3.3.2 影响光合作用的因素及应用（课件PPT）-【创新方案】2025年高考生物一轮总复习（新教材Ⅰ）

影响光合作用的因素及应用 第2课时 内容索引 1.自主学习单 基础为主打 ·学生为主体 2.深化学习单 能力为主攻 · 教师为主导 3.发展报告单 创新为主线 · 优化为主调 4.素养提升训练 2 基础为主打 · 学生为主体 自主学习单 01 一、探究光照强度对光合作用强度的影响 1．实验原理 (1)抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中____，光照下叶片进行光合作用产生____，充满细胞间隙，叶片又会____。 (2)光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越__。 下沉 氧气 上浮 多 2．实验流程 2．实验流程 强、中、弱 浮起的数量 3．实验结果与结论 光照越强，烧杯内_______________________越多，说明一定范围内，随着________的不断增强，____________不断增强。 圆形小叶片浮起的数量 光照强度 光合作用强度 二、影响光合作用的环境因素分析及应用 1．光照强度 光 补光 ATP NADPH 2．CO2浓度 CO2饱和点 酶活性 增加 3．温度 4．水分和矿质元素 叶绿素 能力为主攻 · 教师为主导 深化学习单 02 提能点(一)　探究环境因素对光合作用强度的影响 举例分析影响光合作用强度的实验设计 1．实验设计的注意事项 (1)打孔时注意避开主叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长叶圆片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 (2)给叶片抽气不能抽太多次，易损伤叶片。 (3)叶片放进烧杯不能有重叠。 (4)实验时间不宜过长，否则易受细胞呼吸干扰。 2．设计实验探究影响光合作用强度的因素分析 1．(2022·海南高考)某小组为探究适宜温度下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：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； 本实验是在适宜温度下进行的，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。 2．(2024·合肥期末)以水藻为材料研究植物相关代谢过程，图甲是“探究影响绿色植物光合速率因素”的实验装置示意图。图乙是水藻在适宜温度、充足的CO2浓度下，不同光照强度下气体体积变化曲线。请回答下列问题。 (1)若利用图甲研究光照强度对光合作用的影响，请写出两种控制自变量的方法：______________________________________________ __________。 (2)若图甲中的光照强度由0渐变为2.5klx(即图乙B点)，则液滴所在位置应向______移动。如果适当降低图甲装置中CO2浓度，图乙中B点位置应向______移动。 (3)光照强度为B点所对应值时水藻中产生ATP的场所有_________ _______________。将光照强度由2.5klx(即图乙B点)突然升到25klx(即图乙C点)，短时间内水藻叶绿体中C3的含量将会______(填“增加”“减少”或“不变”)。 (4)若利用图甲研究不同温度对光合作用的影响，发现有两次实验中单位时间产生的气泡数量相同，则这两次实验中的水藻光合作用固定CO2的速率是否一定相同？________。为什么？__________________________________________________。(不考虑实验误差) 解析：(1)若利用图甲研究光照强度对光合作用的影响，可通过改变灯与水藻的距离、使用不同功率的灯照射、用不同透光率的玻璃进行遮光处理等方法来控制自变量。 (2)CO2缓冲液可维持图甲装置中CO2浓度的相对稳定，因此液滴的移动方向取决于图甲装置中O2量的变化，由于光照强度由0渐变为2.5klx时，呼吸速率大于光合速率，导致图甲装置中O2量减少，因此液滴左移。如果适当降低图甲装置中CO2浓度，导致光合效率降低，则光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度增大，所以图乙中B点位置应向右移动。 (3)光照强度为B点所对应值时，光合速率等于呼吸速率，此时水藻中产生ATP的场所有叶绿体(类囊体薄膜)、线粒体和细胞质基质。将光照强度由2.5klx突然升到25klx，光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，C3的还原加快，而C3的生成暂时不变，所以短时间内水藻叶绿体中C3的含量将会减少。 (4)实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，若利用图甲研究不同温度对光合作用的影响，发现有两次实验中单位时间产生的气泡数量(净光合速率)相同，由于不同温度下细胞呼吸速率可能不同，所以这两次实验中的水藻光合作用固定CO2的速率(实际光合速率)不一定相同。 答案：(1)改变灯与水藻的距离、使用不同功率的灯照射、用不同透光率的玻璃进行遮光处理等(写出两种即可)　 (2)左　右　 (3)叶绿体(类囊体薄膜)、线粒体和细胞质基质　减少　 (4)不一定　不同温度下细胞呼吸速率可能不同 提能点(二)　影响光合作用因素的曲线分析 逐点清(一)　归纳概括影响光合作用的内部因素 |小|题|导|学|　 1．下列关于光合作用过程及影响因素的叙述，正确的是(　 ) A．原核生物蓝细菌的光合片层上可进行光合作用 B．玉米叶肉细胞暗反应产生的C3可在叶绿体内合成脂肪 C．影响水稻光合作用的内部因素主要有色素的含量、光质、酶量 D．