2026高考生物专题复习之历年真题精选分类汇编_专题六 光合作用（学生版+教师版）

这是一份2026高考生物专题复习之历年真题精选分类汇编_专题六 光合作用（学生版+教师版），共17页。试卷主要包含了(2025河北，5）答案　C，08，114±0等内容，欢迎下载使用。
知识点2 捕获光能的色素和叶绿体
题点1 绿叶中色素的提取和分离
1. （2025山东，13）“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．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
2.（2025河北，5）某科创小组将叶绿素合成的相关基因转入小麦愈伤组织，获得再生植株，并进行相关检测。下列实验操作错误的是( )
A．将种子消毒后，取种胚接种到适当的固体培养基诱导愈伤组织
B．在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后观察颜色以鉴定DNA
C．将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析
D．对叶片抽气处理后，转到富含CO2的清水中，探究不同光照下的光合作用强度
3．（2024·贵州卷，3）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（ ）
A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
4．（2024·北京卷，12）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验，难以达成目的的是（ ）
A．用花瓣细胞观察质壁分离现象
B．用花瓣大量提取叶绿素
C．探索生长素促进其插条生根的最适浓度
D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养
5．（2024·广东卷，3）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
6．（2023·江苏卷，12）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
7．（2021·天津卷，6）孟德尔说：“任何实验的价值和效果，取决于所使用材料对于实验目的的适合性。”下列实验材料选择不适合的是（ ）
A．用洋葱鳞片叶表皮观察细胞的质壁分离和复原现象
B．用洋葱根尖分生区观察细胞有丝分裂
C．用洋葱鳞片叶提取和分离叶绿体中的色素
D．用洋葱鳞片叶粗提取DNA
8． （2020·江苏卷，6）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是（ ）
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C．研磨时添加石英砂有助于色素提取
D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
题点2 色素的分布、种类和作用
1．（2023·全国乙卷，2）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（ ）
A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢
2．（2023·海南卷，16）海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
（1）光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是________；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第________条。
（2）本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是________________，该光源的最佳补光时间是________小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是__________________________________________________________________。
3．（2022·湖北卷，11）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（ ）
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
题点3 叶绿体的结构和功能
1．（2024·甘肃卷，17）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（400 μml·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（1 μml·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：____________________________________________________________。
知识点3 光合作用的原理和过程
1.（2025山东，16）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＋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72 h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体
2.(2025·江苏，21)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5 μL类囊体悬液溶于995 μL的____________中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg/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大小呈正相关。如图表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暗反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有____________。
3．（2025·陕晋宁青，17）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．（2024·江西卷，5）农谚有云：“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发，是“百谷”丰收的基础。下列关于种子萌发的说法，错误的是（ ）
A．种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高
B．水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞
C．水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成
D．光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上
5．（2023·全国甲卷，29）某同学将从菠菜叶中分离得到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题：
（1）叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是________（答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布在____________上，其中类胡萝卜素主要吸收________（填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。
（2）将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果：________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．（2023·湖北卷，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
7．（2023·江苏卷，19）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，其机理是蓝光激活细胞膜上的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突变体ntt1（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ntt1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
8．（2021·广东卷，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
9．（2021·天津卷，15）Rubisc是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisc的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。
（1）蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散
据图分析，CO2依次以________和________方式通过细胞膜和光合片层膜。
蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisc周围的CO2浓度，从而通过促进__________和抑制____________提高光合效率。
（2）向烟草内转入蓝细菌Rubisc的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的____________中观察到羧化体。
（3）研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCOeq \\al(－,3)和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应________，光反应水平应________，从而提高光合速率。
10．（2021·辽宁卷，22）早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3．5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μml·ml－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisc）是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisc所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：
（1）真核细胞叶绿体中，在Rubisc的催化下，CO2被固定形成________________，进而被还原生成糖类，此过程发生在________________中。
（2）海水中的无机碳主要以CO2和HCOeq \\al(－,3)两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCOeq \\al(－,3)浓度最高的场所是________________（填“细胞外”“细胞质基质”或“叶绿体”），可为图示过程提供ATP的生理过程有________________。
（3）某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可将HCOeq \\al(－,3)转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisc附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力________（填“高于”“低于”或“等于”）Rubisc。
②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是________________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于________________（填“吸能反应”或“放能反应”）。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用________________技术。
（4）通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有________。
A．改造植物的HCOeq \\al(－,3)转运蛋白基因，增强HCOeq \\al(－,3)的运输能力
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C．改造植物的Rubisc基因，增强CO2固定能力
D．将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
11．（2020·天津卷，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
12．（2020·江苏卷，27）大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
（1）在叶绿体中，光合色素分布在____________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和________。
（2）上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸（PGA）的酶在____________中，PGA还原成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于__________。
（3）根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成________键。
（4）CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。
（5）蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是__________________________________________________________________________。
13．（2020·北京卷，19）阅读以下材料，回答（1）~（4）题。
创建D1合成新途径，提高植物光合效率
植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所，高温或强光常抑制光合作用过程，导致作物严重减产。光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是PSII的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代，使PSII得以修复。因此，D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSII的修复，进而影响光合效率。
叶绿体为半自主性的细胞器，具有自身的基因组和遗传信息表达系统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码，一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA 位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA mRNA的翻译过程，导致PSII修复效率降低。如何提高高温或强光下PSII的修复效率，进而提高作物的光合效率和产量，是长期困扰这一领域科学家的问题。
近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA，并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明，与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加，高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明，与野生型相比，转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高，增产幅度在8．1%~21．0%之间。
该研究通过基因工程手段，在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径，从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制，具有重要的理论意义与应用价值。随着温室效应的加剧，全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁，该研究为这一问题提供了解决方案。
（1）光合作用的 反应在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与 形成的复合体吸收、传递并转化光能。
（2）运用文中信息解释高温导致D1不足的原因 。
（3）若从物质和能量的角度分析，选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是： 。
（4）对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解，正确的叙述包括 。
A．细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位
B．细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同
C．细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译
D．细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同
E．细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同
知识点4 影响光合作用的因素及其应用
题点1 影响光合作用的因素及应用
1. （2025四川，16）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200 μml·m－2·s－1，CO2浓度约为400 μml·ml－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，结果见表。回答下列问题：
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___________________
________________________________________________________________________。
2．(2025·广东，18)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PIL15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 900～1 200 μml·ml－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：___________________________________。
(4)光既可以为植物提供能量，又可以作为信号
胞间CO2浓度处于900～1 200 μml·ml－1时，红光条件下的净光合速率达到最大值并保持稳定，低于同等条件下的蓝光对应的净光合速率，即同等CO2浓度条件下，蓝光合成有机物的速率更快，推测光合色素对不同光质(不同颜色的光)的吸收利用效率不同，蓝光条件下的光反应速率更快，产生的ATP和NADPH更多，因而C3还原速率更快，有机物合成速率也更快。(3)由于突变体发生PIL15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PIL15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，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对PIL15基因表达的影响是负相关，PIL15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→(－)PIL15基因→(＋)脱落酸信号通路→(－)气孔开放程度。(4)综上分析，植物利用光的第一种途径是以光为能源，驱动光合作用的进行，把CO2和水合成有机物，将光能转变为化学能储存在有机物中；第二种途径是以光为信号，光敏色素接收并传递光信号影响细胞核中相关基因表达，从而调控植物的生命活动。
3．（2025山东，21）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H218O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__________________________________________________________________________。
4．（2025·黑吉辽内，21）Rubisc是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisc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：
(1)Rubisc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300 μml·ml－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：_______________________________________________________________________________。
5．（2024·北京卷，4）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
6．（2024·河北卷，19）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。
（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）。
7．（2023·北京卷，3）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
8．（2023·湖北卷，11）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
9．（2023·湖南卷，17）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisc酶对CO2的Km为450 μml·L－1（K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7 μml·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）。
10．（2023·山东卷，21）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________________________________________________。
11．（2023·浙江卷，22）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_______________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12． （2022·福建卷，7）曲线图是生物学研究中数学模型建构的一种表现形式。如图中的曲线可以表示相应生命活动变化关系的是（ ）
