【备考2026】高考生物一轮复习资源：第3单元 课时练13 光合作用的原理（课时精练）（学生版）

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选择题1～4题，每小题5分，5～9题，每小题6分，共50分。
一、选择题
1．(2021·广东，12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisc，下列叙述正确的是( )
A．Rubisc存在于细胞质基质中
B．激活Rubisc需要黑暗条件
C．Rubisc催化CO2固定需要ATP
D．Rubisc催化C5和CO2结合
2．(2024·扬州期中)如图所示生理过程中，PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质， CF0、CF1构成ATP合成酶。下列说法错误的是( )
A. PS Ⅱ、PS Ⅰ内含易溶于有机溶剂的色素
B．PQ转运H＋的过程需要消耗电子中的能量
C．线粒体中存在类似于ATP合酶的膜是线粒体内膜
D．小麦光合作用产生的O2被细胞呼吸利用至少需要经过4层磷脂双分子层
3．(2020·天津，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
4．(2024·武汉联考)如图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，其中磷酸丙糖转运体(TPT) 的活性是限制光合速率大小的重要因素。已知：CO2充足时，TPT活性降低；磷酸丙糖与Pi通过TPT的运输严格按1∶1的比例进行转运。据图分析，下列有关叙述正确的是( )
A．叶肉细胞的光合产物主要是以淀粉形式运出细胞的
B．暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATP
C．若磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则有利于蔗糖的合成
D．农业生产上可以通过增加CO2来提高作物中淀粉和蔗糖的含量
5．(2023·湖北，8)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，PSⅡ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
6．(2024·武汉期中)如图为真核细胞中两种传递电子并产生ATP的生物膜结构示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是( )
A．图甲为叶绿体内膜，图乙为线粒体内膜
B．两种膜产生 ATP 的能量直接来源均为 H＋的跨膜运输
C．自养需氧型生物的细胞中都既有图甲结构又有图乙结构
D．图甲中NADPH为电子最终受体，图乙中O2为电子最终受体
7．(2024·菏泽期末)科研人员对绿色植物光暗转换过程中的适应机制进行研究。测定绿色植物由黑暗到光照的过程中CO2吸收速率(μml·m－2·s－1)和光反应相对速率(μml·m－2·s－1)的变化，结果如图。下列叙述正确的是( )
A．黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μml·m－2·s－1，与线粒体内膜产生CO2有关
B．由黑暗转变为光照条件后，叶肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加
C．光照0～0.5 min光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP积累有关
D．光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率
8.(2025·江西部分高中联考)为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，实验人员对拟南芥野生型WT和突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒面积进行了研究，结果如图所示，其中黑暗结束是指将WT和ntt1置于黑暗中培养一段时间后，黑暗结束时检测淀粉粒面积。下列相关叙述不合理的是( )
A．黑暗状态下，WT和ntt1的叶绿体均不能通过进行光合作用来合成淀粉
B．长时间光照有利于ntt1积累大量淀粉
C．叶绿体中淀粉的合成依赖于细胞质中ATP的供应
D．根据图中信息不能推测nttl在光照条件下光合作用情况
9．研究者发现植物根系能够从环境中吸收葡萄糖。为提高苹果果实含糖量，研究者利用同位素标记技术进行实验，处理及结果如表。依据实验结果，下列说法错误的是( )
A.根系从环境中吸收葡萄糖，可减少叶片中的糖类向根系运输，从而提高果实含糖量
B．该培养条件下，抑制X基因表达，会降低苹果果实含糖量
C．若阻断叶片通向根系的筛管，叶片CO2固定速率会上升
D．推测X基因表达出的X蛋白能促进根系吸收葡萄糖
二、非选择题
10．(20分)(2024·济南期末)如图为某细胞内发生的生理过程，3-磷酸甘油酸、甘油酸-1,3-二磷酸、甘油醛-3-磷酸、核酮糖-5-磷酸、核酮糖-1,5-二磷酸是该过程中依次生成的重要化合物。请据图分析回答下列问题：
(1)该生理过程被称为______________循环。能进行该过程的原核生物有__________。
(2)RuBP(五碳化合物)是图中物质______________的简称。过程①称作____________。上述过程中，消耗前一阶段提供的能量的过程_____________________________________。脱磷酸化的过程有__________。
(3)通过对该过程分析发现，固定一分子CO2平均会消耗ATP和NADPH的分子数目分别是______。甘油酸-1,3-二磷酸和核酮糖-5-磷酸分别含有的碳原子数目是____________。
(4)据图分析，能提高葡萄糖含量的措施有____________________________________(答两条)。
若想验证图中各种有机物依次出现的先后顺序，实验设计思路是________________。
