文档内容
第 17 课时 光合作用的影响因素及其应用
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为
课标要求
糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
1.探究环境因素对光
2022·海南·T3
合作用强度的影响
2023·北京·T3 2023·湖北·T11 2023·重庆·T19 2023·
山东·T21 2023·广东·T18 2022·山东·T21 2022·广
考情分析 2.单、多因子变量对
东·T18 2022·辽宁·T22 2022·江苏·T20 2022·北京
光合作用强度影响的
·T2 2021·福建·T17 2021·山东·T21
机理辨析
2021·河北·T19 2021·海南·T21 2021·北京·T3 2021·
广东·T15 2021·辽宁·T2 2021·湖南·T7
考点一 探究环境因素对光合作用强度的影响
1．光合作用强度
(1)概念：植物在________________内通过光合作用制造________的数量。
(2)表示方法：用一定时间内________________________来定量表示。
2．影响光合作用强度的因素
3．控制影响光合作用实验自变量的方法4．探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中________，光照下叶片进行光合作
用产生________，充满细胞间隙，叶片又会________。光合作用越强，单位时间内圆形小叶
片上浮的数量________。
(2)实验中变量分析
自变量 不同________________
控制自变量 调节__________________进行控制
因变量
检测因变量 同一时间段内__________________
对无关变量
进行控制 ________________等保持一致
(3)实验流程：取材→排气→沉水→分组→光照→观察并记录。
(4)实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片也
________。
(5)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也________(单位时间
内圆形小叶片中产生的O 越多，浮起的圆形小叶片也越多)。
2
(1)在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中，NaHCO 浓度越高，叶片浮起来的速率就
3
越快( )
(2)在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中，若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发
热造成的温度变化对实验的影响，应在灯泡和光源之间加一玻璃水柱进行隔温处理( )
(3)因为配制的NaHCO 溶液中不含O ，所以整个实验过程中叶圆片只能进行无氧呼吸(
3 2
)
考向一 探究环境因素对光合作用强度的影响
1．(2024·北京房山区高三联考)某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO 浓度对光合
2
作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。下列说法正确的是( )A．该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于无关变量
B．图乙bc段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降
C．图乙c点之后曲线上升，说明随NaHCO 浓度增加光合作用增强
3
D．将图甲装置中的NaHCO 溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度
3
2．(2022·海南，3)某小组为了探究适宜温度下CO 对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆
2
片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO 溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，
3
记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A．本实验中，温度、NaHCO 浓度和光照都属于自变量
3
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5%NaHCO 溶液中叶圆片光合速率最高
3
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理
1．内部因素
(1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
注：影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。
(3)叶面积指数
2．外部环境因素
(1)单因子变量对光合速率的影响
①光照强度
②CO 浓度
2③温度
④水分或矿质元素
(2)多因子变量对光合速率的影响(1)温室条件下，通过增施农家肥增产的原因是其可以提高作物对有机物的吸收( )
(2)适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度( )
(3)玉米幼苗从土壤中吸收的水分主要用于光合作用( )
(4)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO 浓度时，其光合速率就随之增加( )
2
(5)整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和细胞呼吸强度相等( )
光合作用是一系列的光化学步骤和物质转变过程，影响其变化的因素也是多方面的，请同学
们结合如下问题深度认知各种因素影响光合作用变化的内在机理。
(1)若图1为某作物光合速率随光照强度的变化曲线。请绘出 B点时，该植物的叶肉细胞中
的气体交换图解。
(2)上述曲线图是在光合作用的最适温度25 ℃条件下测得数据绘制的曲线，现若将温度提高至细胞呼吸的最适温度30 ℃，再测得数据绘制曲线，则图中A、B、C、D点分别如何移动？
若该植物缺少镁离子，则图中A、B、C、D点分别如何移动？若上述曲线图是阳生植物的
相关曲线，则阴生植物的曲线中B、C、D点分别如何移动？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)如果将光照强度继续加强，会导致后期植物光合作用下降，其原因可能有两种：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为了选择适宜栽种的该作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S、S、
1 2
S 的光补偿点和光饱和点，结果如图2和图3。最适宜在果树林下套种的品种是__________，
3
理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
最适应较高光照强度的品种是__________。若增加环境中CO 浓度后，测得S 的光饱和点
2 2
显著提高，但S 的光饱和点却没有显著改变，原因可能是在超过原光饱和点的光照强度下，
3
S 的光反应产生了过剩的______________________，而S 在光饱和点时可能__________(填
2 3
序号，多选)。
①光反应已基本饱和 ②暗反应已基本饱和
③光、暗反应都已基本饱和
考向二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理
3．(2022·北京，2)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO 浓
2
度的关系如图。据图分析不能得出( )A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B．在一定的范围内，CO 浓度升高可使光合作用最适温度升高
2
C．CO 浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小
2
D．10 ℃条件下，光合速率随CO 浓度的升高会持续提高
2