A．曲线a可表示自然状态下，某植物CO2吸收速率随环境CO2浓度变化的关系
B．曲线a可表示葡萄糖进入红细胞时，物质运输速率随膜两侧物质浓度差变化的关系
C．曲线b可表示自然状态下，某池塘草鱼种群增长速率随时间变化的关系
D．曲线b可表示在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化的关系
13．（2022·浙江卷，27）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。
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．4小时），才能获得较高的花生产量。
14．（2022·福建卷，7）曲线图是生物学研究中数学模型建构的一种表现形式。下图中的曲线可以表示相应生命活动变化关系的是（ ）
A．曲线a可表示自然状态下，某植物CO2吸收速率随环境CO2浓度变化的关系
B．曲线a可表示葡萄糖进入红细胞时，物质运输速率随膜两侧物质浓度差变化的关系
C．曲线b可表示自然状态下，某池塘草鱼种群增长速率随时间变化的关系
D．曲线b可表示在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化的关系
15． （2022·重庆卷，23）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）。
16．（2022·河北卷，19）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下图。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。
17．（2022·辽宁卷，22）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。
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。
（4）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___ μml·m－2·s－1（填具体数字），强光照会__________浒苔乙酶Y的活性。
18．（2022·北京卷，2）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浓度的关系如下图。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200 μL·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
19．（2022·湖南卷，13）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
20．（2021·浙江卷，23）渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示，图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响，图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以HCOeq \\al(－,3)形式提供，山梨醇为渗透压调节剂，0．33 ml·L－1时叶绿体处于等渗状态。据图分析，下列叙述错误的是（ ）
A．与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，光合速率大小相似
B．渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大
C．低渗条件下，即使叶绿体不破裂，卡尔文循环效率也下降
D．破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低
21．（2021·河北卷，19）为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：（1）对照组；（2）施氮组，补充尿素（12 g·m－2）；（3）水＋氮组，补充尿素（12 g·m－2）同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
注：气孔导度反映气孔开放的程度
回答下列问题：
（1）植物细胞中自由水的生理作用包括________________________________等（写出两点即可）。补充水分可以促进玉米根系对氮的________，提高植株氮供应水平。
（2）参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动__________________两种物质的合成以及________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到______分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
（3）施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是_________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
22．（2021·北京卷，3）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（ ）
A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正（总）光合速率相等
C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
23．（2021·辽宁卷，2）植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是（ ）
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
24．（2021·山东卷，21）（8分）光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
（1）光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的___________中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是________________________________。
（2）与未喷施SBS溶液相比，喷施100 mg/L SBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度______（填“高”或“低”），据表分析，原因是_____________________
________________________________________________________________________。
（3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在________________________mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
25．（2021·广东卷，15）与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图1所示），造成叶绿体相对受光面积的不同（图2所示），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（ ）
A．t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）
B．t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度）
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
26．（2020·浙江卷，25）将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（ ）
A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大
C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B～C段对应的关系相似
D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A～B段对应的关系相似
27．（2020·山东卷，21）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是__________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________（填“增加”或“减少”）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是___________
_______________________________________________________________________________。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________（填“高于”“低于”或“等于”）植物，原因是_____________________________________________。
（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________________________。
人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
28．（2020·海南卷，21）在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。
（1）据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是 ；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度 。
（2）为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10~14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是 。
（3）小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是 。
题点2 影响因素的实验探究
1. (2025·安徽，2)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
2．（2024·安徽卷，16）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，结果见表。回答下列问题：
（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________________________________________________________________________。
3．（2024·广东卷，20）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物（①金鱼藻、②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示）在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题：
（1）湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于__________________的有机物，最终衰退和消亡。
（2）生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是______________，其原因是__________________________________________。
（3）为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3种草本沉水植物的理由是__________________
________________________________________________________________________，三者配合能实现综合治理效果。
（4）上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度C4后，再分解成CO2传递给C5）使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。
（5）目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施：___________________________________________________________________________。
4．（2024湖北卷，4）植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）
A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高
B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关
C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理
D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关
5．（2024湖北卷，21）气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小，控制CO2进入和水分的散失，影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料，研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理（图1）。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种，但对应关系未知。研究者利用野生型（wt）、ht1基因功能缺失突变体（h）、rhc1基因功能缺失突变体（r）和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体（h/r），进行了相关实验，结果如图2所示。
回答下列问题：
（1）保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致保卫细胞________（填“吸水”或“失水”），引起气孔关闭，进而使植物光合作用速率________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（2）图2中的wt组和r组对比，说明高浓度CO2时rhc1基因产物________（填“促进”或“抑制”）气孔关闭。
（3）由图1可知，短暂干旱环境中，植物体内脱落酸含量上升，这对植物的积极意义是______________________________________________________________________________。
（4）根据实验结果判断：编码蛋白甲的基因是______________（填“ht1”或“rhc1”）。
6．（2024·浙江卷，24）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是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。
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0．02 g（Chl）·m－2和0．20 g（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500～2 000 μml·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800～2 000 μml·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。
7．（2023·浙江卷，23）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
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”）。库源比降低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。
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
8．（2022·广东卷，18）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（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___________________。
9．（2022·湖北卷，19）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：①处理75天后，甲、乙两种植物的_____________________，表明长时间高浓度O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度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，为确定基因A功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中基因A过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________，则说明基因A的功能与乙植物对O3耐受力无关。
10．（2022·海南卷，3）某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（ ）
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0．5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
11．（2022·浙江卷，27）不同光质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+绿光”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 方法分离。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，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。
12．（2022·福建卷，10）栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为提高栅藻的培养效率和油脂含量，科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养（如图1）对栅藻生长和产油量的影响，结果如图2。

回答下列问题：
（1）实验中，悬浮培养和膜培养装置应给予相同的 （答出2点即可）。
（2）为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测C18O2释放量。你认为该方法 （填“可行”或“不可行”），理由是 。
（3）由图2的结果可知，膜培养的栅藻虽然叶绿素含量较低，但膜培养仍具一定的优势，体现在 ① 。结合图1，从影响光合效率因素的角度分析，膜培养具有这种优势的原因是 ② 。

（4）根据图2的结果，对利用栅藻生产油脂的建议是 。
13．（2022·山东卷，21）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。
（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。
14．（2021·浙江卷，27）不同光强度下，无机磷浓度对大豆叶片净光合速率的影响如图甲；16 h光照，8 h黑暗条件下，无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的影响如图乙。回答下列问题：
（1）叶片细胞中，无机磷主要贮存于____________，还存在于细胞溶胶、线粒体和叶绿体等结构，光合作用过程中，磷酸基团是光反应产物________________的组分，也是卡尔文循环产生并可运至叶绿体外的化合物__________________的组分。
（2）图甲的O～A段表明无机磷不是光合作用中______________过程的主要限制因素。由图乙可知，光照下，与高磷相比，低磷条件的蔗糖和淀粉含量分别是____________；不论高磷、低磷，24 h内淀粉含量的变化是____________。
（3）实验可用光电比色法测定淀粉含量，其依据是____________________。为确定叶片光合产物的去向，可采用______________法。
15．（2021·福建卷，17）大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同大气CO2浓度（大气CO2浓度LC和高CO2浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP和高磷浓度HP）的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。

回答下列问题：
（1）本实验的目的是探究在一定光照强度下， 。
（2）ATP水解酶的主要功能是 。ATP水解酶活性可通过测定 表示。
（3）由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，因而细胞 增强，导致有机物消耗增加。
（4）由图2可知，大气CO2条件下，高磷浓度能 龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是 。
16．（2021·湖南卷，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。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中活跃的化学能。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）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_________________________________。
17．（2020·天津卷，13）鬼箭锦鸡儿（灌木）和紫羊茅（草本）是高寒草甸系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见下图。
据图回答：
（1）CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统__________和__________中的重要作用。
（2）本研究中，仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为____________________，仅温度升高对两种植物的影响分别为______________________。
（3）两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测，在群落水平，温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立，应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路：______________________________________________________________