11．(18分)(2021·湖南，18)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。请回答下列问题：

(1)图b表示图a中的____________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________和ATP中的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)。
(2)(12分)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是________________________________________________________________________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于___________________________________________________，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：_____________________。
12．(12分)(2024·鄂州二模)光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系统Ⅰ(PSⅠ)等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径，两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率，提高植物对强光的适应性(如图)。在强光下，C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧，活性氧积累使叶绿素降解增加，活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题：
(1)①光合色素吸收光能后，将水分解为O2和H＋，同时产生电子；电子经过电子传递链，最终与__________结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭，CO2供应不足，短时间内暗反应中C3含量__________。环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值____________(填“较大”“较小”或“相等”)。
②根据题干信息，下列对强光下植物光合电子传递链调控机制的理解，说法正确的有__________(多选)。
A．强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程
B．强光下，C37通过与Cb6/f结合，提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率
C．C37缺失使电子传递受阻，进而降低活性氧的含量，可导致植物叶片变黄
D．C37缺失突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率
(2)(4分)请参照“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理，设计一个实验验证：在强光下，C37缺失会导致叶绿素降解增加，简要写出实验设计思路：____________________。
答案精析
1．D [Rubisc参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisc存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应不直接依赖光，但需要光照间接影响，B错误。]
2．D [光反应中水的光解产生O2发生在叶绿体类囊体薄膜内，O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过类囊体膜、叶绿体和线粒体各2层膜，共5层膜，即5层磷脂双分子层，D错误。]
3．A [绿色植物光反应的场所是类囊体薄膜，产物有O2、NADPH、ATP，暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等有机物，据此推断该半人工光合作用反应体系中产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系不断消耗的物质不仅是CO2，还有水等，B错误；类囊体产生的NADPH、ATP参与C3的还原，光反应产生的O2不参与暗反应，C错误；该反应体系含有从菠菜中分离的类囊体，类囊体上含有光合作用色素，D错误。]
4．B [由题图可知，叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的，A错误；若磷酸丙糖的合成速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则有利于淀粉的合成，C错误；CO2充足时，TPT活性降低，导致磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程受到影响，所以增加CO2能提高作物中淀粉的含量，但蔗糖的含量会下降，D错误。]
5．C [叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2＋是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致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；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。]
