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题型 6 从物质与能量视角探索光合作用（核心知
识）
一、光合作用的过程
1、概念
绿色植物通过 叶绿体 ，利用 光能 ，把 二氧化碳 和 水 转化成储存着能量的 有机物
，并释放出 氧气 的过程。
可以用化学反应式表示为：
2、基本过程
阶段 光反应 暗反应
场所 叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 光 、 色素 、酶、水、ADP、Pi、NADP+ 多种酶、NADPH、ATP、CO、C
2 5
水的光解：
CO 的固定：
2
物质变化
ATP 的合成 ：
C 的还原：
3
NADPH 的合成 ：
ATP 、 NADPH 中 活跃 的化学能→
能量转化 光 能→ ATP 、 NADPH 中活跃的 化学 能
(CHO) 中 稳定 的化学能
2
光反应与
光反应产生的NADPH、ATP为暗反应提供 还原剂 和 能量 ；暗反应产生的ADP、Pi为光反应
暗反应的
形成ATP提供了 原料
联系
3、易错提醒
（1）NADPH和ATP的移动途径：从类囊体薄膜到叶绿体基质。
（2）NADPH的作用：活泼的还原剂，储存部分能量为暗反应供能。（3）光反应产生的ATP只能用于叶绿体内部的吸能反应，如暗反应。
4、光合作用的总反应式及元素去向
C：
H：
O： ；
二、影响光合作用的因素
Ⅰ 外部影响因素
（一）光照强度
1、概念：指植物在 单位时间 内通过光合作用 制造糖类 的数量。
2、原理：光照强度通过影响 光反应 影响光合速率。一定范围内，光照强度增强→光反应速率
加快→生成的ATP和NADPH增多→暗反应中C 的还原速率加快→（CHO）增多。
3 2
3、曲线
曲线分析 细胞生理活动 ATP产生场所 叶肉细胞外观表现 图示
植物只进行 细胞呼
细胞质基质和 从外界吸收 O ，
A点 吸 ，不进行 光合 2
线粒体 向外界排出 CO
2
作用
AB段（不含 从外界吸收 O ，
呼吸量 ＞ 光合量 2
A、B点） 向外界排出 CO
2
细胞质基质、
线粒体、叶绿体
与外界不发生气体交
B点 光合量 = 呼吸量
换从外界吸收 CO
B点之后 光合量 ＞ 呼吸量 2
，向外界释放 O
2
4、应用：欲使植物生长，必须使光照强度 大于 光补偿点。温室中，适当 增强 光照强度，
可以提高光合速率，增产。
（二）CO 浓度
2
1、原理：CO 浓度影响 暗反应 阶段，制约 C 的形成。
2 3
2、曲线
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。
2 2
A与A’
图2中A’点表示进行光合作用所需CO 的 最低 浓度。
2
B与B’对应的CO 浓度，表示 CO 饱和点 。
2 2
B与B’
限制B和B’的因素是 酶 的数量、最大活性及 光照强度 、 温度 等。
3、应用
（1）农田中增加 空气流动 ，以增加CO 浓度，如“正其行，通其风”。
2
（2）温室中可增施 有机肥 ，以增大CO 和无机盐的浓度。
2
（三）温度
1、原理：温度通过影响 酶的活性 影响光合作用。
2、曲线
AB段 在B点之前，随着温度升高，酶的活性逐渐 增强 ，光合速率增大
B点 酶处在 最适温度 ，光合速率最大
BC段 随着温度升高，酶的活性逐渐 下降 ，光合速率减小，50℃左右时光合速率几乎为零。
3、应用
（1）农田中 适时播种
（2）温室中，增大 昼夜温差 ，白天适当升温，夜晚适当降温，保证植物有机物的积累。
（四）多因子对光合作用的影响1、曲线
A点前 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高
B点时 横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为坐标图中所标示出的其他因子
2、应用
（1）温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当 提高温度 ，增加光合酶的活性，提高光合
速率，同时也可适当 补充 CO ，进一步提高光合速率。
2
（2）当温度适宜时，可适当增加 光照强度 和 CO 浓度 以提高光合作用速率。
2
（五）水分或矿质元素
1、曲线
水分 矿质元素
水既是光合作用的 原料 ，又是各种化学反应的 介质 矿质元素通过影响光合作用有关的 化合物
原
，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还 ，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可
理
能影响气孔的开闭，间接影响 CO 进入植物体内。 以影响 叶绿素 的合成从而影响光反应。
2
矿质元素过多会导致土壤溶液浓度过高，影响
备 水分过多，不利于植物根系有氧呼吸，而进行无氧呼吸产 植物根系 吸水 ，甚至会导致植物细胞 失
注 生酒精，对植物细胞有毒害作用。 水 ，导致气孔 关闭 ， CO 吸收 减
2
少，光合速率下降。
2、应用
（1） 合理灌溉 和 合理施肥
（2）施用有机肥，其中有机物被 微生物 分解后既可补充 CO ，又可提供各种 矿质元素
2
。
Ⅱ 内部因素
（一）叶面积指数=叶片总面积/植物所占土地面积
1、曲线（1）一定范围内随叶面积指数增大，总光合量不断 增大 ，呼吸量不断 增加 ，干物质积累
量不断 增加 。
（2）当增大到一定程度后，总光合量不再增加，原因是许多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积指数
增大仍不断 增加 ，故干物质积累量逐渐降低。
2、应用：适当 间苗 、 修剪 ，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长； 合理密植 。
（二）叶龄
1、曲线
OA 一定范围内随着幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内 叶绿体 不断增多，光合速率不断增加
AB 壮叶时，叶面积、叶绿体基本 稳定 ，光合速率基本稳定
BC 老叶时，随叶龄增加，叶绿素被 破坏 ，光合速率下降
3、应用：农作物、果树管理后期应适当 摘除老叶、残叶 。
三、化能合成作用与生物代谢类型
1、概念
某些细菌利用体外环境中的某些 无机物 氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能
合成作用，这些细菌属于 自养 生物。
2、化能合成作用与光合作用的比较
（1）相同点：本质相同，都是将 无机物 合成 有机物 。
（2）不同点：利用的能源不同，光合作用利用的是 光能 ，化能合成作用利用的是 化学能 。
四、光合作用与呼吸作用的综合题型分析
题型1 光合作用和细胞呼吸过程的相互关系分析
1、光合作用与有氧呼吸的联系①表示 叶绿体的类囊体薄膜 ；②表示 叶绿体基质 ；③表示 细胞质基质 ；④表示 线粒体基
质 ；⑤表示 线粒体内膜
（1）元素转移
①C：
②H：
③O：
（2）能量转换
2、光合作用与细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向
项目 光合作用 有氧呼吸
来源 H O 的光解 产生 有氧呼吸第 一、二 阶段
2
[H]
去向 还原 C 用于第三阶段 还原 O
3 2
来源 光反应 阶段产生 三个 阶段都产生
ATP
去向 用于 C 的还原 供能 用于 各项 生命活动(植物C 的还原除外)
3 3
题型2 光合作用影响因素综合分析
1、自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化O~b段 夜晚植物只进行 细胞呼吸 ；植物体内的有机物总量 减少 。
a点 凌晨， 温度 降低， 呼吸酶 活性降低，使细胞呼吸 减弱 ，释放的CO 减少。
2
b点 开始 光合作用
b~f段 光合作用与细胞呼吸同时进行
bc和ef段 清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度 ＜ 呼吸作用强度；植物体内有机物的总量 减少
，环境中CO 量 增加 ，O 量 减少
2 2
c点和e点 光合作用强度 ＝ 呼吸作用强度，CO 的吸收与释放达到动态平衡；植物体内有机物总量
2
不变 ，环境中CO 量 不变 ，O 量 不变 。
2 2
其中c点 开始 积累有机物，e点有机物积累量达到 最大 。
c~e段 光合作用强度 ＞ 呼吸作用强度；植物体内有机物总量 增加 ，环境中CO 量 减少
2
，O 量 增多
2
d点 中午 气温 过高，为减少蒸腾作用的水分散失，叶片表皮 气孔部分关闭 ，CO 吸收量
2
减少 ，光合作用强度下降。此现象被称为“光合午休”。【微点拨】
1. 当植物的光合作用强度 = 呼吸作用强度时，叶肉细胞的光合作用强度＞呼吸作用强度 。原因是植物只有
含叶绿体的细胞进行光合作用，而整个植物的所有活细胞都要进行呼吸作用，所以只有叶肉细胞的光合作
用强度＞呼吸作用强度时，才可能使植物的光合作用强度=呼吸作用强度。
