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考点13 光合色素及光合作用的基本过程
一、叶绿体的结构与功能
1. 叶绿体的结构
2. 叶绿体的功能：进行光合作用的场所。
二、叶绿体功能验证实验——恩格尔曼实验
1. 实验一
2. 实验二
【实验历程】把载有
（叶绿体呈螺旋带状分布）和
的临时装片放在没有空气的小室内，进行以下两组实验，一组在黑暗中
用极细的光束照射水棉，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部分集
中；另一组把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
【实验结论】光合作用的场所是
，且叶绿体进行光合作用产
生
。
1
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3. 恩格尔曼实验方法的巧妙之处
（1）巧选实验材料：选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用需氧细菌可以
确定释放氧气多的部位。
（2）妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
（3）巧妙设计对照实验：用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照
实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
三、绿叶中色素的提取和分离
1. 实验原理
（1）提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂
中，用无水乙醇可提取叶绿体中的色
素。
（2）分离原理：不同的色素在
中的
不同，溶解度越
的色素随层析液在滤纸上的
扩散速度就越
，反之则慢。
（3）分离方法：
。
2. 实验步骤
（1）色素的提取
【实验历程】紧接着，他又做了一个实验：用透过
的
光照射
临时装片，发现大量的
聚集在
红光和蓝紫光区域。
【实验结论】叶绿体吸收的主要是
。
2
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（2）色素的分离
若将长条形滤纸条换成圆形滤纸观察层析实验结果，将出现四个同心圆，色素种类从外向内的顺
序与滤纸条从上到下的顺序相同。
3. 色素提取和分离实验异常现象及原因分析
3
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问题
原因
收集到的滤液颜色过浅
1. 未加 （石英砂），研磨不充分
2. 使用放置数天的菠菜叶，滤液中的叶绿素含量过少
3.
加入大量无水乙醇，提取液浓度太低（正确做法：分次加入少
量无水乙醇提取色素）
4. 未加 或加入过少，色素分子被破坏
滤纸条色素带重叠
滤液细线画得
滤纸条上看不见色素带
1. 忘记画
2. 滤液细线接触 ，且时间较长，色素全部溶解到层析液中
四、捕获光能的色素
种类
叶绿素（约3/4）
类胡萝卜素（约1/4）
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
颜色
.
.
.
.
分布
.
化学特性
不溶于
，易溶于酒精、丙酮、石油醚等
.
吸收光谱
功
能
光能
主要吸收
.
主要吸收
.
光能
少数处于特殊状态的
有将光能
转化为电能的作用
参与光合作用的色素只位于叶绿体类囊体薄膜上，液泡中的色素不参与光合作用。
不同种类的光合色素对不同波长的光吸收率不同，对蓝紫光和红光吸收率最高，对绿光吸收率最低。因此，如果蔬菜大棚使
用透光膜，最好选用无色的，因为它可以使各种颜色的光透过，而有色薄膜，如绿色的薄膜只能透过绿光，故使用有色薄膜
会使大棚内的光照强度大大降低。
补充光源时，在同等光照强度下，最好选用叶绿体色素吸收率高的有色光，如蓝紫光或红光。
五、光合作用的过程
1. 光反应与暗反应的过程及产物的分析
4
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阶段
光反应
暗反应
场所
叶绿体的
.
.
条件
、
、酶、水、ADP、Pi、NADP+
多种酶、NADPH、ATP、CO2、C5
物质变化
：
：
：
：
：
能量转化
能→
中活跃的
能
中
的化学能
→
中
的化学能
光反应与暗反
应的联系
光反应产生的NADPH、ATP 为暗反应提供
和
；暗反应产生的ADP、Pi、
NADP+为光反应形成ATP、NADPH 提供了
氧气是水光解的产物，在叶绿体类囊体薄膜上产生，淀粉是在叶绿体基质中产生的。
色素吸收、传递、转化光能过程中不需要酶的催化，而ATP 的合成、CO2的固定、C3的还原离不开酶的催化。
叶绿体离开细胞，保持适宜条件仍可进行光合作用；在离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH 和CO2后，也可完成暗反
应。
2. 化能合成作用与光合作用的比较
化能合成作用
光合作用
不
同
能量来源
体外无机物氧化放出的能量
光能
生物类型
原核生物（如硝化细菌等）
主要为绿色植物，还有蓝细菌等
相
同
代谢类型
自养需氧型
物质变化
将无机物转化为储存能量的有机物
生态地位
.
