第3单元 第11课时 光合作用的原理及影响因素(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考生物大一轮复习学案（创新版）

该高中生物学高考复习讲义聚焦光合作用原理、影响因素及探究实验三大核心考点，按“过程解析—实验探究—应用拓展”逻辑架构知识，通过考点梳理（如光反应与暗反应比较）、方法指导（如物质含量变化分析）、真题训练（考向题与高考题）等环节，帮助学生系统构建知识网络，突破重难点。 讲义以考情为导向，融合科学思维与探究实践，如用“过程法”分析环境改变时C3/C5含量变化，设计叶圆片上浮实验探究光照强度影响，设置基础落实与高考演练分层练习，助力学生高效掌握解题策略，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

第11课时　光合作用的原理及影响因素 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 考点 考题统计 考频等级 1.光合作用的基本原理 2025·山东卷，21；2024·湖南卷，17；2023·江苏卷，19；2023·湖北卷，11；2023·河北卷，19；2022·湖北卷，12；2022·重庆卷，23 中频 2.探究光照强度对光合作用的影响 2025·安徽卷，2；2024·北京卷，4；2023·海南卷，16；2023·北京卷，3 低频 3.影响光合作用的因素及应用 2025·新课标卷，2；2025·重庆卷，16；2025·甘肃卷，17；2025·四川卷，16；2025·湖南卷，17；2025·广东卷，18；2025·河南卷，17；2024·湖北卷，4；2023·福建卷，14；2023·重庆卷，19；2023·广东卷，18；2023·山东卷，21；2023·辽宁卷，21；2023·全国乙卷，29 高频 考点一　光合作用的过程 1．光合作用过程 (1)基本过程 ①填充图中字母代表的物质：a.NADPH，b.3-磷酸甘油酸(C3)，c.ADP＋Pi，d.O2，e.(CH2O)。 ②水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋和H＋结合形成NADPH。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ，其作用有两点：一是作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，二是储存部分能量供暗反应阶段利用。 ③光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 (2)比较光反应与暗反应 项目 光反应 暗反应 场所 类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP＋等 酶、CO2、ATP、 NADPH、C5等 物质 变化 ①水的光解： 2H2OO2＋4H＋＋4e－； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的形成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的还原： 2C3 (CH2O)＋C5 能量 变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 联系 ①由图可知，光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi； ②没有光反应，暗反应不能进行；没有暗反应，光反应不能进行。(均填“能”或“不能”) 提醒：①叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH，一方面用于ATP的合成。 ②水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 ③供氢：NADPH。 ④供能：ATP和NADPH。 (3)光合作用的概念及反应式 ①概念：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。 ②反应式：CO2＋H2O (CH2O)＋O2。 (4)元素的转移途径 ①H：3H2ONADPH (C3H2O)。 ②C：14CO214C3 (14CH2O)。 ③O：H218O18O2；C18O2 (CH218O)。 2．光合作用和化能合成作用的比较 (1)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷)(×) 提示：光反应中生成NADPH。 (2)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(经典高考题)(×) 提示：植物细胞中H2O2分解也能产生O2。 (3)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(经典高考题)(×) 提示：可能此时光合作用等于或小于呼吸作用。 (4)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(经典高考题)(×) 提示：类囊体产生的ATP参与C3的还原；O2释放到叶绿体外，既不参与CO2固定，也不参与C3的还原。 (5)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原。(经典高考题)(√) 如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合酶由CF0和CF1两部分组成，则： (1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为氧和H＋；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给NADP＋(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在NADPH和ATP中。 (2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋。 (3)由图可知，图中ATP合酶的作用有运输H＋和催化ATP的合成。合成ATP依赖于类囊体膜两侧的H＋浓度差形成的电化学势能。 (4)水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过几层生物膜？判断的依据是什么？ 提示：5层。水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，而氧气在线粒体内膜上被利用，氧气从叶绿体类囊体膜开始，再穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜。 (5)如图2中T0～T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体中某两种化合物(NADPH、ADP、C3或C5)的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的浓度，则物质甲、乙分别指的是C5、NADPH。若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是ADP、C3。 [思维升华] 1．光系统及电子传递链 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H＋和自由电子(e－)，电子(e－)经过电子传递链传递，最终介导NADPH的产生。 (2)类囊体膜两侧的质子浓度(电化学)梯度主要靠以下途径建立：①电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧；②光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)；③在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH。 (3)类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，而ATP合酶利用质子顺浓度流出时产生的化学势能来合成ATP。 2．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“过程法”分析各物质变化 如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： (2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化 考向一　考查光合作用的过程 1．(2023·湖北卷，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　) A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 解析：C　据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；镁是合成叶绿素的原料，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2＋含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确；弱光下PSⅡ光复合体与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误；类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。 2．(2026·河北石家庄模拟)光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电子，高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。电子传递的结果是一方面引起水的裂解以及NADP＋的还原；另一方面建立跨膜的H＋浓度梯度，启动光合磷酸化形成ATP。光反应的部分过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．原初反应实现了光能到电能的能量转化过程 B．类囊体膜内外H＋浓度梯度的形成与水的光解、质体醌的转运以及NADP＋的还原有关 C．图中H＋通过主动运输进入叶绿体基质 D．光反应产生的NADPH和ATP用于暗反应中三碳化合物的还原 解析：C　根据题干“原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSⅠ和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电子”可知，原初反应实现了光能到电能的能量转化过程，但不能直接转化，A正确；由图可知，类囊体膜内外H＋浓度梯度的形成(即基质中的H＋浓度低，类囊体腔中的H＋浓度高)与水的光解、质体醌的转运以及NADP＋的还原有关，B正确；由图可知，叶绿体基质中的H＋浓度低，类囊体腔中的H＋浓度高，即H＋从类囊体腔进入叶绿体基质属于顺浓度梯度运输，且需要载体蛋白，故图中H＋通过协助扩散进入叶绿体基质，C错误；C3(3-磷酸甘油酸)在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成C5和糖类等有机物，D正确。 考向二　光合作用过程中物质含量的变化分析 3．(2026·山东淄博模拟)研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是(　　) A．叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物 B．在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升 C．光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成 D．五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动 解析：C　暗反应过程中CO2的固定是CO2和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的产物，A错误；CO2浓度降低时，CO2的固定减弱，五碳化合物消耗减少，五碳化合物增加，三碳化合物的生成减少，三碳化合物的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；光反应产生的NADPH和ATP参与三碳化合物的还原，促进五碳化合物的形成，C正确；五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。 4．(2026·广西北海模拟)研究人员取生长状态相同的绿色植物为材料，在相同的条件下分别给予A、B、C组t秒的光照—黑暗交替频率处理，且A、B、C组交替频率依次加大，给予D组连续光照t秒，检测到单位光照时间内D组光合作用产物总量略小于A组的两倍，具体处理过程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．A～C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、A B．植物无法在黑暗条件下利用ATP和NADPH继续进行暗反应过程合成有机物 C．若将条件“光照—黑暗”交替改为“红光—红外光”交替处理，则可以得到相同的结果 D．该实验说明，在白天给予植物一定频率的遮光处理，更有利于农作物的增产 解析：A　D组光合作用产物总量略小于A组的两倍，说明增大光照—黑暗的交替频率，光合速率可以提高，故A～C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、A，A正确；光照后的短暂黑暗期间，植物还能利用光照时期光反应残留的少量ATP和NADPH继续进行暗反应过程合成有机物，B错误；若将条件光照—黑暗交替改为红光—红外光交替处理，因普通白光中红光和蓝紫光能被光合色素吸收，红外光不能被叶片吸收进行光合作用，所以条件改变后，光合色素捕获的光能情况不同，有机物的积累不同；C错误；实验说明增大光照—黑暗的交替频率，光合速率可以提高，但白天遮光会缩短农作物的光照时间，同样不利于增产，D错误。 考点二　活动：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．实验装置分析 (1)自变量：光照强度。通过调整LED台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 (2)因变量：光合作用强度。可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用时间的长短来衡量光合作用的强弱。 3．实验流程 4．注意事项 (1)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。 (2)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 (1)在“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。(√) (2)在“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，往水中吹气是为了增加水中的溶解氧。(×) 提示：往水中吹气的主要目的是增加水中的CO2浓度。 (3)在“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，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：增加光照强度或温度并不能都明显缩短叶圆片上浮的时间，如光达到饱和点后，温度超过最适温度等。 (4)在“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，能直接测定出其真正的光合速率。(×) 提示：不能直接测定出真正的光合速率，只能测定出净光合速率。 考向一　探究光照强度对光合作用强度的影响 1．(2025·安徽卷，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 解析：C　叶片上的叶脉与叶肉组织相差较大，叶圆片作为实验对象，其大小、组织结构为无关变量，应尽可能保证相同且适宜，所以用打孔器打出叶圆片时，应该避开大叶脉，A正确；调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，是通过调节光照强度控制自变量，来进行对比实验，B正确；化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出净光合作用强度，但不清楚叶圆片的呼吸作用强度，所以无法计算出实际光合作用强度，C错误；若实验是通过调节光源与烧杯之间的距离控制光照强度，由于烧杯本身具有一定的宽度，会使同一烧杯中不同叶圆片接受的光照强度不同，相同时间产生的O2量不同，导致同一烧杯中不同叶圆片浮起的快慢不同，D正确。 考向二　探究CO2浓度和温度对光合作用强度的影响 2．(经典高考题)某小组为了探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，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：B　本实验的目的是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量是CO2浓度(通过等体积不同浓度的NaHCO3溶液来实现)，温度、光照等属于无关变量，应相同且适宜，A错误；实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处理，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溶液中叶圆片上浮平均时长最长，表明其光合速率最低，C错误；若从适宜温度降低到4 ℃，与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，则各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。 3.(2025·北京朝阳二模)研学小组将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是(　　) A．叶状体中CO2的减少导致其上浮 B．各组实验应在CO2浓度相同且较高的水中进行 C．4 ℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用 D．增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加 解析：B　叶状体上浮的原因是光合作用产生的氧气积累在叶状体内，使叶状体浮力增大而上浮，并非是CO2的减少，A错误；在探究温度对光合作用强度的影响实验中，CO2浓度是无关变量，应保持相同且适宜(较高浓度可保证光合作用有足够的原料)，B正确；4 ℃条件下叶状体小段仍有上浮，说明该绿藻叶状体能够进行光合作用，只是光合作用强度相对较弱，C错误；该实验中温度是自变量，不同温度下光合作用的最适光照强度可能不同，在某些温度下增加光照强度不一定能使叶状体小段上浮数量增加，D错误。 考点三　光合作用的影响因素及其应用 1．光照强度 如图表示光照强度对光合作用强度的影响曲线，分析曲线并回答下列问题： (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C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。 (2)模型分析：A点时，光照强度为0，对应的CO2释放量来源于细胞呼吸。B点时，光合速率＝(填“>”“＝”或“<”)呼吸速率。光照强度到达D之前，限制光合作用强度的因素是光照强度；光照强度大于D时，限制光合作用强度的因素是除光照强度以外的其他因素。 (3)应用：温室大棚中，适当增强光照强度，以提高光合作用强度，使作物增产。 2．CO2浓度 如图表示CO2浓度对光合作用强度的影响曲线，分析曲线并回答下列问题： (1)原理：CO2浓度影响暗反应阶段，制约C3的形成。 (2)模型分析：图1中A点表示光合速率＝(填“>”“＝”或“<”)呼吸速率。图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；图1中B点之前(图2中B′点之前)限制光合作用强度的因素是CO2浓度，CO2浓度超过B(B′)点，限制光合作用强度的因素是除CO2浓度以外的其他因素。 (3)应用：在农业生产上可以通过通风、增施农家肥等增加CO2浓度，提高光合作用强度。 3．温度 如图表示温度对光合速率和呼吸速率的影响曲线，分析曲线并回答下列问题： (1)原理：温度通过影响酶的活性进而影响光合作用。 (2)模型分析：AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大；B点：光合作用相关酶的最适温度，光合速率最大；BC段：随着温度升高，光合作用相关酶的活性下降，光合速率减小，50 ℃左右光合速率几乎为零。 (3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用的最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低室内温度，以降低呼吸速率，保证植物有机物的积累。 4．水分和矿质元素 如图表示水分或矿质元素对光合速率的影响曲线，分析曲线并回答下列问题： (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，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降；矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 (2)模型分析：在一定范围内，增大土壤水分或矿质元素的供应，可提高光合速率。 (3)应用：施肥的同时，往往适当浇水，农作物的光合速率会更大，此时浇水的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。同时可以保证农作物吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。 (1)合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。(√) (2)干旱条件下，很多植物光合速率降低，主要原因是水是光合作用的原料，是生化反应的介质。(×) 提示：主要原因是叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。 (3)比较两种不同品种杨树叶光合速率可通过“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验来进行。(√) (4)已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，则甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率大于0。(√) (5)当光照强度达到光饱和点时，要使光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高CO2浓度。(√) (2024·重庆卷，18)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。 ①黄连的光饱和点约为500 μmol·m－2·s－1。光强大于1300 μmol·m－2·s－1后，胞间二氧化碳浓度增加主要是由于光合作用受到抑制，消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加。 ②推测光强对黄连生长的影响主要表现为黄连在弱光随光强增加生长快速达到最大，光照过强其生长受到抑制。黄连叶片适应弱光的特征有叶片较薄，叶绿素较多(或叶色深绿，叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更大)(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①②③⑤(多选)。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合理施肥增加光合面积，补充二氧化碳提高暗反应。 [思维升华]　胁迫(逆境)对光合作用的影响 (1)胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分(干旱和淹涝)、温度(高温和低温)、盐碱、环境污染等理化逆境，生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。 (2)非生物胁迫的主要类型： 类型 影响原理 主要表现 光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤 CO2 CO2是光合作用的反应物，低于CO2补偿点的CO2浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降 温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏；引起气孔关闭，影响CO2的吸收 水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害 无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2＋)；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性 考向一　分析影响光合作用的因素 1．(2025·新课标卷，2)在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 解析：C　光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，净光合速率＝光合速率－呼吸速率，此时净光合为0，干重不会增加，A正确。光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确。光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大(因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应)，只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误。光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。 2.(2026·湖南衡阳模拟)如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线，请分析并选出错误的一项(　　) 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应相应地向右移动 B．