2023年高考生物全国通用易错题07关于光合作用光反应和暗反应关系分析(解析版)

易错点07关十光台作用光「『相「反『关系分析

光合作用相关知识是高考命题必考的内容之一，光合作用光反应和暗反应的关系常常以选择题或非选

择题形式考查。这类试题丢分的原因有对光合作用光反应和暗反应的内在联系不理解、对题目新情境有效

信息获取能力和分析能力薄弱、对原因依据类表达逻辑混乱等。在复习备考中，需要对比光合作用光反应

和暗反应区别与联系，同时进行专项练习巩固，提高理解能力、获取信息能力和表达能力，注意避开易错

陷阱，才能从容应对这类题。

易错陷阱1：光反应和暗反应的场所。误以为光合作用只能在叶绿体进行；误以为液泡和叶绿体的色素均

参与光合作用；误以为叶绿体内膜和外膜参与光合作用。误以为离体的叶绿体不能进行光合作用。

易错陷阱2：光反应和暗反应的条件。误以为暗反应在无光条件下可以长期进行；误以为暗反应必须在暗

处进行。

易错陷阱3：骤然改变某个因素对光反应和暗反应产物的影响。忽视光反应与暗反应的联系，即光反应产

物NADPH和ATP对C3还原中的作用、忽视暗反应产物ADP和NADP+对ATP和NADPH形成的影响造

成分析错误。

例题1、（2021湖南省・T18）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：

图b注：e来示电子

（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。2、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CO?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。

7；绿体类型叶绿体A：叶绿体B：双层膜叶绿体C：双层膜叶绿体D：所有膜结

局部受损，类囊体

双层膜结瓦解，类囊体松构解体破裂成颗粒

略有损伤

构完整散但未断裂或片段

实验一：以Fecy为电子受体100167.0425.1281.3

时的放氧量

实验二：以DCIP为电子受100106.7471.1109.6

体时的放氧量

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。

【解析】图a表示叶绿体的结构，图b中有水的光解和ATP的生成，表示光合作用的光反应过程。

（1）光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，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比较实验结果表可知：与叶绿体A的实验结果相比，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更大，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无明

显差异；结合所给信息："Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性"，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子

受体的光反应有明显阻碍作用。

②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类囊体薄膜上的ATP合酶，

叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。

【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叶绿体A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叶绿体A双层膜完整时无明显差异；

结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的

光反应有明显阻碍作用。

②类囊体上的色素吸收光能、转化光能

③ATP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薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、

C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低

例题2、（2020山东-T21）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。

大气CC>2

太阳能,

发电装光电极

甲生酶系统

冬务三糖类

模块1模块2模块3

(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CO。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。

⑶在与植物光合作用固定的CO,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。

【解析】

(1)叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转

化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3

中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物(或C5)。

(2)据分析可知乙为C*气泵突然停转，大气中CO?无法进入模块3,相当于暗反应中CO?浓度降低，

短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，

模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP+不足，无法正常供给光反应的需要，

因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。

(3)糖类的积累量=产生量-消耗量，在植物中光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作

用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO?量相等的情况下，该系统糖类的积累

量要高于植物。

(4)在干旱条件下，植物为了保住水分会将气孔部分关闭，导致CO?的吸收量减少，因此光合作用速率

降低。

【答案】

(1)模块1和模块2五碳化合物(或：C)

5

(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，CO的吸收量减少

2

知识总结

1.光反应和暗反应的场所。蓝细菌等光合细菌没有叶绿体，但能进行光合作用。绿色植物中参与光合作用

的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上，液泡中的色素不参与光合作用。绿色植物中参与光合作用的酶存在

于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中，叶绿体内膜和外膜不直接参与光反应和暗反应。离体的叶绿体在

