2017-2021年北京高考生物真题分类汇编之光合作用

2017-2021年北京高考生物真题分类汇编之光合作用

一.选择题（共3小题）

1.（2018•北京）光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化

还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色，该反应过程中（）

A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化

C.不需要光合色素参与D.会产生氧气

2.（2021•北京）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（）

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叫片温度（C）

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

3.（2017•北京）某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性

理解错误的是（）

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-100102030405060潞度(C)

A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高

B.净光合作用的最适温度约为25℃

C.在0〜25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大

D.适合该植物生长的温度范围是10-50℃

二.实验题（共2小题）

4.（2021•北京）近年来发现海藻糖-6-磷酸（T6P）是一种信号分子，在植物生长发育过

程中起重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了T6P在种子发育过程中的作用。

（1）豌豆叶肉细胞通过光合作用在中合成三碳糖，在细胞质基质中转化为蔗糖

后运输到发育的种子中转化为淀粉贮存。

（2）细胞内T6P的合成与转化途径如下：

底物2医T6P现海藻糖

将P酶基因与启动子U（启动与之连接的基因仅在种子中表达）连接，获得U-P基因，

导入野生型豌豆中获得U-P纯合转基因植株,预期U-P植株种子中T6P含量比野生型

植株,检测结果证实了预期，同时发现U-P植株种子中淀粉含量降低，表现

为皱粒。用同样方法获得U-S纯合转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加。

（3）本实验使用的启动子U可以排除由于目的基因对种子发育产生的间接影

响。

（4）在进一步探讨T6P对种子发育的调控机制时，发现U-P植株种子中一种生长素合

成酶基因R的转录降低，U-S植株种子中R基因转录升高。已知R基因功能缺失突变

体r的种子皱缩，淀粉含量下降。据此提出假说：T6P通过促进R基因的表达促进种子

中淀粉的积累。请从①〜⑤选择合适的基因与豌豆植株，进行转基因实验，为上述假说

提供两个新的证据。写出相应组合并预期实验结果。

①U-R基因

②U-S基因

③野生型植株

④U-P植株

⑤突变体r植株

5.（2019•北京）光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌

中。

（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的。在碳（暗）反应中，

RuBP竣化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3.影响该反应的外

部因素，除光照条件外还包括（写出两个）；内部因素包括（写出两个）。

（2）R醐由8个大亚基蛋白（L）和8个小亚基蛋白（S）组成。高等植物细胞中L由叶

绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在中由核糖体合成后进

入叶绿体，在叶绿体的中与L组装成有功能的酶。

（3）研究发现，原核生物蓝藻（蓝细菌）R酶的活性高于高等植物。有人设想通过基因

工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人

员将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。转

基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正

常植株。

①由上述实验能否得出''转基因植株中有活性的R酷是由蓝藻的S、L组装而成”的推

测？请说明理由。

②基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括。

a.蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质

b.蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定

c.蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成

d.在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同

三.解答题（共1小题）

6.（2020•北京）阅读以下材料，回答问题。

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PSH是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所,

D1是PSH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psbAmRNA的翻译过程，导致PSII修复效率降低。如何提高高温

或强光下psn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。

（I）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

2017-2021年北京高考生物真题分类汇编之光合作用

参考答案与试题解析

选择题（共3小题）

1.（2018•北京）光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化

还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色，该反应过程中（）

A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化

C.不需要光合色素参与D.会产生氧气

【考点】光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化.

【专题】正推法；光合作用与细胞呼吸.

【分析】1、光反应阶段：场所是类囊体薄膜。

a.水的光解：2H2。光能'色素4旧］+。2b.ATP的生成：ADP+Pi矍ATP。

2、依据题中信息可判断，光照后DCIP由蓝色逐渐变为无色，说明有还原剂产生，发生

了水的光解。

【解答】解：A、在适宜条件下，照光后在叶绿体类囊体上进行光反应，不需要ATP提

供能量，且生成ATP,A错误；

B、DCIP是氧化还原指示剂，当由蓝色逐渐变为无色，说明光反应产物中有还原性氢，

B错误；

C、光反应需要类囊体薄膜上的光合色素参与，并吸收光能，C错误；

D、光反应过程中，水分解后产生还原性氢和氧气，D正确。

故选：D。

【点评】本题主要考查光合作用过程中的光反应，意在强化学生对光合作用过程的识记、

理解与掌握。

2.（2021•北京）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（)

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J

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

【考点】影响光合作用速率的环境因素.

