2017-2021年北京高考生物真題分類匯編之光合作用

2017-2021年北京高考生物真題分類匯編之光合作用

一.選擇題（共3小題）

1.（2018?北京）光反應在葉綠體類囊體上進行。在適宜條件下，向類囊體懸液中加入氧化

還原指示劑DCIP,照光后DCIP由藍色逐漸變?yōu)闊o色，該反應過程中（）

A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化

C.不需要光合色素參與D.會產生氧氣

2.（2021?北京）將某種植物置于高溫環(huán)境（HT）下生長一定時間后，測定HT植株和生長

在正常溫度（CT）下的植株在不同溫度下的光合速率，結果如圖。由圖不能得出的結論

是（）

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叫片溫度（C）

A.兩組植株的CO2吸收速率最大值接近

B.35℃時兩組植株的真正（總）光合速率相等

C.50℃時HT植株能積累有機物而CT植株不能

D.HT植株表現(xiàn)出對高溫環(huán)境的適應性

3.（2017?北京）某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關系如圖。據此，對該植物生理特性

理解錯誤的是（）

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-100102030405060潞度(C)

A.呼吸作用的最適溫度比光合作用的高

B.凈光合作用的最適溫度約為25℃

C.在0?25℃范圍內，溫度變化對光合速率的影響比對呼吸速率的大

D.適合該植物生長的溫度范圍是10-50℃

二.實驗題（共2小題）

4.（2021?北京）近年來發(fā)現(xiàn)海藻糖-6-磷酸（T6P）是一種信號分子，在植物生長發(fā)育過

程中起重要調節(jié)作用。研究者以豌豆為材料研究了T6P在種子發(fā)育過程中的作用。

（1）豌豆葉肉細胞通過光合作用在中合成三碳糖，在細胞質基質中轉化為蔗糖

后運輸?shù)桨l(fā)育的種子中轉化為淀粉貯存。

（2）細胞內T6P的合成與轉化途徑如下：

底物2醫(yī)T6P現(xiàn)海藻糖

將P酶基因與啟動子U（啟動與之連接的基因僅在種子中表達）連接，獲得U-P基因，

導入野生型豌豆中獲得U-P純合轉基因植株,預期U-P植株種子中T6P含量比野生型

植株,檢測結果證實了預期，同時發(fā)現(xiàn)U-P植株種子中淀粉含量降低，表現(xiàn)

為皺粒。用同樣方法獲得U-S純合轉基因植株，檢測發(fā)現(xiàn)植株種子中淀粉含量增加。

（3）本實驗使用的啟動子U可以排除由于目的基因對種子發(fā)育產生的間接影

響。

（4）在進一步探討T6P對種子發(fā)育的調控機制時，發(fā)現(xiàn)U-P植株種子中一種生長素合

成酶基因R的轉錄降低，U-S植株種子中R基因轉錄升高。已知R基因功能缺失突變

體r的種子皺縮，淀粉含量下降。據此提出假說：T6P通過促進R基因的表達促進種子

中淀粉的積累。請從①?⑤選擇合適的基因與豌豆植株，進行轉基因實驗，為上述假說

提供兩個新的證據。寫出相應組合并預期實驗結果。

①U-R基因

②U-S基因

③野生型植株

④U-P植株

⑤突變體r植株

5.（2019?北京）光合作用是地球上最重要的化學反應，發(fā)生在高等植物、藻類和光合細菌

中。

（1）地球上生命活動所需的能量主要來源于光反應吸收的。在碳（暗）反應中，

RuBP竣化酶（R酶）催化CO2與RuBP（C5）結合，生成2分子C3.影響該反應的外

部因素，除光照條件外還包括（寫出兩個）；內部因素包括（寫出兩個）。

（2）R醐由8個大亞基蛋白（L）和8個小亞基蛋白（S）組成。高等植物細胞中L由葉

綠體基因編碼并在葉綠體中合成，S由細胞核基因編碼并在中由核糖體合成后進

入葉綠體，在葉綠體的中與L組裝成有功能的酶。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，原核生物藍藻（藍細菌）R酶的活性高于高等植物。有人設想通過基因

