资源简介

(共54张PPT)
第 12 讲　光合作用的原理及影响因素
第三单元 细胞的代谢
考点一　光合作用的基本原理
1. 光合作用过程
（1）光合作用的基本过程
图中序号代表的物质：① ，② ，③ ，
④ ，⑤ 。
NADPH
C3
ADP＋Pi
O2
（CH2O）
（2）比较光反应与暗反应
类囊体薄膜
光
色素
叶绿体基质
ATP
NADPH
ATP和
NADPH
有机物中
稳定的化学能
NADPH、ATP
NADP + 、ADP和 Pi
特别提醒：光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进
行，原因是暗反应C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使
光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段
时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行。
教材拾遗：〔必修1 P104“相关信息”〕C3是指三碳化合物——3－磷酸
甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1，5－二磷酸（RuBP）。
2. 光合作用的概念及反应式
（1）概念：光合作用是指绿色植物通过 ，利用光能，将
转化成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。
（2）反应式
CO2＋H2O（CH2O）＋O2
（3）元素的转移途径
①H：3H2O 。
叶绿体
二
氧化碳和水
氧气
NADPH
（C3H2O）
②C：14CO2 （14CH2O）。
③O：O ；
C18O2 。
14C3
18O2
（CO）
3. 光合作用和化能合成作用的比较
项目 光合作用 化能合成作用
区
别 能量来源 光能 无机物氧化释放的能量
代表生物 绿色植物 硝化细菌
相同点 都能将 等无机物合成有机物
CO2和H2O
（1）光合作用的暗反应不消耗ATP。（2025 河北卷） （　×　）
提示：光合作用暗反应中C3的还原需要消耗ATP（来自光反应产生的
ATP）。
（2）高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。（2023
湖北卷） （　×　）
提示：光反应中生成NADPH。
（3）植物细胞产生的O2只能来自光合作用。（2021 山东卷）
（　×　）
提示：植物细胞中H2O2分解也能产生O2。
×
×
×
（4）弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。（2021 湖南
卷） （　×　）
提示：可能此时光合作用等于或小于呼吸作用。
（5）光合作用的产物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以进入筛管，再通过
韧皮部运输到植株各处。〔必修1 P104“相关信息”〕 （　×　）
提示：蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
×
×
考向一　考查光合作用的原理和过程
1. （2025 山东高考21题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能
会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制
可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合
过程如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是 ；叶绿体中含有许多由类
囊体组成的 ，扩展了受光面积。
解析：（1）生物膜的基本支架是磷脂双分子层。基粒由类囊体堆叠形
成，可增大膜面积以捕获更多光能。
磷脂双分子层
基粒
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于 。采用同位素示
踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光
合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质且被3H标记的物
质有H2O、 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养
液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有
。
H2O
丙酮酸和［H］
O2
和CO2
解析：（2）由图示可知，
NADPH所需的电子来源为光
反应中H2O光解产生的电子。
3H2O中3H的去向：3H2O参与
光合作用生成葡萄糖（含3H标
记）→葡萄糖（含3H标记）经有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸（含3H标记）
和［H］（含3H标记）→被3H标记的丙酮酸进入线粒体基质参与有氧呼吸
第二阶段生成CO2和［H］（含3H标记）→有氧呼吸第三阶段［H］（含
3H标记）与O2结合生成3H2O。在含O的培养液中，绿藻中18O标记气
体的产生：①O光解产生18O2；②O参与有氧呼吸第二阶段（丙酮
酸与水反应）生成C18O2。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤
的机制分别为
。
解析：（3）分析图示可知，绿藻通过途径①消耗过剩电子并消除H2O2，
减轻H2O2对光合系统的氧化损伤。通过途径②将过剩光能以热能形式散
失，进而减轻光合系统损伤。
途径①以电子的形式释放过多光能；途径②以热能的形式
耗散过多的光能
考向二　光合作用过程中物质含量的变化分析
2. （2025 重庆渝北二模）研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降
至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合
物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下
列说法正确的是（　C　）
A． 叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物
B． 在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升
C． 光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成
D． 五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动
解析：暗反应过程中CO2的固定是CO2和五碳化合物结合形成两分子的三
碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的产物，A错误；CO2
浓度降低时，CO2的固定减弱，五碳化合物消耗减少，五碳化合物增加，
三碳化合物的生成减少，三碳化合物的还原减慢，NADPH消耗减少，
NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；光反
应产生的NADPH和ATP参与三碳化合物的还原，促进五碳化合物的形
成，C正确；五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH
和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。
考点二　探究光照强度对光合作用的影响
1. 实验原理
在光照下，绿色植物通过光合作用产生 。
O2
2. 实验装置分析
（1）自变量：光照强度。通过 来调
节光照强度的大小。
（2）因变量：光合作用强度。可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形
小叶片 或浮起相同数量的叶片 来衡量
光合作用的强弱。
调整LED台灯与烧杯之间的距离
上浮的数量
所用时间的长短
3. 实验流程
黑暗
CO2
圆形小叶片浮起
的数量
4. 注意事项
（1）打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小
叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
（2）为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入
溶液中。
NaHCO3
（1）光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用积累糖类的
数量。〔必修1 P105正文〕 （　×　）
提示：光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的
数量。
（2）探究不同光照强度对光合作用的影响时应避免温度等其他因素对实
验结果造成影响。〔必修1 P105正文〕 （　√　）
×
√
考向一　探究光照强度对光合作用强度的影响
1. （2025 安徽高考2题）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（　C　）
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
解析：打孔时避开大的叶脉是因为叶脉中没有叶绿体，而光合作用主要在
叶肉细胞的叶绿体中进行，所以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相当于在控制实验
的自变量——光照强度，以进行对比实验，B正确；实际光合作用强度即
总光合作用强度，指净光合作用强度＋呼吸作用强度，只测出光照时O2浓
度变化无法计算出实际光合作用强度，C错误；烧杯中叶圆片上浮的速度
与光合作用的强度有关，即与光照强度不同有关，D正确。
考向二　探究CO2浓度和温度对光合作用强度的影响
2. （2022 海南高考3题）某小组为了探究适宜温度下CO2浓度对光合作用
的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度
NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需
时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（　B　）
A． 本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自
变量
B． 叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用
释放氧气的速率
C． 四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D． 若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
解析：本实验的目的是探究适宜温度下CO2浓度对光
合作用的影响，自变量是CO2浓度（通过等体积不同
浓度的NaHCO3溶液来实现），温度、光照等属于无
关变量，应相同且适宜，A错误；实验中所用的菠菜
叶圆片已进行排气处理，叶圆片通过光合作用释放氧
气的速率越大，叶圆片上浮所需时间越短，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最长，表明其光合速率最低，C错误；若从适宜温度降低到4 ℃，与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，则各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。
3. （2025 重庆南岸模拟）研学小组将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相
同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度
对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（　B　）
A． 叶状体中CO2的减少导致其上浮
B． 各组实验应在CO2浓度相同且较高的水中进行
C. 4 ℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用
D． 增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加
解析：叶状体上浮的原因是光合作用产生的氧气积累在叶状
体内，使叶状体浮力增大而上浮，并非是CO2的减少，A错
误；在探究温度对光合作用强度的影响实验中，CO2浓度是
无关变量，应保持相同且适宜（较高浓度可保证光合作用有
足够的原料），B正确；4 ℃条件下叶状体小段仍有上浮，说明该绿藻叶状体能够进行光合作用，只是光合作用强度相对较弱，C错误；该实验中温度是自变量，不同温度下光合作用的最适光照强度可能不同，在某些温度下增加光照强度不一定能使叶状体小段上浮数量均增加，D错误。
考点三　影响光合作用的因素及应用
1. 内部因素
（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，如图所示。
高于
（2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
增大
（3）叶面积指数
下降
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
ATP 及 NADPH
②CO2浓度
CO2 的饱和点
③温度
酶的活性
④水分：影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内
CO2
⑤矿质元素
叶绿素
（2）多因子对光合速率
的影响
提高
（1）干旱条件下，很多植物光合速率降低，主要原因是水是光合作用的
原料，是生化反应的介质。（2020 山东卷） （　×　）
（2）胞间CO2浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关。（2023
福建卷） （　√　）
（3）已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，则甲种植物净光合速
