专题05 光合作用（9大题型）-2025年高考生物一轮复习题型冲关讲义（新高考通用）

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考点一 捕获光能的色素和结构及光合作用原理的探索
01 捕获光能的色素和结构
【例1】龟背竹叶形奇特，色浓且富有光泽，观赏性好，且可以净化室内空气，是一种理想的室内植物。下列叙述正确的是（ ）
A．可以用无水乙醇分离龟背竹叶片中的各种色素
B．连续降温使龟背竹叶片变黄是因为所有光合色素都被破坏
C．若分离色素时滤液细线触及层析液，滤纸条上能看到淡色素带
D．叶肉细胞中的光合色素在叶绿体基质中不存在
【变式1-1】如图表示利用纸层析法分离新鲜菠菜叶光合色素的示意图。下列相关叙述正确的是（ ）
A．①～④对应的色素依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b
B．①和②对应的色素主要吸收蓝紫光和红光
C．实验所用吸水纸的干燥度不影响实验的结果
D．没有及时加入CaCO3会使各色素带都明显变窄
【变式1-2】如图为光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的提取液。下列叙述正确的是（ ）
A．在研磨后立即加入CaCO3防止色素被破坏，但CaCO3过量会破坏色素
B．实验操作中用于分离色素的层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．若菜叶剪碎不够充分，很可能提取不出4种光合作用色素
D．若实验操作没有问题，则该实验结果可说明该种蓝细菌没有叶黄素和叶绿素b
02 光合作用原理的探索
【例2】英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应称为“希尔反应”。下列说法错误的是（ ）
A．希尔反应不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水
B．可用放射性同位素标记法追踪水中氧原子的去路
C．希尔反应模拟了叶绿体反应阶段的部分变化
D．希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应
【变式2-1】下列有关实验和科学史的叙述，正确的是（ ）
A．希尔反应说明水的光解与糖的合成是两个相对独立的过程
B．在对照实验中，控制无关变量可以采用“加法原理”或“减法原理”
C．鲁宾和卡门利用放射性同位素标记法，证明了光合作用释放的氧气来自水
D．毕希纳认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但要在细胞死亡裂解后才发挥作用
【变式2-2】恩格尔曼利用极细的光束照射水绵，结果发现好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。下列对该实验的分析错误的是（ ）
A．该实验可用小球藻作为实验材料
B．在用光束照射之前，应将临时装片放在无空气的黑暗环境中
C．该实验证明了叶绿体是光合作用的场所
D．若好氧细菌没有趋向水绵照光部位，说明该细菌可能已死亡
考点二 光合作用的原理
01 光合作用的原理
【例1】下列关于探究光合作用原理实验的叙述，错误的是（ ）
A．恩格尔曼利用水绵和需氧细菌为材料，证明光合作用的场所是叶绿体
B．希尔证明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气
C．鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明光合作用产生的氧来自水
D．美国科学家阿尔农发现光合作用中水的光解伴随着ATP的消耗
【变式1-1】科学家往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照，结果如下表。
根据上述实验结果分析，下列叙述不正确的是（ ）
A．本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段
B．每组照光后需将小球藻进行处理将其杀死；再测定放射性物质分布
C．实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等
