或“相等”）。 13．【2023·湖南卷17·高考真题】如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol•L-1（Km越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol•L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：   （1） 玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是  ______ （填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成  ______ （填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通过  ______ 长距离运输到其他组织器官。  （2） 在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度  ______ （填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是  ______ （答出三点即可）。  （3）某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是  ______ （答出三点即可）。 14．【2023·河北卷20·高考真题】拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。 回答下列问题： （1） 未成熟叶绿体发育所需ATP主要在            合成，经细胞质基质进入叶绿体。 （2） 光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和            中的化学能，这些化学能经            阶段释放并转化为糖类中的化学能。 （3） 研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显            。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被            （填“叶绿体”或“线粒体”）大量消耗，细胞有氧呼吸强度            。 （4）综合上述分析，叶肉细胞通过下调            阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体            ，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。 15．【2023·山东卷21·高考真题】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 ______ 。 16．【2022·江苏卷20·高考真题】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： （1） 图1中，类囊体膜直接参与的代谢途径有 ______（从①～⑦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（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的CO2源于细胞呼吸；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。 17．【2022·重庆卷24·高考真题】科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP（如图Ⅰ）。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 （1） 制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是           ；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持           （填“低温”或“常温”）。 （2） 在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差，原因是           。 （3） 为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是           。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的，电子的最终来源物质是           。 （4）用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有          。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有          （答两点）。 18．【2022·河北卷23·高考真题】某品种茶树叶片呈现阶段性白化：绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色，而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体（仅残留少量片层结构）。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如图。​​​​​​​ 回答下列问题： （1） 从叶片中分离叶绿体可采用           法。 （2） 经检测，白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低，其原因是           （写出两点即可）。 （3）白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对CO2的需求，又有助于减少           。（4）叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于           中的基因编码，通过特定的机制完成跨膜运输；其余蛋白质由存在于           中的基因编码。 19．【2022·山东卷21·高考真题】强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。 分组 处理 甲 清水 乙 BR 丙 BR+L （1）光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 ______。 （2）强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有 ______、______（答出2种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是 ______。 （3）据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制 ______（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明BR可能通过 ______发挥作用。 考点02 影响光合作用的环境因素及应用（共23题） 1．【2026·黑吉辽蒙卷21·高考真题】研究人员以森林中某落叶阔叶树为对象，测定了树冠顶部和底部当年生总枝条的相关指标，结果如表所示。当年生总枝条是指在一个生长季节内（通常是春季萌芽到秋季落叶前）萌发、生长并木质化的枝条及其上的所有叶片。回答下列问题。 相关指标 总枝条位置 叶片最大光合速率（CO2μmol•m-2•s-1） 叶片呼吸速率（CO2μmol•m-2•s-1） 相对碳成本（%） 比叶面积（m2•kg-1） 树冠顶部 11.9 1.8 15.6 9.8 树冠底部 9.5 1.1 15.2 13.5 注：相对碳成本=（当年生总枝条的碳总量/叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量）×100%； 比叶面积=叶面积/叶干重。 （1）实验中测定最大光合速率时，除使用饱和光照外，还应保证______ 和______ 等环境因子一致且适宜。与测定光合速率不同，测定叶片的呼吸速率必须在______ 环境条件下。 （2）已知，光合速率=净光合速率+呼吸速率。以一定强度的光照射该植物顶部叶片，此时顶部叶片的呼吸速率与光合速率相等，若用同强度的光照射底部叶片，此时底部叶片的净光合速率应______ （填“＞0”、“＜0”或“=0”）。 （3）植株生长过程中，总枝条可向根等部位输出有机物，总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈______ （填“正”或“负”）相关。底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部总枝条通过______ 和______ ，使其碳输出量实现最大化。