第2单元 第4讲 第2课时 光合作用的影响因素及其应用（课件PPT）-【优化指导】2026年高考生物学一轮复习高中总复习·第1轮（浙科版 浙江专版）

高考总复习 生物学 第二单元　细胞的代谢 第四讲 光合作用将光能转化为化学能 第2课时 光合作用的影响因素及其应用 课标要求 1.理解内部因素和环境因素对光合作用的影响。 2．活动：探究环境因素对光合作用的影响。 考点一 影响光合作用的因素 1．光合速率(又称光合强度) (1)含义：_________的植物(如一定的叶面积)在____________内进行的光合作用，如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。 (2)表示方法：产生氧气量/单位时间或_____________________/单位时间。 一定量 单位时间 消耗二氧化碳量 2．内部因素对光合作用的影响 (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 3．外部因素对光合作用的影响 (1)光强度 提醒：光饱和点与全日照的关系 光饱和点是指达到最大光合速率所需的最小光强度。对某一植物而言，光饱和点并不是一个定值，可随二氧化碳浓度、温度等条件的变化而变化。虽然在一定范围内，光合速率可随光强度的增强而增大，但在光强度达到全日照之前，光合作用已达到光饱和点时的速率。 (2)CO2浓度 (3)温度 (4)水分或矿质元素 1．易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”，错误的画“×”) (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。( ) (2)当温度改变时，光反应和碳反应都会受影响，但主要是影响碳反应。( ) (3)镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。( ) × √ √ (4)水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用。( ) (5)实验中测得的O2 产生量是植物光合作用实际产生的总O2 量。( ) √ × 2．深度思考——挖掘新命题点 光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图，据图思考： (1)光合速率随叶片温度发生了怎样的变化？ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (2)在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度发生怎样的变化？ _________ 升高。 [例1] (2024·浙江舟山模拟)在大气CO2浓度和适宜的温度条件下，测定植物甲、乙在不同光照条件下的光合速率，结果如图所示。下列分析正确的是( ) B A.A点时植物甲开始进行光合作用 B．适当提高环境中的CO2浓度，A点和B点均向左移动 C．C点时植物甲与植物乙的真正光合速率相等 D．D点后，限制植物乙光合速率增大的主要环境因素是温度 解析：A点时，植物甲光合速率等于呼吸速率，因此A点之前植物甲已经开始进行光合作用，A错误；适当提高CO2浓度，植物甲、乙的光补偿点A、B均会变小，即左移，B正确；C点时，植物甲、乙表观光合速率相等，但甲呼吸速率高于乙，因此，甲的真正光合速率高于乙，C错误；该实验的温度是适宜的，因此，D点后限制乙光合速率增大的环境因素不可能是温度，D错误。 光补偿点、光饱和点的移动 光补偿点对应的两种生理状态 ①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。 ②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。 [例2] (2024·浙江绍兴模拟)科研人员研究了土壤含水量对番茄品种甲和乙光合作用速率的影响(图1)，以及番茄品种甲的叶片气孔导度、胞间CO2浓度与土壤含水量的关系(图2)。下列叙述错误的是( ) C A．土壤含水量对甲、乙两种番茄光合速率的影响基本相同 B．气孔导度的变化与番茄光合速率的变化趋势基本相同 C．番茄在土壤含水量为50%的条件下，比含水量在90%条件下的光补偿点低 D．土壤含水量降低，气孔导度降低，胞间CO2浓度逐渐升高，可能是因为水分亏缺导致类囊体结构破坏 解析：番茄在土壤含水量为50%条件下，气孔导度下降，光合速率下降，所以需要增大光强度，才有可能提高光合速率，与呼吸速率相等，到达光补偿点，C错误。 [例3] (2025·浙江七彩阳光联盟联考)在研究环境因素对光合作用的影响的活动中，选用某植物幼苗，用含有100 mmol/L NaCl的完全营养液进行培养，测定其光合速率和气孔导度，结果如图所示。下列叙述错误的是( ) B A．由实验记录图可知，该实验有设置对照 B．真正光合速率可以用单位时间内单位叶面积CO2释放量来表示 C．NaCl处理导致光合速率下降的原因很可能是气孔导度下降 D．气孔导度的改变主要影响光合作用的碳反应阶段 解析：据图可知，实验设计的不同组别间可形成相互对照，A正确；光合作用的原料是CO2，故用单位时间内单位叶面积CO2吸收量来表示净(表观)光合速率，真正光合速率可以用单位时间内单位叶面积CO2固定量来表示，B错误；从图中可以看出，NaCl处理导致光合速率及气孔导度下降，且随处理时间的延长，抑制作用越明显，故可推知NaCl处理导致光合速率下降的原因很可能是气孔导度下降，导致吸收的CO2变少，C正确；气孔导度的改变会影响CO2的吸收，CO2参与光合作用的碳反应，因此气孔导度的改变主要影响光合作用的碳反应阶段，D正确。 考点二(活动) 探究环境因素对光合作用的影响 1．易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)用精密试纸检测溶液pH来估算光合速率变化，其理由是黑藻溶液中的CO2转变成有机物，引起溶液pH的变化。( ) (2)为探究环境因素对光合速率的影响，可以采取酒精浸泡的方法去除植物叶片中的淀粉。