光合作用（4大考点+6个易错点）-2025年高考生物一轮复习知识清单

知识清单07光合作用

内容概览

女知识导图：感知全局，了解知识要点

考点清单：4大考点总结，梳理必背知识、归纳重点

易混易错：6个错混点梳理，高效查漏补缺

真题赏析：感知真题、知识链接、知己知彼

701/

知识导图

叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素（含量约占3/4）,一

叶绿素b（黄绿包）

种类:■

—一叶黄素（黄色）

类胡萝卜素（含量的占I/4）f""

捕获光能的岂素

、一胡萝卜素（情黄包）

功能：吸收、传递和转换光能

叶绿体的结构：双层膜'基粒（由类囊体组成，分布着吸收光能的色素以及与光反应有关的药

慨念：光合作用是指绿色情物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转

化成储存者能量的有机物•并且释放出氧气的过程

光

合光合作用的总反应式：叭+冉。WQXCHzOHOz

作

用条件：光'名素'耨

与

能场所：叶绿体类囊体的蹲膜上

光

量+

反2HO-io,+4H+4e-

水的光解：2

转应

化光NADPH'ATP

NADPH的合成：NADP++H++2屋一NADPH]

合物质变化用于暗反应

作

用光合磷酸化：

的

过能量变化：光能转化成ATP和NADPH中的化学能

程

光合作用的原理和应用

条件：NADPH'ATP、骑

睹

反

CO2的固定：

应

C3的还原：

物质转变：无机物（CO2'H2O）-＞有机构（CH2O）

能量转变：光能以更雪ATP中活跃的化学能里更有机物中稳定的化学能

光合作用原理的应用：适当间苗•合理密植等

/02/

考点清单

考点1绿叶中色素的提取和分离

1.实验原理：拓展延伸：

（1）色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂（无水乙醇或丙酮）中，因叶绿素不稳定，易分解;

