江苏高三生物一轮复习：光合作用的原理（练习）

第16讲光合作用的原理

一、单项选择题

1.（2024・淮安期末）希尔反应是在离体的叶绿体悬液（悬液中有HzO,没有CO?）中加入草酸铁，经过光

照后发现，Fe3十被还原为Fe2+并释放出了氧气。下列叙述错误的是（C）

A.一定程度证明了光合作用在叶绿体中进行

B.离体叶绿体在适当条件下可发生水的光解、氧气的释放

C.希尔反应中的Fe3+与光合作用中的NADPH的作用相同

D.可用差速离心法获取叶绿体

【解析】希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP，的作用相似，都具有氧化剂的作用，C错误。

2.（2024.南通期末）下列关于探索光合作用原理的部分实验的叙述，错误的是（A）

A.希尔发现，在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐，在黑暗中可以释放出02

B.鲁宾和卡门利用同位索示踪技术，证明了光合作用产物02来源于H2O

C.恩格尔曼的实验证明了口-绿体能吸收光能用于光合作用放氧

D.卡尔文等用“C标记CO”探明了CO2中的碳如何转变为有机物中的碳

【解析】希尔发现在离体的叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气，该实

验被后人称为希尔反应，A错误：鲁宾和卡门用同位素示踪法（用标记水或二氧化碳）证明了光合作用

中氧气全部来自水，B正确；恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场

所是叶绿体，C正确；卡尔文采用同位素标记法（用Me标记的CO2供小球藻进行光合作用），探明了CO2

的固定过程中碳元素的转移途径，即CCh中的碳如何转变为糖，D正确。

3.（2024•苏州高新区一中）研究者利用密闭的装置在适宜的光照、温度和pH等条件下，正行了如下实

验（初始悬浮液中无CO」，草酸铁是一种氧化剂）。相关叙述错误的是（D）

实验组别①②③④

小球藻叶绿体叶绿体叶绿体

实验材料

悬浮液悬浮液悬浮液悬浮液

提供的物质＞草酸铁

H2O.CO2H2O>co：H2OH2O

是否产生02是是否是

A.③组不产生02可能是因为其叶绿体中缺乏氧化剂

B.④组与②组对照，说明上绿体产生02不一定需要CCh

C.①组与②组对照，说明小球藻光合作用产生02的场所是叶绿体

D.②组与③组对照，说明叶绿体产生的02来源于CO?

【解析】比较③④组，③组不含有氧化剂一草酸铁，无C02的产生，可推测③组不产生可能是

因为其叶绿体中缺乏氧化剂，A正确；④组与②组对照，④组无C02,说明叶绿体产生02不一定需要C02,

B正确；①组与②组对照，①组的实验材料为小球藻悬浮液，②组的实验材料为叶绿体悬浮液，两组均进

行光合作用，有的产生，说明小球藻光合作用产生的场所是叶绿体，c正确；②组与③组对照，③

组无CO2,没有进行光合作用产生02,说明叶绿体进行光合作用产生02的条件必须含有C6,不能说明

叶绿体产生的02来源于CCh，D错误。

4.（2025・徐州期初）莱茵衣藻的无氧发酵独立发生在细胞质基质、线粒体和叶绿体中。研究表明，在

弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+,导致叶绿体类囊体腔酸化，进而抑制光合作用，且类囊体腔

的酸化程度与无氧发酵产生的弱酸积累量呈正相关，而无氧发酵不产生弱酸的突变体则不会发生类囊体腔

酸化现象。下列说法正确的是（D）

A.莱茵衣'辣细胞中产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体

B.黑暗条件下莱茵衣藻细胞质基质内的pH低于类囊体腔

C.有氧呼吸产生的CO,会加剧类囊体腔酸化

D.类囊体腔酸化可能导致光反应生成的NADPH和ATP减少

【解析】莱茵衣藻的无氧发酵独立发生在细胞质基质、线粒体和叶绿体中，无氧发酵会产生NADH,

所以莱茵衣藻细胞中产生NADH的场所是细胞质基质、叶绿体和线粒体，A错误；在弱光及黑暗条件下莱

茵衣藻会逐渐积累H+,导致叶绿体类囊体腔酸化，所以黑暗条件下莱茵衣藻细胞质基质内的pH高于类囊

体控，B错误；类囊体腔的酸化程度与无氧发酵产生的弱酸积累最呈正相关，所以有氧呼吸产生的CO?会

降低类囊体腔酸化，C错误；在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H,导致叶绿体类囊体腔酸化，

