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专题09 光合作用
考点分布 重点难点 备考指南
1.绿叶中色素的提取和分离实 1.光合作用的基本过程
理解掌握光合作用的过程、场所和能
验 2.影响光合作用速率的环境
量转化和影响因素。
2.光合作用的探究过程 因素
理解并掌握色素的分离和提取原理，
3.光合作用的基本过程及影响 3.实验：叶绿体色素的提取
实验步骤以及实验的注意事项。
因素 和分离。
考点一 捕获光能的色素和结构
1．绿叶中色素的提取和分离
（1）实验原理
色素提取原理:色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用____________来溶解色素，从而提取绿
叶中的色素。
色素分离原理:各种色素在____________中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散
速度比 较快，反之则比较慢，从而使各种色素相互分离开来。
（2）实验中几种化学药品的作用
无水乙醇 ：溶解色素，提取色素； 层析液 ：分离绿叶中的色素 ；
二氧化硅 ：增加摩擦力，破坏细胞结构，使____________ ；
____________：防止研磨过程中色素被破坏。
（3）实验流程
（4）实验结果及分析
①从色素带的宽度可推知色素含量的多少依次为:叶绿素a,叶绿素b,叶黄素,胡萝卜素。
②从色素带的位置可推知色素在层析液中的溶解度大小依次为:胡萝卜素,叶黄素,叶绿素
a, 叶绿素b。色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度
_________ 橙黄色 _________ _______ _______
叶黄素 黄色 较少 较高 较快
_________ 蓝绿色 _________ 较低 较慢
叶绿素b 黄绿色 较多 _______ _______
2.叶绿体的结构及其中的色素
(1)叶绿体的结构模式图
结构
(2)功能：进行_______的场所。
1．捕获光能的色素及色素的吸收光谱
由图可以看出：叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。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。
2．影响叶绿素合成的因素
（1）光照是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发
黄。
（2）温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素
分子易被破坏，而使叶子变黄。
（3）必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶子
变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，
叶子变黄。1、绿叶中色素提取实验出现异常现象的原因分析
(1)滤纸条上色素带颜色过浅的原因分析
①未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出来。
②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。
③一次加入的无水乙醇过多，导致提取液浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
⑤画滤液细线次数过少。
⑥选用的绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少。
(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条未经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色
素扩散不一致。
(3)滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线触及层析液，色素全部溶解到层
析液中。
(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素的色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片
为“黄叶”。
2、光是一种电磁波。可见光的波长范围大约是390～760 nm。一般情况下，光合作用所利
用的光都是可见光。
3、生产上，用无色的玻璃、塑料薄膜做温室大棚的顶棚产量高，因为日光中各种颜色的光
均能通过，作物光合效率高。阴天时，在功率相同的情况下，应该选择补红光和蓝光的照
明灯为蔬菜补充光源？
4、关于光合色素的5点提醒
（1）可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体（如蓝藻等），但是都有光合色素。
（2）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的
光并非不吸收，只是吸收量较少。
（3）植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
（4）不同颜色温室大棚的光合效率比较：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚
主要透过同色光，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高；叶绿素对绿光吸收最少，
因此绿色塑料大棚中植物的光合效率最低；不同颜色的温室大棚光合效率不同，单色光中
蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。
（5）植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
典例1.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂
的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所
得的实验结果依次应为( )
试剂 甲 乙 丙 丁
无水乙醇 － ＋ ＋ ＋
CaCO ＋ ＋ － ＋
3
SiO ＋ ＋ ＋ －
2A．①②③④ B．②④①③
C．④②③① D．③②①④
典例2.植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O 的释放)来
2
绘制的。下列叙述错误的是( )
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO 的吸收速率随光波长的变化来表示
2
D．叶片在640～660 nm波长光下释放O 是由叶绿素参与光合作用引起的
2
考点二 光合作用的过程
1．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把_______转化成储存着能量的有
机物，并且释放出_______的过程。
2．光合作用的探究历程(连线)
3.光合作用过程3．光合作用反应式
1．光反应和暗反应的比较
项目 光反应 暗反应
条件 光、色素、酶 ATP、NADPH、CO、多种酶
2
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
物质变化 水的光解、ATP的合成 CO 的固定、C 的还原
2 3
能量变化 光能转化为活跃的化学能 活跃的化学能转化为稳定的化学能
光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和
联系
Pi。没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成
2.光合作用和化能合成作用的比较
项目 光合作用 化能合成作用
能量来源 光能 氧化无机物释放出的能量
区别
代表生物 绿色植物 硝化细菌
相同点 都能将CO 和HO等无机物合成有机物
2 2
3．环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化
（1）分析方法：需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。
示例：CO 供应正常，光照停止时C 的含量变化
2 3（2）物质含量变化
光照由强到
光照由弱到强， CO 供应由充足到 CO 供应由不足到
2 2
条件 弱，CO 供应不
2
CO 供应不变 不足，光照不变 充足，光照不变
2
变
C 含量 增加 减少 减少 增加
3
C 含量 减少 增加 增加 减少
5
NADPH和
减少 增加 增加 减少
ATP的含量
（CHO）
2
减少 增加 减少 增加
的合成量
4.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析
（1）光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体中有少量的积累，在光反应停止时，暗
反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。
（2）一直光照条件下，会造成NADPH、ATP的过度积累，利用不充分；光照和黑暗间隔条
件下， NADPH、ATP基本不积累，能够被充分利用；因此在光照时间相同的条件下，光照
和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。
例如：若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲一直光照10分钟，黑暗处理10
分钟；乙光照5秒，黑暗处理5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲＜乙。
对光合作用过程的4点说明
（1）C 和 C 并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸（CHO ）就是
3 5 3 4 3
一种三碳化合物。
（2）暗反应不直接需要光，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。
（3）光合作用的产物主要是糖类，还有一些类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。
（4）叶绿体产生的ATP只能用于自身的物质合成，不能直接用于细胞中其他部位的生命活
动。
典例1.如图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C 表示相关物质。有关分析错误
的是（ ）
A．图中A为氧气，可部分释放到空气中
B．图中B为NADPH，外界CO 浓度升高时，B的含量暂时升高
2
C．该过程消耗的NADP＋和C来自于叶绿体基质
D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中
典例2.（2019·菏泽检测）如图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中C 、C 化合物的数量变化。若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时，叶绿体中C 含量
3 5 3
的变化、C 含量的变化分别相当于曲线中的（ ）
5
A．c→d段（X），b→c段（Y）
B．d→e段（X），d→e段（Y）
C．d→e段（Y），c→d段（X）
D．b→c段（Y），b→c段（X）
考点三 光合作用的影响因素及应用
1．光照强度
（1）原理：光照强度影响_______反应，制约NADPH和ATP的产生。
（2）曲线分析
①A点：光照强度为0，此时只进行_______。
②AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO 释放量逐渐减少。
2
③B点：为_______点，细胞呼吸释放的CO 全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞
2
呼吸强度。
④BC段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到C点后不再增强了。
⑤D点：为光饱和点，限制D点以后光合作用强度不再增加的内部因素是______________，
外部因素是_______等除光照强度之外的环境因素。
（3）应用：①温室生产中，适当_______光照强度，以提高光合速率，使作物增产；②阴
生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物_______，间作套种农作物，可合理利用光能。
2．CO 浓度
2（1）原理：CO 影响_______阶段，制约C 的形成。
2 3
（2）曲线分析：图1中A点表示CO 补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO 浓度，图2
2 2
中A′点表示进行光合作用所需CO 的最低浓度。B点和B′点对应的CO 浓度都表示CO 饱
2 2 2
和点。
（3）应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施_______等增大CO 浓度，
2
提高光合速率。
3．温度
（1）原理：温度通过影响_______影响光合作用，主要制约暗反应。
（2应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降
低温室内温度，以降低细胞_______速率，保证植物有机物的积累。
4．水分和矿质元素
（1）原理
①水既是光合作用的_______，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光
合速率下降。另外，水分还能影响_______的开闭，间接影响CO 进入植物体内。
2
②矿质元素通过影响与光合作用有关的_______的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。
如镁可以影响_______的合成从而影响光反应。
（2）应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。
5.多因子综合
(1)曲线分析
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表
