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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
水绵
（叶绿体呈螺旋带状分布）和
需氧细菌
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
叶绿体
，且叶绿体进行光合作用产
生
氧气
。
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 无水乙醇 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
层析液
中的
溶解度
不同，溶解度越
高
的色素随层析液在滤纸
上的扩散速度就越
快
，反之则慢。
（3）分离方法：
纸层析法
。
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
三棱镜
的光照射
水绵
临时装片，发现大量的
需氧细菌
聚集在
红光和蓝紫光区域。
【实验结论】叶绿体吸收的主要是
红光和蓝紫光
。
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
二氧化硅
（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.
一次性
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
碳酸钙
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
过粗且不直
滤纸条上看不见色素带
1. 忘记画
滤液细线
2. 滤液细线接触
层析液
，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
蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄色
分布
类囊体薄膜
化学特性
不溶于
水
，易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂
吸收光谱
功
能
吸收、传递光能
主要吸收
蓝紫光和红光
主要吸收
蓝紫光
转换光能
少数处于特殊状态的
叶绿素
a 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、CO2、C5
物质变化
水的光解：
ATP
的合成
：
NADPH
的合成
：
CO2的固定：
C3 的还原：
能量转化
光 能→
ATP
、
NADPH
中活跃的
化学
能
ATP
、
NADPH
中
活跃
的化学能
→
(CH
2O) 中
稳定
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
还原剂
和
能量
；暗反应产生的ADP、Pi、
NADP+为光反应形成ATP、NADPH 提供了
原料
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
生产者
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
【分析】光合作用是指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，
并且释放出氧气的过程。光反应阶段发生水的光解和ATP 的合成，暗反应阶段消耗ATP 和[H]合成有机
物。
【解答】解：A、突然中断CO2供应，使暗反应中二氧化碳固定减少，而三碳化合物还原仍在进行，因
此导致C3减少，C5增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C5与C3比值增加，A 错误；
B、突然中断CO2供应使C3减少，因此C3还原利用的ATP 减少，导致ATP 积累增多，而ADP 含量减少，
因此会暂时引起叶绿体基质中ATP 与ADP 比值增加，B 正确；
C、由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，突然将红光改变为绿光，会导致光反应产
生的ATP 和NADPH 减少，这将使暗反应中C3的还原减弱，导致C5减少，C3增多，因此会暂时引起叶
绿体基质中C3与C5比值增大，C 错误；
D、突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP 和NADPH 增加，而ADP
相对含量减少，因此暂时引起叶绿体基质中ATP 与ADP 比值增加，D 错误。
故选：B。
【点评】熟知光合作用过程中的物质变化和能量变化是解答本题的关键之一，能根据实验结果进行合理
的分析是解答本题的必备能力，掌握影响光合作用过程的因素的影响机理是解答本题的另一关键。
【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（ ）
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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
【分析】分析题图：图示为叶绿体进行光合作用的示意图，其中①为NADPH，②为NADP+，③为
ADP+Pi，④为C3，⑤为C5。
【解答】解：A、①表示NADPH，③表示ADP 和Pi，A 错误；
B、参与光合作用的酶位于类囊体膜上（光反应的场所）和叶绿体基质（暗反应的场所）中，B 正确；
C、CO2是光合作用的原料，增加大气CO2浓度会提高光合速率，暗反应和光反应速率均会有所提高，
但不会不断提高，C 错误；
D、自然光照条件下，若增加光照强度，则有机物的合成速率加快，因此⑤的合成速率也加快，D 错误。
故选：B。
【点评】本题结合图解，考查光合作用的相关知识，要求考生识记光合作用的具体过程，能正确分析题
图，再结合所学的知识准确答题。
【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
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、
传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成ATP、NADPH 和氧气，暗反应发生场所是叶绿体
基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合
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物利用光反应产生的NADPH 和ATP 被还原。
【解答】解：AB、分析题意可知，D1 是叶绿体中光合复合体PS Ⅱ的核心蛋白，该复合体主要参与光
反应，故D1 蛋白参与光合作用的光反应阶段，场所位于类囊体薄膜，A、B 错误；
C、分析题意，经改造，psbA 进高温下易于表达且产物能够转运至叶绿体内，故拟南芥细胞核中的基因
