2026年高考生物二轮突破复习：题型 01 光合与呼吸类（4大考向）（解析版）

/题型01光合与呼吸类目录目录第一部分题型解码高屋建瓴，掌握全局第二部分考向破译微观解剖，精细教学考向解读方法透视典例引领变式演练考向01生理过程与物质能量转化考向02曲线/表格数据解读考向03速率计算与代谢综合考向04实验探究与生产实践第三部分新题演练整合应用，模拟实战高考真题及命题点常见设问/关键词2025·山东：绿叶中色素的提取和分离、光合作用的原理；黑吉辽蒙：观察叶绿体等实验、光合作用的原理；陕晋青宁、江苏、湖南：实验考查光合作用原理；安徽、广东、河南、四川：光合作用原理、影响光合作用的因素及应用；河北、云南：光合与呼吸的综合；2024·贵州、广东：色素的提取和分离、光合与呼吸的综合；北京：影响光合作用的因素及应用；湖南、山东、湖北：突变与光合作用原理；江西、全国、山东、湖北、甘肃、河北：光合作用原理；安徽、湖南、、吉林2023·湖北、天津、湖南：光合作用原理；北京、江苏、全国：叶绿体中色素的提取和分离；山东、全国、浙江、河北、江苏：光合作用原理及影响因素、光合与呼吸综合；海南：实验探究光照强度对光合作用影响设问关键词：光合作用过程、影响因素、代谢路径关键技巧解答高考生物光合与呼吸类非选择题，核心是理清过程逻辑、用好量化公式并精准分析曲线与实验。首先要牢记总光合速率=净光合速率+呼吸速率，明确O₂产生量、CO₂固定量对应总光合，O₂释放量、CO₂吸收量对应净光合，避免概念混淆。遇光照或CO₂骤变类问题，可先判断对光反应或暗反应的影响，再推导C₃、C₅含量变化，同时区分光合与呼吸中[H]、ATP的来源和去路。分析光补偿点、饱和点移动时，紧扣环境条件变化，如温度未超最适则光合增强、饱和点右移。实验类题目需先明确自变量、因变量和无关变量，结论要结合数据与生理原理，确保表述严谨且贴合题意。思维误区1、速率概念混淆易将总光合速率与净光合速率的指标弄混，误把O₂释放量、CO₂吸收量当作总光合速率的衡量标准，忽略其实际代表净光合速率，而总光合速率需结合呼吸速率（黑暗中CO₂释放量）计算。2、[H]和ATP的来源去路混淆无法区分光合作用光反应产生的NADPH与呼吸作用产生的[H]，以及二者的功能差异；同时易误认为光反应的ATP可用于细胞呼吸、主动运输等其他生命活动，实则其仅用于暗反应C₃的还原。3、C₃/C₅含量变化逻辑颠倒分析光照或CO₂骤变对C₃、C₅含量影响时，常因忽略“光反应与暗反应的联动关系”出错，比如误判“突然停止CO₂供应”时C₃升高、C₅降低，实际应为C₃因缺少原料而减少，C₅因消耗减慢而积累。4、曲线位点移动判断片面分析光补偿点、光饱和点移动时，仅考虑单一因素（如光照），未结合温度、CO₂浓度等协同影响，例如认为温度升高必然导致光饱和点右移，却忽略温度超过酶最适温度后，光合速率会下降、饱和点反而左移。5、实验变量把控不当解答实验题时，易混淆自变量与无关变量，或未保证无关变量的等量控制，比如探究光照强度对光合速率的影响时，未控制温度、CO₂浓度一致；同时实验结论易过度推断，脱离实验数据，得出与题干信息不符的表述。考向01生理过程与物质能量转化该考向为基础题型，聚焦光合（光反应、暗反应）与呼吸（有氧、无氧）的核心过程，重点考查物质转化路径和能量流动规律。常结合过程示意图，要求判断反应场所、填写关键物质（如ATP、NADPH、C₃/C₅），区分光合与呼吸中[H]、ATP的来源和去路，还会涉及C₄植物、CAM植物的特殊光合机制。此类题型的核心解题逻辑为“定位生理过程→拆解物质能量路径→关联条件动态变化→规范术语作答”，形成可迁移的四步解题模型：​1.通用解题思路与关键步骤​第一步：定位过程（判类型+定阶段）​抓取题干“场所（类囊体/叶绿体基质/线粒体/细胞质基质）、条件（光照/无氧/O₂浓度）、核心物质（ATP/[H]/C₃/C₅）”三大线索，快速锁定是光合作用（光反应/暗反应）还是细胞呼吸（有氧/无氧呼吸），明确具体反应阶段。​第二步：拆解路径（理物质+析能量）​用“溯源法”梳理物质流向（如[H]、ATP的来源与去路），区分光合与呼吸中同类物质的本质差异（如光合[H]为NADPH，呼吸[H]为NADH）；同步厘清能量转化单向路径（光合：光能→ATP化学能→有机物化学能；呼吸：有机物化学能→ATP化学能+热能）。​第三步：关联条件（推变化+找逻辑）​针对题干特殊条件（如光照骤降、CO₂中断、O₂浓度变化），先判断直接受影响的阶段，再推导连锁反应（如光照停→光反应停→ATP/NADPH↓→C₃还原减慢→C₃↑/C₅↓），建立“条件→阶段→物质→能量”的逻辑链。​第四步：规范作答（套模板+用术语）​依托核心模板组织语言，避免口语化，确保表述精准。例1.（2025·广西·高考真题）科学家利用衣藻和大肠杆菌设计了一种共培养系统。该系统中，工程化衣藻在光合作用时，会通过光呼吸竞争性消耗C5产生甘醇酸（光呼吸强度受CO2/O2比值影响）；工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品。实验过程及结果见图。回答下列问题：注：μE为光照强度单位μmol.m-2.s-1(1)第①阶段向培养液中通入3%CO2，目的是。(2)第②阶段大肠杆菌干重下降的主要原因是。(3)据图分析，限制第③阶段衣藻干重增加的主要因素是；第④阶段衣藻和大肠杆菌的干重均增加，原因是。(4)该系统对助力实现碳中和目标的优势是。【答案】(1)为衣藻光合作用提供原料(2)培养系统中原有的甘醇酸耗尽，大肠杆菌缺乏碳源(3)光照强度光照强度提高导致衣藻光反应增强，一方面使衣藻暗反应合成有机物增多，另一方面CO2/O2比值下降使衣藻产生更多甘醇酸，为大肠杆菌提供更多碳源(4)可以持续利用CO2合成高价值生物产品，经济效益高【分析】工程化衣藻在光合作用时，会通过光呼吸竞争性消耗C5产生甘醇酸，而工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品，若将两者共培养，不仅可以消耗大气中的CO2，还能持续产物高价值产品。【详解】（1）第①阶段向培养液中通入3%CO2，用于单独培养衣藻目的是为衣藻光合作用提供原料。（2）该培养系统中衣藻可以光合自养，而大肠杆菌只能依赖衣藻产生的甘醇酸作为唯一碳源，第②阶段大肠杆菌干重下降的主要原因是培养系统中原有的甘醇酸耗尽，大肠杆菌缺乏碳源。（3）对比第③阶段和第④阶段可知，限制第③阶段衣藻干重增加的主要因素是光照强度，提高光照强度即可显著加快衣藻干重增加。第④阶段提高了光照强度导致衣藻光反应增强，一方面使衣藻暗反应合成有机物增多，另一方面CO2/O2比值下降使衣藻产生更多甘醇酸，为大肠杆菌提供更多碳源，因此两者干重均增加。（4）相比于其他方式，该系统对助力实现碳中和目标的优势是可以持续利用CO2合成高价值生物产品，经济效益高。例2.（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm为蓝光（B），600~700nm为红光（R）。远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题。冠层位置PARR/FR叶片厚度（μm）叶绿素含量（μg·g-1）线粒体暗呼吸ABA（施氮肥）B（施氮肥）0.900.200.700.023.400.291.750.01160100150—0.150.200.28—1.081.081.08—(1)植物叶片中可吸收红光用于光合作用，可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低；虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。