适宜条件下也能进行光合作用。

2.光反应和暗反应的条件。光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，

并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产

物NADPH和ATP,因此暗反应在无光条件下不可以长期进行。光照主要影响光反应，温度和二氧化碳浓

度主要影响暗反应。

3.环境骤变对光合作用中间产物含量的影响

当外界条件改变时，光合作用中q、1、NADPH,ATP含量和(CHJ)合成量变化可以用以下图解和模型进行

分析：

光

麻

物质的量Ma

COjco：物质的量

COjco疣足

ER疑;相

G、IHkATP.不足C3(CHsO)

成

量合放it

B、[H]、ATP、

(CHJO)合成量Cs、［H］、ATP

0时间。时间时间

(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。

(2)以上各物质变化中,C和C含量的变化是相反的,NADPH([H])和ATP含量变化是一致的。

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(3)具体分析时只有理清C、Q的“来源”与“去路””(C产生于CO的固定，消耗于C.的还原；Q产生于

C,的还原，消耗于CO的固定)，才能避开试题陷阱。

4.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素和叶绿素吸收绿

光最少。

举一反三〉

1.光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列关于改变反应条件而引起的变化，正

确的是()

A.突然中断CO供应会暂时引起叶绿体基质中C/C的值减小

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B.突然中断CO?供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大

c.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中q/q的值减小

I).突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小

1.【答案】B

【解析】

A、突然中断CO?供应导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C$含量增加、C3含量减少，C5/C3的值增加，

A项错误；

B、突然中断CO?供应使C?含量减少，ATP和［H］(即NADPH)含量增多，所以ATP/ADP的值增大，B

项正确；

C、叶绿体中色素对绿光吸收少，对红光吸收多，突然将红光改变为绿光，光能利用率降低，ATP和［H］

含量减少，进而使C3含量增多、C$含量减少，C3/C5的值增大，C项错误：

D、突然将绿光改变为红光，能利用率提高，ATP和［H］含量增加，ATP/ADP的值增大，D项错误。2.(2020

全国卷II・T30)为了研究细胞器的功能,某同学将正常叶片置于适量的溶液B中，用组织捣碎机破碎细胞，

再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题：

(1)该实验所用溶液B应满足的条件是一(答出2点即可)。

⑵离心沉淀出细胞核后，上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解，原因是此上清液中含有

(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双

层膜破裂后再照光，(填“有”或“没有”)氧气释放，原因是

____________________________________________________________________________________O

2.【答案】

(DpH应与细胞质基质的相同，渗透压应与细胞内的相同

(2)细胞质基质组分和线粒体

(3)有类囊体膜是H0分解释放0的场所，叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能

22

【解析】

(1)为研究细胞器的功能，在分离细胞器时一定要保证细胞器结构的完整和功能的正常，因此本实验所用

溶液B的pH应与细胞质基质的相同，渗透压应与细胞内的相同。

(2)离心沉淀出细胞核后，细胞质基质组分和线粒体均分布在上清液中，与有氧呼吸有关的酶在细胞质基

质和线粒体中，因此在适宜的条件下，上清液能将葡萄糖彻底分解。

(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双

层膜破裂后再照光，因为类囊体膜是H0分解释放0的场所，叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能，所以

22

仍有氧气释放。

3.(2022山东・T21)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。

的处理

中清水

乙

R

丙R

H

BR

3

2

（h）

时间

上扩散

在滤纸

层析液

，随

素时

的色

胞中

肉细

苗叶

果幼

分离苹

,

素吸收

中的色

苗叶片

苹果幼

可以被

（1）光

o

色是

光的颜

吸收的

素主要

快的色

速度最

率继续

产生速

氧气的

加，但

再增

后不

速率

一定

达到

反应

用暗

合作

苗光

果幼

，苹

间内

短时

射后

光照

（2）强

、

有

因

原

的

能

，可

增加

不再

速率

反应

用暗

合作

苗光

果幼

。苹

增加

。

因是

的原

增加

继续

速率

产生

气的

；氧

可）

因即

2种原

（答出

相

丙组

组与

；乙

弱”）

”或“减

增强

（填“