此，可以用无水乙醇等有机溶剂来提取叶绿体中的色素。影响叶绿素合成的三大

（2）色素的分离：纸层析法。根据绿叶中色素在层析液中的溶解度不同，溶解因素：光照，温度，矿

度高的随层析液在滤纸上扩散得快，从而在扩散过程中将色素分离开来。质兀素°

2.实验步骤

软木塞

一干燥的滤纸条

一大试管

/铅笔线滤液细线

在剪两角、层析液

提取色素过滤

制备滤纸条铁架台

画滤液细线色素的分离

（1）提取色素

取材称取5g新鲜的菠菜叶

e'剪碎叶片放入研钵中，加少许二氧化硅、碳酸钙和5~10ml无水乙醇,

研磨--------------------------

迅速而充分地研磨

［放7单层尼龙布,不能用滤■纸防止反附色素。

过滤“将研磨液过滤到试管中.及时用根塞塞紧试管口

（2）分离色素

L*丁々（将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与

UU滤纸条J

①制备'［直径的滤纸条,将滤纸条的一端要去画里

滤纸条

.铅笔画线：在距剪去两角一端1cm处用铅笔画一条细的横线

［■取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液

②画滤

画滤液细线：沿铅笔线均匀地画出一条细线

液细线

I1复划线,的目的：增加滤■定细线,中色素的合量。

.重复画暖：待滤液干后.再画一两次

③分离绿叶中的色素：将适量层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻

轻插入层析液中，随后用棍塞塞紧试管口。注意，不能让滤液细线触及层近遗。

④结果：

色素种类色素颜色色素含量据因分竹：①安建好应

胡萝卜素橙黄最少臾.性源纨侬将滤液淌

叶黄素黄色较少占乐皿在a处正美b处？

叶绿素a蓝绿色最多.&.（棕强）幽・

叶绿素b黄绿色较多②在定性®渡〃上会为现4个不同旋色的同心图，最大的

图图令甯初］卜"（以色春种类），呈现选直色；最'）,

的圆图令洵叶挣4b（通色重种类），呈现直缝色

3.绿叶中色素的种类与光能吸收

（1）分布：叶绿体类囊体薄膜上。

（2）功能：吸收、传递（四种色素）和转换光能（只有少量叶绿素a）。由图可以看

出：

①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。

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。

考点2光合作用的原理

1.根据是否需要光能，将光合作用的过程分为需要光能的光反应阶段和不需要光教材拾遗

能的暗反应阶段（现在也称为碳反应）。光合作用水分解为氧和

（1）光反应阶段光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶广的同时，被叶绿体夺

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。去两个电子。电子经传

（2）暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这递，可用于NADP+与M

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。在结合形成NADPH,作为

这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类。暗反应的还原剂；储备

2.光合作用完整过程图解部分能量供暗反应利

（1）光反应阶段光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶用。

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。光合作用的产物有一部

在光反应阶段，叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将分是淀粉，还有一部分

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H（NADP）是蔗糖。蔗糖可以进入

结合，形成还原型辅酶H（NADPH）。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶筛管，再通过韧皮部运

段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作输到植株各处。

用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。这样，光能就转化为储存在ATP

中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。

(2)暗反应阶段：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。

绿叶通过气孔从外界吸收的CO2,在特定酶的作用下与C5(一种五碳化合物)

结合，这个过程称作C02的固定。一分子的C02被固定后，很快形成两个C3分子。

在有关酶的催化作用下，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C5o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。

(3)光合作用过程中原子的去路分析

II光能11\

6C/12呼端17%,+6凡；+6,

3.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

如图中I表示光反应，II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：

J变弱.NADPHIATP；

锤殛AC3消耗减少，合成暂不变

in减弱

II暂不变Cs消耗暂不变，合成减少

C3合成减少，消耗暂不变

n减弱

m暂不变卜5消耗减少，合成暂不变

1HI

1^^^>NADPHtATPf

在以上各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的，若C3含量增加,

则C5含量减少；［H］、ATP和C5的含量变化是一致的，都增加，或都减少。

4.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析

⑴光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在

光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。

(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直

连续光照处理有机物积累量要多。

考点3影响光合作用的因素及应用

1.内部因素

(1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图1所示。

(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会影响光合作用，如图2、3所示。

壁殳「补偿点A«A

分礼.饱和点B«B

皿间作套种

图1

0A段，随叶龄增大，叶

面积增大，色素含量增

多，酶的含量和活性增

曲线分析大，光合速率加快

A点之后，随叶龄增大,

色素、酶含量减少，酶适

性减弱，光合速率减慢

应用

1适时摘除老叶

图2

在一定范围内，随叶面积指

数不断增大，光合作用实际

量不断增加，超过一定范围

物质量总光合量后，光合作用强度不再增加

［应用—

呼吸量适当修苗，合理施肥、浇水，.

干物质量

避免枝叶徒长，封行过早。

0叶面积指数

温室栽培植物时，可通过

合理密植来增加光合作用

面积

图3

2.外部环境因素

⑴光照强度：光照强度通过影响光反应速率，影响ATP及［H］的产生速率，进

而影响暗反应速率。

①A—细胞呼吸强度，B—光补偿点，C—光饱和点；

②AC段，光合作用速率随光照强度的增加而增加；

③C点后光合作用速率不再随光照强度的增加而变化；

④阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示。

应用：温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；阴

生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光

能。

(2)温度：温度通过影响酶的活性进而影响光合作用速率(主要是暗反应)

①B点对应的温度为最适生长温度；

②AB段，随温度升高光合作用速率升高；

③BC段，随温度升高光合作用速率降低。

应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚

上适当隆低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。

(3)CC>2浓度：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成

虺

陋

此

之

如

常

，CC)2浓度

图2

①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度

②图2中A，点表示进行光合作用所需C02的最低浓度。B点和B，点都表示

C02饱和点。

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CO?浓

度，提高光合速率。

(4)水分水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水

导致萎蕉，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进

入植物体内。

①图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。

②图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强,

部分气孔关闭，影响了CO2的供应。

应用：根据作物的需水规律，合理灌溉

(5)矿质元素：矿质离子影响与光合作用有关的色素、酶、膜结构的形成。

°矿质元素

①0A段，随COz矿质离子浓度的增加光合作用速率升高；

②B点后，随矿质离子浓度的增加光合作用速率下降(细胞失水)；

应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以

提高作物的光合作用效率。

3.多因素对光合速率影响的分析

多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示，P点前，限制光合速

率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当

到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想继续提高光合

速率，可适当提高图示中的其他因子的强度。PQ间的主要因素有两个：一是横坐

标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。

强

度

强

度

强

度

表面上看这类题目很复杂，但在解答这类试题时，仍然是依据单一变量原则,

每次只分析一个自变量的变化对实验结果的影响。

考点4光合作用与细胞呼吸联系

1.植物的“三率”

