【解析】2023年全国高考生物真题汇编5：光合作用

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2023年全国高考生物真题汇编5：光合作用

一、选择题

1．（2023·湖北）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

【答案】D

【知识点】影响光合作用的环境因素；细胞呼吸原理的应用；影响细胞呼吸的因素

【解析】【解答】A、高温条件下呼吸酶活性增强，呼吸作用增强，消耗大量养分，A正确；

B、高温条件下光合有关酶活性减弱，气孔部分关闭二氧化碳来源减少，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；

C、高温使作物蒸腾作用增强，散失水分增加，植物易失水发生萎蔫，C正确；

D、高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。

故答案为：D。

【分析】温度一般是通过影响酶的活性从而影响生物体的生命活动。呼吸作用有关酶的最适温度一般高于光合有用相关酶的最适温度。高温状态下，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。

2．（2023·天津）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．HCO3-经主动运输进入细胞质基质

B．HCO3-通过通道蛋白进入叶绿体基质

C．光反应生成的H+促进了HCO3-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

【答案】B

【知识点】光合作用的过程和意义；被动运输；主动运输

【解析】【解答】A、结合题图可知，HCO3-进入细胞质基质需要膜上的蛋白质协助，同时需要线粒体产生的ATP提供能量，由此推断HCO3-进入细胞质基质的方式是主动运输，A正确；

B、结合题图可知，HCO3-由细胞质基质进入叶绿体基质需要叶绿体膜上的蛋白质协助，同时需要线粒体产生的ATP题供能量，由此推断HCO3-进入细胞质基质的方式是主动运输，而通道蛋白只能参与协助扩散，所以HCO3-进入叶绿体基质不是通过通道蛋白，B错误；

C、结合题图可知，光反应中水的光解产生的H+促进HCO3-进入类囊体中，C正确；

D、结合题图可知，光反应中水的光解会产生物质X，而物质X会进入线粒体，由此确定物质X是O2。O2能够促进线粒体进行有氧呼吸，产生更多的ATP，利于HCO3-进入叶绿体基质，产生CO2，所以说光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应，D正确。

故答案为：B。

【分析】光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。（1）光反应阶段：①场所：叶绿体类囊体的薄膜。②过程：叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。③能量变化：光能转变为活跃的化学能。（2）暗反应阶段：①场所：叶绿体基质。②过程：在酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。③能量变化：活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。

3．（2023·北京）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

【答案】C

【知识点】影响光合作用的环境因素；光合作用原理的应用

【解析】【解答】A、低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是此时叶温不断升高，呼吸速率加快，产生更多CO2，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；

B、在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是在一定温度范围内，随温度不断升高，光合酶的活性增强，B正确；

C、CP点时CO2吸收速率为零，此时呼吸速率等于光合速率，此时植物可以进行光合作用，C错误；

D、图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，真光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。

故答案为：C。

【分析】本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO2吸收速率。以CO2吸收速率表示净光合速率，净光合速率=真光合速率-呼吸速率。

4．（2023·湖北）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，PSIⅡ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

【答案】C

【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素

【解析】【解答】A、由题意可知LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，当叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降时，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；

B、叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg，Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体上叶绿素含量减少，影响对光能的捕获，B正确；

C、由题图可知：弱光下通过LHCⅡ与PSⅡ结合以增强对光能的捕获，C错误；

D、PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，属于光合作用光反应过程，水的光解产生H+、电子和O2，D正确。

故答案为：C。

【分析】（1）由题图可知，强光下LHC蛋白激酶的催化LHCⅡ与PSⅡ的分离，减弱对光能的捕获；弱光下LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ结合，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强。

（2）光合作用光反应阶段：①场所：叶绿体类囊体的薄膜。②过程：叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。③能量变化：光能转变为活跃的化学能。

5．（2023·新课标卷）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分别反映了低温和登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的主要日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

【答案】A

【知识点】细胞呼吸原理的应用；光合作用原理的应用；环境因素参与调节植物的生命活动

【解析】【解答】A、措施②春花处理，利用低温诱导花芽的形成，措施④利用光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A正确；