(2)由表中数据可知，施氮肥（填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是。(3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（下图），发现冠层位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是。【答案】(1)叶绿素光敏色素类胡萝卜素(2)提高施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少(3)BB处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点【分析】光合色素包括叶绿素（主要是叶绿素a和b）、类胡罗卜素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素吸主要收蓝紫光。光敏色素是一种光受体蛋白，能够感受光刺激，调控植物的生长发育。【详解】（1）叶绿素（主要是叶绿素a和b）是光合作用中的主要色素，能吸收红光（600-700nm）用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光（R,600-700nm）和远红光（FR,700-750nm），并通过构象变化传递光信号，调节植物生长发育。在冠层中，B位置（低处）的R/FR较低，这是因为上层叶片吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素（如β-胡萝卜素、叶黄素）主要吸收蓝光（400-500nm），不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光，减少了透射到下层的蓝光，导致B位置PAR降低。（2）由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少。（3）据表可知，B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。1．我国是农业大国，农耕有着悠久历史和灿烂文化。千百年来，农耕对社会生产和生活实践具有重要影响。为探究增产技术，科学工作者对野生型水稻，及诱变得到的一种水稻黄绿叶突变型，在大棚中开展了种植实验。实验结果如下图，请回答下列问题。(1)适当增加种植密度是提高水稻产量的关键策略，光参与了光反应中的过程。过度密植导致水稻的中下部冠层光合作用强度降低的原因有。(2)测定野生型与突变型两种水稻在不同光照处理下叶片中的光合色素含量，由图可知，突变型叶色变浅主要是由于含量较低，且在条件下才会出现黄绿表型。(3)突变型呼吸特性与野生型植株无差异，但光合特性有明显不同，科研工作者对两种水稻叶片光合作用相关指标进行测定，结果如下表。株系光饱和点（μmol·m-2·s-1）光补偿点（μmol·m-2·s-1）CO2饱和点（μmol·mol-1）CO2补偿点（μmol·mol-1）最大净光合速率（μmol·m-2·s-1）野生型161937.65610.9356.5129.47突变型187356.84890.1451.6645.96备注：光饱和点、光补偿点和最大净光合速率在大气CO2浓度和适宜温度下测定，CO2饱和点和CO2补偿点在光照强度1200μmol·m-2·s-1和适宜温度下测定。①据表可知，突变型对强光环境的适应性更强，依据是。②根据题目及所学知识推测“CO2饱和点”的概念是。【答案】(1)水的光解中下部冠层光照强度弱，光反应弱；中下部通风不畅，CO2浓度低，暗反应弱(2)叶绿素正常光照(3)突变型的光饱和点及最大净光合速率都比野生型更高达到最大光合速率所需的最小的CO2浓度【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段中光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。【详解】（1）水参与光反应阶段中水的光解过程，该过程会产生氧气和H+。光合作用的本质是将光能转化为化学能，因此光是植物光合作用的能量来源。中下部冠层光照强度弱，光反应弱（光反应依赖光照，弱光导致ATP和NADPH生成不足)。中下部通风不畅，CO2浓度低，暗反应弱（暗反应依赖CO2）。（2）由图实验结果可知，突变体叶色变浅主要是由于叶绿素含量低于野生型。据图可知，正常光照下野生型和突变体叶绿素含量差别较大，遮光条件下野生型和突变体色素含量相差不大，故黄绿表型的出现依赖于正常光照强度。（3）①表中数据显示，突变型的光饱和点及最大净光合速率都比野生型更高，因而可推测，突变体对强光环境的适应性更强。②光饱和点是指的到达最大光合速率所需的最小光照强度，CO2饱和点是指的达到最大光合速率所需的最小的CO2浓度。2．为研究氮肥对高温胁迫下马铃薯光合作用的影响，研究人员构建了三个氮肥施用量和两个温度条件下的试验体系，在开花后40天测定相关指标，结果如表所示。温度施氮肥量叶绿素总量（mg·g-1）气孔导度（mol·m-2·s-1）胞间CO2浓度（μmol·mol-1）块茎产量（kg·hm-2）RTN06.20.1735017292N18.90.1932220905N212.90.2431026583NTN08.30.2130524567N111.40.3228728307N214.80.4626230942注：RT（高温胁迫）NT（环境温度）N0（不施氮肥）N1（75kg·hm-2）N2（150kg·hm-2）回答下列问题：(1)照射到叶片的光能（填“全部”、“大部分”或“少部分”）被位于类囊体膜上的吸收，其主要吸收光。(2)据表分析，高温胁迫下叶绿素总量，导致光反应产生减少，直接影响碳反应的（过程）。(3)随着氮肥施用量从N0增加到N2，气孔导度逐渐增加，胞间CO2浓度却逐渐减少，分析原因是，说明施氮肥可以高温胁迫对光合作用的负面影响。(4)高温胁迫会降低马铃薯块茎产量，而施氮肥可以提高块茎产量，从物质吸收和转运的角度分析原因可能是（答出1点即可）。【答案】(1)少部分光合色素红光和蓝紫光(2)下降ATP、NADPHC3的还原（三碳酸的还原）(3)随着施氮肥量的增加，植物光合作用固定CO2的能力增加，叶肉细胞从胞间吸收的CO2量超过叶片通过气孔从外界吸收的CO2量缓解(4)高温胁迫使根系吸收氮素功能减弱，合理追施氮肥可增强根系对氮素的主动吸收能力（或高温胁迫干扰氮素由根系向地上部分的运输过程，施氮肥能激活氮素转运蛋白活性，保障氮素在植株体内的高效分配）【分析】光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段发生在类囊体薄膜上将光能转化为储存在ATP中的化学能；暗反应阶段发生在叶绿体基质中，将ATP中的化学能转化为储存在糖类等有机物中的化学能。【详解】（1）在光合作用中，照射到叶片的光能并非全部被吸收，只有少部分光能被类囊体膜上的光合色素吸收，用于光反应，其中，光合色素主要吸收红光和蓝紫光。（2）从表中数据看，高温胁迫（RT）下，相同氮肥水平的叶绿素总量均低于环境温度（NT）下，表明高温胁迫导致叶绿素总量减少，叶绿素是光反应的关键色素，其减少导致光反应生成的ATP和NADPH减少，ATP和NADPH用于碳反应中三碳化合物的还原，因此，直接影响C3的还原过程，降低碳反应效率。