D．CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类
【变式1-2】1937年，植物学家希尔将离体叶绿体置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中，若在试管中加入适当的“电子受体”并给予一定强度的光照，在没有CO2时就能放出O2，同时电子受体被还原。在此基础上，Amn又发现处于光下的叶绿体在不供给CO2时，既能积累还原态电子受体也能积累 ATP； 若撤去光照，供给 CO2，则还原态电子受体和 ATP 被消耗，并有有机物（CH2O）产生。下列叙述正确的是（ ）
A．希尔实验中配制叶绿体悬浮液时，加入蔗糖溶液的主要目的是提供能量
B．希尔反应研究了叶绿体中光反应阶段的部分变化，该电子受体指的是 H2O
C．Amn的实验说明（CH2O）的生成可以不需要光，但需要CO2、ATP、 还原剂等
D．若向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供 CO2，则短时间内 ATP会积累
02 光合作用和细胞呼吸的关系
【例2】正常光照条件下，某植物叶片叶肉细胞进行光合作用、有氧呼吸的示意图如下（数字表示结构，小写字母表示物质的移动情况），有关说法正确的是（ ）
A．有氧呼吸发生的场所为图中2、3处
B．线粒体产生的CO2被叶绿体利用，至少穿过5层生物膜
C．突然黑暗处理，叶绿体内C3含量短时间内将增加
D．h=c，d=g时，该植株光合作用速率等于呼吸作用速率
【变式2-1】如图表示某植物的一个叶肉细胞及其相关生理过程示意图，下列说法中不正确的是（ ）
A．图中的叶肉细胞呼吸释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量
B．M中NADPH的运动方向是从叶绿体的类囊体到叶绿体的基质
C．M、N都有两层膜，都能产生ATP
D．真核细胞中都含有M、N，原核细胞中都不含M、N
【变式2-2】光合作用与呼吸作用环环相扣、相互依存，两者虽然都是为植物的存活而进行服务，但二者又有各自独立的工作系统。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，Ⅰ~Ⅶ代表物质,①~③代表过程。下列叙述正确的是（ ）
A．甲过程中的Ⅱ物质与乙过程中Ⅵ物质是同一种物质，甲过程中的Ⅲ物质与乙过程中Ⅶ物质不是同一种物质。
B．乙过程中①过程与②过程所产生的能量之和多于③过程所产生的能量
C．叶肉细胞中甲过程产生的Ⅳ物质多于乙过程所消耗的Ⅳ物质时，植物将生长
D．乙过程产生的ATP并不能用于甲过程
考点三 光合作用的影响因素及其应用
01 探究环境因素对光合作用强度的影响
【例1】在温度、水分均适宜的条件下，分别测定甲、乙两种植物光合速率与呼吸速率的比值（P/R）随光照强度的变化，结果如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．光照强度为c时两植物积累有机物的速率相等
B．若光照强度突然由b变为a，短时间内叶绿体中C3含量增多，C5含量减少
C．d点后限制两植物光合速率的主要环境因素相同
D．这两种植物间作时有利于提高光能利用率
【变式1-1】一般情况下光照增强，绿色植物的光合作用增强。但是在光照最强的夏季中午，由于气孔关闭，CO2进入叶肉细胞减少，绿色值物的光合作用不但不继续增强，反而下降，这是因为（ ）
A．水光解后产生的NADPH数量不足
B．叶绿体利用光能合成的ATP的数量不足
C．供给光反应光解的水的数量不足
D．暗反应生成的C3化合物数量不足
【变式1-2】下图表示某植物在不同光照强度条件下，光合作用受CO2浓度影响的变化曲线，据图分析正确的是（ ）
A．该实验的自变量是CO2浓度
B．限制b点光合作用强度的环境因素主要是光照强度
C．当光照强度突然由b变为c，短时间内叶肉细胞中C3的含量将升高
D．当CO2浓度为200mg·L-1时，叶肉细胞产生ATP的场所是线粒体和细胞质基质
02 光呼吸
【例2】光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因（GLO、CAT、GCL、TSR）导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路（GCGT支路），如图虚线所示。据图分析，下列推测正确的是（ ）

