第3单元 第17讲 光合作用的影响因素及应用（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版 不定项）

该高中生物学讲义围绕光合作用影响因素及应用高考核心考点，按“实验探究—影响因素—真题应用”逻辑架构，整合环境因素实验设计（光照、CO₂等变量控制）与单/多因子影响分析，通过考点梳理、方法指导（补偿点移动规律）、真题训练（2024北京等高考题），系统帮助学生突破难点。 特色在于融合科学思维与探究实践，如“圆形小叶片上浮实验关注点”指导变量控制，“补偿点饱和点移动表”助曲线分析，设分层例题与高考真题演练，保障复习效率，提升学生实验设计与综合分析能力，为教师把控节奏提供清晰框架。

第17讲　光合作用的影响因素及应用 【课标要求】说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响[探究·实践] 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)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)实验原理：在光照下，绿色植物通过光合作用产生O2。 (2)实验中变量分析 自变量 不同光照强度 控制自变量 调节光源与烧杯的距离进行控制 因变量 光合作用强度 检测因变量 同一时间段内叶片浮起的数量 对无关变量 进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致 (3)实验流程 [提醒]　圆形小叶片上浮实验的五个关注点 ①叶片上浮的原因是光合作用产生的O2量大于有氧呼吸消耗的O2量，释放O2，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 ②打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，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质量分数为1%～2%的NaHCO3溶液中。 ④所用光源产生热量不应对实验产生影响，可选用冷光源，或在光源和烧杯之间添加盛水玻璃柱。 ⑤不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。 (4)实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片数量也越多。 (5)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也增强(单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片数量也越多)。 【正误辨析】　//////////////////////////// (1)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。(×) 提示：随着NaHCO3溶液浓度的增大，植物细胞失水增多，细胞代谢减慢，光合作用速率会降低。 (2)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，可在灯泡和光源之间加一玻璃水柱进行隔温处理。(√) (3)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。(×) 提示：虽然配制的NaHCO3溶液中不含O2，但叶圆片本身可进行光合作用产生O2，所以整个实验过程中叶圆片可进行有氧呼吸。 (4)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，都能明显缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。(×) 提示：当达到光饱和点后，增加光照强度不会缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。 1.(2024·四川绵阳模拟)某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和溴麝香草酚蓝加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管，各试管的实验处理和结果见下表。随着CO2浓度的增高，溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。不考虑其他生物因素对实验结果的影响。下列叙述错误的是(　　) 试管编号 1 2 3 4 5 6 7 水草 无 有 有 有 有 有 有 距日光 灯的距 离/cm 20 遮光* 100 80 60 40 20 50 min后 试管中溶 液的颜色 浅绿色 X 浅黄色 黄绿色 浅绿色 浅蓝色 蓝色 注：遮光*是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。 A.50 min后2号试管中X代表的溶液颜色为黄色 B.5号试管中水草光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等 C.若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的 D.本实验中，2至7号试管的实验结果是由呼吸作用引起的 解析：选D。2号试管进行遮光处理，植物只进行呼吸作用，产生CO2且不消耗CO2，其CO2浓度高于3号试管，颜色应该比3号试管更深，故2号试管的颜色应为黄色，A正确；5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草光合作用强度等于呼吸作用强度，即呼吸作用产生的CO2量＝光合作用消耗的CO2量，B正确；若1号试管的溶液是蓝色，则说明环境能导致试管内溶液CO2浓度下降，2至7号试管的实验结果是不可靠的，C正确；光合作用吸收CO2、呼吸作用产生CO2，二者都会影响溶液中的CO2浓度，因此2至7号试管中的实验结果是由水草的光合作用或呼吸作用引起的，D错误。 2.(多选)(2024·山东青岛模拟)某研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于无关变量 B.图乙bc段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降 C.图乙c点之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加光合作用强度下降 D.将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度 解析：选BC。该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于因变量，A错误；图乙bc段平缓，说明此时限制光合速率增大的因素可能是光照强度，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降，B正确；图乙c点之后曲线上升，小圆叶片上浮到液面所需要的时间更长，说明随NaHCO3浓度增加光合作用强度下降，C正确；将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，小圆叶片细胞呼吸消耗氧气，产生的二氧化碳会被NaOH溶液吸收，叶片不能上浮，无法测得气体体积变化，不能测定小圆叶片的细胞呼吸强度，D错误。 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(以阴生植物、阳生植物为例) (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 注：影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。 (3)叶面积指数 2.外部环境因素 (1)单因子变量对光合速率的影响 ①光照强度 ②CO2浓度 ③温度 ④水分或矿质元素 (2)多因子变量对光合速率的影响 【正误辨析】　//////////////////////////// (1)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率会随之增加。(×) 提示：较弱光照条件下，光反应产生的ATP和NADPH较少，即使CO2浓度升高，光合速率也不随之增加，此时限制光合作用的环境因素是光照强度。 (2)光照强度只影响光反应，不影响暗反应。(×) 提示：光照强度改变会使光反应速率改变，产生NADPH和ATP的速率改变，从而使暗反应中C3的还原速率改变，所以光照强度不只会影响到光反应，也会影响到暗反应。 (3)延长光照时间能提高光合作用强度。(×) 提示：延长光照时间能提高光能利用率而不能提高光合作用强度。 光合作用是一系列的光化学步骤和物质转变过程，影响其变化的因素也是多方面的，结合下列问题深度认知各种因素影响光合作用变化的内在机理。 (1)图1是在光合作用的最适温度25 ℃条件下测得数据绘制的光合速率随光照强度的变化曲线，现若将温度提高至细胞呼吸的最适温度30 ℃，再测得数据绘制曲线，则图中A、B、C、D点分别如何移动？若该植物缺少镁离子，则图中A、B、C、D点分别如何移动？若图1是阳生植物的相关曲线，则阴生植物的曲线中B、C、D点分别如何移动？ 提示：若将温度提高至细胞呼吸的最适温度30 ℃，则图中A点下移，B点右移，C点左下移，D点左移。若植物缺少镁离子，则A点不动，B点右移，C点左下移，D点左移。阴生植物的曲线中B点左移，C点左下移，D点左移。 (2)如果将光照强度继续加强，会导致后期植物光合作用下降，其原因可能有两种：①光照强度过强引起叶绿素降解，进而导致光合作用降低；②光照强度过强引起植物叶片蒸腾作用加快，植物为了避免失水过多而关闭部分气孔，导致CO2吸收不足，进而导致光合作用降低。 (3)为了选择适宜栽种的该作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点，结果如图2和图3。最适宜在果树林下套种的品种是S2，理由是S2达到光饱和点和光补偿点所需要的光照强度都最低，因而适宜生长在光照比较弱的环境中。最适应较高光照强度的品种是S3。若增加环境中CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，但S3的光饱和点却没有显著改变，原因可能是在超过原光饱和点的光照强度下，S2的光反应产生了过剩的NADPH和ATP，而S3在光饱和点时可能①②③(填序号，多选)。 ①光反应已基本饱和　②暗反应已基本饱和　③光、暗反应都已基本饱和 1.(2024·江西九江模拟)西洋参受干旱胁迫，生长会受影响。科研人员检测西洋参在重度干旱条件下与光合作用相关的指标，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.CO2吸收速率随着干旱时间的延长而上升 B.干旱既影响光反应又影响暗反应 C.胞间CO2浓度仅受气孔导度影响 D.降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境 解析：选B。据图可知，随着干旱时间的延长，CO2吸收速率先下降后上升然后再下降，A错误。干旱条件下环境中水分减少，光反应减慢，产生的O2和H＋减少，NADPH和ATP的合成减慢，进而导致C3的还原减慢；缺水还会导致植物叶片气孔导度下降，CO2的吸收量减少，影响暗反应中CO2的固定过程，B正确。胞间CO2浓度除了受气孔导度影响外，还受非气孔因素的影响，C错误。降低气孔导度可以在一定程度上减少水分的散失，有利于西洋参适应干旱环境，D错误。 2.(多选)如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线，下列相关叙述正确的是(　　) 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，则补偿点B点向右移动 B.若增加CO2浓度，B点左移，C点左移，D点向右上方移动 C.D点时，ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动 D.若该植物为阳生植物，则换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动 解析：选ACD。B点为光补偿点，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点向右移动，A正确；若增加CO2浓度，则光合作用强度增加，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；因为阴生植物在较低光照强度下就能达到光补偿点，所以B点会向左移动，最大光合作用速率D点会向左下方移动，D正确。 题后点击　CO2(光)补偿点、饱和点的移动问题 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 (2)B点与C点的变化 项目 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 注：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。 (3)D点：代表最大光合速率，若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。 　　　　　　　　　　　　　　　　　【高考真题·感悟试做】　　　　　　　　　　　　　　　　　 考向一　探究环境因素对光合作用强度的影响 1.(2024·北京高考)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 解析：选A。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。 2.(2022·海南高考)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 解析：选B。本实验是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，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；当光合作用产生的氧气速率大于细胞呼吸消耗的氧气速率时，叶圆片上浮，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，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。 考向二　光合作用的影响因素及其应用 3.(2024·湖北高考)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(　　) 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 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 解析：选C。与其他组相比，第①组处理首次开花时间最早，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②③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，随着光照处理中的黑暗时长减小，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。 4.(2024·安徽高考)为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。回答下列问题。 项目 净光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/ (mg·g－1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖­1，5­二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3­磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3­磷酸甘油酸接受__________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为__________________________。 (2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的____________、____________(填科学方法)。 (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率______。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。 结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①_________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3­磷酸甘油酸(C3)分子，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化为核酮糖­1，5­二磷酸(C5)和淀粉等。(2)与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。(3)题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，蔗糖含量却低于WT组和KO组。OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用速率。 答案：(1)ATP和NADPH　核酮糖­1，5­二磷酸和淀粉等　(2)减法原理　加法原理　(3)增大　与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用　与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用速率 5.(2024·山东高考)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__________________________________________。 解析：(1)光反应阶段生成的NADPH和ATP可供暗反应利用。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，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　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，可促进叶绿素的合成(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 $