考法1 环境条件骤变对各物质含量的影响
1. 分析方法——借助模式图，利用表格进行分析（提示：从物质生成和消耗两个方面综合分析）
5
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光照由强变弱，CO2供应不变
光照不变，CO2供应减少
原因
结果
原因
结果
ATP、
NADPH
生成：光反应 ↓
消耗：C3的还原 →
减少
生成：光反应 →
消耗：C3的还原 ↓
增加
C3
生成：CO2的固定 →
消耗：C3的还原 ↓
增加
生成：CO2的固定 ↓
消耗：C3的还原 →
减少
C5
生成：C3的还原 ↓
消耗：CO2的固定 →
减少
生成：C3的还原 →
消耗：CO2的固定 ↓
增加
注：↑表示增强，↓表示减弱，→表示不变。
2. 结果归纳
光照由强变弱，
CO2供应不变
光照由弱变强，
CO2供应不变
光照不变，CO2供应由
充足到不足
光照不变，CO2供应
由不足到充足
ATP 和
NADPH
减少
增加
增加
减少
C5
减少
增加
增加
减少
C3
增加
减少
减少
增加
模型分析
3. 注意（CH2O）的含量变化
（1）正常情况下，（CH2O）的含量变化只与C3的还原有关，且呈正相关。如：当光照不变，CO2供应由
充足到不足时，CO2的固定减少，C3的还原暂时不变→C3的含量减少→C3还原减少→（CH2O）的含量减
分析程序归纳为“一列、二析、三得”
（1）列：列出物质的生成和消耗
（2）析：分析环境变化时，先影响和后影响的反应，遵循“先到先变，后到暂时不变”
（3）得：得出结论
生成↑，消耗→，则↑；生成↓，消耗→，则↓；
生成→，消耗↑，则↓；生成→，消耗↓，则↑。
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少。
（2）若（CH2O）运出受阻，则会导致光合作用速率减慢。
【典例1】 （2022 秋•金水区校级月考）光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对
于改变反应条件而引起的变化，下列相关说法正确的是（ ）
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 的值增加
C．突然将红光改为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小
D．突然将绿光改为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP 的值减小
【典例2】 （2023•焦作开学）如图是叶绿体中进行光合作用的示意图，图中数字表示物质，下列有关分
析正确的是（ ）
A．①表示NADH，③表示ADP 和Pi
B．参与光合作用的酶位于类囊体膜上和叶绿体基质中
C．增加大气CO2浓度，暗反应和光反应速率均会不断提高
D．自然光照条件下，若增加光照强度，则⑤的合成速率降低
【典例3】 （2023•湖北模拟）叶绿体中光合复合体PS Ⅱ是光反应中吸收，传递并转化光能的一个重要场
所，其核心蛋白D1 由叶绿体基因psbA 编码。我国科学家将psbA 进行了改造，使其在高温下易于表达且
产物能够转运至叶绿体内，进而将其导入拟南芥核基因组中，建立了细胞中D1 合成的“双途径”机制。
下列叙述正确的是（ ）
A．D1 蛋白参与CO2的固定与C3的还原
B．D1 蛋白在类囊体腔内发挥相应作用
C．高温下转基因拟南芥中D1 蛋白合成增加
D．核基因组控制合成的D1 蛋白经自由扩散进入叶绿体
【变式1】（2023 春•重庆期中）在正常条件下进行光合作用的某植物，突然停止光照，叶绿体中先后减少
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的物质依次是（ ）
A．ATP、三碳化合物
B．五碳化合物、ADP
C．三碳化合物、NADPH
D．NADPH、五碳化合物
【变式2】（2023•洪山区校级模拟）如图为叶绿体的局部结构示意图，①②指示相应结构。下列相关说
法正确的是（ ）
A．①上分布着多种光合色素，可用无水酒精将它们分离开
B．在有光的条件下，①可为②提供ATP 和NADH
C．光照突然增强，②中C5含量会上升，C3含量会下降
D．①可以增大叶绿体的膜面积，用于附着固定CO2的酶
【变式3】（2023•湖北）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PS Ⅰ和PS Ⅱ光复合体，PS Ⅱ光复合体含
有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PS Ⅱ光复合体上的蛋白质LHC Ⅱ，通过与PS Ⅱ结合或