____________________________________________________________。若推测成立，说明温室效应加剧可能影响群落________的速度与方向。
18．（2020·浙江卷，27）某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题：
（1）选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯，用于探究 。在相同时间内，用 玻璃纸罩住的实验组O2释放量最少。光合色素主要吸收 光，吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为 。
（2）用精密试纸检测溶液pH值来估算光合速率变化，其理由是 ，引起溶液pH的改变。
（3）若将烧杯口密封，持续一段时间，直至溶液pH保持稳定，此时RuBP和三碳酸的含量与密封前相比分别为 。
（4）若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境，一段时间后，其光合作用的强度和呼吸作用的强度分别将 ，其主要原因是 。
知识点5 光合作用和细胞呼吸的综合考察
1.（2025湖南，17）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(40 mg·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20 mg·L－1，培养10 min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________________。
2. (2025·云南，17)不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤(压实组)和未压实的土壤(疏松组)种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。回答下列问题：
(1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为__________(填“有氧”或“无氧”)呼吸的中间产物。
(2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是________________________，为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更__________(填“多”或“少”)，原因是________________________________________；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔__________，光合作用____________________阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
(3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有____________________(答出2点即可)。
3. (2025·安徽，16)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT，模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。
回答下列问题。
(1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸____________，原因是__________________________________________________________________________。
有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为____________中储存的能量。
(2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积(图2a)；当加入F、G或H时，E也同样累积(图2b)。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：__________________。
(3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是___________________________________。
(4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质(最终电子受体)是________，而最终提供电子的物质(最终电子供体)是________。
4.（2025河北，4）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
5．（2025·黑吉辽内，10）黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程如图所示。其他条件均适宜，下列叙述正确的是( )
A．ATP、ADP和Pi通过NTT时，无需与NTT结合
B．NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C．图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D．光照充足，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
6．（2024·贵州卷，1）种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质，也离不开水和无机盐。下列叙述正确的是（ ）
A．种子吸收的水与多糖等物质结合后，水仍具有溶解性
B．种子萌发过程中糖类含量逐渐下降，有机物种类不变
C．幼苗细胞中的无机盐可参与细胞构建，水不参与
D．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH
7．（2024·全国甲卷，29）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题：
（1）该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________（填“相等”或“不相等”），原因是____________________________________。
（2）在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是____________________________________。
（3）温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是______________________________________________________（答出一点即可）。
（4）通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在________________________最大时的温度。
8．（2024·山东卷，21）从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lv为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
（1）光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有________________。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄速度慢的原因是____________________________________________________________________________。
（2）光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点________（填“高”或“低”），理由是__________________________
___________________________________________________________________________。
（3）已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是______________________________________________________________。
9．（2024·黑吉辽，21）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______________________________________________________________________。
10．（2024新课标，31）某同学将一种高等植物幼苗分为4组（a、b、c、d），分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间（t）后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题：
（1）太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是______________________________，原因是___________________________________。
（2）光照t时间时，a组CO2浓度____________（填“大于”“小于”或“等于”）b组。
（3）若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是______组，判断依据是_________________________________________________。
（4）光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会__________（填“升高”“降低”或“不变”）。
11．（2023·全国乙卷，29）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题：
（1）气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、________________（答出2点即可）等生理过程。
（2）红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是______________________________
________________________________________________________________________。
（3）某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔________（填“能”或“不能”）维持一定的开度。
12．（2023·北京卷，20）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
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。__________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．（2023·广东卷，18）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，其相关生理特征见下表和图（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2 000 μml·m－2·s－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0～50 μml·m－2·s－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_______________
________________________________________________________________________。

为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT
14．（2023·天津卷，9）下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是（ ）
A．HCOeq \\al(－,3)经主动运输进入细胞质基质
B．HCOeq \\al(－,3)通过通道蛋白进入叶绿体基质
C．光反应生成的H＋促进了HCOeq \\al(－,3)进入类囊体
D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应
15．（2023·新课标卷，2）我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下：
①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理
⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施，下列说法合理的是（ ）
A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
16．（2023·辽宁卷，21）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500μml·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1500μmlm2·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．（2022·天津卷，16）利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。
（1）蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于 和 等生理过程，为各项生命活动提供能量。
（2）蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，
是由于细胞质中的NADH被大量用于 作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
（3）蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。
注：数据单位为pml∕OD730
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段 （被抑制∕被促进∕不受影响），光反应中的水光解 （被抑制∕被促进∕不受影响）。
（4）研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D—乳酸，是因为其__________（双选）。
A．光合作用产生了更多ATPB．光合作用产生了更多NADPH
C．有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD．有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
18．（2022·江苏卷，8）下列关于细胞代谢的叙述正确的是（ ）
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
19．（2022·江苏卷，20）图Ⅰ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）。Rubisc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Ⅰ中，类囊体膜直接参与的代谢途径有__________（从①～⑦中选填），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，从而降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的__________价值。
【关联提点】生物多样性的价值
20．（2021·湖南卷，7）绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是（ ）
A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C．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
D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
21．（2021·山东卷，16）关于细胞中的H2O和O2，下列说法正确的是（ ）
A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生
B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
C．植物细胞产生的O2只能来自光合作用
D．光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O
22．（2021·海南卷，21）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
（1）植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是 。除通气外，还需更换营养液，其主要原因是 。
（2）植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是 。生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在 点所对应的光照强度；为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B点的移动方向是 。
（3）将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度 ；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24h后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量 。
23．（2021·江苏卷，20）线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。
（1）叶绿体在 上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是 。
（2）光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生 ；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。
（3）在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为 中的化学能。
（4）为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素（电子传递链抑制剂）处理大麦，实验方法是：取培养10~14d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定，计算光合放氧速率（单位为µmlO2•mg-1chl•h-1，chl为叶绿素）。请完成下表。
24．（2021·浙江卷，27）现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。实验结果如下图，图中的绿藻质量为鲜重。
回答下列问题：
（1）实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素，经处理后，用光电比色法测定色素提取液的 ，计算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较 ，以适应低光强环境。由乙图分析可知，在 条件下温度对光合速率的影响更显著。
（2）叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种 反应。光反应的产物有 和O2。
（3）图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率 ，理由是 。
（4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μml·g-1·h-1，则在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成 μml的3-磷酸甘油酸。
【参考答案】
专题六 光合作用
知识点1 光合作用的发现史
知识点2 捕获光能的色素和叶绿体
题点1 绿叶中色素的提取和分离
18. (2025山东，13）答案 B
解析 若滤纸潮湿，层析液扩散速度不均，会导致色素带分离不清晰，干燥滤纸可保证层析液均匀扩散，应使用干燥的定性滤纸，A正确；本实验中绿叶可以烘干也可以用新鲜绿叶，B错误；重复画线前需等待滤液细线干燥，否则会导致滤液细线变粗，使层析起点不一致，分层不明显，层析结果不清晰，C正确；提取光合色素一般用无水乙醇，若没有无水乙醇，可以用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代，D正确。
【关联考点】绿叶中色素的提取和分离
【难度】基础题
19.(2025河北，5）答案 C
解析 将种子消毒后，取种胚接种到适当的固体培养基可以诱导形成愈伤组织，这是植物组织培养中常用的获取愈伤组织的方法，A正确；在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后会出现蓝色反应，以此来鉴定DNA，B正确；在进行色素层析时，色素滴加部位不能浸入层析液，否则色素会溶解在层析液中，无法在滤纸条上进行层析分离，C错误；对叶片抽气处理后，使叶片内的气体逸出，叶片在富含CO2的清水中一开始都会下沉，通过观察不同光照下叶片上浮的情况等可以探究不同光照下的光合作用强度，D正确。
【关联考点】绿叶色素提取、分离的步骤、注意事项、教材实验综合
【难度】基础题
20．(2024·贵州卷，3）答案 D
解析 研磨叶片时，加入二氧化硅有助于研磨充分，加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；由于不同色素在层析液中的溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，即纸层析法，B正确；叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。
【关联题点】叶绿体的结构及色素的分布、种类和作用
【难度】中档题
21．(2024·北京卷，12）答案 B
解析 质壁分离实验中需要观察中央液泡的大小以及原生质层的位置，花瓣细胞含有中央大液泡，液泡中含有花青素，因此可用花瓣细胞观察质壁分离现象，A不符合题意；花瓣含花青素，但不含叶绿素，因此不能用花瓣提取叶绿素，B符合题意；生长素能促进月季的茎段生根，可以月季的茎段为材料来探索生长素促进其插条生根的最适浓度，C不符合题意；月季的幼嫩茎段能分裂，能利用幼嫩茎段的外植体进行植物组织培养，D不符合题意。
【关联题点】细胞的吸水和失水；探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度；植物组织培养
【难度】基础题
22．(2024·广东卷，3）答案 C