工程技術將藍藻R酶的S、L基因轉入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人

員將藍藻S、L基因轉入某高等植物（甲）的葉綠體DNA中，同時去除甲的L基因。轉

基因植株能夠存活并生長。檢測結果表明，轉基因植株中的R酶活性高于未轉基因的正

常植株。

①由上述實驗能否得出''轉基因植株中有活性的R酷是由藍藻的S、L組裝而成”的推

測？請說明理由。

②基于上述實驗，下列敘述中能夠體現(xiàn)生物統(tǒng)一性的選項包括。

a.藍藻與甲都以DNA作為遺傳物質

b.藍藻與甲都以R酶催化CO2的固定

c.藍藻R酶大亞基蛋白可在甲的葉綠體中合成

d.在藍藻與甲的葉肉細胞中R酶組裝的位置不同

三.解答題（共1小題）

6.（2020?北京）閱讀以下材料，回答問題。

創(chuàng)建D1合成新途徑，提高植物光合效率

植物細胞中葉綠體是進行光合作用的場所，高溫或強光常抑制光合作用過程，

導致作物嚴重減產。光合復合體PSH是光反應中吸收、傳遞并轉化光能的一個重要場所,

D1是PSH的核心蛋白。高溫或強光會造成葉綠體內活性氧（ROS）的大量累積。相對于

組成PSII的其他蛋白，D1對ROS尤為敏感，極易受到破壞。損傷的D1可不斷被新合

成的D1取代，使PSII得以修復。因此，D1在葉綠體中的合成效率直接影響PSII的修復,

進而影響光合效率。

葉綠體為半自主性的細胞器，具有自身的基因組和遺傳信息表達系統(tǒng)。葉綠體中

的蛋白一部分由葉綠體基因編碼，一部分由核基因編碼。核基因編碼的葉綠體蛋白在N

端的轉運肽引導下進入葉綠體。編碼D1的基因psbA位于葉綠體基因組，葉綠體中積累

的ROS也會顯著抑制psbAmRNA的翻譯過程，導致PSII修復效率降低。如何提高高溫

或強光下psn的修復效率，進而提高作物的光合效率和產量，是長期困擾這一領域科學

家的問題。

近期我國科學家克隆了擬南芥葉綠體中的基因psbA,并將psbA與編碼轉運肽的DNA片

段連接，構建融合基因，再與高溫響應的啟動子連接，導入擬南芥和水稻細胞的核基因

組中。檢測表明，與野生型相比，轉基因植物中D1的mRNA和蛋白在常溫下有所增加，

高溫下大幅增加；在高溫下，PSII的光能利用能力也顯著提高。在南方育種基地進行的

田間實驗結果表明，與野生型相比，轉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，增產幅度在8.1%?21.0%之間。

該研究通過基因工程手段，在擬南芥和水稻中補充了一條由高溫響應啟動子驅動

的D1合成途徑，從而建立了植物細胞D1合成的“雙途徑”機制，具有重要的理論意義

與應用價值。隨著溫室效應的加劇，全球氣候變暖造成的高溫脅迫日益成為許多地區(qū)糧

食生產的嚴重威脅，該研究為這一問題提供了解決方案。

（I）光合作用的反應在葉綠體類囊體膜上進行，類囊體膜上的蛋白與形

成的復合體吸收、傳遞并轉化光能。

（2）運用文中信息解釋高溫導致D1不足的原因。

（3）若從物質和能量的角度分析，選用高溫響應的啟動子驅動psbA基因表達的優(yōu)點

是：。

（4）對文中轉基因植物細胞D1合成“雙途徑”的理解，正確的敘述包括。

A.細胞原有的和補充的psbA基因位于細胞不同的部位

B.細胞原有的和補充的D1的mRNA轉錄場所不同

C.細胞原有的和補充的D1在不同部位的核糖體上翻譯

D.細胞原有的和補充的D1發(fā)揮作用的場所不同

E.細胞原有的和補充的D1發(fā)揮的作用不同

2017-2021年北京高考生物真題分類匯編之光合作用

參考答案與試題解析

選擇題（共3小題）

1.（2018?北京）光反應在葉綠體類囊體上進行。在適宜條件下，向類囊體懸液中加入氧化

還原指示劑DCIP,照光后DCIP由藍色逐漸變?yōu)闊o色，該反應過程中（）

A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化

C.不需要光合色素參與D.會產生氧氣

【考點】光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化.

【專題】正推法；光合作用與細胞呼吸.

【分析】1、光反應階段：場所是類囊體薄膜。

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

2、依據題中信息可判斷，光照后DCIP由藍色逐漸變?yōu)闊o色，說明有還原劑產生，發(fā)生

了水的光解。

【解答】解：A、在適宜條件下，照光后在葉綠體類囊體上進行光反應，不需要ATP提

供能量，且生成ATP,A錯誤；

B、DCIP是氧化還原指示劑，當由藍色逐漸變?yōu)闊o色，說明光反應產物中有還原性氫，

B錯誤；

C、光反應需要類囊體薄膜上的光合色素參與，并吸收光能，C錯誤；

D、光反應過程中，水分解后產生還原性氫和氧氣，D正確。

故選：D。

【點評】本題主要考查光合作用過程中的光反應，意在強化學生對光合作用過程的識記、

理解與掌握。

2.（2021?北京）將某種植物置于高溫環(huán)境（HT）下生長一定時間后，測定HT植株和生長

在正常溫度（CT）下的植株在不同溫度下的光合速率，結果如圖。由圖不能得出的結論

是（)

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J

A.兩組植株的CO2吸收速率最大值接近

B.35℃時兩組植株的真正（總）光合速率相等

C.50℃時HT植株能積累有機物而CT植株不能

D.HT植株表現(xiàn)出對高溫環(huán)境的適應性

【考點】影響光合作用速率的環(huán)境因素.

【專題】正推法；光合作用與細胞呼吸.