（1）植物“三率”间的内在关系

①呼吸速率：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得

的值一单位时间内一定量组织的CO2释放量或02吸收量。

②净光合速率：植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内一定量

叶面积CO2的吸收量或02的释放量。

③真光合速率=净光合速率+呼吸速率。

（2）植物“三率”的判定

①根据坐标曲线判定：当光照强度为。时，CO2吸收值为0,则该曲线表示总

（真）光合速率曲线；若co2吸收值为负值，该值的绝对值表示呼吸速率，该曲线

表示净光合速率曲线。

②根据关键词判定

有机物产生（制

真光合速率。2产生（生成）速率C02固定速率

造、生成）速率

净（表观）光合

02释放速率CO2吸收速率有机物积累速率

速率

黑暗中CO2释放速

呼吸速率黑暗中。2吸收速率有机物消耗速率

率

2.微观分析光合作用与细胞呼吸之间的气体变化

“细胞呼吸”〉“光合作用”,“细胞呼吸”="光合作用”,

线粒体、叶绿体相互交换O'。2与CO2完全靠“内供”

co,o需夕展,co则有余

222o2co2

“光合作用”>“细胞呼吸”，

除内部交换外，多余释

黑暗中，只进行“细胞放到外界，CO2则需“外援”，

此“外援”量名“净光合量”,

呼吸”。此时。，完全

来自“外界环境”,“外援+内供”为“总光合

CO2则全释放到外界量”

3.植物光合速率与呼吸速率的实验测定常用方法：测光合作用02产生（或CO2消

耗）的体积

红色液滴

(1)装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2;

在测净光合速率时NaHCCh溶液可提供CO2,保证了容器内CO2浓度的恒定。

(2)测定原理

①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细

胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的吸收速率,

可代表呼吸速率。

②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCCh溶

液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物

的释放速率，可代表净光合速率。

③真光合速率=净光合速率+呼吸速率。

(3)测定方法

①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸

速率。

②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净

光合速率。

③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真光合速率。

(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对

照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原

实验结果进行校正。

/03/

易错点1植物色素

比较项目光合色素细胞液色素

存在部位叶绿体液泡

溶解性脂溶性水溶性

代表种类类胡萝卜素和叶绿素花青素

颜色橙黄、黄、绿红、蓝、紫

颜色变化不随pH改变变化颜色随pH改变变化颜色

易错点2绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析

（1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析

①未加SiOz,研磨不充分。

②使用放置数天的绿叶，滤液色素（叶绿素）太少。

③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低（正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素）。

④未加CaCO3或加入过少，色素分子被破坏。

（2）滤纸条色素带重叠：没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致造成的。

（3）滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解

到层析液中。

（4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。

易错点3理清光合作用和有氧呼吸的区别

项目光合作用有氧呼吸

物质变化无机物一有机物有机物一无机物

能量变化光能一化学能（储能）稳定的化学能一活跃的化学能（放能）

实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量，供细胞利用

场所叶绿体活细胞（主要在线粒体）

条件只在光下进行有光、无光都能进行

易错点3光合作用与细胞呼吸中［H］的区别

［H］的来源和去路比较：光合作用中的［H］为NADPH,细胞呼吸中［H］为NADH

易错点4通过面积判断植物的“三率”

-&+8：细胞呼吸消耗有机物量

-S2+53：光合作用产生有机物总量

_S2-S］：O~Z)段光合作用净积累有

机物量

易错点5开放和密闭环境中CO?、02含量昼夜变化分析

(1)开放环境中植物光合速率与呼吸速率的曲线分析——特别关注24h内有机物的“制造”“消耗”与“积

累,'，注意分析6、c、e、7的含义。

(2)密闭环境中一昼夜CO2、。2含量的变化曲线：注意分析的C02浓度最高(低)点、。2浓度最低(高)点

含义为：光合作用强度=呼吸作用强度。

测定“终点N”