A．光呼吸时C5与O2的结合发生在线粒体内膜上
B．在光呼吸中有ATP和NADPH的生成和消耗
C．有GCGT支路的转基因植物发生了基因突变
D．GCGT支路可以降低碳损失从而提高光合效率
【变式2-1】Rubisc酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应，进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2。植物这种在光下消耗O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是（ ）
A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体
B．Rubisc酶催化C5与CO2或O2反应，不具有专一性
C．光合作用过程中，CO2和C5反应不消耗NADPH和ATP
D．植物黑暗中产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质
【变式2-2】绿色植物在进行光合作用时会同时伴随发生一种消耗能量、吸收O2和释放CO2的现象，被称为光呼吸。下图为光呼吸的关系示意图。下列有关说法错误的是（ ）

A．光呼吸吸收O2、释放CO2的场所分别是叶绿体、线粒体
B．干旱高温等逆境条件下，植物的光呼吸会增强
C．温室栽培蔬菜时可通过增施有机肥减少光呼吸对光合产物的损耗
D．在光照条件下，若叶肉细胞中O2含量下降、CO2含量升高，会促进光呼吸
03 光抑制
【例3】光是影响植物生命活动的重要环境因子之一，有大量证据表明，当叶片捕获的能量超过暗反应碳同化的能量时，过剩光能会导致活性氧生成量的急剧增加，活性氧分子的大量存在能够致使色素氧化或类囊体伤害，这种现象称为光抑制。叶片刚伸出时位于冠层顶部或枝条先端，容易暴露在强光下。但是，植物在进化过程中形成了一系列适应强光的机制。下列叙述错误的是（ ）
A．光抑制主要通过减弱光反应，进而影响暗反应
B．幼叶不容易发生光抑制可能与其色素量低和捕获光能少有关
C．植物经过长期进化，幼叶与叶柄的夹角可能小于成熟叶以适应强光
D．经济林种植为降低光抑制可选择阴生植物品种
【变式3-1】光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能会下降，这种现象称为光抑制。光抑制主要表现为光系统Ⅱ光化学效率以及饱和光强下光合速率的降低，光系统Ⅱ最大光化学效率（Fv/Fm）可用来表示光抑制程度。当光系统从环境中吸收的光能超出其光能利用能力时，光能以热能的形式耗散，称为非光化学猝灭（NPQ）。科研人员研究了抗坏血酸（AsA）对甜椒低温弱光条件下的光抑制程度和机理，结果如图1和图2．下列说法错误的是（ ）
A．光照过强可能使光系统Ⅱ蛋白受损，光反应合成的NADPH、ATP减少，光合速率降低
B．4℃下更易发生光抑制，因低温使暗反应速率变慢、需能减少，导致光能过剩
C．题中实验的自变量有两个，即低温胁迫和弱光双重因素的影响
D．低温下，AsA处理能够减轻光抑制的机理是增加了热耗散
【变式3-2】当光照过强，植物吸收的光能超过光合作用所能利用的能量时，引起光能转化效率下降的现象称为光抑制。光抑制主要发生在光系统（PSII），PSII能将水分解为O2和H+并释放电子。电子积累过多会产生活性氧使PSII变性失活，导致光合速率下降。为研究铁氰化钾（MSDS，一种电子受体）对微藻光抑制现象的作用，研究人员进行了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是（ ）
A．PSII分解水产生的H+和电子与NAD+结合形成暗反应所需的NADH
B．光强度在I1～I2，对照组光合放氧速率不再上升与光能转化效率下降有关
C．在经光强度I3处理的微藻中加入MSDS后，光合放氧速率无法恢复正常
D．上述实验结果说明MSDS可能通过接受电子降低PSⅡ受损来减轻微藻的光抑制
考点四 光合速率和呼吸速率的综合分析
01“三率”的关系及测定
【例1】放置有绿色植物的某密闭容器中，浓度随时间的变化如图所示，其中a、b为不同实验阶段，其他条件适宜且恒定。已知总光合速率=净光合速率+呼吸速率（均用浓度表示），下列分析正确的是（ ）
A．阶段a该植物不进行呼吸作用