【分析】1、凈光合速率是植物綠色組織在光照條件下測得的值一單位時間內一定量葉面

積C02的吸收量或02的釋放量。凈光合速率可用單位時間內02的釋放量、有機物的積

累量、C02的吸收量來表示。

2、真正（總）光合速率=凈光合速率+呼吸速率。

【解答】解：A、由圖可知，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正確；

B、CO2吸收速率代表凈光合速率，而總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。由圖可知35°C

時兩組植株的凈光合速率相等，但呼吸速率未知，故35匕時兩組植株的真正（總）光合

速率無法比較，B錯誤；

C、由圖可知，50℃時HT植株的凈光合速率大于零，說明能積累有機物，而CT植株的

凈光合速率不大于零，說明不能積累有機物，C正確；

D、由圖可知，在較高的溫度下HT植株的凈光合速率仍大于零，能積累有機物進行生長

發(fā)育，體現(xiàn)了HT植株對高溫環(huán)境較適應，D正確。

故選：B?

【點評】本題借助曲線圖，考查光合速率的影響因素，意在考查考生分析曲線圖的能力

和理解能力。

3.（2017?北京）某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關系如圖。據此，對該植物生理特性

理解錯誤的是（)

C

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一

加

U

O

U

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5

-100102030405060溫度（C）

A.呼吸作用的最適溫度比光合作用的高

B.凈光合作用的最適溫度約為25℃

C.在0?25℃范圍內，溫度變化對光合速率的影響比對呼吸速率的大

D.適合該植物生長的溫度范圍是10~50℃

【考點】影響光合作用速率的環(huán)境因素.

【專題】坐標曲線圖；光合作用與細胞呼吸.

【分析】總光合作用=呼吸作用+凈光合作用；

分析上圖，植物體在25℃時，凈光合速率最高，說明該溫度為凈光合作用的最適溫度。

分析下圖：由圖可知,植物體總光合作用的最適溫度為30℃,呼吸作用的最適溫度為50℃?

【解答】解：A、由圖可知，呼吸作用的最適溫度為50℃,總光合作用的最適溫度為30℃,

A正確；

B、由上圖可知，植物體在25℃時，凈光合速率最高，說明該溫度為凈光合作用的最適

溫度,B正確；

C、在。?25℃范圍內，光合作用的增大速率大于呼吸作用，說明溫度變化對光合速率的

影響比對呼吸速率的大，C正確；

D、由圖可知，超過45℃,凈光合速率為負值，沒有有機物的積累，不適合生長，D錯

誤。

故選：D。

【點評】本題結合曲線圖主要考查溫度對光合作用和呼吸作用的影響，解答本題的關鍵

在于對圖形的認識。

二.實驗題（共2小題）

4.（2021?北京）近年來發(fā)現(xiàn)海藻糖-6-磷酸（T6P）是一種信號分子，在植物生長發(fā)育過

程中起重要調節(jié)作用。研究者以豌豆為材料研究了T6P在種子發(fā)育過程中的作用。

(1)豌豆葉肉細胞通過光合作用在葉綠體基質中合成三碳糖,在細胞質基質中轉

化為蔗糖后運輸?shù)桨l(fā)育的種子中轉化為淀粉貯存。

(2)細胞內T6P的合成與轉化途徑如下：

底物2醫(yī)T6P空海藻糖

將P酶基因與啟動子U(啟動與之連接的基因僅在種子中表達)連接，獲得U-P基因，

導入野生型豌豆中獲得U-P純合轉基因植株,預期U-P植株種子中T6P含量比野生型

植株低，檢測結果證實了預期，同時發(fā)現(xiàn)U-P植株種子中淀粉含量降低，表現(xiàn)為

皺粒。用同樣方法獲得U-S純合轉基因植株，檢測發(fā)現(xiàn)植株種子中淀粉含量增加。

(3)本實驗使用的啟動子U可以排除由于目的基因在其他器官(過量)對種子發(fā)

育產生的間接影響。

(4)在進一步探討T6P對種子發(fā)育的調控機制時，發(fā)現(xiàn)U-P植株種子中一種生長素合

成酶基因R的轉錄降低，U-S植株種子中R基因轉錄升高。已知R基因功能缺失突變

體r的種子皺縮，淀粉含量下降。據此提出假說：T6P通過促進R基因的表達促進種子

中淀粉的積累。請從①?⑤選擇合適的基因與豌豆植株，進行轉基因實驗，為上述假說

提供兩個新的證據。寫出相應組合并預期實驗結果。

①U-R基因

②U-S基因

③野生型植株

@U-P植株

⑤突變體r植株

【考點】遺傳信息的轉錄和翻譯；光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化.

【專題】實驗性簡答題；遺傳信息的轉錄和翻譯.