【专题】正推法；光合作用与细胞呼吸.

【分析】1、净光合速率是植物绿色组织在光照条件下测得的值一单位时间内一定量叶面

积C02的吸收量或02的释放量。净光合速率可用单位时间内02的释放量、有机物的积

累量、C02的吸收量来表示。

2、真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率。

【解答】解：A、由图可知，CT植株和HT植株的C02吸收速率最大值基本一致，都接

近于3nmol・cm2,s1,A正确；

B、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°C

时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35匕时两组植株的真正（总）光合

速率无法比较，B错误；

C、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；

D、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。

故选：B«

【点评】本题借助曲线图，考查光合速率的影响因素，意在考查考生分析曲线图的能力

和理解能力。

3.（2017•北京）某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性

理解错误的是（)

C

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O

U

J

5

-100102030405060温度（C）

A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高

B.净光合作用的最适温度约为25℃

C.在0〜25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大

D.适合该植物生长的温度范围是10~50℃

【考点】影响光合作用速率的环境因素.

【专题】坐标曲线图；光合作用与细胞呼吸.

【分析】总光合作用=呼吸作用+净光合作用；

分析上图，植物体在25℃时，净光合速率最高，说明该温度为净光合作用的最适温度。

分析下图：由图可知,植物体总光合作用的最适温度为30℃,呼吸作用的最适温度为50℃»

【解答】解：A、由图可知，呼吸作用的最适温度为50℃,总光合作用的最适温度为30℃,

A正确；

B、由上图可知，植物体在25℃时，净光合速率最高，说明该温度为净光合作用的最适

温度,B正确；

C、在。〜25℃范围内，光合作用的增大速率大于呼吸作用，说明温度变化对光合速率的

影响比对呼吸速率的大，C正确；

D、由图可知，超过45℃,净光合速率为负值，没有有机物的积累，不适合生长，D错

误。

故选：D。

【点评】本题结合曲线图主要考查温度对光合作用和呼吸作用的影响，解答本题的关键

在于对图形的认识。

二.实验题（共2小题）

4.（2021•北京）近年来发现海藻糖-6-磷酸（T6P）是一种信号分子，在植物生长发育过

程中起重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了T6P在种子发育过程中的作用。

(1)豌豆叶肉细胞通过光合作用在叶绿体基质中合成三碳糖,在细胞质基质中转

化为蔗糖后运输到发育的种子中转化为淀粉贮存。

(2)细胞内T6P的合成与转化途径如下：

底物2医T6P空海藻糖

将P酶基因与启动子U(启动与之连接的基因仅在种子中表达)连接，获得U-P基因，

导入野生型豌豆中获得U-P纯合转基因植株,预期U-P植株种子中T6P含量比野生型

植株低，检测结果证实了预期，同时发现U-P植株种子中淀粉含量降低，表现为

皱粒。用同样方法获得U-S纯合转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加。

(3)本实验使用的启动子U可以排除由于目的基因在其他器官(过量)对种子发

育产生的间接影响。

(4)在进一步探讨T6P对种子发育的调控机制时，发现U-P植株种子中一种生长素合

成酶基因R的转录降低，U-S植株种子中R基因转录升高。已知R基因功能缺失突变

体r的种子皱缩，淀粉含量下降。据此提出假说：T6P通过促进R基因的表达促进种子

中淀粉的积累。请从①〜⑤选择合适的基因与豌豆植株，进行转基因实验，为上述假说

提供两个新的证据。写出相应组合并预期实验结果。

①U-R基因

②U-S基因

③野生型植株

@U-P植株

⑤突变体r植株

【考点】遗传信息的转录和翻译；光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化.

【专题】实验性简答题；遗传信息的转录和翻译.

