第4节 第3课时 影响光合作用的因素及应用 (教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版 新题型）

第3课时　影响光合作用的因素及应用 [课标内容]　1.设计并实施实验,探究环境因素对光合作用强度的影响。2.关注光合作用原理的应用。 　 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)影响因素:只要是影响到光合作用的原料、动力、场所、酶的活性等的因素都会影响光合作用强度。 ①原料——水、CO2,如环境中CO2浓度、土壤中水分含量等。 ②动力——光能,如光照的强弱、长短以及光的成分等。 ③场所——叶绿体,如无机营养、病虫害等。 ④酶——影响酶活性的因素,如温度等。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响实验 3.化能合成作用 (1)概念:利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。 (2)实例:硝化细菌能利用土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2),进而氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中所释放的化学能将CO2和H2O合成糖类,供自身利用。 (1)植物的光合作用和细胞呼吸总是同时进行。(×) (2)能进行光合作用的生物是自养生物。(√) (3)自养生物都是利用光能把无机物转变成有机物。(×) 探究1　探究光照强度对光合作用强度的影响。 (1)本实验的自变量是什么?如何控制? 提示　自变量是光照强弱。通过调节光源与实验装置的距离来控制。 (2)本实验的因变量是什么?检测指标是什么? 提示　因变量是光合作用强度。检测指标是相同时间内圆形小叶片浮起的数量。 (3)水中圆形小叶片在强、中、弱不同光照条件下,分别呈现上浮、沉到水底的状况,原因及叶肉细胞的气体交换图分析如下: ①在黑暗情况下,植物叶片只进行细胞呼吸,吸收氧气,产生的二氧化碳较易溶于水,所以叶片沉到水底。叶肉细胞气体交换图如图: ②在弱光下,此时的光合作用强度小于或等于细胞呼吸强度,叶片中仍然没有足够的氧气,叶片仍然沉到水底。叶肉细胞气体交换图如图: ③在中、强光下,叶片上浮,试分析其原因并在下图中绘制叶肉细胞气体交换图。 提示　光合作用强度大于细胞呼吸强度,叶片中氧气增多。 (4)请在下图中绘制光照强度对光合作用强度的影响曲线。 提示　如图所示 探究2　如图是在夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答下列问题: (1)光合作用强度可以通过测定植物在单位时间内产生的氧气量来表示,也可以通过测定固定的CO2量或制造的有机物量来表示。 (2)引起AB段光合作用强度不断增强的主要环境因素是光照强度,该因素的增强促进了光合作用中光反应阶段,从而为暗反应阶段提供更多的ATP、NADPH。 (3)BC段光合作用强度下降的主要原因是气孔部分关闭,CO2吸收量减少,导致光合作用中的CO2的固定过程受阻,从而影响光合作用。 (4)C点与B点相比,C3的含量相对减少(填“增加”或“减少”)。 (5)请从影响光合作用强度的环境因素的角度,提出一个夏季晴朗中午增加光合作用强度的措施:适当遮阴。 　　1.影响光合作用的因素及其应用 (1)光照强度。 曲线模型 模型分析 曲线对应点 细胞生理活动 ATP产生场所 植物组织外观表现 A点 只进行细胞呼吸,不进行光合作用 只在细胞质基质和线粒体 从外界吸收O2,向外界排出CO2 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O2,向外界排出CO2 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CO2,向外界释放O2。此时植物可更新空气 应用 ①温室生产中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产; ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,如图中虚线所示,间作套种农作物,可合理利用光能 　　(2)CO2浓度。 原理 CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成 曲线模型 及分析 图1 图2 图1中A点表示CO2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和B'对应的点都表示CO2饱和点 应用 在农业生产上可以通过“正其行,通其风”,增施农家肥等增大CO2浓度,提高光合速率 　　(3)温度。 