解析 该实验目的为探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，自变量为叶片的颜色，所以应选择新鲜程度不同的叶片分成两组进行研磨，A错误；叶片中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取叶片中的色素，光合色素不溶于水，若提取液中含有水分，会降低色素的提取量，B错误；利用纸层析法分离色素，两组滤纸条可置于同一个烧杯中层析，C正确；层析液含有石油醚、丙酮和苯，具有毒性，所以不能直接倒入下水道，以免造成污染，D错误。
【关联考点】色素的提取和分离
【难度】简单题
23．(2023·江苏卷，12）答案 B
解析 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；画滤液细线时要间断画2～3次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽然可以累积更多色素，但是会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确；该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验所用的方法不能用于具体测定绿叶中各种色素含量，C错误；花青素存在于液泡中，易溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5条色素带，距离滤液细线最近的色素带为花青素，应在叶绿素b的下方，D错误。
【难度】中档题
24．(2021·天津卷，6）答案 C
解析 洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡为紫色，便于观察细胞的质壁分离和复原现象，A正确； 洋葱根尖分生区细胞分裂旺盛，可以用来观察细胞有丝分裂，B正确；洋葱鳞片叶不含叶绿体，不能用来提取和分离叶绿体中的色素，C错误；洋葱鳞片叶细胞有细胞核且颜色浅，可以用来粗提取DNA，D正确。
【关联题点】细胞的吸水和失水；观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂；DNA的粗提取与鉴定
【难度】中档题
25． (2020·江苏卷，6）答案 B
解析 无水乙醇常作为提取叶绿体色素的溶剂，A项正确；研磨时要加入碳酸钙（CaCO3），可防止叶绿素被破坏，B项错误；研磨时添加石英砂，能够使研磨更充分，有助于色素的提取，C项正确；画滤液细线时要做到细、直、齐，减少样液扩散，以保证滤纸条上形成的色素带清晰、整齐，D项正确。
【难度】基础题
题点2 色素的分布、种类和作用
1．(2023·全国乙卷，2）答案 D
解析 叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体的类囊体薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。
【关联题点】细胞中的无机物；绿叶中色素的提取和分离
【难度】基础题
2．(2023·海南卷，16）答案 （1）叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b） 一和二 （2）红光＋蓝光 6 不同的补光光源条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多
解析 （2）根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光光源条件下，红光＋蓝光组平均花朵数均最多，该光源的补光时间是6小时/天时平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。
【关联题点】绿叶中色素的提取和分离
【难度】基础题
3．(2022·湖北卷，11）答案 D
解析 两种突变体之间并无生殖隔离，仍属同一物种，只是增加了遗传多样性，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，突变体2的叶绿素a和叶绿素b的含量比突变体1少，故突变体2比突变体1吸收红光的能力弱，B错误；两种突变体的光合色素含量差异，可能是同一基因向不同方向突变导致的，C错误；野生型的叶绿素与类胡萝卜素的比值为4．19，叶绿素含量较高，叶片呈绿色，若叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降，叶绿素含量减少，则不能掩盖类胡萝卜素的颜色，此时叶片呈黄色，D正确。
【关联题点】协同进化与生物多样性的形成；基因突变
【难度】中档题
题点3 叶绿体的结构和功能
1．(2024·甘肃卷，17）答案 （1）无水乙醇 防止研磨中色素被破坏 （2）叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成 （3）纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求
（4）②与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零） （5）脱落酸 ①弱光 ②气孔开度 ③B组气孔开度小于A组，C、D两组气孔开度基本相同
解析 （1）叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取。加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。（2）叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成，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）在正常光照下，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0．3和0．1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。（4）由图可知，与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零），说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。（5）纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷且若以上推断合理，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，推测X最可能是脱落酸，其能够促进气孔关闭，帮助植物应对干旱环境。本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处理能够提高野生型中脱落酸的含量，但不影响纯合突变体中脱落酸的含量，所以预期的结果是：B组气孔开度小于A组，C、D两组气孔开度基本相同。
【关联题点】绿叶中色素的提取和分离；其他植物激素的种类和作用
【难度】中档题
知识点3 光合作用的原理和过程
1.(2025山东，16）答案 ACD
解析 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；对比松散菌-藻体和致密菌-藻体，相同时间产生的H2量不同，说明菌-藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确；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的产生场所是该藻的叶绿体基质，C错误；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72 h，致密菌-藻体暗反应产生的有机物少于松散菌-藻体，D错误。
【关联考点】光合作用的原理和过程
【难度】中档题
2.(2025·江苏，21)答案 (1)叶绿体 等渗 (2)乙醇(或丙酮) 600 (3)ATP、NADPH (4)变弱 使水分子分解产生H＋；转运H＋ (5)CO2、与暗反应相关的酶、C5
解析 (1)类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透压，需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中，故吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的无水乙醇中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg/mL，则类囊体的浓度为600 μg/mL。(3)光反应产物有O2、NADPH和ATP。(4)实验前需对类囊体进行多次洗涤，消除了类囊体悬液中的H＋，在适宜光照下，类囊体膜上的光合色素吸收光能以后，使水分子分解产生H＋，其中一部分H＋进入人工细胞质，人工细胞质中pH下降，已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关，荧光强度变弱，可说明类囊体膜具有转运H＋的功能。(5)要进行暗反应，需要CO2、ATP、NADPH、Rubisc酶、C5。
【关联考点】细胞渗透压、色素提取、光合作用过程
【难度】中档题
3．(2025·陕晋宁青，17）答案 (1)基质 ATP、NADPH (2)植株S保卫细胞中G酶表达量提高，更多的甘氨酸转化为丝氨酸和CO2，保卫细胞CO2增加有利于R酶催化CO2的固定；另外CO2转化为HCO3−，保卫细胞中可溶性糖等溶质增加，保卫细胞的渗透压升高，促进细胞吸水，气孔开度增大，进入保卫细胞的CO2进一步增加，因此植株S保卫细胞CO2的固定速率更快，从而使得植株S叶片的净光合速率高于植株W (3)减小 小 (4)实验思路：以野生型植株W为参照，构建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，测定植物T在不同光照强度下的净光合速率。预期结果：相同光照强度下，植株T净光合速率小于植株W
解析 (1)叶绿体中R酶催化CO2固定，发生在叶绿体基质中。产物C3在光反应生成的ATP和NADPH的作用下合成糖类等有机物，其中ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。(2)结合题图和题干信息分析，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和CO2，保卫细胞CO2增加有利于R酶催化CO2的固定；另外CO2转化为HCO3−，保卫细胞中可溶性糖等溶质增加，保卫细胞的渗透压升高，促进细胞吸水，气孔开度增大，进入保卫细胞的CO2进一步增加，所以植株S保卫细胞CO2的固定速率更快，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，保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，CO2竞争R酶的能力减弱，CO2固定速率减小，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，进入保卫细胞的CO2较多，有利于CO2的固定，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，还需要补充的一个实验组是构建G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株(假设为植株T)，实验思路是以野生型植株W为参照，构建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，测定植株T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，因此预期结果是相同光照强度下，植株T净光合速率小于植株W。
【难度】中档题
4．(2024·江西卷，5）答案 C
解析 种子萌发时，细胞的代谢旺盛，因此细胞内自由水所占的比例升高，A正确；水可借助水通道蛋白以协助扩散的方式进入细胞，也可以通过自由扩散的方式进入细胞，B正确；丙酮酸的生成属于有氧呼吸第一阶段，没有水的参与，水直接参与的是有氧呼吸的第二阶段，C错误；光合作用中，水的光解属于光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，D正确。
【关联题点】细胞中的无机物；物质进出细胞的方式及其影响因素；细胞呼吸的方式及过程
【难度】基础题
5．(2023·全国甲卷，29）答案 （1）差速离心法 类囊体薄膜 蓝紫光
（2）悬浮液中具有类囊体膜以及叶绿体基质中暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，无法为暗反应提供ATP和[H]，所以无法形成糖类 （3）实验思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲、乙两组，甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗条件下，一段时间后，用差速离心法提取出甲、乙两组的叶绿体，制作成匀浆，分别加入碘液后观察。预期结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组匀浆无蓝色出现，无淀粉产生
解析 （1）植物细胞器的分离方法是差速离心法，叶绿体中的光合色素分布在类囊体薄膜上，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。（2）光合作用的光反应和暗反应同时进行，黑暗条件下光反应不能进行，无法为暗反应提供ATP和[H]，暗反应无法进行，产物不能生成。（3）要验证叶绿体中有淀粉存在，需要将叶绿体提取出来并进行检测。因此将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲、乙两组，甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗条件下，一段时间后，用差速离心法提取出甲、乙两组的叶绿体，制作成匀浆，分别加入碘液后观察。预期结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组匀浆无蓝色出现，无淀粉产生。
【关联题点】绿叶中色素的提取和分离；色素的分布、种类和作用
【难度】中档题
6．(2023·湖北卷，8）答案 C
解析 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，导致对光能的捕获减弱，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。
【难度】中档题
7．(2023·江苏卷，19）答案 （1）④ ①④ K＋、Mal（苹果酸）
（2）①② 丙酮酸 [H]（或NADH） （3）H＋浓度差 （4）吸水膨胀 （5）ABD
解析 （1）叶绿体是光合作用的场所，所以光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在④中，即叶绿体中；NADPH可用于CO2固定产物的还原，由图示可知，该过程可以发生在叶绿体中，也发生在细胞质基质中。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、K＋和Mal等，其中K＋和Mal影响细胞液的渗透压，进而影响保卫细胞的吸水力，影响气孔的开闭。（2）研究证实气孔运动需要ATP，图中叶绿体合成有机物需要消耗ATP，而ATP由细胞质基质进入到叶绿体中，因而可推测气孔运动需要的ATP来源于细胞呼吸，细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，即图中的①②。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸进入线粒体参与有氧呼吸的第二、三阶段，经过TCA循环产生的[H]（NADH）最终通过电子传递链氧化产生ATP，即有氧呼吸的第三阶段。（3）蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的H＋浓度差，并提供电化学势能驱动细胞吸收K＋等离子，进而提高细胞液浓度，促进细胞吸水，进而表现为气孔张开。（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，进入到细胞液中，使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞吸水膨胀，促进气孔张开。（5）结合图2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呼吸作用提供ATP ，A正确；保卫细胞叶绿体中淀粉合成和分解与气孔开闭有关，结合图1可以看出，光照条件会促进保卫细胞淀粉粒的水解，光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B正确；突变体ntt1在光照条件下叶绿体中含有淀粉粒说明其能进行光合作用，光照条件下突变体ntt1的淀粉粒面积几乎无变化，可能是存在某种平衡，C错误；结合图示可以看出，较长时间光照可使WT淀粉粒面积增大，因而推测，长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉，D正确。
【关联题点】影响光合作用的因素
【难度】较难题
8．(2021·广东卷，12）答案 D
解析 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；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisc的激活对光无要求，B错误；Rubisc催化CO2固定不需要ATP，C错误；Rubisc催化二氧化碳的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。
【难度】基础题
9．(2021·天津卷，15）答案 （1）自由扩散 主动运输 CO2固定 O2与C5结合 （2）叶绿体 （3）提高 提高
解析 （1）据图分析，CO2进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的CO2转运蛋白协助并消耗能量，为主动运输过程。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisc周围的CO2浓度升高，从而通过促进CO2固定进行光合作用，同时抑制O2与C5结合，进而抑制光呼吸，最终提高光合效率。 （2）若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，故能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。 （3）若转入HCOeq \\al(－,3)和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上可以增大羧化体中CO2的浓度，使转基因植株暗反应水平提高，进而消耗更多的[H]和ATP，使光反应水平也随之提高，从而提高光合速率。
【关联题点】物质进出细胞方式的分析；影响光合作用的因素及应用
【难度】较难题
10．(2021·辽宁卷，22）答案 （1）三碳化合物 叶绿体基质 （2）叶绿体 呼吸作用和光合作用 （3）①高于 ②NADPH和ATP 吸能反应 ③同位素示踪 （4）AC
解析 （1）光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。（2）由题图1可知，HCOeq \\al(－,3)运输需要消耗ATP，说明HCOeq \\al(－,3)离子是通过主动运输的，主动运输一般是逆浓度运输，由此推断图中HCOeq \\al(－,3)浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由呼吸作用提供，叶绿体中的ATP由光合作用提供。（3）①PEPC参与催化HCOeq \\al(－,3)＋PEP过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisc。②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH，图中由Pyr转变为PEP的过程需要消耗ATP，说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用同位素示踪技术。（4）改造植物的HCOeq \\al(－,3)转运蛋白基因，增强HCOeq \\al(－,3)的运输能力，可以提高植物光合作用的效率，A符合题意；改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最终二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合题意；改造植物的Rubisc基因，增强CO2固定能力，可以提高植物光合作用的效率，C符合题意；将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，不一定提高植物光合作用的效率，D不符合题意。
【关联题点】物质进出细胞的方式；ATP与ADP的相互转化和利用；基因工程
【难度】较难题
11．(2020·天津卷，5）答案 A
解析 绿色植物光反应的场所是类囊体薄膜，产物有O2、[H]、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项正确；该反应体系不断消耗的物质不仅是CO2，还有水等，B项错误；类囊体产生的[H]、ATP参与CO2固定与还原，C项错误；该反应体系含有从菠莱中分离的类囊体，类囊体上含有光合作用色素，D项错误。
【难度】中档题
12．(2020·江苏卷，27）答案 （1）类囊体薄膜 C5
（2）叶绿体基质 细胞质基质
（3）肽
（4）光能 糖类
（5）非还原糖较稳定（或蔗糖分子为二糖，对渗透压的影响相对小）
解析 （1）在叶绿体中，吸收光能的光合色素分布在光反应的场所——类囊体的薄膜上；CO2的固定是CO2＋C5酶2C3，故直接参与CO2固定的化学物质有H2O和C5。（2）CO2的固定发生在暗反应过程中，所以催化固定CO2形成PGA的酶应存在于暗反应的场所——叶绿体基质中。PGA还原成TP运出叶绿体后合成蔗糖，所以催化TP合成蔗糖的酶存在于细胞质基质中。（3）氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键的方式合成蛋白质。（4）叶绿体中光反应合成ATP的能量来自光能。根瘤中合成ATP的能量主要来源于呼吸作用中糖类的分解。（5）与葡萄糖相比，蔗糖为二糖，对渗透压的影响相对较小，而且为非还原糖，性质较稳定，所以蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物。
【关联题点】蛋白质的结构与功能；细胞中的糖类
【难度】中档题
13．(2020·北京卷，19）答案 （1）光反应 叶绿体的色素 （2）①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbA mRNA的翻译，影响了D1的合成 （3）提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产 （4）ABC
解析 （1）光合作用的光反应过程在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与叶绿体的色素形成复合体。
（2）根据文中信息“高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏，编码D1的基因psbA 位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA mRNA的翻译过程”，所以高温导致D1不足的原因有：①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbA mRNA的翻译，影响了D1的合成。
（3）根据题干信息“与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著，提高转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高”，所以选择高温相应启动子psbA基因表达的优点是提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产。