观赏植物红枫在生长季节其红色叶片不能吸收光能进行光合作用 √ 解析：原核生物蓝细菌没有叶绿体，有光合片层，其上有与光合作用有关的色素及酶，A正确； 玉米叶肉细胞暗反应产生的C3可在叶绿体内合成糖类，不能合成脂肪，B错误； 影响水稻光合作用的内部因素主要有色素的含量、酶量、叶龄等，光质是外部因素，C错误； 观赏植物红枫在生长季节其红色叶片能吸收光能进行光合作用，D错误。 2．(2024·安庆期末)甲图表示某作物相对光合速率(即净光合速率)与叶龄的关系，A点表示幼叶呈折叠状，B点表示叶片充分展开。乙图中曲线1、2分别表示该作物在适宜的光照强度下的实际光合量和净光合量。下列叙述错误的是(　 ) A．由甲图分析，A点相对光合速率较低是由于幼叶光合色素含量少，吸收光能少 B．甲图中CD段出现的主要原因是叶绿素的含量减少，光合作用所需的酶活性降低 C．由乙图分析可知，该作物在25℃条件下最有利于积累有机物 D．若该作物生活在12小时光照、12小时黑暗的环境中，35℃时该植物仍能正常生长 √ 解析：叶绿素的合成与光照有关，甲图中的A点表示幼叶呈折叠状，A点相对光合速率较低，是由于幼叶光合色素含量少，吸收光能少，A正确； 甲图中CD段随着叶龄的增加，叶片衰老的程度逐渐加大，叶绿素的合成速率小于叶绿素的分解速率，导致叶绿素的含量减少，加之光合作用所需的酶活性降低，所以CD段对应的相对光合速率减弱，B正确； 乙图中的曲线1、2分别表示该作物在适宜的光照强度下的实际光合量和净光合量，25℃时净光合量最大，最有利于有机物的积累，C正确； 35℃时的实际光合量是40mg，净光合量是20mg，呼吸量是40－20＝20(mg)，若该作物生活在12小时光照、12小时黑暗的环境中，则一昼夜有机物的积累量等于零，植物不能正常生长，D错误。 |精|要|点|拨|　 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 逐点清(二)　光合作用曲线中“关键点”的分析 |小|题|导|学|　 1．(2024·咸阳模拟)如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线，下列叙述不正确的是(　 ) 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B应相应地向右移动 B．若增加CO2浓度，则B点左移，C点左移，D点向右上方移动 C．D点时，ATP的移动方向从类囊体薄膜向叶绿体基质移动 D．若图上为阳生植物，则换为阴生植物，B点和C点均要向左移动 √ 解析：据图可知，B点是植物的光补偿点，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CO2浓度，则光合作用强度增加，因此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从叶绿体类囊体薄膜移向叶绿体基质，参与暗反应过程中C3的还原，C正确； 阴生植物的光补偿点和光饱和点均低于阳生植物，若图上为阳生植物，则换为阴生植物，B点和C点均要向左移动，D正确。 2．(2023·北京高考)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：CO2吸收速率代表净光合速率，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，需要从外界吸收的CO2减少，A正确； 在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高的主要原因是光合酶的活性增强，B正确； CP点代表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，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 |精|要|点|拨|　 光合作用曲线中关键点解读 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸减弱，A点上移；反之，下移。 (2)B点与C点的变化(只有横坐标为单一自变量，其他条件相同)   B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(或光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(或光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 提醒：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2补偿点(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。 逐点清(三)　不同条件下一昼夜内光合速率变化分析 |精|要|点|拨|　 分析比较一昼夜内光合速率的变化曲线 |典|题|例|析|　 [典例]　(2024·沈阳一模)某研究小组在夏季晴朗的某一天对一个密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行了24小时的检测，结果如图1。图2表示该大棚中蔬菜叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系。请回答下列问题： (1)图1中所测气体为______。该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？______(填“是”或“否”)，原因是____________ _____________________________________________。 (2)EC段与前一阶段相比，其叶肉细胞内C3含量的变化趋势是________。 (3)图1中光合作用强度等于呼吸强度的点是________。对应图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________。(以上均用图中字母表示) (4)在氧气不足的条件下，线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会______。