高考生物三轮冲刺易错题易错点07 关于光合作用光反应和暗反应关系分析（2份打包，原卷版+教师版）

易错点07 关于光合作用光反应和暗反应关系分析

光合作用相关知识是高考命题必考的内容之一，光合作用光反应和暗反应的关系常常以选择题或非选择题形式考查。这类试题丢分的原因有对光合作用光反应和暗反应的内在联系不理解、对题目新情境有效信息获取能力和分析能力薄弱、对原因依据类表达逻辑混乱等。在复习备考中，需要对比光合作用光反应和暗反应区别与联系，同时进行专项练习巩固，提高理解能力、获取信息能力和表达能力，注意避开易错陷阱，才能从容应对这类题。

易错陷阱1：光反应和暗反应的场所。误以为光合作用只能在叶绿体进行；误以为液泡和叶绿体的色素均参与光合作用；误以为叶绿体内膜和外膜参与光合作用。误以为离体的叶绿体不能进行光合作用。

易错陷阱2：光反应和暗反应的条件。误以为暗反应在无光条件下可以长期进行；误以为暗反应必须在暗处进行。

易错陷阱3：骤然改变某个因素对光反应和暗反应产物的影响。忽视光反应与暗反应的联系，即光反应产物NADPH和ATP对C3还原中的作用、忽视暗反应产物ADP和NADP+对ATP和NADPH形成的影响造成分析错误。

例题1、（2021湖南省·T18）图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题：

（1）图b表示图a中的______结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，最终转化为______和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低．暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中电子传递速率会______（填“加快”或“减慢”）。

（2）为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。

注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。

据此分析：

①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以_________（填“Fecy”或“DCIP”）为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是_________。

②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于_________，从而提高光反应速率。

③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释_________。

例题2、(2020山东·T21)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。

(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是______________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。

(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_____(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是______________________。

(3)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_____(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_________________________________________。

(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是___________________。人工光合作用系统由于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。

1.光反应和暗反应的场所。蓝细菌等光合细菌没有叶绿体，但能进行光合作用。绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上，液泡中的色素不参与光合作用。绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中，叶绿体内膜和外膜不直接参与光反应和暗反应。离体的叶绿体在适宜条件下也能进行光合作用。

2.光反应和暗反应的条件。光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物NADPH和ATP，因此暗反应在无光条件下不可以长期进行。光照主要影响光反应，温度和二氧化碳浓度主要影响暗反应。

3.环境骤变对光合作用中间产物含量的影响

当外界条件改变时,光合作用中C3、C5、NADPH、ATP含量和（CH2O）合成量变化可以用以下图解和模型进行分析:

(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。

(2)以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,NADPH（[H]）和ATP含量变化是一致的。

(3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路””(C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定)，才能避开试题陷阱。

4.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素和叶绿素吸收绿光最少 。

1. 光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列关于改变反应条件而引起的变化，正确的是              (　　)

A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小

B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大

C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小

D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小

2.(2020全国卷Ⅱ·T30)为了研究细胞器的功能，某同学将正常叶片置于适量的溶液B中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题：

(1)该实验所用溶液B应满足的条件是______________________(答出2点即可)。

(2)离心沉淀出细胞核后，上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解，原因是此上清液中含有_________________________________________________。

(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光，________(填“有”或“没有”)氧气释放，原因是_________________________________________________。

3.（2022山东·T21）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂 L 可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。

（1）光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是____________。

（2）强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有_________________、

_______________（答出 2 种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是________________。

（3）据图分析，与甲组相比，乙组加入 BR 后光抑制_______________（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明 BR 可能通过____________________发挥作用。

1.（2022湖南·T13不定项选择）在夏季晴朗无云的白天，10 时左右某植物光合作用强度达到峰值，12 时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是（   ）

A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的 CO2 量减少

B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的 CO2 量大于光合固定的 CO2 量

C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低

D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降

2.如图表示绿色植物叶肉细胞内的部分代谢过程，相关叙述错误的是(　　)

A.在细胞质基质中发生过程①时，会释放少量能量

B.过程③和④都发生在叶绿体基质中

C.过程③主要消耗过程①、②产生的[H]

D.突然增大光照强度，则短时间内叶绿体中C3含量会减少

3. (2021广东·T12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是

A.Rubisco存在于细胞质基质中        B.激活Rubisco需要黑暗条件

C.Rubisco催化CO2固定需要ATP      D.Rubisco催化C5和CO2结合

4.（2019·海南卷） 下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是 (　　)

