2023年高考生物全國(guó)通用易錯(cuò)題07關(guān)于光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)關(guān)系分析(解析版)

易錯(cuò)點(diǎn)07關(guān)十光臺(tái)作用光「『相「反『關(guān)系分析

光合作用相關(guān)知識(shí)是高考命題必考的內(nèi)容之一，光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的關(guān)系常常以選擇題或非選

擇題形式考查。這類(lèi)試題丟分的原因有對(duì)光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系不理解、對(duì)題目新情境有效

信息獲取能力和分析能力薄弱、對(duì)原因依據(jù)類(lèi)表達(dá)邏輯混亂等。在復(fù)習(xí)備考中，需要對(duì)比光合作用光反應(yīng)

和暗反應(yīng)區(qū)別與聯(lián)系，同時(shí)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)練習(xí)鞏固，提高理解能力、獲取信息能力和表達(dá)能力，注意避開(kāi)易錯(cuò)

陷阱，才能從容應(yīng)對(duì)這類(lèi)題。

易錯(cuò)陷阱1：光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所。誤以為光合作用只能在葉綠體進(jìn)行；誤以為液泡和葉綠體的色素均

參與光合作用；誤以為葉綠體內(nèi)膜和外膜參與光合作用。誤以為離體的葉綠體不能進(jìn)行光合作用。

易錯(cuò)陷阱2：光反應(yīng)和暗反應(yīng)的條件。誤以為暗反應(yīng)在無(wú)光條件下可以長(zhǎng)期進(jìn)行；誤以為暗反應(yīng)必須在暗

處進(jìn)行。

易錯(cuò)陷阱3：驟然改變某個(gè)因素對(duì)光反應(yīng)和暗反應(yīng)產(chǎn)物的影響。忽視光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系，即光反應(yīng)產(chǎn)

物NADPH和ATP對(duì)C3還原中的作用、忽視暗反應(yīng)產(chǎn)物ADP和NADP+對(duì)ATP和NADPH形成的影響造

成分析錯(cuò)誤。

例題1、（2021湖南省?T18）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(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：

圖b注：e來(lái)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(guò)程將水分解成。2、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CO?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(huì)（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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy或DCIP替代NADP+為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速

率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。

7；綠體類(lèi)型葉綠體A：葉綠體B：雙層膜葉綠體C：雙層膜葉綠體D：所有膜結(jié)

局部受損，類(lèi)囊體

雙層膜結(jié)瓦解，類(lèi)囊體松構(gòu)解體破裂成顆粒

略有損傷

構(gòu)完整散但未斷裂或片段

實(shí)驗(yàn)一：以Fecy為電子受體100167.0425.1281.3

時(shí)的放氧量

實(shí)驗(yàn)二：以DCIP為電子受100106.7471.1109.6

體時(shí)的放氧量

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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對(duì)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(guò)程是。

②該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C,表明在無(wú)雙層膜阻礙、類(lèi)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對(duì)值分別為1、0.66、0.58

和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋。

【解析】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(guò)程。

（1）光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上，即圖b表示圖a的類(lèi)囊體膜，光反應(yīng)過(guò)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(huì)減慢。

（2）①比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果表可知：與葉綠體A的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy

為電子受體的放氧量明顯更大，實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP為電子受體的放氧量無(wú)明

顯差異；結(jié)合所給信息："Fecy具有親水性，而DCIP具有親脂性"，可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子

受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。

②在無(wú)雙層膜阻礙、類(lèi)囊體松散的條件下，更有利于類(lèi)囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能，從而提高光反應(yīng)速

率，所以該實(shí)驗(yàn)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(lài)于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過(guò)類(lèi)囊體薄膜上的ATP合酶，

葉綠體A、B、C、D類(lèi)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。

【答案】

（1）類(lèi)囊體膜NADPH減慢

（2）①Fecy

實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于葉綠體A雙層膜完整時(shí)，實(shí)

驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP為電子受體的放氧量與葉綠體A雙層膜完整時(shí)無(wú)明顯差異；

結(jié)合所給信息：“Fecy具有親水性，而DCIP具有親脂性”，可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的

光反應(yīng)有明顯阻礙作用。

②類(lèi)囊體上的色素吸收光能、轉(zhuǎn)化光能

③ATP的合成依賴(lài)于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過(guò)類(lèi)囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、

C、D類(lèi)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

例題2、（2020山東-T21）人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽(yáng)能合成糖類(lèi)，相關(guān)裝置及過(guò)程如下圖所示，其中甲、

乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過(guò)程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類(lèi)的合成過(guò)程相同。

大氣CC>2

太陽(yáng)能,

發(fā)電裝光電極

甲生酶系統(tǒng)

冬務(wù)三糖類(lèi)

模塊1模塊2模塊3

(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是，模塊3中的甲可與CO。結(jié)合，甲為

(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時(shí)間內(nèi)乙的含量將____(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)

時(shí)間較長(zhǎng)，模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生改變，原因是。

⑶在與植物光合作用固定的CO,量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類(lèi)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。人工光合作用系統(tǒng)由于

對(duì)環(huán)境中水的依賴(lài)程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。

【解析】

(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(gè)模塊加起來(lái)相當(dāng)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(guò)程相當(dāng)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C*氣泵突然停轉(zhuǎn)，大氣中CO?無(wú)法進(jìn)入模塊3,相當(dāng)于暗反應(yīng)中CO?濃度降低，

短時(shí)間內(nèi)CO2濃度降低，C3的合成減少，而C3仍在正常還原，因此C3的量會(huì)減少。若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，

模塊3中CO2的量嚴(yán)重不足，導(dǎo)致暗反應(yīng)的產(chǎn)物ADP、Pi和NADP+不足，無(wú)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(huì)發(fā)生改變。

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

用系統(tǒng)中沒(méi)有呼吸作用進(jìn)行消耗，因此在與植物光合作用固定的CO?量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類(lèi)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(huì)將氣孔部分關(guān)閉，導(dǎo)致CO?的吸收量減少，因此光合作用速率

降低。

【答案】

(1)模塊1和模塊2五碳化合物(或：C)

5

(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(méi)有呼吸作用消耗糖類(lèi)(或：植物呼吸作用消耗糖類(lèi))

(4)葉片氣孔開(kāi)放程度降低，CO的吸收量減少

2

知識(shí)總結(jié)

1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所。藍(lán)細(xì)菌等光合細(xì)菌沒(méi)有葉綠體，但能進(jìn)行光合作用。綠色植物中參與光合作用

的色素只存在于葉綠體類(lèi)囊體薄膜上，液泡中的色素不參與光合作用。綠色植物中參與光合作用的酶存在

于葉綠體類(lèi)囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中，葉綠體內(nèi)膜和外膜不直接參與光反應(yīng)和暗反應(yīng)。離體的葉綠體在

適宜條件下也能進(jìn)行光合作用。

2.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的條件。光合作用的過(guò)程可以分為兩個(gè)階段，即光反應(yīng)和暗反應(yīng)。前者在光下才能進(jìn)行，

并在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)；后者在有光、無(wú)光的條件下都可以進(jìn)行，但需要光反應(yīng)的產(chǎn)

物NADPH和ATP,因此暗反應(yīng)在無(wú)光條件下不可以長(zhǎng)期進(jìn)行。光照主要影響光反應(yīng)，溫度和二氧化碳濃

度主要影響暗反應(yīng)。

3.環(huán)境驟變對(duì)光合作用中間產(chǎn)物含量的影響

當(dāng)外界條件改變時(shí)，光合作用中q、1、NADPH,ATP含量和(CHJ)合成量變化可以用以下圖解和模型進(jìn)行

分析：

光

麻

物質(zhì)的量Ma

COjco：物質(zhì)的量

COjco疣足

ER疑;相

G、IHkATP.不足C3(CHsO)

成

量合放it

B、[H]、ATP、

(CHJO)合成量Cs、［H］、ATP

0時(shí)間。時(shí)間時(shí)間

(1)以上分析只表示條件改變后短時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)相對(duì)含量的變化。

(2)以上各物質(zhì)變化中,C和C含量的變化是相反的,NADPH([H])和ATP含量變化是一致的。

35

(3)具體分析時(shí)只有理清C、Q的“來(lái)源”與“去路””(C產(chǎn)生于CO的固定，消耗于C.的還原；Q產(chǎn)生于

C,的還原，消耗于CO的固定)，才能避開(kāi)試題陷阱。

4.類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類(lèi)胡蘿卜素和葉綠素吸收綠

光最少。

舉一反三〉

1.光合作用通過(guò)密切關(guān)聯(lián)的兩大階段——光反應(yīng)和暗反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。下列關(guān)于改變反應(yīng)條件而引起的變化，正

確的是()