psbA 表达合成Dl 蛋白增加，C 正确；
D、D1 蛋白是生物大分子，不能经自由扩散进入叶绿体，D 错误。
故选：C。
【点评】本题是信息推断题，考查知识是光合作用。
【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
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
【分析】2、光合作用的具体过程：
①光反应阶段：场所是类囊体薄膜
a.水的光解：水的光解主要是在光的作用下将水分解为O2、H+和e﹣。
b.ATP 的生成：ADP+Pi
ATP
c.NADPH 的形成：在酶的催化下，NADP+接受H+和e﹣形成NADPH。
②暗反应阶段：场所是叶绿体基质
a.CO2的固定：CO2+C5
2C3
b.C3的还原：2C3
（CH2O）+C5+H2O
【解答】解：在正常条件下进行光合作用的某植物，突然停止光照，将直接影响光反应ATP 和NADPH
的形成，ATP 和NADPH 合成减少后又影响暗反应三碳化合物的还原，导致五碳化合物合成减少。
故选：D。
【点评】本题综合考查光合作用具体过程的过程．解题的关键是掌握光合作用的过程和影响因素。
【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（ ）
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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
【分析】图中①是基粒（由类囊体堆叠而成），②是叶绿体基质。
【解答】解：A、无水酒精可提取光合色素，但不能分离色素，分离色素需要使用层析液，A 错误；
B、在有光的条件下，①可为②提供ATP 和NADPH，不能提供NADH，NADH 是细胞呼吸过程中产
生的，B 错误；
C、光照突然增强，类囊体产生更多的ATP 和NADPH，用于还原C3，生成C5，②中C5含量会上升，
C3含量会下降，C 正确；
D、①可以增大叶绿体的膜面积，但固定CO2的酶不在类囊体膜上，D 错误。
故选：C。
【点评】本题主要考查的是光反应和暗反应的区别和联系的相关知识，意在考查学生对基础知识的理解
掌握，难度适中。
【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
【分析】由题干信息可知，强光下LHC 蛋白激酶的催化LHC Ⅱ与PS Ⅱ的分离，弱光下LHC Ⅱ与
PS Ⅱ结合，来改变对光能的捕获强度。
【解答】解：A、叶肉细胞内LHC 蛋白激酶活性下降，减少LHC Ⅱ与PS Ⅱ的分离，增强PS Ⅱ光复合
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体对光能的捕获，A 正确；
B、Mg2+参与叶绿素的组成，含量减少会导致PS Ⅱ光复合体上的叶绿素含量减少，对光能的捕获减弱，
B 正确；
C、弱光下LHC Ⅱ与PS Ⅱ结合，可增强对光能的捕获，C 错误；
D、PS Ⅱ光复合体含有光和色素，能吸收光能，分解水产生H+、电子和O2，D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
问题的能力。
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。
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。
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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
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
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP
的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供
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的ATP 和[H]的作用下还原生成有机物。
【解答】解：A、由于白天景天科植物叶肉细胞的气孔是关闭的，如果白天适当提高CO2浓度，景天科
植物的光合作用速率不会提高，A 错误；
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，因为该植物气孔白天关闭正好
应对了高温干旱的环境，避免了水分大量蒸发，同时其固定二氧化碳的机制也保证了光合作用的正常进
行，B 正确；
C、白天景天科植物叶肉细胞内有机酸会通过脱羧作用形成二氧化碳参与光合作用，进而合成葡萄糖，
说明白天有机酸的量和葡萄糖的含量呈负相关，C 错误；
D、结合图示可知，景天科植物参与卡尔文循环的CO2除了来源于苹果酸的分解外，还有有氧呼吸产生
的二氧化碳，D 错误。
故选：B。
【点评】本题结合图形，主要考查光合作用的相关知识，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识
的内在联系，并利用相关知识结合题图信息对某些生物学问题进行解释、推理、判断、获取结论的能力。
【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
【分析】光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是
光合作用一个损耗能量的副反应。近年来的研究结果表明，光呼吸是在长期进化过程中，为了适应环境
变化，提高抗逆性而形成的一条代谢途径，具有重要的生理意义。
【解答】解：A、绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体生成CO2，因此场所为叶
绿体基质和线粒体，A 正确；
B、植物光呼吸的过程会消耗C5生成CO2，因此会导致光合作用产生的有机物减少，B 正确；
C、光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需要光反应产生的NADPH 和ATP 参与，C 错误；
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，D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查光合作用和细胞呼吸的相关知识，要求考生识记光合作用的具体过程，能正确分析题
干信息，从中提取有效信息准确答题。
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【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