适宜光照条件下，光反应产生的能够被暗反应所利用的能源物质是________________。植物细胞把暗反应产物转变成丙酮酸的场所是__________，属于__________(填阶段)。 (5)大棚蔬菜一天中有机物积累量最大是在图1中的______(用图中字母表示)点，若要进一步提高大棚蔬菜的产量，可采取的措施有________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出一条)。 [解析]　(1)由图中5到7时气体含量减少，7到17时含量增加，可推测有光照时气体增加，无光时减少，则所测气体为氧气；由F点氧气浓度大于A点氧气浓度可知净光合作用大于0，则该大棚内的蔬菜经过一昼夜后积累有机物。 (2)EC段光照增强，叶肉细胞内ATP和NADPH含量增加，C3的还原增加，CO2固定速率不变，故C3减少。 (3)图1中的曲线的拐点表示光合速率等于呼吸速率，即图中的B、E两点。图1中的DB段，光合作用强度大于细胞呼吸强度，对应图2中应该进行的气体转移途径有acde。 (4)在氧气不足的条件下，线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会下降。适宜光照条件下，光反应产生的能够被暗反应所利用的能源物质是ATP和NADPH。植物细胞把暗反应产物(葡萄糖)转变成丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，场所是细胞质基质。 (5)从E点到B点一直是光合速率大于呼吸速率，B点有机物积累最多；夜间适当降低温度、提高CO2浓度等，可以提高有机物的积累量。 [答案]　(1)氧气　是　F点氧气浓度大于A点氧气浓度，净光合作用大于0，有机物积累　 (2)减少　 (3)B、E　acde　 (4)下降　ATP和NADPH　细胞质基质　细胞呼吸的第一阶段　 (5)B　夜间适当降低温度、提高CO2浓度等 题点1　补偿点和饱和点分析 1．(2023·广东高考)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)分析图表，回答下列问题： 水稻材料 叶绿素/(mg/g) 类胡萝卜素/(mg/g) 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和________________ ________，叶片主要吸收可见光中的____________光。 (2)光照强度逐渐增加达到2 000μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和______________________________________________________ __________________。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体_____________________，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0～50μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题_____________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)据表格信息可知，与野生型水稻相比，黄绿叶突变体(ygl)的叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的值较高，导致ygl叶色黄绿。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此ygl叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。 (2)光饱和点是光合速率不再随光照强度增加时的光照强度。据图a可知，ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。根据图c可知，与WT相比，ygl的呼吸速率较高。据表格信息可知，与WT相比，ygl的叶绿素含量较低，当光照强度较低时，叶绿素含量低会导致光反应为暗反应提供的NADPH和ATP较少，使光合速率降低。综合上述分析可知，ygl具有较高的光补偿点的原因可能是其叶绿素含量较低和细胞呼吸速率较高。 (3)与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量大。 (4)曲线图见答案。由题干信息可知，为保证水稻高产，可关注最适栽培密度或最适光照强度，因此可以继续探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度。 答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高　红光和蓝紫　 (2)高于　细胞呼吸速率较高　 (3)光能利用率较高　 (4)如图所示　探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度) 题点2　不同环境中一昼夜内光合速率变化分析 2．(2024·洛阳模拟)如图是科研人员在一天24小时测得大棚内CO2含量和番茄植株CO2吸收速率的变化曲线图，下列叙述错误的是(　 ) A．a点CO2释放量减少可能是由于温度降低导致细胞呼吸强度减弱 B．d点可能是由于蒸腾作用过强，导致气孔导度降低，CO2供应减少 C．如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 D．该番茄细胞时刻进行细胞呼吸，而进行光合作用的时间只有c～e段 √ 解析：O～b段表示只进行细胞呼吸，a点温度降低导致细胞呼吸减弱，CO2释放量减少，A正确； d点气温过高，蒸腾作用过强导致气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，B正确； 如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加，C正确； 番茄通过光合作用制造有机物的时间段是b～f段，c、e点光合作用强度与呼吸强度相当，b～c和e～f段光合速率小于呼吸速率，而c～e段光合作用强度大于呼吸强度，有机物积累，D错误。 题点3　环境因素对光合作用强度影响的分析 3．(2023·浙江6月选考)植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组(白光)、A组(红光∶蓝光＝1∶2)、B组(红光∶蓝光＝3∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)，每组输出的功率相同。回答下列问题： (1)光为生菜的光合作用提供________，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因________作用失水造成生菜萎蔫。 (2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是____ ________________________________________________________________________________________________________________________________。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为_____________________ ____，最有利于生菜产量的提高，原因是_____________________ _____________________________________。 (3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是______________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以____________，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)叶绿体中的光合色素能够吸收、传递和转化光能，光为生菜的光合作用提供了能量。若营养液中的离子浓度过高，大于根细胞的细胞液浓度，可导致根细胞发生渗透失水，造成生菜萎蔫。 (2)据图甲分析可得出A、B、C组的干重都比CK组高的原因，参见答案；由图甲、乙分析可知，B组(红光∶蓝光＝3∶2)的氮含量、叶绿素含量以及干重均最高，因此当红、蓝光的配比为红光∶蓝光＝3∶2时，最有利于生菜产量的提高。 (3)由图丙分析可知，温度为25℃时，高CO2浓度下和大气CO2浓度下生菜的光合速率均较高，且该温度条件的高CO2浓度下与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值较大，因此在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度和温度，从而使植物光合速率进一步提高。利用秸秆发酵生产沼气，有利于实现物质的循环利用，提高能量的利用率，增加作物产量，减少环境污染。 答案：(1)能量　渗透　 (2)与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合速率更高，植物干重更高　红光∶蓝光＝3∶2　当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物的光合作用，即该光质配比下，净光合速率更大，积累的有机物更多　 (3)25℃时，高CO2浓度下和大气CO2浓度下生菜的光合速率均较高，且25℃时高CO2浓度下与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值较大　提高温度　有利于实现物质的循环利用，提高能量利用率，减少环境污染 创新为主线· 优化为主调 发展报告单 03 热考题型多维考法精研—— “光合作用”类题目尤其重视科学、生产实践 典题精研————研一题，悟一法　 [典例]　(2023·山东高考)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。[信息①]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。[信息②]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。[信息③]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。[信息④] (1)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)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____________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)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_____________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 关键信息 信息加工 信息① 过剩的光能→PSⅡ损伤→PSⅡ活性↓→光合作用强度↓ 信息② 信息③ H基因缺失突变体不含H蛋白，强光照射下NPQ强度高，说明H蛋白参与NPQ的调节时降低了NPQ的强度 信息④ 光照强度在实验中是无关变量，强光对二者的PSⅡ均造成了损伤 [解题关键] [解析] (1)据题意并结合题图分析可知，实验的自变量有拟南芥种类和有无强光；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、水分等。 (2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ强度相对值大于野生型的，能减少强光对PSⅡ的损伤，但不能修复，而野生型含有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)据图分析，强光照射下突变体的NPQ强度相对值大，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤，突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP，促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。 [答案]　(1)拟南芥种类、有无强光　CO2浓度、温度　 (2)不能　强光照射下突变体的NPQ强度相对值大于野生型的，能减少强光对PSⅡ的损伤，但不能修复，而野生型含有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)少　突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤，突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP，促进暗反应的进行 2023年高考各份试卷中光合作用类的题目特色鲜明、突出，一般都是把情境材料和问题设计与科学探究或生产实践紧密结合起来，突出对考生的能力素养的考查。此题借助拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料，研究了H蛋白对NPQ的调节以及对PSⅡ损伤的修复，考查的必备知识有实验变量的分析、影响光合作用的环境因素、光反应和暗反应的关系等。　　 考法分析 　 升维训练————得一法，通一类 1．(2024·烟台一模)强光 条件下叶片吸收的过剩光能 会破坏叶 绿体。非光化学 淬灭(NPQ)可通过叶绿体中 叶黄素的某些化学反应将过 剩光能以热能形式散失，如 图1。这种光保护机制与类 囊体蛋白PsbS含量、叶黄素 循环密切相关，机理如图2(VDE在pH≤6.5时被活化，在pH＝7.0时失活； ZEP最适pH为7.5)。 (1)正常光照情况下，光合色素吸收的光能在叶绿体中的转化过程为_____________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________。 (2)NPQ过程的发生场所是______________；强光下类囊体内pH降低，原因是_________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________。 (3)研究人员将VDE、PsbS和ZEP的融合基因(VPZ)导入大豆，获得Z转基因大豆(叶肉细胞中VDE、PsbS和ZEP过量表达)，使其在光照强度波动中光合速率均提高。据图分析，与野生型相比，Z大豆在光照由强变弱的波动中光合速率提高的原因是____________ __________________________________________________________________________；在稳定适宜光照条件下，Z大豆与野生型相比产量____________(填“有”或“无”)显著差异。 解析：(1)正常光照情况下，光合色素吸收的光能转化为NADPH和ATP中的化学能，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下被还原生成C5和糖类等有机物。 (2)由题中信息“非光化学淬灭(NPQ)可通过叶绿体中叶黄素的某些化学反应将过剩光能以热能形式散失”，可以得出NPQ直接作用于光合作用中的光反应阶段，则其发生的具体场所是(叶绿体)类囊体薄膜。在光合作用的光反应阶段，水光解会产生H＋，光照增强产生的H＋增多，使pH下降。 (3)普通大豆(野生型)在光照由强变弱的波动中，由于NPQ不能立即解除导致光反应速率明显下降。 与野生型相比，Z大豆的叶肉细胞中VDE、PsbS和ZEP过量表达，在光照减弱时，光反应减弱，pH升高，VDE活性降低，ZEP活性增强，玉米黄素减少，NPQ快速解除，从而使更多光能用于光合作用，因此Z大豆在光照由强变弱的波动中光合速率提高；非光化学淬灭(NPQ)可通过叶绿体中叶黄素的某些化学反应将过剩光能以热能形式散失，在稳定适宜光照条件下，无过剩光能，因此Z大豆与野生型相比产量无显著差异。 答案：(1)光能→NADPH和ATP中的化学能→有机物中的化学能　 (2)(叶绿体)类囊体薄膜　水光解会产生H＋，光照增强产生的H＋增多，使pH下降　 (3)在光照减弱时，光反应减弱，pH升高，VDE活性降低，ZEP活性增强，玉米黄素减少，NPQ快速解除，从而使更多光能用于光合作用　无 2．(2024·秦皇岛一模)研究人员以白菜幼苗为实验材料，利用水培漂浮育苗法研究了在Pb2＋胁迫下，0.5μmol/L的水杨酸(SA)溶液对白菜幼苗吸收的Pb2＋含量及分布、株高和光合色素含量的影响，得到了如图表所示实验结果。 组别 甲组 乙组 丙组 处理 对照组 Pb2＋处理组 Pb2＋处理＋0.5 μmol/L的SA处理组 幼苗根系中Pb2＋含量/(μmol/L·FW) 0 0.55 0.25 幼苗地上部分Pb2＋含量/(μmol/L·FW) 0 0.20 0.03 (1)从白菜幼苗生理作用角度解释：实验过程中，需要定期向培养液中通入空气的目的是__________________________________ __________________(答出1点即可 )。 (2)由实验结果可以得出：Pb2＋可能______(填“促进”或“抑制”)植物幼苗生长，原因是_____________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。 (3)根据实验结果，0.5μmol/L SA的作用是_________________ _____________________________(答出1点即可)。