率为0时，乙种植物净光合速率大于0。 （　√　）
×
√
√
考向一　影响光合作用的因素
1. （2025 全国卷2题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率
（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如
图所示。下列叙述错误的是（　C　）
A． 光照强度为a时，该植物的干重不会增加
B． 光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐
渐增大
C． 光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大
D． 光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低
解析：光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净
光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，
此时净光合为0，干重不会增加，A正确；光照强度从
a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。
净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率越
大，B正确；光照强度小于b时，光照强度未达饱和，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误；光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，光反应提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。
2. 光合作用是自然界最重要的化学反应之一，影响光合作用的外因主要包
括温度、CO2浓度和光照强度，如图是实验人员测得的光吸收对单个叶片
的光合速率的影响。下列相关叙述错误的是（　C　）
A． 大田作物群体对光能的利用与单
个叶片不同，对应的光极限范围
应该更大
B． CO2极限时，限制光合作用增加
的因素可能是CO2浓度或温度
C． 在光合作用最适温度条件下适当
升温，呼吸速率可能增大，光补
偿点可能左移
D． 实际生产中施肥过多或过少都可能影响到光合作用速率
解析：群体对光能的利用更充分，光
饱和点较单个叶片更大，所以光极限
范围会更大，A正确；CO2极限时，
曲线趋于水平，此时光照强度不再是
限制因素，可能是其他外界因素，如
温度和CO2浓度等，B正确；在光合
作用最适温度条件下适当升温，光合
速率下降，呼吸速率可能增大，导致
光补偿点右移，C错误；实际生产中，施肥过多会影响细胞吸水，施肥不
足可能影响叶绿素和相关酶的合成，故施肥过多或过少都可能影响到光合
作用速率，D正确。
考向二　逆境胁迫对光合作用的影响
3. （2025 安徽A10联盟模拟）都匀毛尖色泽翠绿，外形匀整，条索卷曲，
是中国十大名茶之一，具有抗氧化、抗辐射、抗衰老、清热解毒的功效。
科研人员为研究干旱胁迫对都匀茶苗光合速率的影响，进行了一系列的实
验，结果如下表所示。下列有关叙述错误的是（　C　）
组别 处理 叶绿素含量/（mg g－1） O2释放速率/（μmol m－2 s－1）
甲 未胁迫 6.68 8.79
乙 轻度胁迫 4.63 3.01
丙 中度胁迫 2.27 －0.27
丁 重度胁迫 1.63 －0.87
A． 都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关
B． 乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关
C． 中度胁迫和重度胁迫下茶苗光合作用速率小于零
D． 实验表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率
解析：由题意可知，都匀毛尖色泽翠绿，具有抗氧化的功效，可见都匀毛
尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关，A正确；由题表可知，与对照组相
比，随着干旱胁迫程度的增加，叶绿素含量逐渐下降，O2释放速率逐渐减
慢，因此乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关，B正确；中度胁迫
和重度胁迫下茶苗的叶绿素含量低，光合速率小于呼吸速率，并非光合作
用速率小于零，C错误；由题表可知，与对照组相比，随着干旱胁迫程度
的增加叶绿素含量逐渐下降，O2释放速率逐渐减慢，光合速率减慢，表明
干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率，D正确。
4. （2025 辽宁大连模拟）近年来全球气候变化日益加剧，多重联合胁迫
对作物生长发育及产量的不利影响日益严重。研究者设计了如图所示实
验，研究环境胁迫对苗期玉米净光合速率的影响。下列叙述正确的是
（　C　）
A． 25天最适条件培养目的是控制自变量
B． 双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响小
C． 双重胁迫有助于冷害对玉米造成伤害的恢复
D． 胁迫期双重胁迫光合作用合成的有机物最少
解析： 25天最适条件培养目的是使各组玉米在被胁迫前的长势相同，排除
无关变量的影响，而不是控制自变量，A错误；由乙图可知，在胁迫期，
双重胁迫与单一胁迫相比较，净光合速率下降幅度更大，故双重胁迫比单
一胁迫对胁迫期净光合速率的影响大，B错误；由乙图的恢复期看，双重
胁迫比单一冷害的净光合速率高，故可推测双重胁迫有助于提高冷害本身
对玉米造成伤害的恢复程度，C正确；在胁迫期，双重胁迫的净光合速率
最低，但是由于各个胁迫条件下的呼吸速率未知，故无法判断是哪个条件
下的合成有机物（总光合速率）最多，D错误。
（1）胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分
（干旱和淹涝）、温度（高温和低温）、盐碱、环境污染等理化逆境，生
物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。
（2）非生物胁迫的主要类型
①光照：影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤。
②CO2：CO2不足导致暗反应速率下降。
③温度：低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来
影响光合作用。
题后归纳：胁迫（逆境）对光合作用的影响
④水分：水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2
吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无
氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害。
⑤无机盐：a．影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素（Mg2＋）；
b．盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；c．重金属盐会影响叶
绿素的合成和光合作用有关酶的活性。第 12 讲　光合作用的原理及影响因素
考点一　光合作用的基本原理
必备知识 夯基
1.光合作用过程
（1）光合作用的基本过程
图中序号代表的物质：①　　　　　　，②　　　　，③　　　　，④　　　　　，⑤　　　　。
（2）比较光反应与暗反应
特别提醒：光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是暗反应C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行。
教材拾遗：〔必修1 P104“相关信息”〕C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1，5－二磷酸（RuBP）。
2.光合作用的概念及反应式
（1）概念：光合作用是指绿色植物通过　　　　　，利用光能，将　　　　　　　　　转化成储存着能量的有机物，并且释放出　　　　的过程。
（2）反应式
CO2＋H2O（CH2O）＋O2
（3）元素的转移途径
①H：3H2O　　　　　　　　　。
②C：14CO2　　　　（14CH2O）。
③O：O　　　　　；
C18O2　　　　　　。
3.光合作用和化能合成作用的比较
项目 光合作用 化能合成作用
区别 能量来源
代表生物 绿色植物
相同点 都能将　　　　　　等无机物合成有机物
（1）光合作用的暗反应不消耗ATP。（2025 河北卷）（　　）
（2）高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。（2023 湖北卷）（　　）
（3）植物细胞产生的O2只能来自光合作用。（2021 山东卷）（　　）
（4）弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。（2021 湖南卷）（　　）
（5）光合作用的产物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。〔必修1 P104“相关信息”〕（　　）
关键能力 提升
考向一　考查光合作用的原理和过程
1.（2025 山东高考21题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是　　　　　　　　　　　；叶绿体中含有许多由类囊体组成的　　　　，扩展了受光面积。
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于　　　　　　。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、　　　　　　　　　　　。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有　　　　。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
考向二　光合作用过程中物质含量的变化分析
2.（2025 重庆渝北二模）研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是（　　）
A．叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物
B．在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升
C．光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成
D．五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动
考点二　探究光照强度对光合作用的影响
必备知识 夯基
1.实验原理
在光照下，绿色植物通过光合作用产生　　　。
2.实验装置分析
（1）自变量：光照强度。通过　　　　　　　　　　　　来调节光照强度的大小。
（2）因变量：光合作用强度。可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片　　　　　　或浮起相同数量的叶片　　　　　　　　来衡量光合作用的强弱。
3.实验流程
4.注意事项
（1）打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
（2）为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入　　　　　溶液中。
（1）光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用积累糖类的数量。〔必修1 P105正文〕（　　）
（2）探究不同光照强度对光合作用的影响时应避免温度等其他因素对实验结果造成影响。〔必修1 P105正文〕（　　）
关键能力 提升
考向一　探究光照强度对光合作用强度的影响
1.（2025 安徽高考2题）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
考向二　探究CO2浓度和温度对光合作用强度的影响
2.（2022 海南高考3题）某小组为了探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（　　）
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
3.（2025 重庆南岸模拟）研学小组将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（　　）
A．叶状体中CO2的减少导致其上浮
B．各组实验应在CO2浓度相同且较高的水中进行
C.4 ℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用
D．增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加
考点三　影响光合作用的因素及应用
必备知识 夯基
1.内部因素
（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，如图所示。
（2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
（3）叶面积指数
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
（1）干旱条件下，很多植物光合速率降低，主要原因是水是光合作用的原料，是生化反应的介质。（2020 山东卷）（　　）
（2）胞间CO2浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关。（2023 福建卷）（　　）
（3）已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，则甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率大于0。（　　）
关键能力 提升
考向一　影响光合作用的因素