进而抑制光合作用，所以类囊体朦酸化可能导致光反应生成的NADPH和ATP减少，D正确。

5.（2024•苏南八校联考）科学家往小球藻培养液中通入UCO2后，分别给予小球覆不同时间的光照后检

测放射性物质的分布情况，结果如表所示。根据上述实验结果分析，下列叙述错误的是（C）

实验组别光照时间/S放射性物质分布

12大量3-磷酸甘油酸（三碳化合物）

220多种磷酸化糖类

360除上述多种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等

A.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段

B.每组实验照光后需对小球藻进行处理使酣失活，才能测定放射性物质的分布

C.CO?进入叶绿体后，最初形成的主要物质是多种磷酸化糖类

D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等

【解析】本实验检测“三碳化合物”“磷酸化糖类”“氨基酸、有机酸等”的放射性，可推测本实验

研究的是光合作用的暗反应阶段，A正确；由于某一反应的产物同时是下一个反应的反应物，要想准确

测定放射性物质分布,必须阴断后续的反应.即每组实验照光后需对小球藻进行处理.使酶失活.R正确：

C02进入叶绿体后，2s后在三碳化合物中检测到放射性，说明最初形成的产物应该是三碳化合物，C错

误；第三组实验中放射性物质分布在氨基酸、有机酸等物质中，表明光合作用产物中不仅有糖类，还有氨

基酸、有机酸等，D正确。

6.（2024・宿迁期末）如图是生活在适宜环境中的某植物光合作用部分过程图解，其中A、B、C、D表示

四种化合物，a、b表示两个生理过程，下列叙述错误的是（B）

A.突然增加CO2浓度，叶肉细胞内化合物A将会减少

B.突然增强光照，叶肉细胞内化合物B将增加

C.化合物C有较强的还原性

D.化合物D是储存着能量的有机物

【解析】A表示Cs，突然增加CO?浓度，CO2的固定加快，消耗的C5增多，但短时间内C3还原不变,

产生Cs的速率不变，故叶肉细胞内化合物A将会减少，A正确：B表示C3,突然增强光照，光反应加快,

C3的还原过程加快，短时间内C3的来源不变，最终导致C3的含量减少，B错误；化合物C表示NADPH,

具有较强的还原性，C正确；化合物D为糖类，是储存着能量的有机物，D正确。

7.(2024・盐城期末)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。卜.列说法错误的是(A)

A.该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1

B.模块3为模块2提供的物质有ADP、Pi和NADP+等

C.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更高

D.人工光合作用系统在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景

【解析】叶绿体通过光合作用光反应将光能转化成ATP、NADPH中的化学能，据图可知，模块1将

光能转化为电能，模块2将电能转化为化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能，A错误；

模块2中实现电能与ATP、NADPH中化学能的转换，合成ATP、NADPH需要消耗ADP、Pi和NADP*

等物质，因此，模块3为模块2亮供的物质有ADP、Pi和NADP'等，B正确；由于该人工光合作用系统

没有呼吸作用消耗糖类，故在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量更高，C

正胸；人工光合作用系统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，D正确。

8.(2024.仪征中学)我国科学家在实验室中实现了从CO2到淀粉分子的全合成，过程简图如下。经核磁

共振等检测显示，该人工合成的淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。下列相关说法正确的是(C)

A.图中山的作用类似于叶绿体中的NADH

B.在固定等量CO?的情况下，与自然绿色植物相比，人工合成过程的淀粉积累量较少

C.植物体内类似CO2转化为C6中间体进而转化为淀粉的过程，往往发生在叶绿体基质中

D.“C6中间体”如果被植物根细胞利用，在有氧或无氧条件下氧化分解时，在细胞质基质中合成ATP

的量不同

【解析】叶绿体光合作用过程中，水光解释放出的H+结合氧化型辅酶II(NADP+)形成还原型辅酶

II(NADPH),A错误：人工合成淀粉不涉及呼吸消耗，所以在固定等量CO?的情况下，人工会成过程的淀

粉积累量更多，B错误；类似C02转化为C6中间体进而转化为淀粉的过程，在植物光合作用过程中发生

在暗反应中，场所为叶绿体基质，C正确；光合作用产生的糖类参与有氧呼吸或无氧呼吸的反应时，在细

胞质基质中均进行第一阶段释放少量能量，产生的ATP量相同，D错误。

9.(2024・徐州模拟)拟南芥的叶肉细胞中，含有的PSII和PSI是由蛋白质和光合色素组成的复合物，

具有吸收、传递、转化光能的作用，下列叙述错误的是(C)