SA作用的机理可能是SA可能抑制白菜根系____________及______________。 解析：(1)该实验利用水培漂浮育苗法，植物的根系长时间浸泡在水中导致根部缺氧，根部细胞进行无氧呼吸产生的能量少，不利于植物吸收无机盐；同时无氧呼吸产生酒精，对细胞产生毒害作用，故需要定期向培养液中通入空气。 (2)由实验结果可知，与甲组相比，乙组的幼苗矮小，光合色素含量低，因此Pb2＋可能抑制植物幼苗生长。 (3)由实验结果可知，与甲组和乙组幼苗的株高和光合色素含量相比，丙组幼苗株高和色素含量均高于乙组，但低于甲组，因此SA可以缓解Pb2＋对叶绿素合成的抑制作用，可以缓解Pb2＋对白菜幼苗生长的抑制作用。由表中数据可知，SA处理后，幼苗根系中Pb2＋含量、幼苗地上部分Pb2＋含量均减少，而且幼苗地上部分Pb2＋含量减少的比例更大，因此SA作用的机理可能是SA可能抑制白菜根系对Pb2＋的吸收及Pb2＋在体内的运输。 答案：(1)防止根部细胞进行无氧呼吸生成酒精，对细胞产生毒害作用；防止无氧呼吸释放能量少，不利于植物吸收无机盐(答出1点即可)　 (2)抑制　与甲组相比，乙组的幼苗矮小，光合色素含量低　 (3)缓解Pb2＋对叶绿素合成的抑制作用；减缓Pb2＋对白菜幼苗生长的抑制作用(答出1点即可)　对Pb2＋的吸收　Pb2＋在体内的运输 素养提升训练 04 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1．(2024·衡水模拟)下列关于影响植物光合作用的因素的叙述，错误的是(　 ) A．类胡萝卜素主要吸收红光 B．蒸腾作用强弱会影响植物的光合速率 C．不同浓度盐溶液条件下，同一植物的光合速率可能不同 D．“正其行，通其风”能提高植物周围CO2浓度进而促进光合作用 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误； 蒸腾作用会影响植物体内的水分含量，进而影响植物的光合速率，B正确； 不同浓度盐溶液条件下同一植物吸水能力不同，气孔开度不同，进入叶肉细胞的CO2量不同，因此光合速率可能不同，C正确； CO2是光合作用的原料之一，“正其行，通其风”可提高植物周围CO2浓度，进而促进植物的光合作用，D正确。 2．(2024年1月·九省联考广西卷)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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：光照时间长、光照强度大都有利于植物进行光合作用，昼夜温差大有利于产物的积累；植物进行光合作用不利用紫外线，紫外线吸收增加不会使植物光合作用强度增大，C符合要求。 A．a点上移，b点左移，m值上升 B．a点上移，b点左移，m值不变 C．a点下移，b点右移，m值下降 D．a点下移，b点右移，m值上升 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25 ℃、 30 ℃，如图曲线表示该植物在25 ℃时光合速率与光照强度的关系。若将温度调节到30 ℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，从理论上讲，图中相应点的移动分别是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：由题意可知，将温度由25 ℃调节到30 ℃，该植物的光合作用强度下降，细胞呼吸强度增加，a点表示细胞呼吸强度，故a点下移；b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度时的光照强度，需增大光照强度以使光合作用强度增大，故b点右移；m值表示最大净光合速率，故m值下降，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4．(2024·徐州模拟)科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成图。下列说法错误的是(　 ) A．光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因 B．bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭 C．ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱 D．适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，即光照强度增大是导致ab段、lm段光合速率(Pn)增加的主要原因，A正确； 大棚栽培条件下的油桃在bc段光合速率(Pn)下降，主要原因是太阳出来后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降，而露天栽培的油桃在mn段光合速率(Pn)下降，是因为环境温度过高导致气孔关闭，吸收的CO2减少，B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 分析题图可知，ef段、op段光合速率(Pn)下降的原因是光照逐渐减弱，C正确； 适时浇水可避免植物因缺水导致气孔关闭，增施农家肥可增加CO2浓度，二者均是提高大田作物产量的重要措施，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5．(2024·长沙模拟)藤藤菜可全水生也可陆生，陆生藤藤菜叶单位面积叶绿素含量低于水生。科研小组在一定光照强度等条件下，测定不同温度对水生藤藤菜的净光合速率和呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述不合理的是(　 ) A．陆生藤藤菜的光补偿点可能高于水生藤藤菜 B．若提高藤藤菜生活环境中CO2浓度，陆生藤藤菜的光饱和点不一定提高 C．