分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHC Ⅱ与PS Ⅱ的分离依赖LHC 蛋白激酶的催化。下列叙
述错误的是（ ）
A．叶肉细胞内LHC 蛋白激酶活性下降，PS Ⅱ光复合体对光能的捕获增强
B．Mg2+含量减少会导致PS Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱
C．弱光下LHC Ⅱ与PS Ⅱ结合，不利于对光能的捕获
D．PS Ⅱ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
考法2 特殊代谢途径的分析及实验探究
1. 景天酸代谢途径（CAM 途径）
气孔夜间张开，白天关闭。晚上开放气孔吸收CO2，并通过羧化反应形成苹果酸存于植物细胞内的大
液泡中。到了白天，关闭气孔减少水分蒸腾，再把夜间储于细胞大液泡里的酸性物质作脱羧反应，释放的
CO2进入卡尔文循环进行光合作用。
2. C4途径
在酶的催化下将CO2连接到磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）上形成的四碳酸：草酰乙酸。这种固定CO2的
方式称为C4途径。C4可以实现CO2暂时固定和重新释放。
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CAM 途径与C4途径的区别在于，CAM 途径进一步地实现了两次CO2固定时间的错开，从而避免了干旱条件下过度蒸腾作
用对植物体的不利影响。
3. 光呼吸
光呼吸是植物绿色组织在光下吸收O2和释放CO2的过程。虽也放出CO2，但不能转换成ATP，而使光
合产物被白白地耗费掉，所以光呼吸越强，光合生产率相对越低。
4. 实验思路答题方法
（1）根据题意明确实验目的、实验材料、实验方法以及实验要求等；
（2）根据实验目的找出自变量和因变量；
（3）根据实验材料、实验方法、实验要求等确定设置自变量和检测因变量的方法；
（4）分组设置自变量后，再检测因变量（有些自变量的设置可不分组，进行自身前后对照即可）；
（5）预期实验结果和结论（往往与实验目的呼应）。
【典例1】 （2022 秋•瀍河区校级月考）格鲁于1682 年所写的书中提到：芦荟有时尝起来是酸的。班杰
明•海那发现：落地生根的叶子在早晨嚼起来是酸的，到中午时则无味，晚时则略苦，有科学家后来以石
蕊试纸证实了海那的观察。原来景天科植物（如景天、落地生根）的叶子有一个很特殊的CO2固定方式：
夜间气孔开放，吸收的CO2 生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放
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CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列有关分析正确的是（ ）
A．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率将随之提高
B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活在高温干旱地区
C．白天景天科植物叶肉细胞内有机酸和葡萄糖的含量可能呈正相关
D．景天科植物参与卡尔文循环的CO2就是来源于苹果酸的分解
【典例2】 （2022 秋•新华区校级期末）Rubisco 酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高
时，该酶催化CO2与C5反应进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内
生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是（ ）
A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体
B．植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少
C．光合作用过程中，CO2和C5反应需要消耗光反应产生的能量
D．植物细胞呼吸产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质
【典例3】 （2023•莱芜区校级模拟）绿色植物通过光合作用将CO2固定并合成有机物，根据固定CO2的
途径不同，可将植物主要分为C3植物，C4植物和CAM 植物，它们的部分特性如表所示。回答下列问题。
分类
C3植物
C4植物
CAM 植物
