资源简介 (共36张PPT)核心素养测评 第二单元 第14讲 影响光合作用的因素和应用(30分钟 33分)【基础过关练】1.(2分)某研究小组欲探究环境因素对黑藻光合作用的影响,进行了如图所示实验,下列相关叙述错误的是 ( )A.图示装置可测定黑藻的净光合速率,NaHCO3溶液可为黑藻提供CO2B.改变NaHCO3溶液的浓度或S的大小都可以影响装置内溶解氧的含量C.若用O培养黑藻足够长的时间,则可在NaHCO3溶液中检测到C18O2D.若溶解氧传感器测得溶液中溶解氧的含量不变,则说明黑藻不进行光合作用√【解析】选D。图示装置测定的是溶解氧的含量,可代表黑藻的净光合速率,其中NaHCO3溶液可为黑藻提供CO2,A正确;改变NaHCO3溶液的浓度会改变其为植物提供的CO2的浓度,改变S的大小即改变了光照强度,二者都可以影响光合速率,从而影响装置内溶解氧的含量,B正确;若用O培养黑藻足够长的时间,在有氧呼吸第二阶段O+丙酮酸→C18O2+NADH,所以可以在NaHCO3溶液中检测到C18O2,C正确;若溶解氧传感器测得溶液中溶解氧的含量不变,说明黑藻不释放O2,即净光合速率为0,黑藻的光合速率等于呼吸速率,D错误。2.(2分)某生物研究小组以菠菜叶为实验材料,探究CO2浓度对光合作用强度的影响,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长属于无关变量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NaHCO3浓度增加光合作用增强D.将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液,可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度√【解析】选B。该实验中小圆叶片上浮到液面的时长属于因变量,A错误;图乙bc段平缓,说明此时限制光合速率增大的因素可能是光照强度,可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降,B正确;图乙c点之后曲线上升,小圆叶片上浮到液面所需要的时间更长,说明随NaHCO3浓度增加光合作用强度减弱,C错误;小圆叶片细胞呼吸消耗O2,产生CO2,CO2会被NaOH溶液吸收,叶片不能上浮,无法测得气体体积变化,而且测呼吸强度时,不能直接将叶片放在NaOH溶液中,D错误。3.(2分)某研究小组在探究环境因素对黄瓜幼苗光合作用的影响时,得到适宜温度条件下的实验结果(图中lx为光照强度单位),如图所示。下列叙述错误的是 ( )A.光照强度直接影响光合作用的光反应阶段B.处于a点的CO2浓度时,产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质C.处于b点的CO2浓度时,800 lx高光强下黄瓜幼苗的光合速率和呼吸速率相等D.c点后可以通过提高光照强度来增大光合速率√【解析】选B。光反应过程吸收光能,合成ATP和NADPH,光照强度直接影响光合作用的光反应阶段,A正确;处于a点的CO2浓度时,植物只进行细胞呼吸,产生ATP的场所有线粒体和细胞质基质,B错误;b点为CO2补偿点,处于b点的CO2浓度时,800 lx高光强下黄瓜幼苗的光合速率和呼吸速率相等,C正确;c点为光照强度为70 lx的CO2饱和点,c点后可以通过提高光照强度来增大光合速率,D正确。4.(2分)为探究磷酸对光合作用的影响,科研人员向菠菜叶绿体悬浮液中加入磷酸(Pi),照光并通入14CO2,数分钟后取样,分离叶绿体并测定14C标记化合物的相对含量,结果如表所示(注:TP和PGA为暗反应中的三碳化合物)。关于此实验,判断错误的是 ( )加入Pi的浓度(mmol/L) 14C标记化合物的相对含量 TP/PGA0 10 0.81 60 5.5A.科研人员分离叶绿体所用缓冲液应为叶绿体基质的等渗溶液B.悬浮液加入磷酸可以增加碳的固定量,提高TP/PGA的值C.悬浮液中加入磷酸可抑制PGA运出叶绿体,从而抑制CO2固定D.若延长光照时间,会在五碳化合物和培养液内的有机物中检出14C【解析】选C。科研人员分离叶绿体所用缓冲液应为叶绿体基质的等渗溶液,这样可以保证叶绿体的正常形态,有利于实验的进行,A正确;结合实验数据可推测,悬浮液加入磷酸可以增加碳的固定量,提高TP/PGA的值,B正确;悬浮液中加入磷酸可促进PGA运出叶绿体,进而促进光合作用,提高CO2固定的速率,C错误;若延长光照时间,光合作用持续进行,因而会在五碳化合物和培养液内的有机物中检出14C,D正确。√5.(2分)(2025·齐齐哈尔模拟)羧酶体是一种类似细胞器的结构,广泛存在于蓝细菌中。它的外壳是由蛋白质组成的正面体结构,内部主要含有Rubisco(羧化酶)、碳酸酐酶。位于光合片层(具有吸收光能的作用)内部的羧酶体结构与功能如图所示(注:→表示促进, 表示抑制;3-PGA表示三碳化合物)。下列相关叙述错误的是 ( )A.蓝细菌的光合片层上分布有捕获光能的叶绿素B.羧酶体壳蛋白允许碳酸盐透过,也可有效阻止CO2逸出C.羧酶体中主要发生的生化反应是CO2的固定和C3的还原D.羧酶体能实现CO2的浓缩,从而提高Rubisco周围的CO2浓度√【解析】选C。蓝细菌是原核生物,光合片层上分布有捕获光能的叶绿素和藻蓝素,A正确;HC可以进入羧酶体,CO2无法离开羧酶体,说明羧酶体壳蛋白允许碳酸盐透过,也可有效阻止CO2逸出,B正确;羧酶体中二氧化碳和RuBP反应生成3-PGA,3-PGA表示三碳化合物,3-PGA离开了羧酶体,说明羧酶体中主要发生的生化反应是CO2的固定,C3的还原不发生在羧酶体,C错误;羧酶体允许HC进入,抑制CO2离开,从而实现CO2的浓缩,提高Rubisco周围的CO2浓度,D正确。6.(2分)(2023·北京卷)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是 ( )A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大√【解析】选C。本题主要考查光照和温度对光合作用速率的影响。CO2吸收速率代表净光合速率,低光强下光反应比较弱,呼吸速率随叶温升高而上升,CO2吸收速率下降,A正确;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强,B正确;CP点呼吸速率等于光合速率,植物可以进行光合作用,C错误;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。7.(2分)(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√【解析】选D。本题考查影响光合作用和呼吸作用的因素。高温使呼吸酶的活性增强,呼吸作用变强,从而消耗大量养分,A正确;高温使气孔导度变小,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。8.(2分)在长期进化过程中,农作物对各种胁迫具有了一定的应激反应。科研工作者研究了干旱、冷害等胁迫对玉米幼苗代谢活动的影响,对胁迫期和恢复期的相关指标进行了测量,结果如图所示。下列说法错误的是 ( )A.对照组玉米处理条件是适宜的温度和水分B.对照组和实验组需要给予相同的光照条件C.冷害胁迫时,净光合速率不易恢复D.冷害能够缓解干旱胁迫对玉米造成的损伤√【解析】选D。本实验的自变量是干旱胁迫、冷害胁迫以及干旱+冷害胁迫,而对照组应不进行自变量处理,即处理条件应为适宜的温度和水分,光照等为无关变量,各组别应相同,A、B正确;与胁迫期冷害处理组相比,恢复期冷害处理组的净光合速率有所提升,但是与其他各实验组相比,冷害处理组净光合速率恢复程度较小,故冷害胁迫时,净光合速率不易恢复,C正确;干旱+冷害处理组净光合速率低于干旱处理组,说明冷害不能缓解干旱胁迫对玉米造成的损伤,D错误。【思维进阶练】9.(3分) 【不定项】(2026·鸡西模拟)C4植物的PEP羧化酶可将CO2和PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)生成草酰乙酸(OAA),OAA经过一系列转化释放CO2进行卡尔文循环。研究人员探究不同Mg2+处理对某C4植物光合速率的影响,结果见下图。下列分析正确的是 ( )A.该C4植物在黑暗条件下可通过PEP固定CO2B.ATP和NADPH提高了光照条件下CO2的固定速率C.Mg2+明显提高了该植物在光照、黑暗条件下的光合速率D.Mg2+可通过促进叶绿素的合成进而提高植物的光合速率√√√【解析】选A、B、D。C4植物的PEP羧化酶可以将CO2和磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)生成草酰乙酸(OAA),OAA经过一系列转化释放CO2进行卡尔文循环,图示说明该C4植物在黑暗条件下能固定CO2,即该植物在黑暗条件下可通过PEP固定CO2,A正确;光照条件下进行光反应产生ATP和NADPH,用于还原C3,提高了CO2固定速率,促进了暗反应过程,B正确;添加Mg2+的实验组,光照条件下其CO2固定速率更高,但黑暗条件下不能明显提高CO2固定速率,C错误;Mg2+作为合成叶绿素的原料,可通过促进叶绿素合成进而提高该C4植物的光合速率,D正确。10.(3分) 【不定项】如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线,下列分析错误的是 ( )A.若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动B.若增加二氧化碳浓度,B点左移,C点左移,D点向右上方移动C.D点时,ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动D.若图为阳生植物,则换为阴生植物,B点向左移动,D点向左下方移动√【解析】选B。B点为光补偿点,此时光合作用与呼吸作用强度相等,若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动,A正确;若增加二氧化碳浓度,则光合作用强度增加,B点左移,C点右移,D点向右上方移动,B错误;D点时的光合作用强度最大,其光反应产生的ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质,参与暗反应过程中三碳化合物的还原,C正确;阴生植物的光补偿点和光饱和点都要低于阳生植物,因此,若题图为阳生植物,则换为阴生植物,B点向左移动,D点向左下方移动,D正确。【知识拓展】光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题(1)A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。(2)B点与C点的变化(注:只有横坐标为自变量,其他条件不变)提醒:细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点应右移,反之左移。(3)D点:代表最大光合速率,当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。项目 B点(补偿点) C点(饱和点)适当增大光照强度(CO2浓度) 左移 右移适当减小光照强度(CO2浓度) 右移 左移土壤缺M 右移 左移【加固训练】随着全球气候变暖,高温热害已经成为水稻高产、稳产和优质的一个重要制约因素。为探究持续高温对水稻光合参数的影响,研究小组以J935和J353两个处于灌浆期的水稻品种开展相关研究,部分实验结果如图所示。回答下列问题:注:NT:平均日温为26 ℃,处理周期为整个灌浆结实周期;HT:平均日温为33 ℃,处理周期为整个灌浆结实周期。(1)图中植物经高温处理后,叶绿素含量下降的原因是_____________________________________________________________。ATP合成酶也是运输H+的载体,光反应过程中,ATP合成酶在H+浓度梯度推动下合成ATP,由此可推测H+跨膜运输方式为_____________。 【解析】(1)植物经高温处理后,叶绿素下降的原因是高温会使叶绿素合成酶活性降低或变性失活,减慢叶绿素合成,即高温影响酶活性而影响叶绿素的合成。光反应中,ATP合成酶在H+浓度梯度推动下合成ATP,说明H+顺浓度梯度运输,跨膜运输方式为协助扩散(需载体,顺浓度梯度)。 高温会导致叶绿素分解,高温影响酶的活性而影响叶绿素的合成 协助扩散 (2)研究表明,高温胁迫下植物净光合速率下降的最初主要因素为气孔因素。若检测J935的气孔导度,预期的结果是________________________________________________。 【解析】(2)由题意可知,高温胁迫下植物净光合速率下降最初主要是由于气孔因素(气孔关闭,CO2供应不足)。所以检测J935的气孔导度,预期结果是HT条件下的气孔导度低于NT条件下的气孔导度。 HT条件下的气孔导度低于NT条件下的气孔导度 (3)PSⅡ是叶绿体的光反应系统,主要由D蛋白、光合色素等物质组成,可裂解水并进行电子传递。PSⅡ分布于叶绿体的_______________上。有研究表明,干旱、高温等逆境破坏PSⅡ反应中心影响植物的光合机能。研究人员在水稻高温处理25天后,检测叶绿体中的D蛋白基因表达量变化,结果如下图所示: 注:Actin的表达稳定,作为参照。 类囊体薄膜 结合上述结果,长时间的高温可___________________________,造成叶绿体中_______________________________,抑制________________的功能从而降低光合速率。 【解析】(3)PSⅡ是光反应系统,分布于叶绿体的类囊体薄膜上(光反应场所是类囊体薄膜)。对比图中D蛋白基因表达量,长时间高温(HT组)使D蛋白基因表达量降低。D蛋白基因表达量下降,造成叶绿体中D蛋白含量和叶绿素含量降低。D蛋白是PSⅡ组成部分,D蛋白减少会抑制PSⅡ(或光系统)的功能,降低光合速率。 降低D蛋白基因的表达量 D蛋白含量和叶绿素含量降低 PSⅡ(光系统) (4)利用所学生物知识,请提出解决高温对水稻影响的合理化建议:___________________________________________(答1点)。【解析】(4)解决高温对水稻影响的合理化建议是利用转基因技术培育耐高温水稻(或在高温时采取喷水降温、合理灌溉等措施维持水稻适宜生长温度)等。 利用转基因技术培育耐高温水稻(合理即可) 11.(11分)(2023·山东卷)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。(1)(3分)该实验的自变量为_________________。该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有____________________________(答出2个因素即可)。 (2)(3分)根据本实验,__________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱,理由是____________________________________________________________。 H蛋白、光照 CO2浓度、温度(合理即可) 不能 突变体PSⅡ的损伤小但不能修复,野生型PSⅡ的损伤大但能修复 (3)(5分)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量_______(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是________________________________________________________________________________。 少 突变体的NPQ强度大,PSⅡ的损伤小,虽然损伤不能修复,但是PSⅡ活性强,光反应产物多 【解析】本题以实验探究的形式考查植物的光合作用有关知识。(1)据题意,科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结合题图分析可知,该实验的自变量有H蛋白和光照;影响光合作用强度的主要环境因素有光照强度、CO2浓度、温度、水分等,但该实验中光照强度为自变量,因此无关变量中影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。(2)据图分析,强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的高,能更有效地减少强光对PSⅡ复合体的损伤。但是野生型拟南芥含有H蛋白,能对损伤后的PSⅡ进行修复,故不能确定强光照射下,突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据题图可知,强光照射下突变体的NPQ强度更高,而NPQ能将过剩的光能耗散,NPQ强度越高,耗散的能量越多,因此强光下突变体中流向光合作用的能量少;突变体的NPQ强度大,能够减弱强光对PSⅡ的损伤,且减弱作用大于野生型H蛋白的修复作用,这样导致突变体的PSⅡ活性更高,能为暗反应提供更多的NADPH和ATP,促进暗反应进行,进而使突变体的暗反应强度高于野生型。【加固训练】(2025·随州模拟)增温可能改变气孔导度,进而影响植物的光合速率。科研人员以杉木为研究对象进行了土壤增温实验,分别在夏、冬季取样检测,结果如下图所示。下列叙述错误的是 ( )A.夏季土壤增温不利于杉木生长,冬季土壤增温有利于杉木生长B.夏季土壤增温对杉木气孔导度的影响程度大于冬季土壤增温C.冬季土壤增温对杉木光合作用暗反应的影响不显著D.冬季土壤增温可能提高了杉木光合作用中相关酶的活性√【解析】选C。由左图可知,夏季土壤增温会降低杉木的净光合作用,冬季土壤增温会提高杉木的净光合作用,A正确;由右图分析可知,夏季土壤增温对杉木气孔导度的影响程度大于冬季土壤增温对杉木气孔导度的影响程度,B正确;冬季增温对植物的气孔导度影响不大仅表明该处理对暗反应过程中二氧化碳的吸收影响不大,不代表对暗反应的过程影响不大,因为温度升高,对暗反应的相关酶活性会造成影响。并且由左图可知,冬季增温净光合速率发生了较大的变化,C错误,D正确。(共50张PPT)第14讲 影响光合作用的因素和应用考点一 探究环境因素对光合作用强度的影响考点二 光合作用的影响因素及其应用从教材走向高考【课标要求】1.探究光照强度、CO2浓度等因素对光合作用强度的影响。2.关注光合作用与农业生产及生活的联系。考点一 探究环境因素对光合作用强度的影响【精梳攻教材】【基础整合】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____________________的数量来定量表示。2.探究光照强度对光合作用强度的影响:(1)实验原理:叶片含有气体,______ 叶片______ 充满细胞间隙,叶片______。单位时间糖类原料消耗或产物生成上浮下沉上浮(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 ____________________等保持一致光照强度光源与烧杯的距离光合作用强度叶片浮起数量或浮起相同数量的叶片所用的时间长短叶片大小、溶液的量(3)实验流程(4)实验结果:光照越强,单位时间内烧杯中圆形小叶片浮起的数量______。(5)实验结论:一定范围内,随着光照强度的不断增强,光合作用强度不断______。越多增强【名师点睛】环境因素对光合作用强度的影响的2个提醒(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2量大于有氧呼吸消耗的O2量,释放O2,使叶肉细胞间隙充满了气体,浮力增大,叶片上浮。(2)所用光源产生热量不应对实验产生影响,可选用冷光源,或在光源和烧杯之间添加盛水玻璃柱。【多维赋能】1.若要探究影响呼吸作用速率的因素,应将实验装置进行___________处理。2.该实验中,若NaHCO3溶液浓度过高会导致叶片上浮缓慢,原因是_________________________________________________________。遮光(黑暗)NaHCO3溶液浓度过高会导致叶肉细胞失水,光合作用速率减慢【自测强化】1.使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。(必修1 P105探究·实践)( )2.探究环境因素对光合作用强度的影响的实验中可以用O2释放量作为观测指标。( )分析:O2释放量反映光合作用与细胞呼吸的差,不能作为观测影响光合作用的指标。3.实验中拉动注射器活塞是为了使圆形小叶片内的气体逸出。( )√×√4.在探究光照强度对光合作用强度的影响的实验中,增加光照强度或温度,都能明显缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。( )分析:当达到光饱和点后,增加光照强度不会缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。适当地提高温度,可能会增加圆形小叶片上浮至液面所用的时间。5.农作物栽种密度越大,接受光照的叶面积也越大,单位面积产量越高。( )分析:在一定范围内,农作物栽种密度越大,接受光照的叶面积也越大,单位面积产量越高。如果超过一定范围,种植密度再增大,接受光照的叶面积不会增大,但是细胞呼吸强度增大,反而造成单位面积产量减少。××【精练提素养】1.(2024·北京卷)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验,测定单位时间单位叶面积的氧气释放量,结果如图所示。若想提高X,可采取的做法是( )A.增加叶片周围环境CO2浓度B.将叶片置于4 ℃的冷室中C.给光源加滤光片改变光的颜色D.移动冷光源缩短与叶片的距离√【解析】选A。本题考查影响光合作用的条件。二氧化碳是光合作用的原料,增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量,A符合题意;降低温度会降低光合作用有关酶的活性,会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量,B不符合题意;给光源加滤光片改变光的颜色,使叶片得到的光照减少,会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低,C不符合题意;移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大,但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变,因为到达光饱和点之后,光合作用强度不再随着光照强度的增加而增大,D不符合题意。2.(2025·河南卷)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。回答下列问题:(1)光对植物生长发育的作用有______________________和_____________________________________两个方面。(2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述________(填组别)组进行对比分析,该实验中的无关变量有________________________(答出2点即可)。 温度和二氧化碳浓度为光合作用提供能量作为一种信号调节植物生长发育①③④(3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率__________________(填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率大于③组始终大于【解析】光补偿点时呼吸作用速率等于光合作用速率,光饱和点以后影响各种植物的光合作用速率的因素不再是光照强度。影响作物光合作用的因素有光照强度、温度或二氧化碳浓度等。(1)光可以为植物光合作用提供光能;同时光可以作为一种信号调节植物生长发育。(2)为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述盐胁迫组(③)和盐胁迫加实验光处理组(④)进行对比分析。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响,①③④比较可判断实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量,其余变量称为无关变量,该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。(3)由于④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点相同,也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。【加固训练】【不定项】(2025·鄂州模拟)某实验小组利用菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片,在适宜条件下探究NaHCO3溶液浓度对光合作用强度的影响,结果如图。下列说法错误的是( )A.叶圆片上浮情况只与光合作用强度有关,与呼吸作用强度无关B.②~⑤组幼叶圆片上浮的速度比成熟叶圆片上浮的速度快C.若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片也会上浮D.取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰√√√【解析】选A、B、C。叶圆片的沉浮取决于气体是否在细胞间隙积累,与净光合速率有关,因此叶圆片上浮情况与光合作用强度和呼吸作用强度都有关,A错误;据图可知,②~⑤组幼叶圆片上浮时间大于成熟叶圆片,说明②~⑤组幼叶圆片上浮的速度较慢,B错误;⑥⑦组叶圆片不上浮的原因可能是NaHCO3溶液浓度过高,导致细胞渗透失水过多而死亡,因此若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片不会上浮,C错误;叶脉上没有叶绿体,取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰,D正确。考点二 光合作用的影响因素及其应用【精研强思维】【思维探究】气孔是植物体和外界环境之间进行水气交换的重要结构。研究发现,胞间CO2浓度和气孔导度(气孔开放程度)呈正相关。在一定的环境条件下,气孔还会进行周期性的闭合,这种现象称为“气孔振荡”,如图所示。注:气孔扩张阻力越小,则气孔开放程度越大。(1)(生命观念)CO2经过气孔进入叶肉细胞后,在____________(填场所)中首先和C5结合形成C3,然后C3被还原为有机物,有机物中的能量直接来自______________(填物质名称)中的化学能。 提示:叶绿体基质 ATP和NADPH(2)(科学思维)比较A和B两点,胞间CO2浓度较高的点是________,结合题干阐述判断的理由:_____________________________________。 提示:B点 胞间CO2浓度与气孔导度呈正相关,A点气孔开放程度小,胞间CO2浓度较低,A点后气孔开放程度逐渐增大,胞间CO2浓度逐渐升高,因此B点的胞间CO2浓度较高(3)(社会责任)“气孔振荡”最可能发生在_________(填“干旱”或“湿润”)环境中,这种现象对于植物适应该环境有何意义 _____________________ ______________________________。 提示:干旱 “气孔振荡”既能降低蒸腾作用强度,减少水分散失;又能保障CO2的供应,使光合作用能正常进行【思维建构】“模型法”分析影响光合作用强度的因素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(叶片总面积/土地面积)2.外部因素:(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度②CO2浓度③温度④水分:影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。⑤矿质元素(2)多因子对光合速率的影响【精练提素养】1. 【不定项】(2026·长沙模拟)薇甘菊是外来入侵物种,研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP和淀粉含量变化。以12:00时的光照强度表示为100%,8:00时的光照强度为40%,17:00时的光照强度为20%,18:00时的光照强度为0,结果如图所示。下列说法正确的是( )A.17:00~18:00淀粉含量下降是因为呼吸作用大于光合作用B.8:00~12:00薇甘菊ATP含量未提高,说明此时光合速率较低C.8:00时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP的细胞结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体D.薇甘菊长期在弱光下生长时,叶片厚度会变厚,有利于捕获更多光能适应弱光环境√√【解析】选A、C。17:00~18:00光照强度由20%降为0,光合作用速率下降直至黑暗下无光合作用,此时细胞呼吸消耗量大于光合作用合成量,淀粉含量下降,A正确;图中8:00~12:00光合作用速率较高,但光合作用光反应阶段合成的ATP迅速水解用于暗反应合成有机物供能,所以ATP含量不提高,B错误;光照条件下,薇甘菊叶肉细胞可进行光合作用和有氧呼吸,产生ATP的场所有叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质、线粒体(基质和内膜),C正确;薇甘菊长期在弱光下生长时,为捕获更多的光,叶面积就会增大,叶片厚度会变薄,有利于适应弱光环境,D错误。2.(2023·全国乙卷)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。有研究发现,用饱和红光(只用红光照射时,植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、________________________(答出2点即可)等生理过程。 光合作用和呼吸作用(2)红光可通过光合作用促进气孔开放,其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,饱和红光照射时,保卫细胞光合作用合成的有机物积累使得细胞内的渗透压升高,保卫细胞吸水体积膨大,气孔开放(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片,气孔开度可进一步增大,因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是,蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。请推测该研究小组得出这一结论的依据是____________________________________________________________________________________________________________________ 。 (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔________(填“能”或“不能”)维持一定的开度。 能蓝光作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使得保卫细胞的渗透压升高,促使保卫细胞再度吸水,气孔开度进一步增大【解析】本题考查光合作用与气孔开闭的关系及对实验的分析。(1)气孔是植物散失水分的窗口,也是植物与外界进行气体交换的门户,其开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用等生理过程。(2)据题分析可知,红光可通过光合作用促进气孔开放的原因是叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,饱和红光照射时,保卫细胞的光合作用合成的有机物积累使得细胞内的渗透压升高,保卫细胞吸水体积膨大,气孔开放。(3)据题意知,蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使得保卫细胞渗透压升高,促使保卫细胞再度吸水,气孔进一步增大。(4)由于除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下,虽不能进行光合作用积累有机物,但阳光中的蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使得保卫细胞与外界溶液存在浓度差,促使保卫细胞吸水,气孔能维持一定的开度。从教材走向高考【体验高考真题溯源】1.(2025·安徽卷)→(必修1 P105探究·实践)关于探究光照强度对光合作用强度的影响实验,下列叙述错误的是( )A.用打孔器打出叶圆片时,为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,以进行对比实验C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化,可计算出实际光合作用强度D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同,可能与其接受的光照强度不同有关【教考融通】本题源于教材中探究环境因素对光合作用的影响实验,通过探究光照强度对光合作用强度的影响实验,考查对教材基本实验的操作与分析能力。√【解析】选C。依据单一变量原则,为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉,A正确;调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,以模拟不同的光照强度,该实验都是实验组,为对比实验,B正确;实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度,用化学传感器监测光照时O2浓度变化,只可计算出净光合作用强度,无法得知呼吸作用强度,无法计算出实际光合作用强度,C错误;同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同,说明光合作用强度不同,可能与其接受的光照强度不同有关,D正确。【深研教材预测高考】2.(必修1 P105探究·实践【改编】)某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动,以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、大烧杯和不同颜色的LED灯等为材料用具。回答下列问题:(1)如果选用无色、绿色、红色和蓝色的4种LED灯分别对黑藻进行相关的实验,你的实验假设是____________________________________。在相同时间内,若拆去红色滤光片,相同实验时间该装置内氧气传感器测到的O2浓度______(填“高于”“低于”或“等于”)单色光下O2浓度。类胡萝卜素主要吸收______光,吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为__________________。 H+、e-和O2不同的光质影响黑藻光合作用大小 高于蓝紫【解析】(1)选用无色、绿色、红色和蓝色的4种LED灯来制造不同波长的光,可以用于探究光波长对光合作用的影响。相同条件下,白光下比单色光下的光合作用要强,因此拆去滤光片,单位时间内,氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为H+、e-和O2 。(2)用精密pH试纸如何测算光合速率变化 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 在黑暗条件下放置一段时间,用精密pH试纸测定试管中水的pH,待其相对稳定时,记录数值;再将试管分别移到不同光照条件下,每5分钟测定pH并记录一次,一段时间后,pH重新处于相对稳定状态,再记录一次【解析】(2)黑藻将溶液中的CO2转化为有机物,即消耗了CO2,导致NaHCO3分解产生CO2,CO2含量可以改变溶液pH,所以可以用精密试纸检测溶液pH来估算光合速率变化。若pH降低,代表CO2生成增多,若pH升高则代表CO2被消耗生成有机物。具体测算方法为:在黑暗条件下放置一段时间,用精密pH试纸测定试管中水的pH,待其相对稳定时,记录数值;再将试管分别移到不同光照条件下,每5分钟测定pH并记录一次,一段时间后,pH重新处于相对稳定状态,再记录一次。(3)若将烧杯口密封,短时间内和持续一段时间直至溶液pH保持稳定后,五碳糖的含量与密封前相比分别为________、________。 【解析】(3)密封后短时期的五碳糖利用减少,含量与密封前相比增加,持续一段时间,会使外界二氧化碳不能及时补充,导致五碳糖的含量与密封前相比下降。增加 降低(4)实验结果发现,相同条件下,相对于红光,蓝光照射下胞间CO2浓度更低,分析其原因可能有哪些 (说明2点)____________________________、________________________________________________________________________。 【解析】(4)植物在蓝光照射下光反应速率更高,C3还原速度更快,消耗CO2更多,使得胞间CO2浓度更低,或者蓝光促进光合作用酶活性的提升使光合速率增加,消耗CO2更多,使得胞间CO2浓度更低。蓝光更有利于植物吸收CO2 蓝光促进光合作用酶活性的提升(或蓝光促使气孔开度减小)第14讲 影响光合作用的因素和应用【课标要求】1.探究光照强度、CO2浓度等因素对光合作用强度的影响。2.关注光合作用与农业生产及生活的联系。考点一 探究环境因素对光合作用强度的影响【精梳攻教材】【基础整合】1.光合作用强度:(1)概念:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(2)表示方法:用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。2.探究光照强度对光合作用强度的影响:(1)实验原理:叶片含有气体,上浮叶片下沉充满细胞间隙,叶片上浮。(2)实验中变量分析自变量 不同光照强度控制自变量 调节光源与烧杯的距离进行控制因变量 光合作用强度检测因变量 同一时间段内叶片浮起数量或浮起相同数量的叶片所用的时间长短对无关变量进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致(3)实验流程(4)实验结果:光照越强,单位时间内烧杯中圆形小叶片浮起的数量越多。(5)实验结论:一定范围内,随着光照强度的不断增强,光合作用强度不断增强。【名师点睛】环境因素对光合作用强度的影响的2个提醒(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2量大于有氧呼吸消耗的O2量,释放O2,使叶肉细胞间隙充满了气体,浮力增大,叶片上浮。(2)所用光源产生热量不应对实验产生影响,可选用冷光源,或在光源和烧杯之间添加盛水玻璃柱。【多维赋能】1.若要探究影响呼吸作用速率的因素,应将实验装置进行遮光(黑暗)处理。2.该实验中,若NaHCO3溶液浓度过高会导致叶片上浮缓慢,原因是NaHCO3溶液浓度过高会导致叶肉细胞失水,光合作用速率减慢。【自测强化】1.使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。(必修1 P105探究·实践)(√)2.探究环境因素对光合作用强度的影响的实验中可以用O2释放量作为观测指标。(×)分析:O2释放量反映光合作用与细胞呼吸的差,不能作为观测影响光合作用的指标。3.实验中拉动注射器活塞是为了使圆形小叶片内的气体逸出。(√)4.在探究光照强度对光合作用强度的影响的实验中,增加光照强度或温度,都能明显缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。(×)分析:当达到光饱和点后,增加光照强度不会缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。适当地提高温度,可能会增加圆形小叶片上浮至液面所用的时间。5.农作物栽种密度越大,接受光照的叶面积也越大,单位面积产量越高。(×)分析:在一定范围内,农作物栽种密度越大,接受光照的叶面积也越大,单位面积产量越高。如果超过一定范围,种植密度再增大,接受光照的叶面积不会增大,但是细胞呼吸强度增大,反而造成单位面积产量减少。【精练提素养】1.(2024·北京卷)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验,测定单位时间单位叶面积的氧气释放量,结果如图所示。若想提高X,可采取的做法是( )A.增加叶片周围环境CO2浓度B.将叶片置于4 ℃的冷室中C.给光源加滤光片改变光的颜色D.移动冷光源缩短与叶片的距离【解析】选A。本题考查影响光合作用的条件。二氧化碳是光合作用的原料,增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量,A符合题意;降低温度会降低光合作用有关酶的活性,会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量,B不符合题意;给光源加滤光片改变光的颜色,使叶片得到的光照减少,会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低,C不符合题意;移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大,但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变,因为到达光饱和点之后,光合作用强度不再随着光照强度的增加而增大,D不符合题意。2.(2025·河南卷)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。回答下列问题:(1)光对植物生长发育的作用有______________________________和______ _______两个方面。(2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述________(填组别)组进行对比分析,该实验中的无关变量有________________________(答出2点即可)。 (3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率__________________(填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断依据是__________________________。 【解析】光补偿点时呼吸作用速率等于光合作用速率,光饱和点以后影响各种植物的光合作用速率的因素不再是光照强度。影响作物光合作用的因素有光照强度、温度或二氧化碳浓度等。(1)光可以为植物光合作用提供光能;同时光可以作为一种信号调节植物生长发育。(2)为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述盐胁迫组(③)和盐胁迫加实验光处理组(④)进行对比分析。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响,①③④比较可判断实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量,其余变量称为无关变量,该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。(3)由于④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点相同,也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。答案:(1)为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育(2)①③④ 温度和二氧化碳浓度(3)始终大于 ④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率大于③组【加固训练】【不定项】(2025·鄂州模拟)某实验小组利用菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片,在适宜条件下探究NaHCO3溶液浓度对光合作用强度的影响,结果如图。下列说法错误的是( )A.叶圆片上浮情况只与光合作用强度有关,与呼吸作用强度无关B.②~⑤组幼叶圆片上浮的速度比成熟叶圆片上浮的速度快C.若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片也会上浮D.取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰【解析】选A、B、C。叶圆片的沉浮取决于气体是否在细胞间隙积累,与净光合速率有关,因此叶圆片上浮情况与光合作用强度和呼吸作用强度都有关,A错误;据图可知,②~⑤组幼叶圆片上浮时间大于成熟叶圆片,说明②~⑤组幼叶圆片上浮的速度较慢,B错误;⑥⑦组叶圆片不上浮的原因可能是NaHCO3溶液浓度过高,导致细胞渗透失水过多而死亡,因此若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片不会上浮,C错误;叶脉上没有叶绿体,取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰,D正确。考点二 光合作用的影响因素及其应用【精研强思维】【思维探究】气孔是植物体和外界环境之间进行水气交换的重要结构。研究发现,胞间CO2浓度和气孔导度(气孔开放程度)呈正相关。在一定的环境条件下,气孔还会进行周期性的闭合,这种现象称为“气孔振荡”,如图所示。注:气孔扩张阻力越小,则气孔开放程度越大。(1)(生命观念)CO2经过气孔进入叶肉细胞后,在____________(填场所)中首先和C5结合形成C3,然后C3被还原为有机物,有机物中的能量直接来自______________(填物质名称)中的化学能。 提示:叶绿体基质 ATP和NADPH(2)(科学思维)比较A和B两点,胞间CO2浓度较高的点是________,结合题干阐述判断的理由:_________________________________________________。 提示:B点 胞间CO2浓度与气孔导度呈正相关,A点气孔开放程度小,胞间CO2浓度较低,A点后气孔开放程度逐渐增大,胞间CO2浓度逐渐升高,因此B点的胞间CO2浓度较高(3)(社会责任)“气孔振荡”最可能发生在_________(填“干旱”或“湿润”)环境中,这种现象对于植物适应该环境有何意义 ___________________________________ _________________。 提示:干旱 “气孔振荡”既能降低蒸腾作用强度,减少水分散失;又能保障CO2的供应,使光合作用能正常进行【思维建构】“模型法”分析影响光合作用强度的因素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(叶片总面积/土地面积)2.外部因素:(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度②CO2浓度③温度④水分:影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。⑤矿质元素(2)多因子对光合速率的影响【精练提素养】1. 【不定项】(2026·长沙模拟)薇甘菊是外来入侵物种,研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP和淀粉含量变化。以12:00时的光照强度表示为100%,8:00时的光照强度为40%,17:00时的光照强度为20%,18:00时的光照强度为0,结果如图所示。下列说法正确的是( )A.17:00~18:00淀粉含量下降是因为呼吸作用大于光合作用B.8:00~12:00薇甘菊ATP含量未提高,说明此时光合速率较低C.8:00时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP的细胞结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体D.薇甘菊长期在弱光下生长时,叶片厚度会变厚,有利于捕获更多光能适应弱光环境【解析】选A、C。17:00~18:00光照强度由20%降为0,光合作用速率下降直至黑暗下无光合作用,此时细胞呼吸消耗量大于光合作用合成量,淀粉含量下降,A正确;图中8:00~12:00光合作用速率较高,但光合作用光反应阶段合成的ATP迅速水解用于暗反应合成有机物供能,所以ATP含量不提高,B错误;光照条件下,薇甘菊叶肉细胞可进行光合作用和有氧呼吸,产生ATP的场所有叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质、线粒体(基质和内膜),C正确;薇甘菊长期在弱光下生长时,为捕获更多的光,叶面积就会增大,叶片厚度会变薄,有利于适应弱光环境,D错误。2.(2023·全国乙卷)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。有研究发现,用饱和红光(只用红光照射时,植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、____________(答出2点即可)等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放,其原因是______________________________________________________________________________。 (3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片,气孔开度可进一步增大,因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是,蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。请推测该研究小组得出这一结论的依据是______________________。 (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔________(填“能”或“不能”)维持一定的开度。 【解析】本题考查光合作用与气孔开闭的关系及对实验的分析。(1)气孔是植物散失水分的窗口,也是植物与外界进行气体交换的门户,其开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用等生理过程。(2)据题分析可知,红光可通过光合作用促进气孔开放的原因是叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,饱和红光照射时,保卫细胞的光合作用合成的有机物积累使得细胞内的渗透压升高,保卫细胞吸水体积膨大,气孔开放。(3)据题意知,蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使得保卫细胞渗透压升高,促使保卫细胞再度吸水,气孔进一步增大。(4)由于除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下,虽不能进行光合作用积累有机物,但阳光中的蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使得保卫细胞与外界溶液存在浓度差,促使保卫细胞吸水,气孔能维持一定的开度。答案:(1)光合作用和呼吸作用(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,饱和红光照射时,保卫细胞光合作用合成的有机物积累使得细胞内的渗透压升高,保卫细胞吸水体积膨大,气孔开放(3)蓝光作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+,使得保卫细胞的渗透压升高,促使保卫细胞再度吸水,气孔开度进一步增大(4)能【体验高考真题溯源】1.(2025·安徽卷)→(必修1 P105探究·实践)关于探究光照强度对光合作用强度的影响实验,下列叙述错误的是( )A.用打孔器打出叶圆片时,为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,以进行对比实验C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化,可计算出实际光合作用强度D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同,可能与其接受的光照强度不同有关【教考融通】本题源于教材中探究环境因素对光合作用的影响实验,通过探究光照强度对光合作用强度的影响实验,考查对教材基本实验的操作与分析能力。【解析】选C。依据单一变量原则,为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉,A正确;调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,以模拟不同的光照强度,该实验都是实验组,为对比实验,B正确;实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度,用化学传感器监测光照时O2浓度变化,只可计算出净光合作用强度,无法得知呼吸作用强度,无法计算出实际光合作用强度,C错误;同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同,说明光合作用强度不同,可能与其接受的光照强度不同有关,D正确。【深研教材预测高考】2.(必修1 P105探究·实践【改编】)某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动,以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、大烧杯和不同颜色的LED灯等为材料用具。回答下列问题:(1)如果选用无色、绿色、红色和蓝色的4种LED灯分别对黑藻进行相关的实验,你的实验假设是____________________________。在相同时间内,若拆去红色滤光片,相同实验时间该装置内氧气传感器测到的O2浓度________(填“高于”“低于”或“等于”)单色光下O2浓度。类胡萝卜素主要吸收__________光,吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为__________________。 【解析】(1)选用无色、绿色、红色和蓝色的4种LED灯来制造不同波长的光,可以用于探究光波长对光合作用的影响。相同条件下,白光下比单色光下的光合作用要强,因此拆去滤光片,单位时间内,氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为H+、e-和O2。(2)用精密pH试纸如何测算光合速率变化 ______________________________________________________________________________________。 【解析】(2)黑藻将溶液中的CO2转化为有机物,即消耗了CO2,导致NaHCO3分解产生CO2,CO2含量可以改变溶液pH,所以可以用精密试纸检测溶液pH来估算光合速率变化。若pH降低,代表CO2生成增多,若pH升高则代表CO2被消耗生成有机物。具体测算方法为:在黑暗条件下放置一段时间,用精密pH试纸测定试管中水的pH,待其相对稳定时,记录数值;再将试管分别移到不同光照条件下,每5分钟测定pH并记录一次,一段时间后,pH重新处于相对稳定状态,再记录一次。(3)若将烧杯口密封,短时间内和持续一段时间直至溶液pH保持稳定后,五碳糖的含量与密封前相比分别为________、________。 【解析】(3)密封后短时期的五碳糖利用减少,含量与密封前相比增加,持续一段时间,会使外界二氧化碳不能及时补充,导致五碳糖的含量与密封前相比下降。(4)实验结果发现,相同条件下,相对于红光,蓝光照射下胞间CO2浓度更低,分析其原因可能有哪些 (说明2点)_______________________、________________________________________________________________________。 【解析】(4)植物在蓝光照射下光反应速率更高,C3还原速度更快,消耗CO2更多,使得胞间CO2浓度更低,或者蓝光促进光合作用酶活性的提升使光合速率增加,消耗CO2更多,使得胞间CO2浓度更低。答案:(1)不同的光质影响黑藻光合作用大小 高于 蓝紫 H+、e-和O2(2)在黑暗条件下放置一段时间,用精密pH试纸测定试管中水的pH,待其相对稳定时,记录数值;再将试管分别移到不同光照条件下,每5分钟测定pH并记录一次,一段时间后,pH重新处于相对稳定状态,再记录一次(3)增加 降低(4)蓝光更有利于植物吸收CO2 蓝光促进光合作用酶活性的提升(或蓝光促使气孔开度减小)核心素养测评 第二单元 第14讲 影响光合作用的因素和应用(30分钟 33分)【基础过关练】1.(2分)某研究小组欲探究环境因素对黑藻光合作用的影响,进行了如图所示实验,下列相关叙述错误的是 ( )A.图示装置可测定黑藻的净光合速率,NaHCO3溶液可为黑藻提供CO2B.改变NaHCO3溶液的浓度或S的大小都可以影响装置内溶解氧的含量C.若用O培养黑藻足够长的时间,则可在NaHCO3溶液中检测到C18O2D.若溶解氧传感器测得溶液中溶解氧的含量不变,则说明黑藻不进行光合作用【解析】选D。图示装置测定的是溶解氧的含量,可代表黑藻的净光合速率,其中NaHCO3溶液可为黑藻提供CO2,A正确;改变NaHCO3溶液的浓度会改变其为植物提供的CO2的浓度,改变S的大小即改变了光照强度,二者都可以影响光合速率,从而影响装置内溶解氧的含量,B正确;若用O培养黑藻足够长的时间,在有氧呼吸第二阶段O+丙酮酸→C18O2+NADH,所以可以在NaHCO3溶液中检测到C18O2,C正确;若溶解氧传感器测得溶液中溶解氧的含量不变,说明黑藻不释放O2,即净光合速率为0,黑藻的光合速率等于呼吸速率,D错误。2.(2分)某生物研究小组以菠菜叶为实验材料,探究CO2浓度对光合作用强度的影响,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长属于无关变量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NaHCO3浓度增加光合作用增强D.将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液,可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度【解析】选B。该实验中小圆叶片上浮到液面的时长属于因变量,A错误;图乙bc段平缓,说明此时限制光合速率增大的因素可能是光照强度,可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降,B正确;图乙c点之后曲线上升,小圆叶片上浮到液面所需要的时间更长,说明随NaHCO3浓度增加光合作用强度减弱,C错误;小圆叶片细胞呼吸消耗O2,产生CO2,CO2会被NaOH溶液吸收,叶片不能上浮,无法测得气体体积变化,而且测呼吸强度时,不能直接将叶片放在NaOH溶液中,D错误。3.(2分)某研究小组在探究环境因素对黄瓜幼苗光合作用的影响时,得到适宜温度条件下的实验结果(图中lx为光照强度单位),如图所示。下列叙述错误的是 ( )A.光照强度直接影响光合作用的光反应阶段B.处于a点的CO2浓度时,产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质C.处于b点的CO2浓度时,800 lx高光强下黄瓜幼苗的光合速率和呼吸速率相等D.c点后可以通过提高光照强度来增大光合速率【解析】选B。光反应过程吸收光能,合成ATP和NADPH,光照强度直接影响光合作用的光反应阶段,A正确;处于a点的CO2浓度时,植物只进行细胞呼吸,产生ATP的场所有线粒体和细胞质基质,B错误;b点为CO2补偿点,处于b点的CO2浓度时,800 lx高光强下黄瓜幼苗的光合速率和呼吸速率相等,C正确;c点为光照强度为70 lx的CO2饱和点,c点后可以通过提高光照强度来增大光合速率,D正确。4.(2分)为探究磷酸对光合作用的影响,科研人员向菠菜叶绿体悬浮液中加入磷酸(Pi),照光并通入14CO2,数分钟后取样,分离叶绿体并测定14C标记化合物的相对含量,结果如表所示(注:TP和PGA为暗反应中的三碳化合物)。关于此实验,判断错误的是 ( )加入Pi的浓度(mmol/L) 14C标记化合物的相对含量 TP/PGA0 10 0.81 60 5.5A.科研人员分离叶绿体所用缓冲液应为叶绿体基质的等渗溶液B.悬浮液加入磷酸可以增加碳的固定量,提高TP/PGA的值C.悬浮液中加入磷酸可抑制PGA运出叶绿体,从而抑制CO2固定D.若延长光照时间,会在五碳化合物和培养液内的有机物中检出14C【解析】选C。科研人员分离叶绿体所用缓冲液应为叶绿体基质的等渗溶液,这样可以保证叶绿体的正常形态,有利于实验的进行,A正确;结合实验数据可推测,悬浮液加入磷酸可以增加碳的固定量,提高TP/PGA的值,B正确;悬浮液中加入磷酸可促进PGA运出叶绿体,进而促进光合作用,提高CO2固定的速率,C错误;若延长光照时间,光合作用持续进行,因而会在五碳化合物和培养液内的有机物中检出14C,D正确。5.(2分)(2025·齐齐哈尔模拟)羧酶体是一种类似细胞器的结构,广泛存在于蓝细菌中。它的外壳是由蛋白质组成的正面体结构,内部主要含有Rubisco(羧化酶)、碳酸酐酶。位于光合片层(具有吸收光能的作用)内部的羧酶体结构与功能如图所示(注:→表示促进,表示抑制;3-PGA表示三碳化合物)。下列相关叙述错误的是 ( )A.蓝细菌的光合片层上分布有捕获光能的叶绿素B.羧酶体壳蛋白允许碳酸盐透过,也可有效阻止CO2逸出C.羧酶体中主要发生的生化反应是CO2的固定和C3的还原D.羧酶体能实现CO2的浓缩,从而提高Rubisco周围的CO2浓度【解析】选C。蓝细菌是原核生物,光合片层上分布有捕获光能的叶绿素和藻蓝素,A正确;HC可以进入羧酶体,CO2无法离开羧酶体,说明羧酶体壳蛋白允许碳酸盐透过,也可有效阻止CO2逸出,B正确;羧酶体中二氧化碳和RuBP反应生成3-PGA,3-PGA表示三碳化合物,3-PGA离开了羧酶体,说明羧酶体中主要发生的生化反应是CO2的固定,C3的还原不发生在羧酶体,C错误;羧酶体允许HC进入,抑制CO2离开,从而实现CO2的浓缩,提高Rubisco周围的CO2浓度,D正确。6.(2分)(2023·北京卷)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是 ( )A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大【解析】选C。本题主要考查光照和温度对光合作用速率的影响。CO2吸收速率代表净光合速率,低光强下光反应比较弱,呼吸速率随叶温升高而上升,CO2吸收速率下降,A正确;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强,B正确;CP点呼吸速率等于光合速率,植物可以进行光合作用,C错误;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。7.(2分)(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【解析】选D。本题考查影响光合作用和呼吸作用的因素。高温使呼吸酶的活性增强,呼吸作用变强,从而消耗大量养分,A正确;高温使气孔导度变小,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。8.(2分)在长期进化过程中,农作物对各种胁迫具有了一定的应激反应。科研工作者研究了干旱、冷害等胁迫对玉米幼苗代谢活动的影响,对胁迫期和恢复期的相关指标进行了测量,结果如图所示。下列说法错误的是 ( )A.对照组玉米处理条件是适宜的温度和水分B.对照组和实验组需要给予相同的光照条件C.冷害胁迫时,净光合速率不易恢复D.冷害能够缓解干旱胁迫对玉米造成的损伤【解析】选D。本实验的自变量是干旱胁迫、冷害胁迫以及干旱+冷害胁迫,而对照组应不进行自变量处理,即处理条件应为适宜的温度和水分,光照等为无关变量,各组别应相同,A、B正确;与胁迫期冷害处理组相比,恢复期冷害处理组的净光合速率有所提升,但是与其他各实验组相比,冷害处理组净光合速率恢复程度较小,故冷害胁迫时,净光合速率不易恢复,C正确;干旱+冷害处理组净光合速率低于干旱处理组,说明冷害不能缓解干旱胁迫对玉米造成的损伤,D错误。【思维进阶练】9.(3分) 【不定项】(2026·鸡西模拟)C4植物的PEP羧化酶可将CO2和PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)生成草酰乙酸(OAA),OAA经过一系列转化释放CO2进行卡尔文循环。研究人员探究不同Mg2+处理对某C4植物光合速率的影响,结果见下图。