光合作用與能量轉(zhuǎn)化

1.（2021湖南高考生物試卷?7）綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進行的一系列能量和物

質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是（）

A.弱光條件下植物沒有02的釋放，說明未進行光合作用

B.在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原

C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降

D.合理密植和增施有機肥能提高農(nóng)作物的光合作用強度

【答案】A

【分析】

光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物,

并且釋放出氧氣的過程。光合作用根據(jù)是否需要光能，可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個

階段。光合作用第一個階段中的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進行，這個階段叫做光反應(yīng)階段。

光合作用第二個階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都可以進行，這個階段叫做暗反應(yīng)階段。

【詳解】

A、弱光條件下植物沒有氧氣的釋放，有可能是光合作用強度小于或等于呼吸作用強度，光

合作用產(chǎn)生的氧氣被呼吸作用消耗完，此時植物雖然進行了光合作用，但是沒有氧氣的釋放,

A錯誤；

B、二氧化碳性質(zhì)不活潑，在暗反應(yīng)階段，一個二氧化碳分子被一個C5分子固定以后，很

快形成兩個C3分子，在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP釋放的能量并且被［H］還原，因

此二氧化碳不能直接被還原，B正確；

C、在禾谷類作物開花期減掉部分花穗，光合作用產(chǎn)物輸出受阻，葉片的光合速率會暫時下

降，C正確；

D、合理密植可以充分利用光照，增施有機肥可以為植物提供礦質(zhì)元素和二氧化碳，這些措

施均能提高農(nóng)作物的光合作用強度，D正確；

故選A?

2.（2020年天津高考生物試卷?5）研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)

一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在

光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機物乙醇酸。下列分析正確的是

()

A.產(chǎn)生乙醇酸的場所相當于葉綠體基質(zhì)

B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是C02

C.類囊體產(chǎn)生的ATP和02參與CO2固定與還原

D.與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素

【答案】A

【解析】

【分析】

光合作用的光反應(yīng)階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產(chǎn)生［H］與氧氣，以及ATP

的形成；光合作用的暗反應(yīng)階段（場所是葉綠體的基質(zhì)中）：C02被C5固定形成C3,C3在

光反應(yīng)提供的ATP和［H］的作用下還原生成糖類等有機物。

【詳解】

A、乙醇酸是在光合作用暗反應(yīng)產(chǎn)生的，暗反應(yīng)場所在葉綠體基質(zhì)中，所以產(chǎn)生乙醇酸的場

所相當于葉綠體基質(zhì)，A正確；

B、該反應(yīng)體系中能進行光合作用整個過程，不斷消耗的物質(zhì)有CO2和H2O,B錯誤；

C、類囊體產(chǎn)生的ATP參與C3的還原，產(chǎn)生的02用于呼吸作用或釋放到周圍環(huán)境中，C錯

誤；

D、該體系含有類囊體，而類囊體的薄膜上含有光合作用色素，D錯誤。

故選A?

【點睛】

本題需要考生將人工裝置和光合作用的過程及場所聯(lián)系，綜合分析解答。

3.（2020年浙江省高考生物試卷（7月選考）?25）將某植物葉片分離得到的葉綠體，分別

置于含不同蔗糖濃度的反應(yīng)介質(zhì)溶液中，測量其光合速率，結(jié)果如圖所示。圖中光合速率用

單位時間內(nèi)單位葉綠素含量消耗的二氧化碳量表示。下列敘述正確的是（）

*■

泄

在

狀

0反應(yīng)介質(zhì)中的低糖濃度

A.測得的該植物葉片的光合速率小于該葉片分離得到的葉綠體的光合速率

B.若分離的葉綠體中存在一定比例的破碎葉綠體，測得的光合速率與無破碎葉綠體的相比，

光合速率偏大

C.若該植物較長時間處于遮陰環(huán)境，葉片內(nèi)蔗糖濃度與光合速率的關(guān)系與圖中B-C段對應(yīng)

的關(guān)系相似

D.若該植物處于開花期，人為摘除花朵，葉片內(nèi)蔗糖濃度與光合速率的關(guān)系與圖中A-B段

對應(yīng)的關(guān)系相似

【答案】A

【解析】

【分析】

葉綠體是光合作用的場所，需要保證完整的結(jié)構(gòu)，才能正常進行光合作用；外界濃度過高，

導(dǎo)致葉綠體失水，降低光合速率；光合產(chǎn)物積累過多，也會導(dǎo)致光合速率下降。

【詳解】

A、測得植物葉片的光合速率是葉片的總光合速率減去葉片的呼吸速率，而分離得到的葉綠

體的光合速率，就是總光合速率，A正確；

B、破碎葉綠體，其葉綠素釋放出來，被破壞，導(dǎo)致消耗二氧化碳減少，測得的光合速率

與無破碎葉綠體的相比，光合速率偏小，B錯誤；

C、若該植物較長時間處于遮陰環(huán)境，光照不足，光反應(yīng)減弱，影響碳反應(yīng)速率，蔗糖合成

一直較少，C錯誤；

D、若該植物處于開花期，人為摘除花朵，葉片光合作用產(chǎn)生的蔗糖不能運到花瓣，在葉片

積累，光合速率下降，葉片內(nèi)蔗糖濃度與光合速率的關(guān)系與圖中B-C段對應(yīng)的關(guān)系相似，D

錯誤。故選A。

4.（2021湖南高考生物試卷?18）圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖b為葉綠體中某種生物

膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過程的簡化示意圖?；卮鹣铝袉栴}：

H*

ADP+PiATP

圖b注：e-表示電子

（1）圖b表示圖a中的結(jié)構(gòu)，膜上發(fā)生的光反應(yīng)過程將水分解成02、H+和e-,光能

轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低.暗反應(yīng)速率減

慢，葉綠體中電子受體NADP+減少，則圖b中電子傳遞速率會（填“加快”或“減慢”）。

（2）為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系，研究人員用物理、化學(xué)方法制備了4種結(jié)構(gòu)

完整性不同的葉綠體，在離體條件下進行實驗，用Fecy或DCIP替代NADP+為電子受體，

以相對放氧量表示光反應(yīng)速率，實驗結(jié)果如表所示。

葉綠體C：葉綠體D：

、^綠體類型葉綠體葉綠體B：

雙層膜瓦所有膜結(jié)

A：雙層雙層膜局部

解，類囊體構(gòu)解體破

膜結(jié)構(gòu)受損，類囊

松散但未斷裂成顆粒

完整體略有損傷

裂或片段

實驗一：以Fecy為電子受體時的放氧

100167.0425.1281.3

量

實驗二：以DCIP為電子受體時的放氧

100106.7471.1109.6

量

注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。

據(jù)此分析：

①葉綠體A和葉綠體B的實驗結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對以（填“Fecy”或“DCIP”）

為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用，得出該結(jié)論的推理過程是o

②該實驗中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C,表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下,

更有利于，從而提高光反應(yīng)速率。

③以DCIP為電子受體進行實驗，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對值分別

為1、0.66、0.58和0.41?結(jié)合圖b對實驗結(jié)果進行解釋。

【答案】（1）類囊體NADPH減慢（2）Fecy實驗一中葉綠體B雙層膜局

部受損時，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時，實驗二中葉綠體B雙層膜

局部受損時，以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時無明顯差異類囊體上的色素

吸收光能ATP的合成依賴于氫離子順濃度類通過囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、

C、D類囊體薄膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低

【分析】

圖a表示葉綠體的結(jié)構(gòu)，圖b中有水的光解和ATP的生成，表示光合作用的光反應(yīng)過程。

【詳解】

（1）光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上，即圖b表示圖a的類囊體膜，光反應(yīng)過程中，

色素吸收的光能最終轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能，若二氧化碳濃度降低，暗反

應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP+減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會

減慢。

（2）①比較葉綠體A和葉綠體B的實驗結(jié)果，實驗一中葉綠體B雙層膜局部受損時，以

Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時，實驗二中葉綠體B雙層膜局部受損時，

以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時無明顯差異，說明葉綠體的雙層膜對以Fecy

為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。

②在無雙層膜阻礙、類囊體松散的條件下，更有利于類囊體上的色素吸收光能，從而提高光

反應(yīng)速率，所以該實驗中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C。

③根據(jù)圖b可知，ATP的合成依賴于氫離子順濃度類通過囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體

A、B、C、D類囊體薄膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低。

【點睛】

解答本題可結(jié)合生物學(xué)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的基本觀點。葉綠體中類囊體薄膜有最大的膜面

積，有利于色素分布和吸收光能，類囊體松散時避免了相互的遮擋，更有利于色素吸收光能。

5.（2020年山東省高考生物試卷（新高考）-21）人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類,

相關(guān)裝置及過程如下圖所示，其中甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖

類的合成過程相同。

大氣co：

太陽能工

發(fā)電裝wyyy

模塊I

（1）該系統(tǒng)中執(zhí)行相當于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是，模塊3中的甲

可與CO2結(jié)合，甲為o

（2）若正常運轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時間內(nèi)乙的含量將（填：增

加或減少）。若氣泵停轉(zhuǎn)時間較長，模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會發(fā)生改變，原因是

（3）在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下,該系統(tǒng)糖類的積累量________________

（填：高于、低于或等于）植物，原因是=

（4）干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是o人工光合

作用系統(tǒng)由于對環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。

【答案】（1）模塊1和模塊2五碳化合物（或：C5）

（2）減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP+不足

（3）高于人工光合作用系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗糖類（或：植物呼吸作用消耗糖類）

