2027届高考生物人教版一轮复习课件 14讲 光合作用的影响因素及其应用

该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用的影响因素及其应用”专题，依据课标要求和近五年考情，梳理了探究环境因素影响、单多因子变量机理两大核心考点，通过2025年安徽、湖南等多地区真题分析，明确实验设计与曲线分析为高频考查题型，构建了“概念辨析-实验探究-真题应用”的复习体系。 课件亮点在于“真题情境+科学思维+探究实践”的深度融合，如以2025年安徽卷叶圆片实验题为例，解析变量控制与净光合计算易错点，通过“关键点移动”模型突破曲线分析，培养学生结构与功能观和实验探究能力。教师可利用其考点权重分布与答题模板，精准指导学生掌握光合速率计算等得分技巧，助力高考冲刺。

第14讲 光合作用的影响因素及其应用 必修一 第三单元 细胞的能量供应和利用 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。 考情分析 1.探究环境因素对光合作用强度的影响：2025·安徽·T2　2022·海南·T3 2.单、多因子变量对光合作用强度的影响及应用：2025·河南·T17　2025·广东·T18　2025·浙江1月选考·T22　2025·北京·T18　2025·湖南·T17　2025·黑吉辽蒙·T21　2025·陕晋宁青·T17　2025·甘肃·T17　2024·北京·T4　2024·山东·T21　2024·湖北·T21　2024·安徽·T16　2024·重庆·T18　2023·湖北·T11　2023·江苏·T19　2023·福建·T17　2023·山东·T21　2023·全国乙·T29　2022·山东·T21　2022·广东·T18　2022·河北·T19　2022·北京·T2　2022·湖南·T13 考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响 考点二　辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 探究环境因素对光合作用强度的影响 01 5 光合作用强度 是指植物在单位时间内单位面积通过光合作用制造糖类的数量（即光合作用速率） 1、概念： 2、表示方法： 也可用单位时间内CO2的消耗量，或单位时间内O2的产生量来表示 实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率（表观光合速率） 线粒体 叶绿体 O2 释放O2 （可测） 叶肉细胞 CO2 吸收CO2 （可测） 总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用 有机物的制造量 CO2固定或消耗量 O2的产生量 有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量 有机物的消耗量 CO2的释放量 O2的吸收量 CO2+H2O （CH2O）+ O2 光能 叶绿体 (色素、酶） （光照强度、光质、光照时间） 原料 动力 结构 （病虫害、矿质元素等） 条件 （温度、矿质元素等） 产物 （ CO2 浓度、气孔导度、水分供应） （运输途径） 影响光合作用强度的因素 探究环境因素对光合作用强度的影响 考点一 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响（P105） 光照强度 光合作用强度 温度 叶圆片的生理状态、数量等 1、实验设计思路： 将一定数量的叶圆片放在不同光照强度下，观察并记录单位时间内沉水叶片上浮的数量。 一定范围内，光照强度越大，单位时间内上浮的叶圆片越多。 2、预期实验结果 探究环境因素对光合作用强度的影响 考点一 自变量 因变量 无关变量 3.实验步骤及操作要点: ①制备圆形小叶片 ②排出细胞间隙中的气体 ③分装圆形叶片 ④给予不同的光照强度 ⑤观察并记录 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) 探究环境因素对光合作用强度的影响 考点一 ①制备圆形小叶片 ②排出细胞间隙中的气体 ③分装圆形叶片 ④给予不同的光照强度 ⑤观察并记录 将圆形小叶片和适量清水置于注射器，排出注射器内残留的空气；用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。重复几次，直到圆形小叶片全部沉入底部。 3.实验步骤及操作要点: 探究环境因素对光合作用强度的影响 考点一 3.实验步骤及操作要点: ②排出细胞间隙中的气体 ③分装圆形叶片 ④给予不同的光照强度 ⑤观察并记录 ①制备圆形小叶片 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；取3只小烧杯，分别倒入富含CO2（NaHCO3溶液）的清水；将待用圆形小叶片各10片分别放入3只小烧杯中。 探究环境因素对光合作用强度的影响 考点一 3.实验步骤及操作要点: ②排出细胞间隙中的气体 ③分装圆形叶片 ④给予不同的光照强度 ⑤观察并记录 ①制备圆形小叶片 3号 1号 2号 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。 盛水玻璃柱：吸收白炽灯光的热量，避免光照时实验装置中温度的变化对实验结果造成干扰 探究环境因素对光合作用强度的影响 考点一 3.实验步骤及操作要点: ②排出细胞间隙中的气体 ③分装圆形叶片 ④给予不同的光照强度 ⑤观察并记录 ①制备圆形小叶片 项目　 　 烧杯　 　 叶圆片 富含CO2 的清水 光照 强度 叶片浮起数量 1号 10片 20 mL 强 多 2号 10片 20 mL 中 中 3号 10片 20 mL 弱 少 4.实验结论 A B 光照强度 0 C 光合作用强度 在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。 探究环境因素对光合作用强度的影响 考点一 考向一　探究环境因素对光合作用强度的影响 1.(2025·安徽，2)关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是 A.用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 √ 实际光合作用强度＝净光合作用强度＋呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸作用强度，也就无法计算出实际光合作用强度 2.(2022·海南，3)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 √ 02 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 16 一、影响光合作用的内因 Ⅰ.①阴生植物的呼吸速率 阳生植物的呼吸速率 ②阴生植物的光补偿点 阳生植物的光补偿点 ③阴生植物的光饱和点 阳生植物的光饱和点 1、植物自身的遗传特性：植物品种不同，如阴生植物、阳生植物 Ⅱ.应用: ＜ ＜ ＜ 间作套种 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 一、影响光合作用的内因 2、植物叶片的叶龄（叶绿素、酶） </m> 段，随叶龄增大，叶面积增大，色素含量增多，酶的含量增多和 增大，光合作用速率 。 </m> 点之后，随叶龄增大，色素、酶含量减少和 减弱,光合作用速率 。 Ⅱ.应用: 加快 减慢 酶的活性 酶的活性 适时摘除老叶 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 一、影响光合作用的内因 3、叶面积指数 叶面积指数：是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数 在一定范围内，随叶面积不断增大，光合作用实际量不断 ，超过一定范围后，光合作用强度 ，但呼吸量随叶面积指数增大仍不断增加，故干物质积累量逐渐降低。 增加 不再增加 Ⅱ. 应用: 合理密植 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 二、影响光合作用的外因 1、光照 —— 光质、光照强度 （1）光质 【练习】春天某植物叶片呈深绿色，如果遇到连续阴雨天气最好选择相同光照强度下的 (选填“白光”或“红光”或“绿光”)补充光照，但种植大棚作物选用 （选填“无色透明”或“红色”或“绿色”）颜色的薄膜。 红光 无色透明 ①光合色素对不同波长的光的吸收能力不同； ②红光有利于糖类的合成，蓝光能加速蛋白质的合成； ③叶绿体中的色素只吸收可见光，不吸收红外光和紫外光等，但远红光可以作为光信号被光敏色素接收，间接影响光合产物的分配。 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 1、光照 （2）光照强度 ①原理: 光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。 光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。 ②在不同的光照条件下，光合速率与呼吸速率的相关曲线分析 A点：只进行 ，CO2释放量表明此时的 。 AB段： 。 B点：光补偿点， 。               BC段： 。 C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度，光合 作用强度 。 呼吸强度 光合<呼吸 光合作用强度 =细胞呼吸强度 光合>呼吸 细胞呼吸 不再增加 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 生理状态解析 黑暗 弱光 光补偿点 强光 只有呼吸 呼吸＞光合 呼吸＝光合 呼吸＜光合 拓展延伸 当净光合速率>0，植物因积累有机物而生长。 当净光合速率=0，植物没有有机物的积累，不能生长。 当净光合速率<0，植物不能生长，长期如此，植物将死亡。 对整个植株：光合=呼吸 对叶肉细胞：光合＞呼吸 净光合速率与植物生长的关系 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 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合理密植，间作种植，增大光合作用面积； ③通过轮作或套作，延长光合作用时间，提高光能利用率。 1、光照 （3）应用 注意：延长光照时间，不能提高光合作用强度，但能增加光合产物。 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 a.阴生植物和阳生植物对光的需求不同，两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的阳光。 b.两种植物的根系深浅搭配，合理的利用了不同层次土壤内水分和养分。 玉米——大豆 间作：在一块田地上同时、间隔种植两种作物。 间作 拓展延伸 轮作：在同一块田地上，按预定的种植计划，轮换种植不同的作物。 套作：在同一块田地上，在前季作物的生育后期，在其株行间播种或移栽后季作物。 玉米、花生轮作 果园套种油菜 有利于均衡利用土壤养分和防治病、虫、草害 提高产量稳定性，增加产品的多样性，增强对病虫害的抗性 轮作和套作 拓展延伸 二、影响光合作用的外因 2、CO2 ①原理: CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成 净光合作用强度 总光合作用强度 A 点： A’点： CO2补偿点 进行光合作用所需CO2的最低浓度 B 点和B’点： CO2饱和点 B 点和B’点后的限制性因素为光照强度和温度、酶的数量和活性等 ②应用： 大田生产：“正其行，通其风”，多施有机肥或农家肥； 温室种植：可以使用二氧化碳发生器，或者建设生态农业。 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 二、影响光合作用的外因 3、温度 ①原理: 温度通过影响酶的活性影响光合作用（主要制约暗反应） ②应用： 大田中适时播种； 温室栽培植物时，维持昼夜温差，保证有机物的积累。 