将水生藤藤菜由温度18 ℃移至26 ℃下，其光补偿点将增大 D．实验测定净光合速率时所设定的光照强度等于18 ℃时的光饱和点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：陆生藤藤菜叶单位面积叶绿素含量低于水生，达到光补偿点可能需要较强光照，A正确； 陆生藤藤菜的叶绿素含量低，利用CO2的能力可能有限，若提高环境中CO2浓度，其光饱和点不一定提高，B正确； 将水生藤藤菜由温度18℃移至26℃下，其呼吸速率增加，光合速率降低，其光补偿点将增大，C正确； 由题意和题图，无法得知实验测定净光合速率时所设定的光照强度等于18℃时的光饱和点，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6．科研人员探究适宜光强、温度下，环境CO2浓度对甲、乙两种高等植物光合速率的影响，进行了实验一，结果如图所示。再在光强、温度不变的条件下进行实验二：将甲、乙置于初始CO2浓度为450μmol·mL－1的同一密闭容器中，测定两者净光合速率随时间的变化。下列关于实验一、二的结果和结论的叙述错误的是(　 ) A．由图可知乙比甲更适宜生活在干旱环境中 B．实验二中甲的净光合速率先于乙下降 C．实验二中乙的叶肉细胞净光合速率最终为正值 D．实验二中密闭容器气压随CO2浓度下降而下降 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 解析：实验一的结果表明乙的CO2补偿点小于甲，低浓度CO2下乙也能进行光合作用，干旱环境中气孔部分关闭，通过气孔进入叶肉的CO2减少，乙比甲更适应干旱环境，A正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 实验二中，密闭容器初始CO2浓度为450μmol·mL－1，由图可知，甲的CO2饱和点为450μmol·mL－1，乙的CO2饱和点为350μmol·mL－1，甲、乙均吸收CO2导致容器中CO2浓度下降，故实验二中甲的净光合速率先于乙下降，B正确； 随着实验二的进行，密闭容器中CO2浓度不断下降，当降低到植物甲的CO2补偿点时，由于此时植物乙的净光合速率大于0，则容器中的CO2浓度会继续下降，导致甲净光合速率小于0，因消耗自身有机物而死亡，乙可以在其CO2补偿点保持生存，但乙的叶肉细胞净光合速率应该大于零，C正确； 实验二中密闭容器中气压不会随着CO2浓度的下降而下降，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7．将玉米的PEPC酶基因与PRDK酶基因导入水稻得到转双基因水稻，在某温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻光合速率的影响如图1；在光照为1 000μmol·m－2·s－1下测得温度影响光合速率如图2。据图分析，下列叙述正确的是(　 ) A．在图1相关温度下，转双基因水稻和原种水稻的实际光合速率完全相同 B．用温度25 ℃重复图1相关实验，A点会向右上移动 C．转双基因水稻提高了酶的最适温度而增强呼吸速率 D．转双基因水稻比原种水稻更适合栽种在强光照环境中 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：图1相关温度下，转双基因水稻和原种水稻的呼吸速率是相同的，实际光合速率不完全相同，A错误； 由图2可知，图1相关实验是在30℃时进行的，25℃重复图1相关实验，原种水稻的净光合速率会变低，A点会向左下移动，B错误； 据图2分析，两种水稻净光合速率最大时对应的温度相同，转双基因水稻没有提高酶的最适温度，C错误； 据图1与图2可知，在高温与高光照的情况下，转双基因水稻的净光合速率大于原种水稻，因此转双基因水稻比原种水稻品种更适合栽种在强光照环境中，D正确。 A．甲叶片为上层叶，乙叶片为下层叶 B．光照强度大于N时，光照强度不是限制甲、乙叶片光合作用的因素 C．光照强度为N时，甲叶片的实际光合速率等于乙叶片的 D．光照强度为M时，甲叶片产生ATP的场所是线粒体和细胞质基质 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8．(2024·聊城模拟)取某乔木树冠上、下层两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图分析，下列叙述正确的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：对比甲、乙曲线可知，甲叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度高于乙叶片，故甲叶片为上层叶，乙叶片为下层叶，A正确。 光照强度为N时，乙叶片的光合作用强度不再随光照强度的增加而增强，光照强度不是限制乙叶片光合作用的因素；此时甲叶片的光合作用强度随光照强度的增加而增强，光照强度是限制甲叶片光合作用的因素，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 实际光合速率＝呼吸速率＋净光合速率，光照强度为N时，甲和乙的净光合速率相等，但据图可知甲、乙叶片的呼吸速率并不相等，故此时甲和乙的实际光合速率不相等，C错误。 在光照强度为M时，甲叶片的净光合速率为零，此时既能进行光合作用，又能进行细胞呼吸，且实际光合速率与呼吸速率相等，甲植物叶肉细胞内产生ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质，D错误。 9．为研究光照强度对植物光合作用强度的影响，将若干株玉米置于22℃的封闭温室内，水分和矿质元素等供应充足。人为控制光照强度由黑暗逐渐增强至较大强度，测定此过程中不同光照强度下玉米单位时间内气体的释放量，绘制曲线如图所示。下列说法不正确的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A．