光呼吸
？
？
低
CO2固定途径
C3途径
C3途径和C4途径（C4途径：叶
肉细胞中相关酶作用下催化CO2
生成C4，C4被运到维管束鞘细胞
后生成CO2）
C3途径和CAM 途径（CAM 途径：
晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸
储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸
释放CO2完成暗反应）
Rubisco 酶特性
既能催化C5和CO2反应又能催化C5和O2反应
PEP 酶特性
PEP 酶与CO2的亲和力是Rubisco 酶的60 倍，能固定低浓度的CO2
（1）三类植物光反应产物相同，它们的光反应产物是
；Rubisco 酶催化
C5和CO2反应称为
。
（2）光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco 酶使其在光下驱动加氧反应。正午时C3
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植物有光合午休现象而C4 植物无此现象，请分析在正午时，
（填“C3 植物”或“C4 植
物”）的光呼吸强度更小，原因是
。
（3）从CO2 固定途径分析（不考虑光呼吸），与C4 植物相比，CAM 植物的光合速率
（填
“更大”、“更小”或“无差异”），原因是
。
（4）现提供凡士林（可用于堵塞气孔），若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM 植物，药物b
（抑制液泡内苹果酸的分解），清水，注射器，光合速率检测仪等材料，请设计实验证明CAM 植物白
天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自于液泡中的苹果酸的分解
（呼吸作用提供的CO2不予考虑，简要写出实验思路即可）。
【变式1】（2023•重庆模拟）某些植物有如图所示CO2浓缩机制。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（固定CO2的酶）附近的CO2浓度。下列叙述错误的是（ ）
A．推测PEPC 与无机碳的亲和力高于Rubisco
B．具有图示CO2浓缩机制的植物具有较低的CO2补偿点
C．为卡尔文循环提供能量的是腺苷三磷酸
D．具有图示CO2浓缩机制的植物抵抗干旱胁迫能力更强
【变式2】（2023 春•九龙坡区校级月考）Rubisco 酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较
高时，该酶催化C5与CO2反应，进行光合作用，当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒
体内生成CO2，这种在光下吸收O2产生CO2现象称为光呼吸，该过程如图所示，图中[H]都为NADPH，下
列叙述正确的是（ ）
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A．CO2和C5反应需要消耗光反应产生的NADPH 和ATP
B．Rubisco 酶催化C5与CO2或O2反应，不具有专一性
C．绿色植物进行光呼吸的场所只有细胞质基质和线粒体
D．植物光呼吸会导致光合作用最终产生的有机物减少
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考点14 光合作用的影响因素及应用
光合作用强度概念：指植物在
内通过光合作用
的数量。
一、外部影响因素
（一）光照强度
1. 原理：光照强度通过影响
影响光合速率。
2. 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
A 点
植物只进行
，不
进行
.
从外界吸收
，向外界排出
.
AB 段（不含
A、B 点）
呼吸量
光合量
从外界吸收
，
向外界排出
.
B 点
光合量
呼吸量
与外界不发生气体交
换
B 点之后
光合量
呼吸量
从外界吸收
，向外界释放
.
3. 应用：欲使植物生长，必须使光照强度
光补偿点。温室中，适当
光照强度，可以提高光
合速率，增产。
（二）CO2浓度
1. 原理：CO2浓度影响
阶段，制约
的形成。
2. 曲线
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A 与A＇
图1 中A 点表示
，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。
图2 中A＇点表示进行光合作用所需CO2的