修鬻…［界量m浓度此点与“始点M”比

较：

N>有机物

7总量减少

nAR./\

小室内。2减/u，JC/卧、时尚N<有机物

少，I总量增加

co2±x,r

升，表明光,fN=M->有机物

合速率〈呼小室内。2增加，C02下降,光合速总量不变

吸速率，净率〉呼吸速率，净光合速率>0,

光合速率<0,植物生长，空气得以更新

植物不生长,测定“终点N”

空气变得与“始点M'比

“浑浊”较：

N>有机物

总量增加

N<有机物

总量减少

N=M—有机物

浓度最低点02浓度最高点总量不变

易错点6调节气孔开闭的因素

(1)光：植物气孔一般是按昼夜节律开闭：白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分

损失。

（2）CCh浓度：低浓度CO?气孔开启，高浓度CCh气孔关闭。

（3）含水量：干旱或蒸腾过强，失水多气孔关闭，雨后水分过饱和气孔也会关闭（保卫细胞膨胀过度）。

（4）植物激素：细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。

/04/

真题赏析

1.（2023・江苏・高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（）

A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏

B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠

C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量

D.用红色范菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间

［答案］B.［解析］A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；B、画滤

液细线时要间断画2〜3次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的

色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确；C、该实验中分离色素的方法是纸层析法，可

根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各

种色素含量，C错误；D、花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5条色素带，距离滤

液细线最近的色素带为花青素，应在叶绿素b的下方，D错误。故选B。

知识链接：绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充

分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层

析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、

叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。

2.（2023・天津・高考真题）下图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进

入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是（）

A.物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO3-进入细胞质基质

B.HCCh-利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质

C.水光解产生的的H+提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质

D.光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境

［答案］B.［解析］A、光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成，因此物质X可通过提高有氧

呼吸水平促进HCCh-进入细胞质基质。A正确；B、HCO3-进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP供能，

属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误；C、据图可知，光反应中水光解产生的H+促进HCCV

进入类囊体，并与HCO3-在类囊体腔内反应产生CO2,因此能提高类囊体腔CO2水平，C正确；D、据图

可知，光反应生成的物质X（O2）促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP,有利于HCCh-进入叶绿体基质，

产生CO2,保证了暗反应的CO2供应，D正确。故选B。

知识链接：光反应阶段在叶绿体囊状结构薄膜上进行，此过程必须有光、色素、光合作用的酶.具体反应

步骤：①水的光解，水在光下分解成氧气和还原氢；②ATP生成，ADP与Pi接受光能变成ATP,此过程将

光能变为ATP活跃的化学能。

3.（2023•全国・高考真题）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.［解析］A、叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg,氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重

要元素，A正确；B、光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于

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，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，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，D错误。故选D。

知识链接：叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

4.（2023•河北・高考真题）拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运

蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体

转运受阻。

回答下列问题：

（1）未成熟叶绿体发育所需ATP主要在___________合成，经细胞质基质进入叶绿体。

(2)光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和中的化学能，这些化

学能经阶段释放并转化为糖类中的化学能。

(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶

肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基

因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显___________0据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基

质ATP被(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度=

10o-

细胞质基质

8o-O

TA・叶绿体基质

P6o-

续

-

篱4o

-

2O

UIII

非转基因转H基因

叶肉细胞叶肉细胞

(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止

线粒体,以保证光合产物可转运到其他细胞供能。

［答案］⑴线粒体(或“线粒体内膜”)

(2)NADPH(或“还原型辅酶H")暗反应(或“卡尔文循环”)

(3)降低叶绿体升高

(4)H基因表达(或“H蛋白数量”)过多消耗光合产物(或“有氧呼吸增强”)

［解析］⑴由题干可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育且时,消耗的ATP主要来自自身线粒体。

线粒体通过有氧呼吸为细胞提供生命活动所需的大约95%的能量。线粒体中能够大量合成ATP的化学反应

在线粒体内膜上进行。

(2)在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后,转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。

在暗反应阶段ATP和NADPH中的化学能再进一步转化固定到糖类等有机物中。

(3)由图可知，叶绿体成熟的非转基因叶肉细胞中H基因表达下调，细胞质基质ATP浓度远高于叶绿

体基质。H基因过表达后，细胞质基质中ATP含量下降，且叶绿体基质中ATP含量未显著升高，表明叶

绿体消耗了从细胞质基质中转入的ATP。推测，H基因过表达后，大量的ATP转运至叶绿体中被消耗，细

胞需代偿性提高线粒体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。

(4)由题分析可知，ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个

主要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达下调，H转运蛋白的数量减少，进而ATP向叶绿体的流