B、措施③风干储藏，减少作物细胞中的自由水含量，降低呼吸作用，减少有机无消耗，措施⑤合理密植，能提高作物光合作用强度，增加有机物积累，B错误；

C、措施②春花处理，利用低温诱导花芽的形成，与光合作用无关，措施⑤合理密植，能提高作物光合作用强度，措施⑥间作种植，利用不同作物光合作用，充分利用阳光进行光合作用，增加作物产量，C错误；

D、措施①利用低温降低酶活性，降低呼吸作用减少有机物消耗，果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存，措施③风干储藏，减少作物细胞中的自由水含量，降低呼吸作用，减少有机无消耗，措施④利用光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，与呼吸作用无关，D错误。

故答案为：A。

【分析】1、细胞呼吸原理的应用：

（1）种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。

（2）利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒，利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。

（3）利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。

（4）稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。

（5）皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖，引起破伤风。

（6）提倡慢跑等有氧运动，是不致因剧烈运动导致氧的不足，使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉酸胀乏力。（7）粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。

（8）果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。

2、提高农作物的光能的利用率的方法有：

（1）延长光合作用的时间；

（2）增加光合作用的面积（合理密植，间作套种）；

（3）光照强弱的控制；

（4）必需矿质元素的供应；

（5）CO2的供应（温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度）。

6．（2023·全国乙卷）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

【答案】D

【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；叶绿体色素的提取和分离实验

【解析】【解答】A、叶绿素的组成元素包括C、H、O、N、Mg，所以氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；

B、叶绿素和类胡萝卜素属于光合色素，存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；

C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；

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快，距离滤液细线越远，D错误。

故答案为：D。

【分析】1、叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，但对其他光也有吸收，只是吸收量少。

2、不同的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢，因而可用层析液将不同色素分离。从色素带的位置可知色素在层析夜中溶解度大小依次是：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。

二、非选择题

7．（2023·海南）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）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。

【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；不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多

（3）将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数

【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；叶绿体色素的提取和分离实验；影响光合作用的环境因素

【解析】【解答】（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叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b）；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，依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，叶绿素位于第一和二条。

（2）由图可知，不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多，所以三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，由图可知，在红光＋蓝光光源组中补光时间为6小时/天时，平均花朵数最多，所以该光源的最佳补光时间是6小时/天。

（3）根据题意可知，自变量是三种不同光照强度的白色光源，其它无关变量应保持相同且适宜，因变量为火龙果产量，可用平均花朵数体现，白色光源含有红光和蓝光，由（2）可知，红光＋蓝光光源组的最佳补光时间是6小时/天，所以实验方案如下：将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。

【分析】分析图解：不同的补光时间条件下，平均花朵数由多到少依次是红光＋蓝光光源组、红光组、蓝光组，所以可推知，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，图中显示，在补光时间为6小时/天时，平均花朵数最多，所以红光＋蓝光最佳补光时间是6小时/天。

8．（2023·北京）学习以下材料，回答（1）~（4）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解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。

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解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：。

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。

【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。

【知识点】细胞器之间的协调配合；光合作用的过程和意义；细胞的凋亡

【解析】【解答】（1）叶绿体是光合作用的场所，通过光合作用将CO2转化为糖。因M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶，所以可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。

故填：光合；脂肪酸。

（2）M基因突变为m后，在长时间光照条件下，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，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。

故填：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）分析题干内容可知，科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路为：用诱变剂处理突变体m，并筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株，通过对所获一系列突变体的详细解析确定相应蛋白的细胞定位和功能并鉴定相关基因，因此正确顺序为②④①③。

故填：②④①③。

（4）据图分析可知：叶绿体中B酸反应产生的A酸通过载体蛋白运入线粒体，发生反应后又产生B酸；线粒体产生的B酸，又通过载体蛋白运回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平衡。

故填：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。

【分析】本实验目的为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，实验思路为用诱变剂处理突变体m，并筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株，通过对所获一系列突变体的详细解析确定相应蛋白的细胞定位和功能。由此揭示出一条活性氧产生的新途径：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。一旦活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。

9．（2023·山东）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。

【答案】（1）拟南芥种类、光照强度；CO2浓度、温度

（2）不能；强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。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）.少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSII的损伤

