2027届高三生物一轮复习江苏省光合作用大题整理

**基本信息** 聚焦光合作用核心与拓展知识，以基础概念理解为起点，通过情境分析深化综合应用，结合实验探究培养科学思维，构建"概念-应用-创新"三阶巩固路径。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|光反应场所、物质转化、卡尔文循环|以填空形式考查类囊体膜结构、ATP合成等核心概念，强化结构与功能观| |综合应用|光呼吸调节、C4/CAM代谢、环境胁迫响应|结合高温/干旱情境分析Rubisco双功能、PEP羧化酶作用，体现进化与适应观| |拓展探究|希尔反应、人工光合细胞构建|通过离心技术、酶活性分析等实验题，培养科学探究与创新实践能力|

2025-2026年江苏省光合作用大题整理 1、(2025扬州一模T20)高温胁迫会对黄瓜的生长发育产生不利影响，科研人员进行了相关研究。请回答下列问题: (1) 图1为黄瓜部分生理过程的示意图，PSI和PSII是由叶绿素、类胡萝卜素两类光合色素和蛋白质组成的复合物，吸收光后被激发释放出电子（e-)，最终从H2O中夺取，电子经传递链最终与NADP +结合，上述过程中涉及的能量变化是光能→（电能）→（ATP 和 NADPH 中的）化学能 (2) 图1中Rubisco既可以催化C5与 CO2反应形成 C3也可以催化C5与O2反应形成C2。高温胁迫会导致细胞内ATP和[H]过剩，活性氧爆发，氧化破坏膜结构，已知高温胁迫下黄瓜幼苗的光呼吸速率短时间内急剧增加是一种生存防御机制，据此推测光呼吸的意义是消耗过剩的[H]和 ATP；减少活性氧；补充CO2 2、(2025苏北一模T20 )研究人员选用两个白菜品种 （JG07和XL09），采用不同时间干旱胁迫处理，测定白菜叶片部分光合生理指标的变化，以判断干旱胁迫对不同白菜生长的影响。图1是白菜光合作用部分过程示意图，其中甲、乙表示相关物质，①~④表示相关生理过程。 （1）过程①发生的场所是类囊体膜，其基本骨架是磷脂双分子层。 （2）过程②是C₃的还原，乙在其中的作用有提供能量和作为还原剂还原C3。图示ATP 合酶的功能有催化 ATP 合成和运输 H⁺。过程③生成的ATP 既用于过程②，也参与叶绿体中生物大分子淀粉、核酸或蛋白质的合成。 3、(2026镇江一模T20).1937年，英国植物学家希尔以繁缕和野芝麻的叶片为实验材料，探究光合作用的相关原理。图1为希尔反应的经典反应式，图2为希尔反应的现代分子生物学机制。请回答下列问题： (1)据图1分析，希尔将离体的叶绿体置于一定浓度的蔗糖溶液中，制成无CO2的叶绿体悬浮液，使用一定浓度的蔗糖溶液的目的是维持渗透压,保持叶绿体的形态。接着他给予叶绿体悬浮液一定的光照 条件并添加铁盐（高铁氰化钾），选取该物质除了作为氧化剂参与反应外还具便于实验结果的观察的优点。 (2) 在分子水平上，类囊体膜上的光合色素吸收光能，通过电子传递链将电子最终传递给NADP+。该过程中通过水的分解产生H+，PQ运输H+，合成NADPH消耗H+途径形成类囊体膜两侧的H+浓度差驱动ATP的合成。 ATP合酶由CF0单元和CF1单元组成，由图2推测CF0单元多由疏水性（选填“疏水性”或“亲水性”）氨基酸残基组成，该单元体现了蛋白质的运输功能。 (3) 叶绿体中本身含有氧化剂，希尔实验时仍需要额外添加铁盐的原因没有提供CO2，叶绿体无法完成暗反应，NADP+更新不足。希尔的实验说明光合作用过程中水的光解和糖的合成不是同一个反应，但不能证明光合过程中产生的氧气的氧元素全部来自水，原因是没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移 4、(2026苏北三模T20)下图是某植物通过①~④过程有效耗散过剩光能，清除活性氧，减轻光合结构损伤，以适 应高光高温协迫，其中NPQ以热能形式耗散能量。请回答下列问题。 (I)图中PSI、PSI分布于类囊体膜上，该膜的基本骨架是磷脂双分子层 (2)高光高温胁迫下，PSI吸收的光能用于水的光解 ，还通过荧光和NPQ散失；PSI吸收光能后释放电子，经过程②进行快速循环传递，导致光反应产生的ATP与NADPH的比值升高 (3)过程③是指植物利用O2，消耗RuBP释放CO,的过程。