【分析】1、光合作用分為光反應和暗反應兩個階段，其中光合作用的光反應階段，在葉

綠體類囊體薄膜上進行；暗反應階段，在葉綠體基質上進行。

2、啟動子是位于基因的首端，是一段特殊的DNA序列，用于驅動基因的轉錄。

【解答】解：U)豌豆葉肉細胞通過光合作用形成三碳糖是暗反應過程，該過程發(fā)生在

葉綠體基質中。

(2)結合題意可知，P酶基因與啟動子U結合后則可啟動P基因表達，則P基因在種子

中表達增高，P酶增多，T6P更多轉化為海藻糖，故預期U-P植株種子中T6P含量比野

生型植株低。

（3）結合題意可知，啟動子U啟動與之連接的基因僅在種子中表達，該過程可以排除由

于目的基因在其他器官（過量）表達對種子發(fā)育產生的間接影響。

（4）分析題意可知，本實驗的目的是驗證T6P通過促進R基因的表達促進種子中淀粉

的積累，且結合（2）可知，U-P植株種子中淀粉含量降低，表現(xiàn)為皺粒。用同樣方法

獲得U-S純合轉基因植株，檢測發(fā)現(xiàn)植株種子中淀粉含量增加，實驗設計應遵循對照

與單一變量原則，故可設計實驗如下：

②（U-S基因，S酶可以較高表達）⑤（R基因功能缺失突變體），與突變體r植株相比，

轉基因植株種子的淀粉含量不變，仍皺縮；

①（U-R基因，R基因表達較高），④（U-P植株，P基因表達較高），與U-P植株相

比，轉基因植株種子淀粉含量增加，為圓粒；

②（U-S基因，S酶可以較高表達）④（U-P植株，P基因表達較高），與U-P植株

相比，轉基因植株種子R基因轉錄提高，淀粉含量增加，為圓粒。

故答案為：

（1）葉綠體基質

（2）低

（3）在其他器官（過量）

（4）②⑤與突變體r植株相比，轉基因植株種子的淀粉含量不變，仍皺縮

①④與U-P植株相比，轉基因植株種子淀粉含量增加，為圓粒

②④與U-P植株相比，轉基因植株種子R基因轉錄提高，淀粉含量增加，為圓粒

【點評】本題主要考查光合作用和基因的表達等知識點，要求學生掌握光合作用的過程

以及物質變化和發(fā)生的場所，理解基因表達的過程和意義，能夠正確獲取有效信息是突

破該題的關鍵。

5.（2019?北京）光合作用是地球上最重要的化學反應，發(fā)生在高等植物、藻類和光合細菌

中。

（1）地球上生命活動所需的能量主要來源于光反應吸收的光能。在碳（暗）反應中，

RuBP陵化酶（R酶）催化CO2與RuBP（C5）結合，生成2分子C3.影響該反應的外

部因素，除光照條件外還包括溫度、CO2濃度（寫出兩個）:內部因素包括色素含

量及種類、酶的含量及活性（寫出兩個）。

（2）R酶由8個大亞基蛋白（L）和8個小亞基蛋白（S）組成。高等植物細胞中L由葉

綠體基因編碼并在葉綠體中合成，S由細胞核基因編碼并在細胞質基質中由核糖體

合成后進入葉綠體，在葉綠體的基質中與L組裝成有功能的酶。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，原核生物藍藻（藍細菌）R酶的活性高于高等植物。有人設想通過基因

工程技術將藍藻R酶的S、L基因轉入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人

員將藍藻S、L基因轉入某高等植物（甲）的葉綠體DNA中，同時去除甲的L基因。轉

基因植株能夠存活并生長。檢測結果表明，轉基因植株中的R酶活性高于未轉基因的正

常植株。

①由上述實驗能否得出“轉基因植株中有活性的R酶是由藍藻的S、L組裝而成”的推

測？請說明理由。不能，因為轉基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除轉基因植

株中R酶由藍藻的L蛋白和甲植株的S蛋白組成。

②基于上述實驗，下列敘述中能夠體現(xiàn)生物統(tǒng)一性的選項包括a、b、c。

a.藍藻與甲都以DNA作為遺傳物質

b.藍藻與甲都以R酶催化CO2的固定

c.藍藻R酸大亞基蛋白可在甲的葉綠體中合成

d.在藍藻與甲的葉肉細胞中R酶組裝的位置不同

【考點】光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化；基因工程的原理及技術.

【專題】信息轉化法；光合作用與細胞呼吸；基因工程.

【分析】1、光合作用的過程圖解：

脆肪

k________7________/K___________丫_______________/

光反應暗反應

2、基因工程技術的基本步驟：

（1）目的基因的獲?。悍椒ㄓ袕幕蛭膸熘蝎@取、利用PCR技術擴增和人工合成。

（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動

子、終止子和標記基因等。

（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因

導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法：將目的基因導入動物

細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態(tài)細胞法。

（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是

否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子

雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術。個體水平上的

鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

【解答】解：（1）地球上生命活動所需的能量主要來源于光反應吸收的光能。在碳（暗）

反應中，RuBP竣化醐（R醯）催化C02與RuBP（C5）結合，生成2分子C3.影響該

反應的外部因素，除光照條件外還包括溫度、C02濃度等；內部因素包括色素含量及種

類、酶的含量及活性等。

（2）R酶由8個大亞基蛋白（L）和8個小亞基蛋白（S）組成。高等植物細胞中L由葉

綠體基因編碼并在葉綠體中合成，S由細胞核基因編碼并在細胞質基質中由核糖體合成

后進入葉綠體，在葉綠體的中與L組裝成有功能的酶。

（3）①由上述實驗不能得出“轉基因植株中有活性的R酶是由藍藻的S、L組裝而成”