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）。
【分析】植物的光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为叶绿体的类囊体薄膜，其上分
布着光合色素、与光反应有关的酶，进行水的光解和ATP、NADPH 的生成，光反应的产物为氧气、
ATP 和NADPH；暗反应的场所为叶绿体基质，进行二氧化碳的固定和C3的还原，其中C3的还原需要
光反应产物中的ATP 和NADPH 参与。
【解答】解：（1）光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，发生了水的光解和ATP、NADPH 的生成，
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光反应的产物有O2、NADPH、ATP，其中NADPH、ATP 参与暗反应C3的还原；暗反应包括CO2的固
定和C3的还原，Rubisco 酶催化C5和CO2反应称为CO2的固定。
（2）本题需要结合C3植物和C4植物的特点进行比较。正午时C3植物有光合午休现象，植物气孔关闭，
CO2供应减少，CO2浓度降低，据题干“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”可得：CO2浓度越低，光呼吸强度越大，而C4植物无光合午休现象，故在正
午时，C4植物的光呼吸强度更小。
（3）结合题中表格可知，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，C4 途径可以在CO2浓度较低时有效地将其固定，CO2是光合作用的原料之一，C4植物有
C4途径，而CAM 植物无C4途径，CAM 植物只在晚上气孔打开吸收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，故与C4植物相比，CAM 植物的光合速率更小。
（4）实验遵循对照和单一变量原则，为证明“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”可设计实验思路为：将若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM 植物
均分为两组，一组向植物注射适量清水，另一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于
光下，一段时间后，利于光合速率检测仪检测两组植物光合速率大小并比较。
故答案为：
（1）O2、NADPH、ATP CO2的固定
（2）C4 植物 C3 植物有光合午休现象，气孔关闭，CO2 浓度低，而CO2 浓度低时，O2 会竞争
Rubisco 酶使其在光下驱动加氧反应，而C4植物无光合午休现象，故而C4植物光呼吸强度小于C3植物
（3）更小 C4 途径可以在CO2浓度较低时有效地将其固定，二氧化碳是光合作用的原料之一，C4
植物有C4途径，而CAM 植物晚上气孔打开吸收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，故与C4植物相比，CAM 植物的光合速率更小
（4）将若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM 植物均分为两组，一组向植物注射适量清水，另
一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于光下，一段时间后，利于光合速率检测仪检
测两组植物光合速率大小并比较
【点评】不同植物的光合作用有差异，需要学生根据题干信息进行作答。
【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（ ）
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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
【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，
该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP 中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还
原，二氧化碳固定是二氧化碳与1 分子五碳化合物结合形成2 分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原
是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP 的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
【解答】解：A、题意显示，某些植物有CO2 浓缩机制。即在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶
（PEPC）可将
转化为有机物，而后再进入到维管束鞘细胞中被利用，进而提高Rubisco 附近的
CO2浓度，据此推测，PEPC 与无机碳的亲和力高于Rubisco，A 正确；
B、具有图示CO2浓缩机制的植物能够利用更低浓度的二氧化碳，因此这类植物具有较低的CO2补偿点，
B 正确；
C、腺苷三磷酸是直接能源物质，可为卡尔文循环提供能量的是腺苷三磷酸，C 正确；
D、具有图示CO2浓缩机制的植物对二氧化碳的利用率更高，但未必具有较高的抵抗干旱胁迫的能力，
即根据图示信息不能确定具有图示CO2浓缩机制的植物抵抗干旱胁迫能力更强，D 错误。
故选：D。
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
问题的能力是解答本题的关键。
【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
【分析】光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是
光合作用一个损耗能量的副反应。近年来的研究结果表明，光呼吸是在长期进化过程中，为了适应环境
变化，提高抗逆性而形成的一条代谢途径，具有重要的生理意义。
【解答】解：A、光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需NADPH 和ATP 参与，而在C3的还原过
程中需NADPH 和ATP 参与，A 错误；
B、酶的专一性是指酶能催化一种或少数几种类似底物，Rubisco 具有专一性，B 错误；
C、绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体生成CO2，因此场所为叶绿体基质和线
粒体，C 错误；
D、植物光呼吸的过程会消耗C5生成CO2，因此会导致光合作用产生的有机物减少，D 正确。
故选：D。
