第二单元 第13课时 光合作用的影响因素及其应用（学生用书Word）-【高考领航】2026年高考生物大一轮复习学案

第13课时　光合作用的影响因素及其应用 　活动：探究不同环境因素对光合作用的影响。 　考点一　探究环境因素（以光照强度为例）对光合作用强度的影响 1．实验原理 (1)利用抽气法排出叶片细胞间隙中的________，使其沉入水中。 (2)通过____________________________调节光照强度。 (3)光合作用的过程中产生________的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片________。因此可依据一定时间内____________________，来比较光合作用强度。 2．实验步骤及操作要点 实验步骤 操作要点 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（避开大的叶脉） ②排出细胞间隙中的气体 a.将圆形小叶片和适量清水置于注射器内，排出注射器内残留的空气；b.用手指堵住注射器前端的小孔并________________，使圆形小叶片内的气体逸出。重复2～3次，直到圆形小叶片________________ ③分装圆形小叶片 a.将上述处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用；b.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水；c.将待用圆形小叶片各10片分别放入3只小烧杯中 ④给予不同的光照 强度 分别取离LED台灯10 cm、20 cm、30 cm（对应编号为1、2、3）的位置，把3个烧杯分别放在这3个位置上，打开台灯 ⑤观察并记录 观察并记录单位时间内3个烧杯中叶片上浮的数量，或者是________________________________ 3.实验结论 在________________范围内，光合作用强度随光照强度的增强而________。 4．实验结果的生理状态分析 (1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收________，产生的________较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1： 图1　 (2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的______，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图2和图3： 图2　 　图3 (3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的______产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4： 图4　 5．“叶片上浮法”应用中的三点注意 (1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2________有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。 (2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，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。 (3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 教材细节诊断 1．在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中，观测的指标是氧气的释放量。(　　) 2．在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中，NaHCO3浓度越高，叶片浮起来的速率就越快。(　　) 3．在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中，若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响，应在灯泡和烧杯之间加一玻璃水柱进行隔温处理。(　　) 4．因为配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整个实验过程中叶圆片只能进行无氧呼吸。(　　) 1．（2025·山东潍坊联考）某生物研究小组以菠菜为材料探究光照强度和CO2浓度对光合作用强度的影响，图甲表示探究光照强度对光合作用强度的影响；图乙表示探究CO2浓度对光合作用强度的影响，其结果如图丙。下列说法正确的是(　　) 甲 乙　　 丙 A.为使圆叶片全部沉到水底，抽气时应快速拉动注射器的活塞 B．图甲中可通过调节光源与烧杯的距离来控制自变量 C．将图乙装置中的NaHCO3溶液换成等量的NaOH溶液，可用于测定圆叶片的呼吸速率 D．图丙中bc段曲线平缓，此段光合作用的限制因素主要是CO2浓度 2．（2022·海南卷）某小组为了探究适宜温度下CO2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 考点二　光合作用的影响因素及其应用 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。 ①光补偿点：阳生植物>阴生植物。 ②光饱和点：阳生植物>阴生植物。 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 2．外部因素 (1)单因子变量对光合速率的影响 ①光照强度 ②CO2浓度 图1　　　　　　　图2 ③温度 ④水分和矿质元素 (2)多因子变量对光合速率的影响 教材细节诊断 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，不管是光反应还是暗反应都会受影响。(　　) 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。(　　) 　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： (1)7～10时的光合作用强度不断增强的原因是________________________。 (2)10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是__________________________________。 (3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是________________________。 　生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点的变化是________，原因是____________________________________； 光补偿点的变化是________，原因是______________________________。 　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）补偿点应右移，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）补偿点应右移，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。 考向1　影响光合作用的因素 1．（2025·广东佛山联考）如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收量随光照强度变化的变化情况，下列有关说法错误的是(　　) A．连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物 B．bc段，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同 C．d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等 D．若提高外界环境的CO2浓度。则a、b两点都可能向左移动 2．（2025·山东烟台模拟）科研人员用不同的强度和持续时间的高温处理两优培九和南粳46两种水稻后，水稻叶片净光合速率(Pn)受到的影响情况见下表（CK为对照组）。 处理 两优培九 南粳46 温度 /℃ 持续 天数 /d Pn/[μmol /(m2·s)] 比CK± /% Pn/[μmol /(m2·s)] 比CK ±/% CK 24.25 / 21.35 / 35 1 22.96 －5.32 19.82 －7.17 3 20.58 －15.13 17.12 －19.81 5 18.32 －24.45 16.03 －24.92 7 17.38 －28.33 15.22 －28.71 38 1 21.83 －9.98 18.13 －15.08 3 19.24 －20.66 16.10 －24.59 5 17.58 －27.51 14.02 －34.33 7 15.46 －36.25 13.02 －39.02 (1)温度通过影响水稻叶片光合作用中________________阶段酶的活性影响光合速率。除此之外，高温胁迫导致水稻净光合速率下降的原因还有________________________________________________________________________________________________________________________________________________（答出两种情况即可）。 (2)据表分析，高温处理对水稻Pn产生的胁迫效应与________________________有关。两优培九和南粳46水稻比较，抗高温能力相对较强的是__________，理由是_________________________________________。 考向2　光合作用的原理在生产上的应用 3．（2024·重庆卷）重庆石柱是我国著名传统中药黄连的主产区之一，黄连生长缓慢，存在明显的光饱和（光合速率不再随光强增加而增加）和光抑制（光能过剩导致光合速率降低）现象。 (1)探寻提高黄连产量的技术措施，研究人员对黄连的光合特征进行了研究，结果见图1。 图1 图2 ①黄连的光饱和点约为________ μmol·m-2·s-1。光强大于1300 μmol·m-2·s-1后，胞间CO2浓度增加主要是由于_______________________________。 ②推测光强对黄连生长的影响主要表现为__________________________。 黄连叶片适应弱光的特征有______________________________________（答2点）。 (2)黄连露天栽培易发生光抑制，严重时其光合结构被破坏（主要受损的部位是位于类囊体薄膜上的色素蛋白复合体），为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向（题图2）的比例，提升修复能力等防御机制，具体可包括________（填序号）。①叶片叶绿体避光运动，②提高光合产物生成速率，③自由基清除能力增强，④提高叶绿素含量，⑤增强热耗散。 (3)生产上常采用搭棚或林下栽培减轻黄连的光抑制，为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施及其作用是____________________________________。 1．（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．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 2．（2024·福建卷）叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。 下列分析正确的是(　　) A．0 min时，A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B．30 min时，B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C．30 min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间 D．与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更长 3．（2022·广东卷）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图b），探究遮阴比例对植物的影响。 a b 回答下列问题： (1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________，原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的________________，因而生长更快。 (3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究： 实验材料：选择前期____________________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。 实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________为对照，并保证除________________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。 结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。 分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 4．（2024·山东卷）从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度 /(μmol CO2·mol-1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度 /(mol H2O· m-2·s-1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有____________。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是_________________________________________。 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点________（填“高”或“低”），理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是__________________________________。 请完成限时规范训练（十三） 第13课时　光合作用的影响因素及其应用 考点一 知识精细梳理 气体　LED台灯与烧杯之间的距离　O2　上浮 圆形小叶片上浮的数量　缓慢地拉动活塞　全部沉到水底　浮起相同数量的叶片所用时间长短　一定光照强度　增强　O2　CO2　O2　O2　大于 教材细节诊断 1．×　2.×　3.√　4.× 命题考向突破 1．B　为使圆叶片全部沉到水底，抽气时应缓慢多次拉动注射器的活塞，使胞间CO2排出来，A错误；甲实验自变量为光照强度，图甲中可通过调节光源与烧杯的距离来控制自变量，B正确；呼吸作用需在黑暗条件下测定，且NaOH溶液会吸收CO2，呼吸作用释放出来的CO2被吸收，无法测量呼吸速率，C错误；图丙中bc段曲线平缓，bc段NaHCO3溶液浓度在升高，所以此段光合作用的限制因素不是CO2浓度，D错误。 2．B　本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；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，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溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最低，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。 考点二 知识精细梳理 光反应　细胞呼吸　＝　>　增加光照强度　光能　暗反应　CO2补偿点　有机肥　增大　酶的活性　降低　介质　叶绿素　光照强度　CO2浓度　光强照度　CO2浓度 教材细节诊断 1．×　2.√　3.√　4.√　5.× 重难情境探究 教材情境开发 (1)光照强度逐渐增大　(2)此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2进入叶片组织的量减少，致使光合作用暗反应受到限制　(3)光照强度不断减弱 创新情境进阶 降低　CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和NADPH少　升高　在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大 命题考向突破 1．C　d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2吸收量相等，但甲、乙两种植物进行光合作用消耗的CO2量不一定相等，故甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量不一定相等，C错误。 2．(1)光反应和暗反应　高温使光合色素分解(类囊体膜破坏)；高温使气孔关闭；二氧化碳供应减少；高温影响呼吸作用，使净光合速率下降　(2)高温强度、持续天数、水稻品种　两优培九　通过对比不同程度高温处理后，叶片Pn较CK下降幅度的百分率数值可知，在经过35 ℃和38 ℃高温处理后，两优培九的Pn下降幅度比南粳46小 3．解析：(1)①光饱和点为光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度，由图1净光合速率的曲线可知，当光强达到500 μmol·m-2·s-1时光合速率不再增加；光强大于1300 μmol·m-2·s-1后，由图1可知光合作用受到抑制，且气孔导度增加，所以胞间CO2浓度增加主要是由于光合作用受到抑制，消耗的CO2减少，且气孔导度增加。②由图1净光合速率曲线可知，光强对黄连生长的影响主要表现为在弱光下生长速率随光强增加而快速达到最大，光照过强其生长受到抑制；弱光时，可通过增加受光面积或增加光合色素的含量来增加光合速率，所以黄连叶片适应弱光的特征有叶片较薄，叶绿素较多(叶色深绿，叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更大)。(2)为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向的比例，由图2可看出光能的主要去向为热耗散，所以黄连提升修复能力等防御机制，具体可包括：⑤增强热耗散；①叶片叶绿体避光运动，减少对光的吸收；②提高光合产物生成速率，从而提高光合速率消耗更多的光能；③自由基清除能力增强，减少对光合结构的破坏。而④提高叶绿素含量会增加对光能的吸收不能减轻光抑制。(3)为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施及其作用有合理施肥增加光合面积，补充CO2提高暗反应，合理密植等。 答案：(1)①500　光合作用受到抑制，消耗的CO2减少，且气孔导度增加　②黄连在弱光下生长速率随光强增加而快速达到最大，光照过强其生长受到抑制　叶片较薄，叶绿素较多(叶色深绿，叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更大)　(2)①②③⑤　(3)合理施肥增加光合面积，补充CO2提高暗反应 真题感悟·考教衔接 1．A　CO2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；给光源加滤光片改变光的颜色可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，比如将蓝紫光改变为绿光会降低光合速率，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大，D不符合题意。 2．B　题图横坐标是光照时间，在0 min之前，A和B两组已经黑暗处理了一段时间，而两组不是相同条件，B组已经用壳梭孢素处理，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放，所以B组和A组胞间CO2浓度不相等，A错误；30 min时，B组的光合速率相对值高于A组，叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组，B正确；30 min后随着光照时间增加，A组光合速率相对值不再改变，限制A组光合速率的主要因素不是光照时间，C错误；由题意知，叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期，B组达到最高平衡点所用的光照时间比A组短，所以与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更短，D错误。 3．(1)较高　遮阴条件下植物合成较多的叶绿素以尽可能地吸收光能　(2)糖类等有机物　(3)光照等培养条件　A组、C组　遮阴程度　探究能提高作物产量的具体的最适遮阴比例是多少 4．解析：(1)光反应阶段生成的NADPH和ATP可供暗反应利用，其中NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；ATP将参与暗反应阶段合成有机物的化学反应。分析野生型和突变体的①组数据可知，与野生型相比，突变体类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性均较高；分别对比野生型和突变体的②③组数据可知，细胞分裂素可以提高类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性。结合题干信息“该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性”推测，与野生型相比，突变体叶片合成的细胞分裂素较多，类囊体膜蛋白稳定性较高，促进了叶绿素合成并减慢了叶绿素的降解速率，从而导致开花后突变体叶片变黄的速度较慢。(2)分析题表可知，与野生型相比，开花14天后突变体的胞间CO2浓度较低、气孔导度较大(进入叶肉细胞的CO2较多)，说明其CO2利用率较大，光饱和点较高。(3)已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而突变体蔗糖转化酶活性较高，能够催化更多的蔗糖分解为单糖，导致运输到籽粒的蔗糖减少，进而导致籽粒合成的淀粉减少。 答案：(1)ATP、NADPH　叶绿素合成多，叶绿素降解慢(合理即可)　(2)高　与野生型相比，开花14天后突变体的胞间CO2浓度较低、气孔导度较大(进入叶肉细胞的CO2较多)，CO2利用率较大　(3)突变体蔗糖转化酶活性较高，能够催化更多的蔗糖分解为单糖，导致运输到籽粒的蔗糖减少，籽粒合成的淀粉减少(合理即可) 学科网（北京）股份有限公司 $