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 二、影响光合作用的外因 4、水 ①原理: 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。 水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。 夏季晴朗的一天 失水 ②应用： 适时适量灌溉 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 二、影响光合作用的外因 5、矿质元素 ①原理: 通过影响叶绿素、酶、ATP等相关化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 ②应用： 适时适量施肥 N：酶、NADP+和ATP等物质的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分、参与形成膜结构 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 ②应用： 施肥的同时往往适当浇水，原因是：肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收，但要注意控制浓度，避免因浓度过高而烧苗。 考点二 辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 多因子对光合速率的影响及应用 温室栽培时，当光照强度适宜时，适当提高温度，同时增加二氧化碳浓度； 或当温度适宜时，适当增加光照强度和二氧化碳浓度都可以提高光合速率。 应用 自变量1 自变量1 自变量1 自变量2 自变量2 自变量2 (1)植物工厂常采用无土栽培技术，生产时应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同(2021·辽宁，2) 提示　为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度。 × (2)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用(2021·湖南，7) × (3)在夏季晴朗无云的白天，12时左右光合作用强度明显减弱，原因可能是叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少(2022·湖南，13) √ 气孔问题分析 1.气孔结构及其开闭原理 植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。有研究发现，用饱和红光(只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题： (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 (答出2点即可)等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是_________________________ 。 光合作用和细胞呼吸 红光下，光合作用合成有机物使保卫细胞溶质浓度增大，保卫细胞吸水体积膨大，气孔打开 拓展延伸 气孔结构及其开闭 拓展延伸 气孔因素与非气孔因素的判断依据 拓展延伸 总结：净光合速率与胞间CO2浓度变化趋势一致主要是气孔因素，变化趋势不一致主要是非气孔因素。 拓展延伸 考向二　辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 3.(2024·北京，4)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O2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 √ 4.(2024·福建，11)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.0min时，A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B.30min时，B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C.30min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 √ 　　　0min时，无光照，叶片只进行呼吸作用，但A组气孔处于关闭状态，B组用壳梭孢素处理，气孔处于开放状态，因此两组胞间CO2浓度不同，A错误； 大约23min后，A组的光合速率不再随着光照时间的变化而变化，因此30min时限制光合速率的主要因素不是光照时间，C错误； 由题图可知，从黑暗中转移到光照下，A组叶片光合速率增高达到稳定的高水平状态所需时间长于B组，即A组光诱导期长于B组，D错误。 5.(2025·宜宾模拟)宜宾方竹是蜀南竹海特有竹种，其竹笋富含微量元素，图甲、乙分别为方竹在其他条件适宜，不同温度、光照强度条件下相关指标的变化曲线[单位：mmol/(cm2·h)]。下列叙述正确的是 A.据图甲分析，与温度40 ℃相比，温度为30 ℃时方竹消耗CO2的速率快 B.据图甲分析，40 ℃条件下，若黑夜和白天时间相等，方竹能正常生长 C.据图乙分析，提高外界CO2浓度和温度都会导致光补偿点D左移 D.据图乙分析，影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素是光照强度 √ 　　　图甲中，CO2吸收速率表示净光合速率，CO2产生速率表示呼吸速率，消耗CO2速率是指总光合速率，温度为30 ℃时，总光合速率＝8＋2＝10 mmol/(cm2·h)；温度为40 ℃时，总光合速率＝5＋5＝10 mmol/ (cm2·h)，因此，温度为30 ℃和40 ℃时，方竹消耗CO2的速率相等，A错误。 光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 B点：补偿点 A点：细胞呼吸速率 D点：饱和点 结论：1、细胞呼吸速率的改变只需要考虑变化因素对其的影响； 2、补偿点左移还是右移先看变化因素是否影响了细胞呼吸速率，再综合判断变化因素和横坐标因素共同对光合速率的影响； 3、饱和点左移还是右移只需判断变化因素是否利于光合作用的发生。 拓展延伸 适当升高二氧化碳浓度（未达到CO2饱和点） A点不动 光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 拓展延伸 光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 适当升高温度 （25℃升到30℃） 拓展延伸 植物缺镁时 A点不动 光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 拓展延伸 光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 (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。 拓展延伸 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)   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 提醒：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。 拓展延伸 (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；反之，移动方向相反。 拓展延伸 考向三　气孔问题 6.气孔是水分和气体进出植物叶片的通道，它由叶片表皮上的保卫细胞环绕而成。保卫细胞失水，气孔关闭；保卫细胞吸水，气孔开放，如图所示。下列叙述正确的是 A.保卫细胞的吸水和失水与其细胞内的液泡 有关 B.保卫细胞吸水会影响叶片光合作用，不利 于植物生长 C.出现“烧苗”时，保卫细胞的细胞液浓度升高气孔开放 D.夏季天气晴朗的中午气孔关闭，导致叶肉细胞内暗反应停止 √ 　　　植物细胞吸水和失水主要与液泡有关，所以保卫细胞的吸水和失水与其细胞内的液泡有关，A正确； 保卫细胞吸水，气孔开放，有利于植物吸收 二氧化碳进行光合作用和植物生长，B错误； “烧苗”是因为外界溶液浓度过高，此时保卫细胞失水，气孔关闭，C错误； 夏季天气晴朗的中午，气孔关闭，二氧化碳供应减少，暗反应速率减慢，但不会停止，因为细胞呼吸产生的二氧化碳也可用于暗反应，D错误。 7.(2025·内江三模)科研工作者以拟南芥为实验材料，研究并发现了高浓度CO2调控气孔关闭的机理(图1)。已知htl基因、rhcl基因各编码蛋白甲和乙中的一种，但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、htl基因功能缺失突变体(h)、rhcl基因功能缺失突变体(r)和htl/rhcl双基因功能缺失突变体(h/r)，进行了相关实验，结果如图2所示。下列推测不合理的是 A.rhcl基因编码的是蛋白甲，htl基因编码的是蛋白乙 B.保卫细胞液泡的溶质转运到胞外引起细胞失水，导致气孔关闭 C.正常浓度CO2下的实验结果说明htl基因的表达产物使气孔开放 D.wt组与r组对比，说明高浓度CO2下rhcl基因的表达产物抑制气孔关闭 √ 　　　根据图2，h组、h/r组气孔开度相近，可知在缺失基因htl的前提下，基因rhcl存在与否都不影响气孔开度，即基因rhcl不能单独发挥调控作用，必须通过基因htl进行调控，即基因rhcl在基因htl上游，r组、h/r组气孔开度不同，可知在缺失基因rhcl的前提下，基因htl仍然能够发挥调控作用，基因htl在基因rhcl下游，所以编码蛋白甲、乙的基因分别是rhcl、htl，A正确； 由图1可知，保卫细胞液泡的溶质转运到胞外引起细胞失水，导致气孔关闭，B正确； 　　　由图2可知，在正常浓度CO2时，htl基因功能缺失突变体组(h)气孔开放度低于野生型(wt)，说明htl基因功能正常时气孔开放度高，htl基因的表达产物使气孔开放，C正确； 由图2可知，在高浓度CO2时，野生型(wt)气孔开放度低于rhcl基因功能缺失突变体组(r)，说明rhcl基因功能正常时气孔开放度更低，即rhcl基因的表达产物促进气孔关闭，D错误。 一、基础排查 1.判断下列关于“探究环境因素对光合作用强度的影响”的实验的叙述 (1)因变量是一定时间内圆形小叶片浮起的数量(　　) (2)可通过调节烧杯与光源的距离来调节光照强度(　　) (3)实验中拉动注射器活塞是为了使圆形小叶片内的气体逸出，使之全部沉到水底(　　) (4)用化学传感器测量的O2的量，是植物光合作用实际产生的总O2量(　　) √ 提示　用化学传感器测量到的O2的量，实际是光合作用的O2释放量，与植物光合作用实际产生的O2量不同，没有考虑到植物自身呼吸作用对O2的消耗。 × √ √ (5)圆形小叶片浮起的原因是叶片细胞呼吸强度大于光合作用强度，叶肉细胞释放CO2(　　) (6)可用不同浓度的NaHCO3溶液来探究CO2浓度对光合作用强度的影响 (　　) × √ 2.判断下列关于光合作用原理应用的叙述 (1)用绿色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，可提高大棚蔬菜的产量(　　) 提示　用绿色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，只能透过绿光，而植物几乎不吸收绿光，不利于提高大棚蔬菜的产量。 × (2)合理密植有利于改善田间CO2浓度和光能利用率(　　) (3)“正其行，通其风”，该原则说明光照强度和CO2浓度是光合作用的两大限制因素(　　) √ √ (4)在适宜温度范围内，光合作用速率通常会随温度升高而增大(　　) (5)农作物能吸收有机肥中的有机物，有助于农作物生长(　　) × √ 提示　有机肥需要被微生物分解成无机物才能被植物吸收。 (6)在冬季，若遇到连续阴雨天，可适当提高温度，有利于大棚绿叶蔬菜生长(　　) × 提示　在冬季，连续阴雨天致使光合作用强度较低，提高温度会增加细胞呼吸对有机物的消耗，不利于大棚绿叶蔬菜有机物的积累。 $