第3专题 第5课 光合作用和能量转化-【知识通关宝典】2026年广东高中生物学业水平合格性考试

该高中生物学讲义聚焦光合作用与能量转化核心考点，涵盖色素与叶绿体结构、光反应与暗反应过程、影响因素及与细胞呼吸的联系，按“结构-功能-调控”逻辑架构知识体系。通过考点梳理（如类囊体薄膜与基质的功能分工）、方法指导（光暗反应物质能量转化模型）、真题训练（2023-2025年广东学业考真题），帮助学生系统突破难点。 资料以生命观念（结构与功能观、物质与能量观）和科学思维为导向，如例1结合叶绿体结构模式图分析光反应（类囊体薄膜）与暗反应（基质）的场所及物质变化，强化结构决定功能认知。设置基础巩固与综合应用分层练习，配合真题精讲，确保高效复习，为教师提供精准考点和实战素材，助力把控复习节奏提升学生应考能力。

5光合作用和能量转化 1.(2023·2·广东学业水平合格考)2004年,我国科学家在《自然》杂志上,以封面文章发表了《菠菜主要捕光复合物2.72A分辨率的晶体结构》。该捕光复合物主要分布于 (　　) A.叶绿体基质　　　　 B.叶绿体基粒 C.叶绿体内膜　　　　　　 D.叶绿体外膜 2.(2025年第一次广东学业合格考) 2019年,中国科学家首次解析了硅藻(真核生物)“光系统 捕光天线超级复合体”的结构。科学家所用的研究材料应取自硅藻的 (　　) A.细胞质基质 B.叶绿体内膜 C.类囊体薄膜 D.叶绿体基质 3.(2025年第一次广东学业合格考)光合作用的过程中,不在类囊体膜上形成的物质是 (　　) A.O2 B.C3 C.ATP D.NADPH 4.(2025年第一次广东学业合格考)慢跑时,肌细胞消耗的能量主要由线粒体通过一系列的化学反应提供。下列反应在线粒体基质中发生的是 (　　) A.C6H12O6分解成丙酮酸和[H] B.丙酮酸和水分解成CO2和[H] C.[H]和O2结合生成H2O D.丙酮酸转化成乳酸 5.(2025年第一次广东学业合格考)独蒜兰是常见的观赏植物。在适宜温度和水分条件下,两种独蒜兰净光合速率随光照强度的不同而变化,如图所示。下列分析正确的是 (　　) A.在a点时,台湾独蒜兰不进行光合作用 B.在b点前,影响秋花独蒜兰净光合速率的主要因素是温度 C.在c点后,两种独蒜兰净光合速率随光照强度的增强而增大 D.与秋花独蒜兰相比,台湾独蒜兰更适应强光环境 1.捕获光能的色素和结构 (1)绿叶中的色素有4种:叶绿素a呈蓝绿色;叶绿素b呈黄绿色,胡萝卜素呈橙黄色;叶黄素呈黄色。 (2)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。 (3)叶绿体的结构:双层膜结构,内部有基粒,基粒由类囊体堆叠而成,类囊体薄膜上分布有四种色素和酶,是进行光反应的场所;基粒和基粒之间充满基质,基质中有暗反应需要的酶,是进行暗反应的场所。 (4)德国科学家恩格尔曼发现光合作用的场所是叶绿体。 2.光合作用的概念 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,并且释放出氧气的过程。 3.光合作用过程 (1)图解光合作用的过程 (2)比较光反应与暗反应 4.影响光合作用速率的环境因素 影响光合作用速率的环境因素有光照强度、CO2浓度、温度、水分等。 (1)光照强度:在一定的光照强度范围内,光合作用速率随着光照强度的增加而增大。 (2)CO2浓度:在一定浓度范围内,光合作用速率随着CO2浓度的增加而加快。 (3)温度:温度通过影响光合作用相关酶的活性而影响光合作用的进行,在最适温度时,光合作用速率最大,高于或低于最适温度,光合作用速率减小。 【例1】下图是叶绿体局部结构模式图。在相应区域发生的生物学过程不包括 (　　) A.①的膜上发生色素吸收光能的过程 B.①的膜上发生水的光解(释放O2) C.在②中CO2转化为C3 D.在②中发生ATP的合成 【解析】图中展示的是叶绿体的部分结构,①基粒由多个类囊体堆叠形成。类囊体薄膜参与光反应,含有光合色素,能吸收、传递和转化光能,并且将水光解。②是叶绿体基质,是光合作用暗反应的场所,即CO2的固定和C3的还原。C3还原过程消耗ATP。 【答案】D 【例2】生长于弱光下的植物,当提高CO2浓度时,光合速率并未加快。对这一现象最合理的解释是 (　　) A.呼吸作用受阻影响光合作用 B.使C3还原的还原剂和ATP不足 C.暗反应过程所需的酶在弱光条件下活性低 D.呼吸作用强,大量消耗光合作用产物 【解析】生长于弱光下的植物,色素吸收的光能不足,光反应产生的NADPH和ATP不足,所以当提高CO2浓度时,形成的C3因为缺乏还原剂和ATP而无法以正常速率还原,导致光合速率不能加快,B正确。 【答案】B 1.(2024·广东1月合格考)紫锥菊光合作用暗反应过程中,需要光反应提供 (　　) A.O2和CO2 B.ATP和NADPH C.ATP和CO2 D.O2和NADPH 2.如图是光合作用和细胞呼吸的关系简图,其中只发生在生产者(能用无机物制造成有机物的自养型生物)体内、可发生在各种细胞内和为生命活动提供能量最多的过程依次是 (　　) A.①②③ B.①②④ C.②④⑤ D.②③⑤ 一、选择题Ⅰ 1.水稻根细胞从土壤中吸收钙离子的方式是 (　　) A.自由扩散 B.协助扩散 C.主动运输 D.胞吞 2.右图为人工合成的磷脂双分子层示意图。下列物质中,可自由通过磷脂双分子层的是 (　　) A.O2 B.Na+ C.葡萄糖 D.氨基酸 3.下列关于酶的叙述,正确的一组是 (　　) ①酶是由活细胞产生的 ②酶的本质是蛋白质,蛋白质都是酶 ③酶能降低化学反应的活化能,具有专一性、高效性 ④酶促反应与外界条件无关 ⑤淀粉酶能促进淀粉水解 ⑥酶只有在生物体内才起催化作用 A.①②③ B.①②④⑤ C.①②③⑤ D.①③⑤ 4.ATP是细胞内的能量“货币”,下列关于ATP的叙述,不正确的是 (　　) A.ATP在细胞内需要量很大,但是含量很少 B.所有生物的细胞合成ATP所需要的能量都来自呼吸作用 C.呼吸作用释放的能量中,通过热能散失的能量多于储存在ATP中的能量 D.相同质量的脂肪彻底氧化分解合成的ATP比糖类彻底氧化分解合成的ATP多 5.在绿色植物光合作用的光反应中,产生氧气的场所是 (　　) A.叶绿体外膜 B.类囊体薄膜 C.细胞质基质 D.线粒体基质 6.绿色植物在光合作用的光反应阶段产生的ATP用于 (　　) A.水的光解 B.CO2的固定 C.C3的还原 D.给生命活动提供能量 7.一棵小树苗可以长成一棵参天大树,关键原因在于植物通过光合作用产生并积累了大量的有机物。光合作用的总反应式为CO2+H2O(CH2O)+O2,由反应式可知,从小树变成大树,增加的质量主要来源于 (　　) A.土壤中的水 B.大气中的CO2 C.大气中的氧气 D.土壤中的矿质元素 8.小麦根尖分生区细胞不能进行的生理过程是 (　　) A.光合作用 B.ATP的水解 C.有氧呼吸 D.无氧呼吸 9.下列关于人体内有氧呼吸和无氧呼吸的比较,正确的是 (　　) A.二氧化碳只是有氧呼吸的产物 B.葡萄糖只能作为有氧呼吸分解的底物 C.还原氢只在有氧呼吸过程中产生 D.无氧呼吸的两个阶段都能释放能量 10.无氧呼吸也能为生命活动提供少量能量,但需要消耗 (　　) A.CO2 B.O2 C.ATP D.葡萄糖 11.在大多数情况下,细胞进行生命活动所需的能量直接来自 (　　) A.ATP的水解 B.葡萄糖的分解 C.淀粉的水解 D.脂肪的水解 12.下图表示物质和离子通过细胞膜的运输方式,其中表示主动运输方式的是 (　　) A B C D 13.如图为某分子跨膜运输示意图,由图可知,该分子可能是 (　　) A.O2 B.乙醇 C.胰岛素 D.Mg2+ 14.如图表示酶活性与温度之间的关系,下列叙述中正确的是 (　　) A.A点时升高温度酶活性减弱 B.B点所对应的温度为酶的最适温度 C.C点时酶活性比B点高 D.温度过高或过低都会使酶变性失活 15.下列关于酶与ATP的叙述,不正确的是 (　　) A.ATP中含有核糖,而有些酶也可能含核糖 B.酶在活细胞内产生,也只能在活细胞内发挥作用 C.ATP与ADP快速转化依赖于酶的催化作用具有高效性 D.人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量仍可达到动态平衡 16.光合作用的过程包括光反应和暗反应两个阶段,下列描述正确的是 (　　) A.光反应阶段固定CO2　 B.暗反应阶段积累ATP C.光反应阶段分解H2O　 D.暗反应阶段释放O2 17.下图表示植物光合作用的一个阶段,下列各项叙述正确的是 (　　) A.该反应的场所是叶绿体基质 B.图中的NADPH、ATP来自呼吸作用 C.提高温度一定能促进C6H12O6的生成 D.黑暗环境有利于该反应的进行 二、单选题Ⅱ (一)光合作用为植物提供了营养物质,呼吸作用消耗光合作用的产物,两个过程是植物正常生命活动必须的代谢活动,请完成选择题。 18.叶绿体是绿色植物细胞中重要的细胞器,它利用光能将CO2还原,合成对动物生命活动有重要意义的 (　　) A.ADP B.核酸 C.脂类物质 D.糖类物质 19.在广东,每年的三月份经常出现连续多天的阴雨天气,此时绿叶蔬菜生长缓慢。从影响光合作用的环境因素分析,主要原因是(　　) A.环境温度较低 B.光照强度较弱 C.O2没有及时被利用 D.CO2供应不足 20.植物绿色叶片利用光能,在水的参与下释放出氧气的过程称为 (　　) A.光反应阶段 B.暗反应阶段 C.呼吸作用 D.发酵作用 21.在绿色植物光合作用的光反应中,进行“ADP+Pi+能量→ATP”反应场所是 (　　) A.类囊体薄膜　 B.叶绿体外膜 C.线粒体基质　 D.细胞质基质 22.科学家用含14C的CO2来追踪光合作用中的碳原子,发现其转移途径是 (　　) A.CO2→ATP→(CH2O) B.CO2→三碳化合物→葡萄糖 C.CO2→叶绿素→ATP D.CO2→三碳化合物→ATP (二)图甲是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解,图乙表示改变光照后,与光合作用有关的C3和C5在细胞内的变化曲线。完成选择题。 甲 　乙 23.图甲光合作用中,为C3还原提供能量的是 (　　) A.h、f B.c、d C.e、f D.i、j 24.绿色植物照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后叶绿体内不可能发生的现象是 (　　) A.ATP/ADP的值下降 B.CO2的固定加快 C.O2的产生停止 D.ATP的产生停止 25.下列叙述错误的是 (　　) A.光合作用中O2的产生在光反应阶段 B.温度和光照会影响CO2的固定速率 C.光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应 D.土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖 26.图乙中曲线①和②分别表示图甲中的 (　　) A.c、d B.h、j C.a、i D.e、f (三)我国是世界上养蚕、种桑和缫丝最早的国家,蚕桑文化是丝绸之路文化的源泉和根基。如图中过程①②③④分别表示桑叶在不同条件下与外界进行气体交换的过程,A、B表示桑叶叶肉细胞中的两种细胞器。据图完成选择题。 27.家蚕和桑叶叶肉细胞都具有的细胞器是 (　　) A.核糖体、线粒体 B.叶绿体、中心体 C.内质网、液泡 D.细胞壁、溶酶体 28.黑暗条件下,图中桑叶细胞与外界进行气体交换的过程有 (　　) A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 29.在一定强度下,若图中新鲜叶片与外界没有发生气体交换,由此推测该植株光合作用强度比呼吸作用强度 (　　) A.大于 B.小于 C.等于 D.不确定 30.合理施肥能提高桑叶产量,下列措施正确是 (　　) A.通风有利于提高桑叶周围氧气浓度 B.使用农家肥有利于桑叶光合作用 C.大量补水有利于桑叶光合作用 D.降低白天气温,提高夜间气温有利于桑叶产量 学科网（北京）股份有限公司 $ 知识点5　光合作用和能量转化 历年真题 1.B 2.C　【解析】细胞质基质是细胞质中液体部分,主要进行细胞呼吸第一阶段等代谢活动,与光合作用光系统无关,A不符合题意;叶绿体内膜并非光反应的场所,光反应相关结构位于类囊体膜,B不符合题意;类囊体薄膜是光反应的场所,含有光系统(如PSⅠ和PSⅡ)及捕光色素复合体,C符合题意;叶绿体基质是暗反应的场所,与光系统结构无关,D不符合题意;故选C。 3.B　【解析】O2是光反应中水的光解产物,产生于类囊体膜,A不符合题意;C3是暗反应中CO2与C5结合生成的,发生在叶绿体基质,而非类囊体膜,B符合题意;ATP在光反应中通过类囊体膜上的ATP合成酶生成,C不符合题意;NADPH由光反应中电子传递链的末端形成,位于类囊体膜,D不符合题意;故选B。 4.B　【解析】葡萄糖分解为丙酮酸和[H]属于糖酵解阶段,发生在细胞质基质中,而非线粒体基质,A错误;丙酮酸和水分解为CO2和[H]属于柠檬酸循环(三羧酸循环),发生在线粒体基质中,B正确;[H]与O2结合生成H2O属于电子传递链阶段,发生在线粒体内膜上,而非线粒体基质,C错误;丙酮酸转化为乳酸是无氧呼吸的第二阶段,发生在细胞质基质中,D错误。故选B。 5.D　【解析】c点条件下,已经达到光饱和点,适当增强光照,净光合速率不变。在a点时,台湾独蒜兰光合作用等于呼吸作用,净光合速率为0,A错误;在b点前,影响秋花独蒜兰净光合速率的主要因素是光照,B错误;在c点后,影响两种独蒜兰净光合速率的主要因素不再是光照,达到光饱和点,净光合速率随光照强度的增强不再增大,C错误;与秋花独蒜兰相比,台湾独蒜兰在光照强度的增强时,净光合速率更大,因此更适应强光环境,D正确。故选D。 模拟测试 1.B 2.D　【解析】光合作用①②可以发生在生产者体内,其中③细胞呼吸第一阶段可以发生在各种细胞中,⑤有氧呼吸第三阶段为生命活动提供的能量最多。 本专题综合训练 1.C　2.A　3.D　4.B　5.B　6.C 7.B　8.A　9.A　10.D　11.A 12.C　【解析】A图为物质由高浓度向低浓度运输,不需要转运蛋白和能量,为自由扩散,A错误。B图为物质由高浓度向低浓度运输,需要转运蛋白,不需要消耗能量,为协助扩散,B错误。C图为物质由低浓度向高浓度运输,需要载体蛋白,需要消耗能量,为主动运输,C正确。D图为将物质分泌到细胞外,属于胞吐,D错误。 13.D　【解析】由图可知,该分子运输时需要载体蛋白、从低浓度到高浓度,其运输方式为主动运输。O2和乙醇的运输方式为自由扩散,胰岛素为大分子物质,只能通过胞吐跨膜运输。离子的运输方式一般为主动运输。 14.B　【解析】由图可知,B点时酶的活性最强,所对应的温度为酶的最适温度,B正确。A点时适当升高温度,酶活性会增强,A错误。C点时酶活性比B点时要低,C错误。温度过高,酶会变性失活;低温会抑制酶活性,但不会使酶失活,D错误。 15.B　【解析】ATP由核糖、磷酸(3个)和腺嘌呤组成;有些酶的化学本质为RNA,含有核糖,A正确。酶在活细胞中产生,但发挥作用不只限于活细胞内,有些酶如消化酶,本身就是在细胞外起作用的,B错误。ATP与ADP相互转化均需要酶,细胞内两者间快速转化以满足细胞对能量的需求,这依赖于酶的高效性,C正确。人在饥饿时,内环境保持稳态,细胞仍然有糖类作为能源物质,ATP与ADP的含量仍可达到动态平衡,D正确。 16.C　【解析】光反应分解H2O,释放O2,产生NADPH、ATP;暗反应固定CO2,利用光反应产生的NADPH、ATP合成糖类。 17.A　【解析】由图可知,该过程为光合作用的暗反应阶段,场所是叶绿体基质,A正确。NADPH、ATP来自光反应,B错误。提高温度,酶活性不一定增强,不一定能促进C6H12O6的生成,C错误。暗反应需要光反应产生的NADPH、ATP,故黑暗环境下,光反应停止,暗反应很快就停止,D错误。 18.D　【解析】动物靠植物光合作用产生的糖类等有机物获取能量和物质。 19.B　【解析】影响植物生长最重要的因素是光,阴雨季节直接降低了光照强度,所以植物生长缓慢。 20.A　【解析】光反应阶段可以利用光能进行光合作用,在水的参与下,产生氧气。 21.A　【解析】类囊体薄膜上进行光合作用的光反应,合成ATP。 22.B　【解析】CO2参与光合作用的暗反应,经CO2的固定形成三碳化合物,再经C3的还原生成糖类等有机物。 23.C　【解析】光合作用暗反应中,为C3还原提供能量的是ATP和NADPH。 24.B　【解析】用黑布迅速将培养瓶罩上,没有光照,不能进行光反应,导致O2的产生停止。NADPH和ATP不能产生,导致暗反应减弱,CO2的固定减弱。且暗反应还可以继续,ADP继续产生,ATP/ADP的值下降。 25.C　【解析】光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应,用于C3的还原。 26.B　【解析】由光照进入黑暗条件下,ATP和NADPH减少,导致C5合成减少,C3还原过程受阻,C3增多。 27.A　【解析】高等动物细胞和植物细胞都具有的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等。 28.A　【解析】黑暗条件下叶肉细胞只能进行细胞呼吸,不能进行光合作用,表现为消耗氧气,释放二氧化碳。 29.B　【解析】新鲜叶片表现没有和外界气体交换,说明叶片整体上产生有机物和消耗有机物相等,但是其他茎、根等部位只能进行呼吸作用,整体上光合作用小于呼吸作用。 30.B　【解析】通风提高二氧化碳的浓度;合理灌溉有利于光合作用;适当增大白天气温,降低夜间气温有利于增加产量。 学科网（北京）股份有限公司 $