（3）从表中可见，氮肥增加（N0→N2）时，气孔导度增大，有利于CO₂进入叶片，但胞间CO₂浓度反而降低，这是因为光合作用速率提高，CO₂消耗加快，导致胞间CO₂积累减少，叶肉细胞从胞间吸收的CO2量超过叶片通过气孔从外界吸收的CO2量。氮肥通过提高光合效率，缓解高温胁迫对气孔功能（如气孔关闭）和光合碳同化的抑制。（4）高温胁迫使根系吸收氮素功能减弱，合理追施氮肥可增强根系对氮素的主动吸收能力，因此，高温胁迫会降低马铃薯块茎产量，而施氮肥可以提高块茎产量（或高温胁迫干扰氮素由根系向地上部分的运输过程，施氮肥能激活氮素转运蛋白活性，保障氮素在植株体内的高效分配）。3．棉花是我国七大传统作物之一，更是农业经济中的重要经济作物，是乡村振兴不可或缺的基础性支撑产业。随着全球人口持续增长，棉花作物的需求不断攀升，在探索提高作物产量的方法中，提升光合作用效率被视为一个潜力巨大的途径。(1)棉花植株接受光的照射将水分解后释放了电子，最终电子的受体是，该过程将光能转化成电能，再转化为。(2)在目前主要的棉花栽培方式中，增加种植密度被认为是提高产量的有效手段。然而，随着种植密度的增加，单株生物量和单株产量迅速下降，主要原因是。(3)在复杂的田间光环境下，植物通过调整叶片形态和生理结构等生理特性影响作物的光合速率来响应光环境的变化。科研结果表明，相对于低密度种植条件，棉花在高密度种植条件下叶片背面的气孔更小且分布更密集，早期光合速率增加更迅速。请结合测定结果及已学知识，阐明气孔变化对棉花光合作用影响的机理：。(4)在低光下，植株表现出茎伸长、叶柄伸长和根系不发达。从物质和能量分配的角度分析其原因是，其意义是。【答案】(1)NADP+ATP和NADPH中活跃的化学能(2)高密度种植加剧了冠层叶片间的遮阴效应，直接导致冠层下部叶片接收光强降低，从而使植株光合作用速率下降，而呼吸速率基本不受影响，因此单株生物量和单株产量下降(3)在高密度种植条件下，棉花叶片气孔小而密集可更快地吸收CO2，加快了暗反应速率，从而提高了棉花在该环境下的光合速率(4)更多的碳（有机物）被分配给茎和叶柄的伸长这种结构适应有助于植物在低光环境中寻找光线【分析】光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段，光合作用阶段发生在类囊体膜上，类囊体膜上含有与光反应有关的酶和色素，暗反应发生在叶绿体基质中，包括二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程，叶绿体基质中含有与暗反应有关的多种酶，暗反应需要光反应产生的还原氢和ATP。【详解】（1）棉花植株接受光照进行光合作用，在光反应阶段，水分解释放了电子，经过电子传递链，最终电子的受体是NADP+；并且该阶段将光能转化成电能再转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。（2）生物量=光合生产量-呼吸消耗量，随种植密度增加，加剧了冠层叶片间的遮阴效应，直接导致冠层下部叶片接收光强降低，从而植株光合作用速率下降；而植株呼吸速率基本不受影响，因此单株生物量和单产下降。（3）相对于低密度种植条件，棉花在高密度种植条件下叶片背面的气孔更小且分布更密集，早期光合速率增加更迅速是因为高密度种植条件下的棉花可更快地吸收CO2，加快了暗反应速率，从而提高了棉花在该环境下的光合速率。（4）在低光下，植株表现出茎伸长、叶柄伸长和根系不发达。这是因为植株将光合作用产生的有机物（碳）更多地分配给茎和叶柄，这种结构适应有助于植物在低光环境中寻找光线。考向02曲线/表格数据解读这是高频考向，题干以光照强度、CO₂浓度、温度等为变量，呈现光合速率、呼吸速率的坐标曲线或实验数据表。需结合“总光合速率=净光合速率+呼吸速率”的核心公式，分析光补偿点、光饱和点等关键位点的移动规律，判断不同条件下限制光合或呼吸的主要因素。一、曲线类数据解读技巧​三步骤破题法：①定轴：明确横坐标（自变量：光照/CO₂/O₂浓度）、纵坐标（因变量：CO₂吸收/释放量、O₂产率）；②找拐点：光补偿点（光合=呼吸，CO₂吸收量=0）、光饱和点（光合达最大，曲线平缓）、氧浓度临界点（无氧→有氧呼吸切换）；③析趋势：上升段（自变量限制反应，如光照弱→光反应不足）、平缓段（非自变量限制，如CO₂不足→暗反应受限）。​速率快速换算：曲线纵坐标若为“CO₂吸收量”（净光合），需结合黑暗条件下的“CO₂释放量”（呼吸速率），通过“总光合=净光合+呼吸”换算真实光合速率，避免误将净光合当作总光合。​二、表格类数据解读技巧​分组对比法：①找对照组（黑暗组→呼吸速率，空白组→基础值）；②析实验组差异：同一自变量不同水平（如不同光照强度）下，因变量变化（如O₂释放量）对应反应阶段变化（光反应增强）；③排除干扰：若数据异常，优先考虑无关变量（温度、湿度）影响。​数据关联技巧：将表格数据与生理过程绑定，如“光照组CO₂吸收量下降”→净光合减弱，可能是“CO₂浓度降低→暗反应C₃生成减少”，或“温度过高→酶活性下降”，结合题干条件锁定原因。例1.（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。(1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水绵，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。光质处理蓝光绿光黄光橙光红光培养液（对照养液+X1392871388结果表明，X能够促进水绵利用光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的时，水绵光能利用效率最佳。(2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。①用离体叶绿体、X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能（填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的（填“甲”或“乙”或“丙”）。②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是。(3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是。【答案】(1)绿类囊体/基粒(2)促进丙x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快(3)脱落酸含量增加【分析】1、光反应的场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP的合成。暗反应的场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和C3的还原。2、脱落酸的作用：抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠。【详解】（1）分析表格数据可知，与对照组相比，添加X的培养液中，绿光下需氧细菌数量增加最为明显。由于需氧细菌会聚集在氧气释放多的部位，而氧气是光合作用光反应的产物，所以X能够促进水绵利用绿光。叶绿体中类囊体薄膜是光反应的场所，能吸收、传递和转化光能，当X分布在叶绿体的类囊体（基粒）时，能更好地促进光能的吸收和利用，使水绵光能利用效率最佳。（2）由图可知，与没有添加X的组相比，添加X的组中Y的变化量更大，说明X能促进叶绿体合成NADPH。经煮沸的叶绿体已经失去活性，不能进行光合作用，也就不能合成NADPH，Y的量基本不变，所以该处理获得的结果最符合图中曲线的丙。