【分析】1、光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，其中光合作用的光反应阶段，在叶

绿体类囊体薄膜上进行；暗反应阶段，在叶绿体基质上进行。

2、启动子是位于基因的首端，是一段特殊的DNA序列，用于驱动基因的转录。

【解答】解：U)豌豆叶肉细胞通过光合作用形成三碳糖是暗反应过程，该过程发生在

叶绿体基质中。

(2)结合题意可知，P酶基因与启动子U结合后则可启动P基因表达，则P基因在种子

中表达增高，P酶增多，T6P更多转化为海藻糖，故预期U-P植株种子中T6P含量比野

生型植株低。

（3）结合题意可知，启动子U启动与之连接的基因仅在种子中表达，该过程可以排除由

于目的基因在其他器官（过量）表达对种子发育产生的间接影响。

（4）分析题意可知，本实验的目的是验证T6P通过促进R基因的表达促进种子中淀粉

的积累，且结合（2）可知，U-P植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法

获得U-S纯合转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加，实验设计应遵循对照

与单一变量原则，故可设计实验如下：

②（U-S基因，S酶可以较高表达）⑤（R基因功能缺失突变体），与突变体r植株相比，

转基因植株种子的淀粉含量不变，仍皱缩；

①（U-R基因，R基因表达较高），④（U-P植株，P基因表达较高），与U-P植株相

比，转基因植株种子淀粉含量增加，为圆粒；

②（U-S基因，S酶可以较高表达）④（U-P植株，P基因表达较高），与U-P植株

相比，转基因植株种子R基因转录提高，淀粉含量增加，为圆粒。

故答案为：

（1）叶绿体基质

（2）低

（3）在其他器官（过量）

（4）②⑤与突变体r植株相比，转基因植株种子的淀粉含量不变，仍皱缩

①④与U-P植株相比，转基因植株种子淀粉含量增加，为圆粒

②④与U-P植株相比，转基因植株种子R基因转录提高，淀粉含量增加，为圆粒

【点评】本题主要考查光合作用和基因的表达等知识点，要求学生掌握光合作用的过程

以及物质变化和发生的场所，理解基因表达的过程和意义，能够正确获取有效信息是突

破该题的关键。

5.（2019•北京）光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌

中。

（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的光能。在碳（暗）反应中，

RuBP陵化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3.影响该反应的外

部因素，除光照条件外还包括温度、CO2浓度（写出两个）:内部因素包括色素含

量及种类、酶的含量及活性（写出两个）。

（2）R酶由8个大亚基蛋白（L）和8个小亚基蛋白（S）组成。高等植物细胞中L由叶

绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在细胞质基质中由核糖体

合成后进入叶绿体，在叶绿体的基质中与L组装成有功能的酶。

（3）研究发现，原核生物蓝藻（蓝细菌）R酶的活性高于高等植物。有人设想通过基因

工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人

员将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。转

基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正

常植株。

①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推

测？请说明理由。不能，因为转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植

株中R酶由蓝藻的L蛋白和甲植株的S蛋白组成。

②基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括a、b、c。

a.蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质

b.蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定

c.蓝藻R酸大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成

d.在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同

【考点】光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化；基因工程的原理及技术.

【专题】信息转化法；光合作用与细胞呼吸；基因工程.

【分析】1、光合作用的过程图解：

脆肪

k________7________/K___________丫_______________/

光反应暗反应

2、基因工程技术的基本步骤：

（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动

子、终止子和标记基因等。

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因

导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法：将目的基因导入动物

细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。

（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是

否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子

杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的

鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

【解答】解：（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的光能。在碳（暗）

反应中，RuBP竣化醐（R醯）催化C02与RuBP（C5）结合，生成2分子C3.影响该

反应的外部因素，除光照条件外还包括温度、C02浓度等；内部因素包括色素含量及种

类、酶的含量及活性等。

（2）R酶由8个大亚基蛋白（L）和8个小亚基蛋白（S）组成。高等植物细胞中L由叶

绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在细胞质基质中由核糖体合成

后进入叶绿体，在叶绿体的中与L组装成有功能的酶。

（3）①由上述实验不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”

的推测，因为转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植株中R酶由蓝藻的

L蛋白和甲植株的S蛋白组成。

②解：a.蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质，能体现生物统一性，a正确：

b.蓝藻与植株甲都以R酶催化CO2的固定，能体现生物统一性，b正确；

c.蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成，能体现生物统一性，c正确；

d.在蓝藻与植株甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同，这是基因的选择性表达结果，不

能体现生物统一性，d错误。

故a、b、c选项体现了生物统一性。

故答案为：（1）光能温度、C02浓度色素含量及种类、酶的含量及活性

（2）细胞质基质基质

（3）①不能，因为转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植株中R酶由蓝

藻的L蛋白和甲植株的S蛋白组成

②a、b、c

【点评】本题主要考查影响光合作用的因素、生物统一性及基因工程相关知识，目的考

查学生对基础知识的理解与掌握，训练通过分析题干灵活运用所学知识解决问题能力。

三.解答题（共1小题）

6.（2020•北京）阅读以下材料，回答问题。

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psn是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所,

D1是PSH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DI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psbAmRNA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）光合作用的光反应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①高温导致ROS积累，使D1受到破

坏；②ROS积累抑制了psbAmRNA的翻译，影响了D1的合成。

(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：

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)对文中转基因植物细胞DI合成“双途径”的理解，正确的叙述包括ABC。

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

【考点】光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化.

【专题】正推法；光合作用与细胞呼吸.

【分析】叶绿体呈扁平的椭球形或球形，具有双层膜，主要存在绿色植物叶肉细胞里，

叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”,

含有叶绿素和类胡萝卜素，还有少量DNA和RNA,叶绿素分布在基粒片层的膜上。在

片层结构的膜上和叶绿体内的基质中，含有光合作用需要的酶；叶绿体是半自主细胞器。

【解答】解：(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psbAmRNA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DI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。

A、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；

B、细胞原有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;

C、细胞原有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；

D、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PSH,D错误；

E根据D项分析，二者作用都是去合成PSII,E错误。

故选：ABCo

故答案为：

(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psbAmRNA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

【点评】本题需要考生仔细阅读文章，从文章中找到有用的信息同时结合光合作用的过

程进行分析作答。

考点卡片

1.光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

【知识点的认识】

一、光合作用的过程图解：

所肪

k_______7_______/7____________________>

光反应暗反应

二、光反应和暗反应:

比较项目光反应暗反应

场所基粒类囊体膜上叶绿体的基质

条件色素、光、酶、水、ADP多种酶、CO2、ATP、[H]

反应产物[H]、02、ATP有机物、ADP、Pi、水

物质变化2H2。却用+。2!①CO2的固定：

CO2+C5典2c3

ADP+Pi光能,ATP

酶

9CIHJ

2c3r二

②C3的还原：ATPADP+Pi

(CH2O)+C5+H2O

能量变化光能一电能fATPATP中活跃的化学能一糖类等有机物

中活跃的化学能中稳定的化学能

实质光能转变为化学能，水光解产生02和[H]同化CO2形成

(CH2O)

联系①光反应为暗反应提供[H](以NADPH形式存在)和ATP

②暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料

③没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机

物无法合成。

【命题方向】

题型一：光反应和暗反应的联系（或场所、条件、反应产物等的区别）

典例1：（2010•海南）光反应为暗反应提供的物质是（）

A.［H］和H2OB.［H］和ATPC.ATP和CO2D.a0和CC）2

分析：本题考查光合作用的过程。

①光反应阶段：场所是类囊体薄膜

a.水的光解；b.ATP的生成。

②暗反应阶段：场所是叶绿体基质

a.CO2的固定；b.82的还原。

解答：A、水分子不是光反应产生的，A错误；

B、光反应的产物是［H］、ATP和氧气，［HJ、ATP参与暗反应中三碳化合物的还原，B正确;