下列分析正确的是 ( )A.该C4植物在黑暗条件下可通过PEP固定CO2B.ATP和NADPH提高了光照条件下CO2的固定速率C.Mg2+明显提高了该植物在光照、黑暗条件下的光合速率D.Mg2+可通过促进叶绿素的合成进而提高植物的光合速率【解析】选A、B、D。C4植物的PEP羧化酶可以将CO2和磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)生成草酰乙酸(OAA),OAA经过一系列转化释放CO2进行卡尔文循环,图示说明该C4植物在黑暗条件下能固定CO2,即该植物在黑暗条件下可通过PEP固定CO2,A正确;光照条件下进行光反应产生ATP和NADPH,用于还原C3,提高了CO2固定速率,促进了暗反应过程,B正确;添加Mg2+的实验组,光照条件下其CO2固定速率更高,但黑暗条件下不能明显提高CO2固定速率,C错误;Mg2+作为合成叶绿素的原料,可通过促进叶绿素合成进而提高该C4植物的光合速率,D正确。10.(3分) 【不定项】如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线,下列分析错误的是 ( )A.若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动B.若增加二氧化碳浓度,B点左移,C点左移,D点向右上方移动C.D点时,ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动D.若图为阳生植物,则换为阴生植物,B点向左移动,D点向左下方移动【解析】选B。B点为光补偿点,此时光合作用与呼吸作用强度相等,若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动,A正确;若增加二氧化碳浓度,则光合作用强度增加,B点左移,C点右移,D点向右上方移动,B错误;D点时的光合作用强度最大,其光反应产生的ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质,参与暗反应过程中三碳化合物的还原,C正确;阴生植物的光补偿点和光饱和点都要低于阳生植物,因此,若题图为阳生植物,则换为阴生植物,B点向左移动,D点向左下方移动,D正确。【知识拓展】光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题(1)A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。(2)B点与C点的变化(注:只有横坐标为自变量,其他条件不变)项目 B点(补偿点) C点(饱和点)适当增大光照强度(CO2浓度) 左移 右移适当减小光照强度(CO2浓度) 右移 左移土壤缺M 右移 左移提醒:细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点应右移,反之左移。(3)D点:代表最大光合速率,当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。【加固训练】随着全球气候变暖,高温热害已经成为水稻高产、稳产和优质的一个重要制约因素。为探究持续高温对水稻光合参数的影响,研究小组以J935和J353两个处于灌浆期的水稻品种开展相关研究,部分实验结果如图所示。回答下列问题:注:NT:平均日温为26 ℃,处理周期为整个灌浆结实周期;HT:平均日温为33 ℃,处理周期为整个灌浆结实周期。(1)图中植物经高温处理后,叶绿素含量下降的原因是 高温会导致叶绿素分解,高温影响酶的活性而影响叶绿素的合成 。ATP合成酶也是运输H+的载体,光反应过程中,ATP合成酶在H+浓度梯度推动下合成ATP,由此可推测H+跨膜运输方式为 协助扩散 。 【解析】(1)植物经高温处理后,叶绿素下降的原因是高温会使叶绿素合成酶活性降低或变性失活,减慢叶绿素合成,即高温影响酶活性而影响叶绿素的合成。光反应中,ATP合成酶在H+浓度梯度推动下合成ATP,说明H+顺浓度梯度运输,跨膜运输方式为协助扩散(需载体,顺浓度梯度)。(2)研究表明,高温胁迫下植物净光合速率下降的最初主要因素为气孔因素。若检测J935的气孔导度,预期的结果是 HT条件下的气孔导度低于NT条件下的气孔导度 。 【解析】(2)由题意可知,高温胁迫下植物净光合速率下降最初主要是由于气孔因素(气孔关闭,CO2供应不足)。所以检测J935的气孔导度,预期结果是HT条件下的气孔导度低于NT条件下的气孔导度。(3)PSⅡ是叶绿体的光反应系统,主要由D蛋白、光合色素等物质组成,可裂解水并进行电子传递。PSⅡ分布于叶绿体的 类囊体薄膜 上。有研究表明,干旱、高温等逆境破坏PSⅡ反应中心影响植物的光合机能。研究人员在水稻高温处理25天后,检测叶绿体中的D蛋白基因表达量变化,结果如下图所示: 注:Actin的表达稳定,作为参照。结合上述结果,长时间的高温可 降低D蛋白基因的表达量 ,造成叶绿体中 D蛋白含量和叶绿素含量降低 ,抑制 PSⅡ(光系统) 的功能从而降低光合速率。 【解析】(3)PSⅡ是光反应系统,分布于叶绿体的类囊体薄膜上(光反应场所是类囊体薄膜)。对比图中D蛋白基因表达量,长时间高温(HT组)使D蛋白基因表达量降低。D蛋白基因表达量下降,造成叶绿体中D蛋白含量和叶绿素含量降低。D蛋白是PSⅡ组成部分,D蛋白减少会抑制PSⅡ(或光系统)的功能,降低光合速率。(4)利用所学生物知识,请提出解决高温对水稻影响的合理化建议: 利用转基因技术培育耐高温水稻(合理即可) (答1点)。【解析】(4)解决高温对水稻影响的合理化建议是利用转基因技术培育耐高温水稻(或在高温时采取喷水降温、合理灌溉等措施维持水稻适宜生长温度)等。11.(11分)(2023·山东卷)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。(1)(3分)该实验的自变量为 H蛋白、光照 。该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有 CO2浓度、温度(合理即可) (答出2个因素即可)。 (2)(3分)根据本实验, 不能 (填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱,理由是 突变体PSⅡ的损伤小但不能修复,野生型PSⅡ的损伤大但能修复 。 (3)(5分)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量 少 (填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是 突变体的NPQ强度大,PSⅡ的损伤小,虽然损伤不能修复,但是PSⅡ活性强,光反应产物多 。 【解析】本题以实验探究的形式考查植物的光合作用有关知识。(1)据题意,科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结合题图分析可知,该实验的自变量有H蛋白和光照;影响光合作用强度的主要环境因素有光照强度、CO2浓度、温度、水分等,但该实验中光照强度为自变量,因此无关变量中影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。(2)据图分析,强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的高,能更有效地减少强光对PSⅡ复合体的损伤。但是野生型拟南芥含有H蛋白,能对损伤后的PSⅡ进行修复,故不能确定强光照射下,突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据题图可知,强光照射下突变体的NPQ强度更高,而NPQ能将过剩的光能耗散,NPQ强度越高,耗散的能量越多,因此强光下突变体中流向光合作用的能量少;突变体的NPQ强度大,能够减弱强光对PSⅡ的损伤,且减弱作用大于野生型H蛋白的修复作用,这样导致突变体的PSⅡ活性更高,能为暗反应提供更多的NADPH和ATP,促进暗反应进行,进而使突变体的暗反应强度高于野生型。【加固训练】(2025·随州模拟)增温可能改变气孔导度,进而影响植物的光合速率。科研人员以杉木为研究对象进行了土壤增温实验,分别在夏、冬季取样检测,结果如下图所示。下列叙述错误的是 ( )A.夏季土壤增温不利于杉木生长,冬季土壤增温有利于杉木生长B.夏季土壤增温对杉木气孔导度的影响程度大于冬季土壤增温C.冬季土壤增温对杉木光合作用暗反应的影响不显著D.冬季土壤增温可能提高了杉木光合作用中相关酶的活性【解析】选C。由左图可知,夏季土壤增温会降低杉木的净光合作用,冬季土壤增温会提高杉木的净光合作用,A正确;由右图分析可知,夏季土壤增温对杉木气孔导度的影响程度大于冬季土壤增温对杉木气孔导度的影响程度,B正确;冬季增温对植物的气孔导度影响不大仅表明该处理对暗反应过程中二氧化碳的吸收影响不大,不代表对暗反应的过程影响不大,因为温度升高,对暗反应的相关酶活性会造成影响。并且由左图可知,冬季增温净光合速率发生了较大的变化,C错误,D正确。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 核心素养测评 第二单元 第14讲 影响光合作用的因素和应用.docx 核心素养测评 第二单元 第14讲 影响光合作用的因素和应用.pptx 第二单元 第14讲 影响光合作用的因素和应用.docx 第二单元 第14讲 影响光合作用的因素和应用.pptx
资源列表