2. 经过一昼夜植物生长与否的判断——面积法（S - （ S +S ））
1 2 3
当S - （ S +S ）＞0时，说明一昼夜内有有机物积累，植物生长；
1 2 3
当S - （ S +S ）=0时，说明一昼夜内有机物既不积累，也不消耗，植物不生长；
1 2 3
当S - （ S +S ）＜0时，说明一昼夜内有机物不积累，被消耗，植物不生长。
1 2 3
2、密闭容器内一昼夜CO 浓度与时间的关系曲线
2
AB段 无光照，植物只进行 细胞呼吸
BC段 温度降低， 细胞呼吸 减弱
CD段 微弱光照，开始光合作用，但光合作用强度 ＜ 呼吸作用强度
D点 光合作用强度 = 呼吸作用强度
DH段 光合作用强度 ＞ 呼吸作用强度
H点 光合作用强度 = 呼吸作用强度
HI段 光照减弱，光合作用强度 ＜ 呼吸作用强度，甚至光合作用完全停止
FG段 “ 光合午休 ”现象【微点拨】
1. 经过一昼夜植物生长与否的判断——端点比较法（A点与I点的大小）
当 I 点＜ A 点 时，说明一昼夜内密闭容器中CO 减少，即光合作用强度＞呼吸作用强度，有有机物积累，
2
植物生长；
当 I 点 =A 点 时，说明一昼夜内密闭容器中CO 不变，即光合作用强度=呼吸作用强度，有机物既不积累，
2
也不消耗，植物不生长；
当 I 点＞ A 点 时，说明一昼夜内密闭容器中CO 增多，即光合作用强度＜呼吸作用强度，有机物不积累，
2
被消耗，植物不生长。
2. 尝试画出“密闭容器内一昼夜O 相对含量与时间的关系曲线”
2
题型3 光补偿点与光饱和点的移动规律
1、理清点的含义及相关概念
（1）A点：表示 呼吸速率 的大小。
（2）B点：表示 光补偿点 ，指的是当光合速率=呼吸速率时的光照强度。
（3）C点：表示 光饱和点 ，指的是达到最大光合速率所需要的最小光照强度。
2、分析法——用于长句表述题
（1）植物缺镁时
缺镁导致叶片中叶绿素减少，从而使光合速率下降，但对呼吸速率基本没有影响。故
①为了使光合速率=呼吸速率，需要增加光照强度，故B（光补偿点） 右移 ；
②而叶绿素减少，使得植物在较低光照强度下即可达到最大光合速率，故 C（光饱和点） 左移 ，D点 左下移 ；
③又因为呼吸速率不变，故A点 不移动 。
（2）适当增加CO 浓度（未达到CO 补偿点）
2 2
适当增加CO 浓度，会使暗反应速率加快，而对呼吸速率的影响可以忽略不计，故
2
①由于暗反应速率加快，在较低光照强度下，植物就能达到光合速率=呼吸速率，故B点（光补偿点）
左移 ；
②由于暗反应速率加快，所需的ATP、NADPH增多，则光反应需加强，所以应增加光照强度，故C
（光饱和点） 右移 ，D点 右上移 ；
③由于呼吸速率几乎不变，故A点 不移动 。
（3）适当提高温度时（当温度从25℃提高至30℃）
一般植物光合作用的最适温度为25℃，当温度适当提高，光合速率下降，故
①为了使光合速率=呼吸速率，需要增加光照强度，故B（光补偿点） 右移 ；
②植物在较低光照强度下即可达到最大光合速率，故C（光饱和点） 左移 ，D点 左下移 ；
③一般植物呼吸作用的最适温度为30℃，当温度适当提高，呼吸速率上升，故A点 下移 。
3、面积法——用于快速判断
（1）A点——只看呼吸速率：
当呼吸速率↑，A点 下移 ；呼吸速率↓，A点 上移 ；呼吸速率不变，A点 不移 。
（2）B、C、D——看S 的变化，而S 与净光合速率呈正相关：
BCD BCD
当净光合速率↑，S ↑，则B点 左移 ，C点 右移 ，D点 右上移 ；
BCD
当净光合速率↓，S ↓，则B点 右移 ，C点 左移 ，D点 左下移 。
BCD
例子：当CO 浓度↑时，呼吸速率不变，故 A点不移；而总光合速率增大，所以净光合速率增大，故
2
S ↑，则B点左移，C点右移，D点右上移。
BCD
题型4 “三率”的判定
1、判定方法
（1）曲线判定
①当光照强度为0时，若CO 吸收量为负值，则该值的绝对值表示呼吸速率，该曲线表示净光合速率。
2
②当光照强度为0时，若CO 吸收量为0，则该曲线仅表示真正光合速率。
2
如：请判断下图1中的曲线表示 净光合速率 ；图2中的曲线表示 真正光合速率 。（2）关键词判定
CO O 有机物
2 2
呼吸速率（黑暗条
释放 量 吸收 量 消耗 量
件）
吸收 量、 释放 量、
净光合速率 积累 量、 增加 量
（环境中） 减少 量 （环境中） 增加 量
产生 量、 合成
同化 量、 固定 量、
真正（总）光合速率 产生 量、 制造 量 量、
消耗 量
制造 量
2、相关计算
净光合速率= 真正光合速率 - 呼吸速率