的推測，因為轉基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除轉基因植株中R酶由藍藻的

L蛋白和甲植株的S蛋白組成。

②解：a.藍藻與甲都以DNA作為遺傳物質，能體現(xiàn)生物統(tǒng)一性，a正確：

b.藍藻與植株甲都以R酶催化CO2的固定，能體現(xiàn)生物統(tǒng)一性，b正確；

c.藍藻R酶大亞基蛋白可在甲的葉綠體中合成，能體現(xiàn)生物統(tǒng)一性，c正確；

d.在藍藻與植株甲的葉肉細胞中R酶組裝的位置不同，這是基因的選擇性表達結果，不

能體現(xiàn)生物統(tǒng)一性，d錯誤。

故a、b、c選項體現(xiàn)了生物統(tǒng)一性。

故答案為：（1）光能溫度、C02濃度色素含量及種類、酶的含量及活性

（2）細胞質基質基質

（3）①不能，因為轉基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除轉基因植株中R酶由藍

藻的L蛋白和甲植株的S蛋白組成

②a、b、c

【點評】本題主要考查影響光合作用的因素、生物統(tǒng)一性及基因工程相關知識，目的考

查學生對基礎知識的理解與掌握，訓練通過分析題干靈活運用所學知識解決問題能力。

三.解答題（共1小題）

6.（2020?北京）閱讀以下材料，回答問題。

創(chuàng)建D1合成新途徑，提高植物光合效率

植物細胞中葉綠體是進行光合作用的場所，高溫或強光常抑制光合作用過程，

導致作物嚴重減產。光合復合體psn是光反應中吸收、傳遞并轉化光能的一個重要場所,

D1是PSH的核心蛋白。高溫或強光會造成葉綠體內活性氧（ROS）的大量累積。相對于

組成PSII的其他蛋白，D1對ROS尤為敏感，極易受到破壞。損傷的D1可不斷被新合

成的D1取代，使PSII得以修復。因此，D1在葉綠體中的合成效率直接影響PSII的修復，

進而影響光合效率。

葉綠體為半自主性的細胞器，具有自身的基因組和遺傳信息表達系統(tǒng)。葉綠體中

的蛋白一部分由葉綠體基因編碼，一部分由核基因編碼。核基因編碼的葉綠體蛋白在N

端的轉運肽引導下進入葉綠體。編碼DI的基因psbA位于葉綠體基因組，葉綠體中積累

的ROS也會顯著抑制psbAmRNA的翻譯過程，導致PSII修復效率降低。如何提高高溫

或強光下PSII的修復效率，進而提高作物的光合效率和產量，是長期困擾這一領域科學

家的問題。

近期我國科學家克隆了擬南芥葉綠體中的基因psbA,并將psbA與編碼轉運肽的DNA片

段連接，構建融合基因，再與高溫響應的啟動子連接，導入擬南芥和水稻細胞的核基因

組中。檢測表明，與野生型相比，轉基因植物中D1的mRNA和蛋白在常溫下有所增加，

高溫下大幅增加；在高溫下，PSII的光能利用能力也顯著提高。在南方育種基地進行的

田間實驗結果表明，與野生型相比，轉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，增產幅度在8.1%?21.0%之間。

該研究通過基因工程手段，在擬南芥和水稻中補充了一條由高溫響應啟動子驅動

的D1合成途徑，從而建立了植物細胞D1合成的“雙途徑”機制，具有重要的理論意義

與應用價值。隨著溫室效應的加劇，全球氣候變暖造成的高溫脅迫日益成為許多地區(qū)糧

食生產的嚴重威脅，該研究為這一問題提供了解決方案。

（1）光合作用的光反應在葉綠體類囊體膜上進行,類囊體膜上的蛋白與葉綠體的

色素形成的復合體吸收、傳遞并轉化光能。

（2）運用文中信息解釋高溫導致D1不足的原因①高溫導致ROS積累，使D1受到破

壞；②ROS積累抑制了psbAmRNA的翻譯，影響了D1的合成。

(3)若從物質和能量的角度分析，選用高溫響應的啟動子驅動psbA基因表達的優(yōu)點是：

提高了光能利用率和植物的凈光合作用速率，使植物增產。

(4)對文中轉基因植物細胞DI合成“雙途徑”的理解，正確的敘述包括ABC。

A.細胞原有的和補充的psbA基因位于細胞不同的部位

B.細胞原有的和補充的D1的mRNA轉錄場所不同

C.細胞原有的和補充的D1在不同部位的核糖體上翻譯

D.細胞原有的和補充的D1發(fā)揮作用的場所不同

E.細胞原有的和補充的D1發(fā)揮的作用不同

【考點】光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化.

【專題】正推法；光合作用與細胞呼吸.