（4）葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少

【解析】

【分析】

1、光合作用中光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較:

比較項目光反應(yīng)暗反應(yīng)

場所類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)

條件色素、光、酶、水、ADP、Pi多種酶、C02、ATP、[H]

反應(yīng)產(chǎn)物[H]、。2、ATP有機物、ADP、Pi、NADP+、水

水的光解：2H2。光二素4[H]+C>2

CO2的固定：CO2+C5—酶)2C3

物質(zhì)變化ATP的生成：ADP+Pi+光能

C3的還原：2c3叫*(CH2O)+C5

酶）ATP

ATP中活躍的化學(xué)能一糖類等有機物

能量變化光能-電能-ATP中活躍的化學(xué)能

中穩(wěn)定的化學(xué)能

光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，水光解產(chǎn)生。2

實質(zhì)同化C02形成（CH20）

和[H]

①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP；

聯(lián)系

②暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+；

③光反應(yīng)與暗反應(yīng)相互偶聯(lián)，離開了彼此均會受阻，即無光反應(yīng)，暗反應(yīng)無

法進行。若無暗反應(yīng)，有機物無法合成，同樣光反應(yīng)也會停止。

2、分析題圖，模塊1將光能轉(zhuǎn)化為電能，模塊2將電能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能，模塊3將活

躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類（穩(wěn)定的化學(xué)能），結(jié)合光合作用的過程可知，模塊1和模塊2相當

于光反應(yīng)階段，模塊3相當于暗反應(yīng)階段。在模塊3中，C02和甲反應(yīng)生成乙的過程相當于

暗反應(yīng)中C02的固定，因此甲為C5,乙為C3。

【詳解】

（1）葉綠體中光反應(yīng)階段是將光能轉(zhuǎn)化成電能，再轉(zhuǎn)化成ATP中活躍的化學(xué)能，題圖中模

塊1將光能轉(zhuǎn)化為電能，模塊2將電能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能，兩個模塊加起來相當于葉綠體

中光反應(yīng)的功能。在模塊3中，CO2和甲反應(yīng)生成乙的過程相當于暗反應(yīng)中CO2的固定，因

此甲為五碳化合物（或C5）。

（2）據(jù)分析可知乙為C3,氣泵突然停轉(zhuǎn)，大氣中CO2無法進入模塊3,相當于暗反應(yīng)中

CO2濃度降低，短時間內(nèi)C02濃度降低，C3的合成減少，而C3仍在正常還原，因此C3的量

會減少。若氣泵停轉(zhuǎn)時間較長，模塊3中C02的量嚴重不足，導(dǎo)致暗反應(yīng)的產(chǎn)物ADP、Pi

和NADP+不足，無法正常供給光反應(yīng)的需要，因此模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會發(fā)生改變。

（3）糖類的積累量=產(chǎn)生量-消耗量，在植物中光合作用產(chǎn)生糖類，呼吸作用消耗糖類，而

在人工光合作用系統(tǒng)中沒有呼吸作用進行消耗，因此在與植物光合作用固定的C02量相等

的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量要高于植物。（4）在干旱條件下，植物為了保住水分會將葉

片氣孔開放程度降低，導(dǎo)致二氧化碳的吸收量減少，因此光合作用速率降低。

【點睛】本題主要考查了光合作用過程中光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的區(qū)別與聯(lián)系，以及影響光合

作用速率的因素，需要考生識記相關(guān)內(nèi)容，聯(lián)系圖中三個模塊中能量和物質(zhì)的變化，結(jié)合題

干進行分析。

6.（2020年江蘇省高考生物試卷?27）大豆與根瘤菌是互利共生關(guān)系，下圖所示為大豆葉

片及根瘤中部分物質(zhì)的代謝、運輸途徑，請據(jù)圖回答下列問題：

維

管

束

儕

糖

物

的化學(xué)

2固定

與CO

接參

下直

催化

在酶

上；

______

在___

素分布

光合色

中，

綠體

在葉

(1)

O

2O和

質(zhì)是H

___

______

酶在_

A)的

(PG

油酸

酸甘

3-磷

2形成

定C0

化固

，催

徑中

謝途

的代

所示

上圖

(2)

在于

的酶存

成蔗糖

P合

催化T

糖，

成蔗

后合

綠體

出葉

P)運

糖(T

酸丙

成磷

還原

GA

中，P

縮合形

過脫水

時，通

白質(zhì)

成蛋

酸合

，氨基

合成

酸的

氨基

用于

H3可

生的N

氮產(chǎn)

菌固

根瘤

(3)

鍵。

成

；

來自

能量

P的

成AT

中合

綠體

P。葉

量AT

耗大

要消

都需

固定

N2的

C02和

(4)

。

的分解

源于

量主要

P的能

成AT

中合

根瘤

質(zhì)的

運輸物

糖作為

，以蔗

相比