【知识点】光合作用的过程和意义

【解析】【解答】（1）分析题意可知，该实验探究了拟南芥的野生型和H基因缺失突变体在不同强度光照下的NPQ强度，实验中自变量为拟南芥的种类和光照强度两个。此外，无关变量中温度和CO2浓度是影响光合作用强度的两个重要因素。

故答案为：拟南芥种类、光照强度；CO2浓度、温度。

（2）本实验中的因变量为NPQ/相对值，由图可知，强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤，但是野生型野生型含有H蛋白，可以修复损伤的PSⅡ，因此不能判断野生型和突变体中PSⅡ活性的强弱。

故答案为：不能；强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。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）由题意可知，强光照射下突变体体内的NPQ/相对值高，能将过剩的光能耗散，使流向光合作用的能量减少。突变体的NPQ强度大，可以将过剩的光能耗散，减少强光对PSII的损伤，该作用超过了野生型H蛋白对PSⅡ的修复作用，使得突变体的PSⅡ活性高于野生型，为暗反应提供较多的NADPH和ATP，故突变体的暗反应强度高于野生型。

故答案为：少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSII的损伤。

【分析】光合作用的反应阶段：

①光反应阶段：场所是类囊体薄膜

a．水的光解：2H2O4[H]+O2

b．ATP的生成：ADP+PiATP

②暗反应阶段：场所是叶绿体基质

a．CO2的固定：CO2+C52C3

b．C3的还原：2C3（CH2O）+C5+H2O

光反应与暗反应的联系：光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。

10．（2023·浙江）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。

【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（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）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

【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；影响光合作用的环境因素

【解析】【解答】（1）光合作能的能量来源为太阳能，光不仅是光合作用的能量来源，还参与影响植物的形态建成。植物的根尖成熟区细胞含有上都大液泡，可通过渗透作用吸水或失水。

故答案为：能量；渗透。

（2）叶肉细胞中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，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），四组实验中，A、B、C组的宏光和蓝光被色素吸收的更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。分析图乙可知，红蓝光配比为红光：蓝光=3：2时，幼苗体内色素含量和氮含量比配比为红光：蓝光=3：2和光：蓝光=2：1高，更有利于光合作用的进行，净光合速率大，有机物积累多，生菜的产量高。

故答案为：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（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多。

（3）分析图丙可知，与大气CO2相比在，在25℃时，高浓度CO2的光合速率增加幅度最大，故在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。冬季温度较低，除了燃烧沼气以提高CO2浓度提高光合速率以外，还可以通过提高温度，增加酶的活性来提高光合速率，这样可以减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生。

故答案为：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。

【分析】1、绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。

2、影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。（5）水：水是光合作用产物和反应物，水的含量影响光合作用，水影响气孔的开关，从而影响CO2的供应。（6）矿质元素：叶绿素的合成需要Mg2+，光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成，所以矿质元素也会影响光合作用。

11．（2023·全国乙卷）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。

【答案】（1）光合作用和呼吸作用

（2）红光是叶绿体色素主要吸收的光，因而红光照射能促进保卫细胞的叶绿体进行光合作用，保卫细胞的渗透压上升，因而吸水体积膨大，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＋，因而保卫细胞渗透压上升，吸水膨胀，气孔张开。

（4）不能

【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素；细胞呼吸原理的应用；光合作用原理的应用

【解析】【解答】（1）气孔的开闭会影响植物水分流失和对空气中氧气与二氧化碳的获取，进而影响到植物叶片的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用等生理过程。

故答案为：光合作用和呼吸作用。

（2）红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是红光是叶绿体色素主要吸收的光，因而红光照射能促进保卫细胞的叶绿体进行光合作用，光合产物会使保卫细胞的渗透压上升，因而吸水体积膨大，气孔开放。

故答案为：红光是叶绿体色素主要吸收的光，因而红光照射能促进保卫细胞的叶绿体进行光合作用，保卫细胞的渗透压上升，因而吸水体积膨大，气孔开放。

（3）题干中指出蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K，而保卫细胞吸收K会使保卫细胞的渗透压上升，吸水膨胀，气孔张开。

故答案为：蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，因而保卫细胞渗透压上升，吸水膨胀，气孔张开。