浓度。
B 与B＇
B 与B＇对应的CO2浓度，表示
。
限制B 和B＇的因素是
的数量、最大活性及
、
等。
3. 应用
（1）农田中增加
，以增加CO2浓度，如“正其行，通其风”。
（2）温室中可增施
，以增大CO2和无机盐的浓度。
（三）温度
1. 原理：温度通过影响
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
，光合速率增大
B 点
酶处在
，光合速率最大
BC 段
随着温度升高，酶的活性逐渐
，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
（2）温室中，增大
，白天适当升温，夜晚适当降温，保证植物有机物的积累。
（四）水分或矿质元素
1. 曲线
水分
矿质元素
原
理
水既是光合作用的
，又是各种化学反应的
，
如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能
影响气孔的开闭，间接影响
进入植物体内。
矿质元素通过影响光合作用有关的
，
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。
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备
注
水分过多，不利于植物根系有氧呼吸，而进行无氧呼吸产
生酒精，对植物细胞有毒害作用。
矿质元素过多会导致土壤溶液浓度过高，影响
植物根系
，甚至会导致植物细胞
，导致气孔
，
减少，光合
速率下降。
2. 应用
（1）
和
（2）施用有机肥，其中有机物被
分解后既可补充
，又可提供各种
。
二、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
，呼吸量不断
，干物质积累量不断
。
（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
，故干物质积累量逐渐降低。
2. 应用：适当
、
，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长；
。
（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
不断增多，光合速率不断增加
AB
壮叶时，叶面积、叶绿体基本
，光合速率基本稳定
BC
老叶时，随叶龄增加，叶绿素被
，光合速率下降
2. 应用：农作物、果树管理后期应适当
。
考法1 单一因素对光合速率影响的分析与探究
在影响光合作用的因素中，光照强度、温度、二氧化碳浓度等是外界影响因素，而影响光合作用的内
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部因素通常指的是色素的含量、酶的数量（或活性）等。
回答影响因素这类问题时，①要注意审清题中需要回答的是外界影响因素还是内部影响因素；②针对
曲线模型，在曲线上升阶段，限制因素为横坐标表示的因子，当曲线不再上升，要从内部因素（如色素含
量、酶活性等）和横坐标表示的因子之外的环境因素（如温度、CO2浓度等）进行分析；③若为表格，则
可先将表格信息转化成曲线图再进行分析。
【典例1】 （2023•河南模拟）如图表示某植物在不同光照强度下的CO2吸收量和释放量情况，其中B、C
两点分别表示光补偿点和光饱和点，下列说法错误的是（ ）
A．A 点对应的CO2释放量可以表示植物在黑暗环境中细胞呼吸强度
B．B 点的含义是植物的光合作用与细胞呼吸强度相等时所对应的光照强度
C．C 点的含义是植物的光合作用强度不再随着光照强度的增加而增加的最小光照强度
D．若该植物生存环境中的CO2浓度下降，则B 点会右移，C 点会左移，D 点会右上移
【典例2】 （2023•高新区校级模拟）我国是一个农业大国，几千年来中国人民利用勤劳和智慧创造了无
数辉煌，在农业上积累了丰富的经验，许多经验被编成了通俗易懂的谚语广为流传，下列有关农谚的解释
错误的是（ ）
选项
农谚
解释（生物学原理）
A
犁地深一寸、等于上层粪
犁地有利于根部细胞有氧呼吸，促进对无机盐的吸
收
B
地尽其用用不荒，合理密植多产粮
提高种植密度可提高光合作用速率，从而提高产量
C
农家两大宝，猪粪、红花草（豆科植
物）
豆科植物根系上的根瘤菌起到固氮肥田的效果
D
人在屋里热的跳，稻在田里哈哈笑
温度通过影响酶的活性来影响光合作用
A．A
B．B
C．C
D．D
【典例3】 （2022•重庆一模）“精准灌溉”是在全球水资源短缺的大背景下，我国实现农业现代化的重
要措施之一。为节约灌溉用水，研究人员在夏季晴天里，探究了低水分灌溉（土壤含水量为35﹣45%）条
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件下，增施不同浓度CO2对大棚种植番茄的影响，实验数据如下表：
增施CO2浓度μmol/mol
最大净光合速率
μmol•mol﹣2•s﹣1
光补偿点mol•mol﹣1
叶片丙二醛含量
mmol•g﹣1
不增施
6.9
11.1
9.8
700
8.0
7.2
9.5
1000
8.4
5.1
8.7
1300
9.4
4.8
8.3
光补偿点：植物光合作用制造有机物与呼吸作用消耗有机物相等时的光照强度。
丙二醛：是膜结构被自由基氧化伤害的终产物之一，其含量高低可反映膜结构受损程度。
回答下列问题：
（1）在光反应阶段，水在叶绿体的
被光解，为暗反应提供[H]。在色素分离实验中，判
断色素在层析液中溶解度大小可通过滤纸条上的
来反映。
（2）由表可知，低水分灌溉时，增施CO2能显著提高最大净光合速率，推测原因是
。（假设实验过程中呼吸速率不变）
（3）有人认为，增施CO2能显著降低番茄叶片丙二醛含量是因为CO2浓度升高导致气孔导度下降，减
少蒸腾作用所致。请完善下列实验思路。
①取生长状况相似的番茄植株分成甲、乙两组，
；
②甲组不增施CO2，乙组增施CO2，
。
【变式1】（2023 春•江北区校级期中）下列有关农谚的解释错误的是（ ）
A．“锅底无柴难烧饭，田里无粪难增产”，农家肥分解后可以为农作物提供CO2和无机盐
B．“立秋无雨是空秋，万物（特指谷物）历来一半收”，光合作用需要较多水分
C．“疏禾有谷粜（tiao），密禾捞柴烧”，提高种植密度有利于提高光合速率，从而提高产量
D．“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”，昼夜温差较大，有利于有机物积累，增加产量
【变式2】（2021 春•海港区校级月考）某科研小组为探究干旱对大针茅草的影响进行了相关实验，结果如
下表所示。
组别
处理（适宜
光照下）
净光合速率
（CO2mol•m﹣2•s﹣
1）
呼吸速率
（CO2mol•m﹣2•s﹣
1）
相对气孔
开度（%）
水分利用
效率
A
对照
27.05
10.02
50
1.78
B
干旱
23.55
9.23
35
1.87
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（1）大针茅草的净光合速率是用单位叶面积单位时间内
来表示。C5固定CO2生成C3
的过程
（填“需要”或“不需要”）消耗光反应产生的ATP。
（2）与对照组相比，在干旱条件下，大针茅草的光合速率
（填升高或降低），原因是
。
（3）实验结果表明，干旱时大针茅草通过提高
，缓解干旱对它的伤害。但严重干旱
时，细胞内水分减少，会导致叶绿体结构破坏，类囊体薄膜上的
和
减少，进而影响光反应。
（4）有研究表明，氯化钙与植物激素X 都能提高大针茅草在干旱条件下的净光合速率，并且混合使用
效果更好。请设计实验验证该结论，并写出简要的实验设计思路
。
考法2 多因素对光合速率影响的分析
各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合起作用。但各种因子的作用并不是同
等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓住关键因子。多因素对光合
速率影响的曲线如图所示：
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
表面上看这类题目较复杂，实际上在解答这类题目时，仍然是遵循单一变量原则，每次只分析一个自变量的变化对实验结果
的影响。
【典例1】 （2023•滨州二模）为研究高温对不同植物光合速率的影响，研究者将甲、乙、丙三种植物从
25℃环境移入40℃环境中培养，测得相关数据如图所示。下列结论正确的是（ ）
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A．与40℃相比，25℃环境更有利于三种植物的光合作用
B．据图推测，甲植物的胞间CO2浓度与处理前相等
C．处理后，丙植物光合作用时吸收CO2的速率最慢
D．与乙植物相比，丙植物光合速率降低的原因主要是光反应受到了限制
【典例2】 （2023•武汉模拟）甲植物和乙植物的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图所示。下列叙述
正确的是（ ）
A．CO2浓度为200μL/L 时，限制两种植物光合速率的主要因素均为光照强度或温度
B．CO2浓度为400μL/L 时，甲、乙植物的光合速率相等
C．CO2浓度为500μL/L 时，甲植物水的光解能力强于乙
D．与甲植物相比，乙植物更适合在高CO2浓度条件下生存
【典例4】 （2023 春•开封期末）海带是生活在近岸海域的大型经济藻类。某一研究小组利用CO2植物培
养设备，通过模拟实验研究温室效应和光照强度对海带生长的影响。图乙、图丙分别表示模拟实验的部分
实验结果。已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中培养容器水体pH 无明显变化。请回答下列问题。
（1）图甲中物质A 的作用是
。
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（2）若光照强度突然减弱，短时间内叶绿体中含量随之减少的物质（图甲中参与化学反应的物质名
称）有
。
（3）在模拟实验中，大气CO2浓度为的组是实验组。图乙表明，提高大气CO2浓度对提高海带的生长
速率无明显影响，对此合理的解释是
。
（4）海带养殖场选址要考虑海水悬浮物的大小和数量，请据图丙分析其原因
。
【变式1】（2023 春•沙坪坝区校级月考）为了研究七子花不同冠层叶片的光合作用能力，在相同且适宜的
条件下，研究小组利用图甲所示装置在不同的光照强度下，对七子花不同冠层叶片光合作用强度进行了对
比测定，结果如图乙所示。下列说法错误的是（ ）
A．当光照强度为n 时，测量上层叶片的装置中A、B 两处气体CO2浓度相等
B．光照强度为0.25klx 时，中层叶片和下层叶片CO2的固定速率相等
C．将光照强度由1.25klx 降至1klx 时，短时间内，中层叶片中
的比值升高
D．光照强度大于0.75klx 时，限制三种叶片CO2吸收速率的因素不完全相同
【变式2】（2022•山东开学）低温是影响黄瓜幼苗光合作用的重要因素，H2S 作为气体信号分子，对植物
的光合作用具有一定的调控作用。甲图表示黄瓜幼苗光合作用的过程，其中 PSI 和 PSII 是吸收、传递、
转化光能的光系统。乙图表示外源施用NaHS（H2S 供体）、HT（H2S 清除剂）和不做处理（CK）时，低
温胁迫前后黄瓜幼苗光合速率的变化情况。请回答：
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（1）甲图中物质 A 是
，物质 B 是
。据甲图分析，PS Ⅱ应是叶绿体类囊体薄膜上由
蛋白质和
组成的复合物。
（2）低温可降低黄瓜幼苗的光合效率，主要是低温降低了
。据乙图分析，你能得出的结论
是
。
（3）有实验表明，NO 也对植物的光合作用有一定的调控作用。已知植物体自身代谢会产生 H2S 和
NO，欲研究 H2S 和 NO 在调控黄瓜幼苗的光合作用方面是否具有协同作用，现提供NaHS、HT、SNP
（NO 释放化合物）、Hb（NO 清除剂），其他材料满足供应，请简要写出实验思路。
考法3 影响光合作用因素的应用
1. 在生产实践中的应用
（1）合理密植：增大光合作用面积，提高光能利用率。
（2）间作套种：充分利用光能，提高光能利用率。
（3）遮光或补光：阴生植物的光饱和点和光补偿点均低于阳生植物，因此在强光照时应适当遮光；在连
续阴雨天，为提高植物的光合作用，应适当补光。
（4）夜间降温：降低酶的活性，降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗，然而，昼夜温差并非越大越
好，因为夜晚温度过低时，呼吸酶活性过小，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱矿质离子的吸收等代谢
过程，从而制约次日的光合作用，这对作物生长显然不利。
【典例1】 （2023 春•浉河区校级期末）下列有关生物学原理在农业生产中应用的叙述，错误的是
（ ）
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A．在同一块地里轮流种植不同作物可提高产量，这与不同作物根系对矿质元素的选择性吸收有关
B．脂肪比糖类的碳氢比例高，而油料作物种子富含脂肪，因此油料作物种子要进行深层播种
C．合理密植不仅可以使植物更充分利用光能，而且可以保持空气流通，适当提高CO 浓度以提高光合
₂
效率
D．适当松土不仅可以促进植物根系的有氧呼吸，而且可促进土壤中好氧微生物对土壤中有机物的氧化
分解，但松土过度不利于土壤肥力的保持
【典例2】 （2023 春•万州区校级期中）鬼箭锦鸡儿（灌木）和紫羊茅（草本）是高寒草甸生态系统的常
见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响，研究结果如图所示。以下分析错
误的是（ ）
注：相对生物量＝单株干重/对照组（C1T1）单株干重
A．植物的光合作用在生态系统的物质循环和能量流动中起重要作用
B．仅温度升高对鬼箭锦鸡儿、紫羊茅生长的影响分别为抑制生长、促进生长
C．仅CO2浓度升高对鬼箭锦鸡儿、紫羊茅生长的影响分别为无影响、促进生长
D．温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变
考法4 （实验）探究不同环境因素对光合作用的影响
1. 实验原理：
2. 实验装置
（1）中间盛水玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。
（2）因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量（或浮起相同
数量的叶片所用的时间长短）来衡量光合作用的强弱。
3. 光合作用实验探究中常用实验条件的控制
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（1）光照强度：光照强度的大小可用不同功率的灯泡或相同功率的灯泡但与植物的距离不同进行控制。
（2）CO2：若确认CO2是光合作用的原料，应以CO2的有无为自变量，如一组添加NaHCO3，另一组添加
NaOH）。
若探究CO2浓度对光合速率的影响，则应以不同浓度的CO2缓冲液为自变量。
（3）温度：不同温度可以用不同恒温装置控制。
【典例1】 （2023•天门模拟）为了研究不同补光处理对温室番茄产量、干物质分配的影响，研究人员在
日光温室中以番茄为实验材料，设置若干个红（R）、蓝（B）光比例进行实验，以未补光植株为对照组
（CK），实验组中红、蓝光比例分别为R：B＝4：1、R：B＝7：1、R：B＝9：1，实验结果如表所示。
回答下列问题：
不同补光处理对日光温室番茄地上部干质量和地上部干物质分配的影响处理
处理
茎（%）
果（%）
叶（%）
平均每株地上部总干质量（g）
CK
12.6
60.0
27.4
360
R：B＝4：1
11.2
62.3
26.5
460
R：B＝7：1
8.6
69.3
22.1
580
R：B＝9：1
11.3
63.6
25.1
460
（1）本实验补充光源用的是红光和蓝光，其依据的主要原理是
。若在以R：B＝4：1 的光源补光的实验过程中突然停止补光，短时间内C3的含量将
。
（2）从增加产量的角度考虑，在该实验的三组补光比例中，
为最佳补光比例，依据是
。
（3）若想要进一步确定番茄产量较高的补光比例，请设计实验进行探究，主要的实验思路是
。
【典例2】 （2022•开封二模）生物学小组探究影响某植物光合作用的因素，图1 为研究光合作用的实验装
置（叶圆片用气泵抽出气体直至叶片沉人水底），实验方案见表，记录30min 内上浮叶圆片平均数。请回
答下列问题。
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组别
实验条件
温度（℃）
白炽灯（W）
1
10
120
2
20
40
3
20
80
4
20
？
5
30
120
（1）为探究温度对光合作用的影响，应将组4 中的白炽灯控制为
w。
（2）可根据上述实验中的
比较光合作用的强弱，原因是
。
（3）进一步按上述实验方案增加相应实验组后，发现随着光照强度不断增加，当达到某一强度时，
30min 内叶圆片上浮片数就不再增加了，造成此现象的外界限制因素是
。
（4）在适宜的条件下测得实验数据绘制成图2。有人依据图2 推测：“在BC 段，提高温度，可以缩短
叶圆片上浮的时间”。此推测是否合理？
。简述理由
。
【变式1】（2022•莒南县校级开学）某课题小组研究了同等强度的红光、蓝光对番茄幼苗光合作用的影响，
实验结果如下表所示，回答下列问题：
组别
叶绿素含量（mg/
cm2）
气孔导度mol/m2/s
净光合速率
μmol/m2/s
自然光
2.03
164.57
5.3
红光
2.73
142.33
4.28
蓝光.
1.73
222.00
7.28
注：气孔导度越大，气孔开放程度越高
（1）叶绿素位于叶绿体的
，这些 色素吸收的光能的用途是
。试举出番茄植株中除叶肉细胞外含有光合色素的一种细胞
。
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（2）与自然光照射组相比，红光照射组幼苗的光合色素总量
，但净光合速率下降的原因是
，限制 了光合速率的提高。
（3 ）冬天利用温室种植番茄时，根据表中数据对番茄增产提出的建议是
。
（4）若要探究红光和蓝光对番茄幼苗叶片中类胡萝卜素的含量是否有影响，请设计实验并写出简单的
实验思路。（不要求写出实验结果和结论）
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