（4）D1合成双途径只①编码D1的基因psbA 位于叶绿体基因组，所以D1在叶绿体中编码合成；②将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中，所以D1也可以通过细胞核基因编码控制合成。
根据以上分析，细胞原有的基因位于叶绿体中，而补充的psbA基因位于细胞核中，A正确；细胞原有的的转录场所在叶绿体，而补充的D1的mRNA转录场所在细胞核中，B正确；细胞原有的的翻译场所在位于叶绿体的核糖体上进行，而补充的D1在位于细胞质中的核糖体进行翻译过程，C正确； 细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所都是在叶绿体中合成PSII，D错误；根据D项分析，二者作用都是去合成PSII，E错误。
【关联题点】影响光合作用的因素及其应用；转录和翻译的过程
【难度】中档题
知识点4 影响光合作用的因素及其应用
题点1 影响光合作用的因素及应用
1. (2025四川，16）答案 (1)无水乙醇 红光 (2)ATP(腺苷三磷酸/能量)和NADPH(还原性辅酶Ⅱ) 环境(外界/温室)提供(补充)的CO2更多 (3)光照强度加倍 光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大
解析 (1)叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用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。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择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ATP(腺苷三磷酸/能量)和NADPH(还原性辅酶Ⅱ)，从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的CO2浓度是甲的2倍，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，可能的原因是环境提供的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>乙的净光合速率，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。
【关联考点】影响光合作用的因素及应用
【难度】中档题
2．(2025·广东，18)答案 (1)光质(光的颜色) 植物对蓝光利用率更高 (2)突变体中PIL15基因功能缺失，阻断了脱落酸信号通路，使该通路无法发挥促进气孔关闭的作用 (3)有机物中的化学能 光敏色素
(4)光既可以为植物提供能量，又可以作为信号
解析 (1)限制因素的分析方法如图所示：
胞间CO2浓度处于900～1 200 μml·ml－1时，红光条件下的净光合速率达到最大值并保持稳定，低于同等条件下的蓝光对应的净光合速率，即同等CO2浓度条件下，蓝光合成有机物的速率更快，推测光合色素对不同光质(不同颜色的光)的吸收利用效率不同，蓝光条件下的光反应速率更快，产生的ATP和NADPH更多，因而C3还原速率更快，有机物合成速率也更快。(3)由于突变体发生PIL15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PIL15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，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断光敏色素对PIL15基因表达的影响是负相关，PIL15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→(－)PIL15基因→(＋)脱落酸信号通路→(－)气孔开放程度。(4)综上分析，植物利用光的第一种途径是以光为能源，驱动光合作用的进行，把CO2和水合成有机物，将光能转变为化学能储存在有机物中；第二种途径是以光为信号，光敏色素接收并传递光信号影响细胞核中相关基因表达，从而调控植物的生命活动。
【难度】较难题
【关键题点】影响光合作用的因素、基因表达的调控
3．(2025山东，21）答案 (1)磷脂双分子层 基粒 (2)H2O 丙酮酸、[H] CO2、O2 (3)途径①以电能的方式耗散光能；途径②以热能的方式耗散光能
解析 (2)据图分析，水在光下分解为O2和H＋，同时产生的电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，即生成NADPH所需的电子源自于水。3H2O被植物细胞吸收后参与光合作用，生成C63H12O6。在有氧呼吸的第一阶段，C63H12O6在细胞质基质中被分解成含有3H的丙酮酸，产生少量的[3H]，并释放少量的能量；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸与3H2O在线粒体基质中被彻底分解生成CO2和[3H]，释放少量的能量；在线粒体内膜上完成有氧呼吸的第三阶段，[3H]与O2结合生成H2O，并释放大量的能量。可见，用含3H2O的溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、丙酮酸和[H]。培养液中H218O被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产生18O2；在有氧呼吸的第二阶段，H218O与丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H]，即产生的带18O标记的气体有O2和CO2。(3)对于途径②，从图中可以看到，通过途径②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①，图中显示途径①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。
【关联考点】影响光合作用的因素及应用
【难度】中档题
4．(2025·黑吉辽内，21）答案 (1)基质 C5 ATP和NADPH中的化学能转化为(CH2O)中的化学能 (2)光照强度 胞间CO2浓度 曲线①光照强度大，光反应速率更快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率更高 (3)用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率
解析 (1)Rubisc是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisc在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是ATP和NADPH中的化学能转化为(CH2O)中的化学能。(2)①②曲线的自变量是有无补光(光照强度)，②③曲线的自变量是有无转入Rubisc基因(Rubisc的含量)。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisc的含量多，固定CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisc的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①(有补光)有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最主要的限制因素是胞间CO2浓度。胞间CO2浓度为300μml·ml－1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度大，光反应速率更快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率更高。(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。要验证此结论，实验思路是用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。
【难度】中档题
5．(2024·北京卷，4）答案 A
解析 CO2是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；降低温度会降低光合作用相关酶的活性，进而降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；给光源加滤光片改变光的颜色会减少光源，光照强度变小，可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，C不符合题意；移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。
【难度】中档题
6．(2024·河北卷，19）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；与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时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）植物的光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光，因此题述三种光中蓝光可被高效吸收。光合作用暗反应阶段C3还原的产物包括糖类和C5。据柱形图分析可知，与白膜覆盖相比，蓝膜覆盖和绿膜覆盖透过的紫外光较少，可以更好地减弱幼苗受到的辐射。（2）光合色素提取的原理是绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，所以可以用无水乙醇作为溶剂提取光合色素。根据色素的吸收光谱，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，两者都可以吸收蓝紫光，测定叶绿素的含量时，选择红光而不选择蓝紫光，可以避免类胡萝卜素对实验结果的影响。（3）高原环境紫外光强烈，覆盖蓝膜后，紫外光透过率降低，可降低紫外光对幼苗的伤害，此外，与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时幼苗叶绿素和类胡萝卜素的含量最高，可以提高植物对光能的利用率，促进植物的光合作用。
【关联题点】绿叶中色素的提取和分离；光合作用的原理和过程
【难度】中档题
7．(2023·北京卷，3）答案 C
解析 CO2吸收速率代表净光合速率，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，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高，主要原因是随着温度的升高，光合酶的活性增强，B正确；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；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。
【难度】中档题
8．(2023·湖北卷，11）答案 D
解析 在一定温度范围内，随着温度的升高，呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。
【关联题点】影响细胞呼吸的因素及应用
【难度】中档题
9．(2023·湖南卷，17）答案 （1） 3－磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织 （2）高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisc酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸 （3）酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
解析 （1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3－磷酸甘油酸，然后直接被还原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织进行的。（2）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisc酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响，在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
【关联题点】光合作用的原理和过程；细胞膜的结构与功能
【难度】较难题
10．(2023·山东卷，21）答案 （1）光、H蛋白 CO2浓度、温度、水分、矿质元素等 （2）不能 突变体中PSⅡ损伤小，但不含有H蛋白，不能修复；野生型中PSⅡ损伤大，但能修复 （3）少 突变体的NPQ强度高，能够减少强光对PSⅡ的损伤
解析 （1）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，结合题图分析，实验的自变量有光、H蛋白；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分、矿质元素等。（2）据图分析，强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的高，能减少强光对PSⅡ复合体的损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。（3）据图分析，强光照射下突变体中NPQ强度高，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度高，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP，促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】较难题
11．(2023·浙江卷，22）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、C组两组，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的需求，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，积累的有机物含量更高，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组、C组两组，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。
【关联题点】细胞的吸水和失水；色素的分布、种类和作用
【难度】较难题
12． (2022·福建卷，7）答案 C
解析 自然状态下，环境CO2浓度变化情况达不到抑制光合作用的程度，不可能造成曲线下降，A错误；葡萄糖以协助扩散的方式进入红细胞，膜两侧葡萄糖浓度差越大，运输速率越大，但是最终受到细胞膜上葡萄糖载体数量的限制，曲线达到最高点后维持水平，曲线a与其不符，B错误；自然状态下，某池塘草鱼种群数量呈“S”形增长，其增长速率随时间变化先上升后下降至零，曲线b可表示其变化，C正确；在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化，清晨或傍晚可能小于零，曲线b与其不符，D错误。
【关联题点】物质进出细胞的方式及其影响因素；“J”形增长与“S”形增长
【难度】中档题
13．(2022·浙江卷，27）答案 （1）叶绿素含量 光合速率 呼吸速率 低于5 klx光合曲线的斜率 （2）蔗糖 叶 （3）下降 A
解析 （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度下就能达到净光合大于0的积累效果。低于5 klx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。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】中档题
14．(2022·福建卷，7）答案 C
解析 自然状态下，环境CO2浓度变化情况，达不到抑制光合作用的程度，不可能造成曲线下降，不能用a曲线表示自然状态下，某植物CO2吸收速率随环境CO2浓度变化的关系，A错误；葡萄糖以协助扩散的方式进入红细胞，膜两侧葡萄糖浓度差越大，运输速率越大，但是最终受到细胞膜上葡萄糖载体数量的限制，曲线达到最高点后维持水平，a曲线与其不符，B错误；自然状态下，某池塘草鱼种群数量呈S形增长，其增长速率随时间变化先上升后下降至零，曲线b可表示其变化，C正确；在晴朗的白天，某作物净光合速率随光照强度变化，清晨或傍晚可能小于零，b曲线与其不符，D错误。
【关联题点】被动运输；“J”形增长与“S”形增长
【难度】中档题
15． (2022·重庆卷，23）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）保制备类囊体时，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。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】较难题
16．(2022·河北卷，19）答案 （1）差速离心 （2）叶绿体内部结构解体，光合色素减少 （3）水分的散失 （4）细胞核 叶绿体
解析 （1）叶绿体属于细胞器，根据不同细胞器的密度不同，可用差速离心法从叶片中分离叶绿体。（2）光合作用的光反应过程可产生NADPH和ATP，该过程需要叶绿体类囊体薄膜上光合色素的参与。据题意可知，白化期叶绿体内部结构解体，叶绿体类囊体薄膜减少，且白化过程中叶绿素等光合色素减少，光反应减慢，故白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低。（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，利于植物的生存。（4）叶绿体属于半自主性细胞器，其中蛋白质的合成主要由细胞核基因编码，合成后经特定机制完成跨膜运输；其余蛋白质由存在于叶绿体的基因编码。
【关联题点】光合作用的原理和过程；细胞器的分离方法
【难度】较难题
17．(2022·辽宁卷，22）答案 （1）类胡萝卜素 叶绿体的类囊体薄膜 （2）下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光 （3）变性 维持pH 上清液 （4）1 800 抑制
解析 （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，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1 800 μml·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。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】中档题
18．(2022·北京卷，2）答案 D
解析 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；通过分析题图中三种CO2浓度下的光合作用最适温度可得，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；当CO2浓度为200 μL·L－1时，光合速率随温度的升高而变化程度不大，持续在数值为10处波动，所以表明CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小，C正确；10 ℃条件下，CO2浓度为200 μL·L－1至370 μL·L－1时，光合速率有显著提高，而370 μL·L－1至1 000 μL·L－1时，光合速率无明显的提高，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。
【难度】基础题
19．(2022·湖南卷，13）答案 AD
解析 夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，A正确；夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响（呼吸酶最适温度高于光合酶），光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而非叶绿体内膜上，C错误；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。
【难度】中档题
20．(2021·浙江卷，23）答案 A
解析 由图可知，与等渗相比，低渗对完整叶绿体 ATP合成影响不大，但放氧率较低，放氧率可以代表光合速率，故说明低渗条件下光合速率较低，A错误；由图乙可知，渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大，B正确；由图甲可知，低渗条件下，即使叶绿体完整率没有明显降低的范围内，叶绿体放氧率仍明显降低，即光反应速率下降，影响了碳反应，即卡尔文循环效率下降，C正确；由图甲可以看出，低渗条件下叶绿体完整率越低，放氧率也越低，D正确。
【难度】较难题
21．(2021·河北卷，19）答案 （1）细胞内良好的溶剂；能够参与生化反应；能为细胞提供液体环境；能运送营养物质和代谢废物 吸收 （2）镁 ATP和NADPH（或[H]） 水 C5（或RuBP） （3）气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大
解析 （1）细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，结合水是细胞结构的重要组成成分，自由水是细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢废物；根据表格分析，水＋氮组的气孔导度大大增加，增强了植物的蒸腾作用，有利于植物根系吸收并向上运输氮，所以补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收，提高植株氮供应水平。
（2）参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、O、N、Mg，其中氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体膜，完成的反应是水光解产生NADPH（[H]）和氧气，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH（[H]）中，其中ATP和NADPH（[H]）两种物质含有氮元素；暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程，其中RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到C5（RuBP）分子上，反应形成的C3被还原为糖类。
（3）分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大，使植物有足量的CO2供应，从而增加了光合速率。
【关联题点】细胞中的无机物；光合作用的原理和过程
【难度】中档题
22．(2021·北京卷，3）答案 B
解析 由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3 nml·cm－2·s－1，A正确；CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。由图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正（总）光合速率无法比较，B错误；由图可知，50 ℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于零，说明不能积累有机物，C正确；由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境较适应，D正确。
【难度】较难题
23．(2021·辽宁卷，2）答案 B
解析 不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；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，B错误；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其少分解有机物，故合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。
【关联题点】细胞的吸水和失水
【难度】中档题
24．(2021·山东卷，21）答案 （1）基质 光照停止，产生的ATP、[H]（NADPH）减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多 （2）低 喷施100 mg/L SBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等 （3）100～300
解析 （3）光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产量，由表可知，在 SBS溶液浓度为200 mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】中档题
25．(2021·广东卷，15）答案 D
解析 图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度），t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度），A、B正确；通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确。
【难度】中档题
26．(2020·浙江卷，25）答案 A
解析 植物叶片光合作用消耗的二氧化碳来自空气中的二氧化碳和自身细胞呼吸产生的二氧化碳，测植物叶片的光合速率时，测的是密闭装置内二氧化碳的减少量，不包括细胞呼吸提供的二氧化碳量，所以此数值比植物叶片光合速率的真实值小；叶绿体光合作用消耗的二氧化碳全部来自空气中的二氧化碳，测叶绿体的光合速率时，测的也是密闭装置内二氧化碳的减少量，此数值可代表叶绿体光合速率的真实值，A项正确；叶绿体是光合作用的主要场所，其结构被破坏，会使光合速率降低，故与无破碎叶绿体的光合速率相比，存在破碎叶绿体的光合速率偏小，B项错误；若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，光合速率一直处于较低水平，叶片内蔗糖合成较少，无法达到B点水平，故叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A～B段对应的关系相似，C项错误；当植物处于开花期时，叶片合成的蔗糖大量向花朵运输，若此时人为摘除花朵，叶片合成的蔗糖会在叶片处积累，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B～C段对应的关系相似，D项错误。
【关联题点】细胞的吸水和失水
【难度】较难题
27．(2020·山东卷，21）答案 （1）模块1和模块2 五碳化合物（或C5）
（2）减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足
（3）高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类）
（4）叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
解析 分析题图可知，模块1将光能转换为电能，模块2电解水，同时转换能量供模块3还原CO2产生糖类，比较这一过程与光合作用的全过程可知，模块1和模块2相当于光合作用的光反应阶段，模块3相当于光合作用的暗反应阶段。（1）根据上面的分析可知，该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块，即吸收和转化光能的模块是模块1和模块2。光合作用的暗反应包括两步反应，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，与C5结合，形成C3。二是C3的还原：C3接受ATP和NADPH释放的能量，在酶的作用下最终转化为糖类和C5。比较该过程与模块3的反应过程可知，甲与CO2反应产生乙，这一阶段为CO2的固定，那么甲为C5，即五碳化合物，乙为C3，即三碳化合物。（2）若正常运转过程中气泵突然停转，相当于光合作用过程中突然停止供应CO2，CO2的固定受阻，进而导致乙（C3）的合成量减少，短时间内C3的还原正常进行，消耗量不变，C3含量减少。光合作用的暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若气泵停转时间较长，相当于暗反应无法进行，就无法为模块2提供ADP、Pi和NADP＋，从而影响了模块2中的能量转换效率。（3）植物有机物的积累量称为净光合作用量，即有机物的制造量（真正光合作用量）减去呼吸作用消耗的有机物量。这个人工光合作用系统中只有有机物的制造，没有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量（即真正光合作用量）相等的情况下，有机物（糖类）的积累量将高于植物。（4）干旱条件下，植物为降低蒸腾作用对水分的过度散失，气孔的开放程度降低，进而影响CO2的吸收，会间接影响光合作用速率。
【关联题点】光合作用的原理和过程；光合作用与呼吸作用的综合考察
【难度】中档题
28．(2020·海南卷，21）答案 （1）光照强度 降低 （2）B地光照强度过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低 （3）C的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，C的净光合作用降低，产量下降，因此C的蔬菜产量低于B
解析 （1）由图可知，在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增加，与10时相比，7时光照强度弱，此时，影响光合作用的主要因素是光照强度，10时到12时，从图中分析可知，光合作用强度在降低。（2）由图中可知，10~12时，光合作用强度在降低。这是因为当光照强度持续增加同时温度上升，会对植物组织内部灼烧，部分气孔关闭，导致植物从外界吸收二氧化碳受阻，植物暗反应受到限制，光合作用强度降低。
（3）呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度，因此当温度升高后，与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低，导致光合作用强度降低，而呼吸作用有关酶活性增加，导致呼吸速率上升，最终导致净光合速率降低，蔬菜的有机物积累减少，产量降低。
【关联题点】光合作用和细胞呼吸的综合考察
【难度】中档题
题点2 影响因素的实验探究
1. (2025·安徽，2)答案 C
解析 实际光合作用强度＝净光合作用强度＋呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸作用强度，也就无法计算出实际光合作用强度，C错误；同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D正确。
【关联考点】探究光照强度对光合作用强度的影响实验
【难度】基础题
2．(2024·安徽卷，16）答案 （1）ATP和NADPH 核酮糖－1，5－二磷酸和糖类等 （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相对表达量较高，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
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）和糖类等。（2）与水稻的野生型（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的原因有：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相对表达量较高，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。
【关联题点】光合作用的原理和过程；影响光合作用的因素
【难度】中档题
3．(2024·广东卷，20）答案 （1）呼吸作用消耗 （2）③（苦草）、②（黑藻）、①（金鱼藻） 最大光合速率对应光照强度依次升高 （3）①（金鱼藻）除藻率高，②（黑藻）除氮率高，③（苦草）除磷率高 （4）①（金鱼藻） 500 CO2浓度较低且相同 O2释放量 （5）湖边浅水区种植挺水植物；增加以沉水植物为食物的消费者，或者增加分解沉水植物凋落叶片的分解者，完善生态系统的营养结构
解析 （1）根据题干信息可知，湖水富营养化时，原有沉水植物因光照不足，光合作用强度会减弱，此时光合作用合成的有机物少于细胞呼吸消耗的有机物，最终衰退和消亡。（2）根据图a的结果分析可知，③（苦草）最大光合速率对应光照强度最低，适合生长在弱光条件，①（金鱼藻）最大光合速率对应光照强度最高，适合生长在光照较强的环境，而从湖底到水面光照强度依次增大，因此，从湖底到水面的草本沉水植物依次是③（苦草）、②（黑藻）、①（金鱼藻）。（3）根据图b的结果分析可知，3种草本沉水植物都能一定程度去除污水中的氮、磷和藻类，净化湖水，其中①（金鱼藻）除藻率高，②（黑藻）除氮率高，③（苦草）除磷率高，三者配合能实现综合治理效果。（4）从图a可以看出，相同光照强度下，黑藻的光合速率与金鱼藻较接近，苦草的光合速率相对较低，该实验目的是验证黑藻的碳浓缩优势，实验的自变量是实验材料的种类，由于相同条件下，黑藻的光合速率与金鱼藻较接近，因此选择金鱼藻为对照组；光照强度、培养时间、营养及环境条件为无关变量，实验过程中要保持相同且适宜，图a中光照强度为500 μml·m－2·s－1时，黑藻和金鱼藻的光合速率相同，且相对较高，所以控制光照强度为500 μml·m－2·s－1；根据题干信息，在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，因此控制条件为CO2浓度较低且相同；该实验的因变量是两种藻类的光合速率，可以用O2释放量作为测量指标，反映其大小。（5）根据题意，目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，为解决这个问题，从生态学角度分析，可以在湖边浅水区种植挺水植物，或者在湖边种植高大的树木；此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本，为解决这个问题，可以增加以沉水植物为食物的消费者，或者增加分解沉水植物凋落叶片的分解者，完善生态系统的营养结构。
【关联考点】影响光合作用的因素、生态系统的结构与功能
【难度】较难题
4．(2024湖北卷，4）答案 C
解析 由表中数据分析可知，三组中，第①组首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，但在三组中的产量最低，A错误；由题干信息可知，植物甲的花品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组黑暗时长最短，但花的叶黄素含量却不是最高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不呈负相关，B错误；由表中信息可知，第②组花的叶黄素含量（即品质）最高，鲜花累计平均产量也较高，而第③组鲜花累计平均产量虽然高，但叶黄素含量（即品质）较第②组低，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C正确；由表中数据分析可知，第②组处理后，花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不是最高的，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不呈正相关，D错误。
【难度】基础题
5．(2024湖北卷，21）答案 （1）失水 减小 （2）促进 （3）干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内的水分，使植物能够在干旱环境中生存 （4）rhc1
解析 （1）保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔关闭后，CO2吸收减少，光合作用速率减小。（2）r组是rhc1基因功能缺失突变体，即缺少rhc1基因产物，wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图2，高浓度CO2时，wt组气孔开放度低于r组，说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。（3）脱落酸是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还能促进叶和果实的衰老和脱落。干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内的水分，使植物能够在干旱环境中生存。（4）分析图1可知，高浓度CO2时，蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。分析图2可知，高浓度CO2时，r组气孔开放度均高于wt组、h组和h/r组，说明高浓度CO2时，rhc1基因产物会抑制气孔开放（促进气孔关闭）。由此推测，rhc1基因编码的是蛋白甲。
【关联题点】细胞的吸水和失水；其他植物激素的种类和作用
【难度】较难题
6．(2024·浙江卷，24）答案 （1）③红叶具有光合作用能力，红色叶片内可检测到淀粉 ④Ⅰ红叶＋光照 Ⅱ变蓝 Ⅲ红叶＋黑暗 Ⅳ不变蓝 ⑤增加细胞通透性，使花青素等水溶性色素渗出 充分溶解、去除叶绿素等脂溶性色素 （2）①叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能 抑制 液泡 吸收光能 ②自身和下部绿叶 媒介生物（蜜蜂、蝴蝶等）
解析 （1）根据实验的问题，提出假设：红叶具有光合作用能力，红色叶片内可检测到淀粉。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。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，增加细胞通透性，使花青素等水溶性色素渗出；再将叶片转移到热甲醇溶液中，充分溶解、去除细胞中的叶绿素等脂溶性色素，以免影响后续实验结果的观察。（2）分析图甲可知，自变量为光强和叶片颜色，因变量为qNP值，当光强为500～2 000 μml·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，随着光强的增加，绿叶的ETR值明显增大，当光强超过800 μml·m－2·s－1时，ETR值减小，即随着光强增加，绿叶光合速率先增大后减小，得出光强超过一定范围时，绿叶的光合作用反而被抑制，而根据图乙可知，在光强为500～2 000 μml·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，贮藏于红叶细胞液泡中的花青素，可通过吸收多余光能（蓝光、绿光）的方式，保护自身和下部绿叶不受强光损伤。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引媒介生物（蜜蜂、蝴蝶等），为其完成传粉工作。
【关联考点】影响光合作用的因素及其应用
【难度】中档题
7．(2023·浙江卷，23）答案 （1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇 （2）C5 ATP和NADPH CO2是光合作用的原料；13C可被仪器检测 （3）降低 增加 库源比降低，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 （1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇，因此用乙醇作为提取液。
（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C5结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的ATP和NADPH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的原因是CO2是光合作用的原料；13C可被仪器检测 。
（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；库源比降低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。
【关联题点】光合作用的原理和过程；绿叶中色素的提取和分离
【难度】较难题
8．(2022·广东卷，18）答案 （1）高 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素 （2）糖类等有机物 （3）光照条件 A组 遮光程度 探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少
解析 （1）分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4．2 mg·dm－2，C组叶绿素含量为4．7 mg·dm－2，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。（2）图b中B1叶绿素含量为5．3 mg·dm－2，B2叶绿素含量为3．9 mg·dm－2，A组叶绿素含量为4．2 mg·dm－2；B1净光合速率为20．5 μml CO2·m－2·s－1，B2的净光合速率为7．0 μml CO2·m－2·s－1，A组净光合速率为11．8 μml CO2·m－2·s－1，可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为（5．3＋3．9）/2＝4．6（mg·dm－2），净光合速率为（20．5＋7．0）/2＝13．75 （μml CO2·m－2·s－1），两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。（3）分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮光程度，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】中档题
9．(2022·湖北卷，19）答案 （1）增大 （2）高浓度O3处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小 （3）①实验组的净光合速率均明显小于对照组 ②长时间高浓度O3对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异 （4）基因A过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同
解析 （1）限制光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度等。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）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）分析图3可知，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O3对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。（4）高浓度O3处理75天，比较基因A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，则说明基因A的功能与乙植物对O3耐受力无关。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】较难题
10．(2022·海南卷，3）答案 B
解析 本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度（NaHCO3溶液浓度），温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0．5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。
【难度】中档题
11．(2022·浙江卷，27）答案 （1）层析 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 （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。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】中档题
12．(2022·福建卷，10）答案 （1）光照强度、通气量、接种量 （2）不可行 C18O2中的18O经光合作用可转移到水中，生成物水参与呼吸作用可生成C18O2，释放的二氧化碳也有来自呼吸作用的，因此根据被标记的二氧化碳的减少量不能测定栅藻光合速率 （3）生物量（产率）和油脂产率较高 膜培养时栅藻更充分利用光照和CO2/膜培养时栅藻对光照和CO2利用率更高 （4）使用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式
解析 （1）分析题意可知，本实验中科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养，实验的自变量是含水量等不同，实验除了自变量，其他的无关变量要保持相同且适宜，所以悬浮培养和膜培养装置应给予相同的光照强度、通气量、接种量。
（2）分析题意，本实验目的是测定两种培养模式的栅藻光合速率，由于C18O2经光合作用可转移到水中，生成物水参与呼吸作用可生成C18O2，释放的二氧化碳也有来自呼吸作用的，因此根据被标记的二氧化碳的减少量不能测定栅藻光合速率。
（3）由图2的结果可知，与悬浮培养相比，膜培养的栅藻生物量（产率）和油脂产率更高，可能是因为虽然膜培养的栅藻叶绿素含量较低，但栅藻更充分利用光照和CO2。
（4）比较图2各组膜培养的栅藻，2%琼脂浓度培养基培养的栅藻油脂产率最高，所以建议对栅藻采用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式。
【关联题点】细胞呼吸的方式和过程
【难度】较难题
13．(2022·山东卷，21）答案 （1）蓝紫光 （2）酶的数量达到饱和 CO2浓度有限 光能的吸收速率继续增加，水的光解速率继续增加 （3）减弱 促进光反应中关键蛋白的合成
解析 （1）苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。（2）影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的含量、温度等；其内部因素有酶的活性、色素含量、五碳化合物的含量等。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，可能的原因有酶的数量达到饱和、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强。（3）据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能是通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。
【关联题点】绿叶中色素的提取和分离
【难度】较难题
14．(2021·浙江卷，27）答案 （1）液泡 ATP和NADPH 三碳糖磷酸
（2）光反应 较低、较高 光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少
（3）淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含量在一定范围内成正比 14CO2的同位素示踪