A.PSII中的色素吸收光能后，可将H2O分解为Ch和H+,并产生电子传递给PSI用于将NADP,和

H+结合形成NADPH

B.图示显示的能量转换是：光能-*电能-ATP和NADPH中的化学能

C.在ATP合成酶的作用下，FT顺浓度梯度转运提供分子势能，促进ADP和Pi合成ATP

D.自然界中能发生光合作用的生物，不一定具备PSH和PSI

【解析】图中显示，PSII中的色素吸收光能后，可将H2O分解为02、H'和电子，产生的电子传递给

PSI,用于将NADP'和H'结合形成NADPH,A正确；图中显示，光反应过程实现了由光能转换为电能,

再由电能转化为ATP和NADPH中的化学能，B正确；由图可知，在ATP合成酶的作用下，FT顺浓度梯

度转运出类囊体，该过程提供的电化学势能促进了ADP和Pi合成ATP,C错误；分析题图可知，PSU和

PSI都分布在叶绿体的类囊体薄膜上，自然界中能发生光合作用的生物不一定有叶绿体，因此不一定具备

PSII和PSI,但一定具有光合色素，如蓝细菌，D正确。

10.(2024•淮安六校段考)叶片光合产物的产生、输出和转化是植物生命活动的重要组成部分，相关过

程如图。下列叙述错误的是(B)

A.磷酸丙糖(TP)有3个去向，用于合成蔗糖、淀粉和C5

B.若细胞质基质中Pi浓度很低，给予正常光照和饱和C02,则淀粉的合成会减少

C.若磷酸丙糖转运器活性受抑制，会导致光合速率下降

D.在小麦灌浆期增施磷肥，有利于小麦的生长和提高产量

【解析】结合图示可知，TP有3个去向，用于合成蔗糖、淀粉和Cs，A正确；若细胞质基质中Pi浓

度很低，给予正常光照和饱和C02,则有利于磷酸丙糖更多脱去磷酸合成淀粉，据此可推测，淀粉的合成

会增多，B错误；若磷酸丙糖转运器活性受抑制，会导致磷酸丙糖滞留在叶绿体基质中，导致口I•绿体中光

合产物枳累，因而光合速率下降，C正确；在小麦灌浆期增施磷肥，能促进光合产物的转运过程，进而有

利于小麦的光合作用，促进小麦的生长和提高产量，D正确，

11.(2024・徐州期末)植入“生物电池”可使动物借助光合作用修复因能量不足而受损的细胞。科研人员

利用菠菜叶肉细胞中的类囊体制成纳米类囊体(NTU),将其注入小鼠软骨受损的部位，治疗小鼠的骨关节

炎，相关机制如图。下列说法错误的是(C)

菠菜类囊体NTU

8。

细胞膜封

装NTU

小鼠软骨细胞细胞膜泡受损的小鼠软骨细胞

A.NTU膜上含有光合色素和有关的酶，能通过光反应合成ATP和NADPH

B.光照条件下，图中受损的小鼠软骨细胞内的ATP可来自线粒体和NTU

C.NTU产生的NADPH可以进入线粒体，在线粒体内膜上与。2结合生成水

D.此研究说明植物光反应固定的能量可直接用于动物细胞生命活动

【解析】NTU是由菠菜叶肉细胞中的类囊体制成的，类囊体膜上含有光合色素和光反应相关的酶等，

能通过光反应合成ATP和NADPH,A正确；光照条件下，NTU中会合成ATP,线粒体作为细胞中的“动

力车间”，也能提供细胞代谢所需要的ATP,由此可知，图中受损的小鼠软骨细胞内的ATP可来自线粒体

和NTU,B正确；NTU产生的NADPH不可以进入线粒体与。2结合生成水，在线粒体内膜上与O2结合

生成水的是NADH,C错误：此研究说明植物光合作用的光反应过程中固定的能量在一定情况下可直接用

于动物细胞生命活动，D正确。

二、多项选择题

12.(2024・盐城四校期末)光合作用的原理是很多科学家通过实验发现的，光合作用探索历程中的部分

经典实验的分析及拓展如图1、2所小。卜列相关叙述止确的有(BD)