将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快。（3）脱落酸能促进气孔关闭，当处理植物的X浓度过高时，植物叶片气孔开放度下降，推测与之相关的植物激素是脱落酸，且其含量增加。例2.（2025·四川·高考真题）在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。组别光照强度μmol·m-2·s-1CO2浓度μmol·mol-1净光合速率μmol·m-2·s-1气孔导度mol·m-2·s-1叶绿素含量mg·g-1对照2004007.50.0842.8甲40040014.00.1559.1乙20080010.00.0855.3丙40080017.50.1365.0注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关(1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择（填“蓝紫光”或“红光”）来测定叶绿素含量。(2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是。(3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择，依据是。【答案】(1)无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH红光(2)ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II）环境/外界/温室/提供/补充的CO2更多/甲比丙的CO2多/丙比甲的CO2少(3)光照强度加倍/光强加倍甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大【分析】实验的自变量为光照强度和CO2浓度，因变量包括叶绿素含量、气孔导度、净光合速率。影响光合作用的因素包括内因和外因：内因：色素含量、酶数量等；外因：光照强度、二氧化碳浓度、温度、含水量、矿质元素等。【详解】（1）叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇/无水酒精/丙酮/C2H5OH提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用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。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择红光来测定叶绿素含量。（2）与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的ATP（腺苷三磷酸/能量）和NADPH（还原性辅酶II），从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的二氧化碳浓度是甲的二倍，与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是环境/外界/温室/提供/补充的CO2更多(甲比丙的CO2多/丙比甲的CO2少）。（3）根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲>乙（乙<甲）的光合作用速率（净光合作用速率/有机物生成量/有机物积累量），光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍/光强加倍。1．橘日灼病是一种植物生理性病害，通常发生在7-9月坐果期，夏季高温和强光会破坏叶绿体中的光合色素，抑制光合作用，严重时会导致果皮出现褐斑，影响果实品质。对树冠外围喷施遮阳剂可在一定程度上防治日灼病，为深入研究日灼病对植物生理活动的影响，确定喷施某遮阳剂的最适浓度，研究人员进行了系列实验，结果如下表所示。请回答下列问题：处理叶片温度（℃）胞间CO₂浓度（μmol·mol-1）净光合速率（μmol·mol-2·s-1）日灼果率（%）单果质量（g）遮阳剂30倍稀释液35.51203.847.3422.03179.79遮阳剂50倍稀释液36.3220.695.5433.93166.94遮阳剂100倍稀释液40.21229.795.1255.14146.73清水42.4243.712.3961.28128.33(1)柑橘日灼病发生时，叶绿体中的光合色素会被破坏，直接影响光合作用的阶段，表中数据表明，使用遮阳剂后叶片温度，可减少高温对叶绿素的破坏。(2)表中数据显示，清水组的日灼果率（%）最高，单果质量（g）最低，据表分析，日灼病导致单果质量下降的主要原因是。(3)根据实验结果可知，对柑橘树冠外围喷施该遮阳剂（填“30”或“50”或“100”）倍稀释液防治日灼病的效果最佳，依据是。(4)为减少果实褐斑，在7-9月柑橘坐果期喷施遮阳剂，除遮阳剂的浓度外，还需要考虑的因素有（从喷施操作角度答出2点）。【答案】(1)光反应降低(2)清水组的柑橘因日灼病引起净光合速率降低，有机物积累减少，导致单果质量下降(3)30与稀释50倍和100倍相比，喷施遮阳剂30倍稀释液的日灼果率最低，且单果质量最高(4)喷施遮阳剂的频率/时间/部位/不同遮阳剂的种类等【分析】光合色素主要作用是吸收、传递和转化光能，利用光能将无机物合成有机物，提高作物产量。【详解】（1）光合色素在光反应阶段吸收、传递和转化光能，所以光合色素被破坏直接影响光反应阶段。从表格中“叶片温度”列数据可知，使用遮阳剂后叶片温度比清水组低，可减少高温对叶绿素的破坏。（2）

清水组日灼果率最高，说明果实受日灼伤害最严重；同时清水组净光合速率最低，光合作用合成的有机物少，而呼吸作用消耗的有机物不变（或受伤害后呼吸作用可能增强），导致积累的有机物减少，所以单果质量下降。（3）与稀释50倍和100倍相比，喷施遮阳剂30倍稀释液的日灼果率最低，且单果质量最高。故30倍稀释液防治日灼病的效果最佳。（4）为减少果实褐斑，在7-9月柑橘坐果期喷施遮阳剂，除遮阳剂的浓度外，还需要考虑的因素有喷施遮阳剂的频率/时间/部位/不同遮阳剂的种类等。2．2021年9月24日，天津工生所在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成，这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍，合成过程主要如下图所示。回答下列问题：(1)在如图人工淀粉的合成过程中，与无机催化剂相比，体现了酶具有的特性，从甲醇合成淀粉需要使用不同的酶先后经历C3、C6化合物的合成，最终合成淀粉，体现了酶的的特性。(2)在进行甲醇合成C3这一步时，科学家们尝试了多种不同酶系组建合成途径，以下是两种酶系在相同的反应条件下反应10h后几种中间产物和最终葡萄糖产物的含量表果糖二磷酸含量（g）果糖磷酸含量（g）果糖含量（g）葡萄糖含量（g）酶系组合10.84*10-40.89*10-41.62*10-30.51*10-4酶系组合20.88*10-41.32*10-32.14*10-43.62*10-4对比酶系组合1与2的各产物含量可知，酶系组合的反应效率较高。若探究表中几种中间产物在合成反应中出现的先后顺序，常采用的科学方法是，采用此方法进行的实验中自变量是。