解析 （1）成熟植物细胞具有中央大液泡，是植物细胞贮存无机盐类、糖类、氨基酸、色素等的“大仓库”，所以无机磷主要贮存于大液泡中。光合作用过程中，光反应产物有O2、ATP和NADPH，而磷酸基团是ATP和NADPH的组分，也是RuBP（核酮糖二磷酸）和三碳糖（三碳糖磷酸）的组分，其中三碳糖磷酸经卡尔文循环产生并可运至叶绿体外转变成蔗糖。
（2）图甲中O～A 段，随光照强度增大，净光合速率均增大，表明此时限制因素为光强度，即光反应限制了光合作用；且高磷和低磷条件下大豆叶片净光合速率的曲线完全重合，说明无机磷不是光合作用中光反应过程的主要限制因素。由图乙可知，光照下，与高磷相比，低磷条件的蔗糖含量低，而淀粉含量高；不论高磷、低磷，24 h内淀粉含量的变化趋势均为光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少。
（3）光电比色法是借助光电比色计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，然后根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求出被测物质的含量的方法。淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含量在一定范围内成正比，可用于淀粉的定量，故可用光电比色法测定淀粉含量；为确定叶片光合产物的去向，可采用（放射性）同位素示踪法标记14CO2，通过观察放射性出现的位置进而推测叶片光合产物的去向。
【关联题点】细胞的结构
【难度】较难题
15．(2021·福建卷，17）答案 （1）不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响
（2）催化ATP水解 单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量 （3）呼吸作用 （4）提高 龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，保护海洋生态
解析 （1）根据题意和图示分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。
（2）酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗量进行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi，故ATP水解酶活性可通过测定单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量。
（3）净光合速率=总光合速率-呼吸速率，由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，矿质元素的吸收需要能量，因而细胞呼吸增强，导致有机物消耗增加。
（4）由图2可知，大气CO2条件（LC组）下，HP组（高磷浓度）的净光合速率＞LP组（低磷浓度），故推测高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率；结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，保护海洋生态。
【难度】较难题
16．(2021·湖南卷，18）答案 （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，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的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膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低
解析 （1）光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光反应过程中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。
（2）①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，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，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在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。③根据图b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。
【关联题点】光合作用的原理和过程
【难度】较难题
17．(2020·天津卷，13）答案 （1）物质循环 能量流动
（2）促进两种植物生长 抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅生长
（3）将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化 演替
解析 （1）植物通过光合作用把CO2等无机物转变为有机物，同时把光能转变成化学能储存在有机物中，体现了植物在生态系统的物质循环和能量流动这两大功能中的重要作用。（2）据图中信息（比较C1T1和C2T1两组）可知，仅CO2浓度升高能促进两种植物的生长；据图中信息（比较C1T1和C1T2两组）可知，仅温度升高，可抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅生长。（3）据图中信息可知，C2T2的条件对鬼箭锦鸡儿的生长几乎没有影响，而对紫羊茅生长具有促进作用。为了验证温室效应加剧对同一地区这两种植物比例的影响，可以设计如下实验思路：将数量相同的紫羊茅和鬼箭锦鸡儿种植在同一地方，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化。若两种植物的比例发生变化，则说明温室效应加剧会改变群落演替的速度与方向。
【关联题点】生态系统的功能；群落的演替
【难度】基础题
18．(2020·浙江卷，27）答案 （1） 光波长对光合作用的影响 绿色 红光和蓝紫 H+、e−和O2 （2）黑藻将溶液中的CO2转化为有机物 （3）下降、下降 （4）减弱、减弱 高温导致酶的结构改变，活性下降
解析 （1）选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯，来制造不同波长的光，可以用于探究光波长对光合作用的影响。由于叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以在相同时间内，用绿色玻璃纸罩住的实验组O2释放量最少。光合色素主要吸收红光和蓝紫光，吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为H+、e−和O2。
（2）二氧化碳含量可以改变溶液pH，黑藻将溶液中的CO2转化为有机物，所以可以用精密试纸检测溶液pH值来估算光合速率变化。
（3）若将烧杯口密封，持续一段时间，会使外界二氧化碳不能及时补充，导致RuBP和三碳酸的含量与密封前相比均下降。
（4）若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境，一段时间后，由于高温导致酶的结构改变，酶活性下降，其光合作用的强度和呼吸作用的强度均将减弱。
【关联题点】光合作用的原理和过程；色素的分布、种类和作用；酶的特性
【难度】中档题
知识点5 光合作用和细胞呼吸的综合考察
1.(2025湖南，17）答案 (1)叶绿体 抑制 (2)氧气 (3)升高 基本不变 (4)栅藻进行光合放氧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CO2提供给栅藻进行光合作用
解析 (1)栅藻是真核生物，进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a结果表明，对硝基苯酚可抑制栅藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，对光合放氧的抑制作用增强。(2)由题意可知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组对比，Ⅰ组有氧气，Ⅱ、Ⅲ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，故细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。(3)图b中，Ⅰ组为“栅藻＋光照”，对硝基苯酚含量为40 mg·L－1；分析图a可知，对硝基苯酚含量为20 mg·L－1时，栅藻光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高；结合图b可知，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，培养液中对硝基苯酚相对含量基本不变。(4)由Ⅲ组可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有氧环境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水体。
【关联考点】光合作用、呼吸作用
【难度】中档题
2. (2025·云南，17)答案 (1)有氧 (2)压实组黄瓜根系中酒精含量明显高于疏松组 多 压实组无氧呼吸强，与有氧呼吸相比，无氧呼吸释放能量少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多 开度减小或关闭 暗反应 (3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
解析 (1)有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。(2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。由于压实组无氧呼吸强，与有氧呼吸相比，无氧呼吸释放的能量较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔开度减小或关闭，二氧化碳吸收减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。(3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕，疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。
【关联考点】光合作用、细胞呼吸
【难度】中档题
3. (2025·安徽，16)答案 (1)增强 在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的吸收水分子的能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行 NADH (2)假设物质H能转化为A (3)低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出 (4)NADP＋ H2O
解析 (1)据题干信息和图1可知，低氧条件下，与野生型组相比，NtPIP基因的过量表达通过增强根系水通道蛋白介导的吸收水分子的能力，增加了氧气浓度，利于有氧呼吸进行第二阶段：丙酮酸和水反应生成二氧化碳(无机物)、NADH(储存大量能量)并释放出少量的能量(绝大部分以热能形式散失，少量用于合成ATP)，其中的化学能大部分被转化为NADH中储存的能量。(2)丙二酸的加入会导致E积累：分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性。故提出：假设物质H能转化为A。(3)低氧条件下，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，则NtPIP基因过量表达株需要更多的光合产物输出；对于植株来说，进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞，而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞，因此低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型，由此才能满足低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强。(4)光反应中水在光下分解为H＋、O2和e－，e－经传递最终与H＋和NADP＋结合生成NADPH，因此，光反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP＋。
【关联考点】有氧呼吸过程、光合作用过程
【难度】中档题
4.(2025河北，4）答案 A
解析 类囊体膜上进行水的光解消耗H2O，而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，不生成H2O，A错误；叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，涉及丙酮酸和水反应生成CO2，B正确；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第三阶段，消耗O2和NADH生成水，C正确；叶绿体基质中进行暗反应，合成糖类等有机物，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物(丙酮酸)，生成CO2和NADH，D正确。
【关联考点】光合作用和呼吸作用过程比较
【难度】基础题
5．(2025·黑吉辽内，10）答案 D
解析 载体蛋白通常需要与底物结合后才能转运物质。NTT作为载体蛋白，运输ATP、ADP和Pi时需要结合底物，A错误；黑暗条件下，叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi，因此不是主动运输，B错误；黑暗条件下，叶绿体无法进行光反应，自身不能合成ATP。此时进入叶绿体基质的ATP可来自细胞呼吸，但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质和线粒体，C错误；光照充足时，叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP，需要消耗大量ADP和Pi作为原料。此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用，导致叶绿体基质中ADP浓度降低。由于NTT顺浓度梯度运输ADP(从叶绿体基质到细胞质基质)，当叶绿体基质中ADP不足时，NTT运出ADP的数量会减少甚至停止，D正确。
【关联考点】物质进出细胞的方式及其影响因素
【难度】中档题
6．(2024·贵州卷，1）答案 D
解析 种子吸收的水与蛋白质、多糖等物质结合后，失去了流动性和溶解性，这部分水以结合水的形式存在，成为生物体的构成成分，A、C错误；种子萌发过程中进行旺盛的细胞呼吸，因此糖类含量逐渐下降，并产生许多中间代谢产物，导致有机物种类增加，B错误；幼苗中的水可参与光合作用形成NADPH，也可通过有氧呼吸第二阶段与丙酮酸反应生成NADH，D正确。
【关联题点】细胞中的无机物；细胞中的糖类和脂质
【难度】中档题
7．(2024·全国甲卷，29）答案 （1）不相等 温度a和c时的呼吸速率不相等 （2）在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但该植物的某些细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸消耗有机物，如根部细胞，导致该植物体的干重减少 （3）温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低 （4）光合速率和呼吸速率差值
解析 （1）叶片的有机物积累速率＝光合速率－呼吸速率，即净光合速率。观察题图可知，该植物叶片在温度a和c时虽然光合速率相等，但呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速率不相等。（2）观察题图可知，在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植物有些细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸消耗有机物，如根部细胞，因此该植物体的干重会减少。（3）温度超过b时，气温过高，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应速率降低；同时过高的温度使酶的活性降低，CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。（4）通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合速率与呼吸速率差值最大时的温度，有利于有机物的积累。
【难度】 中档题
8．(2024·山东卷，21）答案 （1）ATP、NADPH 叶绿素合成多，叶绿素降解慢 （2）高 开花14天后突变体气孔导度大于野生型，但胞间CO2浓度小于野生型，且突变体的呼吸代谢不受影响，因此突变体的光合作用更强，需要的光照强度更高 （3）叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，图中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型
解析 （2）据表可知，开花14天后突变体的气孔导度大于野生型，但突变体的胞间CO2浓度低于野生型，且突变体的呼吸代谢不受影响，说明突变体光合作用更强，消耗的CO2更多，因此突变体达到光饱和点需要的光照强度更高。（3）据图可知，与野生型相比，突变体蔗糖转化酶活性更高，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，故突变体内蔗糖减少，且叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，因此突变体向外运输的蔗糖减少，导致籽粒淀粉含量低。
【关联考点】植物激素
【难度】中档题
9．(2024·黑吉辽，21）答案 （1）CO2的固定 （2）细胞质基质 线粒体基质 （3）光呼吸 细胞呼吸 7～10时，随着光照强度的增加，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，净光合速率等于总光合速率与光呼吸、细胞呼吸速率之差，净光合速率出现差异的原因在于株系1和株系2光呼吸速率出现差异 不能 总光合速率是净光合速率与光呼吸速率、细胞呼吸速率之和，光呼吸速率、细胞呼吸速率未知，所以无法计算出株系1的总光合速率 （4）与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大
解析 （3）由图1可知，在线粒体进行光呼吸的过程中，也会产生CO2，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、细胞呼吸。7～10时，随着光照强度的增加，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，净光合速率等于总光合速率与光呼吸、细胞呼吸速率之差，净光合速率出现差异的原因在于株系1和株系2光呼吸速率出现差异。
【关联考点】光呼吸
【难度】中档题
10．(2024新课标，31）答案 （1）红光和蓝紫光 光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，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 （2）大于 （3）b 密闭容器中，c的O2浓度不再增加，说明此时由于CO2不足，导致光合速率减弱，光合速率等于呼吸速率；a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合速率等于呼吸速率；而b组此时的光合速率仍然大于呼吸速率。综上所述，b组的光合速率最大 （4）升高
解析 （2）b组O2浓度高于a组，说明光合速率大于呼吸速率，整体表现为吸收CO2，释放O2。因此，a组CO2浓度大于b组。（4）d组O2浓度等于c组是由于密闭容器中CO2的限制，此时光合速率等于呼吸速率，打开容器之后，提供了更多的CO2，此时即便以c组的光照强度照光仍然可以使幼苗的光合速率上升，大于呼吸速率。
【关联题点】捕获光能的色素
【难度】中档题
11．(2023·全国乙卷，29）答案 （1）光合作用和呼吸作用 （2）叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压升高，细胞吸水膨大，气孔开放 （3）蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞的渗透压升高，细胞吸水膨大，气孔开度进一步增大 （4）不能
解析 （1）气孔是植物体与外界进行气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧气、二氧化碳和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔开闭影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等生理过程。（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使细胞的渗透压升高，促进保卫细胞吸水，细胞体积膨大，气孔开放。（3）由题意得知，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，细胞的渗透压升高，保卫细胞吸水能力增强，体积膨大，气孔开度进一步增大。（4）光反应可为暗反应的进行提供ATP和[H]，某种除草剂能阻断光合作用的光反应，暗反应因缺少ATP和[H]而不能进行，导致光合速率下降、合成的有机物减少，进而导致保卫细胞渗透压下降、吸水能力下降、气孔开度减小，故在使用除草剂的条件下，给予光照不能使气孔维持一定的开度。
【难度】较难题
12．(2023·北京卷，20）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“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，导致产生过量的活性氧，最终引发细胞凋亡。（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。
【关联题点】细胞的凋亡；细胞器之间的协调配合
【难度】较难题
13．(2023·广东卷，18）答案 （1）类胡萝卜素/叶绿素比值上升 蓝紫 （2）高于 呼吸速率较高 （3）有机物积累较多 （4）如图所示

为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT
解析 （1）根据表格信息可知，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，由ygl叶片呈黄绿色可推测，叶片主要吸收蓝紫光。（2）根据图a净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，ygl有较高的光补偿点，可能原因是一方面光合速率偏低，另一方面是呼吸速率较高，结合题意可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。（3）净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较高。（4）由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0～50 μml·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率趋势曲线图如答案所示。根据两图可提出问题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT?
【难度】较难题
14．(2023·天津卷，9）答案 B
解析 据图可知，HCOeq \\al(－,3)进入细胞质基质或叶绿体基质需要线粒体产生的ATP供能，都属于主动运输，通道蛋白只参与协助扩散，A正确，B错误；据图可知，光反应中水光解产生的H＋促进HCOeq \\al(－,3)进入类囊体，C正确；据图可知，光反应生成的物质X（O2）促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于HCOeq \\al(－,3)进入叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2供应，D正确。
【关联题点】物质进出细胞的方式及其影响因素
【难度】中档题
15．(2023·新课标卷，2）答案 A
解析 措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，措施④光周期处理反映了昼夜长短与作物开花的关系，A合理；措施③风干储藏可以减少种子中自由水含量，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，措施⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促进光合作用，B不合理；措施②春化处理是为了促进花芽形成，措施⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C不合理；措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，措施④光周期处理的目的是促进或抑制植物开花，D不合理。
【难度】中档题
16．(2023·辽宁卷，21）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500μml·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， 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，可用无水乙醇等有机溶剂从叶片中提取，因为叶片中的色素能溶解到有机溶剂中。
（2）结合图1实验结果可以看出，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HH1，因为该品种的叶绿素含量受盐浓度变化影响更显著。
（3）在光照强度为500μml·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，因此可以判断，LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照强度为1500μmlm-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的叶绿素含量高与其他三个品种，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，因而更适合在该地区种植。
【关联题点】绿叶中色素的提取和分离；色素的分布、种类和作用；影响光合作用的因素及应用
【难度】较难题
17．(2022·天津卷，16）答案 （1）光合作用 呼吸作用 （2）有氧呼吸 （3）被抑制 不受影响 （4）AD
解析 （1）蓝细菌是原核生物，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用，能产生NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物，也能进行呼吸作用，因此蓝细菌内的ATP来源于光合作用和呼吸作用等生理过程，为各项生命活动提供能量。
（2）有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的NADH（呼吸过程中产生的[H]）与氧气结合形成水，同时释放大量能量，因此蓝细菌中细胞质中的NADH可被大量用于有氧呼吸第三阶段产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
（3）NADH是有氧呼吸过程中的代谢产物，在有氧呼吸第三阶段被利用，NADPH是光合作用过程中的代谢产物，是水光解的产物，据表格可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的NADH较高，NADPH相同，说明有氧呼吸第三阶段被抑制，光反应中的水光解不受影响。
（4）工程菌K存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径，能使更多NADH用于生成D—乳酸，把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L，光合作用产生了更多ATP，为各项生命活动提供能量，这样有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH，这样工程菌L就能利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸，能积累更多D—乳酸，AD正确，BC错误。
【关联题点】真核细胞和原核细胞的异同；基因工程的操作程序
【难度】中档题
18．(2022·江苏卷，8）答案 B
解析 光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。
【关联题点】真核细胞和原核细胞的异同
【难度】中档题
19．(2022·江苏卷，20）答案 （1）①⑥ 叶绿素a和叶绿素b （2）过氧化氢 （3）①光呼吸 ②光合作用强度等于呼吸作用强度 （4）直接
解析 （1）类囊体薄膜发生的反应有水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成，即①⑥。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿素主要有叶绿素a和叶绿素b两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用红光照射参与反应的主要是叶绿素a和叶绿素b。（2）过氧化氢酶能将过氧化氢分解为O2和H2O，所以在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的过氧化氢在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。（3）②曲线b有光照后t1～t2时段CO2下降最后达到平衡，说明细胞呼吸和光合作用达到了平衡。（4）图Ⅲ代谢途径降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生态系统的能量，是直接价值的体现。
【关联提点】生物多样性的价值
【难度】中档题
20．(2021·湖南卷，7）答案 A
解析 弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的氧气被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放，A错误；二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3分子，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原，因此二氧化碳不能直接被还原，B正确；在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农作物的光合作用强度，D正确。
【难度】基础题
21．(2021·山东卷，16）答案 ABD
解析 葡萄糖是单糖，通过脱水缩合形成多糖的过程有水生成，A正确；有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，所以一定消耗 H2O，B正确；有些植物细胞含有过氧化氢酶（例如土豆），可以分解过氧化氢生成O2，因此植物细胞产生的 O2 不一定只来自光合作用，C错误；光反应阶段水的分解产生氧气，故光合作用产生的 O2 中的氧元素只能来自于 H2O，D正确。故选ABD。
【难度】中档题
22．(2021·海南卷，21）答案 （1）增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用 根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变 （2）植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光 B 右上方
（3）低 下降
解析 （1）营养液中的生菜长期在液体的环境中，根得不到充足的氧，影响呼吸作用，从而影响生长，培养过程中要经常给营养液通入空气，其目的是促进生菜根部细胞呼吸；营养液中的无机盐在培植生菜的过程中会被大量吸收，导致营养液成分改变；并且根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降，因此需要更换培养液。
（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合作用，从而提高生菜的产量；B点为光饱和点对应的最大光合速率，因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强度，根据题干“为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度”可知：该条件下光合速率增大，则B点向右上方移动。
（3）根据曲线可知：在此曲线中光合速率的最适温度为T5，而在该实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未出现，所以光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低，若将培植区的温度从T5调至T6，导致光合速率减小而呼吸速率增大，生菜植物的有机物积累量将下降。
【关联题点】影响细胞呼吸的因素及应用
【难度】较难题
23．(2021·江苏卷，20）答案 （1）类囊体薄膜 叶绿素、类胡萝卜素 （2）C5 12 （3）[H] ATP
（4）在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮 减少叶片差异造成的误差 叶绿素定量测定（或测定叶绿素含量）
解析 （1）光合作用光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光和色素是叶绿素、类胡萝卜素。
（2）据题意在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，C5含有5个碳原子，据图固定1个CO2合成1个C3，应为还要再生出C5，故需要12个CO2合成一分子蔗糖。
（3）NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP中的化学能和热能。
（4）设计实验遵循单一变量原则，对照原则，等量原则，对照组为在水中加入相同体积不含寡霉素丙酮溶液。对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。
【难度】较难题
24．(2021·浙江卷，27）答案 （1）光密度值 高 高光强 （2）吸能 ATP、NADPH （3）小 绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率 （4）360
解析（1）叶绿体中的4种光合色素含量和吸光能力存在差异，因此可以利用光电比色法测定色素提取液的光密度值来计算叶绿素a的含量；由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较高，以增强吸光的能力，从而以适应低光强环境；由乙图可知，低光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差不大，高光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差很大，因此在高光强条件下，温度对光合速率的影响更显著。
（2）叶绿素a可以吸收、传递、转化光能，故从能量角度分析，叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应需要消耗太阳能，光反应是一种吸能反应；光反应过程包括水的光解（产生NADPH和氧气）和ATP的合成，因此光反应的产物有ATP、NADPH和O2。
（3）图乙的绿藻放氧速率表示净光合速率，绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率，因此图乙的绿藻放氧速率比光反应产生氧气的的速率小。
（4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μml·g-1·h-1，由乙图可知，绿藻放氧速率为150μml·g-1·h-1，光合作用产生的氧气速率为180μml·g-1·h-1，因此每克绿藻每小时光合作用消耗CO2为180μml，因为1 分子的二氧化碳与 1 个 RuBP 结合形成2分子3-磷酸甘油酸。故每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成180 ×2=360μml的3-磷酸甘油酸。
【难度】中档题
植株类型
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素/类胡萝卜素
野生型
1 235
519
419
4．19
突变体1
512
75
370
1．59
突变体2
115
20
379
0．36
组别
光照强度/(μml·m－2·s－1)
CO2浓度/(μml·ml－1)
净光合速率/(μml·m－2·s－1)
气孔导度/(ml·m－2·s－1)
叶绿素含量/(mg·g－1)
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
覆膜处理
叶绿素含量/（mg·g－1）
类胡萝卜素含量/（mg·g－1）
白膜
1．67
0．71
蓝膜
2．20
0．90
绿膜
1．74
0．65
处理
指标
光饱和点（klx）
光补偿点（lx）
低于5 klx光合曲线的斜率（mg CO2·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
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
生理指标
对照组
施氮组
水＋氮组
自由水/结合水
6．2
6．8
7．8
气孔导度（mml·m－2·s－1）
85
65
196
叶绿素含量（mg·g－1）
9．8
11．8
12．6
RuBP羧化酶活性（μml·h－1·g－1）
316
640
716
光合速率（μml·m－2·s－1）
6．5
8．5
11．4
SBS浓度（mg/L）
0
100
200
300
400
500
600
光合作用强度
（CO2μml·m－2·s－1）
18．9
20．9
20．7
18．7
17．6
16．5
15．7
光呼吸强度
（CO2μml·m－2·s－1）
6．4
6．2
5．8
5．5
5．2
4．8
4．3
净光合速率/（μml·m－2·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
实验设计方案
实验材料
对照组：______；实验组：黑藻
实验条件
控制光照强度为________μml·m－2·s－1；营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同
控制条件
________________________
测量指标
________________________
组别
光照处理
首次开花时间
茎粗（mm）
花的叶黄素含量（g/kg）
鲜花累计平均产量（kg/hm2）
①
光照8 h/黑暗16 h
7月4日
9．5
2．3
13 000
②
光照12 h/黑暗12 h
7月18日
10．6
4．4
21 800
③
光照16 h/黑暗8 h
7月26日
11．5
2．4
22 500
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______
项目
甲组
乙组
丙组
处理
库源比
1/2
1/4
1/6
单位叶面积叶绿素相对含量
78．7
75．5
75．0
净光合速率（μml·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
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
组别
苹果酸/(μml·g－1)
酒精/(μml·g－1)
压实组
0.271±0.005
6.114±0.013
疏松组
0.467±0.004
2.233±0.040
检测指标
植株
14天
21天
28天
胞间CO2浓度/（μmlCO2·ml－1）
野生型
140
151
270
突变体
110
140
205
气孔导度/（mlH2O·m－2·s－1）
野生型
125
95
41
突变体
140
112
78
水稻材料
叶绿素（mg/g）
类胡萝卜素（mg/g）
类胡萝卜素/叶绿素
WT
4．08
0．63
0．15
ygl
1．73
0．47
0．27
菌株
ATP
NADH
NADPH
初始蓝细菌
626
32
49
工程菌K
829
62
49
实验步骤的目的
简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液
寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组
①
②
对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定
用氧电极测定叶片放氧
③
称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定