C、二氧化碳不是光反应的产物，C错误；

D、水和二氧化碳都不是光反应的产物，D错误。

故选：Bo

点评：本题考查叶绿体的结构和功能之间的关系，光反应和暗反应的之间的关系，要结合结

构和功能相适应的观点去理解叶绿体的结构和功能。

题型二：外界条件改变时C3和C5含量分析

典例2：（2011•闸北区一模）如图为光合作用过程示意图。如在适宜条件下栽培的小麦，突

然将c降低至极低水平（其他条件不变），则a、b在叶肉细胞中的含量变化将会是（）

A.a上升、b下降B.a、b都上升C.a、b都下降D.a下降、b上升

分析：光合作用的过程受光照强度、温度、二氧化碳浓度等因素影响。光照强度影响光反应

阶段、温度影响酶的活性、二氧化碳浓度影响暗反应。

解答：根据光合作用那个的具体过程中的物质变化，可推知a、b分别是［H］和ATP,c是二

氧化碳。在适宜条件下栽培的小麦，突然将C降低至极低水平（其他条件不变），三碳化合

物不能生成，原有的三碳化合物继续还原生成五碳化合物，直至全部消耗，导致五碳化合物

积累，含量增加：三碳化合物减少。最终使得三碳化合物还原过程消耗的［H］和ATP量减少。

但光反应继续进行，则a、b在叶肉细胞中的含量增多。

故选Bo

点评：本题考查了光合作用的影响因素和物质变化相关内容。意在考查考生能理解所学知识

的要点，把握知识间的内在联系。

典例3：（2010•普陀区模拟）将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内C3与C6Hl2。6

生成量的变化是（）

A.C3突然上升，C6Hl2。6减少B.C3与C6Hl206都减少

C.C3与C6Hl2。6都增加D.C3突然减少，C6Hl2。6增加

分析：本题考查的实质是光合作用的过程。置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，直接影响的

因素是光照，光照减弱以后，导致光反应减弱，进而影响暗反应中C3与C6Hl206生成量的

变化.

解答：光照强度的改变，直接影响光反应。光照由强变弱，在光反应中［H］和ATP的生成量

减少。光反应和暗反应的联系是：光反应为暗反应供［H］、ATP去还原C3,导致C3化合物

的还原减弱，则C3化合物消耗减少，C3化合物剩余的相对增多；生成物C5和（CH2O）生

成量减少。所以［H］的含量减少、ATP的含量减少、C3的含量增多、C5的含量减少、（CH2O）

的含量减少。

故选：A。

点评：本题考查的本质是对光合作用过程的理解，解题的关键是要结合光合作用的模式图进

行相关生理过程的分析。

题型三：光合作用中原子转移途径分析

典例4：科学家用含有14c的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径

是（）

A.二氧化碳一叶绿素一ADPB.二氧化碳一叶绿体一ATPC.二氧化碳一乙醇一糖类

D.二氧化碳一三碳化合物一糖类

分析：光合作用的暗反应吸收CO2,二氧化碳的固定：CO2+C5f2c3（在酶的催化下），二

氧化碳的还原：C3+［H］f（CH2O）+C5（在ATP供能和酶的催化下）。

解答：14c的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，碳原子的转移途径是：二氧化碳f三碳

化合物一糖类。

故选：D。

点评：本题主要考察光合作用中碳原子的转移路径，解题的关键是把握住暗反应阶段才有二

氧化碳的参与。

【解题思路点拨】

1、光合作用产物与底物间各种元素之间的相互关系

网。1。2

（1）氧元素I"

\CO2-^（CH2O）

（2）碳元素：C02fC3f（CH2O）.

(3)氢元素：H2O-[H]-(CH2O)O

2、光照和C02浓度对光合作用过程及中间产物的影响及动态变化规律

条件

C3C5[H]和ATP（CH2O）合成量

停止光照，CO2供应不变增加减少减少或没有减少或没有

增加光照，C02供应不变减少增加增加增加

光照不变，停止CO2供应减少增加增加减少或没有

光照不变，增加C02供应增加减少减少增加

2.影响光合作用速率的环境因素

【知识点的认识】

一、光合速率的概念：

光合作用固定二氧化碳的速率.即单位时间单位叶面积的二氧化碳固定（或氧气释放）量,

也称光合强度.

二、影响光合作用速率（强度）的因素

1、内部因素

（1）同一植物的不同生长发育阶段

根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时适量地提供水肥及其他环境条件，以

密/-----开花期

梓4-------胃养生长期

）ii--------幼苗期

使植物茁壮成长.如图所示：“光避度

（2）同一叶片的不同生长发育时期

①曲线分析：OA段为幼叶，随幼叶的生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体、叶绿素含量不

断增加，光合作用速率不断增加.AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定

状态，光合速率也基本稳定.BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合

速率也随之下降.

②应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶、茎叶蔬菜及时换新叶，这样可减少其

细胞呼吸对有机物的消耗.

