考向06 光合作用与能量转换- 备战2023年高考生物一轮复习考点微专题（全国通用）（解析版）

考向06光合作用与能量转换

1.（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

【答案】B

【解析】叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素,

A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶

绿体中的色素释放出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，D正确。

2.（2019•海南卷，9）下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是（）

A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能

B.红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a

C.光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与

D.红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用

【答案】B

【解析】光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能，但需要利用光反应阶段形成的NADPH和ATP,A正

确；胡萝卜素不能吸收红光，B错误；光反应中，将光能转变为ATP中活跃的化学能，需要有ADP和Pi

及ATP合成醐的参与，C正确；红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用，光能可以转变为ATP

和NADPH中活跃的化学能，D正确。

1.色素的提取与分离实验

（1）实验原理

也可用歌•的乙/加入遭号无水成畋铀末代老

题圆）有机溶剂（如五之三避＞能溶解色素

不大荒奇色素在层析液中溶解度不同,在滤

与w义纸条上扩散的速度不同

（2）实验装置及操作

二

滤

氧

碳

干燥的液序棉塞

化

酸

定性二细

无fc::m滤纸条

线

水滤纸

硅

钙-试管

f或

层

乙>铅笔线"II®-滤液细线

醇

u剪两角出析

提

取以层析液

液

过m制备滤纸条、

色

素e

画滤液细线

铁架台

色素的提取色素的分离

①称取绿叶、剪碎

二氧化硅：增大摩擦，使

’研磨更加充分

,②研磨-碳酸钙：防止色素被破坏

提'无水乙醇：溶解色素不能用

③过滤用单层尼龙布过滤手〃

④收集滤液及时用棉塞将试管口塞严

一端剪去两角，使扩散

⑤制备滤纸条均匀，防止出现弧形色

索带档加色才附看久

细、直、勾（风干后重复；

⑥画滤液细线-一两次）一^

不隹去用滤纸条插入层析液中，层

。L系力网一析液.鲤型及滤液细线

防立色壬溶的在悬竹海中

（3）实验结果及分析

啥子晟九打算最怏

，滤纸条上

实斗胡萝卜短橙黄色

呈现四条

验

颜色、宽二一叶黄素：黄色色者用最

结

二一叶绿素a：蓝绿色一＞玄哈子

果度不同的

身一叶绿素b：黄绿色最多

、色素带

①色素带的条数与色素种类有关,四条色

素带说明有四种色素

②色素带的宽窄与色素含量有关,色素带

越宽说明此种色素含量越多

③色素带扩散速度与溶解度有关,扩散速

度越快说明溶解度越高

1.叶绿素提取和分离实验异常现象分析

异常现象原因分析

（1）未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分；（2）一次加入过量的

色素带颜色较浅无水乙醇，提取液浓度太低（应分次加入少量无水乙醇，如10

mL）；（3）画滤液细线时次数太少

滤纸条下面两条色素带较浅（1）未加碳酸钙或加入过少，叶绿素被破坏；（2）实验材料中叶

绿素的含量较少（如泛黄的叶片）

色素带重叠（1）滤液细线不直；（2）滤液细线过粗

（1）忘记画滤液细线；（2）滤液细线接触或浸没于层析液，色素

无色素带

全部溶解到层析液中

【易错点1]关于光合色素的4点提醒

点拨：（1）可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体（如蓝藻等），但是都含有光合色素。

（2）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不

吸收，只是吸收量较少。

（3）植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。

（4）植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。

[易错点2]误认为用光照射叶绿体中提取的色素就能发生光反应

点拨：叶绿体中的色素具有吸收、传递、转化光能的作用，发生光反应除色素、光照之外，还需ADP、

1.（2022•北京房山区期末）如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是（）

A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发

B.若选用同种但失绿变黄的叶片，色素含量可能是（甲+乙）＜（丙+丁）

C.四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大

D.四种色素中，丙和丁主要吸收红光

【答案】B

【解析】提取色素时加入碳酸钙是为了防止色素被破坏，A错误；由题图可知，甲为叶绿素b,乙为叶绿素

a,丙为叶黄素，丁为胡萝卜素，失绿变黄的叶片中叶绿素含量较低，所以色素含量可能是（甲+乙）〈（丙+