原理 温度通过影响酶的活性影响光合作用 曲线 模型及 分析 AB段:在B点之前,随着温度升高,光合速率增大 B点:酶的最适温度,光合速率最大 BC段:随着温度升高,酶的活性下降,光合速率减小,50 ℃左右光合速率几乎为零 应用 温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸速率,提高植物有机物的积累量 　　(4)矿质元素。 曲线模型 原理 矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,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的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等 曲线分析 应用 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;但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高,植物发生渗透失水而导致植物光合作用强度下降 在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可以提高光能利用率 　　2.多因子变量对光合速率的影响 图中:a.高CO2浓度,b.中CO2浓度,c.低CO2浓度;①强光照,②中光照,③低光照。 (1)曲线分析。 P点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高。 Q点:横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子,影响因素主要为各曲线所表示的因子。 (2)应用。 温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合作用所需酶的活性,提高光合速率,也可同时适当增加CO2浓度,进一步提高光合速率;当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。 1.在CO2浓度相同、光照不同的条件下,对油菜光合速率日变化研究的实验结果如图所示。以下分析错误的是(　　) A.据图可知,油菜最大光合速率上午均比下午高,这与环境因素的变化有关 B.与Ⅰ相比,Ⅱ出现“午休现象”是由于中午光照强、温度高,导致叶片气孔关闭影响光合作用的暗反应阶段,从而使光合速率下降 C.与Ⅱ相比,Ⅲ也出现了“午休现象”,可推测油菜的光合速率除受外界环境因素影响外,还受遗传因素的控制 D.据图可知,提高CO2浓度,Ⅰ的光合速率可达到Ⅲ 解析　据题图可知,油菜的最大光合速率上午均比下午高,因为上午的光照强度和温度等环境因素对于植物的光合作用来说比下午更适宜,A项正确;出现“午休现象”是因为中午温度高、光照强,植物蒸腾作用失水剧烈导致气孔关闭,致使进入细胞的CO2减少,光合作用的暗反应减弱,使光合速率下降,B项正确;Ⅲ是恒定光照强度,与Ⅱ相比同样时间也出现了“午休现象”,很可能是内部因素影响,即遗传因素控制,C项正确;Ⅰ的光合速率较低是因为阴天光照强度较弱引起的光反应较弱,产生的NADPH和ATP较少,即使增大CO2浓度也不能提高光合速率,D项错误。 答案　D 2.如图甲表示植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。图乙表示植物在不同外界环境条件下,光合速率受CO2浓度影响的变化曲线。回答下列问题: 　 甲 乙 (1)图甲中,当光照强度为K时,叶绿体中ADP的移动方向是从　　　　　　移向　　　　　　　。  (2)图乙中,A点对应条件下,叶肉细胞中C3含量　　　　于B点;C点对应条件下,叶肉细胞中C5含量　　　　于B点;结合图甲信息,D点对应条件下,叶肉细胞中C5含量　　　　于C点。  (3)根据图甲信息,图乙中的N线与K线应重合,而实际情况不是这样的。写出一个引起图乙中阴影显示的差距的主要外界因素是　　　　。  (4)综合上述分析,影响植物光合速率的因素包括　　　　 　　　　　　　　　　　　。  解析　(1)题图甲中,当光照强度为K时,光反应消耗ADP,暗反应产生的ADP由叶绿体基质移向叶绿体类囊体薄膜。(2)由反应式“CO2+C52C3”和“2C3C5+(CH2O)”可知,一定范围内CO2浓度增加可以使细胞中C3增加;一定范围内光照强度增强会导致细胞内C5增加。(3)分析题图甲可知,只考虑光照的影响,光照强度由N增加到K时,光合速率几乎不变,故题图乙的变化应是光照之外的其他因素引起的,如温度等。(4)综合分析,影响植物光合速率的因素包括光照强度、CO2浓度、温度等。 答案　(1)叶绿体基质　叶绿体类囊体薄膜　(2)低　高　约等　(3)温度　(4)光照强度、CO2浓度、温度 3.影响绿色植物光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度、温度等,内部因素有酶的活性、色素的含量、C5的含量等。