(3)为了提高葡萄糖的合成速率，研究小组设计了一系列实验探究果糖合成葡萄糖所需酶的最适温度，为了使实验更符合工程实际，研究小组决定通过测定葡萄糖的生成量间接测定反应速率①实验中若将25℃反应组和45℃反应组的温度均调整为35℃，则前者中酶的活性将，后者中酶的活性将。②请在该实验的基础上，设计实验进一步探究该反应更精确的最适温度（无需写出产物鉴定的方法），该实验的简要思路为。【答案】(1)高效性专一性(2)2同位素标记法反应时间(3)升高升高在30℃到40℃之间设置一系列更小的温度梯度，反应一段时间后，分别测定葡萄糖的生成量，葡萄糖生成量最多时对应的温度即为该酶更精确的最适温度【分析】酶具有催化作用，具有高效性、专一性、作用条件较温和等特性。【详解】（1）酶与无机催化剂相比，具有高效性的特性，能显著降低化学反应的活化能，提高反应速率。从甲醇合成淀粉需要使用不同的酶先后经历C3、C6化合物的合成，最终合成淀粉，体现了酶的专一性的特性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应。（2）对比酶系组合1与2的各产物含量，酶系组合2中葡萄糖含量更高，所以酶系组合2的反应效率较高。若探究表中几种中间产物在合成反应中出现的先后顺序，常采用的科学方法是同位素标记法。采用此方法进行的实验中自变量是反应时间，通过追踪不同时间同位素标记的中间产物的出现情况，来确定它们的先后顺序。

（3）由图可知，25℃低于该酶的最适温度（约35℃），将25℃反应组的温度调整为35℃，前者中酶的活性将升高；45℃高于该酶的最适温度，将45℃反应组的温度调整为35℃，后者中酶的活性将升高（因为45℃时酶活性已因温度过高有所下降，调至更适温度35℃，活性会升高）。在30℃到40℃之间设置一系列更小的温度梯度，反应一段时间后，分别测定葡萄糖的生成量，葡萄糖生成量最多时对应的温度即为该酶更精确的最适温度。3．为研究苹果酸对桑树光合作用的影响，研究人员利用不同浓度苹果酸对桑树进行喷施处理，测定其光合指标如表，已知喷施苹果酸对细胞呼吸速率无影响。苹果酸浓度(g·L⁻¹)叶绿素含量(mg·g⁻¹)净光合速率(μmol·m⁻²·s⁻¹)气孔导度(mmol·m⁻²·s⁻¹)胞间CO2浓度(μmol·m⁻²·s⁻¹)032.13.50.08207.2134.34.10.14186.1238.56.20.21157.4341.18.20.32145.6436.45.30.16170.1(1)光合作用过程中，光反应的产物有，其中是接受H⁺和电子后生成的。(2)光补偿点是植物体光合速率与呼吸速率相等时的光照强度、与未喷施苹果酸相比，喷施2g·L⁻¹苹果酸组桑树光补偿点会(填“升高”“降低”或“不变”)，从叶绿素含量变化角度分析，原因是。(3)与未喷施苹果酸相比，喷施3g·L⁻¹苹果酸组的气孔导度较高，但胞间CO₂浓度较低，原因是。喷施4g·L⁻¹苹果酸组(填“能”或“不能”)说明高浓度苹果酸抑制了光合作用，判断依据是。【答案】(1)ATP、NADPH、O2NADPH(2)降低喷施2g·L-1苹果酸组叶绿素含量高于对照组，光反应能力增强，较低光照即可使光合速率等于呼吸速率(3)气孔导度高使CO₂进入多，同时光合速率高消耗CO₂多不能喷施4g·L-1苹果酸组净光合速率(5.3)高于对照组(4.1)，未体现抑制作用【分析】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。【详解】（1）在光合作用的光反应阶段，叶绿体中的色素吸收光能，一方面将水分解为氧气（O2）和H+、电子；另一方面在酶的催化下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP；同时，NADP+（氧化型辅酶Ⅱ）接受H+和电子，生成NADPH（还原型辅酶Ⅱ）。所以光反应的产物有ATP、NADPH、O2，其中NADPH是接受H+和电子后生成的。（2）光补偿点是光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。已知喷施苹果酸对细胞呼吸速率无影响，喷施2g⋅L−1苹果酸组的叶绿素含量高于对照组（未喷施苹果酸组）。叶绿素能吸收、传递和转化光能，叶绿素含量高，光反应能力就强，在较低的光照强度下，光反应产生的ATP和NADPH就足以让暗反应正常进行，使光合速率等于呼吸速率，所以与未喷施苹果酸相比，喷施2g⋅L−1苹果酸组桑树光补偿点会降低。（3）对于“与未喷施苹果酸相比，喷施3g⋅L−1苹果酸组的气孔导度较高，但胞间CO2浓度较低”：气孔导度高有利于CO2进入叶片，而同时该组光合速率高，会消耗更多的CO2用于暗反应，所以胞间CO2浓度较低。对于“喷施4g⋅L−1苹果酸组能否说明高浓度苹果酸抑制了光合作用”：判断是否抑制光合作用，可看净光合速率。对照组（未喷施苹果酸组）净光合速率为3.5μmol⋅m−2⋅s−1，喷施4g⋅L−1苹果酸组净光合速率为5.3μmol⋅m−2⋅s−1，高于对照组，说明光合速率是提高的，未体现抑制作用，所以不能说明高浓度苹果酸抑制了光合作用。考向03速率计算与代谢综合侧重量化分析，以O₂释放/产生量、CO₂吸收/固定量、有机物积累/合成量为指标，结合实际场景（如光照-黑暗交替、不同作物品种差异）设计计算。需准确区分总光合与净光合的衡量指标，解决全天有机物积累量、特定条件下速率比值等实际问题，部分题目还会关联细胞呼吸的能量分配。一、速率计算核心技巧（精准破题）​1、三大速率区分与换算：呼吸速率（R）取黑暗组CO₂释放/O₂消耗量；净光合速率（P净）取光照组CO₂吸收/O₂释放量；总光合速率（P总）=P净+R（核心公式，必考）。若题干出现“CO₂固定量”“O₂产生量”，直接对应总光合，无需换算。​2、三步计算法：先找黑暗组定R，再取光照组定P净，最后套公式算P总。有机物换算需结合反应式，6molCO₂对应1mol葡萄糖，例：总光合消耗CO₂12mg/h，葡萄糖生成量=（12÷44）×（180÷6）≈0.82mg/h。​3、昼夜积累计算：一昼夜有机物积累量=白天P净×光照时长-夜间R×黑暗时长，注意区分昼夜时长，避免漏算夜间消耗。​二、代谢综合解题框架（逻辑闭环）​1、单一条件分析：光照影响光反应（ATP/[H]），CO₂影响暗反应（C₃生成），温度影响酶活性。按“条件→代谢阶段→速率变化→结果”作答，例：“光照增强→光反应增强→P总升高→P净增加，CO₂吸收量上升”。​2、多条件综合：优先找限制因素，若自变量提升后速率不变，切换条件后速率上升，则该条件为限制因素。答题句式：“CO₂浓度为限制因素→暗反应受限→增加CO₂后C₃增多，P总升高”。​三、避错关键（踩分保障）​1、术语规范：“光合速率”指总光合，“积累量”指净光合，避免混淆。​2、条件对应：黑暗组仅测呼吸，光照组是光合+呼吸，勿用光照数据算R。​3、逻辑完整：推导需含中间过程，如“温度过高→酶活性下降→光合呼吸均降→光合酶更敏感，P净下降”。​4、单位统一：答案单位与题干一致（如mg/h），切勿漏写。例1.（2025·天津·高考真题）为研究低氧条件下光合作用与呼吸作用的关系，采集某植物叶片，将叶柄浸入后，放于氧气置换为的密闭装置中，浓度设正常（21%）和低氧（2%）两个水平，测定短时间内、不同光照条件下的净光合速率和呼吸作用速率。其中，净光合速率=光合作用速率-呼吸作用速率。结果如下：(1)光照条件下，密闭装置中逐渐减少，而逐渐增加，此时呼吸作用消耗的氧气来源于和。设最初密闭装置中的量为，120秒后测得的量为，的量为，叶片面积为，则净光合速率为。(2)低氧下，光照强度下，叶片光合作用速率为。(3)低氧在（光照、黑暗、光照和黑暗）条件下构成呼吸作用的限制因素。(4)在两种氧浓度下，将叶片置于光照（强度为）、黑暗各1小时后，测定叶片中的糖含量。