（4）除草剂能阻断光合作用的光反应，光合作用的暗反应也不能正常进行，光合作用不能正常进行，也就不能维持一定的开度。

故答案为：不能。

【分析】（1）当气孔张开时，叶片内的水分吸收热量变成水蒸气，经气孔扩散到外界空气中。因此，气孔是植物体蒸腾失水的“门户”，也是植物体与外界进行气体交换的“窗口”。

（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）光合作用的过程：

（4）影响光合作用强度的因素

外因：包括光照强度、温度、CO2浓度等。

影响因素产生的影响影响过程

光照强度影响水的光解产生[H]，影响ATP的形成主要是光反应阶段

CO2浓度影响C3的合成主要是暗反应阶段

温度影响光合作用酶的活性

内因：包括酶的活性和数量、色素的种类和数量、五碳化合物的含量等。

12．（2023·全国甲卷）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。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。

【答案】（1）差速离心法；类囊体（薄）膜；蓝紫光

（2）悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光反应提供的原料ATP和NADPH，所以无法形成糖类。

（3）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状态下，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。

结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。

【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；光合作用的过程和意义

【解析】【解答】（1）分离动植物细胞器使用差速离心法，叶绿体中色素分布在类囊体薄膜上，其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。

故填：差速离心；类体（薄）膜；蓝紫光。

（2）光合作用根据是否有光，分为光反应和暗反应两个阶段，两个阶段同时进行相互联系，光反应为暗反应提供ATP和NADPH，用于三碳化合物的还原。在黑暗条件下无光，光反应不能进行，无法为暗反应提供提供ATP和NADPH，因此暗反应也无法进行，光合产物无法生成。

故填：悬液中具有类囊体薄膜、叶绿体基质以及与暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应缺乏光反应提供的ATP和NADPH，所以无法生成糖类。

(3)本题主要考查光合作用产物有淀粉，并在叶绿体中，需要将叶绿体提取出来并检测其中淀粉。根据实验目的：证明叶绿体中有淀粉存在，确定实验自变量是否可以进行光合作用，因变量光合产物淀粉，又因为淀粉遇碘液变蓝，结合探究实验的单一变量原则和对照原则可以书写出实验思路和预期结果。

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状态下，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。

结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。

故填：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状态下，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；甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。

【分析】本题考查光合作用的反应场所及条件，细胞器的分离方法，实验中光合作用产物的检测。

光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段。光反应阶段是光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。暗反应阶段是光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类。

13．（2023·浙江）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。

项目甲组乙组丙组

处理

库源比1/21/41/6

单位叶面积叶绿素相对含量78.775.575.0

净光合速率（μmol·m-2·s-1）9.318.998.75

果实中含13C光合产物（mg）21.9637.3866.06

单果重（g）11.8112.2119.59

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”）。库源比升高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。

果实位置果实中含13C光合产物(mg)单果重(g)

第1果26.9112.31

第2果18.0010.43

第3果2.148.19

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．蔬果D．松土

【答案】（1）叶绿体色素为脂溶性物质，易溶于乙醇

（2）五碳糖（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；光合产物合成的有机物总量少，可提供给果实的有机物相应减少

（4）就近分配原则

（5）C

【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验；光合作用的过程和意义

【解析】【解答】（1）提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是因为叶绿体色素为脂溶性物质，易溶于乙醇。

（2）光合作用时，给叶片供应13CO2，13CO2先于叶绿体内的五碳糖结合而被固定，形成的产物C3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，而13CO2中的13C可被仪器检测到。

（3）根据表格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光合产物的量增加。库源比升高导致果实单果重变小原因是光合作用合成的有机物总量少，可提供给果实的有机物相应减少。

（4）根据表2实验结果可知库与源的距离越近果实中含3C光合产物越多，单果重越重，由此可知叶片光合产物分配给果实的特点是就近分配原则。

（5）根据上述实验可知库源比越小单果重越大，要想提高单支的合格果实产量需要减小库源比，可以进行的措施是蔬果，C符合题意。

故答案为：（1）叶绿体色素为脂溶性物质，易溶于乙醇（2）五碳糖（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；光合产物合成的有机物总量少，可提供给果实的有机物相应减少（4）就近分配原则（5）C

【分析】1、绿叶中色素的提取和分离实验的实验原理：①提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。②分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。

2、光合作用过程

14．（2023·湖南）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Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·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7μmol·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）。

【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Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的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