( ) √ × (3)若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境，一段时间后，其光合作用的强度和呼吸作用的强度均将减弱，其主要原因是高温会导致酶的结构改变活性下降。( ) (4)改变光源，可改变光照时间，以探究其对光合速率的影响。( ) √ × 2．深度思考——挖掘新命题点 (1)在探究环境因素对光合速率的影响时，如果光强度是自变量，应该如何进行控制？(至少写出两点) _______________________________________________________________________________________________ (2)如何观测植物光合速率的大小？(至少写出两点) ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ [例1] (2024·浙江嘉兴模拟)取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，平均分成四组，各置于相同的密闭装置内，在其他条件相同且适宜的情况下，分别置于四种不同的温度条件下(t1<t2<t3<t4)。测得光照相同时间后各装置内O2的增加值及黑暗条件下各装置内O2的消耗值，结果如图所示。下列相关叙述错误的是( ) B A．在实验温度范围内，呼吸作用强度随着温度的升高而升高 B．在四种温度条件下，植物在t3温度时光合作用生成的O2总量最多 C．t4温度下，将装置置于光下8 h后，再置于黑暗中8 h后装置内O2总量不变 D．光下叶肉细胞中O2浓度最高的场所是叶绿体的类囊体膜 解析：黑暗中O2的消耗值代表呼吸作用强度，图中呼吸作用强度随着温度的升高而升高，A正确；光合作用生成O2总量＝光下O2增加值(表观光合速率)＋黑暗中O2消耗值，t3温度时光合作用O2生成量约为12.5＋8＝20.5 mg·h－1，t4温度时O2生成量为12＋12＝24 mg·h－1，B错误；t4温度下，光下O2增加值＝黑暗中O2消耗值，故该温度下将装置置于光下8 h后，再置于黑暗中8 h后装置内O2总量不变，C正确；O2在类囊体膜产生，光下此处O2浓度最高，D正确。 [例2] (2024·浙江金华模拟)图甲为某校生物兴趣小组探究光强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图，图乙为所测得的实验结果。请据图回答下列问题： (1)图甲中NaHCO3溶液的作用是______________________________ ____________________________________________________________。 (2)请写出控制本实验自变量的一种方法：_____________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)为了防止无关变量对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，请问对照装置如何设置？ __________________________________________________________ ________________________________________________________。 (4)实验测得，当用40 W灯泡照射时，红色液滴没有发生移动，这是因为此时________________________________。 (5)图甲所示装置无法测得A点数据，除非将其中的NaHCO3溶液换为________溶液，且将装置放在__________环境中。 答案：(1)维持密封瓶内CO2量的稳定 (2)用不同功率的灯泡或改变灯与广口瓶的距离 (3)将装置中的茉莉花换成等量的死花，其他设置与装置甲一样 (4)光合速率等于呼吸速率 (5)NaOH 黑暗(或遮光) 解析：(1)NaHCO3溶液起二氧化碳缓冲液的作用，可以维持密封瓶内CO2量的稳定。(2)实验的自变量是光强度，可以用不同功率的电灯泡或改变相同功率的电灯泡与实验装置之间的距离来控制光强度的变化。(3)该实验通过液滴移动的距离表示光合作用强度，由于气压变化等物理因素也可以导致液滴移动，因此为了消除物理因素对实验结果的干扰，可以将装置中的茉莉花换成等量的死花，其他设置与装置甲一样。 (4)用40 W灯泡照射时，红色液滴没有发生移动，说明光合作用产生的氧气与需氧呼吸吸收的氧气相等，即光合作用强度与细胞呼吸强度相等。(5)A点表示无光照只进行呼吸作用，图甲所示装置无法测得A点数据，除非将其中的NaHCO3溶液换为NaOH溶液，且将装置放在黑暗环境中，排除光合作用产生氧气对实验的影响。 探究环境因素对光合速率影响时的自变量控制与因变量观测方法 (1)自变量的控制 (2)因变量的观测 1．(2024·湖北卷)植物甲的花产量、品质(与叶黄素含量呈正相关)与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是( ) C 真题演练•考向感悟 A.第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高 B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关 C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理 D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关 真题演练•考向感悟 解析：与其他组相比，第①组植物甲幼苗首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，但其鲜花累计平均产量小于第②、③组，A错误；植物甲花的品质与叶黄素含量呈正相关，据表中信息可知，随着光照处理中黑暗时长的缩短，植物甲花的叶黄素含量先升高后降低，B错误；第②组处理植物甲花的叶黄素含量最高，鲜花累计平均产量明显大于第①组，略小于第③组，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C正确；比较第②组和第③组的结果可知，第②组植物甲花的叶黄素含量较第③组高，但第③组的鲜花累计平均产量高于第②组，说明植物甲花的叶黄素含量与花的产量不呈正相关，D错误。 2．(2024·浙江1月卷)长江流域的油菜生产易受渍害。渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高，导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。 回答下列问题： (1)发生渍害时，油菜地上部分以有氧(需氧)呼吸为主，有氧呼吸释放能量最多的是第________阶段。地下部分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程发生的场所是__________，此代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化，促进氢接受体(NAD＋)再生，从而使______________得以顺利进行。因此，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越__________(填“耐渍害”或“不耐渍害”)。 (2)以不同渍害能力的油菜品种为材料，经不同时长的渍害处理，测定相关生理指标并进行相关性分析，结果见下表。 真题演练•考向感悟 注：表中数值为相关系数(r)，代表两个指标之间相关的密切程度。当|r|接近1时，相关越密切，越接近0时相关越不密切。 据表分析，与叶绿素含量呈负相关的指标是____________。已知渍害条件下光合速率显著下降，则蒸腾速率呈______________趋势。综合分析表内各指标的相关性，光合速率下降主要由________________(填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”)导致的，理由是___________ ___________________________________________________________。 真题演练•考向感悟 (3)植物通过形成系列适应机制响应渍害。受渍害时，植物体内________(激素)大量积累，诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力；渍害发生后，有些植物根系细胞通过______________，将自身某些薄壁组织转化腔隙，形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 真题演练•考向感悟 答案：(1)三 细胞溶胶 葡萄糖分解(糖酵解) 耐渍害 (2)胞间CO2浓度 下降 非气孔限制因素 胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相关 (3)脱落酸 凋亡(程序性死亡) 真题演练•考向感悟 解析：(1)有氧(需氧)呼吸第三阶段在线粒体内膜进行，是有氧呼吸过程中释放能量最多的阶段。乙醇发酵(厌氧呼吸)的场所是细胞溶胶。葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，该过程需要NAD＋参与，所以氢接受体(NAD＋)再生，有利于葡萄糖分解的正常进行，由此可知，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种能产生更多的能量维持生命活动的进行，更加耐渍害。 真题演练•考向感悟 (2)由表可知，叶绿素含量与胞间CO2浓度的相关系数为负值，说明两者呈负相关。光合速率与蒸腾速率的相关系数为0.95，为正相关，所以光合速率显著下降，则蒸腾速率呈下降趋势。胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相关，即虽然气孔导度下降，但胞间CO2浓度上升，说明光合速率下降主要是由非气孔限制因素导致的。(3)脱落酸具有诱导气孔关闭的功能，在受渍害时，其诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力。渍害发生后，有些植物根系细胞通过凋亡(程序性死亡)，从而形成腔隙，进一步形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 真题演练•考向感悟 3．(2024·新课标全国卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度(光强度)依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 真题演练•考向感悟 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是____________，原因是__________________________ ____________________________________________________________。 (2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。 真题演练•考向感悟 (3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是________组，判断依据是______________________ ____________________________________________________________。 (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度(光强度)继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。 