据图分析高光高温条件下该过程增强的原因有：CO2 浓度降低、O2 浓度升高，O2 与 CO2 竞争Rubisco 的能力增强；CAT 活性升高，H2O2 分解加快，对 PGLP1 的抑制减弱 (4)请完善培育转基因植株的流程：PCR获取和扩增PGLP1基因→构建重组Ti质粒→将重组 Ti 质粒导入农杆菌→筛选转化成功的农杆菌侵染植物细胞→组织培养获得转基因植株。 (5)转基因植株后测的光饱和点比野生型植株后测的光饱点高的原因是过程③增强，减轻高光高温对植物光合结构的损伤。 5、(2026苏北二模T20)Mg2+在植物光合作用中发挥重要作用，图1是Mg2+参与调控水稻光合作用的部分机制。请回答下列问题 (1)卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质。物质A、B分别是CO2、C3 (2)光照条件下，类囊体腔中H浓度升高的原因有水光解产生H+、H+从叶绿体基质运入类囊体。类囊体腔中H+浓度升高，一方面为物质F的合成提供H+的电化学势能，另一方面促进Mg2+排出类囊体 (3)卡尔文循环通常在光下才能进行，南通某中学兴趣小组通过多个智能体寻找原因，并甄别 总结如下。其中与图1中信息匹配的有：①②④ ①Rubisco活化酶的激活需要光②卡尔文循环需要光反应提供物质和能量 ③光敏色素接受红光后调控Rubisco基因的表达 ④类囊体在光下才能排出足量的Mg2+，激活相关的酶 光促进气孔打开，进人叶片的CO2增多 6、(2025南京一模T20 )光是重要的环境因子，不仅为光合作用提供能量，还作为环境信号影响植物的生长发育和形态建成。图1所示为绿色植物光照条件下Rubisco活性调节的基本过程（Rubisco是催化CO₂固定的酶）。回答下列相关问题： （1）图中基质和内腔被膜结构分隔开，该膜结构为叶绿体的类囊体薄膜 （2）光合作用光反应过程中，光能被光合色素（从“光合色素”“光敏色素”中选填）吸收并转化为NADPH和ATP中的化学能。卡尔文循环中，在Rubisco催化作用下，RuBP（C5）和CO2反应形成3-磷酸甘油酸(C3） （3）光照条件下，Rubisco活性位点与CO₂结合形成氨基甲酸衍生物（Rubisco-NH-COO-），再与Mg²+结合形成具有催化活性的酶。已知光下，质子（H+）跨膜进入内腔与Mg²+排出内腔进入基质的过程有关，推测Mg²+进入基质的能量来源是H+电化学势能。基质中H+浓度增加会抑制（从“促进”“抑制”中选填）Rubisco的活性。由上述分析可知，光除了影响光反应外，还可以通过调节Rubisco的活性，进而影响暗反应。 7、（2025苏锡常一模）水稻和玉米是两种重要的粮食作物，高光强和高温环境下，水稻的光呼吸高而玉米等C4植物的叶肉细胞中存在PEP羧化酶可浓缩CO2。下图为玉米浓缩CO2的机制及类囊体膜上的电子传递示意图。请回答下列问题。 （1） Rubisco（R酶）是一种双功能酶，既可催化C5和CO2反应，也可在O2/CO2值过高时催化光呼吸的发生，即催化C5和O2反应生成C3和C2，后者最终可在线粒体中转变为CO2，降低了光合效率。R酶存在于水稻维管束鞘细胞中的叶绿体基质中，叶肉细胞中产生CO2的生理过程有细胞呼吸与光呼吸。 （2） PEP羧化酶与CO2的亲和力远高于R酶，可催化低浓度的CO2与图中PEP结合生成草酰乙酸，还原为苹果酸后经胞间连丝（填结构名称）进入维管束鞘细胞，再脱羧释放CO2参与卡尔文循环。通过PEP酶的固定作用，将低浓度的CO2泵至维管束鞘细胞中富集，导致O2/CO2值降低，减少了光呼吸的发生。 （3）类囊体上电子传递链有线性电子传递链（图中实线所示）和环式电子传递链（图中虚线所示）两类。线性电子传递链传递的电子最初来自H2O，最终传递给NADP+。环式电子传递链的传递路径为PSI→Fd→PQ+→Cytb6→PC→PSI。通过环式电子传递链，实现了H+的跨膜运输，增大了膜两侧的浓度差，促进了ATP的合成；该过程中，ATP合酶的作用有运输H+和催化ATP合成。 （3） 据图分析，维管束鞘细胞的类囊体上无PSⅡ，其生理学意义是不发生水的光解，降低O2/CO2比值，减少光呼吸，提高光合效率。 8、(2026苏锡常一模)我国科学家将新鲜菠菜叶绿体中的类囊体（TK）与某种化合物（主要成分是CdTe+）进行结合，构建Tk-CdTe杂化能量模块，如图1。将Tk-CdTe、相关酶、底物、缓冲液等封装成人工光合作用细胞，以获得定制化产物。请回答下列问题： (1)图1中步骤①为获取类囊体。首先将菠菜叶肉细胞破碎后，通过差速离心法获取叶绿体，再在4℃条件下用低渗（填“低渗”“等渗”或“高渗”）缓冲溶液处理叶绿体释放出类囊体。类囊体活性与叶绿素含量呈正相关，可用分光光度计测定类囊体对红光的吸光度来计算叶绿素含量。 (2)据图1分析，在适宜条件下Tk-CdTe杂化能量模块进行相关生化反应产生的还原型辅酶有NADPH和NADH ，Tk-CdTe中CdTe+的主要作用有吸收光能，为光反应传递电子。 (3) 将相关物质封装在油包水微滴中形成如图2所示的人工光合作用细胞。从结构分析，人工光合作用细胞的膜由1层磷脂分子构成。与菠菜叶肉细胞相比，在同等条件下该人工细胞能积累更多有机物的原因有人工细胞无呼吸作用，不会消耗生成的有机物，且Tk−CdTe对光能利用率更高，合成更多有机物 9、(2026南通一模T20)我国科研人员构建人工光合细胞（如图1），实现了CO2的固定。其中光合细胞器由菠菜类囊体的ATP合酶、光系统Ⅱ（PSⅡ）及蓝细菌的藻蓝蛋白（PC，吸收峰主要位于620nm处）整合到人工囊泡膜中制成。人工光合细胞质基质中添加了多种酶、C5和NADPH等物质，图中①、②、③表示过程。请回答下列问题。 (1)提取菠菜类囊体时，首先将细胞匀浆以1000rpm离心5min取上清液（填“上清液”、“沉淀”），再以6000rpm离心15min，收集沉淀获取叶绿体，低渗处理后再在转速为10000（填“3000”、“6000”、“10000”）rpm下离心，收集沉淀获得类囊体。 (2)要在同一离心管中获得纯化的PSⅡ复合物和ATP合酶，应使用密度梯度离心法，原理是两者的密度不同，离心后会出现在不同密度的介质中 (3)与菠菜叶肉细胞相比，人工光合细胞吸收光能的效率更高，其原因是具有藻蓝蛋白，拓宽了吸收光谱的范围 人工光合细胞需要添加NADPH才能合成有机物，其原因是人工光合细胞中缺少合成NADPH所需的酶等条件 ①加入酶1后ab段NADPH的含量迅速下降的原因是酶1催化过程①，快速消耗NADPH 。bc段NADPH含量几乎不变的原因是物质1的积累抑制了过程①的进行 10、(2026 苏州一模T20)植物在逆境下能通过复杂的调控网络在“生长”和“抗逆”之间作出最优权衡。研究发现，脱落酸（ABA）通过激活蛋白质ABI5以协调光合作用与氮代谢之间的平衡，过程如图所示。请回答下列问题： （1）卡尔文循环发生在叶绿体基质 （具体场所）中，该循环中，Rubisco催化的底物是C5、CO2 。叶绿体中的NH4+最初来源于植物根部吸收的含N无机盐，经GS/GOGAT循环完成无机氮到有机氮的转化。 （2）据图分析，当植物受到干旱或强光胁迫时，体内ABA含量上升，激活ABI5，后者与RNA聚合酶竞争基因RCA、RBCS中的启动子，转录被抑制，进一步导致Rubisco的数量下降，卡尔文循环受阻。 （3）与此同时，ABA促进气孔关闭，叶肉细胞中的CO2/ O2的浓度比例下降，植物体发生光呼吸，此过程会释放对细胞有害的NH4+。NH4+经GS/GOGAT循环回收，这一过程发生的意义有消除对细胞有害的NH4+，同时产生有机氮供植物生长利用 （4）综上说明，植物生长发育的过程中，光具有提供能量和作为信号因子 两大作用。植物生长发育的调控，是由基因表达调控、植物激素调节、外部环境影响共同完成的。 11、(2026年无锡一模T20)为研究水胁迫对植物光合作用的影响，研究人员用不同浓度的PEG溶液处理水稻，测定水稻光合作用的相关特性以及10%PEG浓度下RuBP羧化酶（催化CO2固定）的活性，结果如下表、图。请回答下列问题： 注:①PEG分子较大，不易通过细胞壁，10%、15%、20%的PEG溶液均为高渗溶液；②表格中数据是实验开始后第16d测得。 (1)水稻光合作用中CO2的固定产物在ATP、NADPH、酶（填物质）的参与下被还原。 (2)本实验选用PEG溶液而不是NaCl溶液来模拟水胁迫环境的主要原因是PEG不易被细胞吸收，只会造成水胁迫，而NaCl溶液既会导致水胁迫，也会导致盐胁迫 (3)光合色素具有特定的光吸收特性，该研究中利用不同色素在特定波长的光下有吸收峰的特点来测定色素含量，叶绿素定量分析中应选择红光（填“红光”或“蓝紫光”）波长，不选另一个波长测定的理由是类胡萝卜素的吸收峰主要在蓝紫光区，选择蓝紫光波长区会干扰叶绿素含量的测定 (4)结果表明，不同浓度的PEG均可降低水稻的净光合速率。请继续以下分析： ①根据图、表信息推测，10%PEG浓度组水稻净光合速率下降的原因最可能是RuBP羧化酶初始活力下降，CO2的固定过程受阻 。 ②在20%PEG浓度胁迫下，水稻光合作用光反应中水的光解（填过程）产生的电子不能被及时消耗，传递到O2产生大量活性氧，活性氧积累导致脂质过氧化，破坏类囊体膜结构，从而净光合速率下降。 (4) 为减缓水胁迫的伤害，植物会改变不同种类色素的比例。据上表推测，提高类胡萝卜素（填色素名称）的比例可能有助于植物抵抗水胁迫。 12、（12.19月考）（11分）卡尔文循环是植物合成有机物的重要途径，其中1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）是决定碳同化效率的关键酶和限速酶。卡尔文循环的调节方式如图所示。请回答下列问题： （1） 据图可知，Rubisco是由大亚基（RbcL）和小亚基（RbcS）组成，说明叶绿体是一种半自主性细胞器，该酶催化暗反应中CO2的固定过程，产物是PGA。 （2） 卡尔文循环不直接需要光，但受到光的调控。据图分析，光通过调节Rubisco活性调控卡尔文循环的方式有 （ BD ） A. 分别调节rbcS和rbcL 的转录和翻译过程 B. 影响 RCA的活性 C. 光反应合成ATP、NADPH, 用于暗反应 D. 影响H⁺进入类囊体 （3）研究发现，中间产物的改变会影响卡尔文循环速率。据图分析，当RuBP含量低时，磷酸丙糖（TP）用于RuBP的再生（如虚线所示）增加，以加快卡尔文循环速率；循环稳定后，多余的TP才可以在叶绿体基质中合成淀粉或其他非糖物质，或转运到细胞质基质合成蔗糖。 （4）光合产物的转运也影响卡尔文循环，叶绿体内、外膜上存在的磷酸转运体，可以等量反向转运TP和 Pi 若细胞质基质的 Pi降低，将限制TP运出叶绿体，使光合速率减慢 13、(G4联考)水稻是我国重要的粮食作物，Pi缺乏对其生长、发育和籽粒灌浆有强烈的负面影响。PHO(定位于水稻叶肉细胞的磷转运蛋白)在调节叶片光合作用中具有重要作用，特别是其在籽粒灌浆期间对磷稳态和光合效率的影响显著。图1为水稻叶肉细胞的部分代谢过程，甲代表细胞器，①～⑤代表生理过程。请回答下列问题。 （1） 图1物质X表示C3。甲中合成的磷酸丙糖除用于合成淀粉外，还可通过膜上的反向共转运体TPT运输至细胞质基质(细胞结构)合成蔗糖，并最终运输到其他器官储存。 （2） 图1中TPT的活性受到光照的抑制，白天叶肉细胞合成淀粉的速率升高，结合图示分析可能的原因有： ①白天光照强，TPT活性低，运出的磷酸丙糖少，磷酸丙糖在叶绿体基质中合成淀粉；②运入叶绿体的Pi少 (3-磷酸甘油酸含量高)，ADPG焦磷酸化酶活性高，促进淀粉的合成 （3） 由根系吸收的Pi会根据生长需要由不同的磷酸转运体介导运输至不同的器官。研究发现，与野生型水稻相比，PHO的突变体(PHO功能丧失)水稻种子中的Pi浓度增加，而旗叶中的Pi浓度降低。该现象说明PHO可能介导Pi向旗叶运输 14、(2026南通2.5模)天然小球藻在光合系统和氢化酶的协同作用下产氢(H2)，但O2会迅速抑制氢化酶活性导致无法持续产氢。研究人员将小球藻和HAuCl4在光下混合培养，光反应产生的e⁻将Au3+还原为Au0，进而形成金纳米颗粒(AuNPs)，大量的AuNPs定位于类囊体膜上。通过去除培养液中的溶解氧，最终实现改造后的小球藻(小球藻-AuNPs)持续性稳定产氢，下图1为相关过程示意图。请回答下列问题 （1） PSⅡ和PSⅠ是分布于类囊体薄膜的色素-蛋白复合体。图1中H+、e⁻与NADP+结合，形成的产物参与暗反应；H+、e⁻在氢化酶的催化下产氢。 （2） 天然小球藻在白天与黑夜产氢效率都较低，可能的原因分别是白天光合作用产生的氧气迅速抑制氢化酶活性、黑夜没有光照，无法进行光反应为产氢提供e- （3） 图1中小球藻产氢所需的e⁻有两条供给路径：路径1为：水在光下分解产生e-(e-经电子传递链传递到氢化酶) ；路径2为AuNPs接受绿光后产生的e⁻，直接传递给氢化酶。 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 1、光呼吸（关键酶：Rubisco：RuBP羧化加氧酶） （1）光呼吸现象产生的分子机制：当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会与CO2竞争Rubisco，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。 （2）光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 （3）光呼吸的有利影响：①强光时，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。②补充部分CO2 （4）特点：①在光下发生②需要三个细胞器：叶绿体、线粒体、过氧化物酶体；高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 2、C4植物（例玉米、甘蔗、高粱、苋菜等） （1）C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体，能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体（缺乏类囊体(类囊体膜)或基粒发育不全），所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2的固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 （2）用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为CO2→C4→CO2→C3→（CH2O）。 （3）C4植物PEP羧化酶对CO2具有亲和力高，有利于固定低浓度的CO2，高温、干旱、强光条件下，具有更高的光合效率。　（当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的二氧化碳继续生长，C4植物的CO2补偿点低于C3植物） （4）C4植物光合作用过程中能固定CO2的物质是PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)和C5(五碳糖) 3、景天科植物（CAM植物，例菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等） （1）CAM植物夜间气孔打开，吸入CO2，淀粉经细胞呼吸第一阶段形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在PEP羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸和Pi，进一步还原为苹果酸储存在液泡中（从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降）。　　　 （2）白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以再还原成三碳糖，最后合成淀粉（从而表现为白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升）。 （3）从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚，该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 （4）CAM植物中CO2固定和糖的合成发生在同一个细胞内，但时间错开；而C4植物中这些过程发生在同一时间，但空间错开。C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 4.光抑制 （1）概念：植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。 （2）光抑制机理：光合系统的破坏，PSⅡ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果：电子传递受阻，光合效率下降。 （3）在强光下，下列因素能加剧光抑制的有：低温、高温、干旱、氮素缺乏等 5.光合产物及运输 （1）磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 （2）光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。　 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $