第10讲 光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系-【名师大课堂】2025年高考生物艺术生总复习必备（word教师用书）

第10讲　光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系 考点一　影响光合作用的因素及应用 1．光合作用强度 （1）含义：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 ①影响光合作用的内部因素：　色素　的含量、　酶　的含量和活性、叶龄等。 ②影响光合作用强度的环境因素：　光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分等　。 a．只要影响到光合作用的原料（CO2、水）、能量的供应（光能），都可能是影响光合作用强度的因素。例如：环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。 b．影响　叶绿体　（填光合作用场所）的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。例如：无机营养、　病虫害　。 c．光合作用需要酶参与，因此影响酶活性的因素也会影响光合作用强度，例如：　温度　、pH。 2．探究光照强度对光合作用强度的影响 （1）实验原理 ①在光照下，绿色植物通过　光合作用　产生O2。 ②若叶片中的气体逸出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的　O2　充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起。 ③光照强度不同，则光反应产生　O2　的速率不同，叶片上浮的时间也不同。 （2）实验步骤 ①制备圆形小叶片：取　生长旺盛的绿叶　，用直径为0.6 cm的打孔器打出　圆形小叶片30片　。 ②排气：将圆形小叶片置于注射器内。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缓拉动活塞，使　圆形小叶片内的气体逸出　。 ③沉水备用：将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，叶片因　细胞间隙充满了水　，所以全都沉到水底。 ④分组：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水。 ⑤控制自变量（光照强度）：分别向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别对这3个实验装置进行　强、中、弱　三种光照。 ⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中　圆形小叶片浮起的数量　。 （3）实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而　增强　。 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NH3氧化释放的化学能将　CO2和H2O　合成糖类，供自身利用。 （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 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．（必修1 P105“探究·实践”拓展）探究光照强度对光合作用强度影响的实验中的自变量是光照强度，因变量是光合作用强度。（　√　） 2．（必修1 P105“探究·实践”拓展）在探究光照强度对光合作用强度的影响中，增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。（　×　） 3．（必修1 P105“探究·实践”）在探究光照强度对光合作用强度的影响中，往水中吹气是为了增加水中的溶解氧。（　×　） 4．（必修1 P105“探究·实践”）探究光照强度对光合作用强度影响的实验中使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。（　√　） 5．（必修1 P105“探究·实践”拓展）探究光照强度对光合作用强度影响的实验中能测定出其真正光合作用速率。（　×　） 阐述基本原理，突破长句表达 1．在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处？（至少说出两点） 　提示：有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加了土壤的肥力，另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用。　 2．（源于必修1 P106“拓展应用”）：下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。分析曲线图并回答问题： ①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是　光照强度逐渐增大　。 ②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是　此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制　。 ③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是　光照强度不断减弱　。 ④从图中可以看出，限制光合作用的因素有　光照强度、温度　。 ⑤依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：　根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度　。 1．内部因素对光合作用强度的影响 （1）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 （2）叶面积指数 2．环境因素对光合作用的影响 （1）光照强度 （2）CO2浓度 （3）温度 （4）水分或矿质元素 3．多因子对光合作用强度的影响 （1）建构数学模型 图中：a.高CO2浓度，b.中CO2浓度，c.低CO2浓度。 ①高光强，②中光强，③低光强。 （2）模型解读 ①P点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，依次为光照强度、光照强度和温度。 ②Q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，此时的主要影响因素依次为温度、CO2浓度和光照强度。 （3）应用 ①温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用相关酶的活性，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。 ②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。 [真题真练] （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　） 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：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的酶活性，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，减少了光源，会降低光合速率，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，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。