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
问题的能力。
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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
单位时间
内通过光合作用
制造糖类
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
光反应
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
细胞呼吸
，不进行
光合作用
细胞质基质
和线粒体
从外界吸收
O 2 ，
向外界排出
CO
2
AB 段（不含
A、B 点）
呼吸量
＞
光合量
细胞质基
质、线粒体、
叶绿体
从外界吸收
O 2 ，
向外界排出
CO
2
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
CO
2
，向外界释放
O 2
3. 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）CO2浓度
1. 原理：CO2浓度影响
暗反应
阶段，制约
C 3 的形成。
2. 曲线
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A 与A＇
图1 中A 点表示
CO
2 补偿点 ，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
最低
浓度。
B 与B＇
B 与B＇对应的CO2浓度，表示
CO
2 饱和点 。
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CO2浓度，如“正其行，通其风”。
（2）温室中可增施
有机肥
，以增大CO2和无机盐的浓度。
（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）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
原料
，又是各种化学反应的
介质
，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还
矿质元素通过影响光合作用有关的
化合物
，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可
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能影响气孔的开闭，间接影响
CO
2 进入植物体内。
以影响
叶绿素
的合成从而影响光反应。
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
吸水
，甚至会导致植物细胞
失
水 ，导致气孔
关闭
，
CO
2 吸收 减
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
2 ，又可提供各种
矿质元素
。
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
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
2. 应用：农作物、果树管理后期应适当
摘除老叶、残叶
。
考法1 单一因素对光合速率影响的分析与探究
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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
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
【分析】光照强度影响光合作用的原理是：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率，光照强
度增加，光反应速率加快，产生的ATP 和NADPH 增多，使暗反应中三碳化合物还原过程加快，从而使
光合作用产物增加。
从图中可以看出：
（1）A 点时植物只进行呼吸作用，吸收氧气释放二氧化碳；AB 段呼吸作用大于光合作用，依然是吸收
氧气释放二氧化碳；
（2）B 点时植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，不与外界进行气体交换，B 点以后吸收二氧化碳
释放氧气；
（3）C 点是植物达到最大光合作用强度时对应的光照强度，之后光照强度再增加，光合作用强度不变。
【解答】解：A、A 点的光照强度为0，植物在黑暗环境中只进行细胞呼吸，可以表示细胞呼吸的强度，
A 正确；
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B、B 点是光补偿点，此时代表的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，B 正确；
C、C 点是光饱和点，是植物的光合作用强度不再随着光照强度的增加而增加时所对应的最小光照强度，
C 正确；
D、若该植物生存环境中的CO 浓度下降，则补偿呼吸需要更大的光照强度，同时由于
₂
CO 的限制，光
₂
合作用速率降低，所以B 点会右移，C 点会左移，D 点会左下移，D 错误。
故选：D。
【点评】本题考查环境因素—光照强度对光合作用的影响要求学生掌握并会分析不同阶段光照强度影响
光合速率的曲线图，结合所学知识准确答题。
【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
【分析】1、细胞呼吸原理的应用：
（1）种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。
（2）利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒，利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。
（3）利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。
（4）稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。
（5）皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖，引起破伤风。
（6）提倡慢跑等有氧运动，是不致因剧烈运动导致氧的不足，使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸，引起肌
肉酸胀乏力。
（7）粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。