6．B [图甲中利用光能分解水，为光合作用的光反应阶段，所以图甲为叶绿体中的类囊体薄膜，图乙中利用NADH生成水和ATP，应为有氧呼吸第三阶段，所以图乙为线粒体内膜，自养需氧型生物，如硝化细菌为原核生物，不存在图甲结构和图乙结构，A、C错误；由图可知，这两种膜结构上的ATP合成酶在合成ATP时，都需要利用膜两侧的H＋跨膜运输，即H＋的梯度势能转移到ATP中，B正确；图甲中的NADP＋接受电子变成NADPH，NADP＋为电子最终受体，图乙中O2接受电子变成水，O2为电子最终受体，D错误。]
7．C [黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μml·m－2·s－1，说明植株的细胞呼吸速率为0.1 μml·m－2·s－1，与线粒体基质中产生CO2有关，A错误；光反应为暗反应提供NADPH和ATP，据图可知，正常情况下0.5 min后暗反应被激活，CO2吸收增多，而图中0～0.5 min之间，光反应相对速率降低，出现该现象的原因是暗反应激活延迟造成光反应产生的NADPH和ATP积累，光反应被抑制，故叶肉细胞中NADPH和ATP的量不会一直增加，B错误，C正确；光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率等于光反应速率(二者相互提供原料，慢的牵制快的)，D错误。]
8．B [黑暗状态下，叶绿体不能合成NADPH和ATP，C3还原缺少NADPH和ATP，光合作用不能进行，因此，黑暗状态下，WT和nttl的叶绿体均不能通过进行光合作用来合成淀粉，A正确；结合图示可以看出，光照2 h条件和光照8 h条件相比，ntt1淀粉粒面积较小，变化不大，长时间光照，ntt1也不会积累大量淀粉，B错误；结合图示可知，黑暗时突变体ntt1淀粉粒面积远小于WT，突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能力，据此推测保卫细胞淀粉大量合成需要依赖细胞质中ATP的供应，C正确；ntt1的叶绿体失去运入ATP的能力，黑暗状态和光照条件下，突变体ntt1保卫细胞的淀粉粒面积几乎无变化(与细胞质中的ATP不能运入叶绿体有关)，但光合作用的初产物不是淀粉，因而不能推测该突变体进行光合作用的情况，D正确。]
9．C [该培养条件下，由表格数据可知，抑制X基因表达能抑制根系吸收葡萄糖，促进叶片光合产物向根系的运输，使更少的糖分配到果实，降低苹果果实中的糖含量，B正确；叶片合成的有机物主要是以蔗糖的形式通过韧皮部筛管运输到苹果根系，若阻断叶片通向根系的筛管，光合产物积累在叶片，叶片CO2固定速率会下降，C错误；将苹果根系置于含有13C标记的葡萄糖培养液中，X基因高表达组根系13C含量显著高于野生型和M基因低表达组，说明X蛋白能促进根系从周围环境中吸收葡萄糖，D正确。]
10．(1)卡尔文 蓝细菌、硝化细菌(硫细菌、铁细菌等)
(2)核酮糖-1,5-二磷酸 CO2的固定 ②③⑤ ③④⑥
(3)3和2 3和5 (4)提高CO2的浓度、适当提高温度从而提高酶的活性、补充矿质元素促进酶的合成、提高光照强度、提高ATP和NADPH的含量 给该过程提供14C标记的CO2，追踪14C的去向，从而弄清14C在有机物中出现的先后顺序
11．(1)类囊体膜 NADPH 减慢
(2)①Fecy 实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DICP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用
②类囊体上的色素吸收光能、转化光能
③ATP合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低
12．(1)①NADP＋ 降低 较小 ②BD (2)取等量强光照射相同时间的野生型和C37缺失突变体叶片，提取、分离色素，比较色素带上叶绿素条带的颜色的深浅(宽度)
解析 (1)①在叶绿体类囊体薄膜上的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为O2和H＋，同时产生的电子经传递，最终与NADP＋结合形成NADPH；强光环境会导致气孔关闭，CO2供应不足，C3的合成减少，消耗暂时不变，故短时间内C3含量降低；线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值较小；②强光下，C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程，A错误；研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，因此C37通过与Cb6/f结合，提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率，B正确；C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧，导致活性氧积累，活性氧积累到一定阶段可能会促进叶绿素分解，减少电子传递链中电子的来源，同时引发细胞凋亡，导致叶片枯萎发黄，C错误；活性氧超过一定水平后会引发细胞凋亡，C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率，D正确。
苹果树根系置于含有13C标记的葡萄糖培养液中
用13C标记的CO2处理苹果叶片，根系置于普通葡萄糖培养液中
根系13C含量(mg)
非根系13C含量(mg)
根系13C含量占比(%)
非根系13C含量占比(%)
野生型
4.7
含量极低
44.24
55.76
X基因高表达
6.2
30.89
69.11
X基因低表达
3.6
46.79
53.21
叶绿体类型
叶绿体A：双层膜结构完整
叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤
叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂
叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量
100
167.0
425.1
281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量
100
106.7
471.1
109.6