B．阶段a该植物的平均总光合速率为
C．若一直给予适宜光照，则容器中的植物的光合速率会一直增大
D．该植物的光合作用强度受到自身色素及酶的含量的影响
【变式1-1】将某绿色植物放在特定的实验装置中，给予适宜的条件，研究温度对其光合作用和呼吸作用的影响。实验以CO2的吸收量或释放量（单位：mg/h）为指标，实验结果如下表所示，下列对表中数据分析正确的是（ ）
A．该植物呼吸作用的最适温度是35℃
B．该植物光合作用的最适温度是25℃
C．每天24h光照，该植物在10℃下一天净吸收24mgCO2
D．每天12h光照，12h黑暗，该植物在35℃下无法存活
【变式1-2】某生物研究小组在密闭恒温玻璃室内进行植物栽培实验，连续48h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如图所示曲线（整个过程呼吸作用强度恒定），下列叙述正确的是（ ）

A．图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个
B．在24h时叶肉细胞合成ATP的场所只有线粒体
C．据图推测，实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱
D．据图推测，36h时该植物体内有机物的积累量最多
02光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
【例2】江南晴朗的夏季,将一株健壮的薄荷放入密闭的透明玻璃罩内，在室外继续培养。玻璃罩内安装了CO2浓度自动检测仪,玻璃罩内仪器输出CO2浓度曲线如下图,水平虛线代表实验开始时玻璃罩内的CO2浓度,下列叙述正确的是（ ）
A．BC段玻璃罩内CO2浓度上升速度减慢,可能是该时段环境温度降低抑制细胞呼吸所致.出现FG段的原因是气孔开度下降
B．D点、H点时植物体叶肉细胞的光合作用强度等于其呼吸作用强度
C．在相同实验条件下将苋菜置于玻璃罩内发现H点更低,可能是苋菜能利用更高浓度的CO2
D．薄荷中有机物的含量多少的顺序为H点>E点=A点>D点,光合作用从D点开始到H点结束
【变式2-1】某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如下装置。下列有关叙述错误的是（ ）
A．若测定植物的呼吸作用强度，应该将甲、乙装置的中都放入NaOH溶液且进行黑暗处理
B．若测定植物的净光合作用强度，应该将甲、乙装置的D中都放入NaHCO3溶液且放在光照充足的条件下
C．测定植物呼吸作用强度时，30min后甲装置液滴向左移1．5cm，乙装置右移0．5cm，则呼吸作用强度为3cm/h
D．测定植物净光合作用强度时，30min后，甲装置液滴向右移4．5cm，乙装置右移0．5cm，则净光合作用强度为8cm/h
【变式2-2】生物科技小组的同学利用完全培养液，对某种植物离体的叶肉细胞进行悬浮培养，进行了一系列实验测定，绘制成如下图所示曲线。据图分析，正确的是（ ）
A．在35℃时，叶肉细胞的总光合作用速率与呼吸作用速率相等
B．叶肉细胞中光合作用相关酶比呼吸作用相关酶的最适温度低
C．保持其他条件不变，突然增加CO2浓度时，短时间内叶肉细胞中C3和C5的含量将增多
D．该实验需要改变的自变量只有温度
考点一 捕获光能的色素和结构及光合作用原理的探索
【题型1】捕获光能的色素和结构
【题型2】光合作用原理的探索
考点二 光合作用的原理
【题型1】光合作用的原理
【题型2】光合作用和细胞呼吸的关系
考点三 光合作用的影响因素及其应用
【题型1】探究环境因素对光合作用强度的影响
【题型2】光呼吸
【题型3】光抑制
考点四 光合速率和呼吸速率的综合分析
【题型1】“三率”的关系及测定
【题型2】光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
实验组别
光照时间（s）
放射性物质分布量
1
2
3-磷酸甘油酸（三碳化合物）
2
20
12种磷酸化糖类
3
60
除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等
温度/℃
5
10
15
20
25
30
35
光下吸收CO2
1.00
1.75
2.50
3.25
3.75
3.50
3.00
暗中释放CO2
0.50
0.75
1.00
1.50
2.25
3.00
3.50