4．(2021·广东，15)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在
叶肉细胞中的分布及位置不同(图1所示)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图2所示)，进
而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，
下列叙述错误的是( )
A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO 与呼吸释放CO 等量时的光照强度)
2 2
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
考向三 光呼吸和光抑制
5．(2022·江苏，20)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。
Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO 和O 竞争与其结合，分别催化C 的羧化与氧化。C
2 2 5 5
羧化固定CO 合成糖；C 氧化则产生乙醇酸(C )，C 在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成
2 5 2 2
光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题：(1)图 Ⅰ 中，类囊体薄膜直接参与的代谢途径有__________(从①～⑦中选填)，在红光照射
条件下，参与这些途径的主要色素是______________________。
(2)在C 循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的__________在过氧
2
化氢酶催化下迅速分解为O 和HO。
2 2
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO 浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO 浓度
2 2
的变化，获得曲线a、b(图Ⅱ)。
①曲线a,0～t 时段(没有光照，只进行细胞呼吸)段释放的CO 源于细胞呼吸；t ～t 时段，
1 2 1 2
CO 的释放速度有所增加，此阶段的CO 源于______________________。
2 2
②曲线b，当时间到达t 点后，室内CO 浓度不再改变，其原因是__________________。
2 2
(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸
脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，从而降低了光呼吸，提高了植株生物量。
上述工作体现了遗传多样性的__________价值。拓展延伸 光呼吸
(1)发生条件
①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO 进入叶片和O 逸出叶片。
2 2
②Rubisco具有两面性(或双功能)。
(2)过程
(3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。
(4)危害
①在较强光下，光呼吸加强，使得C 氧化分解加强，一部分碳(1/4)以CO 的形式散失，从
5 2
而减少了光合产物的形成和积累。
②光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。
(5)意义
①防止强光对叶绿体的破坏：强光时，光反应速率大于暗反应速率，叶肉细胞中会积累ATP
和NADPH，这些物质积累会产生自由基，自由基会损伤叶绿体；强光下，光呼吸加强，会
消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。
②回收了3/4的碳元素，避免了过多的碳损失。
③消除乙醇酸(C )，避免了乙醇酸(C )积累，使细胞免受伤害。
2 2
④在干旱和高辐射胁迫下，叶片气孔关闭或外界CO 浓度降低、CO 进入受阻时，光呼吸释
2 2
放的CO 能被卡尔文循环再利用，以维持糖类等有机物的合成。
2
6．(2022·山东，21)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。
拓展延伸 光抑制
植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合
作用的光抑制。
(1)光抑制机理：光合系统的破坏，PS Ⅱ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果：电子
传递受阻，光合效率下降。
(2)光抑制的主要防御机制
①减少光吸收，植物体也可以通过叶运动(减少叶片与主茎的夹角)或叶绿体运动这种对强光
的快速响应以减少对光的吸收，从而避免光抑制。
②增加热耗散：a.当依赖能量的叶绿素荧光猝灭增加时，通过增加激发能的热耗散可以部分
避免光抑制。降低光饱和条件下的PSⅡ的光化学效率，可以避免光抑制破坏的发生。b.在
强光下非光辐射能量耗散增加的同时，玉米黄素含量增加，玉米黄素与激发态的叶绿素作用，
从而耗散其激发能，保护光合机构免受过量光能破坏。
③进行光呼吸：C 植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止强光和CO 亏缺条件
3 2
下发生光抑制。
1．探究光照强度对光合作用强度影响的实验中，抽出小圆叶片细胞间气体后先放在黑暗下
的目的是__________________。给予光照一段时间后叶片上升的原因是__________________。
该实验中NaHCO 的作用是________________，密闭的液滴移动装置中NaHCO 的作用是
3 3
________________________。
2．影响光合速率的外界因素主要是________________________等。3．“正其行，通其风”是通过提高__________________来提高光合作用速率的。夜晚适当
降低温度是为了________________________________________________________________。
4．整个植株表现为单位时间内 CO 吸收量为 0 时，该植株叶肉细胞的光合作用强度
2
________(填“大于”“等于”或“小于”)叶肉细胞的细胞呼吸强度，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．(2018·全国Ⅲ，29节选)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的
叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图
可知，当叶面积系数小于 a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均
________。当叶面积 系数超过 b 时， 群体干物质积累速率降 低，其原因是
_______________________
_____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
6．(2020·全国Ⅰ，30节选)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－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
7.(2019·全国Ⅰ，29)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物
根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。与干旱处理
前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的原因是____________。
8．在光照条件下，叶肉细胞中还会进行光呼吸，即O 与CO 竞争性结合RuBP(C )，O 与
2 2 5 2
RuBP(C )在 Rubisco 催化作用下经一系列反应释放 CO 的过程，该过程会消耗 ATP 和
5 2
NADPH，因此提高农作物的产量需要降低光呼吸。
(1)增施有机肥可以降低光呼吸，理由是_________________________________________。
(2)从反应条件和能量来看光呼吸与有氧呼吸的区别在于___________________________。