入被有效阻止，细胞质基质ATP可保持正常生理水平，从而避免了线粒体呼吸作用的额外增强、过多消耗

光合产物，保证光合产物能被转运到其他细胞供能。

知识链接：ATP是细胞中的直接能源物质，主要细胞呼吸和光合作用产生，其中细胞呼吸产生的ATP可以

用于各种生命活动，因此未成熟的叶绿体发育所需的ATP来自细胞呼吸，细胞有氧呼吸产生大量ATP,有

氧呼吸的场所主要在线粒体。

5.（2023・重庆・高考真题）水稻是我国重要的粮食作物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。

（1）通常情况下，叶绿素含量与植物的光合速率成正相关。但有研究发现，叶绿素含量降低的某一突变

体水稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因，有研究者在相同光照强度的

强光条件下，测定了两种水稻的相关生理指标（单位省略），结果如下表。

光反应暗反应

光能转化效率类囊体薄膜电子传递速率RuBP竣化酶含量Vmax

野生型0.49180.14.6129.5

突变体0.66199.57.5164.5

注：RuBP竣化酶：催化CO2固定的酶：Vmax：RuBP竣化酶催化的最大速率

①类囊体薄膜电子传递的最终产物是„RuBP炭化酶催化的底物是CO2和

②据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是0

（2）研究人员进一步测定了田间光照和遮荫条件下两种水稻的产量（单位省略），结果如下表。

田间光照产量田间遮阴产量

野生型6.936.20

突变体7.353.68

①在田间遮荫条件下，突变体水稻产量却明显低于野生型，造成这个结果的内因是，外因

是O

②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形

式，在开花结实期主要运往籽粒。

③根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点（光合速率和呼吸速率相等时的光照强度），突变体水稻较野

生型___________（填“高”、“低”或“相等”）。

［答案］⑴NADPH(［H］)C5(核酮糖一1,5-二磷酸，RuBP)突变体的光反应与暗反应速率都

较野生型快

(2)突变体叶绿素含量太低光照强度太低蔗糖高

［解析］(1)①根据分析可知，光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上反应。这个阶段电子传递的最终产

物是NADPH。RuBP竣化酶是催化CO?固定的酶，根据分析可知这个阶段是暗反应阶段(CCh的固定)，在

这个反应中CO2,在CO2固定酶的作用下与Cs(一种五碳化合物)结合，所以RuBP竣化酶催化的底物是

CO2和C5«

②根据分析可知，表中的类囊体薄膜电子传递速率代表了光反应速率，电子传递速率越高，则光反应

速率越快；RuBP竣化酶含量高低与暗反应速率有关，RuBP竣化酶含量越高，暗反应速率越快。由表可知

突变体的光反应和暗反应速率都比野生型快，所以突变型水稻的光合速率高于野生型。

(2)①根据光合作用的分析可知，只要影响到原料、能量的供应都是影响光合作用的因素，比如CO2的

浓度、叶片气孔的开闭情况，光照强度等；叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成，结构的因素，

比如叶绿体光合色素含量低等也会影响光合作用。根据题干可知在遮荫情况下突变体水稻产量明显低于野

生型，因此推测这种结果的内因则是突变体自身叶绿素含量太低，外因则是光照强度太低。

②蔗糖是光合作用的主要产物，也是植物光合作用远距离运输的主要形式。所以水稻叶肉细胞的光合

产物有淀粉和蔗糖，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。

③根据以上结果可知，在同等光合速率下突变体水稻所需要的光照更强，因此突变体水稻的光补偿点

较野生型高。

知识链接：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能量的有机物，并

且释放出氧气的过程。光合作用过程十分复杂，根据是否需要光能，将这些化学反应分为光反应和暗反应,

现在也成为碳反应阶段

(1)光反应阶段：必须有光才能进行，反应部位在类囊体的薄膜上。在这个阶段，叶绿体中光合色素吸

收的光能首先将水分解成氧和H+。其中氧以分子形式氧气释放，H+与