此外，其叶片还可能通过哪些生理或结构变化来提高光能捕获效率？______ （答出2点即可），这些变化的作用是______ （从光反应的物质和能量转化角度作答）。 2．【2026·云南卷17·高考真题】研究人员使用人工气候室探究温度对某品种水稻产量的影响，实验结果如下表。 温度℃ 28 34 38 光照下CO2吸收速率/（μmol•m-2•s-1） 22.52 23.41 24.15 黑暗下CO2释放速率/（μmol•m-2•s-1） 3.26 4.56 5.59 回答下列问题： （1）水稻叶绿体中吸收光能的色素分布在           上。光能被吸收后转化为           储存在NADPH和ATP中参与暗反应。暗反应将CO2转化为储存能量的           ，部分CO2来自细胞呼吸。细胞中产生CO2的场所包括           。 （2）在实验设置的三个温度下，水稻固定CO2速率最高的是           ℃，理由是           。 （3）某地持续高温（34～38℃）伴随干燥天气，此时，在大田生产中水稻的光合速率会降低，其原因是           。 3．【2026·四川卷17·高考真题】农光互补能在同一片土地上兼顾太阳能光伏发电与农业生产，有利于推动资源综合利用。在某干旱农业区农光互补系统的光伏板下，光照强度最大值降低近75%，研究人员测定了该系统对某作物净光合速率的影响，结果如图1。 回答下列问题。 （1） 光合作用与农作物的产量联系密切，______ 作为直接原料参与植物的光合作用。 （2） （2）11：00到15：00期间，与全日照相比，农光互补系统下该作物的净光合速率更高，原因是______ 。（3）农光互补系统下，该作物全天光合作用吸收CO2总量较全日照下______ 。 （4）正常灌溉是全日照下的最适灌溉。推测在农光互补系统中，适当减量灌溉更适合该作物生长，从而提高产量。有人测量了不同处理下该作物的产量，正常灌溉组应为图2中的______ 组，请综合分析后，在图2方框内画出符合上述推测的实验结果。 4．【2026·安徽卷16·高考真题】为探究钾对番茄光合作用的影响，研究人员测定了番茄的缺钾处理植株（LK）和正常培养植株（CK）在光照—遮阴—光照（ ）条件下的相关指标，结果见图1。 回答下列问题。 （1）叶肉细胞间隙中的CO2扩散至CO2固定位点至少需要跨          层生物膜。 （2）据图1分析，在遮阴条件下，CK与LK净光合速率曲线重合，限制净光合速率的最主要因素是          。在遮阴—光照转换初期，缺钾对番茄叶片气孔开闭的影响是          。 （3）研究发现，叶片钾含量与编码碳酸酐酶（催化CO2与 之间的可逆反应）和RuBP羧化酶（催化CO2固定）基因的相对表达量均呈正相关。据此解释缺钾影响番茄光合作用的机制：          。 （4）在光照（0~2min）和黑暗（2～5min）条件下，叶绿体中3-磷酸甘油酸（PGA）和被还原的C3（TP）相对含量变化如图2。5～8min恢复光照，PGA相对含量的变化趋势是          ，原因是          。 5．【2026·湖南卷18·高考真题】为探究脱落酸（ABA）对某品种葡萄抗盐碱（200mmol•L-1NaHCO3）胁迫的作用，分别用蒸馏水（T1组）、NaHCO3（T2组）、NaHCO3+ABA合成抑制剂（T3组）、NaHCO3+ABA（T4组）处理葡萄幼苗，一段时间后采集叶片测定相关生理指标，结果见表。回答下列问题： 组别指标 T1 T2 T3 T4 叶绿素含量（mg•g-1鲜重） 3.8 2.2 1.3 2.9 H2O2含量（μmol•g-1鲜重） 9.6 20.3 29.5 14.7 净光合速率（μmol•m-2•s-1） 9.8 6.1 4.6 7.9 注：H2O2会引起生物膜发生氧化损伤，膜通透性升高。 （1）叶绿素主要吸收可见光中的______ ，光反应产生的NADPH在暗反应阶段的作用是______ 。 （2）盐碱胁迫下，葡萄幼苗的光合作用速率下降。据表分析，出现该变化的原因是______ 。 （3）研究表明植物体内ABA含量与抗盐碱能力正相关。拟培育抗盐碱作物新品种，可筛选______ （填序号）。 ①ABA合成酶缺失突变体 ②ABA合成酶高活性品种 ③ABA受体低敏感性品种 ④ABA降解酶低活性品种 （4）盐碱胁迫下，葡萄幼苗的细胞将细胞质基质中的Na+运送到液泡中储存或排出细胞，降低盐碱胁迫伤害。与正常栽培条件相比，葡萄幼苗在一定浓度的盐碱处理下，一段时间后生物量减少，从物质跨膜运输和呼吸作用的关系分析其原因是______ 。 6．【2026·河南卷18·高考真题】质膜H+-ATP酶基因过表达型水稻（H-OE）的产量显著高于野生型水稻（WT）。为探究H-OE增产的机制，研究人员在光饱和点时测定两种水稻的相关指标，结果如下表所示。 材料 气孔导度（mol•m-2•s-1） 净光合速率（µmol•m-2•s-1） 吸收速率（µmol•g-1•h-1） WT 0.61 20.5 58.4 H-OE 1.25 27.5 75.3 注：气孔导度反映气孔开放的程度。 回答下列问题： （1）光合作用强度是指______，直接关系到农作物产量。除CO2供应量和无机营养之外，影响光合作用强度的环境因素还有______（答出两点即可）。 （2）与WT相比，H-OE的气孔导度提高约105%，净光合速率仅提高约34%，此时还制约CO2供应量的环境因素为______。质膜H+-ATP酶通过______（填运输方式）将H+泵至膜外，建立H+梯度，促进吸收。 （3）从物质代谢和能量供应两个角度分析，吸收更多的氮元素在提高H-OE光合作用强度中的作用为______（每个角度各答出一点），无机碳被固定也能提高H-OE对氮元素的吸收速率，原因是______（每个角度各答出一点）。 7．【2025·甘肃卷18·高考真题】波长为400～700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400～500nm为蓝光（B），600～700nm为红光（R）。远红光（700～750nm,FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题。 冠层位置 PAR R/FR 叶片厚度（μm） 叶绿素含量（μg•g-1） 线粒体暗呼吸 A 0.90 3.40 160 0.15 1.08 B 0.20 0.29 100 0.20 1.08 A（施氮肥） 0.70 1.75 150 0.28 1.08 B（施氮肥） 0.02 0.01 -- （1）植物叶片中______可吸收红光用于光合作用，______可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低；______虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 （2）由表中数据可知，施氮肥______（填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是______。 （3）光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（如图），发现冠层______位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 ______。 8．【2025·广东卷19·高考真题】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CO2浓度在900-1200μmol•mol-1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：______。 9．【2025·1月浙江卷21·高考真题】西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。 实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50μmol•m-2•s-1。各处理的西兰花球均贮藏于20℃条件下，测定指标和结果如图所示。 回答下列问题： （1） 西兰花球采摘后水和 ______ 供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和 ______ 。 （2） 三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而 ______ 。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有 ______ 。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起 ______ 增强从而散失较多水分。 （3） 第4天日光组和红光组的 ______ 下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻 ______ 过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 （4）第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是 ______ 。综合分析图中结果， ______ 处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 10．【2025·6月浙江卷23·高考真题】叶用桑树是重要的经济树种，苜蓿是重要的豆科牧草。间作是在同一土地上按一定比例分行或分带种植两种或多种作物的种植模式。有学者研究桑树和苜蓿间作对生长和产量的影响，部分指标如表所示。 处理 最大净光合速率 光补偿点 光饱和点 叶绿素a/b 土壤脲酶活性 粗蛋白含量 总产量 单作苜蓿 19.0 36.5 1493 1.8/0.7 10.0 17.7 8031 间作苜蓿 15.6 24.1 1260 2.1/0.9 13.2 21.5 9914 单作桑树 24.9 78.7 1529 2.4/1.3 10.8 23.3 676 间作桑树 30.0 109.6 1758 3.2/1.3 14.4 26.3 923 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光饱和点指光合速率达到最大值时的光强度。表中测定指标的单位省略。 回答下列问题： （1）与单作相比，间作苜蓿的______更低，表明间作苜蓿在较低的光照强度下就开始积累光合产物，同时叶绿素a和叶绿素b含量的提高有利于______，但叶绿素a/b下降，说明间作苜蓿吸收的可见光中，不同______发生改变。该研究中，若用定性滤纸通过纸层析______（填“能”或“不能”）测定叶绿素a和叶绿素b的含量。间作桑树的光饱和点高于单作，表明间作环境下的桑树在______条件下光合速率更高。桑树和苜蓿的高矮搭配，可促进单位土地面积的______效率增加，提高产量和土地资源的利用。 （2）间作模式下，苜蓿根瘤菌的______作用可为桑树提供氮素营养。同时，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中______产生的脲酶活性提高，从而为植物提供了更多的______。因此，除了总产量提高外，______含量也有所增加，从而进一步提升了牧草和桑叶的品质。 11．【2025·四川卷16·高考真题】在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol•m-2•s-1。CO2浓度约为400μmol•mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果如表。回答下列问题。 组别 光照强度μmol•m-2•s-1 CO2浓度μmol•mol-1 净光合速率μmol•m-2•s-1 气孔导度mol•m-2•s-1 叶绿素含量mg•g 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关 （1）为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用______提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择______（填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。 （2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的______，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是______。 （3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择______，依据是______。 12．【2025·江西卷20·高考真题】辣椒的生长会受到低温弱光等逆境的影响。为比较不同辣椒品种的抗逆性，研究人员将辣椒1号和辣椒2号幼苗在人工低温弱光条件下处理6天后，转入正常光照的温室中培养4天，这期间定时检测辣椒叶片的气孔导度和总叶绿素含量等指标（如图）。 回答下列问题： （1） 在低温弱光处理的6天内，辣椒1号和辣椒2号的光合速率变化趋势均为______，据图甲分析其原因是______。 （2） 检测发现，长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤，结合图乙，推测第6天时，辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高。为验证上述推测，研究人员以叶绿体的光反应功能为衡量指标，利用试剂D在捕获叶绿体光反应中生成的电子后，会从蓝色氧化态变为无色还原态这一原理开展实验。完善下列实验过程： ①分别取______叶片； ②分别制作等体积的______悬浮液； ③向各悬浮液中分别滴加______的D溶液； ④将悬浮液置于适宜光照条件下反应一段时间； ⑤定量测定并计算各悬浮液中生成的还原态D的含量。预测实验结果为______。 （3）综合上述信息，初步判断辣椒______号的抗逆性更强。 13．【2024·上海卷4·高考真题】水稻是重要的粮食作物，高温会引起水稻减产。科学家对抗高温能力弱的水稻W进行改良。获得了水稻S。如图显示了高温条件下水稻W和水稻S响应高温的部分机制。其中T1和T2为不同蛋白，T2在液泡中被降解。箭头的粗细代表物质的量。 （1） 要对比高温条件下水稻W和水稻S的产量，必须保持相同的实验条件 ______ 。（多选） A.地上部分生长量 B.高温处理时间 C.水稻幼苗数量 D.水稻种植时间 （2） 据图，水稻感受高温信号的是 ______ （T1/T2）；被T2破坏的细胞器是 ______ 。 （3） 据图可知，相同高温条件下，与水稻W相比，水稻S增产的原因是 ______ 。（单选） A.进入液泡内的T1更多 B.细胞质基质内T1更少 C.进入液泡内的T2更多 D.细胞质基质内T2更少 （4）据图，相同高温条件下，与水稻W相比，推测水稻S的细胞 ______ 。（多选） A.净光合速率较高 B.呼吸作用产生ATP的量较少 C.糖类输出量较少 D.转换光能效率较高 （5）据图，水稻W改良为水稻S时，所采取的措施是 ______ ，若要进一步提高水稻S的抗高温能力，可采取的策略是 ______ 。（编号选填） ①提高T1的量 ②提高T2的量 ③降低T1的量 ④降低T2的量 ⑤改变T1的结构 ⑥改变T2的结构 14．【2024·安徽卷18·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（μmol.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          。 15．【2024·湖南卷17·高考真题】钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO2的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题： （1） 从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生 ______ ；光能转化为电能，再转化为 ______ 中储存的化学能，用于碳反应的过程。 （2） 长期缺钾导致该植物的叶绿素含量 ______ ，从叶绿素的合成角度分析，原因是 ______ （答出两点即可）。 （3）现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因（包括1个核基因和1个叶绿体基因）编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：① ______ ；② ______ ；③ ______ ；④基因测序；⑤ ______ 。 16．【2023·辽宁卷24·高考真题】花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题： (1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括          ，主要吸收          光，可用          等有机溶剂从叶片中提取。 (2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是          。 (3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率          （填“大于”“等于”或“小于”）HH1的光合速率，判断的依据是          。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl添加量为3.0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的          含量高，光反应生成更多的          ，促进了暗反应进行。 (4)依据图2，在中盐（2.0g·kg-1）土区适宜选择种植          品种。 17．【2023·6月浙江卷24·高考真题】植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。 回答下列问题： (1)光为生菜的光合作用提供          ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因          作用失水造成生菜萎蔫。 (2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是          。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为          ，最有利于生菜产量的提高，原因是          。 (3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是          。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以          ，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有          。 18．【2023·江苏卷20·高考真题】气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。 请回答下列问题：   （1） 光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在  ______ （从①～④中选填）；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有  ______ （从①～④中选填）。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、  ______ （填写2种）等。  （2） 研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有  ______ （从①～④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为  ______ 进入线粒体，经过TCA循环产生的  ______ 最终通过电子传递链氧化产生ATP。  （3） 蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的  ______ ，驱动细胞吸收K+等离子。  （4） 细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞  ______ ，促进气孔张开。  （5）保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变nttl（叶绿体失去运入ATP的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有  ______ 。 A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关 C.光照条件下突变体nttl几乎不能进行光合作用 D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 19．【2022·辽宁卷25·高考真题】浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻席”，造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验： Ⅰ．光合色素的提取、分离和含量测定 （1）在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，包括叶绿素和          。在细胞中，这些光合色素分布在          。 （2）测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。 样品 叶绿素a（mg·g-1） 叶绿素b（mg·g-1） 上层 0.199 0.123 中层 0.228 0.123 下层 0.684 0.453 数据表明，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为          。 Ⅱ．光合作用关键酶Y的粗酶液制备和活性测定 （3）研究发现，浒苔细胞质基质中存在酶Y，参与CO2的转运过程，利于对碳的固定。 酶Y粗酶液制备：定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙，制备不同光照强度下样品的粗酶液，流程如图1。 粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和          。研磨时加入缓冲液的主要作用是          稳定。离心后的          为粗酶液。 酶Y活性测定：取一定量的粗酶液加入到酶Y活性测试反应液中进行检测，结果如图2。 在图2中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为          μmol·m-2·s-1（填具体数字），强光照会          浒苔乙酶Y的活性。 20．【2022·广东卷19·高考真题】研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（如图a），测定相关指标（如图b），探究遮阴比例对植物的影响。 回答下列问题： （1） 结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量 ______，原因可能是 ______。 （2） 比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的 ______，因而生长更快。 （3）某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：实验材料：选择前期 ______一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以 ______为对照，并保证除 ______外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是 ______。 21．【2022·1月浙江卷26·高考真题】不同光纸及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿出”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。 回答下列问题： （1） 高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用           分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中的           还原。 （2） 据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是           。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分，气孔开放，反之关闭。由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被           光逆转。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞           ，细胞吸水，气孔开放。 （3）生产上选用           LED 灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的           或           、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。 22．【2022·6月浙江卷27·高考真题】通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。 处理 指标 光饱和点（klx） 光补偿点（lx） 低于5klx光合曲线的斜率（mgCO2•dm-2•hr-1•klx-1） 叶绿素含量（mg•dm-2） 单株光合产量（g干重） 单株叶光合产量（g干重） 单株果实光合产量（g干重） 不遮阴 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25 遮阴2小时 35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21 遮阴4小时 30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。 