（8）果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。
2、提高农作物的光能的利用率的方法有：
（1）延长光合作用的时间。
（2）增加光合作用的面积（合理密植、间作套种）。
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（3）光照强弱的控制。
（4）必需矿质元素的供应。
（5）CO2的供应（温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度）。
【解答】解：A、犁地的目的是松土，有利于根部细胞有氧呼吸，从而促进根细胞对无机盐的吸收，A
正确；
B、合理密植能提高光合速率，进而提高产量，而过度密植不会增加植物光合作用产物的积累，反而会
导致呼吸作用对有机物的消耗，导致减产，B 错误；
C、豆科植物与根瘤菌为互利共生关系，根瘤菌可以起到固氮肥田的效果，C 正确；
D、人在屋里热的跳，稻在田里哈哈笑，说明温度较高有利于水稻进行光合作用，温度可通过影响酶的
活性来影响光合作用，有利于有机物的积累，D 正确。
故选：B。
【点评】本题结合农谚等考查呼吸作用与光合作用的有关知识，要求学生充分理解呼吸作用与光合作用
的过程以及其中的物质、能量变化，明确其影响因素及影响原理，在准确分析题中信息的基础上运用所
学知识和方法进行分析判断。
【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
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）
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（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，
。
【分析】分析表格：自变量为是否增施CO2，因变量为最大净光合速率、光补偿点、叶片丙二醛含量，
表中信息显示：低水分灌溉时，增施CO2能显著提高最大净光合速率。
【解答】解：（1）光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜，在此阶段，水被光解，为暗反应提供[H]
和ATP。色素分离原理是叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散
得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。根据这个原理就可以将叶绿体中不同的色素分离开来，
故用色素做分离实验时，判断色素在层析液中溶解度的大小可通过观察滤纸条上的色素带与滤液细线的
距离 （或色素带的相对位置）来判断。
（2）分析表格可知，在低水分灌溉条件下，与对照组相比，増施CO2浓度时，最大净光合速率增大，
同时光补偿点和叶片丙二醛含量都下降，低水分灌溉时，增施CO2能显著提高最大净光合速率，有可能
是因为增施CO2降低了光补偿点，暗反应增强，在相同光照强度下植物积累的有机物更多；降低了丙二
醛含量，表明自由基对类囊体薄膜的损伤减少，光合速率更强。
（3）该问题归根结底是探究CO2浓度能否影响气孔导度，自变量是CO2浓度，因变量是气孔导度。实
验思路：
①取生长状况相似的番茄植株分成甲、乙两组，在低水分灌溉条件下分别测定叶片气孔导度；
②甲组不增施CO2，乙组增施一定浓度CO2，一段时间后再次测定甲、乙两组叶片的气孔导度，并比
较其变化量。
故答案为：
（1）类囊体薄膜 色素带与滤液细线的距离（或色素带的相对位置）
（2）增施CO2降低了光补偿点，暗反应增强，在相同光照强度下植物积累的有机物多；降低了丙二醛
含量，表明自由基对类囊体薄膜的损伤减少，光合速率更强
（3）在低水分灌溉条件下分别测定叶片气孔导度，并比较其变化量 一段时间后再次测定甲、乙两组叶
片的气孔导度
【点评】本题结合表格，主要考查光合作用的相关知识，要求考生识记光合作用的场所、过程及影响因
素，能正确分析表格获取有效信息，再结合所学知识答题。
【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
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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
【分析】影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素的量。肥
料主要提供无机盐，松土主要是加强根部细胞有氧呼吸。
【解答】解：A、“锅底无柴难烧饭，田里无粪难增产”，说明有机物可以被土壤微生物和土壤小动物
分解为二氧化碳和无机盐，从而提高光合作用速率，增加产量，A 正确；
B、细胞代谢越旺盛，需要的水越多，“立秋无雨是空秋，万物（特指谷物）历来一半收”，说明立秋
时谷物生长旺盛，需要的水较多，B 正确；
C、“疏禾有谷粜（tiao），密禾捞柴烧”，疏禾、密禾情况下收获不同，说明合理密植能提高光合速
率，进而提高产量，而过度密植不会增加植物光合作用产物的积累，反而会导致呼吸作用对有机物的消
耗，导致减产，C 错误；
D、白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧，是说白天适当的提高温度，提高光合作用的速率，夜间降低温
度，降低呼吸速率，所以增大昼夜温差，有利于有机物积累，增加产量，D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
问题的能力是解答本题的关键。
【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
（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
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。
【分析】据表分析：该实验的自变量是否干旱，因变量是净光合速率、呼吸速率、相对气孔开度和水分
利用效率。数据表明干旱会导致净光合速率、呼吸速率和相对气孔开度降低，而水分利用效率升高。据
此分析作答。
【解答】解：（1）真正光合速率（CO2的固定量）＝净光合速率（CO2的吸收量）＝呼吸速率（黑暗
条件下CO2的释放量）。故大针茅草的净光合速率是用单位叶面积单位时间内CO2的吸收量来表示。C5
固定CO2生成C3的过程不需要消耗光反应产生的ATP。
（2）据表分析可知，在干旱条件下，植物为减少水分的散失，相对气孔开度降低，二氧化碳吸收量减
少后导致光合速率降低。
（3）结果表明，干旱时的大针茅草可以通过提高水分利用效率来缓解干旱对它的伤害，增强抗旱能力；
但严重干旱时，细胞内水分亏缺会导致叶绿体类囊体薄膜上色素和酶的减少，进而降低光合速率。
（4）根据题意可知该实验的设计思路需要遵循对照原则，故方案为：在干旱条件下分别用清水、氯化
钙、ABA 及氯化钙与ABA 的混合物处理大针茅草，测量并比较净光合速率的大小。
故答案为：
（1）CO2的吸收量 不需要
（2）降低 相对气孔开度降低，二氧化碳吸收减少，影响光合作用的暗反应
（3）水分利用效率 色素 酶
（4）在干旱条件下，分别用清水、氯化钙，植物激素X、氯化钙和植物激素X 混合物处理大针茅草，
测定净光合作用速率
【点评】本题主要考查影响光合作用的主要因素，意在强化学生对影响光合作用的因素的理解与分析，
提高解决实际问题的能力。
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
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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（ ）
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
【分析】光反应和暗反应关系：光合作用的光反应阶段，水分解成O2 和NADPH，ADP 和Pi 形成
ATP；暗反应阶段，CO2和C5结合，生成2 个C3，C3接受ATP 释放的能量并且被NADPH 还原，形成
糖类和C5。光反应与暗反应紧密联系，相互影响。光反应为暗反应提供NADPH 和ATP，暗反应为光反
应提供ADP、Pi、NADP+。
【解答】解：A、据图可知，甲植物40℃环境下的光合速率上升，A 错误；
B、与处理前相比，甲植物光合速率上升，二氧化碳消耗较快，但气孔导度几乎不变，甲植物的胞间
CO2浓度与处理前下降，B 错误；
C、处理后，乙植物气孔导度最小，光合作用时吸收CO2的速率最慢，C 错误；
D、丙植物40℃环境下光能捕获效率明显低于乙植物，而气孔导度比乙植物大，说明主要是其光反应受
到了限制，D 正确。
故选：D。
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
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问题的能力是解答本题的关键。
【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
【分析】真正光合速率＝净光合速率+呼吸速率。图中甲在较高浓度CO2条件下，光合作用大于乙，而
乙适合较低浓度CO2环境中生长。
【解答】解：A、甲植物在CO2浓度为200μL/L 时，光合作用强度还未达到饱和，所以限制两种植物光
合速率的主要因素是CO2浓度，A 错误；
B、CO2浓度为400μL/L 时，甲、乙植物的净光合速率相等，但由于呼吸作用不相等，所以总光合速率
不相等，B 错误；
C、CO2浓度为500μL/L 时，甲植物的光合作用速率大于乙，所以甲的水的光解能力强于乙，C 正确；
D、甲在高浓度CO2情况下光合作用速率更高，所以甲更适合在高CO2浓度条件下生存，D 错误。
故选：C。
【点评】本题主要考查光合作用的影响因素及应用，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把
握知识间内在联系的能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
【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。
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（1）图甲中物质A 的作用是
。
（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
。
【分析】影响光合作用的环境因素主要有光照强度（通过影响光反应来影响光合作用）和二氧化碳浓度
（通过影响暗反应来影响光合作用）。
【解答】解：（1）光反应为暗反应提供了NADPH 和ATP，图中物质A 是NADPH，其作用是为C3还
原提供还原剂和能量。
（2）若光照强度突然减弱，光反应减弱，为暗反应提供的还原性辅酶Ⅱ和ATP 减少，短时间内叶绿体
中含量随之减少的物质有NADPH、ATP 和C5。
（3）海带生活在海水中，提高大气CO2浓度不能提高其在海水的溶解度，海水中CO2浓度基本没有提
高，所以海带的生长速率无明显变化。
（4）由图丙可知，影响海带光合作用的因素有光照强度，而海水悬浮物越大，数量越多，海水透光度
越小，相对光反应速率越慢，影响海带生长。
故答案为：
（1）为C3还原提供还原剂和能量
（2）ATP、NADPH、C5
（3）提高大气CO2浓度不能提高其在海水的溶解度，海水中CO2浓度基本没有提高
（4）海水悬浮物越大，数量越多，海水透光度越小，相对光反应速率越慢，影响海带生长（反之也
可）
【点评】本题主要考查光合作用的影响因素，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的
能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
【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（ ）
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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
【分析】分析题图可知：
（1）图甲装置，A 处CO2浓度分析仪可检测到鼓风机吹入的CO2的初始浓度，同化箱中的实验材料进
行光合作用和呼吸作用会引起装置中CO2浓度的变化，B 处可检测同化箱CO2变化后的浓度。
（2）图乙：茶树的上、中、下层叶片的呼吸作用强度不同，光补偿点也不同，随着光照强度的增强，
上层叶的光合作用强度增加明显高于中下层叶。
【解答】解：A、当光照强度为光的补偿点时，没有与外界进行气体交换，故所测量上层叶片的装置中
A、B 两处气体CO2浓度相等，A 正确；
B、CO2的固定速率＝CO2的吸收速率+CO2的释放速率。当光照强度为0.25klx 时，中层叶片的CO2的
固定速率＝2+1＝3；下层叶片CO2的固定速率：2.5+0.5＝3，二者相等，B 正确；
C、将光照强度由1.25klx 降至1klx 时，光照强度不是影响光合作用强度的限制因素，故短时间内降低
光照强度，中层叶片中
的比值不变，C 错误；
D、光照强度大于0.75klx 时，如从0.75klx 升至1klx 的过程中，影响下层叶片光合作用强度的主要限制
因素不是光照强度，但影响上层和中层叶片的光合作用强度的主要限制因素是光照强度，不完全相同，
D 正确。
故选：C。
【点评】本题主要考查的是影响植物光合作用的因素的相关知识，意在考查学生对基础知识的理解掌握，
难度适中。
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【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：
（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。
【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并
释放出氧气的过程。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生H+与氧气，
以及ATP 和NADPH 的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成
C3，C3在光反应提供的ATP 和NADPH 的作用下还原生成淀粉等有机物。
【解答】解：（1）光合作用水的光解产生O2、H+，同时失去电子，电子经传递用于NADP+与H+结合
形成NADPH，所以甲图中物质A 和B 分别为O2和NADPH。水的光解需要色素分子吸收的光能，所以
吸收、传递、转化光能的光系统PSI 和PSII 应是蛋白质和光合色素组成的复合物。
（2）低温可降低黄瓜幼苗的光合效率，主要是因为低温影响了酶的活性，降低了碳反应的速率。据乙
图知，低温胁迫24h 光合速率降低，但外源施加NaHS 组（增加了H2S）光合速率的降低明显减缓，而
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去除内源H2S 组，低温胁迫更明显，说明H2S 可以增强低温胁迫下黄瓜幼苗的光合作用，减缓低温胁迫。
（3）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，可以外源施加H2S、NO 及
H2S+NO，与H2S、NO 清除组及未处理组对照研究，观察黄瓜幼苗光合作用速率变化。只用减法原理
（方案二）或加法原理（方案三）研究也能初步说明问题。
方案一：选取生长状况相似的黄瓜幼苗，均分为六组，一组不作处理作为空白对照，另五组分别外源施
用NaHS、HT、SNP、Hb 和NaHS+SNP，培养24h。观察记录处理前后黄瓜幼苗光合作用速率变化。
（方案二：选取生长状况相似的黄瓜幼苗，均分为四组，一组不作处理作为空白对照，另三组分别施用
HT、Hb 和HT+Hb，培养24h。观察记录处理前后黄瓜幼苗光合作用速率变化。方案三：选取生长状况
相似的黄瓜幼苗，均分为四组，一组不作处理作为空白对照，另三组分别外源施用NaHS、SNP 和
NaHS+SNP，培养24h。观察记录处理前后黄瓜幼苗光合作用速率变化）。
故答案为：
（1）O2 NADPH 光合色素
（2）（暗反应多种关键）酶的活性 H2S 可以减缓低温胁迫对黄瓜幼苗光合作用的影响（或：增强
低温胁迫下黄瓜幼苗的光合作用）
（3）方案一：选取生长状况相似的黄瓜幼苗，均分为六组，一组不作处理作为空白对照，另五组分别
外源施用NaHS、HT、SNP、Hb 和NaHS+SNP，培养24h。观察记录处理前后黄瓜幼苗光合作用速率变
化
（方案二：选取生长状况相似的黄瓜幼苗，均分为四组，一组不作处理作为空白对照，另三组分别施用
HT、Hb 和HT+Hb，培养24h。观察记录处理前后黄瓜幼苗光合作用速率变化。方案三：选取生长状况
相似的黄瓜幼苗，均分为四组，一组不作处理作为空白对照，另三组分别外源施用NaHS、SNP 和
NaHS+SNP，培养24h。观察记录处理前后黄瓜幼苗光合作用速率变化）
【点评】本题考查了光合作用的过程和影响因素的相关内容，意在考查考生理解所学知识的要点，根据
信息判断推理的能力。
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
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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
（ ）
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
【分析】1、影响光合作用强度的限制因素有：温度、光照强度、二氧化碳浓度、水、土壤中矿质元素
含量。
2、种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。
【解答】解：A、各种作物从土壤中吸收各种养分的数量和比例各不相同，在同一块地里轮流种植不同
种类的作物可保证土壤养分的均衡利用，避免其片面消耗，并会提高作物的相对产量，A 正确；
B、脂肪比糖类的碳氢比例高，氧比例少，油料作物种子富含脂肪，故油料作物种子播种前最好对土壤
进行浅播，以满足其对于氧气的需求，B 错误；
C、合理密植是指在单位面积上，栽种作物或树木时密度要适当，行株距要合理，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 浓度以提高光合效率，
₂
C 正确；
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，D 正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查生物学原理在农业生产中应用，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干
信息和所学知识进行分析应用。
【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（ ）
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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
【分析】分析题目：
C1T1组作为对照组；C2T1组仅提高CO2浓度，促进了两种植物的生长；C1T2组仅提高温度，抑制鬼箭
锦鸡儿生长，促进紫羊茅的生长；
C2T2组，提高CO2浓度、提高温度，不影响鬼箭锦鸡儿生长，大大促进紫羊茅的生长。
【解答】解：A、植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学
能，体现了植物在生态系统物质循环和能量流动中的重要作用，A 正确；
B、C1T1组作为对照组，C1T2组仅提高温度，抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅的生长，B 正确；
C、C1T1组作为对照组；C2T1组仅提高CO2浓度，促进了两种植物的生长，C 错误；
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，加剧可能影响群落演
替的速度与方向，D 正确。
故选：C。
【点评】这道题以高寒草甸生态系统为题材，考查了影响光合作用速率的环境因素、群落演替等知识，
要求考生能从题干、题图中提取有用信息，分析得出相关的结论并能设计出研究实验。
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
