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(共44张PPT)
第三单元　细胞的能量供应和利用
第10课　影响光合作用的因素及应用
高中生物高考一轮总复习
考点一　影响光合作用的因素及应用
1．内因的影响
(1)植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例

①模型解读：A′____A；B′____B。
②应用：选择阳生植物和阴生植物进行间作。
＜
＜
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
①模型分析

②应用：适时摘除老叶。
项目 生理过程
OA段 随叶龄增大，叶面积增大，色素含量增多，酶的含量和活性______，光合速率加快
A点后 随叶龄增大，色素、酶含量减少，酶活性______，光合速率减慢
减弱
增大
2．光照强度对光合作用的影响及应用
(1)原理：光照强度影响________阶段，制约____________________的产生，进而制约暗反应。
(2)影响曲线与分析
光反应
ATP和NADPH
项目 生理过程 气体交换 生理状态模型
A点 只进行______作用 吸收O2、释放CO2
AB段 呼吸作用______光合作用 吸收O2、释放CO2
大于
呼吸
项目 生理过程 气体交换 生理状态模型
B点 呼吸作用______光合作用 不与外界进行气体交换
B点以后 呼吸作用______光合作用 吸收CO2、_________
D点 光合作用达到最大值 释放O2
小于
等于
3．CO2浓度对光合作用的影响及应用
(1)原理：CO2浓度通过影响________阶段C3的生成，进而影响光合作用强度。
(2)曲线分析
①A点对应的CO2浓度表示进行光合作用所需的最低CO2浓度。
②B点对应的CO2浓度表示光合作用速率等于细胞呼吸速率
时的CO2浓度，即_____________。
③C点对应的CO2浓度表示_____________，表示在一定范围
内，光合作用速率会随CO2浓度增加而增大。
(3)应用
①大田要“正其行，通其风”，以增加CO2含量。
②温室内可通过放干冰，使用CO2生成器，施用有机肥，与猪舍、鸡舍连通等方法适当提高___________。
CO2浓度
CO2饱和点
CO2补偿点
暗反应
4．温度对光合作用的影响及应用
(1)原理：温度通过影响与光合作用有关的__________进而影响光合作用强度。
(2)曲线分析

光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响，但__________相关酶对温度反应更为敏感。
(3)应用：温室栽培植物时，白天提高温度，以提高__________强度；晚上适当降低温室内温度，以降低__________强度，保证植物有机物的积累。
酶的活性
光合作用
细胞呼吸
光合作用
5．水对光合作用的影响及应用
(1)原理
①水既是光合作用的原料，又是生物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。
②水分还能影响______的开闭，间接影响_______进入植物体内。
(2)应用：预防干旱，合理灌溉。
气孔
CO2
6．矿质元素对光合作用的影响及应用
(1)原理：矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的__________，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP、磷脂的组成元素，Mg是________的组成元素等。
组成成分
叶绿素
(2)曲线分析

①在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度。
②当超过一定浓度后，会因土壤溶液的浓度过高，植物渗透______而导致植物光合作用强度下降。
(3)应用：合理施肥、补充土壤中的矿质元素。
失水
7．多因子变量对光合速率的影响

(1)A点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，依次为__________、___________和__________。
(2)B点之后：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素。
光照强度
CO2浓度
光照强度
1．阴雨天，菠菜叶肉细胞叶绿体中光反应速率下降、暗反应速率基本不变。
(　　)
2．温度越高，酶活性越高，光合作用强度越大。 (　　)
3．光合作用中的生成物和反应物中没有N、P等元素，因此土壤中的N、P等无机盐的含量对光合作用无影响。 (　　)
4．夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高。 (　　)
5．光照越弱，阴生植物光合作用越强；光照越强，阳生植物光合作用越强。
(　　)
6．水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用。
(　　)
√
×
×
×
×
×
1．(必修1 P106拓展应用)北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是_________________________________________________________ ______________。
2．(必修1 P108 T6)哈密瓜盛产于新疆的哈密市。在哈密市农作物生长季节里，阳光充沛、昼夜温差大。从影响哈密瓜生长的环境因素分析，哈密瓜特别甜的原因是_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________。
白天温度高，光照强，哈密瓜光合作用强，制造的有机物较多；夜间温
光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，
光合作用减弱
度低，哈密瓜细胞呼吸较弱，消耗的有机物较少，一昼夜积累的有机物较多
考向1| 单因子对光合作用的影响及应用
1．(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　)
A．呼吸作用变强，消耗大量养分
B．光合作用强度减弱，有机物合成减少
C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
√
D　解析：高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温往往使植物叶片变黄、变褐，使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。
2．(2024·广西1月适应性测试)在华南地区秋冬种植的白菜、油菜等蔬菜，引种到西北高原地区夏季种植，常会生长得更加旺盛，导致这种现象的原因不包括(　　)
A．光照时间长让植物有更多的光合作用时长
B．光照强度大使植物具有更高的光合作用速率
C．紫外线吸收增加使植物光合作用强度增大
D．昼夜温差更大有利于光合作用产物的积累
C　解析：西北高原地区夏季种植，光照时间长，植物有更多的光合作用时长，A正确；西北高原地区夏季种植，光照强度大，植物具有更高的光合作用速率，B正确；一般情况下，光合色素吸收的是可见光，而紫外线是不可见光，植物不吸收，C错误；西北高原地区夏季种植，昼夜温差大，白天温度高，光合作用强，夜间温度低，呼吸作用弱，有利于有机物的积累，D正确。
√
考向2| 多因子对光合作用的影响及应用
3．(2022·北京卷)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、CO2浓度的关系如右图。
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，CO2浓度升高可使光合作用最适
温度升高
C．CO2浓度为200 μL·L-1时，温度对光合速率影响小
D．10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
√
D　解析：由题图可知，当CO2浓度一定时，光合速
率会随着温度的升高而升高，达到最适温度时，光合
速率达到最高值，后随着温度的继续升高而降低，
A正确。分析题图可知，当CO2浓度为200 μL·L-1时，
最适温度为25 ℃左右；当CO2浓度为370 μL·L-1时，
最适温度为30 ℃左右；当CO2浓度为1 000 μL·L-1时，
最适温度超过30 ℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确。分析题图可知，当CO2浓度为200 μL·L-1时，光合速率随温度的升高变化程度不大，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，所以表明CO2浓度为200 μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C正确。分析题图可知，10 ℃条件下，CO2浓度为200～370 μL·L-1时，光合速率升高，而在370～1 000 μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，所以题图不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。
4．(2021·广东卷)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(如图a所示)，造成叶绿体相对受光面积的不同(如图b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CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)
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
√
D　解析：由图a可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由图b可知，在正常光照条件下，t2的叶绿体相对受光面积小于t1，由此可推断，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)，t1比t2具有更低的光补偿点(光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2等量时的光照强度)，A、B正确；通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确；三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是超过光饱和点，再增大光照强度，三者光合速率的差异不再变化，D错误。
5．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(如图a所示)，测定相关指标(如图b所示)，探究遮阴比例对植物的影响。


回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量____，原因可能是____________ ____________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据。推测B组的玉米植株可能会积累更多的________________，因而生长更快。
高
遮阴促进了叶
有机物(或糖类)
绿素的分解)
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的
研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，
由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期__________________一致、生
长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以______为对照，并保证除______________________外其他环境条件一致。 收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
生长环境(或长势)
A组
遮阴比例(或光照条件)
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是_________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
在B组遮阴
条件下设置不同组别探究CO2浓度或温度对玉米生长的影响(或探究一定程度的
提高玉米产量的机制或在B组遮阴比例附近设置一系列不同的遮阴比例探究最
适遮阴比例)
解析：(1)据图b可知，A组叶绿素含量为4.2 mg·dm-2，C组叶绿素含量为4.7 mg·dm-2，所以C组叶片叶绿素含量比A组高。二者遮阴条件不同，遮阴可能促进了叶绿素的合成或抑制了叶绿素的分解，从而使C组叶片叶绿素含量高于A组。(2)A组净光合速率为11.8 μmol CO2·m-2·s-1，B组平均净光合速率为(20.5＋7.0)/2＝13.75 μmol CO2·m-2·s-1，植物的净光合速率还可用有机物(或糖类)的积累量来表示，所以B组玉米植株可能会积累更多的有机物(或糖类)，因而生长更快。
(3)实验设计遵循的主要原则包括单一变量原则、对照原则和重复原则等。本实验的自变量为不同遮阴条件，所以实验材料的差别、温度及CO2浓度等影响植物光合速率的因素均属于无关变量，实验材料应选择前期生长环境一致、 生长状态相似的玉米幼苗为材料。A组不遮阴是本实验的对照组，且实验过程中需要保证植物光合速率仅受遮阴条件影响，其他环境条件保持一致且适宜。在确认一定遮阴比例能提高玉米产量后，还可以继续探究在此条件下不同CO2浓度或温度等条件对玉米产量的影响，也可以探究一定程度的遮阴条件提高玉米产量的机制，或在B组遮阴比例附近设置一系列不同的遮阴比例探究最适遮阴比例。
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。
考点二　(探究 实践)探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理
(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。
单位时间
糖类
原料消耗或产物生成的数量
(2)变量控制
①自变量：通过____________________________控制光照强度。
②因变量观察：利用抽气法排出叶片细胞间隙中的______，使其沉入水中。光合作用的过程中产生_____的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片______。因此可依据一定时间内______________________，来比较光合作用强度。
LED台灯与烧杯之间的距离
气体
O2
上浮
小圆形叶片上浮的数量
2．实验步骤
3．实验结论：在一定__________范围内，光合作用强度随光照强度的增强而______。
光照强度
增强
圆形小叶片浮
起的数量
黑暗
1．可通过改变盛有圆形小叶片的小烧杯与光源的距离调节光照强度。 (　　)
2．使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。 (　　)
3．在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中，能直接测定出其真光合作用速率。 (　　)
4．往水中吹气是为了增加水中的溶解氧。 (　　)
5．将排气后的小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 (　　)
6．可测定同一时间段内圆形小叶片浮起的数量衡量光合作用强度大小。 (　　)
√
√
×
×
√
√
1．(必修1 P105材料用具)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，为避免灯泡发热造成的温度变化，需对实验装置进行的改造是__________________________________________。
2．(必修1 P105方法步骤)在探究环境因素对光合作用强度的影响实验中，叶片上浮的原因是_________________________________________________________ _______________________________，叶片上浮。
在灯泡和烧杯之间加一玻璃水柱进行隔温处理
叶片光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，会释放O2，使叶
肉细胞间隙充满了气体，浮力增大
考向1| 探究光照强度对光合作用强度的影响
1．(2024·云南大理模拟)某同学用打孔器在菠菜叶片上打
出若干圆形小叶片，并用多组如图所示的实验装置探究
环境因素对光合作用强度的影响。
下列说法错误的是(　　)
A．用打孔器打出圆形小叶片后，直接均分为若干组，放入盛有清水的烧杯中待用
B．可用不同功率的LED灯来探究光照强度对光合作用强度的影响
C．可用不同浓度的碳酸氢钠溶液来探究CO2浓度对光合作用强度的影响
D．同一时间段内装置中小叶片浮起的数量可反映叶肉细胞的光合作用强度
√
A　解析：叶肉细胞间隙中有残留的空气，需要将其置于注射器内，注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。处理过的小叶片应放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，A错误；不同功率的LED灯的光照强度不同，可用来探究光照强度对光合作用强度的影响，B正确；不同浓度的碳酸氢钠溶液提供的CO2的浓度不同，可用来探究CO2浓度对光合作用强度的影响，C正确；同一时间段内装置中小叶片浮起的数量越多，说明光合作用越强，D正确。
2．下图为“探究影响植物光合速率的因素”实验装置图，下列关于该图的说法正确的是(　　)