回答下列问题： （1）从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加 ______，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的 ______；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低 ______，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中 ______的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。 （2）植物的光合产物主要以 ______形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至 ______中。 （3）与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均 ______。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为 ______（A.＜2小时 B.2小时 C.4小时 D.＞4小时），才能获得较高的花生产量。 23．【2022·湖北卷19·高考真题】不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。 【注】曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。回答下列问题： （1） 图1中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会           （填“减小”、“不变”或“增大”）。 （2） 与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明           。 （3） 从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的          ，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明           。 （4）实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为           ，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。 考点03 光合作用与细胞呼吸的关系（共10题） 1．【2026·1月浙江卷23·高考真题】水稻是我国的五大主要粮食作物之一。米饭中的淀粉在消化系统中水解为葡萄糖，经血液循环运输至组织细胞，既可作为细胞呼吸的底物，也可在某些组织器官中转化或储存。 回答下列问题： (1)研究人员发现，某稻田中有1株深绿色水稻突变体，其光合速率较其他的水稻高，可能的原因是突变体单位叶面积吸收的光能更          。该突变体光合速率变化如图1所示，6：00—9：00光合速率持续上升的主要原因是          （答出2点即可）。空气湿度对该水稻光合速率的影响如图2所示，图中灰色区域内，与正常空气湿度相比，空气湿度较低时水稻光合速率也较低，原因是          。 (2)米饭在口腔中被唾液淀粉酶初步分解。唾液淀粉酶由唾液腺腺泡细胞中的          合成，依次经          加工后，通过囊泡运输分泌至细胞外。唾液淀粉酶随食团进入胃部，由于胃液的          环境，导致其活性丧失。 (3)小肠上皮细胞可通过          的方式，逆浓度梯度吸收葡萄糖。葡萄糖经细胞呼吸能生成ATP，为肌肉运动提供能量。充足时，肌细胞产生 ATP的场所有          。适度的有氧运动可消耗人体内储存的          ，配合科学饮食，有助于实现有效的体重管理。 2．【2026·山东卷21·高考真题】某细菌是严格厌氧的光合细菌，在光线充足的条件下主要通过光合作用为自身供能。其光合作用与呼吸作用过程如图所示，其中①~④表示反应过程。 （1）与高等植物相比，该细菌特有的光反应产物有______和______。①和②属于光合作用的______阶段。 （2）②与高等植物有氧呼吸第一阶段的反应过程相反，图中C3是______（填物质名称），②的进行除C3外还需要的原料有______和______。 （3）①和③是合成C3的两个路径，在光线充足、乙酸含量高的环境中，该菌会优先通过③进行光合作用。从能量的角度推测，其原因是______。 3．【2025·陕晋青宁卷17·高考真题】叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图（b）。 回答下列问题。 （1） R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ______，产物C3在光反应生成的 ______参与下合成糖类等有机物。 （2） 植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 ______。 （3）保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率 ______（填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 ______（填“大”“小”或“无法判断”）。（4）若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果：______。 4．【2025·湖南卷18·高考真题】对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚（40mg•L-1）的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。 回答下列问题： （1） 栅藻的光合放氧反应部位是______（填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚______栅藻的光合放氧反应。 （2） 细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是______。 （3） 若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg•L-1，培养10min后，推测该培养液pH会______，培养液中对硝基苯酚相对含量______。 （4）细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是______。 5．【2025·河南卷17·高考真题】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______。 6．【2024·江苏卷20·高考真题】科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。 请回答下列问题：   （1） 图1中H+从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是______。碳反应中C3在______的作用下转变为（CH2O），此过程发生的区域位于蓝细菌的______中。（2）图2中蓝细菌光合放氧的曲线是______（从“甲”“乙”中选填），据图判断，总光合速率最高时对应的温度是______（从“20℃”“25℃”“30℃”中选填），理由是______。 （3）在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表： 实验目的 简要操作步骤 测定样液蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需①______ 浓缩蓝细菌 ②______ ③______ 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮 ④______ 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放 建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算 7．【2023·广东卷18·高考真题】光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征如图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。）   分析图表，回答下列问题：  （1）ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和  ______ ，叶片主要吸收可见光中的  ______ 光。  （2）光照强度逐渐增加达到2000μmolm-2s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl  ______ WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和  ______ 。  （3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体  ______ ，是其高产的原因之一。  （4）试分析在0～50μmolm-2s-1 范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题______。 8．【2023·1月浙江卷22·高考真题】叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果见表1。表1 项目 甲组 乙组 丙组 处理 库源比 单位叶面积叶绿素相对含量 78.7 75.5 75.0 净光合速率（μmol•m-2•s-1） 9.31 8.99 8.75 果实中含13C光合产物（mg） 21.96 37.38 66.06 单果重（g） 11.81 12.21 19.59 注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部 1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的13CO2量。 回答下列问题： （1）叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是           。 （2）研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的           结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的           中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有           （答出2点即可）。 （3）分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率           （填“升高”或“降低”）、果实中含13C光合产物的量           （填“增加”或“减少”）。库源比升高导致果实单果重变化的原因是           。 （4）为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用13CO2供应给保留的叶片进行光合作用，结果见表2。 果实位置 果实中含13C光合产物（mg） 单果重（g） 第1果 26.91 12.31 第2果 18.00 10.43 第3果 2.14 8.19 根据表 2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是           。 （5）综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果重10g以上为合格）的是哪一项？          。 A.除草 B.遮光 C.疏果 D.松土 9．【2023·北京卷16·高考真题】学习以下材料，回答下面问题。 调控植物细胞活性氧产生机制的新发现 能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。     我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。     为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物Ⅰ（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)叶绿体通过          作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分          。 (2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：          ，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 (3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：          。 ①确定相应蛋白的细胞定位和功能  ②用诱变剂处理突变体m  ③鉴定相关基因  ④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株 (4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明          。 10．【2022·湖南卷17·高考真题】将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s•m2）时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/（s•m2），每天光照时长为14小时。回答下列问题： （1） 在此条件下，该水稻种子 ______（填“能”或“不能”）萌发并成苗（以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗），理由是 ______。 （2） 若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s•m2），其他条件与上述实验相同，该水稻 ______（填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是 ______（答出两点即可）。 （3）若该水稻种子用于稻田直播（即将种子直接撒播于农田），为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有 ______特性。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06光合作用 答案版 一、选择题（除注明为多选题外，其它题都为单选题） 考点01 绿叶中色素的提取、分离和光合作用的基本过程（共12题） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B B CD B B ACD C B C 题号 11 12 答案 B D 考点02 影响光合作用的环境因素及应用（共8题） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C C B A C D D AD 考点03 光合作用与细胞呼吸的关系（共2题） 1．ABD 2．A 2、 非选择题 考点01 绿叶中色素的提取、分离和光合作用的基本过程（共19题） 1． 【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 2． 【答案】（1）细胞核 L基因编码的大亚基 （2）突变体中Rubisco酶合成量减少，酶总浓度降低，酶总催化活性显著下降 （3）降低 光照强度 CO2浓度（二氧化碳浓度） （4）A 低光照强度下，光反应产生的ATP和NADPH不足，是光合速率的主要限制因素，A区光照强度较低，Rubisco活性差异不影响暗反应速率 3．【答案】（1）基质；C5；ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 （2）光照强度；胞间CO2浓度；转基因品系S中Rubisco酶含量增加，在光照充足的情况下，能更充分地利用CO2，提高光合速率 （3）在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，用14C标记的CO2分别供给WT植株和S植株，在短时间内测定并比较两组植株中C3的放射性强度 4．【答案】（1）温度和光照     类囊体薄膜     叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，绿光被反射出来 （2）低温条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解     无水乙醇 （3）PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关基因的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达 5．【答案】（1）叶绿体     等渗 （2）无水乙醇     600 （3）ATP、NADPH （4）变弱     吸收（和转化）光能、裂解水分子 （5）CO2、C5、酶等 6．【答案】（1）绿     类囊体 （2）①促进     丙     ②X溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快 （3）脱落酸含量增加 7．【答案】（1）磷脂双分子层；基粒 （2）H2O；丙酮酸；18O2和C18O2（3）途径①将过剩的光能转化为热能散失；途径②使电子传递给O2，通过水的生成消耗过剩的电子 8．【答案】（1）CO2的固定 （2）细胞质基质     线粒体基质 （3）光呼吸     呼吸作用     7—10时，光照强度增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，与O2反应的C5减少，更多的C5参与CO2的固定，故吸收的CO2增多，与WT相比，株系1和2的净光合速率较高     不能     总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3无法观察到该植株的呼吸速率 （4）与株系2与WT相比，在较低CO2浓度下，转基因株系1的净光合速率最大 9．【答案】（1）③红叶具有光合作用能力  ④ⅰ红叶+光照ⅱ变蓝ⅲ红叶+黑暗ⅳ不变蓝  ⑤杀死红叶细胞，溶解花青素，以免影响实验结果的观察     溶解叶绿素，以免影响实验结果的观察（2）①叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能     抑制     液泡     吸收过剩光能的 ②叶绿体     昆虫（蜜蜂、蝴蝶等） 10．【答案】（1）蓝 ;    类囊体薄膜;   C5   ; 糖类    紫;外光 （2）无水乙醇； 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，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 （3）覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用 11． 【答案】（1）无水乙醇      防止叶绿素被破坏 （2）适宜的光照条件下有利于叶绿素的合成 （3）正常光照条件下突变体无叶绿素，无法光合作用制造有机物，白化苗不能长期存活 （4）纯合突变体的类胡萝卜素在正常光和弱光下均含量很低 （5）脱落酸      弱光    气孔大小     B组气孔大小明显小于A组，C、D两组气孔大小基本相同 12．【答案】（1）NADPH（[H]）    C5（核酮糖—1，5-二磷酸，RuBP）     突变体的光反应与暗反应速率都较野生型快 （2）突变体叶绿素含量太低     光照强度太低     蔗糖     高 13．【答案】（1）3-磷酸甘油醛       蔗糖     维管组织  （2）高于      高光照条件下玉米能够将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对二氧化碳的亲和力高于水稻的Rubisco酶；玉米能够通过PEPC酶形成C4，使维管束鞘细胞内的二氧化碳高于外部环境，可抑制玉米的光呼吸  （3）暗反应相关酶活性达到最大，对二氧化碳的利用率不再提高；受ATP及NADPH的限制；暗反应中RuBP的再生速率有限（或暗反应相关酶的数量有限）  14．【答案】（1）线粒体（或“线粒体内膜”） （2）NADPH（或“还原型辅酶Ⅱ”）     暗反应（或“卡尔文循环”） （3）降低     叶绿体     升高 （4）H基因表达（或“H蛋白数量”）     过多消耗光合产物（或“有氧呼吸增强”） 15．【答案】（1）不同的光照处理和拟南芥品种类型      温度、二氧化碳浓度等 （2）不能     强光照射下突变体的NPQ相对值高于野生型，减小对PSⅡ的损伤效果比野生型好；但突变体无H蛋白，不能修复损伤的PSⅡ，这方面效果不如野生型好 （3）少   野生型的H蛋白在NPQ的调节过程中可能起抑制作用，导致野生型的PSⅡ活性弱于突变体，使光反应产生的ATP和NADPH较少，暗反应弱于突变体 16．【答案】（1）①⑥；叶绿素a和叶绿素b （2）过氧化氢 （3）光呼吸和细胞呼吸；光合作用强度等于呼吸作用 （4）直接 17．【答案】（1）保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂     低温 （2）实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差 （3）类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高      水 （4）NADPH、ATP和CO2      增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度 18．【答案】（1）差速离心法 （2）叶绿体内部结构解体，仅残留少量片层结构 叶绿体内的光合色素减少 （3）水分的散失 （4）细胞核 叶绿体 19．【答案】（1）蓝紫光 （2）酶的数量达到饱和  二氧化碳的浓度不足 光反应仍在继续进行 （3）减弱   增强光反应关键蛋白的活性 考点02 影响光合作用的环境因素及应用（共23题） 1．【答案】（1）CO2浓度；温度；黑暗  （2）＞0  （3）负；降低叶片呼吸速率；增大比叶面积；叶片形态变薄且面积增大、叶绿素含量与比例调整；能捕获更多光能，提高光反应中光能转化为ATP和NADPH中活跃化学能的效率，合成更多的ATP和NADPH由图表信息可知，底部叶片因为郁闭度的存在，接受光照较少，叶片的最大光合速率为9.5CO2μmol•m-2•s-1，顶部的叶片的最大光合速率为11.9CO2μmol•m-2•s-1，底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部叶片呼吸速率为1.1CO2μmol•m-2•s-1，低于顶部的1.8CO2μmol•m-2•s-1，减少了碳消耗，从而保留更多有机物用于输出。而且底部比叶面积为13.5m2•kg⁻1，大于顶部的9.8m2•kg⁻1。 2．【答案】（1）类囊体薄膜 化学能 糖类等有机物 细胞质基质和线粒体基质 此时CO2吸收速率和细胞的呼吸速率均最大 （2）38℃ 此时CO2吸收速率和细胞的呼吸速率均最大 （3）水稻为了减少水分的散失，气孔关闭，导致CO2供应不足，而且高温导致光合酶的活性下降，因此水稻的光合速率会降低 3．【答案】（1）CO2和H2O （2）气孔未完全关闭，CO2吸收更多 （3）更高 （4）A    【解析】解：（1）植物利用光能将CO2和H2O作为原料进行光合作用。 （2）据图1可知，11：00到15：00期间，全日照条件下，植物气孔关闭，CO2吸收减少，导致净光合速率下降，即出现“午休”现象，而农光互补系统下，光照强度最大值降低近75%，净光合速率更高，其原因可能是植物气孔未完全关闭，CO2吸收更多。 （3）农光互补系统下，植物不出现“午休”现象，净光合速率更高，故该作物全天光合作用吸收CO2总量较全日照下更高。 （4）据题干信息可知，正常灌溉是全日照下的最适灌溉，产量要比减量灌溉高，结合图2可知，A组处理全日照产量比B组高，说明A组处理为正常灌溉，B组处理为减量灌溉；已知在农光互补系统中，减量灌溉更适合该作物生长，产量更高，即B组处理产量大于A组处理，且相同条件下，农光互补系统下全天光合作用吸收CO2总量较全日照下更高，因此实验结果如图所示： 故答案为： （1）CO2和H2O （2）气孔未完全关闭，CO2吸收更多 （3）更高 （4）A        4．【答案】（1）3 （2）光照强度 抑制气孔开放（或气孔开放程度显著低于正常植株） （3）酸酐酶活性的降低，限制CO₂的扩散能力，导致吸收的CO2减少，RuBP羧化酶减少，导致固定的CO2减少 （4）减少 光照增强，光反应增加，产生的[H]和ATP增多，消耗的C3增加，且短时间内C₃的消耗速率大于生成速率（或随着C₅再生，CO₂固定生成C₃的速率逐渐上升，但初期消耗速率大于生成速率） 5．【答案】（1）蓝紫光和红光；作为还原剂、提供能量  （2）叶绿素含量降低，吸收的光能减少，光反应减弱，导致光合作用速率下降，同时H2O2含量升高，叶绿体结构受损，光合作用速率下降  （3）②④  （4）细胞质基质中的Na+通过主动运输的方式运送到液泡中或排出细胞，运输过程中的能量主要由细胞呼吸氧化分解有机物提供，因此一段时间后用于生长的有机物和能量减少，生物量下降 6．【答案】（1）植物在单位时间内通过光合作用制造糖类（产生O2、固定CO2）的数量；光照强度、温度、水分 （2）CO2浓度；主动运输 （3）物质代谢：氮是叶绿素的组成元素，更多氮可合成更多叶绿素，提升光反应/暗反应速率，能量供应：氮参与呼吸酶合成，增强细胞呼吸，产生更多ATP为光合作用供能； 无机碳固定生成的有机物可为氮素转运载体合成提供原料，增加载体数量，光合产物促进呼吸作用产生更多ATP，为根系主动吸收氮元素提供更多能量 7．【答案】（1）叶绿素     光敏色素     类胡萝卜素 （2）提高     施氮肥促进了叶绿素合成，提高了冠层叶片对太阳光的吸收 （3）B     A处叶片线粒体呼吸作用强度与B处相同，B处光合有效辐射、红光/远红光比例以及叶片厚度都小于A处，B处叶绿素吸收的光较少，需要较高的光补偿点 8．