【分析】葉綠體呈扁平的橢球形或球形，具有雙層膜，主要存在綠色植物葉肉細胞里，

葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，是植物細胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉換站”,

含有葉綠素和類胡蘿卜素，還有少量DNA和RNA,葉綠素分布在基粒片層的膜上。在

片層結構的膜上和葉綠體內的基質中，含有光合作用需要的酶；葉綠體是半自主細胞器。

【解答】解：(1)光合作用的光反應過程在葉綠體類囊體膜上進行，類囊體膜上的蛋白

與葉綠體的色素形成復合體。

(2)根據文中信息“高溫或強光會造成葉綠體內活性氧(ROS)的大量累積。相對于組

成PSII的其他蛋白，D1對ROS尤為敏感，極易受到破壞，編碼D1的基因psbA位于葉

綠體基因組，葉綠體中積累的ROS也會顯著抑制psbAmRNA的翻譯過程“，所以高溫導

致D1不足的原因有：①高溫導致ROS積累，使D1受到破壞；②ROS積累抑制了psbA

mRNA的翻譯，影響了D1的合成。

(3)根據題干信息“與野生型相比，轉基因植物中D1的mRNA和蛋白在常溫下有所增

加高溫下大幅增加；在高溫下，PSII的光能利用能力也顯著，提高轉基因水稻的二氧化

碳同化速率、地上部分生物量(干重)均有大幅提高”，所以選擇高溫相應啟動子psbA

基因表達的優(yōu)點是提高了光能利用率和植物的凈光合作用速率，使植物增產。

(4)D1合成雙途徑只①編碼D1的基因psbA位于葉綠體基因組，所以DI在葉綠體中

編碼合成；②將psbA與編碼轉運肽的DNA片段連接，構建融合基因，再與高溫響應的

啟動子連接，導入擬南芥和水稻細胞的核基因組中，所以D1也可以通過細胞核基因編碼

控制合成。

A、根據以上分析，細胞原有的基因位于葉綠體中，而補充的psbA基因位于細胞核中，

A正確；

B、細胞原有的轉錄場所在葉綠體，而補充的D1的mRNA轉錄場所在細胞核中，B正確;

C、細胞原有的翻譯場所在位于葉綠體的核糖體上進行，而補充的D1在位于細胞質中的

核糖體進行翻譯過程，C正確；

D、細胞原有的和補充的D1發(fā)揮作用的場所都是在葉綠體中合成PSH,D錯誤；

E根據D項分析，二者作用都是去合成PSII,E錯誤。

故選：ABCo

故答案為：

(1)光反應葉綠體的色素

(2)①高溫導致ROS積累，使D1受到破壞；②ROS積累抑制了psbAmRNA的翻譯，

影響了D1的合成

(3)提高了光能利用率和植物的凈光合作用速率，使植物增產

(4)ABC

【點評】本題需要考生仔細閱讀文章，從文章中找到有用的信息同時結合光合作用的過

程進行分析作答。

考點卡片

1.光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化

【知識點的認識】

一、光合作用的過程圖解：

所肪

k_______7_______/7____________________>

光反應暗反應

二、光反應和暗反應:

比較項目光反應暗反應

場所基粒類囊體膜上葉綠體的基質

條件色素、光、酶、水、ADP多種酶、CO2、ATP、[H]

反應產物[H]、02、ATP有機物、ADP、Pi、水

物質變化2H2。卻用+。2!①CO2的固定：

CO2+C5典2c3

ADP+Pi光能,ATP

酶

9CIHJ

2c3r二

②C3的還原：ATPADP+Pi

(CH2O)+C5+H2O

能量變化光能一電能fATPATP中活躍的化學能一糖類等有機物

中活躍的化學能中穩(wěn)定的化學能

實質光能轉變?yōu)榛瘜W能，水光解產生02和[H]同化CO2形成

(CH2O)

聯(lián)系①光反應為暗反應提供[H](以NADPH形式存在)和ATP

②暗反應產生的ADP和Pi為光反應合成ATP提供原料

③沒有光反應，暗反應無法進行，沒有暗反應，有機

物無法合成。

【命題方向】

題型一：光反應和暗反應的聯(lián)系（或場所、條件、反應產物等的區(qū)別）

典例1：（2010?海南）光反應為暗反應提供的物質是（）

A.［H］和H2OB.［H］和ATPC.ATP和CO2D.a0和CC）2

分析：本題考查光合作用的過程。

①光反應階段：場所是類囊體薄膜

a.水的光解；b.ATP的生成。

②暗反應階段：場所是葉綠體基質

a.CO2的固定；b.82的還原。

解答：A、水分子不是光反應產生的，A錯誤；

B、光反應的產物是［H］、ATP和氧氣，［HJ、ATP參與暗反應中三碳化合物的還原，B正確;

C、二氧化碳不是光反應的產物，C錯誤；

D、水和二氧化碳都不是光反應的產物，D錯誤。

故選：Bo

點評：本題考查葉綠體的結構和功能之間的關系，光反應和暗反應的之間的關系，要結合結

構和功能相適應的觀點去理解葉綠體的結構和功能。

題型二：外界條件改變時C3和C5含量分析

典例2：（2011?閘北區(qū)一模）如圖為光合作用過程示意圖。如在適宜條件下栽培的小麥，突

然將c降低至極低水平（其他條件不變），則a、b在葉肉細胞中的含量變化將會是（）

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：光合作用的過程受光照強度、溫度、二氧化碳濃度等因素影響。光照強度影響光反應