1.（2025 全国卷2题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加
B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大
C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大
D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低
2.光合作用是自然界最重要的化学反应之一，影响光合作用的外因主要包括温度、CO2浓度和光照强度，如图是实验人员测得的光吸收对单个叶片的光合速率的影响。下列相关叙述错误的是（　　）
A．大田作物群体对光能的利用与单个叶片不同，对应的光极限范围应该更大
B．CO2极限时，限制光合作用增加的因素可能是CO2浓度或温度
C．在光合作用最适温度条件下适当升温，呼吸速率可能增大，光补偿点可能左移
D．实际生产中施肥过多或过少都可能影响到光合作用速率
考向二　逆境胁迫对光合作用的影响
3.（2025 安徽A10联盟模拟）都匀毛尖色泽翠绿，外形匀整，条索卷曲，是中国十大名茶之一，具有抗氧化、抗辐射、抗衰老、清热解毒的功效。科研人员为研究干旱胁迫对都匀茶苗光合速率的影响，进行了一系列的实验，结果如下表所示。下列有关叙述错误的是（　　）
组别 处理 叶绿素含量/（mg g－1） O2释放速率/（μmol m－2 s－1）
甲 未胁迫 6.68 8.79
乙 轻度胁迫 4.63 3.01
丙 中度胁迫 2.27 －0.27
丁 重度胁迫 1.63 －0.87
A．都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关
B．乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关
C．中度胁迫和重度胁迫下茶苗光合作用速率小于零
D．实验表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率
4.（2025 辽宁大连模拟）近年来全球气候变化日益加剧，多重联合胁迫对作物生长发育及产量的不利影响日益严重。研究者设计了如图所示实验，研究环境胁迫对苗期玉米净光合速率的影响。下列叙述正确的是（　　）
A．25天最适条件培养目的是控制自变量
B．双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响小
C．双重胁迫有助于冷害对玉米造成伤害的恢复
D．胁迫期双重胁迫光合作用合成的有机物最少
题后归纳：胁迫（逆境）对光合作用的影响
（1）胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分（干旱和淹涝）、温度（高温和低温）、盐碱、环境污染等理化逆境，生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。
（2）非生物胁迫的主要类型
①光照：影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤。
②CO2：CO2不足导致暗反应速率下降。
③温度：低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用。
④水分：水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害。
⑤无机盐：a．影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素（Mg2＋）；b．盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；c．重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性。第 12 讲　光合作用的原理及影响因素
考点一　光合作用的基本原理
必备知识 夯基
1.光合作用过程
（1）光合作用的基本过程
图中序号代表的物质：①NADPH，②C3，③ADP＋Pi，④O2，⑤（CH2O）。
（2）比较光反应与暗反应
特别提醒：光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是暗反应C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行。
教材拾遗：〔必修1 P104“相关信息”〕C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1，5－二磷酸（RuBP）。
2.光合作用的概念及反应式
（1）概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。
（2）反应式
CO2＋H2O（CH2O）＋O2
（3）元素的转移途径
①H：3H2ONADPH（C3H2O）。
②C：14CO214C3（14CH2O）。
③O：O18O2；
C18O2（CO）。
3.光合作用和化能合成作用的比较
项目 光合作用 化能合成作用
区别 能量来源 光能 无机物氧化释放的能量
代表生物 绿色植物 硝化细菌
相同点 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
（1）光合作用的暗反应不消耗ATP。（2025 河北卷）（×）
提示：光合作用暗反应中C3的还原需要消耗ATP（来自光反应产生的ATP）。
（2）高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。（2023 湖北卷）（×）
提示：光反应中生成NADPH。
（3）植物细胞产生的O2只能来自光合作用。（2021 山东卷）（×）
提示：植物细胞中H2O2分解也能产生O2。
（4）弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。（2021 湖南卷）（×）
提示：可能此时光合作用等于或小于呼吸作用。
（5）光合作用的产物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。〔必修1 P104“相关信息”〕（×）
提示：蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
关键能力 提升
考向一　考查光合作用的原理和过程
1.（2025 山东高考21题）高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。
（1）叶绿体膜的基本支架是磷脂双分子层；叶绿体中含有许多由类囊体组成的基粒，扩展了受光面积。
（2）据图分析，生成NADPH所需的电子源自于H2O。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、丙酮酸和［H］。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有O2和CO2。
（3）据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为途径①以电子的形式释放过多光能；途径②以热能的形式耗散过多的光能。