2、单因子外界因素的影响

（1）光照强度

①曲线分析

光补偿点

文

正

口

光

迎

率

合

速

率

a、A点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率.

b、AB段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，C02的释放量逐渐减少，有一部分用

于光合作用；到B点时，细胞呼吸释放的C02全部用于光合作用，即光合作用强度等于细

胞呼吸强度，B点称为光补偿点，阴生植物光补偿点左移（如虚线所示）.

c、BC段表明随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了.C

点对应的光照强度称为光合作用的饱和点，C点对应的C02吸收值表示净光合速率.

d、真正光合速率=净光合速率+呼吸速率.

②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示.间作套种时农作物的种类搭

配，林带树种的配置、合理采伐，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关.

（2）C02浓度

①曲线分析：图1中A点表示C02补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的C02浓

度，图2中A'点表示进行光合作用所需C02的最低浓度.B和B'点都表示C02饱和点.

②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大C02浓度，提高光

合作用速率.

（3）矿质元素

①曲线的含义：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当

超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降.

、、P、K等矿质元素

②应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适量地增施肥料，可以提高作物的

光合作用.

（4）温度

①曲线分析：温度是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率的.

②应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度；增大昼夜温差

获得高产.

3、多因子外界因素对光合作用速率的影响

（1）曲线分析

①P点前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率

不断提高.

②P点到Q点之间，限制因子既有横坐标因素，也有其他因素.

③Q点后，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取

适当提高图示中的其他因子的方法.

温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，

也可同时适当充加C02,进一步提高光合速率.当温度适宜时，可适当增加光照强度和C02

浓度以提高光合速率.总之，可根据具体情况，通过增加光照强度、调节温度或增加C02

浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的.

三、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).

【命题方向】

题型一：单因子曲线分析

典例1：科学家研究20C时小麦光合作用强度与光照强度的关系，得到如图所示曲线，下列

有关叙述不正确的是()

A.随着环境温度的升高，cd段位置不断上移B.a点时叶肉细胞中产生ATP

的细胞器只有线粒体

C.其他条件适宜，当植物少量缺Mg时，b点将向右移动D.c点后小麦光合强度不再

增加可能与叶绿体中酶的数量有关

分析：分析题图：图中a点光照强度为0,只进行呼吸作用；b点时，二氧化碳吸收量为0,

表示光合作用强度等于呼吸作用强度，表示光合作用的光补偿点；c点以后光照强度增加，

二氧化碳的吸收量不增加，表示光合作用的光饱和点.

影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素的量.如

镁是合成叶绿素的主要元素，缺镁植物叶片会发黄.

解答：A、20℃不是光合作用的最适温度，在一定温度范围内适当提高温度时，光合速率将

增强，cd段位置会上移，但是超过一定的温度，cd段位置可能会下移，A错误；

B、a点时光照为零，细胞只进行呼吸作用，因此叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体，

B正确；

C、其他条件适宜，当植物缺Mg时，叶绿素含量减少，光合作用强度下降，所以应增加光

强使其与呼吸作用相等，b点将向右移动，C正确；

D、外界条件均适宜时，c点之后小麦光合作用强度不再增加是内因造成的，故可能与叶绿

体中酶的数量有关，D正确.

故选：A.

点评：本题考查了影响光合作用的环境因素，意在考查考生的析图能力和理解能力，难度适

中.考生要能够识记产生ATP的细胞器，明确25℃左右是植物光合作用的最适温度，因此

升高温度光合速率是先上升后下降;考生要理解影响光合速率的因素除了外因，还包括内因，

如：酶的数量、色素的含量等.

题型二：多因子曲线分析

典例2：如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素

均控制在最适范围.下列分析错误的是（）

生豆I高浓度C。：光合1c/-30X；光合__强光

速率速青彳二^弱光

O光照强度光照强度°温度

甲

A.甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量

B.乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的生成速度快

C.图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度

D.丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变

分析：图甲中自变量为光照强度和二氧化碳浓度，M点时两曲线重合，说明二氧化碳浓度

不影响光合速率，而a、b两点的光照强度相同，因此影响因素为二氧化碳浓度.图乙中自

变量有光照强度和温度，图中N点时两曲线重合，说明温度不影响光合速率，而