若增加二氧化碳浓度，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．若图为阳生植物，则换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动 解析：B　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应相应地向右移动，A正确；若增加二氧化碳浓度，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，参与暗反应过程中三碳化合物的还原，C正确，阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低，故B点向左移动，D点向左下方移动，D正确。 [规律方法] 考向二　逆境胁迫对光合作用的影响 3．(2026·贵州安顺模拟)都匀毛尖色泽翠绿，外形匀整，条索卷曲，是中国十大名茶之一，具有抗氧化、抗辐射、抗衰老、清热解毒的功效。科研人员为研究干旱胁迫对都匀茶苗光合速率的影响，进行了一系列的实验，结果如下表所示。下列有关叙述错误的是(　　) 组别 处理 叶绿素含量/ (mg·g－1) O2释放速率/ (μmol·m－2·s－1) 甲 未胁迫 6.68 8.79 乙 轻度胁迫 4.63 3.01 丙 中度胁迫 2.27 －0.27 丁 重度胁迫 1.63 －0.87 A．都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关 B．乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关 C．中度胁迫和重度胁迫下茶苗光合作用速率小于零 D．实验表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率 解析：C　由题意可知，都匀毛尖色泽翠绿，具有抗氧化的功效，可见都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关，A正确；由题表可知，与对照组相比，随着干旱胁迫程度的增加，叶绿素含量逐渐下降，O2释放速率逐渐减慢，因此乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关，B正确；中度胁迫和重度胁迫下茶苗的叶绿素含量低，光合作用速率小于呼吸作用速率，但不为零，C错误；由题表可知，与对照组相比，随着干旱胁迫程度的增加叶绿素含量逐渐下降，O2释放速率逐渐减慢，光合速率减慢，表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量影响光合速率，D正确。 考向三　光合作用原理在农业生产中的应用 4．(2026·广东佛山调研)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。请分析下列操作正确的是(　　) A．矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水的流动性 B．给农田施加尿素的主要目的是利于植物合成糖类、脂肪等化合物 C．向农田中施加农家肥，不仅可为植物的光合作用提供CO2，还可为植物的生长提供一定的无机盐 D．在酸化土壤中，无机盐多以离子形式存在，有利于农作物的生长和发育 解析：C　农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的主要原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水的功能之一：水是良好的溶剂，A错误；给农田施加尿素的主要目的是利于植物合成蛋白质、核酸、ATP等含氮化合物，糖类的元素组成一般是C、H、O，脂肪的元素组成是C、H、O，不含N，B错误；向农田中施加农家肥，农家肥中的有机物可被土壤微生物分解成二氧化碳和无机盐，故其不仅可以为植物的光合作用提供CO2，还可以为植物的生长提供一定的无机盐，C正确；酸化土壤会影响植物根细胞的代谢活动，不利于农作物的生长和发育，D错误。 5．粮草间作是农业产业结构调整，改变单一种植结构，提高单位产量的有效途径。苜蓿是重要的经济牧草，玉米是重要的经济作物。苜蓿的根有极强的吸水能力，玉米植株的高度高于苜蓿植株。某实验小组探究了玉米和苜蓿在单作和间作模式下光合作用的情况，以及间作距离对苜蓿叶绿素含量的影响，结果如图所示。回答下列问题： (1)与单作相比，间作时玉米和苜蓿的光合速率均有所下降。结合题干信息，可能的原因是___________________。 (2)间作时，要保持适当的行间距和通风，其作用是_______________。 (3)苜蓿叶肉细胞中的叶绿素分布在__________________________上。根据实验结果分析，间作距离较小时，苜蓿叶绿素的含量明显较高，其生理意义是_________________________。 (4)从作物根系在土壤中分布的角度分析，“一深一浅”的两种作物更适合间作，其原因可能是______________________________________________。 解析：(1)根据题意可知，苜蓿具有很强的吸水能力，因此和玉米间作可能会导致玉米缺水，从而使玉米光合速率下降；玉米植株的高度高于苜蓿，对苜蓿具有遮光作用，会降低苜蓿的光合速率。(2)间作时，保持适当的行间距和通风，既能避免植株叶片之间相互遮光，也有利于CO2的供给，从而促进光合作用。(3)苜蓿叶肉细胞中的叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。根据实验结果分析可知，间作距离较小时，苜蓿叶绿素的含量明显较高，其意义在于较高含量的叶绿素能提高苜蓿对光能的吸收能力，以增强其对弱光环境的适应性，增大光合速率。(4)根系“一深一浅”的作物间作，有利于充分利用不同深度土壤中的营养物质并缓解不同植物根系之间的竞争，提高经济效益。 答案：(1)苜蓿吸水多导致玉米缺水；玉米植株高于苜蓿植株，对苜蓿有遮光作用　(2)避免遮光；有利于CO2的供给，促进光合作用　(3)叶绿体的类囊体薄膜　提高苜蓿对光能的吸收能力，以适应弱光环境　(4)能充分利用不同深度土壤中的营养物质；能有效缓解竞争 一、基础落实 1．判断有关叙述的正误 (1)光反应必须在光照下进行，暗反应必须在暗处进行。(必修1 P103正文)(×) 提示：暗反应在有光无光条件下都可进行。 (2)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，在合适的条件下可完成暗反应过程。(必修1 P103图5－14)(√) (3)延长光照时间能够提高光合作用强度。(必修1 P105正文)(×) 提示：延长光照时间，能增加有机物积累量，不能提高光合作用强度。 2．