请推测低氧对叶片糖积累是否有利，并给出相应理由：。【答案】(1)（或光合作用）光合作用（或）(2)10.7(3)黑暗(4)有利，因为光照时两种氧浓度下净光合速率相同，但黑暗时低氧下呼吸作用速率更低【分析】影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等。光合作用的色素主要吸收红光和蓝紫光。【详解】（1）光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用：叶柄浸入H218O，光合作用光反应会产生18O2。呼吸作用消耗的氧气有两个来源：①18O2；②光合作用。净光合速率是单位时间单位面积的氧气积累量：初始18O2为xμmol，120秒后18O2为yμmol，16O2为zμmol。总氧气积累量为(y+z−x)μmol（最终总氧气量y+z减去初始x）。时间为120秒，叶片面积为am2，因此净光合速率为(y+z-x)/(120×a)μmol/(m2⋅s)。（2）从左侧“光照强度-净光合速率”图可知，低氧（2%O2）条件下，500μmolPAR/(m2⋅s)时净光合速率为10μmol/(m2⋅s)。从右侧“氧浓度-呼吸作用速率”图可知，低氧（2%O2）黑暗条件下呼吸作用速率为0.7μmol/(m2⋅s)。光合作用速率=净光合速率+呼吸作用速率，因此光合作用速率为10+0.7=10.7μmol/(m2⋅s)。（3）光照条件下，21%和2%O2的呼吸作用速率几乎一致，说明低氧在光照下对呼吸无限制。黑暗条件下，21%O2的呼吸速率高于2%O2，说明低氧在黑暗条件下限制了呼吸作用。（4）光照时，两种氧浓度下净光合速率相同（由左侧图可知，500μmolPAR/(m2⋅s)时净光合速率一致），说明光照下有机物积累量相同。黑暗时，低氧下呼吸作用速率更低（由右侧图可知，黑暗条件下低氧呼吸速率小于正常氧），说明黑暗下低氧消耗的有机物更少。综上，低氧对叶片糖积累有利，理由是：光照时两种氧浓度下净光合速率相同，但黑暗时低氧下呼吸作用速率更低，总有机物积累更多。1．玉米等高产作物具有一种浓缩机制，部分过程见下图1。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可将转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放，提高了Rubisco附近的浓度。(1)在光合作用中NADPH的作用是。由这种浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳亲和力（填“高于”或“低于”或“等于”）Rubisco。图中由Pyr转变为PEP的过程属于反应（填“吸能”或“放能”）。(2)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可进一步提高植物光合作用的效率。图2是将玉米的PEPC基因与PPDK酶（催化PEP的生成）基因导入水稻后，在某一温度条件下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响。图3是在光照为1000Lux下测得温度影响光合速率的变化曲线。①图2是在℃条件下测得的数据，原种水稻A点以后限制光合作用的主要环境因素为（答出2点）。②据图2可知，高光照强度下，转基因水稻的净光合速率大于原种水稻。为了探究“高光照强度下，转基因水稻光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”，科研人员利用了“减法原理”进行研究，除利用转双基因水稻外，科研人员需要用到的试剂有。(3)结合上述材料，请分析在光照强度较高时，转基因水稻的净光合速率大于原种水稻的原因是。【答案】(1)作为还原剂，参与暗反应中C3的还原，并提供能量高于吸能(2)30二氧化碳浓度、温度抑制PEPC酶活性的试剂、抑制PPDK酶活性的试剂(3)转基因水稻导入的基因编码的酶提高了对二氧化碳的固定能力或利用效率，使暗反应速率加快，从而在高光照强度下净光合速率大于原种水稻【分析】分析图1可知，HCO3-运输需要消耗ATP，说明HCO3-离子是通过主动运输的，主动运输一般是逆浓度运输，由此推断图中HCO3-浓度最高的场所是叶绿体。该过程中，细胞质需要的ATP由呼吸作用提供，叶绿体中的ATP由光合作用提供；分析图2：两种水稻的起点相同，说明呼吸速率相同，其中A表示原种水稻在某温度下的光饱和点，A点以前限制光合作用的因素是光照强度，A点之后的限制因素主要是温度和二氧化碳浓度；分析图3：图示表示不同温度条件下，在光照为1000Lux下两种水稻的净光合速率，两种水稻的相关酶最适温度都为35℃。【详解】（1）在光合作用中，NADPH作为还原剂参与暗反应中三碳化合物的还原过程，同时还能为该过程提供能量；从CO2浓缩机制来看，PEPC能够将CO2固定并浓缩，使得CO2能够更有效地被Rubisco利用，这说明PEPC与无机碳亲和力高于Rubisco，才能先于Rubisco结合无机碳进行浓缩；图中由Pyr转变为PEP的过程，需要消耗ATP水解释放的能量，消耗能量的反应属于吸能反应。（2）①由图3可知，在光照强度为1000Lux时，转双基因水稻和原种水稻的净光合速率都是，25umol·m-2·s-1)，则对应于图3中的30℃的净光合速率，所以图2是在30℃条件下测得的数据。A点为原种水稻的光饱和点，光饱和点之后限制光合作用的主要环境因素有二氧化碳浓度和温度。②要探究“高光照强度下，转基因水稻光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”，利用“减法原理”，除了转双基因水稻外，还需要用到的试剂有能抑制PEPC酶活性的试剂、能抑制PPDK酶活性的试剂。通过分别抑制这两种酶的活性，观察转基因水稻光合速率的变化，从而确定与导入的双基因编码的酶的相关性。（3）在高光照强度下，转基因水稻的净光合速率大于原种水稻，原因可能是转基因水稻导入了玉米的PEPC基因与PPDK酶基因，这些基因编码的酶可能提高了对二氧化碳的固定能力或利用效率，从而使暗反应速率加快，即使在高光照强度下，也能更高效地进行光合作用，使得净光合速率大于原种水稻。2．Rubisco羧化酶/加氧酶是一种双功能酶，既能催化C₅与二氧化碳的结合，参与光合作用；同时也能催化C₅与氧气结合，参与光呼吸。科研团队发现某转基因水稻品系（OE）中，光反应关键基因OsFTR的过表达显著提升了光能转化效率。为探究其对光合作用与呼吸作用的影响，研究人员在自然光照条件下测定野生型（WT）与OE植株的生理指标（光合作用速率、呼吸作用速率和光呼吸速率均以O2的释放或利用来衡量），部分数据如下表：测量指标WTOE净光合速率（μmol·m-2·s-1）22.3±1.228.7±1.5呼吸速率（μmol·m-2·s-1）3.1±0.34.8±0.4叶绿素a/b比值3.22.6光呼吸速率（μmol·m-2·s-1）1.8±0.20.9±0.1已知：光呼吸会消耗ATP和NADPH，且与CO2浓度密切相关；OE植株的Rubisco酶羧化效率提高20%。(1)结合表格分析，OE植株净光合速率显著高于WT的原因可能包括：①叶绿素a/b比值降低，表明叶绿素（填“a”或“b”）比例增加，增强了对光的吸收能力。②光呼吸速率降低，减少的浪费，同时Rubisco酶羧化效率提升促进。(2)若将WT和OE植株分别置于密闭玻璃罩内24小时，其中12小时光照和12小时黑暗，OE植株的O2净释放量比WT高%（小数点后保留1位）。