階段、溫度影響酶的活性、二氧化碳濃度影響暗反應。

解答：根據光合作用那個的具體過程中的物質變化，可推知a、b分別是［H］和ATP,c是二

氧化碳。在適宜條件下栽培的小麥，突然將C降低至極低水平（其他條件不變），三碳化合

物不能生成，原有的三碳化合物繼續(xù)還原生成五碳化合物，直至全部消耗，導致五碳化合物

積累，含量增加：三碳化合物減少。最終使得三碳化合物還原過程消耗的［H］和ATP量減少。

但光反應繼續(xù)進行，則a、b在葉肉細胞中的含量增多。

故選Bo

點評：本題考查了光合作用的影響因素和物質變化相關內容。意在考查考生能理解所學知識

的要點，把握知識間的內在聯(lián)系。

典例3：（2010?普陀區(qū)模擬）將置于陽光下的盆栽植物移至黑暗處，則細胞內C3與C6Hl2。6

生成量的變化是（）

A.C3突然上升，C6Hl2。6減少B.C3與C6Hl206都減少

C.C3與C6Hl2。6都增加D.C3突然減少，C6Hl2。6增加

分析：本題考查的實質是光合作用的過程。置于陽光下的盆栽植物移至黑暗處，直接影響的

因素是光照，光照減弱以后，導致光反應減弱，進而影響暗反應中C3與C6Hl206生成量的

變化.

解答：光照強度的改變，直接影響光反應。光照由強變弱，在光反應中［H］和ATP的生成量

減少。光反應和暗反應的聯(lián)系是：光反應為暗反應供［H］、ATP去還原C3,導致C3化合物

的還原減弱，則C3化合物消耗減少，C3化合物剩余的相對增多；生成物C5和（CH2O）生

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

的含量減少。

故選：A。

點評：本題考查的本質是對光合作用過程的理解，解題的關鍵是要結合光合作用的模式圖進

行相關生理過程的分析。

題型三：光合作用中原子轉移途徑分析

典例4：科學家用含有14c的二氧化碳來追蹤光合作用中的碳原子，這種碳原子的轉移途徑

是（）

A.二氧化碳一葉綠素一ADPB.二氧化碳一葉綠體一ATPC.二氧化碳一乙醇一糖類

D.二氧化碳一三碳化合物一糖類

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

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

解答：14c的二氧化碳來追蹤光合作用中的碳原子，碳原子的轉移途徑是：二氧化碳f三碳

化合物一糖類。

故選：D。

點評：本題主要考察光合作用中碳原子的轉移路徑，解題的關鍵是把握住暗反應階段才有二

氧化碳的參與。

【解題思路點撥】

1、光合作用產物與底物間各種元素之間的相互關系

網。1。2

（1）氧元素I"

\CO2-^（CH2O）

（2）碳元素：C02fC3f（CH2O）.

(3)氫元素：H2O-[H]-(CH2O)O

2、光照和C02濃度對光合作用過程及中間產物的影響及動態(tài)變化規(guī)律

條件

C3C5[H]和ATP（CH2O）合成量

停止光照，CO2供應不變增加減少減少或沒有減少或沒有

增加光照，C02供應不變減少增加增加增加

光照不變，停止CO2供應減少增加增加減少或沒有

光照不變，增加C02供應增加減少減少增加

2.影響光合作用速率的環(huán)境因素

【知識點的認識】

一、光合速率的概念：

光合作用固定二氧化碳的速率.即單位時間單位葉面積的二氧化碳固定（或氧氣釋放）量,

也稱光合強度.

二、影響光合作用速率（強度）的因素

1、內部因素

（1）同一植物的不同生長發(fā)育階段

根據植物在不同生長發(fā)育階段光合作用速率不同，適時適量地提供水肥及其他環(huán)境條件，以

密/-----開花期

梓4-------胃養(yǎng)生長期

）ii--------幼苗期

使植物茁壯成長.如圖所示：“光避度

（2）同一葉片的不同生長發(fā)育時期

①曲線分析：OA段為幼葉，隨幼葉的生長，葉面積不斷增大，葉內葉綠體、葉綠素含量不

斷增加，光合作用速率不斷增加.AB段為壯葉，葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定

狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定.BC段為老葉，隨著葉齡的增加，葉片內葉綠素被破壞，光合

速率也隨之下降.

②應用：農作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉、莖葉蔬菜及時換新葉，這樣可減少其

細胞呼吸對有機物的消耗.

2、單因子外界因素的影響

（1）光照強度

①曲線分析

光補償點

文

正

口

光

迎

率

合

速

率

a、A點光照強度為零，只進行細胞呼吸，A點即表示植物呼吸速率.

b、AB段表明隨光照強度加強，光合作用逐漸加強，C02的釋放量逐漸減少，有一部分用

于光合作用；到B點時，細胞呼吸釋放的C02全部用于光合作用，即光合作用強度等于細

胞呼吸強度，B點稱為光補償點，陰生植物光補償點左移（如虛線所示）.

c、BC段表明隨光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以上不再加強了.C

點對應的光照強度稱為光合作用的飽和點，C點對應的C02吸收值表示凈光合速率.

d、真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率.