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（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
（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
。
【分析】由图可知，该实验的自变量为红（R）、蓝（B）光比例；因变量为番茄地上部干质量和地上
部干物质分配，具体用茎、果、叶、平均每株地上部总干质量表示。
【解答】解：（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植物的光合色素（叶绿素
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和类胡萝卜素）主要吸收红光和蓝紫光。若在以R：B＝4：1 的光源补光的实验过程中突然停止补光，
光反应产生的NADPH 和ATP 减少，短时间内的C3来源不变，还原减少，所以C3的含量将升高。
（2）从增加产量的角度考虑，在该实验的三组补光比例中，R：B＝7：1 为最佳补光比例，依据是此补
光条件下，番茄地上部总干质量最多，且地上部干物质分配至果实中的量最大。
（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，主要的实验思路是在R：B＝
4：1 与R：B＝9：1 之间设置一系列不同的红、蓝光补光比例，将番茄放在相同且适宜的条件下进行培
养，一段时间后分别检测番茄地上部总干质量和番茄地上部干物质分配情况。
故答案为：
（1）植物的光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）主要吸收红光和蓝紫光 升高
（2）R：B＝7：1 此补光条件下，番茄地上部总干质量最多，且地上部干物质分配至果实中的量最大
（3）在R：B＝4：1 与R：B＝9：1 之间设置一系列不同的红、蓝光补光比例，将番茄放在相同且适宜
的条件下进行培养，一段时间后分别检测番茄地上部总干质量和番茄地上部干物质分配情况
【点评】本题考查了光合作用的相关知识，掌握光合作用的光合色素的种类和吸收光线类型、分析实验
中自变量和因变量的关系是解题的关键。
【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。
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
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。
（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
。
【分析】分析图1 和表格可知，NaHCO3 溶液能够提供CO2，自变量为温度、光照强度和，因变量为
30min 内上浮叶圆片平均数；
从图2 看出，随着NaHCO3浓度的增加，叶片上浮的时间先减小，后增大，说明光合作用速率先增加后
减小。
【解答】解：（1）为探究温度对光合作用的影响，自变量是温度，白炽灯的瓦数属于无关变量，应保
持抑制，选择1、4、5 进行探究，所以组4 中的白炽灯控制为120W。
（2）植物叶肉细胞释放的氧气会积累在细胞间隙，导致叶片上浮。因此本实验可根据实验变量中的
30min 内上浮叶圆片平均数比较光合作用的强弱。
（3）随着光照强度不断增加到某一强度时，叶圆片上浮片数不再增加说明达到光饱和状态，此时受温
度和CO2浓度外界因素的限制。
（4）由于图2 的实验是在适宜条件下完成的，所以如果在BC 段提高温度，影响酶的活性，导致光合
作用速率降低，叶圆片上浮至液面的时间延长，所以该说法不合理。
故答案为：
（1）120
（2）30min 内上浮叶圆片平均数 植物光合作用的光反应阶段产生的氧气会积累在细胞间隙，产氧气多
的叶片上升的快
（3）温度、CO2 浓度
（4）不合理 在适宜条件下，再提高温度重复实验，光合速率变慢，叶圆片上浮至液面的时间延长
【点评】本题考查的本质是对光合作用过程和影响因素的理解，要求考生掌握光合作用的过程和影响因
素，理解实验设计的单一变量原则和对照原则，并结合所学知识判断各小题，影响光合作用的环境因素
有：光照强度、温度、二氧化碳浓度等，其中光照强度主要影响光反应，二氧化碳浓度主要影响暗反应；
影响光合作用的内在因素有：色素的含量、酶的数量、五碳化合物的含量等。
【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/
气孔导度mol/m2/s
净光合速率
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cm2）
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
。
（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）
【分析】分析实验：实验的自变量为不同光质，因变量包括叶绿素含量、气孔导度、净光合速率。影响
光合作用的因素包括内因和外因：内因包括色素含量、酶数量等；外因包括光照强度、二氧化碳浓度、
温度、含水量、矿质元素等。
【解答】解：（1）叶绿素位于叶绿体的类囊体薄膜上，这些色素吸收的光能可将水分解成氧和
NADPH、并合成ATP。光合色素分布在绿色植物见光的部位，如叶肉细胞、幼嫩的茎等见光部位的细
胞中。
（2）由表格数据可知，与自然光照射组相比，红光照射组幼苗的光合色素总量增加，吸收的光能增加，
但气孔导度减小了，使二氧化碳的固定量减少，从而使红光照射组幼苗的暗反应速率减慢，从而限制了
光合速率，所以净光合速率反而下降了。
（3）根据表格数据可知，蓝光组的净光合速率最大，所以冬天利用温室种植番茄时，可利用蓝光作为
补充光源，从而提高光合速率。
（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，可分别提取等量用自然光、
红光和蓝光处理过的番茄幼苗叶片中的色素，用纸层析法进行分离，观察并比较滤纸条上最上方两条色
素带的宽度，进而判断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。
故答案为：
（1）类囊体薄膜上 将水分解成氧和 NADPH、合成ATP 幼嫩的茎等器官的一些含有光合色素
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的细胞
（2）增加 气孔导度减小，二氧化碳的固定量减少
（3）利用蓝光作为补充光源
（4）分别提取等量用自然光、红光和蓝光处理过的番茄幼苗叶片中的色素，用纸层析法进行分离，观
察并比较滤纸条上最上方两条色素带的宽度
【点评】本题考查影响光合速率的因素以及利用纸层析法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，意在考查考生对所学知识的灵活应用能力。
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