示的因子。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活
性，提高光合速率，也可同时适当增加CO 浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，
2
可适当增加光照强度和CO 浓度以提高光合速率。
2
提高大棚内农作物产量的途径
途径 具体方法和注意事项
延长光照时间 夜间适当补充光照：最好选择日光灯，时间不能太长，保证经济效益
合理密植：要适度，避免相互遮光造成减产
增大光合面积
间作、套种：要选择合适的两种作物，减少竞争导致的减产
提高光合作用 提高CO 浓度：如适当通风、焚烧秸秆、施用农家肥
2
强度 合理施肥：如农家肥和化肥配合使用，还要避免施肥过度造成“烧苗”
提高净光合作 适当增大昼夜温差：白天适当升温，夜间适当降温，增加有机物的积累
用速率 量
多因素对光合作用影响的曲线分析方法
解答受多因素影响的光合作用曲线题时，找出曲线的限制因素是关键。具体方法是对
纵坐标或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化，将多因素转变为单一因素，从而确定
限制因素。当曲线上标有条件时，说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。若题干
中描述了曲线的获得前提，如最适温度下测得，则应该考虑温度以外的影响因素。
典例1.(2021·四川省绵阳市高三二诊)细胞代谢在日常生活和生产中应用广泛，下列方法
合理的是( )
A．冬季蔬菜大棚可用蓝色薄膜提高农作物光合速率
B．夜间蔬菜大棚可适当提高温度，有利于提高产量
C．土壤板结后松土主要是促进农作物根系吸收水分
D．充入一定量的氮气可以延长水果蔬菜储藏的时间
典例2.某植物净光合速率的变化趋势如下图所示。据图回答下列问题：
(1)当CO 浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO 浓度在a～b之间时，
2 2
曲线________表示了净光合速率随CO 浓度的增高而增高。
2
(2)CO 浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素
2
是____________。
(3)当环境中 CO 浓度小于a时，在图示的 3种光强下，该植物呼吸作用产生的 CO 量
2 2
________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO 量。
2
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO 浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该
2
同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。
1.(2019·全国Ⅰ，3)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时
间后植株达到40 g，其增加的质量来自( )
A．水、矿质元素和空气 B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤 D．光、矿质元素和空气
2.(2020·天津，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质
分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可
实现连续的CO 固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是( )
2
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO
2
C．类囊体产生的ATP和O 参与CO 固定与还原
2 2
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
3.(2020·河北省衡水中学高三第一次模拟)下列关于光合作用探究历程中相关实验的描述，
错误的是( )
A．饥饿处理后，天竺葵叶片曝光部位可向遮光部位运输小分子有机物
B．受到均匀光照时，好氧细菌分布在水绵带状叶绿体所有受光照部位
C．改变水中H18O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O 所占的比例也随之变化
2 2
D．供给小球藻14CO，叶绿体内含14C的三碳化合物会不断积累
2
4.(2020·江苏，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错
误的是( )
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C．研磨时添加石英砂有助于色素提取D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
5.(2020·山东，21)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CO 结合，甲为________________。
2
(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CO 量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高
2
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。
6.(2020·全国Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的
生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施
对作物的作用有_________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
_________________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是__________________________
(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农
田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达
到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种
作 物 是 ________ ， 选 择 这 两 种 作 物 的 理 由 是
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
________________________________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m－
1 200 1 180 560 623
2·s－1