解析：（1）生物膜的基本支架是磷脂双分子层。基粒由类囊体堆叠形成，可增大膜面积以捕获更多光能。（2）由图示可知，NADPH所需的电子来源为光反应中H2O光解产生的电子。3H2O中3H的去向：3H2O参与光合作用生成葡萄糖（含3H标记）→葡萄糖（含3H标记）经有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸（含3H标记）和［H］（含3H标记）→被3H标记的丙酮酸进入线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段生成CO2和［H］（含3H标记）→有氧呼吸第三阶段［H］（含3H标记）与O2结合生成3H2O。在含O的培养液中，绿藻中18O标记气体的产生：①O光解产生18O2；②O参与有氧呼吸第二阶段（丙酮酸与水反应）生成C18O2。（3）分析图示可知，绿藻通过途径①消耗过剩电子并消除H2O2，减轻H2O2对光合系统的氧化损伤。通过途径②将过剩光能以热能形式散失，进而减轻光合系统损伤。
考向二　光合作用过程中物质含量的变化分析
2.（2025 重庆金昌二模）研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是（　　）
A．叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物
B．在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升
C．光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成
D．五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动
解析：C　暗反应过程中CO2的固定是CO2和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的产物，A错误；CO2浓度降低时，CO2的固定减弱，五碳化合物消耗减少，五碳化合物增加，三碳化合物的生成减少，三碳化合物的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；光反应产生的NADPH和ATP参与三碳化合物的还原，促进五碳化合物的形成，C正确；五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。
考点二　探究光照强度对光合作用的影响
必备知识 夯基
1.实验原理
在光照下，绿色植物通过光合作用产生O2。
2.实验装置分析
（1）自变量：光照强度。通过调整LED台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。
（2）因变量：光合作用强度。可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用时间的长短来衡量光合作用的强弱。
3.实验流程
4.注意事项
（1）打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
（2）为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
（1）光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用积累糖类的数量。〔必修1 P105正文〕（×）
提示：光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
（2）探究不同光照强度对光合作用的影响时应避免温度等其他因素对实验结果造成影响。〔必修1 P105正文〕（√）
关键能力 提升
考向一　探究光照强度对光合作用强度的影响
1.（2025 安徽高考2题）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
解析：C　打孔时避开大的叶脉是因为叶脉中没有叶绿体，而光合作用主要在叶肉细胞的叶绿体中进行，所以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相当于在控制实验的自变量——光照强度，以进行对比实验，B正确；实际光合作用强度即总光合作用强度，指净光合作用强度＋呼吸作用强度，只测出光照时O2浓度变化无法计算出实际光合作用强度，C错误；烧杯中叶圆片上浮的速度与光合作用的强度有关，即与光照强度不同有关，D正确。
考向二　探究CO2浓度和温度对光合作用强度的影响
2.（2022 海南高考3题）某小组为了探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（　　）
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
解析：B　本实验的目的是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量是CO2浓度（通过等体积不同浓度的NaHCO3溶液来实现），温度、光照等属于无关变量，应相同且适宜，A错误；实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处理，叶圆片通过光合作用释放氧气的速率越大，叶圆片上浮所需时间越短，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最长，表明其光合速率最低，C错误；若从适宜温度降低到4 ℃，与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，则各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。
3.（2025 重庆南岸模拟）研学小组将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（　　）
A．叶状体中CO2的减少导致其上浮
B．各组实验应在CO2浓度相同且较高的水中进行
C.4 ℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用
D．增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加
解析：B　叶状体上浮的原因是光合作用产生的氧气积累在叶状体内，使叶状体浮力增大而上浮，并非是CO2的减少，A错误；在探究温度对光合作用强度的影响实验中，CO2浓度是无关变量，应保持相同且适宜（较高浓度可保证光合作用有足够的原料），B正确；4 ℃条件下叶状体小段仍有上浮，说明该绿藻叶状体能够进行光合作用，只是光合作用强度相对较弱，C错误；该实验中温度是自变量，不同温度下光合作用的最适光照强度可能不同，在某些温度下增加光照强度不一定能使叶状体小段上浮数量均增加，D错误。
考点三　影响光合作用的因素及应用
必备知识 夯基
1.内部因素
（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，如图所示。
（2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
（3）叶面积指数
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