【知识点】光合作用的过程和意义

【解析】【解答】（1）玉米的光合作用的卡尔文循环的过程与水稻相同，故玉米CO2固定的产物是3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸被还原成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，以蔗糖形式通过维管组织进行长距离运输。

故填：3-磷酸甘油醛；蔗糖；维管组织。

（2）干旱、高光强时会导致植物部分气孔关闭，吸收的CO2减少，由玉米的PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1显著小于水稻，且K越小，酶对底物的亲和力越大可知：玉米PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；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。

故填：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Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸。

（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2作为光合作用的原料，其浓度大幅度提升，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。光照强度已达到适宜条件，不是影响光合作用的因素，说明有其他因素影响光合作用的提升，例如温度等其他因素。当温度达到最适温度时，水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能受到ATP和NADPH等光反应产物含量的限制；蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制可能有所不同，因此蓝细菌的CO2浓缩机制对水稻不起作用。

故填：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。

【分析】光合作用过程中的暗反应阶段（卡尔文循环）包括两个过程：二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。CO2被一分子C5（一种五碳化合物）固定生成两分子C3的过程称作CO2的固定。C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。

15．（2023·广东）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)的产危差异不明显，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下图。(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利，叶片主要吸收可见光中的光。

（2）光照強度逐渐增加达到2000μmolm-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yglWT(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0~50μmolm-2s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光仓速率的变化，在下图坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图6a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

【答案】（1）类胡萝卜素/叶绿素比例上升；蓝紫

（2）高于；呼吸速率较高

（3）有机物积累较多

（4）；为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？

【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；影响光合作用的环境因素；光合作用原理的应用

【解析】【解答】（1）由表格的比较项目可知，与WT对比，ygl植株的叶绿素、类胡萝卜素含量较低，但类胡萝卜素/叶绿素比值较高，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，而ygl是叶色黄绿，据此断定其叶片主要吸收蓝紫光。

故填：类胡萝卜素/叶绿素比例较大；蓝紫。

（2）比较图a净光合速率曲线变化可知，光照強度逐渐增加达到2000μmolm-2's-1时，WT先到达光饱和点，所以ygl的光饱和点高于WT。光补偿点的含义是该光照强度下，光合速率等于呼吸速率，ygl有较高的光补偿点，那么可能的原因：一是其叶绿素含量较低，吸收的光能较少，光合速率偏低；二是其呼吸速率较高，结合图c可知，ygl呼吸速率确实比WT高。

故填：高于；呼吸速率较高。

（3）植物高产的判断标准是净光合速率越大，光合作用积累的有机物越多，越有利于植株生长发育，因此高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，使得ygl群体的净光合速率较高，积累的有机物较多，所以高产。

故填：有机物积累较多。

（4）根据图b可知，WT的光补偿是15μmolm-2's-1，ygl的光补偿是30μmolm-2's-1，因此在0~50μmolm-2s-1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率变化如下图：

结合图a提出问题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？

故填：曲线绘制如图；为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？

【分析】本题以ygl高产原因的实验探究为背景，考查光合作用的相关知识，同时侧重考查对实验结果记录图表的析图、获取信息与图文转换能力。

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2023年全国高考生物真题汇编5：光合作用

一、选择题

1．（2023·湖北）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

2．（2023·天津）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．HCO3-经主动运输进入细胞质基质

B．HCO3-通过通道蛋白进入叶绿体基质

C．光反应生成的H+促进了HCO3-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

3．（2023·北京）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

4．（2023·湖北）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，PSIⅡ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

5．（2023·新课标卷）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分别反映了低温和登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的主要日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

6．（2023·全国乙卷）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

二、非选择题

7．（2023·海南）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）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。

8．（2023·北京）学习以下材料，回答（1）~（4）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解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。

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解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：。

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。

9．（2023·山东）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。

10．（2023·浙江）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。

11．（2023·全国乙卷）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·全国甲卷）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。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。

13．（2023·浙江）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。

项目甲组乙组丙组

处理

库源比1/21/41/6

单位叶面积叶绿素相对含量78.775.575.0

净光合速率（μmol·m-2·s-1）9.318.998.75

果实中含13C光合产物（mg）21.9637.3866.06

单果重（g）11.8112.2119.59

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