T），B正确；四种色素都能溶解在层析液中，丁扩散距离最远，丁色素的溶解度最大，C错误：内（叶黄素）

和丁（胡萝卜素）主要吸收蓝紫光，D错误。

2.（2022.黑龙江哈三中一调）在绿叶中色素的提取与分离实验中，在滤纸中央滴一滴色素滤液，然后进行分离

（如图），得到四个不同颜色的同心圆。下列说法正确的是（）

定性滤纸

—培养皿

,灯芯（棉线）

A.可以用层析液提取绿叶中的光合色素

B.由外向内的第三圈呈蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光

C.如实验中未加CaCCh，会导致由外向内的第一、二圈颜色较浅

D.由外向内第一、二圈中的色素主要吸收红光和蓝紫光

【答案】B

【解析】根据叶绿体中色素的分离原理可知，可以用层析液分离绿叶中的光合色素，提取光合色素常用无

水乙醇，A错误；根据分析可知，由外向内的第三圈是叶绿素a,呈蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光，B正

确；光合色素的提取实验中加入CaCOa的作用是防止叶绿素被破坏，所以如果实验中未加CaCO"叶绿素

a和叶绿素b含量较少，即由外向内的第三、四圈颜色较浅，C错误；由外向内第一、二圈中的色素是胡萝

卜素和叶黄素，它们主要吸收蓝紫光，D错误。

3.（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C02固定形成C3的酶被称为Rubisco,

下列叙述正确的是（）

A.Rubisco存在于细胞质基质中

B.激活Rubisco需要黑暗条件

C.Rubisco催化CO2固定需要ATP

D.Rubisco催化C5和CO2结合

【答案】D

【解析】由“唯一催化C02固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应

阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体的基质中，催化C5和CO?结合生成

C3,A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错

误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP,C错误。

4.（2017年全国卷2）下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。

ABCD

光能『（C^O）丁葡萄糖

@丙酮缸靛嬴

■、ATP/coJh4HO

?x2

H2O©NADPil2CJ2乙酰辅酶心

CO2

据图回答下列问题：

（1）图中①、②、③、④代表的物质依次是、、

、，［印代表的物质主要是。

（2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在

（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。

（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是。

【答案】（或答：还原型辅酶和在缺氧条件

ChNADP+ADP+PiC5NADHI）CD

下进行无氧呼吸

【详解】

光反应中物质变化：氏0—2H+l/2Ch（水的光解）；NADP++2e-+H+一NADPH能量变化：ADP+Pi+光

能一ATP

暗反应中物质变化：CO2+C5化合物—2C3化合物（二氧化碳的固定）2C3+4NADPH+ATP—（CH2O）+C5+H2O

（有机物的生成或称为G的还原）

能量变化：ATP-ADP+Pi（耗能）

（1）由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应，图中类囊体膜上发生水的光解，产生NADPH

和①氧气；暗反应阶段消耗ATP和NADPH,产生②NADP+、③（ADP和Pi）；暗反应过程为卡尔文循环，

CO2+C5化合物-2c3化合物（二氧化碳的固定），所以④为C5。呼吸作用的第一阶段的场所为C细胞质基

质，在第一阶段中，各种能源物质循不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A；呼吸作用的第二、三阶段的

场所为D线粒体，在第二阶段中，乙酰辅酶A（乙酰CoA）的二碳乙酰基，通过三竣酸循环转变为CO?和

氢原子；在第三阶段中，氢原子进入电子传递链（呼吸链），最后传递给氧，与之生成水。呼吸作用中的［H］

为还原型辅酶I（NADH）。（2）植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有：光合作用光反应阶段（A）和有

氧呼吸的三个阶段（C和D）。（3）酒精是植物细胞无氧呼吸的产物。

【点睛】易错易混点为|川，注意呼吸作用中的|H|为还原型辅酶I（NADH）,光合作用中的［H］为还原型辅

酶II(NADPH)»

1.光合作用过程

(1)图解光合作用的过程

H20A

[2£3^—C0

ATP2

多种黯盛

JNADPH

光叶绿体中

参加催41

能\NADP+A

、ADP+Pi二’(CHQ)

光反应阶段暗反应阶段

(2)比较光反应与暗反应

:、光反应,：顷目)撕反应,：

Vvv

类囊体薄膜*♦叶绿体基质

龙、色素、醐、HQ、♦帚产C5、AIE、

ADP、Pi、NADP+NADPH、C篝

①水的光解：

+

2H2O^O2+4H+4e-\

①CO?的固定：

②ATP的合成:U-X/O.C,MC,

ADP+Pi+能量^^也;*C②G)+的还原2：

ATP/Y,\ATP.NADPH

③还原型辅幅II的形/2c3高.