A.突然中斷CO供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中C/C的值減小

253

B.突然中斷CO?供應(yīng)會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大

c.突然將紅光改變?yōu)榫G光會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中q/q的值減小

I).突然將綠光改變?yōu)榧t光會(huì)暫時(shí)引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值減小

1.【答案】B

【解析】

A、突然中斷CO?供應(yīng)導(dǎo)致CO2的固定速率降低，葉綠體中C$含量增加、C3含量減少，C5/C3的值增加，

A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B、突然中斷CO?供應(yīng)使C?含量減少，ATP和［H］(即NADPH)含量增多，所以ATP/ADP的值增大，B

項(xiàng)正確；

C、葉綠體中色素對(duì)綠光吸收少，對(duì)紅光吸收多，突然將紅光改變?yōu)榫G光，光能利用率降低，ATP和［H］

含量減少，進(jìn)而使C3含量增多、C$含量減少，C3/C5的值增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤：

D、突然將綠光改變?yōu)榧t光，能利用率提高，ATP和［H］含量增加，ATP/ADP的值增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2020

全國(guó)卷II?T30)為了研究細(xì)胞器的功能,某同學(xué)將正常葉片置于適量的溶液B中，用組織搗碎機(jī)破碎細(xì)胞，

再用差速離心法分離細(xì)胞器?；卮鹣铝袉?wèn)題：

(1)該實(shí)驗(yàn)所用溶液B應(yīng)滿足的條件是一(答出2點(diǎn)即可)。

⑵離心沉淀出細(xì)胞核后，上清液在適宜條件下能將葡萄糖徹底分解，原因是此上清液中含有

(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙

層膜破裂后再照光，(填“有”或“沒(méi)有”)氧氣釋放，原因是

____________________________________________________________________________________O

2.【答案】

(DpH應(yīng)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的相同，滲透壓應(yīng)與細(xì)胞內(nèi)的相同

(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)組分和線粒體

(3)有類(lèi)囊體膜是H0分解釋放0的場(chǎng)所，葉綠體膜破裂不影響類(lèi)囊體膜的功能

22

【解析】

(1)為研究細(xì)胞器的功能，在分離細(xì)胞器時(shí)一定要保證細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的完整和功能的正常，因此本實(shí)驗(yàn)所用

溶液B的pH應(yīng)與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的相同，滲透壓應(yīng)與細(xì)胞內(nèi)的相同。

(2)離心沉淀出細(xì)胞核后，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)組分和線粒體均分布在上清液中，與有氧呼吸有關(guān)的酶在細(xì)胞質(zhì)基

質(zhì)和線粒體中，因此在適宜的條件下，上清液能將葡萄糖徹底分解。

(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙

層膜破裂后再照光，因?yàn)轭?lèi)囊體膜是H0分解釋放0的場(chǎng)所，葉綠體膜破裂不影響類(lèi)囊體膜的功能，所以

22

仍有氧氣釋放。

3.(2022山東?T21)強(qiáng)光條件下，植物吸收的光能若超過(guò)光合作用的利用量，過(guò)剩的光能可導(dǎo)致植物光

合作用強(qiáng)度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯(BR)對(duì)光抑制的影響機(jī)制，將長(zhǎng)勢(shì)相同的蘋(píng)果幼

苗進(jìn)行分組和處理，如表所示，其中試劑L可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水

分充足的條件下用強(qiáng)光照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。

的處理

中清水

乙

R

丙R

H

BR

3

2

（h）

時(shí)間

上擴(kuò)散

在濾紙

層析液

，隨

素時(shí)

的色

胞中

肉細(xì)

苗葉

果幼

分離蘋(píng)

,

素吸收

中的色

苗葉片

蘋(píng)果幼

可以被

（1）光

o

色是

光的顏

吸收的

素主要

快的色

速度最

率繼續(xù)

產(chǎn)生速

氧氣的

加，但

再增

后不

速率

一定

達(dá)到

反應(yīng)

用暗

合作

苗光

果幼

，蘋(píng)

間內(nèi)

短時(shí)

射后

光照

（2）強(qiáng)

、

有

因

原

的

能

，可

增加

不再

速率

反應(yīng)

用暗

合作

苗光

果幼

。蘋(píng)

增加

。

因是

的原

增加

繼續(xù)

速率

產(chǎn)生

氣的

；氧

可）

因即

2種原

（答出

相

丙組

組與

；乙

弱”）

”或“減

增強(qiáng)

（填“