请据图分析,回答下列问题: (1)如果横坐标代表光照强度,其影响光合速率主要是影响光合作用的　　　　阶段,在最适温度下,当光合作用强度达到最大值时,此时内部限制性因素最可能是　　　　　　　。若阴生植物的光合作用曲线为c,则阳生植物的光合作用曲线最可能是　　　　　　。  (2)如果横坐标代表温度,温度主要通过影响　　　　　　来影响光合速率。  (3)如果横坐标代表CO2的浓度,其影响光合作用主要是影响　　　　　的产生,此时内部限制性因素最可能是 　。  (4)若将某植物叶片在25 ℃条件下暗处理1小时,该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2 mg,之后立即光照1小时,经称重,光照后比暗处理前质量增加了5 mg。该叶片光照1小时产生的总光合作用量为　　　　mg。  解析　(4)将某植物叶片在25 ℃条件下暗处理1小时,该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2 mg,即呼吸速率为2 mg/h,之后立即光照1小时,经称重,光照后比暗处理前质量增加了5 mg,该叶片光照1小时产生的总光合作用量为5+2+2=9(mg)。 答案　(1)光反应　色素的含量　a　(2)酶的活性 (3)C3　C5的含量　(4)9 　 1.检查植物的光合作用速率是否增加的最有效的方法是检查(　　) A.光合作用产生的水量 B.CO2的消耗量 C.植物体的叶绿素含量 D.植物体葡萄糖的氧化量 解析　光合作用中既有水的消耗,又有水的产生,且植物体内产生的水量不易测量,A项错误;通过测定CO2的消耗量可以检测植物光合作用速率的变化情况,B项正确;植物体内叶绿体中的叶绿素含量变化不易测定,C项错误;葡萄糖的氧化量代表细胞呼吸的大小,不是光合作用的大小,D项错误。 答案　B 2.硝化细菌通过化能合成作用形成有机物,下列有关叙述正确的是(　　) A.该过程需要在NH3和O2存在的条件下才可以进行 B.该过程与光合作用非常相似,都需要光合色素 C.硝化细菌属于异养生物,因为它是原核生物,以现成的有机物为营养来源 D.该过程合成有机物的原料是其他有机物 解析　硝化细菌是自养生物,能将土壤中的NH3氧化成HNO2,进而将HNO2氧化成HNO3,可见该过程需要在NH3和O2存在的条件下才可以进行,A项正确,C项错误;化能合成作用过程不需要光合色素吸收光能,B项错误;该过程合成有机物的原料是无机物,即CO2和H2O,D项错误。 答案　A 3.小明家想建一个绿色蔬菜大棚,他结合所学知识给出若干建议,其中包括在大棚内安装太阳能灯和增加供暖装置以确保昼夜温度均高于室外。下列有关小明的建议和对应原理的叙述正确的是(　　) A.太阳能灯能在阴天时增加光照强度,增强光反应,为暗反应提供更多的ATP和NADPH B.光反应在光下进行,暗反应在暗处进行,夜晚要关闭太阳能灯让植物进行暗反应 C.大棚内最好安装绿色的太阳能灯 D.延长光照时间能提高光合速率 解析　阴天时光照不足,可用太阳能灯增加光照强度,进而增强光反应,为暗反应提供更多的NADPH和ATP,A项正确;光反应必须有光才能进行,暗反应不直接依赖光,为了更好地提高产量,夜晚需要打开太阳能灯(延长光照时间)让植物进行光合作用,因为暗反应需要光反应提供的NADPH和ATP,B项错误;绿叶中的光合色素主要吸收蓝紫光和红光,几乎不吸收绿光,因此不宜在大棚内安装绿色的太阳能灯,可安装蓝紫色或红色的太阳能灯,C项错误;光合速率指的是单位时间内的光合作用强度,延长光照时间不能提高光合速率,D项错误。 答案　A 4.影响绿色植物光合作用的因素是多方面的,既有内部因素(如酶的活性等),又有外界因素(如光照强度等)。回答下列问题: 　 图A 图B (1)若x代表光照强度,反映光照强度影响光合速率的曲线是　　　　,它主要影响　　　　阶段。  (2)在外部因素适宜时,反映影响光合速率的内部因素的曲线是　　　　。  (3)在不同季节或一天的不同时间,植物光合速率一般不同,图B是为验证温度对光合速率影响的实验装置。 ①本实验的原理是:a.　　　　　　　　　　　　　　　　　　;b.　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②在实验过程中可通过观察　　　　　　　　　　　　　　来判断光合作用的强度。  解析　(1)若x代表光照强度,则反映光照强度与光合速率关系的曲线为a,光照主要影响光反应阶段。(2)限制光合作用的内部因素有酶的活性、色素的含量、C5的含量等。由于题中提出外界条件是适宜的,因此随着内因的变化,光合速率将不断增加,对应题图中曲线b。(3)本实验中的自变量是温度,而温度是通过影响酶的活性来影响光合作用的,光合速率可用O2产生的快慢来表示。 答案　(1)a　光反应　(2)b　(3)①a.温度主要通过影响与光合作用有关的酶的活性影响光合作用的强度　b.在一定时间内,光合作用产生的O2量可反映光合作用的强度　②一定时间内,光合作用产生O2的气泡数 学科网（北京）股份有限公司 $$