(3)科研团队又计划利用酶的专一性原理，设计实验测定水稻的光呼吸强度。已知光呼吸的关键酶（如Rubisco加氧酶或乙醇酸氧化酶）在特定条件下催化专一反应，而暗呼吸（线粒体呼吸）在光照和黑暗条件下均可进行。请补充以下实验思路：①取生长状况相同的水稻叶片均分为两组，A组用（填“乙醇酸氧化酶抑制剂”或“Rubisco加氧酶抑制剂”）处理，B组用等量蒸馏水处理。②将两组叶片置于（填“光照”或“黑暗”）条件下，其他环境条件（温度、湿度等）保持适宜且相同。③一段时间后，分别测定两组叶片单位时间内O2的（填“释放量”或“吸收量”）分别为A和Bμmol·m-²·s-¹。④通过A与B的关系式即可计算出水稻在该条件下的光呼吸速率。【答案】(1)b蓝紫ATP和NADPH暗反应(2)24.5%(3)乙醇酸氧化酶抑制剂光照释放量A-B【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个过程，光反应的场所在类囊体薄膜上，将光能转化为活跃的化学能，暗反应的场所在叶绿体基质中，将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。【详解】（1）叶绿素a/b比值降低，表明叶绿素b比例增加。叶绿素b主要吸收蓝紫光，因此增强了对蓝紫光的吸收能力。光呼吸会消耗ATP和NADPH，OE植株光呼吸速率降低减少了这两种物质的浪费。同时，Rubisco酶羧化效率提升促进了暗反应中CO2的固定，从而提高净光合速率。（2）植物在光下同时进行呼吸作用、光合作用和光呼吸，暗处不进行光合作用和光呼吸，计算过程：WT植株24小时净O2释放量：光照12小时的净光合速率=22.3μmol·m-2·s-1，黑暗12小时的呼吸速率=3.1μmol·m-2·s-1，总净释放量=（22.3×12×3600）-（3.1×12×3600）=19.2×12×3600μmol·m-2.；OE植株24小时净O2释放量：光照12小时的净光合速率=28.7μmol·m-2·s-1，黑暗12小时的呼吸速率=4.8μmol·m-2·s-1，总净释放量=（28.7×12×3600）-（4.8×12×3600）=23.9×12×3600μmol·m-2。故百分比增幅：（23.9-19.2）/19.2×100%=24.5%。（3）光呼吸是在光下进行的，但光下会进行光合作用和暗呼吸，要在光下设置两组，一组抑制其光呼吸为实验组，另一组作对照不抑制光呼吸。Rubisco酶既催化CO2的固定，参与光合作用，也催化光呼吸，为避免抑制Rubisco酶对光合作用的影响而干扰光呼吸的测定，所以不选Rubisco酶抑制剂，而选乙醇酸氧化酶抑制剂。乙醇酸氧化酶也是光呼吸的关键酶，抑制后光呼吸被阻断，保留暗呼吸（线粒体呼吸）。在光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用一般大于呼吸作用，A组光呼吸被抑制后，A组在光照下的O2释放量A中不包括光呼吸，是光合作用与暗呼吸的差值。B组（对照组）在光照下的O2释放量B为光合作用与暗呼吸和光呼吸的差值，因此光呼吸速率=A-B。3．（2025·河南信阳·二模）请回答有关光合作用的一组问题：（一）1883年，德国科学家恩格尔曼利用一种绿藻（这种绿藻具有呈螺旋状的叶绿体）研究光对光合作用的效应。他将该种绿藻放在一张载有细菌悬浮液的玻片上，这些细菌会移往氧浓度高的区域。他观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如下图所示：(1)描述B情况下细菌的分布情况：。(2)恩格尔曼进行装置C的实验，其目的是：。(3)如果可使用水草、台灯、颜色滤光片及实验室常备的物品设计一个实验装置，定量检测上题所得的结论是否正确，你将收集的数据是。（二）用某种绿色植物大小相似的叶片，分组进行实验。首先称量实验前的叶片重量，再置于不同温度下分别暗处理1小时，测其重量变化；立刻再光照l小时（光照强度相同），再测其重量变化，得到如下结果。组别一二三四温度（℃）27282930暗处理后的平均重量变化（mg）-1-2-3-4光照后的平均重量变化（mg）+3+3+3+2(4)暗处理时，随温度升高，叶片重量具体变化趋势为，其原因是。(5)光照后，光合作用产生氧气量最多的是第组叶片。28℃条件下每小时光合作用合成的有机物为mg。（三）将一绿色植物放入一个三角瓶中，如下图所示。在瓶中安放一个测定CO2浓度的传感器，将瓶口用橡皮塞塞上。传感器的另一端与计算机连接，以监测一段时间内瓶中CO2浓度的变化。如果用此装置进行植物光合作用速率的测定，请回答：(6)在适宜条件下，首先将该装置置于条件下，此时测得的数值表示。(7)再将该装置置于下，此时测得的数值表示。(8)如果上图为该植物在步骤①、②中测得的实验数据，根据图中数据，该植物在单位时间（min）内光合作用速率为。【答案】(1)细菌均匀分布在绿藻周围（细菌均匀分布在叶绿体周围）(2)找出不同光质对光合作用（速率）的影响(3)单位时间（或某段时间）内产生的氧体积（或释出的氧气泡数目）(4)减少量增加叶片只进行呼吸作用，温度升高，酶的活性增强，分解有机物增多(5)四/47/七(6)适宜光照该条件下植物光合速率与呼吸速率的差值（即净光合速率）(7)黑暗该条件下植物呼吸作用速率(8)82.55ppm/min【分析】表格分析：植物呼吸作用2小时，光合作用1小时，所以植物的实际光合作用量=光照后的平均重量变化+2暗处理后的平均重量变化。【详解】（1）B状态光照条件下，叶绿体受光均匀，叶绿体进行光合作用，生成氧气，所以好养菌分布在带状叶绿体周围。（2）C图控制的是不同光质作用于叶绿体，目的是探究不同光质对光合作用的影响。（3）使用水草、台灯、颜色滤光片及实验室常备的物品设计一个实验装置，定量检测光合作用强度，可以以单位时间内氧气的释放量或气泡数目来代表光合作用强度。（4）暗处理时，由于叶片只进行呼吸作用，且随温度升高，酶的活性增强，分解有机物增多，导致叶片重量减少。（5）由表格分析可知，植物呼吸作用2小时，光合作用1小时，所以植物的实际光合作用量=光照后的平均重量变化+2暗处理后的平均重量变化，以此公式计算，则第一组到第四组的实际光合作用量依次是5mg、7mg、9mg、10mg，所以光照后，光合作用产生氧气量最多的是第四组叶片。28℃条件下每小时光合作用合成的有机物为3+2×2=7mg。（6）应用该装置检测光合作用速率时，应先将装置置于黑暗处进行饥饿处理，此时测得的CO2的变化是细胞呼吸的速率（或者将该装置置于适宜的光照条件下，此时CO2的变化率为光合作用的速率）。（7）再将该装置置于适宜的光照条件下，此时CO2的变化率为光合作用的速率（或者将装置置于黑暗处进行饥饿处理，此时测得的CO2的变化是细胞呼吸的速率）。（8）由图，纵坐标为CO2的变化量，每个小格为50个单位，则经3分钟的光照，CO2减少（1800-150），光合作用速率为（1800-150）÷23=71.74ppm/min；在37分钟内，细胞呼吸导致CO2浓度上升（550-150）=400，则其细胞呼吸速率为400÷37=10.81ppm/min，则光合作用的实际速率为71.74+10.81=82.55ppm/min。考向04实验探究与生产实践该考向融合实验设计与原理应用，实验类常要求分析自变量、因变量和无关变量，完善实验步骤或推导结论（如探究某因素对光合速率的影响）；实践类则结合农业生产场景，考查光合与呼吸原理的应用，如大棚补光、夜间降温、合理密植的机理，或逆境（涝害、盐碱）下植物的代谢适应策略。一、实验探究类解题技巧1、实验设计三原则：遵循对照（空白/自身对照，如黑暗组vs光照组）、单一变量（仅改变自变量，如CO₂浓度）、重复原则。