2026年三维设计一轮高中总复习生物学生用-第15讲　光合作用的原理及影响因素

第15讲光合作用的原理及影响因素课程标准1.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。2.活动：探究不同环境因素对光合作用的影响。考点一光合作用的基本原理1.光合作用的概念及反应式（1）概念：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：。2.光合作用过程（1）基本过程填充图中序号代表的物质：①，②，③，④，⑤。（2）比较光反应与暗反应提醒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，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行。【教材拾遗】（必修1P104相关信息）C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）。3.光合作用和化能合成作用的比较1.（必修1P103～104黑体）光反应必须在光照下进行，暗反应必须在暗处进行。（）2.（必修1P103图5－14）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。（）3.（必修1P103正文）光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中。（）4.（必修1P103正文）暗反应中CO2可接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。（）5.（必修1P104正文）暗反应中14C的转移途径是14CO214C314C5（14CH2O1.（2025·广州高三期中）下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C表示相关物质。下列有关分析错误的是（）A.图中A为O2，可释放部分到空气中B.图中B为NADPH，外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高C.该过程消耗的NADP＋和C来自叶绿体基质D.该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中2.（2025·江苏宿迁模拟）如图是光合作用过程示意图（字母代表物质），PSBS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内H＋的浓度而被激活，激活的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，防止强光对植物细胞造成损伤。下列说法错误的是（）A.H＋经过Z蛋白外流的同时，利用B物质来合成C物质B.叶绿素分子中被光激发的e－，经传递到达D同时结合H＋后生成EC.物质F浓度降低至原浓度一半时，短时间内C5化合物的含量将降低D.降低Z蛋白的活性和阻断卡尔文循环中F的供应都将有利于PSBS发挥功能题后归纳环境改变时光合作用各物质含量的变化（1）“过程法”分析各物质变化下图中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3.德国科学家瓦尔堡设法把光合作用的光反应、暗反应分开研究，他的办法是在人工光源“间歇光”下测定光合作用。科研人员重新设计瓦尔堡的实验：分离出某植物的叶绿体，让叶绿体交替接受5秒光照、5秒黑暗处理，持续进行20分钟，并用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的变化，部分实验结果如图所示。下列分析正确的是（）A.a～c段为光反应阶段，c～e段为暗反应阶段B.S1、S3可分别表示光反应释放的O2总量与暗反应吸收的CO2总量，且S1＝S3C.由O2的释放速率和CO2的吸收速率推测，光反应速率与暗反应速率始终相等D.与“间歇光”20分钟相比，持续光照20分钟处理的叶绿体有机物合成总量更多题后归纳连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析（1）光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。（2）在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。考点二影响光合作用的因素及应用1.探究环境因素对光合作用强度的影响（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）探究环境因素对光合作用强度的影响①实验原理a.抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中，光照下叶片进行光合作用产生，充满细胞间隙，叶片又会。b.光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越。②实验装置分析a.自变量的设置：是自变量，通过调整5WLED台灯与烧杯之间的距离来调节。b.因变量是光合作用强度，可通过观测（或浮起相同数量的圆形小叶片所用的时间长短）来衡量光合作用的强弱。

③实验流程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也。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（单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多）。2.影响光合作用的因素及应用（1）内部因素①与植物自身的遗传特性有关，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）外部因素①单因子变量对光合速率的影响Ⅰ.光照强度Ⅱ.CO2浓度Ⅲ.温度

Ⅳ.水分或矿质元素②多因子变量对光合速率的影响提醒生产实践中各种因素对光合作用强度的影响往往是叠加在一起的，提高光合作用强度的措施需综合考虑，如提高CO2浓度的同时增强光照强度。1.（必修1P105正文）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.（必修1P105正文）探究不同光照强度对光合作用的影响时应避免温度等其他因素对实验结果造成影响。（）3.（必修1P105正文）镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。（）4.（必修1P105正文）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.（必修1P105旁栏思考）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。（）1.（2022·海南高考3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2.（2025·湖南衡阳检测）如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线，以下分析不正确的是（）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应相应地向右移动B.若增加二氧化碳浓度，则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点向左下方移动题后归纳光合作用曲线中的“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。（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＋右移左移注意：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，当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。3.（2025·八省联考云南卷）为了研究干旱胁迫对植物的影响，研究人员以具有较高经济价值和生态价值的优良灌木细叶小蘗为实验材料。选取多株生长状况相近的幼苗，随机均分为两组；Ⅰ组正常浇水管理，Ⅱ组干旱处理，在其他相同且适宜的条件下培养；一段时间后，测定每株相关指标，数据如下。指标组别叶片相对含水量/％叶片净光合速率/（μmolCO2·m－2·s－1）气孔导度/（mol·m－2·s－1）蒸腾速率/（μmol·m－2·s－1）Ⅰ组61.325.450.121.39Ⅱ组56.154.120.080.72注：气孔导度越大，气孔开放程度越大。

回答下列问题：（1）该实验的无关变量中，影响光合作用的主要环境因素有（答出2点即可）。实验中Ⅰ组、Ⅱ组均测定多株植株相关数据的目的是。（2）气孔导度减小直接影响光合作用的阶段，导致为另一阶段提供的和减少。（3）绿色植物光合作用过程中，水光解产生的电子若有剩余，则和氧气结合形成超氧阴离子自由基，攻击生物膜系统，导致生物膜损伤。生物膜在植物光合作用中的功能主要体现在两个方面。①是；②是。（4）干旱胁迫时，植物叶片萎蔫卷曲下垂是一种自我保护行为，综上分析其原理是。1.（2024·北京高考4题）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溯源教材（1）影响酶活性的因素，也是光合作用的影响因子。（见必修1P105正文）（2）光合作用的原料——水、CO2，动力——光能，都是影响光合作用的因素。（见必修1P105正文）2.（2024·湖北高考4题）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8h/黑暗16h7月4日9.52.313000②光照12h/黑暗12h7月18日10.64.421800③光照16h/黑暗8h7月26日11.52.422500A.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3.（2023·湖北高考8题）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O24.（2024·新课标卷31题）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。（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。（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组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会（填“升高”“降低”或“不变”）。5.（2024·广东高考20题）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物（①金鱼藻、②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示）在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。

回答下列问题：（1）湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于的有机物，最终衰退和消亡。（2）生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是，其原因是。（3）为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3种草本沉水植物的理由是，三者配合能实现综合治理效果。（4）上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度C4后，再分