②應用：陰生植物的光補償點和光飽和點比較低，如虛線所示.間作套種時農作物的種類搭

配，林帶樹種的配置、合理采伐，冬季溫室栽培避免高溫等都與光補償點有關.

（2）C02濃度

①曲線分析：圖1中A點表示C02補償點，即光合作用速率等于呼吸作用速率時的C02濃

度，圖2中A'點表示進行光合作用所需C02的最低濃度.B和B'點都表示C02飽和點.

②應用：在農業(yè)生產上可以通過“正其行，通其風”，增施農家肥等增大C02濃度，提高光

合作用速率.

（3）礦質元素

①曲線的含義：在一定濃度范圍內，增大必需礦質元素的供應，可提高光合作用速率，但當

超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高使植物吸水困難從而導致光合作用速率下降.

、、P、K等礦質元素

②應用：在農業(yè)生產上，根據植物的需肥規(guī)律，適時地、適量地增施肥料，可以提高作物的

光合作用.

（4）溫度

①曲線分析：溫度是通過影響與光合作用有關的酶的活性而影響光合作用速率的.

②應用：冬天，溫室栽培可適當提高溫度；夏天，溫室栽培可適當降低溫度；增大晝夜溫差

獲得高產.

3、多因子外界因素對光合作用速率的影響

（1）曲線分析

①P點前，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率

不斷提高.

②P點到Q點之間，限制因子既有橫坐標因素，也有其他因素.

③Q點后，橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取

適當提高圖示中的其他因子的方法.

溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，

也可同時適當充加C02,進一步提高光合速率.當溫度適宜時，可適當增加光照強度和C02

濃度以提高光合速率.總之，可根據具體情況，通過增加光照強度、調節(jié)溫度或增加C02

濃度來充分提高光合速率，以達到增產的目的.

三、提高農作物的光能的利用率的方法有：

(1)延長光合作用的時間；

(2)增加光合作用的面積(合理密植，間作套種)；

(3)光照強弱的控制；

(4)必需礦質元素的供應；

(5)CO2的供應(溫室栽培多施有機肥或放置干冰，提高二氧化碳濃度).

【命題方向】

題型一：單因子曲線分析

典例1：科學家研究20C時小麥光合作用強度與光照強度的關系，得到如圖所示曲線，下列

有關敘述不正確的是()

A.隨著環(huán)境溫度的升高，cd段位置不斷上移B.a點時葉肉細胞中產生ATP

的細胞器只有線粒體

C.其他條件適宜，當植物少量缺Mg時，b點將向右移動D.c點后小麥光合強度不再

增加可能與葉綠體中酶的數(shù)量有關

分析：分析題圖：圖中a點光照強度為0,只進行呼吸作用；b點時，二氧化碳吸收量為0,

表示光合作用強度等于呼吸作用強度，表示光合作用的光補償點；c點以后光照強度增加，

二氧化碳的吸收量不增加，表示光合作用的光飽和點.

影響光合作用的環(huán)境因素有：光照強度、溫度、二氧化碳濃度、含水量以及礦質元素的量.如

鎂是合成葉綠素的主要元素，缺鎂植物葉片會發(fā)黃.

解答：A、20℃不是光合作用的最適溫度，在一定溫度范圍內適當提高溫度時，光合速率將

增強，cd段位置會上移，但是超過一定的溫度，cd段位置可能會下移，A錯誤；

B、a點時光照為零，細胞只進行呼吸作用，因此葉肉細胞產生ATP的細胞器只有線粒體，

B正確；

C、其他條件適宜，當植物缺Mg時，葉綠素含量減少，光合作用強度下降，所以應增加光

強使其與呼吸作用相等，b點將向右移動，C正確；

D、外界條件均適宜時，c點之后小麥光合作用強度不再增加是內因造成的，故可能與葉綠

體中酶的數(shù)量有關，D正確.

故選：A.

點評：本題考查了影響光合作用的環(huán)境因素，意在考查考生的析圖能力和理解能力，難度適

中.考生要能夠識記產生ATP的細胞器，明確25℃左右是植物光合作用的最適溫度，因此

升高溫度光合速率是先上升后下降;考生要理解影響光合速率的因素除了外因，還包括內因，

如：酶的數(shù)量、色素的含量等.

題型二：多因子曲線分析

典例2：如圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況，除各圖中所示因素外，其他因素

均控制在最適范圍.下列分析錯誤的是（）

生豆I高濃度C。：光合1c/-30X；光合__強光

速率速青彳二^弱光

O光照強度光照強度°溫度

甲

A.甲圖中a點的限制因素可能是葉綠體中酶的數(shù)量

B.乙圖中d點與c點相比，相同時間內葉肉細胞中C3的生成速度快

C.圖中M、N點的限制因素是光照強度，P點的限制因素是溫度

D.丙圖中，隨著溫度的升高，曲線走勢將穩(wěn)定不變

分析：圖甲中自變量為光照強度和二氧化碳濃度，M點時兩曲線重合，說明二氧化碳濃度

不影響光合速率，而a、b兩點的光照強度相同，因此影響因素為二氧化碳濃度.圖乙中自

變量有光照強度和溫度，圖中N點時兩曲線重合，說明溫度不影響光合速率，而