故选A。 考点二　光合作用与细胞呼吸的关系 光合作用与有氧呼吸的关系 1．光合作用与有氧呼吸的区别 比较项目 光合作用 有氧呼吸 部位 含有　叶绿体　的细胞，其场所是叶绿体 所有生活的细胞，主要场所是　线粒体　 条件 光 有光无光均可 原料 CO2和H2O 有机物和O2 产物 有机物和O2 CO2和H2O 实质（物质和 能量的转变） CO2转化成糖类等有机物。光能转化为化学能储存在糖类等有机物中 分解有机物，产生CO2和H2O，同时释放能量 2.光合作用与有氧呼吸的联系 1．光合作用与有氧呼吸中[H]/NADPH和ATP的来源去路 　　　项目 比较　　　 来源 去路 NADPH 光合作用 产生于光反应中水的光解 用于暗反应中C3的还原 [H] 有氧呼吸 产生于第一、二阶段 消耗于第三阶段，与O2结合生成H2O ATP 光合作用 产生于光反应阶段，其中的能量来自光能 用于暗反应过程中C3的还原 有氧呼吸 三个阶段均能产生，第三阶段相对较多 用于各项生命活动 2.不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点 曲线 光合作用强度与细胞呼吸强度的关系 气体代谢特点 图示 A点 只进行细胞呼吸 吸收O2，释放CO2 AB段 (不含A、B点) 细胞呼吸强度大于光合作用强度 吸收O2，释放CO2 B点 细胞呼吸强度等于光合作用强度 不与外界发生气体交换 B点后 光合作用强度大于细胞呼吸强度 吸收CO2，释放O2 3.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 （1）细胞呼吸对应点（A点）的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。 （2）补偿点（B点）的移动 ①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2（或光）补偿点右移，反之左移。 ②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2（或光）补偿点右移，反之左移。 （3）饱和点（C点）和D点的移动：相关条件的改变（如增大光照强度或增大CO2浓度）使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。 4．自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较 （1）自然环境中，绿色植物一昼夜内CO2的吸收与释放速率的曲线分析 （2）相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线分析 [真题真练] （2024·全国甲卷）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。 （1）该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率　　　　（填“相等”或“不相等”），原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （2）在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________（答出1点即可）。 （4）通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在　　　　　　　　　　最大时的温度。 答案：（1）不相等　有机物的积累速率代表净光合速率，净光合速率＝光合速率－呼吸速率，由图可知，该植物叶片在温度a和c时光合速率相等，呼吸速率不相等，即该植物叶片在温度a和c时的净光合速率不相等，因此该植物叶片在温度a和c时的有机物积累速率不相等　（2）在温度d时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等，即该植物叶片的净光合速率为0，没有有机物积累，由于该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，且需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度d时，该植物体的干重会减少　（3）温度超过b时，随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少（或温度超过b时，随着温度升高，与暗反应有关酶的活性降低）（合理即可） （4）光合速率与呼吸速率差值（或净光合速率） 解析：（1）有机物的积累速率代表净光合速率，净光合速率＝光合速率－呼吸速率。由图可知，该植物叶片在温度a和c时光合速率相等，呼吸速率不相等，即该植物叶片在温度a和c时的净光合速率不相等，因此该植物叶片在温度a和c时的有机物积累速率不相等。 （2）在温度d时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等，即该植物叶片的净光合速率为0，没有有机物积累，该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，这些细胞需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度d时，该植物体的干重会减少。 （3）温度较高时，蒸腾作用较强，植物气孔部分关闭，以防止水分大量散失。气孔部分关闭时，通过气孔进入叶片的二氧化碳减少，暗反应速率降低，导致光合速率降低。因此温度超过b时，该植物暗反应速率降低的原因可能是随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少。 （4）植物的净光合速率越大，积累的有机物越多，因此为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在净光合速率最大时的温度。 要语必背 必背教材结论性语句 1．(必修1 P98)绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类：叶绿素(含量约占3/4)和类胡萝卜素(含量约占1/4)，其中叶绿素包含叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)。类胡萝卜素包含胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色)。 2．(必修1 P99)叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光 3．(必修1 P101)叶绿体是进行光合作用的场所。在它内部巨大的膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。 4．(必修1 P102)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。 5．(必修1 P103)光反应阶段：光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。 6．(必修1 P104)暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。 7．(必修1 P105)光合作用强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 学科网（北京）股份有限公司 $$