成：NADP++H++2e-(CH2O)+C5

我NADPH

、ATP和NADPH

光能~ATP和NADPH(能量)中活跃的化学能

中活跃的化学能焚织一有机物中稳

ZL定的化学能

(O)

V

H,O/NADP+、CO,

j光能中(庠勺小

°2、ADP+Pi，(CH2O)

:①光反应为暗反应提供NADPH、ATP;暗反应

：为光反应提供NADP*、ADP和Pi;

[②没仃光反应，暗反应无法进行；没有暗反应.

:光反应也会受到抑制

3.光合作用的概念及反应式

(1)概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并

且释放出氢笃的过程。

(2)反应式：

光能

。）+

CO2+H2011r^（CH202

（3）元素的转移途径

①H：米磐NADPH度雪（C3H2OC

②C：支。2c国蛆定心迎望（空出0）。

③0：H!8O^SI8OO：c802cs典典定QC您匹

邕）

1.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析

（1）“过程法”分析各物质变化

下图中I表示光反应，H表示CO2的固定，III表示C3的还原，当外界条件（如光照、CO2）突然发生变化时,

分析相关物质含量在短时间内的变化：

〃变那.（I变弱）-NADPHJATP|

COz供应W减弱）C；‘消耗减少，合成暂不变C』

、不变）n蒜变卜7消耗暂不变，合成减少CJ

C：,合成减少，消耗暂不变CJ

II减弱

/光不变、

川暂不变J'C消耗减少，合成暂不变C』

COz供应

随后减弱

IDNADPHfATP]

1暂不变

（2）“模型法”表示C谕最的含量变化

起始值C3高于C5（约为其2倍）

光

光包光

蚪

照光照弱却照

Cs、NADPH、

强

强--C则

-里[C；3、NADPH、：WATP、（CH。

-4ATP、（CH,0）5z-合成量

一

!一合成量一

时间时间

涮

co2

S品型区酬。）

C$、NADPH、

望

—ATP滓合成里

一、、

C3.(CH2O)—IGNADPH

合成量!ATP

[易错点1]对光合作用过程的4点说明

点拨：（1）C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、0等原子，如丙酮酸（C3H4。3）就是一种三

碳化合物。

（2）暗反应不直接需要光，但是如果没有光，光反应停止后，暗反应很快也会停止。

（3）光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。

（4）叶绿体产生的ATP只能用于暗反应（C3的还原），不能用于细胞中其他部位的生命活动。

[易错点2]误认为l4C转移途径为气。2一气3-14c5T（WCH'O）

点拨：光合作用暗反应中的作用在于固定形成l4中的转移途径为

C5C02C3,CO214c

14co4cH2。），中间没有C5参与。

3.（2022・东北师大附中质检）如图表示光合作用过程，a、b、c表示物质，甲、乙表示场所，下列有关分析错

误的是（）

H2OC

光一晒=4=[^]—（CHQ）

O2

A.物质b可能是ADP和Pi

物质直接被还原生成和

B.c（CFhO）C5

C.甲中色素不溶于水，能溶于有机溶剂

D.乙中含有多种催化反应的能

【答案】B

【解析】根据图示可看出，甲是叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所，乙为叶绿体基质，是暗

反应的场所，物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi,A正确；物质c为CCh，CCh转化成（CFhO）

和C5需经过CO2的固定和C3的还原两个过程，B错误；类囊体薄膜上的色素不溶于水，能溶于有机溶剂,

C正确；叶绿体基质中含有多种催化反应的酶，D正确。

4.（2022♦东北师大附中质检）如图表示光合作用过程，a、b、c表示物质，甲、乙表示场所，下列有关分析错

误的是（）

HQc

光（CH2O）

O2

A.物质b可能是ADP和Pi

B.物质c直接被还原生成（CH2O）和C5

C.甲中色素不溶于水，能溶于有机溶剂

D.乙中含有多种催化反应的醐

【答案】B

【解析】根据图示可看出，甲是叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所，乙为叶绿体基质，是暗

反应的场所，物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi,A正确；物质c为CCh，CO?转化成9比0）

和C5需经过CO2的固定和C3的还原两个过程，B错误；类囊体薄膜上的色素不溶于水，能溶于有机溶剂,

C正确：叶绿体基质中含有多种催化反应的酶，D正确。

5.（2018•江苏卷，18）如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成

立的是（）

A.横坐标是CCh浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度

B.横坐标是温度，甲表示较高CO?浓度，乙表示较低CCh浓度

C.横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度

D.横坐标是光照强度，甲表示较高CCh浓度，乙表示较低CCh浓度

【答案】D

【解析】由题图可知，甲、乙两曲线刚开始重叠，之后乂分开，A项所述条件不会出现图示结果，A不符

合题意；横坐标为温度，则相应曲线应存在最适温度下的最高净光合速率，呈现先上升后下降趋势，B不符

合题意；叶绿体中的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。若横坐标表示光波长，

随着波长增大植物的净光合速率不应是先增大后趋于稳定，C不符合题意；随着光照强度的增加，净光合速

率先增加后趋于稳定，在某一光照强度下，较高浓度的CO2条件下植物净光合速率大，D符合题意。

6.(2022年1月•浙江•高考真题)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。

气

口气孔导度孔

臼胞间co,浓度开

。光合速率放

程

度

O

蓝光红光2030

图1

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CCh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+、cr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。

【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】

【分析】

分析图1：蓝光光照比红光光照下光合速率大、气孔导度大、胞间CO2浓度低。

分析图2:表示该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理对气孔导度的影响：蓝光刺激

可引起的气孔开放程度增大，绿光刺激不影响气孔开放程度，先蓝光后绿光处理也基本不影响气孔开放程

度，先蓝光再绿光后蓝光处理气孔开放程度增大的最多。由此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。

⑴

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CCh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+、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。

【点睛】

本题考查了不同光质对光作用过程中，气孔导度(气孔的开放程度)、胞间C02浓度、光合速率的影响，解

题关键是知道所学的光作用过程的相关知识，并结合题中的图示信息做出准确判断。

1.影响光合作用的内部因素

(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。

美&律光环境中生长反帝

谴壮，在甫嬴和筋先於件,-------------------

E下生长发甫不良的植物;阳生植物的细胞呼吸

h.-4:强度、光补偿点、光饱

M

d9---------世生地物d和点、最大光合作用

。，'/'二蟹逍物：强度均高于阴生植物

O.,/上光补偿点丁、--------------------

M手/光照强迩&应府而至一袤松扬马丽

ffi美良牧弱的光照外件':生农作物间作或套种

oD'下生长良好的植物--------------------

(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶

foA会鹿注蔗的大石翥含量句;

:大,酶的含量和活性皂士光合速：

■率加快J

)A叶龄,;应甫永松扬巢树曾施后丽，忠党

E:摘除老叶

(3)叶面积指数

A点前:随叶面积指数增大，光

合效率增大

物质量-一:

忠光合里」A点后:虽然总光合量上升，但

呼吸量二因呼吸量上升更快，导致干物

质量下降

「干物质量i

应而无话后搞嗓麻冒不彦奸；'

A叶而积

指数②合理密植.增加光合面积

2.影响光合作用的外部因素

(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析

①光照强度

*

光照大孑此点H植物方可生长

鼠

而

？T光补偿

光总

O女光照强度影响光

光饱合

U

周反应，制约ATP及

O和点用

的产生,

调4B__强夕NADPH

轻A黑暗条件下呼吸进而制约暗反应

谶

Z所放出的CO?量一

O

。，应用:①温室大棚阴天时补光

；可以提高光合速率;②适当延

:长光照时间;③合理密植，增加

［光合作用面积等,

②CO2浓度

A点与A，点意义不同.B点与夕点对应的

CO,浓度都表示CO?的饱和点

熙

行

光

令

,.»co/卜槽点-遂

用

作

si竹*

三B-

价

f8浓

世-

反

如,*,

区COz浓度f

果

度

JoC浓

OA0,,、

一

婪O图2

图1卜

应用:①农业生产上“正其行，通其风”；

②增施农家肥，增大C0?浓度

③温度

先合作用与呼吸作用

独的聂送温层不同温度通过影响酶的活性进

而影响光合作用（主要制约

光歹'笔、呼吸/

速暗反应）

率

；应用:①大用中适时播种;

号、V、:②温室中,适当增加昼夜

__;:'，温差，保证植物有机物的

^E温度/过秋累...................

④水分或矿质元素影响气孔的开闭

超过一定浓度后，植物会因土壤溶

液浓度过高而渗透失水，出现萎焉。

光合速率沃芬裒定谷松诃而算川犷版）

:元素影响叶绿素等有关化合：

♦物的合成

°水分或矿质元素■彳应用:合理灌溉和施肥，:

（2）多因子对光合速率的影响

P点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因

子，随着因子的不断加强,光合速率不断圜鱼，

Q点:横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的

因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子

自变量2温度口变量2光照强度U变鼠2CO?浓度

施

箭

曲

度

高

光强旅

汽