真题演练•考向感悟 答案：(1)红光和蓝紫光 光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 (2)大于 (3)b 密闭装置中，c、d组O2浓度不再增加时，光合速率等于呼吸速率，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，光合速率也等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率 (4)升高 真题演练•考向感悟 解析：(1)植物叶绿体中的主要光合色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，故高等植物光合作用利用的光主要是红光和蓝紫光。(2)由题意知，a的光合强度(速率)小于b组，a组光合作用消耗的二氧化碳也少于b组，所以，光照t时间后，a组CO2浓度大于b组。 真题演练•考向感悟 (3)若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，说明光照t时间时，c、d组的光合速率等于呼吸速率；光照t时间时，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，说明a组的光合速率等于呼吸速率，而b组的O2浓度大于初始O2浓度，说明其光合速率大于呼吸速率，故光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是b组。(4)分析图示，光照t时间后，c、d组的O2浓度相同且大于初始O2浓度，而c组的光强度小于d组，说明限制c、d组光合速率的因素是CO2浓度。光照t时间后，将d组密闭装置打开，可补充CO2，并以c组光强继续照光，则d组幼苗光合速率会升高。 真题演练•考向感悟 4．(2023·浙江6月卷)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。 真题演练•考向感悟 真题演练•考向感悟 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的需求，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______________________________。 真题演练•考向感悟 (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___________________________________________________。 真题演练•考向感悟 答案：(1)能量 渗透 (2)光合色素主要吸收红光和蓝紫光 红光∶蓝光＝3∶2 叶绿素和含氮物质的含量最高，光合作用最强 (3)光合速率最大且增加值最高 升高温度 减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生 真题演练•考向感悟 解析：(1)植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号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的需求，若营养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水造成生菜萎蔫。(2)分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光，而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，故A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光 真题演练•考向感悟 质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组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，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生菜产量的增加。(3)由图丙可知，在25 ℃时，提高CO2浓度时光合速率增幅最高，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 真题演练•考向感悟 发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。 真题演练•考向感悟 请完成：课时提升练(10) 温馨提示 谢谢观看！ 当CO2浓度一定时，低于最适温度时光合速率随叶片温度升高而升高，达到最适温度时光合速率达到最高值，超过最适温度时光合速率随叶片温度的升高而降低。 ①采用同一功率的冷光源不同距离照射绿色植物；②采用不同功率的冷光源等距离地照射绿色植物等。 ①相同时间的实验处理后，酒精脱色后碘蒸气熏蒸，观察叶片蓝色 的深浅；②利用液封法测量单位时间内放置有NaHCO3溶液的密封装置 有色液滴的右移量等。 自变量 控制方法 控制作用 光照 不同功率光源等距离照射 创设不同 的光强度 相同功率光源不等距离照射 相同功率光源不同程度遮光 曝光、遮光 创设有光和 无光的条件 黑暗环境中照光 自变量 控制方法 控制作用 CO2 不同浓度NaHCO3溶液 创设不同的CO2浓度 CO2缓冲液 维持CO2浓度稳定 NaOH溶液 创设有无CO2的条件 温度 不同温度水浴 创设不同的温度条件 因变量 检测方法 实验方法 有机物积累 光暗处理后叶圆片的干重 半叶法 O2释放 叶圆片上浮的快慢 真空排气法 液滴移动的距离 液封法 黑白瓶中溶氧的变化量 黑白瓶法 CO2吸收 溶有CO2的BTB(溴麝香草酚蓝)溶液颜色变化的快慢 指示剂法 组别 光照处理 首次开 花时间 茎粗(mm) 花的叶黄素含量(g/kg) 鲜花累计平均产量(kg/hm2) ① 光照8 h/黑暗16 h 7月4日 9.5 2.3 13 000 ② 光照12 h/黑暗12 h 7月18日 10.6 4.4 21 800 ③ 光照16 h/黑暗8 h 7月26日 11.5 2.4 22 500 光合速率 蒸腾速率 气孔导度 胞间CO2浓度 叶绿素含量 光合速率 1 蒸腾速率 0.95 1 气孔导度 0.99 0.94 1 胞间CO2 浓度 －0.99 －0.98 －0.99 1 叶绿素含量 0.86 0.90 0.90 －0.93 1 $$