（1）干旱条件下，很多植物光合速率降低，主要原因是水是光合作用的原料，是生化反应的介质。（2020 山东卷）（×）
（2）胞间CO2浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关。（2023 福建卷）（√）
（3）已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，则甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率大于0。（√）
关键能力 提升
考向一　影响光合作用的因素
1.（2025 全国卷2题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加
B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大
C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大
D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低
解析：C　光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，此时净光合为0，干重不会增加，A正确；光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率越大，B正确；光照强度小于b时，光照强度未达饱和，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误；光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，光反应提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。
2.光合作用是自然界最重要的化学反应之一，影响光合作用的外因主要包括温度、CO2浓度和光照强度，如图是实验人员测得的光吸收对单个叶片的光合速率的影响。下列相关叙述错误的是（　　）
A．大田作物群体对光能的利用与单个叶片不同，对应的光极限范围应该更大
B．CO2极限时，限制光合作用增加的因素可能是CO2浓度或温度
C．在光合作用最适温度条件下适当升温，呼吸速率可能增大，光补偿点可能左移
D．实际生产中施肥过多或过少都可能影响到光合作用速率
解析：C　群体对光能的利用更充分，光饱和点较单个叶片更大，所以光极限范围会更大，A正确；CO2极限时，曲线趋于水平，此时光照强度不再是限制因素，可能是其他外界因素，如温度和CO2浓度等，B正确；在光合作用最适温度条件下适当升温，光合速率下降，呼吸速率可能增大，导致光补偿点右移，C错误；实际生产中，施肥过多会影响细胞吸水，施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成，故施肥过多或过少都可能影响到光合作用速率，D正确。
考向二　逆境胁迫对光合作用的影响
3.（2025 安徽A10联盟模拟）都匀毛尖色泽翠绿，外形匀整，条索卷曲，是中国十大名茶之一，具有抗氧化、抗辐射、抗衰老、清热解毒的功效。科研人员为研究干旱胁迫对都匀茶苗光合速率的影响，进行了一系列的实验，结果如下表所示。下列有关叙述错误的是（　　）
组别 处理 叶绿素含量/（mg g－1） O2释放速率/（μmol m－2 s－1）
甲 未胁迫 6.68 8.79
乙 轻度胁迫 4.63 3.01
丙 中度胁迫 2.27 －0.27
丁 重度胁迫 1.63 －0.87
A．都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关
B．乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关
C．中度胁迫和重度胁迫下茶苗光合作用速率小于零
D．实验表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率
解析：C　由题意可知，都匀毛尖色泽翠绿，具有抗氧化的功效，可见都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关，A正确；由题表可知，与对照组相比，随着干旱胁迫程度的增加，叶绿素含量逐渐下降，O2释放速率逐渐减慢，因此乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关，B正确；中度胁迫和重度胁迫下茶苗的叶绿素含量低，光合速率小于呼吸速率，并非光合作用速率小于零，C错误；由题表可知，与对照组相比，随着干旱胁迫程度的增加叶绿素含量逐渐下降，O2释放速率逐渐减慢，光合速率减慢，表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率，D正确。
4.（2025 辽宁大连模拟）近年来全球气候变化日益加剧，多重联合胁迫对作物生长发育及产量的不利影响日益严重。研究者设计了如图所示实验，研究环境胁迫对苗期玉米净光合速率的影响。下列叙述正确的是（　　）
A．25天最适条件培养目的是控制自变量
B．双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响小
C．双重胁迫有助于冷害对玉米造成伤害的恢复
D．胁迫期双重胁迫光合作用合成的有机物最少
解析：C　25天最适条件培养目的是使各组玉米在被胁迫前的长势相同，排除无关变量的影响，而不是控制自变量，A错误；由乙图可知，在胁迫期，双重胁迫与单一胁迫相比较，净光合速率下降幅度更大，故双重胁迫比单一胁迫对胁迫期净光合速率的影响大，B错误；由乙图的恢复期看，双重胁迫比单一冷害的净光合速率高，故可推测双重胁迫有助于提高冷害本身对玉米造成伤害的恢复程度，C正确；在胁迫期，双重胁迫的净光合速率最低，但是由于各个胁迫条件下的呼吸速率未知，故无法判断是哪个条件下的合成有机物（总光合速率）最多，D错误。
题后归纳：胁迫（逆境）对光合作用的影响
（1）胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分（干旱和淹涝）、温度（高温和低温）、盐碱、环境污染等理化逆境，生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。
（2）非生物胁迫的主要类型
①光照：影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤。
②CO2：CO2不足导致暗反应速率下降。
③温度：低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用。
④水分：水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害。
⑤无机盐：a．影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素（Mg2＋）；b．盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；c．重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性。

展开更多......

收起↑