(必修1 P103图5－14)光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，但叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间；过了这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行。 3．(教材拓展)给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H218O，有氧呼吸第二阶段利用H218O生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物。 二、高考演练 1．(经典高考题)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是(　　) A．Rubisco存在于细胞质基质中 B．激活Rubisco需要黑暗条件 C．Rubisco催化CO2固定需要ATP D．Rubisco催化C5和CO2结合 解析：D　由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体的基质中，A错误，D正确；暗反应不直接依赖光，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。 2．(2023·湖北卷，11)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　) A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 解析：D　呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成作物减产，A正确；温度升高，可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。 3．(经典高考题)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。据图分析不能得出(　　) A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小 D．10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 解析：D　分析题图可知，当CO2浓度一定时，在一定范围内，光合速率会随着温度的升高而升高，达到最适温度时，光合速率达到最高值，之后随着温度的继续升高而减小，A不符合题意。当CO2浓度为200 μL·L－1时，最适温度为25 ℃左右；当CO2浓度为370 μL·L－1时，最适温度为30 ℃；当CO2浓度为1000 μL·L－1时，最适温度接近40 ℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B不符合题意。当CO2浓度为200 μL·L－1时，光合速率随温度的升高而改变的程度不大，在温度的持续升高下，光合速率在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，所以表明CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小，C不符合题意。10 ℃条件下，CO2浓度为200 μL·L－1至370 μL·L－1时，光合速率有显著提高，而370 μL·L－1至1000 μL·L－1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370 μL·L－1时与1000 μL·L－1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D符合题意。 4．(2025·山东卷，21)高光强环境下，植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤，引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长，其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是______________；叶绿体中含有许多由类囊体组成的____________，扩展了受光面积。 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源自于________________。采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、______________。离心收集绿藻并重新放入含H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有___________________。 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为__________________________________。 解析：(1)叶绿体膜属于生物膜，其基本支架是磷脂双分子层。叶绿体中含有许多由类囊体堆叠而成的基粒，扩展了受光面积。(2)据题图可知，H2O光解产生电子，电子的受体为NADP＋，因此生成NADPH所需的电子源自于H2O。用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后，3H会通过光合作用进入产物葡萄糖中，使葡萄糖被3H标记，以该葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，经有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸和[H]均会被3H标记，丙酮酸进入线粒体基质进行有氧呼吸第二阶段时分解产生[H]，故在线粒体基质中被3H标记的物质有H2O、丙酮酸和[H]。将离心收集的绿藻重新放入含有H218O的培养液中，在适宜的光照条件下继续培养，绿藻中的H218O经过光合作用产生了18O2；而18O2中的18O可通过有氧呼吸第三阶段进入H2O中，再通过有氧呼吸第二阶段进入CO2中，故绿藻产生的带18O标记的气体有O2和CO2。(3)据题图可知，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物(如H2O2)，进而这些超氧化物被活性氧清除系统(如过氧化氢酶等)清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 答案：(1)磷脂双分子层　基粒　(2)H2O　丙酮酸、[H]　O2、CO2　(3)途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物(如H2O2)，进而这些超氧化物被活性氧清除系统(如过氧化氢酶等)清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤 学科网（北京）股份有限公司 $