〔光源）

一^一极细光束

L一好氧细菌

——水绵细胞

图2

A.图1所示实验的目的是探究光合产物中02的来源，其中乙组为对照组

B.卡尔文探究暗反应的过程与图1所示的实验均采用了同位素标记法

C.图2所示实验中好氧细菌主要分布于接受光照的水绵细胞各个部位

D.图2所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中

【解析】图1甲组提供H2。和C%O2,释放的是02，乙组向植物提供H9O和CO2,释放的是

两组形成相互对照，两组都为实验组，A错误；卡尔文采用同位素标记法探明了C02的固定过程中碳元素

的转移途径，图1所示的实验也采用了同位素标记法，探明了光合作用过程中氧气的来源，B正确；图2

所示实验中好氧细菌主要分布于水绵细胞中接受光照的叶绿体部位，进而证明了叶绿体是产生氧气的部

位，C错误；图2所示实验需要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后才能

根据好氧菌的移动监测氧气产生的部位，D正确。

13.（2024・宿迁一模）如图是光合作用过程示意图（字母代表物质），PSBS是一种类囊体膜蛋白，能感应

类囊体腔内H+的浓度而被激活，激活的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热

能释放，防止强光对植物细胞造成损伤。下列说法正确的有（ABD）

A.H-经过Z蛋白外流的同时，利用B物质来合成C物质

B.叶绿素分子中被光激发的广，经传递到达D结合H+后生成E

C.物质F浓度降低至原浓度一半时，短时间内Cs化合物的含量将降低

D.降低Z蛋白的活性和阻断卡尔文循环中F的供应都将有利于PSBS发挥功能

【解析】由图可知，C、E可用于C3的还原，故E是NADPH,B是ADP和Pi,C是ATP。当H卜顺

浓度梯度经过Z蛋白运输时，利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP,即B物质被用来合成了C物质，A

正珑；叶绿素分子中被光激发的电子经传递到达D（NADP,），同时结合H+合成E,即NADPH,B正确；

物质F是CO2,浓度降低至原浓发一半时，短时间内CO2的固定速率降低，但C.3的还原速率不变，故C5

化合物的含量将升高，C错误：由题意可知，降低Z蛋白的活性会减少H一向外运输，阻断卡公文循环中F

的供应会导致暗反应减弱，进而抑制光反应ATP和NADPH的合成，由于Z蛋白的活性与ATP合成有关，

因比ATP合成减少也会导致H*卜运减少，因此都将有利于PSBS发挥功能，D正确。

14.（2024・南通期末）如图为卡尔文循环主要过程示意图，相关叙述正确的有（ABD）

叶绿体

B.过程b表示三碳化合物的还原，该过程和再生过程均需要ATP供能

C.突然升高C02的浓度，短时间内a的最增大，3一磷酸甘油酸的最减少

D.卡尔文循环将ATP和NADPH中的能量传递到磷酸丙糖等有机物中

【解析】叶肉细胞中的卡尔文循环即碳循环发生在叶绿体基质，包括多个反应，故需要多种酶的参与，

A正确：分析题图，过程b表示三碳化合物的还原，该过程和再生过程均需要ATP水解供能，B正确；突

然升高CCh的浓度，C02和a竣化成3-磷酸甘油酸的速率加快，故短时间内a的量减少，3一磷酸甘油酸

的量增加，C错误。

三、非选择题

15.（2024.湖南卷节选）钾是植物生长发育的必需元素・，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节

以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO?通过气孔的阻

力增大：Rubisc。的转化酶（催化CO?的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列间画

（1）从物质和能显转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生O?和H'；光能转化

为电能，再转化为ATP和NADPH中储存的化学能,用于暗反应的过程。

（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量减少，从叶绿素的合成角度分析，原因是缺钾会使叶绿素合成相

关酶的活性降低：缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对MR、N等的吸收，使叶绿素合成减少（答

出两点即可）。

【解析】（1）植物光反应过程中水的光解会产生和H，H+和NADP*结合产生NADPH。该过程中

光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量

降低，其原因是钾参与防活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成相关陋的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影

响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶

绿素的合成。

16.（2024.苏州期末）有研究者从菠菜中分离出类囊体膜，将其与16种酶（类似卡尔文循环中的酶）一起

包裹在油包水滴中，构建出如图1所示的人工光合系统，其中a、b代表结构。请回答下列问题:

（1）该人工光合系统须包裹在油包水滴中，这与磷脂分子•端（或头部）亲水、•端（或尾部）疏水的特点

有关。

（2）人工光合系统经照光后顺利合成出有机物，证明该系统能进行光合作用，其中光反应发生在结构

@（填字母）。过程c类似光合作用中的G的还原（填具体生理过程）,此过程中NADPH的作用有提供能量、

作还原剂（2分）。与叶肉细胞相匕，该系统可积累更多的有机物，原因有不进行细胞呼吸消耗有机物，合

成的有机物不运输出该系统，不需要用于自身组分的构建（2分）。

（3）结构a中的叶绿素含量可通过实验测定：先用有机溶剂提取色素，然后将提取到的色素溶液置于红

光《填“红光”“蓝紫光”或“白光”）下测定吸光度。使用该种光源的原因是叶绿素能吸收红光，类胡萝

卜素不吸收红光；用红光检测可排除类胡萝卜素对结果的干扰（2分）。

（4）为进一步探究光合作用过程中CO?转化为有机物的具体