A．用盛水玻璃柱吸收灯光热量是使光均匀照射水藻
B．向光源方向移动试管，试管内的水温不会有显著变化
C．该实验装置测出的植物光合速率为总光合速率
D．改变盛水玻璃柱与灯的距离可以用来探究光照强度对光合作用的影响
√
B　解析：用盛水玻璃柱吸收灯光热量是避免其对试管内水温造成影响，A错误；向光源方向移动试管，由于盛水玻璃柱吸收灯光热量，所以试管内的水温不会有显著变化，B正确；该实验装置测出的植物光合速率为净光合速率，C错误；改变试管与灯的距离可以用来探究光照强度对光合作用的影响，D错误。
考向2| 光合作用相关的拓展实验
3．(2024·湖南常德模拟)气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥进行了相关研究。以光照12 h、黑暗12 h为光照周期进行实验，结果如图1、2所示，以下说法错误的是(　　)


A．气孔白天打开，晚上开度小，既保证CO2的供给，又防止水分过多散失
B．野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后1 h内开始降解
C．TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开
D．光照结束后淀粉含量继续增多，达到一定的峰值后又开始缓慢下降
√
B　解析：气孔是气体进出和水分散失的门户，白天打开，有利于吸收CO2，晚上开度小防止水分过多散失，A正确；由题图1可知，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后1 h内曲线下降斜率增大，说明淀粉降解速率增加，光照前淀粉降解较慢，B错误；结合图1、2所示的结果，可得出的结论是TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开，C正确；淀粉含量的变化具有光周期性，光照结束后淀粉含量继续增多，达到一定的峰值后又开始缓慢降解，D正确。
4．下图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，
装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，
该装置置于一定的光照条件且温度为20 ℃环境中。
实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的水滴
在位置X。20 min后，针筒的容量需要调至0.6 mL的
读数，才能使水滴仍维持在X的位置。
(1)图中绿色植物吸收的光能转化为有机物中稳定的化学能过程中经过的两种中介物质是_______________。
ATP、NADPH
(2)与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值______(填“偏高”“偏低”或“相同”)，原因是__________________________ _________。若要测定植物的呼吸速率，可将该装置中碳酸氢钠溶液换成______ _______，接下来的操作是______________________________________________ __________________________________。
(3)如果在另一相同实验装置中，其他条件不变，只增加光照强度，结果20 min后针筒的容量也维持在0.6 mL读数处。但若只将温度提升至25 ℃，20 min后针筒容量需要调至0.8 mL读数，才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出的结论是_______________________________________________________ ___。春秋季大棚种植蔬菜，比露天更加增产的原因是______________________ _______________________。
偏低
植物同时进行呼吸作用消耗了
钠溶液
在上述条件下，限制光合作用的主要因素不是光照强度而是温
春秋季大棚内温度较露天
度
在20 ℃、无光条件下20 min后，针筒的容量调至某
刻度的读数，使水滴仍维持在X的位置
部分氧气
氢氧化
高，蔬菜的光合速率更高
解析：(1)在光反应中，光能被光合色素吸收后一部分用于水的光解，形成氧气、H＋和e－，H＋参加反应，进一步生成NADPH，另一部分用于ATP的合成，其中NADPH和ATP参与暗反应C3的还原过程形成有机物，因此绿色植物吸收的光能转化为有机物中稳定的化学能过程中经过的两种中介物质是NADPH和ATP。(2)实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。由题干信息可知，实验测得的是净光合速率，还要加上呼吸速率才是实际光合速率，因此与植物的实际光合速率相比，测得的光合速率数值偏低。若要测定植物的呼吸速率，应排除光合作用的干扰，需将植物进行遮光处理，并可将该装置中碳酸氢钠溶液换成氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液可用于吸收装置中的二氧化碳，保证装置中无二氧化碳，此时玻璃瓶中气体的减少量，即为呼吸作用消耗的氧气量。因此操作步骤为在20 ℃、无光条件下20 min后，针筒的容量调至某刻度的读数，使水滴仍维持在X的位置。
(3)据题意，20 ℃时增加光照强度，光合速率不变，说明此时光照强度不是限制光合作用的主要因素，而只将温度增至25 ℃时，光合速率提高，说明该条件下，温度是限制光合作用的主要因素。因此比较两个实验可以得出的结论是在上述条件下，限制光合作用的主要因素不是光照强度而是温度。春秋季大棚种植蔬菜，比露天更加增产的原因是春秋季大棚内温度较露天高，蔬菜的光合速率更高。
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