答题需明确“自变量→因变量→无关变量控制”，例：“探究光照强度对光合速率的影响，自变量为光照强度，因变量为O₂释放量，控制温度、CO₂浓度一致”。2、结果分析技巧：对比实验组与对照组数据，结合“总光合=净光合+呼吸”推导结论。若光照组CO₂吸收量下降，可能是光反应减弱或暗反应受限，需关联条件（如遮光→光反应不足）。3、误差分析要点：从装置漏气、温度波动、仪器精度等角度分析，例：“密闭装置CO₂浓度测量值偏低，可能是装置漏气导致CO₂散失”。二、生产实践类解题技巧1、核心逻辑：围绕“提升总光合、降低无效呼吸、延长光合时间”，结合环境条件调控。如农业中“合理密植”→提高光照利用率，“增施有机肥”→增加CO₂供应。2、场景对应技巧：①保鲜储存：低温、低氧（抑制呼吸消耗），避免无氧呼吸产酒精；②作物增产：光照充足、适宜CO₂浓度（促进光合），昼夜温差大（白天光合强，夜间呼吸弱，积累有机物）。3、答题句式：“措施→影响过程→结果”，例：“大棚通风→增加CO₂浓度→暗反应中C₃生成增多→总光合速率提升→作物增产”。三、避错关键1、实验题需写清“变量+检测指标”，避免笼统表述（如“测光合速率”需具体为“测O₂释放量”）。2、实践题紧扣“光合与呼吸平衡”，勿只谈光合忽略呼吸（如保鲜不能无氧，需低氧）。3、术语规范：“CO₂施肥”“光补偿点”“有氧呼吸抑制”等核心术语必含，逻辑链条完整。例1.（2025·江西·高考真题）辣椒的生长会受到低温弱光等逆境的影响。为比较不同辣椒品种的抗逆性，研究人员将辣椒1号和辣椒2号幼苗在人工低温弱光条件下处理6天后，转入正常光照的温室中培养4天，这期间定时检测辣椒叶片的气孔导度和总叶绿素含量等指标(如图)。回答下列问题：(1)在低温弱光处理的6天内，辣椒1号和辣椒2号的光合速率变化趋势均为，据图甲分析其原因是。(2)检测发现，长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤，结合图乙，推测第6天时，辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高。为验证上述推测，研究人员以叶绿体的光反应功能为衡量指标，利用试剂D在捕获叶绿体光反应中生成的电子后，会从蓝色氧化态变为无色还原态这一原理开展实验。完善下列实验过程：①分别取叶片；②分别制作等体积的悬浮液；③向各悬浮液中分别滴加的D溶液；④将悬浮液置于适宜光照条件下反应一段时间；⑤定量测定并计算各悬浮液中生成的还原态D的含量。预测实验结果为。(3)综合上述信息，初步判断辣椒号的抗逆性更强。【答案】(1)下降叶片气孔导度下降，引起胞间CO2浓度下降，导致光合速率下降(2)等量的第0天和处理后第6天的辣椒1号、辣椒2号离体叶绿体足量且等量同一辣椒品种第0天的样品生成的还原态D比第6天的多，且辣椒2号的差异更大。(3)1【分析】分析图甲可知，将辣椒1号和辣椒2号幼苗在人工低温弱光条件下处理6天后，辣椒1号的气孔导度和总叶绿素含量均高于辣椒2号，与辣椒1号相比，辣椒2号的叶片的气孔导度和总叶绿素含量等指标下降幅度较大，说明辣椒2号的抗逆性不如辣椒1号。【详解】（1）根据图示信息可知，在低温弱光处理的6天内，辣椒1号和辣椒2号的叶片气孔导度均下降，叶片气孔导度下降，引起胞间CO2浓度下降，导致光合速率下降。因此两者的光合速率变化趋势均为下降。（2）根据题意信息可知，长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤，结合图乙，推测第6天时，辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高。现在想要利用试剂D在捕获叶绿体光反应中生成的电子后，会从蓝色氧化态变为无色还原态这一原理来检验辣椒2号和辣椒1号的叶绿体的光反应功能。首先分别取等量的第0天和处理后第6天的辣椒1号、辣椒2号的叶片，制作对应的等体积的离体叶绿体悬浮液；向各悬浮液中分别滴加足量且等量的试剂D溶液，让其反应一段时间后，测定悬浮液中无色还原态的试剂D的含量，根据推测“长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤，且辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高”，预期实验结果应是：同一辣椒品种在第0天的样品生成的还原态D比第6天的多，且辣椒2号的差异更大。（3）根据小问（1）（2）可知，辣椒2号的叶片气孔导度和总叶绿素含量下降幅度更大，且辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高，初步判断辣椒1号的抗逆性更强。例2.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如下图）和产量潜力。回答下列问题。(1)Rubisco在叶绿体的中催化与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是。(2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是。(3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。【答案】(1)基质C5ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能(2)光照强度CO2浓度曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。(3)用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。【详解】（1）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能。（2）①②曲线的自变量是有无补光（光照强度），②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因（Rubisco的含量）。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①的有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最主要限制因素是CO2浓度。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。（3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。要验证此结论，实验思路为：用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。1．光照是植物生长发育的能量和信号来源，CO2是作物光合作用的主要原料之一，其浓度的高低影响作物光合产物的合成，这两个因素都参与植物生长发育和生理生化过程。实验人员探究增加CO2与LED补光对日光温室辣椒光合特性和品质的影响，以期为提高日光温室辣椒产量和品质提供理论依据，结果如下表。回答下列问题：表1

试验处理及叶绿素含量组别LED光CO2浓度/（μL⋅L-1）叶绿素含量/（mg⋅g-1）L1C1自然光4001.02L1C2自然光8001.29L2C1R∶B=5∶14001.34L2C2R∶B=5∶18001.77注：R为红光，B为蓝紫光表2

增施CO2，与LED补光互作对辣椒光合作用的影响组别净光合速率Pn/（mmol⋅m-2