A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能

B.红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a

C.光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与

D.红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用

5.（武汉市2022二月调研考·T4）我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列相关分析正确的是

A.①、②、③过程是卡尔文循环的过程

B.②、③、④的缩合或聚合过程均有肽键形成

C.步骤③、④的顺利进行，需要多种酶的催化，但不需要消耗能量

D.在与植物光合作用固定的CO2量相等时，该体系淀粉的积累量较高

6.（2021湖南卷·T7）绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是（    ）

A.弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用

B.在暗反应阶段，CO2不能直接被还原

C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降

D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度

7. 对下面图解分析错误的是(　　)

A．①将进入线粒体或出细胞，②可为暗反应提供能量

B．突然停止供应CO2，短时间内C3的含量将下降

C．图示过程为叶绿素和藻蓝素参与光合作用的过程

D．H2O中H元素的转移途径为H2O→[H]→糖类和C5

8.(2021辽宁·T22)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：

(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成___________，进而被还原生成糖类，此过程发生在___________中。

（2）海水中的无机碳主要以CO2和HCO3-两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCO3-浓度最高的场所是__________（填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”），可为图示过程提供ATP的生理过程有___________。

（3）某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可将HCO3-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CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。

①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力__________（填“高于”或“低于”或“等于”）Rubisco。

②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是__________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于__________（填“吸能反应”或“放能反应”）。

③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用__________技术。

（4）通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有__________。

A. 改造植物的HCO3-转运蛋白基因，增强HCO3-的运输能力

B. 改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成

C. 改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力

D. 将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物

9.（华大新高考联盟2022届高三4月教学质量·T21）全世界有一半的人口食用水稻，水稻总产量占世界粮食作物产量第三位，仅次于玉米和小麦，是人类重要的粮食作物之一。某科研小组利用水稻进行了研究和实验，请分析并回答下列问题：

（1） 夏季晴朗的一天，将一盆水稻幼苗置于密闭透明装置内，测得一段时间内装置中CO2浓度的变化如下图所示。请回答下列问题：

① 光合作用中的暗反应在__________中进行，其中固定CO2用到的C5在__________阶段实现再生，C5再生__________（填“需要”或“不需要”）光反应提供的ATP和NADPH。

② A点________（填“是”或“不是”）水稻幼苗开始进行光合作用的时刻，此时水稻叶肉细胞光合作用强度_________（填“大于”、“等于”或“小于”）呼吸作用的强度，原因是________________________。

③ 如果在B点时突然遮光，短时间内叶绿体中C3含量_____，原因是_______________。

④ 一天之内，水稻幼苗积累的有机物最多的时刻是图中__________点。

（2） 研究人员用1mmol/LNaHSO3溶液对乳熟期温室水稻进行处理，研究NaHSO3溶液对水稻光合作用速率和呼吸作用速率的影响，得到了如图所示的结果。请分析并回答下列问题：

① 据图分析，1mmol/LNaHSO3溶液对水稻的呼吸作用和净光合作用速率的影响：

____________________________________________。

② 研究人员观察水稻叶片后推测，1mmol/LNaHSO3溶液可能增加了叶片内叶绿素的含量，请写出实验思路并预期实验结果：

实验思路：______________。

预期结果：___________________________________________________。

10. (2022届长郡十八校联盟高三第2次联考·T17)生活在干旱沙漠中的仙人掌，其叶肉细胞中存在特殊的固碳模式，具体过程如图所示，请分析并回答：
(1)仙人掌夜间能吸收来自大气中的CO2，通过一系列反应生成______，并储存 于液泡中，达到固定 CO2目的。但该过程中叶绿体却没有合成糖类等有机物，其原因是__________________。
(2)白天气温升高，植物将气孔关闭以减少蒸腾作用，此时叶肉细胞中固定CO2的场所是______________________。该段时间内进行光合作用的机制是___________________________。
(3)为了利用现代生物学技术将仙人掌的这种固碳模式引入农作物，增强农作物抗旱能力，科学家对仙人掌的净光合速率进行进一步研究。若白天仙人掌叶肉细胞中每小时呼吸作用产生CO2为a mol，同时苹果酸每小时分解产生CO2为b mol，则白天该细胞每小时积累葡萄糖为________mol(光合作用产物和呼吸作用底物均为葡萄糖)。研究发现，通过图示过程仙人掌积累的葡萄糖很少，则限制其光合作用的主要外界因素有___________________(答两点即可)。