光照强度低于d时，释放的气体来自玉米细胞呼吸产生的CO2 B．c点单位时间内玉米光合作用产生O2的量为(n-m)μmol C．d点玉米叶肉细胞单位时间内光合作用生成O2的量等于呼吸消耗O2的量 D．与d点相比，e点时玉米叶绿体基质中C3含量减少 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：光照强度在a～b时，植物只进行细胞呼吸；光照强度在b～d时，呼吸作用强度大于光合作用强度，释放的气体来自玉米细胞呼吸产生的CO2，A正确。 玉米只进行细胞呼吸时，单位时间的CO2释放量为n，c点时单位时间的CO2释放量为m，此时既进行细胞呼吸又进行光合作用，则c点单位时间内玉米光合作用产生O2的量为(n-m)μmol，B正确。 d点时整个植物的光合速率等于呼吸速率，但叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C错误。 与d点相比，e点时光照强度增大，光反应增强，C3的还原过程增强，玉米叶绿体基质中C3含量减少，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10．下图表示夏季某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率的部分日变化。据图分析，下列有关叙述错误的是(　 ) A．b点时产生NADPH的细胞器只有叶绿体 B．影响ef段净光合速率的主要环境因素是CO2浓度 C．cd段植物体内有机物含量基本不发生变化 D．由图可知，一定程度的遮光可以提高净光合速率 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：NADPH是还原型辅酶Ⅱ，能产生NADPH的细胞器只有叶绿体，A正确； ef段净光合速率下降的原因主要是温度过高，植物蒸腾作用过强，气孔关闭，CO2供应减少，B正确； cd段植物净光合速率大于零，有机物含量一直在增加，C错误； 由图可知，在一定时间之后，30%遮光条件下净光合速率明显大于不遮光条件下的净光合速率，说明一定程度的遮光可以提高净光合速率，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11．叶面积指数是指单位土地面积上的植物叶面积，即叶面积指数＝叶片总面积/土地面积，是反映植物群体生长状况的一个重要指标，其大小直接与最终产量高低密切相关。科研人员记录了不同种植密度下，灌浆期玉米叶面积指数、单位土地面积上的植物净光合速率和茎叶夹角的数据(如表)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 种植密度/ (万株·hm－2) 叶面积指数 净光合速率(CO2)/ (μmol·m－2·s－1) 茎叶夹角/° 3.0 3.03 41.2 35.8 4.5 4.06 39.5 34.0 5.1 4.50 36.2 30.5 6.0 4.65 33.5 29.3 7.5 4.77 30.2 28.8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (1)在卡尔文循环中，CO2与体内的C5结合形成的化合物是______，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成蔗糖后，主要以蔗糖形式从叶片输出。在光反应中，发生的物质变化有_________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________(写出三点)。 (2)随着种植密度的增大，为减弱叶片相互遮挡，茎叶夹角______ (填“变大”“变小”或“基本不变”)。叶面积指数和净光合速率呈负相关，因此，在大田种植时，种植密度越小对作物增产越有利。请判断该观点的正误，并说明理由：_____________________________________ ________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (3)化肥长期使用不当，会造成土壤性质恶化、土壤中的微生物数量降低引起分解作用减弱、土壤肥力下降。使用有机肥的积极意义是_____________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答两点即可)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：(1)在卡尔文循环(暗反应过程)中，CO2与体内的C5结合生成C3，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成蔗糖后，主要以蔗糖形式从叶片输出。在光反应中，发生的物质变化有H2O的分解、ATP和NADPH的合成。 (2)实验范围内，随着种植密度的增大，茎叶夹角变小，可能是植物为减弱叶片相互遮挡而导致的，是植物自我适应性的表现。种植密度过小，光能得不到充分利用，导致群体净光合速率下降，作物产量下降，因此在大田种植时，并不是种植密度越小对作物增产越有利。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (3)有机肥的使用能增加土壤中微生物的活动，使土壤变得疏松，同时微生物的活动能将有机物分解成无机物，满足农作物的需求。因此有机肥的使用除了能防止土壤板结外，还能减少化肥的使用，避免化肥的使用对环境造成污染，另外还可降低生产成本，同时有机物分解过程中产生的二氧化碳也能提高光合速率。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案：(1)C3　ATP的合成、NADPH的合成、H2O在光下分解 (2)变小　错误，种植密度过小，光能得不到充分利用，导致群体净光合速率下降　 (3)防止土壤板结；减少化肥的使用，保护环境；增加土壤中微生物的数量，有利于植物矿质元素的吸收；有机肥使用成本较低(答两点即可) $$