【答案】（1）光照强度、光质     蓝光能促进光合作用相关酶的活性 （2）突变体中PILI5基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路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 9．【答案】（1）矿质营养    H+、e- （2）提高     这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物      蒸腾作用 （3）呼吸强度     细胞代谢 （4）叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现      红光 10．【答案】（1）光补偿点     光的吸收     波长比例     不能     强光     光的利用 （2）固氮     微生物     氨     粗蛋白 11．【答案】（1）无水乙醇 红光 （2）ATP和NADPH 外界补充的CO2更多 （3）光照强度加倍 与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 12．【答案】（1）下降；叶片气孔导度下降，引起胞间CO2浓度下降，导致光合速率下降 （2）等量的第0天和处理后第6天的辣椒1号、辣椒2号；离体叶绿体；足量且等量；同一辣椒品种第0天的样品生成的还原态D比第6天的多，且辣椒2号的差异更大 （3）1 13．【答案】（1）BCD （2）T1；叶绿体 （3）C （4）AD （5）⑤；①④⑤⑥ 14．【答案】（1）ATP 和 NADPH   核酮糖-1,5－二磷酸和淀粉等 （2）减法原理 加法原理 （3）增大 ①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 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 15．【答案】（1）O2和H+     ATP和NADPH （2）减少；缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低     缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 （3）①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA ②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物 ③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳 ⑤和已知基因序列进行比较 16．【答案】（1）叶绿素a和叶绿素b 红光和蓝紫 无水乙醇 （2）HH1 （3）大于 在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于LH12的呼吸速率大于HH1，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和 叶绿素 ATP和NADPH （4）LH12 17．【答案】（1）能量 渗透 （2）与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高 红光：蓝光=3：2 当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多 （3）在25℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高 升高温度 减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生 18．【答案】（1）④；④；K+和Mal  （2）①②；丙酮酸；NADH  （3）H+电化学势能  （4）吸水  （5）ABD 19．【答案】I（1）类胡萝卜素 叶绿体的类囊体薄膜或类囊体薄膜 （2）下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光 II（3）酶变性 维持pH值 上清液 （4）1800 抑制 20．【答案】（1）更高      遮阴条件下植物合成了更多的叶绿素 （2）有机物 （3）光照     A组     遮阴比例      探究提高作物产量的最适遮阴比例 21．【答案】（1）纸层析法    3-磷酸甘油酸 （2）光合速率大，消耗的二氧化碳多    蓝    溶质浓度升高 （3）不同颜色    光强度    光照时间 22．【答案】（1）叶绿素含量     光合速率     呼吸速率     低于5klx光合曲线的斜率 （2）蔗糖     叶 （3）下降     A 23．【答案】（1）增大 （2）高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小 （3）实验组的净光合速率均明显小于对照组     长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异 （4）A基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同 考点03 光合作用与细胞呼吸的关系（共10题） 1．【答案】(1)多/高/大 光照变强/气孔开放程度变大/温度升高 气孔开放程度小，吸收少 (2)核糖体/附着型核糖体 （粗面）内质网、高尔基体 强酸性/较低pH/酸性过强/过酸 (3)主动转运/主动运输 细胞质基质/细胞溶胶、线粒体 脂肪/油脂（中的能量） 2．【答案】（1）S NADH （2）暗反应 丙酮酸 ATP、NADH （3）路径③合成有机物消耗的光能更少，能节省光反应固定的能量，且乙酸中的能量可以转移到糖类等有机物中，能量利用效率更高。 3．【答案】（1）基质     ATP、NADPH （2）植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快 （3）减小     小 （4）实验思路：以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W 4．【答案】（1）叶绿体；抑制 （2）氧气 （3）升高；基本不变 （4）栅藻进行光合作用释放氧气，为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的提供给栅藻进行光合作用。 5．【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）①②④；温度和二氧化碳浓度 （3）始终大于；④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点也就是总光合吸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 6．【答案】（1）选择透过性 ATP、NADPH 细胞质 （2）乙 30℃ 30℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率两者之和最高 （3）摇匀 将稀释样液离心，取下层沉淀物    提取叶绿素（溶解蓝细菌） 光合作用过程： 7．【答案】（1）类胡萝卜素/叶绿素比例较高 （2）蓝紫 高于 （3）呼吸速率较高 有机物积累较多 （4）为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？ 8．【答案】（1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇 （2）C5            ATP和NADPH     研究光合产物从源分配到库生成过程；研究净光合积累有机物的量 （3）降低 升高         库源比升高，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。 （4）离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多 （5）C 9．【答案】（1）光合 脂肪酸 （2）长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸 （3）②④①③ （4）叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平衡 10．【答案】（1）能     在此条件下满足种子萌发所需要的充足水分、足够的空气和适宜的温度等条件。 （2）不能   光照强度为10μmol/（s•m2）时为该水稻种子的光补偿点，光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0，水稻适龄秧苗不能正常生长；每天光照时长为14小时超过了开花需要的最长时长，所以水稻植株不能开花繁育出新种子。 （3）抗涝 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $