第10讲 光合作用与能量转化（高效培优讲义）（26年高考真题+2大高频考点+思维训练）（全国通用）2027年高考生物一轮复习高效培优系列

该高中生物学高考复习讲义聚焦光合作用与能量转化核心考点，以光合作用原理（光反应与暗反应的物质能量变化）和影响因素（光照、CO₂、温度等）为脉络，按考情分析、考点深挖、易错辨析、思维建模、分层实战的教学流程，帮助学生构建从过程到应用的知识体系，突破光合呼吸综合计算等难点。 讲义特色在于结合近三年考情数据精准定位高频考点，通过光暗反应对比表格、5个易错判断辨析培养科学思维，设计类囊体H⁺浓度差探究等思维训练题强化探究实践能力，分层真题训练（限时20分钟基础题、15分钟能力题）保障复习效率，助力学生提升解题能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第10讲 光合作用与能量转化（培优讲义） 答案版 实战・思维应用 突破演练 限时：20分钟 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 A B A D C C C D C B A A 能力进阶 限时：15分钟 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C A C C B A C AB 9．【答案】(1) 五碳化合物或 C5；ATP、NADPH (2) 氧化分解 / 细胞呼吸；高温使光合产物从源器官向库器官的转运 / 分配减少；高温使细胞壁蔗糖转化酶数量减少；蔗糖转化为葡萄糖和果糖减少、番茄果实能量供应不足、发育受限 (3) 正常温度；启动子；表达量 (4) 高温导致光合作用相关酶活性下降，影响光反应和暗反应速率，蔗糖合成减少；高温破坏光合色素结构或类囊体薄膜稳定性，导致光反应受阻，光合产物减少；所以即使 LIN5 基因高表达，番茄仍会减产 10．【答案】(1) 类囊体薄膜；Ⅱ；H⁺顺浓度梯度跨膜运输释放的能量 (2) O₂浓度过高，Rubisco 会催化 C₅与 O₂反应进行光呼吸，导致用于暗反应的 C₅减少，从而抑制暗反应的进行；消耗过剩的 ATP 和 NADPH，减少活性氧等自由基的产生 (3) 气孔导度降低；高温胁迫使该植物叶绿体的 PSⅡ 受损，叶绿体转化光能的效率和电子传递的速率降低，抑制光反应进行，降低了光合作用速率 真题实战 限时：18~20分钟 题号 1 2 3 4 答案 C B D BD 5．【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) 温度；主动运输 (3) 物质代谢：氮是叶绿素（或光合作用相关酶）的组成元素，更多氮可合成更多叶绿素 / 光合酶，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 6．【答案】(1) 类囊体薄膜；活跃的化学能；有机物（糖类）；细胞质基质和线粒体基质 (2) 38；水稻固定 CO₂​的速率是总光合速率，总光合速率 = 净光合速率（光照下 CO₂​吸收速率）+ 呼吸速率（黑暗下 CO₂​释放速率），计算得 38℃时总光合速率为 29.74，为三组中最大 (3) 高温干燥条件下，水稻为减少水分散失，气孔大量关闭，CO₂​吸收量减少，暗反应速率降低，导致光合速率下降 7．【答案】(1) S；NADH；暗反应 (2) 3磷酸甘油酸；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 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10讲 光合作用与能量转化（培优讲义） 内容导航 考情・靶向定标（命题规律 考情解读 备考策略） 考点・高频聚焦（高频脉络 高频深挖 易错辨析） 考点01 光合作用的原理 高分聚焦：光合作用的过程 易错辨析：5个易错易混判断辨析 思维建模：思维训练与应用 考点02 影响光合作用的因素及其应用 高分聚焦：影响光合作用的因素 易错辨析：3个易错易混判断辨析 思维建模：思维训练与应用 实战・思维应用（限时训练 能力进阶 真题实战） 考情·靶向定标 命题规律·考情解读 考点分类 命题规律 考情解读 2026 2025 2024 考点01 光合作用的原理 2026·北京卷，3；2026·河北卷，14 2025·河北卷，4；2025·江苏卷，21 2024·湖南卷，17； 立足生命观念、科学探究、科学思维核心素养，选择、填空、实验大题均高频考查，是代谢模块重难点，综合性强、分值占比高。常结合曲线、实验C4/CAM 植物、光合呼吸综合计算命题。命题情境：大棚种植、逆境胁迫、光合产物运输； 核心考查：光反应与暗反应物质能量变化、光合呼吸综合计算、环境因素曲线、农业增产措施； 考点02 影响光合作用的因素及其应用 2026·江西卷，13；2026·云南卷，17 2025·河南·T17　2025·广东·T18　2025·浙江1月选考·T22　2025·北京·T18 2024·山东·T21　2024·湖北·T21　2024·安徽·T16　2024·重庆·T18 备考策略 高考定位：本专题综合性强，计算题、实验题为拉分题型，需吃透过程逻辑，避免公式混淆失分。 备考核心：紧抓光反应→暗反应→能量转化→影响因素→农业应用主线，理清光能→活跃化学能→稳定化学能完整转化路径，区分总光合、净光合、呼吸速率三者关系。 备考锦囊：梳理光反应、暗反应场所、物质、能量完整流程图，熟记教材新增水光解、蔗糖运输等内容； 专项训练光合呼吸气体、有机物计算，吃透光照、CO₂双变量曲线； 考点・高频聚焦 考点01 光合作用的原理 高分聚焦 光合作用的过程 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 与光的关系 必须在光下进行 不直接依赖光 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解：H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3 ②C3的还原：2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解：ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解：NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量转化 光能→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→有机物中的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋ (1)叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O的分解和NADPH的合成；一方面用于ATP的合成。 (2)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 易错辨析 (1)植物细胞产生的O2只能来自光合作用(　×　) 【解析】　光合作用通过H2O的光解可以产生O2，另外，植物细胞中具有过氧化氢酶，可以催化H2O2水解为H2O和O2。 (2)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少(　×　) 【解析】　光反应中生成NADPH。 (3)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原(　√　) (4)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降(　√　) (5)光合作用的解析促进花期控制技术的成熟(　×　) 【解析】　光合作用的解析主要是对植物的光合作用机制进行研究，而花期控制技术更多地涉及植物激素、环境因素等方面的知识，光合作用的解析与花期控制技术的成熟关系不大。 思维建模 【思维训练】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)。 【答案与提示】　(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光能还是来自膜内外H＋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CO2浓度和适当提高环境温度 考点02 影响光合作用的因素及其应用 高分聚焦 影响光合作用的因素： ①光照强度 原理：影响光反应阶段，影响 ATP 及NADPH  的产生，进而影响C3的还原，影响暗反应。 应用：温室大棚适当提高光照强度（如阴天时补光）可以提高光合速率 ②CO2浓度 原理：影响C3的生成，影响暗反应阶段。 曲线图分析：图1中A点表示CO2补偿点；图2中点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。BB点和点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。 应用：.大田中增加空气流动，以增加CO2浓度， 如“正其行通其风”；.温室中可增施有机肥，有机肥被微生物分解可产生CO2，以增大CO2浓度。 ③温度 原理：通过影响酶活性进而影响光合作用（主要影响暗反应） 应用：.大田中适时播种； .温室中，适当增加昼夜温差，保证植物有机物的积累 易错辨析 (1)植物工厂常采用无土栽培技术，生产时应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同(　×　) 【解析】为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度。 (2)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用(　×　) 【解析】　弱光条件下植物没有O2的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的O2被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有O2的释放。 (3)在夏季晴朗无云的白天，12时左右光合作用强度明显减弱，原因可能是叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少(　√　) 思维建模 【思维训练】气孔是由一对保卫细胞围成的孔隙，保卫细胞含叶绿体。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度。但在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性的开放和闭合，称为“气孔振荡”。请回答下列问题： (1)“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行，原因是__________________________________________________________________________。 (2)关于气孔开闭的假说之一：在光下，由于保卫细胞中光合速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率，导致细胞间CO2浓度下降，引起pH升高，促进酶促反应淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞________(填“吸水”或“失水”)导致气孔开放。黑暗时，保卫细胞内葡萄糖浓度低，气孔关闭。 (3)关于上述假说的机理，研究者利用拟南芥开展了进一步的研究。 ①研究人员欲研究蛋白质TOR激酶在气孔开闭中的作用及机理，以光照12 h与黑暗12 h为光照周期进行实验，结果如图1、图2所示： 结合图1、图2所示的结果，可得出TOR激酶在气孔开闭中的作用原理是_______________ ______________________________________________________________________________。 ②研究发现，蔗糖也能促进气孔打开，为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAMI的相对表达量。 组别 1 2 3 4 蔗糖 － ＋ － ＋ TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋ 光照后淀粉降解酶BAMI的相对表达量 ** *** * * 注：“＋”表示添加，“－”表示没有添加，“*”越多代表表达量越高。 实验处理及结果如表所示。分析可知，蔗糖、TOR激酶、BAMI表达量与气孔开闭之间的关系是__________________________________________________________________________。 【答案与提示】　(1)闭合时减少水分散失，开放时保证CO2供应以进行光合作用　(2)大于　吸水　(3)①TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，保卫细胞渗透压升高吸水，使气孔打开　②蔗糖通过提高TOR激酶的活性提高淀粉降解酶BAMI的表达量，促进淀粉分解为葡萄糖，使保卫细胞吸水，气孔打开 实战・思维应用 突破演练 限时：20分钟 1．（2026·北京东城·一模）下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是（    ） A．O2的跨膜运输 B．Mg2+的吸收 C．光能的转化 D．CO2的固定 【答案】A 【解析】A、O2的跨膜运输方式为自由扩散，顺浓度梯度运输，既不需要载体蛋白协助，也不需要酶的参与，因此不需要蛋白质参与，A符合题意； B、Mg2+进入叶绿体的方式为主动运输，需要载体蛋白的协助，同时需要消耗能量，因此需要蛋白质参与，B不符合题意； C、光能的转化发生在光合作用的光反应阶段，该过程需要ATP合成酶等多种蛋白质类酶的催化，因此需要蛋白质参与，C不符合题意； D、CO2的固定属于光合作用暗反应阶段的反应，需要核酮糖二磷酸羧化酶等蛋白质类酶的催化，因此需要蛋白质参与，D不符合题意。 2．（2026·江苏南通·一模）在塑料大棚中种植西瓜时，相关处理措施及其目的叙述错误的是（　　） A．注意合理密植，有利于提高西瓜品质和产量 B．白天适当提高温度，有利于提高光合速率、降低呼吸速率 C．摘除多余蔓枝，减少枝叶徒长，有利于养分供给果实 D．花期人工辅助授粉，有利于提高坐果率 【答案】B 【解析】A、合理密植可充分利用光照和空间资源，提高光能利用率，减少因过度遮阴导致的呼吸消耗，从而提升光合产物积累，提高品质和产量，A正确； B、白天适当升温可提高光合作用相关酶的活性，促进光反应与暗反应，提高光合速率；但温度升高会增强呼吸作用相关酶的活性，使呼吸速率上升而非降低（呼吸速率在适宜范围内随温度升高而加快），B错误； C、摘除多余蔓枝可减少营养器官（枝叶）对无机盐、水分及有机养分的竞争性消耗，使光合产物更多供给果实发育，C正确； D、人工辅助授粉可弥补大棚内传粉媒介（如昆虫）的不足，确保花粉落到柱头完成受精，形成种子并促进果实发育，提高坐果率，D正确； 故选B。 3．（2026·重庆·三模）下列关于水稻细胞结构与物质的叙述，正确的是（    ） A．水稻细胞细胞膜上的载体蛋白可参与矿质离子的跨膜运输过程 B．水稻叶肉细胞的叶绿体基质中可完成CO2的固定与C3的还原，产生O2 C．水稻细胞的溶酶体可合成多种水解酶，用于分解衰老、损伤的细胞器 D．水稻根尖分生区细胞的中心体与细胞分裂过程中纺锤体的形成有关 【答案】A 【解析】A、细胞膜上的载体蛋白具有专一性，可协助矿质离子进行主动运输或协助扩散，A正确； B、O2产生于叶绿体的类囊体薄膜（光反应阶段），叶绿体基质中进行暗反应，不产生O2，B错误； C、水解酶的本质是蛋白质，由核糖体合成，C错误； D、水稻是高等植物，细胞中无中心体，纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝形成，D错误。 4．（2026·天津滨海新区·模拟预测）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（　　） A．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 B．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 C．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 D．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O 【答案】D 【解析】A、叶绿体基质是暗反应的场所，暗反应发生CO2的固定过程消耗CO2；线粒体基质是有氧呼吸第二阶段的场所，丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，会生成CO2，A正确； B、类囊体膜是光反应的场所，光反应中发生水的光解，生成O2；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，[H]和O2结合生成水，消耗O2，B正确； C、叶绿体基质中进行暗反应，可将CO2等无机物合成糖类等有机物；线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解丙酮酸（有机物），C正确； D、类囊体膜上发生水的光解，消耗H2O；但线粒体基质进行有氧呼吸第二阶段需要消耗H2O，H2O的生成发生在有氧呼吸第三阶段的线粒体内膜上，D错误。 5．（2026·广东佛山·二模）科学家在对光合作用的探究中相继进行了多个经典实验。下列关于相关实验的叙述，错误的是（　　） 实验过程及结果 实验结论 A 在黑暗中用极细的光束照射水绵，需氧细菌只向叶绿体被照射的部位集中 叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 B 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 C 在离体叶绿体悬浮液（没有CO2）中加入铁盐，在光照下释放出O2 植物光合作用产生O2的氧元素全部来自水 D 用14CO2供小球藻进行光合作用，经检测放射性先后出现在C3、C6中 光合作用过程中碳元素转移路径：CO2→C3→（CH2O） A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A、该实验是恩格尔曼的探究实验，需氧细菌只向叶绿体被照射部位集中，说明该部位光合作用释放了氧气，可得出叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧的结论，A正确； B、红光和蓝紫光区域聚集大量需氧细菌，说明这两个区域光合作用放氧更多，可得出叶绿体主要吸收红光和蓝紫光的结论，B正确； C、该实验为希尔反应，仅能证明离体叶绿体在光照条件下可分解水释放O2，无法证明O2的氧元素全部来自水，该结论是鲁宾和卡门通过同位素标记法实验得出的，C错误； D、该实验是卡尔文探究碳转移路径的实验，放射性先后出现在C3、C6（糖类）中，可得出碳元素转移路径为CO2→C3→（CH2O）的结论，D正确。 6．（2026·四川眉山·二模）水华是有害的生态现象，其成因是含氮或磷的污水排放，导致水体富营养化，引发蓝细菌等浮游生物大量繁殖所致。下列有关叙述正确的是（    ） A．蓝细菌是原核细胞，属于异养生物 B．蓝细菌能合成NADPH而不能合成NADH C．蓝细菌的一些结构和物质中含有N和P D．蓝细菌通过有丝分裂增殖而大量爆发 【答案】C 【解析】A、蓝细菌是原核细胞，细胞内含有叶绿素和藻蓝素，可进行光合作用，属于自养生物，A错误； B、NADPH是蓝细菌光合作用光反应的产物，同时蓝细菌可进行细胞呼吸，呼吸作用过程中能合成NADH，B错误； C、蓝细菌的细胞膜（含磷脂，磷脂的组成元素为C、H、O、N、P）、核酸（组成元素为C、H、O、N、P）等结构和物质都含有N和P，C正确； D、有丝分裂是真核细胞的增殖方式，蓝细菌为原核生物，通过二分裂的方式增殖，D错误。 7．（2026·湖南长沙·模拟预测）植物叶绿体中存在两条交替电子传递途径，分别为线性电子传递（LET）和环式电子传递（CET）。LET可同时产生ATP和NADPH，伴随O2释放；CET仅驱动ATP合成，不产生NADPH、不释放O2，主要用于补充暗反应所需ATP。高温强光下，植物会主动上调CET比例，降低LET比例。下列分析错误的是（     ） A．高温强光下CET增强，可缓解NADPH过量积累导致的光抑制损伤 B．CET与LET的协同调控，可适配暗反应对ATP、NADPH的比例需求 C．暗反应速率下降时，CET比例降低，LET比例升高以减少光能吸收 D．两种电子传递途径均依赖类囊体薄膜上的光合色素与电子传递蛋白 【答案】C 【解析】A、高温强光下CET增强、LET比例降低，NADPH生成量减少，可避免NADPH过量积累引发的光抑制损伤，A正确； B、LET可同时产生ATP和NADPH，CET仅产生ATP，二者协同调控可调节ATP与NADPH的生成比例，适配暗反应对二者的比例需求，B正确； C、暗反应速率下降时，对ATP和NADPH的消耗减少，若CET比例降低、LET比例升高，会导致NADPH和ATP过量积累，加重光损伤，且LET比例升高无法减少光能吸收，C错误； D、两种电子传递途径均属于光反应过程，发生在类囊体薄膜上，都依赖类囊体薄膜上的光合色素吸收光能，以及电子传递蛋白完成电子传递过程，D正确。 8．（2026·北京·模拟预测）如图是菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用的部分过程，a、b代表气体。下列相关叙述正确的是（     ） A．物质a、b分别代表和 B．过程②发生在膜上，过程①③④发生在基质 C．过程②③在光下才能进行，①④无光条件也能进行 D．过程②产生的还原型辅酶为NADPH，④产生的还原型辅酶为NADH 【答案】D 【解析】分析题图可知，过程①为有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，物质a为O2；过程②为光合作用的光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，在有光条件下进行，产生的还原型辅酶为NADPH；过程③为光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，有光无光均可发生，物质b为CO2；过程④为有氧呼吸第一、二阶段，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，产生的还原型辅酶为NADH。D正确，ABC错误。 9．（2026·四川宜宾·模拟预测）氰化物是一种剧毒物质，其通过抑制与的结合，使得组织细胞不能利用氧而陷入内窒息。下图以植物根尖为实验对象，研究氰化物对细胞正常生命活动的影响。下列说法错误的是（     ） A．K是植物细胞的重要组成元素，通过实验甲，可以判断植物根尖细胞吸收属于主动运输过程 B．实验甲中4h后氧气消耗速率下降是细胞外浓度降低所导致 C．实验乙中4h后由于不能再利用氧气，细胞不再吸收 D．光合作用也能生成ATP，但一般不为运输提供能量 【答案】C 【解析】A、K是植物细胞的大量元素，属于重要组成元素；实验甲加入KCl后氧气消耗速率明显升高，说明根尖吸收K+需要消耗有氧呼吸产生的能量，属于主动运输，A正确； B、实验甲中细胞不断主动吸收K+，4h后细胞外K+浓度降低，K+运输速率减慢，需要的能量减少，因此有氧呼吸速率下降，氧气消耗速率降低，B正确； C、氰化物抑制有氧呼吸，但细胞还可通过无氧呼吸产生少量ATP，仍可吸收K+（实验乙曲线也未降到0），并非不再吸收K+，C错误； D、光合作用光反应产生的ATP仅用于暗反应C3的还原，一般不为K+的主动运输提供能量，细胞生命活动所需的ATP主要来自细胞呼吸，D正确。 10．（2026·陕西咸阳·三模）气孔是植物与外界进行气体交换的重要器官，气孔开闭与构成气孔的保卫细胞的状态密切相关。保卫细胞膜上的质子泵转运H+时依赖于ATP水解释放的能量，质子泵被ATP激活后，生物膜上K+、Cl﹣通道打开，导致气孔张开，过程如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．图中质子泵转运H+的方式与乙醇跨膜运输的方式相同 B．转运H+的过程中，质子泵磷酸化导致其空间结构改变 C．气孔张开的原因是K+、Cl﹣使细胞液浓度增大，保卫细胞失水 D．可对农作物大量施用钾肥增大植物气孔开度，有利于光合作用 【答案】B 【解析】A、质子泵转运H+依赖ATP水解释放的能量，属于主动运输；乙醇跨膜运输的方式为自由扩散，二者运输方式不同，A错误； B、转运H+的主动运输过程中，ATP水解产生的磷酸基团可使质子泵（载体蛋白）发生磷酸化，导致其空间结构发生改变，进而完成H+的转运，B正确； C、K+、Cl﹣进入保卫细胞后使细胞液浓度增大，细胞液渗透压升高，保卫细胞吸水膨胀，使气孔张开，C错误； D、大量施用钾肥会导致土壤溶液浓度过高，植物根细胞无法吸水甚至失水，出现烧苗现象，反而不利于植物生长和光合作用，D错误。 11．（2026·浙江金华·模拟预测）为探究温度对绿藻光合作用的影响，某同学利用绿藻悬液、密闭反应瓶、溶氧检测仪等材料进行实验，下列实验设计及叙述错误的是（    ） A．实验前需将绿藻悬液进行黑暗处理，排除细胞呼吸的干扰 B．反应瓶内应加入适量NaHCO3，保证CO2供应充足 C．实验的因变量为单位时间内反应瓶中的溶氧增加量 D．可设置5℃、15℃、25℃、35℃等系列温度梯度进行实验 【答案】A 【解析】A、本实验中单位时间溶氧增加量代表净光合速率，本身是总光合速率减去呼吸速率的结果，无需排除细胞呼吸的干扰；且黑暗处理通常用于消耗植物原有淀粉，不适用于本实验，A错误； B、NaHCO3溶液可作为CO2缓冲液，能为绿藻光合作用持续提供充足CO2，保证CO2作为无关变量不会干扰实验结果，B正确； C、光照条件下绿藻光合作用产生氧气、呼吸作用消耗氧气，单位时间内反应瓶中的溶氧增加量可反映净光合速率，是本实验的因变量，C正确； D、探究温度对光合作用的影响时设置一系列合理温度梯度，可得到不同温度下绿藻光合速率的变化规律，题中设置的温度梯度符合实验要求，D正确。 12．（2026·浙江绍兴·模拟预测）紫色硫细菌是一类广泛分布于水体中的厌氧型细菌，能利用硫化氢进行类似植物的光合作用，其反应式如图所示，其中（CH2O）表示糖类，下列相关叙述正确的是（    ） A．紫色硫细菌为自养生物 B．紫色硫细菌光合色素分布在类囊体膜上 C．紫色硫细菌适宜生活在光照充足的湖泊表层水域 D．紫色硫细菌产生的S被植物吸收后可用于合成核酸 【答案】A 【解析】A、紫色硫细菌可利用光能将CO2等无机物合成糖类等有机物，符合自养生物的特征，A正确； B、紫色硫细菌是原核生物，无叶绿体和类囊体结构，其光合色素分布在细胞膜上，B错误； C、紫色硫细菌为厌氧型细菌，湖泊表层水域溶氧量高，不适宜其生存，其适宜生活在缺氧的深层水域，C错误； D、核酸的组成元素为C、H、O、N、P，不含S元素，因此S不能用于合成核酸，D错误。 能力进阶 限时：15分钟 1．【生物膜系统】（2026·贵州贵阳·一模）真核细胞内的生物膜系统在结构与功能上高度适配，共同维系着细胞生命活动的有序进行。近期科研人员在研究细胞器互作与膜稳态时发现了诸多精妙机制。下列基于现代细胞生物学研究的推论与叙述中，逻辑严密且事实准确的是（     ） A．内质网膜向外与细胞膜直接相连，向内与核膜外层相连，构成了细胞内物质运输的骨架；在分泌蛋白的合成与运输过程中，内质网膜通过“出芽”形成囊泡与高尔基体膜融合，该过程不仅实现了膜成分的间接转化，还体现了生物膜在结构上的绝对连续性 B．叶绿体类囊体薄膜上附着有光合色素及多种酶，是光反应的场所；光反应产生的ATP和NADPH专一性地用于叶绿体基质中的暗反应，若暗反应受阻，光反应也会因产物积累而迅速停止，这体现了细胞器内部代谢途径的严格区室化与偶联机制 C．溶酶体膜内表面存在高度糖基化的跨膜蛋白，其表面形成的致密糖被不仅构成了物理屏障，还能通过改变膜局部的电荷分布与空间构象，有效防止内部酸性水解酶对膜结构的非特异性降解，这是生物膜“结构与功能高度适配”的典型微观体现 D．细胞膜上的载体蛋白在跨膜运输时表现出高度的底物特异性，但这种特异性并非绝对的一对一关系；例如某些氨基酸载体可同时转运结构相似的多种氨基酸，且其转运速率仅取决于膜两侧该物质的浓度差，不受细胞内能量代谢状态的调节 【答案】C 【解析】A、内质网膜与细胞膜、核膜直接相连体现生物膜的结构直接连续性，囊泡与高尔基体膜融合体现的是生物膜的流动性以及结构的间接联系，并非“绝对连续性”，A错误； B、暗反应受阻时，光反应产生的ATP和NADPH积累会抑制光反应速率，但光反应不会“迅速停止”，仍可在短时间内利用剩余的ADP、Pi和NADP+进行反应，B错误； C、溶酶体膜内表面高度糖基化形成的糖被可作为物理屏障，避免膜结构被内部的酸性水解酶降解，是生物膜结构与功能相适应的典型体现，C正确； D、若载体蛋白介导主动运输，转运速率会受细胞能量代谢状态调节，且无论主动运输还是协助扩散，转运速率都还受载体蛋白数量限制，并非仅由膜两侧浓度差决定，D错误。 2．（2026·湖北十堰·模拟预测）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．用化学传感器监测光照时的浓度变化，可计算出实际光合作用强度 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 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】A 【解析】A、光照时监测到的O2浓度变化是净光合作用强度（实际光合强度-呼吸作用强度），要计算实际光合作用强度，还需要测定黑暗条件下的呼吸作用强度，A错误； B、调节LED灯与烧杯的距离，可以改变光照强度（距离越远，光照越弱），以此设置不同的光照强度组（均为实验组）来做对比实验，B正确； C、叶脉为输导组织，用打孔器打孔时避开大叶脉，能保证圆叶片的大小、叶肉细胞量相对一致，C正确； D、同一烧杯中不同圆叶片可能存在位置差异，接受的光照强度不同，导致光合作用产生的O2量不同，所以浮起的快慢不同，D正确。 3．【蓝细菌】（2026·海南省直辖县级单位·模拟预测）发状念珠藻和多变鱼腥藻是两种产氢效率较高的蓝细菌，为清洁能源开发提供新方向，其中发状念珠藻将氮气还原成氨气的过程中会释放氢气。下列叙述错误的是（　　） A．两者都能进行光合作用，但场所不是叶绿体 B．两者都没有细胞核，且都可以边转录边翻译 C．两者都能进行水的光解，由此产生清洁能源 D．两者都有细胞膜，但并没有生物膜系统 【答案】C 【解析】A、蓝细菌含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用，其为原核生物，不含叶绿体，光合作用场所为光合片层，A正确； B、两者都是原核生物，没有核膜包被的成形细胞核，转录和翻译过程可同时进行，即边转录边翻译，B正确； C、蓝细菌光合作用光反应阶段水的光解产物是O2、NADPH和ATP，不产生氢气；题干说明发状念珠藻是在将氮气还原为氨气的固氮过程中释放氢气，并非来自水的光解，C错误； D、生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜共同组成，两者为原核生物，仅具有细胞膜，无核膜和具膜细胞器，因此没有生物膜系统，D正确。 4．【CO2泵】（2026·陕西榆林·模拟预测）科研团队研究了C4植物（如玉米）和C3植物（如小麦）在三种环境条件下的光合速率（μmol CO2·m-2·s-1），结果如表所示。已知玉米的叶肉细胞和维管束鞘细胞通过“CO2泵（CO2浓缩”）机制（将空气中的CO2“泵”到植物细胞一个局部高浓度CO2的环境中）协同完成光合作用，其PEP羧化酶对CO2亲和力极高。下列叙述错误的是（　　） 植物类型 适宜条件（25℃，正常光） 高温、强光（40℃，强光） 低CO2浓度（150ppm） 玉米 35 32 30 小麦 30 15 10 A．玉米光合速率高于小麦，与C4植物高效转运和固定CO2的机制有关 B．高温、强光下小麦光合速率下降，与其气孔开度减小导致CO2吸收受阻有关 C．与适宜条件比，低CO2浓度下，小麦叶绿体基质中C3含量增加，C5含量减少 D．低CO2浓度下玉米光合速率变化不大，体现了PEP羧化酶高亲和力维持碳固定的优势 【答案】C 【解析】A、玉米为C4植物，存在CO2浓缩机制，PEP羧化酶对CO2亲和力极高，可高效转运、固定CO2，因此光合速率高于C3植物小麦，A正确； B、高温、强光环境下，小麦为降低蒸腾作用减少水分散失，气孔开度减小，导致CO2吸收量减少，光合速率下降，B正确； C、低CO2浓度下，暗反应中CO2固定（CO2与C5结合生成C3）速率减慢，C3生成量减少，而短时间内C3还原速率基本不变，因此叶绿体基质中C3含量减少，C5含量增加，C错误； D、玉米的PEP羧化酶对CO2亲和力极高，低CO2浓度下仍可固定足量CO2维持碳反应进行，因此光合速率变化不大，体现了该酶的优势，D正确。 5．（2026·贵州黔西南·二模）卡尔文将培养的小球藻置于密闭容器中，持续通入14C标记的CO2，短时间后，利用热乙醇杀死细胞，提取细胞内物质，并分析物质的组成。下列有关叙述正确的是（　　） A．首先被检测出含有14C的物质是一种五碳化合物 B．延长通气反应时间，可检测到具有放射性的物质种类增加 C．研究暗反应中碳原子转移途径的实验要在避光环境下进行 D．停止CO2供应后的短时间内，含C的C3和C5的比值增大 【答案】B 【解析】A、卡尔文循环中，14C标记的CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，故首先检测到14C的物质是三碳化合物，A错误； B、延长反应时间，14C会从三碳化合物逐渐转移到葡萄糖、RuBP等多种物质中，放射性物质种类增加，B正确； C、暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，黑暗环境中光反应无法进行，暗反应也会停止，不能在黑暗中研究暗反应中碳原子转移途径，C错误； D、停止CO2供应的短时间内，C3生成减少，消耗不变，C3含量下降；C5消耗减少，生成不变，C5含量上升，故含14C的C3和C5的比值减小，D错误。 6．（2026·浙江温州·模拟预测）如图表示在正常光照条件下，发生在叶绿体基质中的卡尔文循环。据图分析，若突然停止供应，则短时间内叶绿体基质中不会增加的物质是（　　） A．三碳糖 B．ATP C．NADPH D．五碳糖 【答案】A 【解析】A、突然停止CO2供应，CO2固定过程受阻，三碳酸生成量减少，短时间内三碳酸还原生成三碳糖的原料减少，三碳糖生成量下降，因此三碳糖不会增加，A符合题意； B、突然停止CO2供应，三碳酸生成减少，还原三碳酸消耗的ATP减少，而短时间光反应仍正常产生ATP，因此ATP含量增加，B不符合题意； C、同理，还原三碳酸消耗的NADPH减少，光反应仍正常产生NADPH，因此NADPH含量增加，C不符合题意； D、CO2固定受阻，五碳糖的消耗减少，同时剩余的三碳酸仍可继续还原生成五碳糖，因此五碳糖含量增加，D不符合题意。 7．（2026·重庆江津·三模）光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖，图示蔗糖分子从韧皮部细胞运输至伴胞的过程。下列相关叙述正确的是（　　） A．图示不同细胞的细胞膜上载体种类的差异与胞内基因不同有关 B．蔗糖—H+同向转运体转运蔗糖时，肽键断裂导致其空间构象改变 C．光合产物以蔗糖而不是以葡萄糖的形式长距离运输有利于维持细胞渗透压的相对稳定 D．ATP不会影响蔗糖从韧皮部细胞运往伴胞 【答案】C 【解析】A、同一植物的韧皮部细胞和伴胞都由受精卵分裂分化而来，胞内基因完全相同，细胞膜上载体种类的差异是基因选择性表达的结果，并非胞内基因不同，A错误； B、载体蛋白转运物质时会发生空间构象改变，但该过程不会断裂肽键，肽键断裂属于蛋白质降解，载体蛋白可重复利用，不会在转运过程中被降解，B错误； C、蔗糖是二糖，相对分子质量大于葡萄糖，相同质量的蔗糖的物质的量远小于葡萄糖，对渗透压的影响更小，因此以蔗糖形式长距离运输光合产物，有利于维持细胞渗透压的相对稳定，C正确； D、ATP为H+通过H+-ATP酶运出伴胞供能，维持了细胞外H+的高浓度，H+的浓度梯度是蔗糖通过蔗糖-H+同向转运体进入伴胞的直接动力，因此ATP会影响蔗糖从韧皮部细胞运往伴胞的过程，D错误。 8．（2026·湖南长沙·模拟预测）为研究温度对某植物光合作用和呼吸作用的影响，研究人员测定了不同温度下该植物的净光合速率和呼吸速率（以CO₂吸收/释放速率表示），结果如下：15℃时净光合8、呼吸2；20℃时净光合12、呼吸3；25℃时净光合15、呼吸4；30℃时净光合17、呼吸5；35℃时净光合16、呼吸6；40℃时净光合10、呼吸7。下列分析正确的是（   ） A．25℃时该植物的总光合速率为19（单位略） B．30℃时该植物有机物积累速率最大，是生长的最适温度 C．35℃以后净光合速率下降主要是因为呼吸速率快速上升 D．若昼夜时间相等，在25℃条件下植物一昼夜积累的有机物最多 【答案】AB 【解析】A、总光合速率等于净光合速率加上呼吸速率。在25℃时，净光合速率为15，呼吸速率为4，那么总光合速率为15+4 =19（单位略），A正确； B、有机物积累速率由净光合速率决定，净光合速率越大，有机物积累速率越快。从题中数据可知，30℃时净光合速率为17，是所给温度中净光合速率最大的，所以此时有机物积累速率最大，是植物生长的最适温度，B正确； C、35℃以后净光合下降，不仅因为呼吸上升，更主要是因为高温导致光合酶活性下降、气孔关闭等，总光合速率本身也在下降，C错误； D、一昼夜积累的有机物量等于净光合速率乘以12减去呼吸速率乘以12，即12×（净光合速率-呼吸速率）。分别计算各温度下的值：15℃时为12×(8-2)=72；20℃时为12×(12-3)=108；25℃时为12×(15-4)=132；30℃时为12×(17-5)=144；35℃时为12×(16-6)=120；40℃时为12×(10-7)=36。通过比较可知，30℃时一昼夜积累的有机物最多，而不是25℃，D错误。 9．【植物的源和库】（2026·广东佛山·模拟预测）植物体制造或输出有机物的器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮存的器官称为“库”。光合产物从“源”器官向“库”器官的运输与分配如图，高温等环境胁迫会使番茄植株源库平衡发生改变，导致果实糖度降低、大幅减产。 (1)为研究光合产物从源分配到库的路径，给叶片供应14CO2，14CO2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。 (2)据图分析，在库中一部分蔗糖在酶的作用下发生分解，以单糖形式进行________为果实生长发育供能；一部分蔗糖则转化为淀粉等多糖储存。请推测高温胁迫下野生型番茄大幅减产和糖度低的原因是________。 (3)①为验证Lin5基因（细胞壁蔗糖转化酶的结构基因）是高温胁迫下影响光合产物分配的关键基因，科研人员将Lin5基因缺失突变体植株置于________条件下培养，预期出现番茄大幅减产、糖度低现象。 ②已知热响应元件（HSE）是一种当环境温度升高时可触发转录的DNA片段。为解决热胁迫引起减产的问题，科研人员拟将HSE靶向整合到Lin5基因的________之前，提升其________，从而获得在热胁迫保持稳定产量的“气候智能型”番茄。 (4)为了推广应用“气候智能型”番茄，在人工栽培条件下检测其耐受的高温阈值，发现温度高于45℃时仍会减产。请从光合作用的角度分析可能的限制因素，并阐明原因________。 【答案】(1) 五碳化合物或C5 ATP、NADPH (2) 氧化分解/细胞呼吸 高温使光合产物从源器官向库器官的转运/分配减少；高温使细胞壁蔗糖转化酶数量减少；蔗糖转化为葡萄糖和果糖减少、番茄果实能量供应不足、发育受限 (3) 正常温度 启动子 表达量 (4)高温导致光合作用相关酶活性下降，影响光反应和暗反应速率，蔗糖合成减少；高温破坏光合色素结构或类囊体薄膜稳定性，导致光反应受阻，光合产物减少；所以即使LIN5基因高表达，番茄仍会减产 【解析】（1）为研究光合产物从源分配到库的路径，使用同位素标记法进行设计；给叶片供应14CO2，14CO2先与叶绿体内的C5结合而被固定，形成的产物C3被还原为糖需接受光反应合成的ATP、NADPH中的化学能，且后者还可提供还原剂。 （2）据图分析，在库中一部分蔗糖在酶的作用下发生分解，以单糖形式进行氧化分解/细胞呼吸为果实生长发育供能；一部分蔗糖则转化为淀粉等多糖储存，这些过程均需要相关酶的催化。高温胁迫下野生型番茄大幅减产和耱度低的原因是高温使光合产物从源器官向库器官的转运/分配减少；高温使细胞壁蔗糖转化酶数量减少；蔗糖转化为葡萄糖和果糖减少、糖度减少，番茄果实能量供应不足、发育受限，因而表现出产量下降、糖度下降的现象。 （3）①为验证Lin5基因（细胞壁蔗糖转化酶的结构基因）是高温胁迫下影响光合产物分配的关键基因，科研人员将Lin5基因缺失突变体植株置于正常温度条件下培养，由于Lin5基因缺失，会出现番茄大幅减产、糖度低现象。 ②已知热响应元件（HSE）是一种当环境温度升高时可触发转录的DNA片段。为解决热胁迫引起减产的问题，科研人员拟将HSE靶向整合到Lin5基因的启动子之前，保证同步表达，提升其表达量，从而获得在热胁迫保持稳定产量的“气候智能型”番茄。 （4）为了推广应用“气候智能型”番茄，在人工栽培条件下检测其耐受的高温阈值，发现温度高于45℃时仍会减产。根据影响光合作用的因素推测，高温导致光合作用相关酶活性下降，影响光反应和暗反应速率，蔗糖合成减少；高温破坏光合色素结构或类囊体薄膜稳定性，导致光反应受阻，光合产物减少；所以即使LIN5基因高表达，番茄仍会减产。 10．（2026·安徽阜阳·模拟预测）如图为某高等植物部分生理过程的示意图；其中PSI和PSII是由光合色素和蛋白质组成的复合物，是植物进行光反应的重要组成部分；Rubisco可催化C与CO2反应进行暗反应；也可催化C与O2反应进行光呼吸。回答下列问题： (1)PSⅠ和PSⅡ位于叶绿体的__________上，其中PS__________中光合色素吸收的光能把水分解。图中ATP的合成消耗的能量直接来自__________________________________。 (2)据图分析，环境中的O2浓度过高会导致该植物的光合速率降低，主要原因是__________。过强光照会导致该植物细胞内ATP和NADPH过剩，产生活性氧等自由基对PSⅡ造成破坏，而光呼吸的存在可以避免这种破坏，据此推测光呼吸在此过程中的作用是______________________________________。 (3)为了探究高温胁迫对该植物光合作用的影响，研究人员进行了相关实验，结果如表所示。据表分析，高温胁迫时该植物净光合速率降低的主要原因有：①高温胁迫下，该植物叶片的_________，导致胞间CO2浓度降低，抑制暗反应进行，降低了光合作用速率；②__________________________________。 净光合速率/（μmolCO2·m-2·s-1） 胞间CO2浓度/（μmolCO2·mol-1） 气孔导度/（molH2O·m-2·s-1） Fv/Fm rETR 处理 适温 6.39 316.62 0.124 0.83 70.3 温度 高温 1.52 289.54 0.025 0.69 67.36 注：气孔导度表示气孔张开程度；Fv/Fm表示PSII的最大光能转化速率，rETR表示相对电子传递速率，可反映PSII的损伤情况 【答案】(1) 类囊体薄膜 Ⅱ H+顺浓度梯度跨膜运输释放的能量 (2) O2浓度过高，Rubisco会催化C5与O2反应进行光呼吸,导致用于暗反应的C5减少，从而抑制暗反应的进行 消耗过剩的ATP和NADPH，减少活性氧等自由基的产生 (3) 气孔导度降低 高温胁迫使该植物叶绿体的PSⅡ受损,叶绿体转化光能的效率和电子传递的速率降低，抑制光反应进行，降低了光合作用速率 【解析】（1）光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，PSI和PSII是由光合色素和蛋白质组成的复合物，是植物进行光反应的重要组成部分，所以PSI、PSII均分布在此结构上；由图可知，水的光解发生于PSII，光合色素吸收光能驱动该过程；从题图的H⁺跨膜运输路径可知，ATP合成依赖类囊体膜两侧的质子（H⁺）浓度差提供的势能。 （2）根据题干Rubisco的双重催化特性，O2浓度过高，Rubisco会催化C5与O2反应进行光呼吸,导致用于暗反应的C5减少，从而抑制暗反应的进行；过强光照会导致该植物细胞内ATP和NADPH过剩，产生活性氧等自由基对PSⅡ造成破坏，光呼吸可以消耗过剩的ATP和NADPH，减少活性氧等自由基的产生，起到保护光合结构的作用。 （3）对比表格数据，高温组气孔导度远低于适温组，气孔开放程度下降会限制CO₂进入叶片，降低胞间CO₂浓度；同时高温组的Fv/Fm（PSII最大光能转化速率）和rETR（电子传递速率）均明显下降，说明高温损伤了PSII，叶绿体转化光能的效率和电子传递的速率降低，抑制光反应进行，降低了光合作用速率。 真题实战 限时：18~20分钟 1．（2026·浙江·高考真题）为探究不同环境因素对光合作用的影响，某同学选择金鱼藻、冰块、溶液、台灯、烧杯、氧传感器、米尺等材料和用具进行实验。下列叙述错误的是（　　） A．可探究的环境因素有光照强度、温度、浓度等 B．实验中可用单位时间的释放量表示光合速率 C．将室温下的实验装置移至冰水中，光合速率持续上升 D．可通过调节台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度 【答案】C 【解析】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。 2．（2026·北京·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】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。 3．（2026·广东·高考真题）某种硝化细菌能将NH3氧化形成HNO2，并利用该过程释放的能量将无机物合成为有机物。该种细菌（     ） A．具有核膜 B．为异养生物 C．可利用光能 D．可固定CO2 【答案】D 【解析】A、硝化细菌属于原核生物，原核生物没有以核膜为界限的细胞核，不具有核膜，A错误； B、该细菌能利用氧化NH3释放的能量将无机物合成为有机物，属于自养生物，不属于异养生物，B错误； C、该细菌合成有机物利用的是氧化NH3过程释放的化学能，无法利用光能，C错误； D、该细菌通过化能合成作用合成有机物，可利用CO2作为碳源，将其转化为有机物中的碳，D正确。 4．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）玉米籽粒形成过程中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2（PEPCK2）催化的反应如下图。下列叙述正确的是（　　） A．过程①在线粒体基质中进行 B．PEPCK2不能为草酰乙酸转化为PEP提供能量 C．PEPCK2不能催化其他来源的草酰乙酸转化为PEP D．PEPCK2活性提高可促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 【答案】BD 【解析】A、过程①是PEP转化为丙酮酸，该过程发生在细胞质基质，A错误； B、PEPCK2是酶，酶的作用是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，该反应的能量由ATP水解提供，B正确； C、酶的专一性是针对底物的结构，而非底物的来源，只要底物是草酰乙酸，PEPCK2就可以催化其转化为PEP，C错误； D、PEPCK2活性提高可促进草酰乙酸的转化，促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累，D正确。 5．（2026·河南·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) 温度 主动运输 (3) 物质代谢：氮是叶绿素（或光合作用相关酶）的组成元素，更多氮可合成更多叶绿素/光合酶，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】（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温度：温度会影响光合作用相关酶的活性，进而限制叶肉细胞对CO2的固定利用，相当于从反应端制约了CO2的消耗与利用效率。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NH4⁺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，氮参与呼吸酶等物质的合成，能增强细胞呼吸强度，为光合作用提供更多ATP，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。 6．（2026·云南·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 活跃的化学能 有机物（糖类） 细胞质基质和线粒体基质 (2) 38 水稻固定CO2​的速率是总光合速率，总光合速率=净光合速率（光照下CO2​吸收速率）+呼吸速率（黑暗下CO2​释放速率），计算得38℃时总光合速率为29.74，为三组中最大 (3) 高温干燥条件下，水稻为减少水分散失，气孔大量关闭，CO2​吸收量减少，暗反应速率降低，导致光合速率下降 【解析】（1）叶绿体中吸收光能的光合色素只分布在类囊体薄膜上；光反应将光能转化为活跃的化学能，储存在ATP和NADPH中；暗反应最终将CO2转化为储存能量的有机物（糖类）；水稻是真核植物，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质产生CO2，无氧呼吸在细胞质基质产生CO2，因此产CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质。 （2）固定CO2的速率代表总光合速率，总光合速率=净光合速率+呼吸速率：表格中光照下CO2吸收速率是净光合速率，黑暗下CO2释放速率是呼吸速率，计算得：28℃总光合=22.52+3.26=25.78、34℃总光合=23.41+4.56=27.97、38℃总光合=24.15+5.59=29.74，因此38℃时固定CO2速率最高。 （3）高温干燥环境下，水稻蒸腾作用过强，为减少水分散失，叶片气孔会大量关闭，导致CO2吸收量减少，暗反应原料不足，速率下降，最终整体光合速率降低。 7．（2026·山东·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 暗反应 (2) 3-磷酸甘油酸 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】（1）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。 （2）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，因此图中三碳化合物是3-磷酸甘油酸；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。 （3）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。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10讲 光合作用与能量转化（培优讲义） 内容导航 考情・靶向定标（命题规律 考情解读 备考策略） 考点・高频聚焦（高频脉络 高频深挖 易错辨析） 考点01 光合作用的原理 高分聚焦：光合作用的过程 易错辨析：5个易错易混判断辨析 思维建模：思维训练与应用 考点02 影响光合作用的因素及其应用 高分聚焦：影响光合作用的因素 易错辨析：3个易错易混判断辨析 思维建模：思维训练与应用 实战・思维应用（限时训练 能力进阶 真题实战） 考情·靶向定标 命题规律·考情解读 考点分类 命题规律 考情解读 2026 2025 2024 考点01 光合作用的原理 2026·北京卷，3；2026·河北卷，14 2025·河北卷，4；2025·江苏卷，21 2024·湖南卷，17； 立足生命观念、科学探究、科学思维核心素养，选择、填空、实验大题均高频考查，是代谢模块重难点，综合性强、分值占比高。常结合曲线、实验C4/CAM 植物、光合呼吸综合计算命题。命题情境：大棚种植、逆境胁迫、光合产物运输； 核心考查：光反应与暗反应物质能量变化、光合呼吸综合计算、环境因素曲线、农业增产措施； 考点02 影响光合作用的因素及其应用 2026·江西卷，13；2026·云南卷，17 2025·河南·T17　2025·广东·T18　2025·浙江1月选考·T22　2025·北京·T18 2024·山东·T21　2024·湖北·T21　2024·安徽·T16　2024·重庆·T18 备考策略 高考定位：本专题综合性强，计算题、实验题为拉分题型，需吃透过程逻辑，避免公式混淆失分。 备考核心：紧抓光反应→暗反应→能量转化→影响因素→农业应用主线，理清光能→活跃化学能→稳定化学能完整转化路径，区分总光合、净光合、呼吸速率三者关系。 备考锦囊：梳理光反应、暗反应场所、物质、能量完整流程图，熟记教材新增水光解、蔗糖运输等内容； 专项训练光合呼吸气体、有机物计算，吃透光照、CO₂双变量曲线； 考点・高频聚焦 考点01 光合作用的原理 高分聚焦 光合作用的过程 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 与光的关系 必须在光下进行 不直接依赖光 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解：H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3 ②C3的还原：2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解：ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解：NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量转化 光能→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→有机物中的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋ (1)叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O的分解和NADPH的合成；一方面用于ATP的合成。 (2)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 易错辨析 (1)植物细胞产生的O2只能来自光合作用(　　) (2)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少(　　) (3)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原(　　) (4)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降(　　) (5)光合作用的解析促进花期控制技术的成熟(　　) 思维建模 【思维训练】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)。 考点02 影响光合作用的因素及其应用 高分聚焦 影响光合作用的因素： ①光照强度 原理：影响光反应阶段，影响 ATP 及NADPH  的产生，进而影响C3的还原，影响暗反应。 应用：温室大棚适当提高光照强度（如阴天时补光）可以提高光合速率 ②CO2浓度 原理：影响C3的生成，影响暗反应阶段。 曲线图分析：图1中A点表示CO2补偿点；图2中点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。BB点和点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。 应用：.大田中增加空气流动，以增加CO2浓度， 如“正其行通其风”；.温室中可增施有机肥，有机肥被微生物分解可产生CO2，以增大CO2浓度。 ③温度 原理：通过影响酶活性进而影响光合作用（主要影响暗反应） 应用：.大田中适时播种； .温室中，适当增加昼夜温差，保证植物有机物的积累 易错辨析 (1)植物工厂常采用无土栽培技术，生产时应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同(　　) (2)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用(　　) (3)在夏季晴朗无云的白天，12时左右光合作用强度明显减弱，原因可能是叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少(　　) 思维建模 【思维训练】气孔是由一对保卫细胞围成的孔隙，保卫细胞含叶绿体。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度。但在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性的开放和闭合，称为“气孔振荡”。请回答下列问题： (1)“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行，原因是__________________________________________________________________________。 (2)关于气孔开闭的假说之一：在光下，由于保卫细胞中光合速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率，导致细胞间CO2浓度下降，引起pH升高，促进酶促反应淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞________(填“吸水”或“失水”)导致气孔开放。黑暗时，保卫细胞内葡萄糖浓度低，气孔关闭。 (3)关于上述假说的机理，研究者利用拟南芥开展了进一步的研究。 ①研究人员欲研究蛋白质TOR激酶在气孔开闭中的作用及机理，以光照12 h与黑暗12 h为光照周期进行实验，结果如图1、图2所示： 结合图1、图2所示的结果，可得出TOR激酶在气孔开闭中的作用原理是_______________ ______________________________________________________________________________。 ②研究发现，蔗糖也能促进气孔打开，为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAMI的相对表达量。 组别 1 2 3 4 蔗糖 － ＋ － ＋ TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋ 光照后淀粉降解酶BAMI的相对表达量 ** *** * * 注：“＋”表示添加，“－”表示没有添加，“*”越多代表表达量越高。 实验处理及结果如表所示。分析可知，蔗糖、TOR激酶、BAMI表达量与气孔开闭之间的关系是__________________________________________________________________________。 实战・思维应用 突破演练 限时：20分钟 1．（2026·北京东城·一模）下列在叶绿体中发生的生理过程，不需要蛋白质参与的是（    ） A．O2的跨膜运输 B．Mg2+的吸收 C．光能的转化 D．CO2的固定 2．（2026·江苏南通·一模）在塑料大棚中种植西瓜时，相关处理措施及其目的叙述错误的是（　　） A．注意合理密植，有利于提高西瓜品质和产量 B．白天适当提高温度，有利于提高光合速率、降低呼吸速率 C．摘除多余蔓枝，减少枝叶徒长，有利于养分供给果实 D．花期人工辅助授粉，有利于提高坐果率 3．（2026·重庆·三模）下列关于水稻细胞结构与物质的叙述，正确的是（    ） A．水稻细胞细胞膜上的载体蛋白可参与矿质离子的跨膜运输过程 B．水稻叶肉细胞的叶绿体基质中可完成CO2的固定与C3的还原，产生O2 C．水稻细胞的溶酶体可合成多种水解酶，用于分解衰老、损伤的细胞器 D．水稻根尖分生区细胞的中心体与细胞分裂过程中纺锤体的形成有关 4．（2026·天津滨海新区·模拟预测）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（　　） A．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 B．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 C．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 D．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O 5．（2026·广东佛山·二模）科学家在对光合作用的探究中相继进行了多个经典实验。下列关于相关实验的叙述，错误的是（　　） 实验过程及结果 实验结论 A 在黑暗中用极细的光束照射水绵，需氧细菌只向叶绿体被照射的部位集中 叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 B 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 C 在离体叶绿体悬浮液（没有CO2）中加入铁盐，在光照下释放出O2 植物光合作用产生O2的氧元素全部来自水 D 用14CO2供小球藻进行光合作用，经检测放射性先后出现在C3、C6中 光合作用过程中碳元素转移路径：CO2→C3→（CH2O） A．A B．B C．C D．D 6．（2026·四川眉山·二模）水华是有害的生态现象，其成因是含氮或磷的污水排放，导致水体富营养化，引发蓝细菌等浮游生物大量繁殖所致。下列有关叙述正确的是（    ） A．蓝细菌是原核细胞，属于异养生物 B．蓝细菌能合成NADPH而不能合成NADH C．蓝细菌的一些结构和物质中含有N和P D．蓝细菌通过有丝分裂增殖而大量爆发 7．（2026·湖南长沙·模拟预测）植物叶绿体中存在两条交替电子传递途径，分别为线性电子传递（LET）和环式电子传递（CET）。LET可同时产生ATP和NADPH，伴随O2释放；CET仅驱动ATP合成，不产生NADPH、不释放O2，主要用于补充暗反应所需ATP。高温强光下，植物会主动上调CET比例，降低LET比例。下列分析错误的是（     ） A．高温强光下CET增强，可缓解NADPH过量积累导致的光抑制损伤 B．CET与LET的协同调控，可适配暗反应对ATP、NADPH的比例需求 C．暗反应速率下降时，CET比例降低，LET比例升高以减少光能吸收 D．两种电子传递途径均依赖类囊体薄膜上的光合色素与电子传递蛋白 8．（2026·北京·模拟预测）如图是菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用的部分过程，a、b代表气体。下列相关叙述正确的是（     ） A．物质a、b分别代表和 B．过程②发生在膜上，过程①③④发生在基质 C．过程②③在光下才能进行，①④无光条件也能进行 D．过程②产生的还原型辅酶为NADPH，④产生的还原型辅酶为NADH 9．（2026·四川宜宾·模拟预测）氰化物是一种剧毒物质，其通过抑制与的结合，使得组织细胞不能利用氧而陷入内窒息。下图以植物根尖为实验对象，研究氰化物对细胞正常生命活动的影响。下列说法错误的是（     ） A．K是植物细胞的重要组成元素，通过实验甲，可以判断植物根尖细胞吸收属于主动运输过程 B．实验甲中4h后氧气消耗速率下降是细胞外浓度降低所导致 C．实验乙中4h后由于不能再利用氧气，细胞不再吸收 D．光合作用也能生成ATP，但一般不为运输提供能量 10．（2026·陕西咸阳·三模）气孔是植物与外界进行气体交换的重要器官，气孔开闭与构成气孔的保卫细胞的状态密切相关。保卫细胞膜上的质子泵转运H+时依赖于ATP水解释放的能量，质子泵被ATP激活后，生物膜上K+、Cl﹣通道打开，导致气孔张开，过程如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．图中质子泵转运H+的方式与乙醇跨膜运输的方式相同 B．转运H+的过程中，质子泵磷酸化导致其空间结构改变 C．气孔张开的原因是K+、Cl﹣使细胞液浓度增大，保卫细胞失水 D．可对农作物大量施用钾肥增大植物气孔开度，有利于光合作用 11．（2026·浙江金华·模拟预测）为探究温度对绿藻光合作用的影响，某同学利用绿藻悬液、密闭反应瓶、溶氧检测仪等材料进行实验，下列实验设计及叙述错误的是（    ） A．实验前需将绿藻悬液进行黑暗处理，排除细胞呼吸的干扰 B．反应瓶内应加入适量NaHCO3，保证CO2供应充足 C．实验的因变量为单位时间内反应瓶中的溶氧增加量 D．可设置5℃、15℃、25℃、35℃等系列温度梯度进行实验 12．（2026·浙江绍兴·模拟预测）紫色硫细菌是一类广泛分布于水体中的厌氧型细菌，能利用硫化氢进行类似植物的光合作用，其反应式如图所示，其中（CH2O）表示糖类，下列相关叙述正确的是（    ） A．紫色硫细菌为自养生物 B．紫色硫细菌光合色素分布在类囊体膜上 C．紫色硫细菌适宜生活在光照充足的湖泊表层水域 D．紫色硫细菌产生的S被植物吸收后可用于合成核酸 能力进阶 限时：15分钟 1．【生物膜系统】（2026·贵州贵阳·一模）真核细胞内的生物膜系统在结构与功能上高度适配，共同维系着细胞生命活动的有序进行。近期科研人员在研究细胞器互作与膜稳态时发现了诸多精妙机制。下列基于现代细胞生物学研究的推论与叙述中，逻辑严密且事实准确的是（     ） A．内质网膜向外与细胞膜直接相连，向内与核膜外层相连，构成了细胞内物质运输的骨架；在分泌蛋白的合成与运输过程中，内质网膜通过“出芽”形成囊泡与高尔基体膜融合，该过程不仅实现了膜成分的间接转化，还体现了生物膜在结构上的绝对连续性 B．叶绿体类囊体薄膜上附着有光合色素及多种酶，是光反应的场所；光反应产生的ATP和NADPH专一性地用于叶绿体基质中的暗反应，若暗反应受阻，光反应也会因产物积累而迅速停止，这体现了细胞器内部代谢途径的严格区室化与偶联机制 C．溶酶体膜内表面存在高度糖基化的跨膜蛋白，其表面形成的致密糖被不仅构成了物理屏障，还能通过改变膜局部的电荷分布与空间构象，有效防止内部酸性水解酶对膜结构的非特异性降解，这是生物膜“结构与功能高度适配”的典型微观体现 D．细胞膜上的载体蛋白在跨膜运输时表现出高度的底物特异性，但这种特异性并非绝对的一对一关系；例如某些氨基酸载体可同时转运结构相似的多种氨基酸，且其转运速率仅取决于膜两侧该物质的浓度差，不受细胞内能量代谢状态的调节 2．（2026·湖北十堰·模拟预测）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．用化学传感器监测光照时的浓度变化，可计算出实际光合作用强度 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 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．【蓝细菌】（2026·海南省直辖县级单位·模拟预测）发状念珠藻和多变鱼腥藻是两种产氢效率较高的蓝细菌，为清洁能源开发提供新方向，其中发状念珠藻将氮气还原成氨气的过程中会释放氢气。下列叙述错误的是（　　） A．两者都能进行光合作用，但场所不是叶绿体 B．两者都没有细胞核，且都可以边转录边翻译 C．两者都能进行水的光解，由此产生清洁能源 D．两者都有细胞膜，但并没有生物膜系统 4．【CO2泵】（2026·陕西榆林·模拟预测）科研团队研究了C4植物（如玉米）和C3植物（如小麦）在三种环境条件下的光合速率（μmol CO2·m-2·s-1），结果如表所示。已知玉米的叶肉细胞和维管束鞘细胞通过“CO2泵（CO2浓缩”）机制（将空气中的CO2“泵”到植物细胞一个局部高浓度CO2的环境中）协同完成光合作用，其PEP羧化酶对CO2亲和力极高。下列叙述错误的是（　　） 植物类型 适宜条件（25℃，正常光） 高温、强光（40℃，强光） 低CO2浓度（150ppm） 玉米 35 32 30 小麦 30 15 10 A．玉米光合速率高于小麦，与C4植物高效转运和固定CO2的机制有关 B．高温、强光下小麦光合速率下降，与其气孔开度减小导致CO2吸收受阻有关 C．与适宜条件比，低CO2浓度下，小麦叶绿体基质中C3含量增加，C5含量减少 D．低CO2浓度下玉米光合速率变化不大，体现了PEP羧化酶高亲和力维持碳固定的优势 5．（2026·贵州黔西南·二模）卡尔文将培养的小球藻置于密闭容器中，持续通入14C标记的CO2，短时间后，利用热乙醇杀死细胞，提取细胞内物质，并分析物质的组成。下列有关叙述正确的是（　　） A．首先被检测出含有14C的物质是一种五碳化合物 B．延长通气反应时间，可检测到具有放射性的物质种类增加 C．研究暗反应中碳原子转移途径的实验要在避光环境下进行 D．停止CO2供应后的短时间内，含C的C3和C5的比值增大 6．（2026·浙江温州·模拟预测）如图表示在正常光照条件下，发生在叶绿体基质中的卡尔文循环。据图分析，若突然停止供应，则短时间内叶绿体基质中不会增加的物质是（　　） A．三碳糖 B．ATP C．NADPH D．五碳糖 7．（2026·重庆江津·三模）光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖，图示蔗糖分子从韧皮部细胞运输至伴胞的过程。下列相关叙述正确的是（　　） A．图示不同细胞的细胞膜上载体种类的差异与胞内基因不同有关 B．蔗糖—H+同向转运体转运蔗糖时，肽键断裂导致其空间构象改变 C．光合产物以蔗糖而不是以葡萄糖的形式长距离运输有利于维持细胞渗透压的相对稳定 D．ATP不会影响蔗糖从韧皮部细胞运往伴胞 8．（2026·湖南长沙·模拟预测）为研究温度对某植物光合作用和呼吸作用的影响，研究人员测定了不同温度下该植物的净光合速率和呼吸速率（以CO₂吸收/释放速率表示），结果如下：15℃时净光合8、呼吸2；20℃时净光合12、呼吸3；25℃时净光合15、呼吸4；30℃时净光合17、呼吸5；35℃时净光合16、呼吸6；40℃时净光合10、呼吸7。下列分析正确的是（   ） A．25℃时该植物的总光合速率为19（单位略） B．30℃时该植物有机物积累速率最大，是生长的最适温度 C．35℃以后净光合速率下降主要是因为呼吸速率快速上升 D．若昼夜时间相等，在25℃条件下植物一昼夜积累的有机物最多 9．【植物的源和库】（2026·广东佛山·模拟预测）植物体制造或输出有机物的器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮存的器官称为“库”。光合产物从“源”器官向“库”器官的运输与分配如图，高温等环境胁迫会使番茄植株源库平衡发生改变，导致果实糖度降低、大幅减产。 (1)为研究光合产物从源分配到库的路径，给叶片供应14CO2，14CO2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。 (2)据图分析，在库中一部分蔗糖在酶的作用下发生分解，以单糖形式进行________为果实生长发育供能；一部分蔗糖则转化为淀粉等多糖储存。请推测高温胁迫下野生型番茄大幅减产和糖度低的原因是________。 (3)①为验证Lin5基因（细胞壁蔗糖转化酶的结构基因）是高温胁迫下影响光合产物分配的关键基因，科研人员将Lin5基因缺失突变体植株置于________条件下培养，预期出现番茄大幅减产、糖度低现象。 ②已知热响应元件（HSE）是一种当环境温度升高时可触发转录的DNA片段。为解决热胁迫引起减产的问题，科研人员拟将HSE靶向整合到Lin5基因的________之前，提升其________，从而获得在热胁迫保持稳定产量的“气候智能型”番茄。 (4)为了推广应用“气候智能型”番茄，在人工栽培条件下检测其耐受的高温阈值，发现温度高于45℃时仍会减产。请从光合作用的角度分析可能的限制因素，并阐明原因________。 10．（2026·安徽阜阳·模拟预测）如图为某高等植物部分生理过程的示意图；其中PSI和PSII是由光合色素和蛋白质组成的复合物，是植物进行光反应的重要组成部分；Rubisco可催化C与CO2反应进行暗反应；也可催化C与O2反应进行光呼吸。回答下列问题： (1)PSⅠ和PSⅡ位于叶绿体的__________上，其中PS__________中光合色素吸收的光能把水分解。图中ATP的合成消耗的能量直接来自__________________________________。 (2)据图分析，环境中的O2浓度过高会导致该植物的光合速率降低，主要原因是__________。过强光照会导致该植物细胞内ATP和NADPH过剩，产生活性氧等自由基对PSⅡ造成破坏，而光呼吸的存在可以避免这种破坏，据此推测光呼吸在此过程中的作用是______________________________________。 (3)为了探究高温胁迫对该植物光合作用的影响，研究人员进行了相关实验，结果如表所示。据表分析，高温胁迫时该植物净光合速率降低的主要原因有：①高温胁迫下，该植物叶片的_________，导致胞间CO2浓度降低，抑制暗反应进行，降低了光合作用速率；②__________________________________。 净光合速率/（μmolCO2·m-2·s-1） 胞间CO2浓度/（μmolCO2·mol-1） 气孔导度/（molH2O·m-2·s-1） Fv/Fm rETR 处理 适温 6.39 316.62 0.124 0.83 70.3 温度 高温 1.52 289.54 0.025 0.69 67.36 注：气孔导度表示气孔张开程度；Fv/Fm表示PSII的最大光能转化速率，rETR表示相对电子传递速率，可反映PSII的损伤情况 真题实战 限时：18~20分钟 1．（2026·浙江·高考真题）为探究不同环境因素对光合作用的影响，某同学选择金鱼藻、冰块、溶液、台灯、烧杯、氧传感器、米尺等材料和用具进行实验。下列叙述错误的是（　　） A．可探究的环境因素有光照强度、温度、浓度等 B．实验中可用单位时间的释放量表示光合速率 C．将室温下的实验装置移至冰水中，光合速率持续上升 D．可通过调节台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度 2．（2026·北京·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·广东·高考真题）某种硝化细菌能将NH3氧化形成HNO2，并利用该过程释放的能量将无机物合成为有机物。该种细菌（     ） A．具有核膜 B．为异养生物 C．可利用光能 D．可固定CO2 4．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）玉米籽粒形成过程中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2（PEPCK2）催化的反应如下图。下列叙述正确的是（　　） A．过程①在线粒体基质中进行 B．PEPCK2不能为草酰乙酸转化为PEP提供能量 C．PEPCK2不能催化其他来源的草酰乙酸转化为PEP D．PEPCK2活性提高可促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 5．（2026·河南·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）。 6．（2026·云南·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________。 7．（2026·山东·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________________________________________________________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $