第12讲　光合作用的原理及影响因素

第12讲光合作用的原理及影响因素核心考点考题统计考情分析1.光合作用的

原理2025·山东卷T16

2025·江苏卷T212025·黑吉辽蒙卷T21

2025·山东卷T212025·陕晋青宁卷T17

2025·广东卷T181.命题特点：命题核心是光合作用的过程及影响因素等。2.备考重点：（1）通过文字、图解准确阐述光合过程，或分析某环节受阻的影响；（2）强化光合作用在碳中和中的作用2.探究环境因

素对光合作用

强度的影响2025·河北卷T5

2025·安徽卷T23.影响光合作

用的因素及其

应用2025·全国卷T2

2025·甘肃卷T172025·山东卷T21

2025·陕晋青宁卷T172025·四川卷T16

2025·河南卷T172025·广东卷T18

2025·重庆卷T16考点二探究环境因素对光合作用强度的影响考点三影响光合作用的因素及应用考点一光合作用的基本原理目录CONTENT考教衔接光抑制的机理及应答机制高考真题感悟课时跟踪检测考点一光合作用的基本原理1.

探索光合作用的部分实验教材拾遗：（1）〔必修1

P103“思考·讨论”〕ATP的合成与希尔反应

的关系：（2）〔必修1

P103“思考·讨论”节选〕希尔的实验能够说明水的光解与

糖的合成不是同一个化学反应，因为希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液

中完成的，悬浮液中没有CO2，因此该实验说明水的光解并非必须与糖的

合成相关联，暗示希尔反应是相对独立的反应阶段。提醒：（1）鲁宾和卡门的实验用到了同位素标记法，因18O没有放射性，

依据的是产物密度不同。（2）卡尔文的实验用到了放射性同位素标记法，14C有放射性，可被追踪

检测。2.

光合作用过程（1）光合作用的基本过程图中序号代表的物质：①

，②

，③

⁠，

④

，⑤

⁠。NADPH

C3

ADP＋Pi

O2

（CH2O）

教材拾遗：（1）〔必修1

P103“相关信息”〕水分解为O2和H＋的同

时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合

形成NADPH。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ，其作用是作为活泼

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。（2）〔必修1

P104“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）〔必修1

P104“相关信息”〕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（3）元素的转移途径①H：3H2O

⁠。②C：14CO2

⁠。

C18O2

⁠。NADP3H

14C3

18O2

C3

（C3H2O）（14CH2O）

3.

“过程法”分析光合作用过程中各物质的变化当外界条件（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：4.

光合作用和化能合成作用的比较

1.

绿色植物的光合作用类囊体膜上消耗H2O、叶绿体基质中消耗CO2，而

线粒体基质中生成CO2。（2025·河北卷）

（

√

）2.

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。3.

植物细胞产生的O2只能来自光合作用。（2021·山东卷）

（

×

）提示：植物细胞中H2O2分解也能产生O2。√××4.

类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。（2020·天津卷）

（

×

）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。×

1.

类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图，据图分析：（1）光反应过程中发生的能量转换是

⁠

⁠。光能转化为电能，再由电能转化

为NADPH和ATP中的化学能

（2）光反应产生的ATP仅用于暗反应吗？提示：由图可知，产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢，色素合成等其

他消耗能量的反应。（3）水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过几层膜？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。2.

如图为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输

情况。（1）其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙

糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器对这两类物质的转运比例

为

⁠。1∶1

（2）将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定

速率会减慢，请结合上述（1）中信息推测原因为

⁠

⁠

⁠。（3）蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗

糖作为运输物质的优点是

⁠。外界磷酸浓度低，不

利于磷酸丙糖的输出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受

阻，从而影响CO2的固定

非还原糖较稳定

光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和

转化光能的作用，包括光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）。（1）光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子（e－），光系统Ⅰ

主要是介导NADPH的产生。（2）水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要光，电子供体是H2O，

电子受体是NADP＋。（3）电子的传递使质子（H＋）逆浓度梯度从叶绿体的基质侧泵入到类囊

体膜内侧，从而建立了质子浓度（电化学）梯度。（4）类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成

酶利用质子顺浓度梯度流出产生的能量来合成ATP。

1.

在光合作用的探究历程中，众多科学家秉持着大胆质疑、勇于创新的科

学精神，设计并开展了一系列精巧实验，在不断探索与求证中，逐步揭开

光合作用原理的神秘面纱，有关这些探究实验，下列说法正确的是（

）光合作用的探究历程A.

恩格尔曼的水绵实验，制作临时装片时，一组是水绵和需氧细菌置于

有空气的黑暗环境中，另一组是水绵和需氧细菌置于有空气的完全光

照环境中B.

希尔的离体叶绿体悬浮液实验操作是，向离体叶绿体悬浮液中加入铁盐

或其他还原剂（悬浮液中有H2O和CO2），观察实验现象D.

希尔反应证明了水的光解和糖的合成不是同一个化学反应√

光合作用的过程分析2.

（2023·湖北高考8题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PS

Ⅰ和PS

Ⅱ光复合体，PS

Ⅱ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究

发现，PS

Ⅱ光复合体上的蛋白质LHC

Ⅱ，通过与PS

Ⅱ结合或分离来增强或

减弱对光能的捕获（如图所示）。LHC

Ⅱ与PS

Ⅱ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，PS

Ⅱ光复合体对光能的捕获增强B.Mg2＋含量减少会导致PS

Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱C.

弱光下LHC

Ⅱ与PS

Ⅱ结合，不利于对光能的捕获D.PS

Ⅱ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2思维路径：（1）信息获取与加工（2）因果推理与论证解析：C

据图可知，在强光下，PS

Ⅱ与LHC

Ⅱ分离，减弱PS

Ⅱ光复合体

对光能的捕获；在弱光下，PS

Ⅱ与LHC

Ⅱ结合，增强PS

Ⅱ光复合体对光能

的捕获。LHC

Ⅱ和PS

Ⅱ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，故叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体上PS

Ⅱ光复合体与LHC

Ⅱ结合增多，从而使PS

Ⅱ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，PS

Ⅱ光复合体

含有的光合色素含量降低，导致PS

Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱，B正

确；弱光下PS

Ⅱ光复合体与LHC

Ⅱ结合，有利于对光能的捕获，C错误；

类囊体膜上的PS

Ⅱ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。3.

（2025·黑吉辽蒙高考21题）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科

研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转

基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作

物的光合速率（如图）和产量潜力。回答下列问题。（1）Rubisco在叶绿体的

中催化

与CO2结合。部分产物经

过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是

⁠

⁠。解析：依据光合作用反应原理：Rubisco可催化C5与CO2生成C3，其中部分C3可在叶绿体基质中生成（CH2O）；在该过程中能量的转变是：ATP和NADPH中活跃的化学能转变为（CH2O）中稳定的化学能。基质

C5

ATP和NADPH中

活跃的化学能转变为（CH2O）中稳定的化学能（2）据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于

⁠

不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素

是

。胞间CO2浓度为300

μmol·mol－1时，曲线①比②的光

合速率高的具体原因是

⁠

⁠。光

照（或光照强度）

胞间CO2浓度

①额外补充了光照，单位时间内光反应能产生更

多的ATP和NADPH用于暗反应中C3的还原解析：据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②（S）与③（WT）重合是光照强度不足导致的。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是胞间CO2浓度，随胞间CO2浓度逐渐增加，由于①额外补充光照，所以其光合作用更强。因此，曲线①比②的光合速率高的具体原因是：①额外补充了光照，单位时间内光反应能产生更多的ATP和NADPH用于暗反应中C3的还原。（3）研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成

C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简

要写出实验思路。答案：取生理状态、长势相同的S植株和WT植株，在相同的饱和光照条件

下，给两组植物提供适宜且相同浓度的14CO2，其他条件相同且适宜，培养

相同时间后，分别测定植株S和WT的14CO2消耗速率或14C3生成速率解析：分析题意可知，该实验的目的是验证在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快，自变量为植株类型，因变量可为14CO2消耗速率或14C3生成速率，其他无关变量需保证相同且适宜，要求用同位素标记的方法，故可用14C标记的14CO2进行实验，实验思路见答案。分析CO2固定的途径4.

★（2025·四川宜宾模拟）我国科学家在人工合成淀粉方面取得了重大突

破，科研人员利用CO2和H2为原料，通过多步骤催化反应成功合成淀粉（技术路径如图，①～⑥为关键步骤）。下列相关说法错误的是（

）A.

人工合成淀粉技术的突破可为实现“碳中和”提供新的途径B.

人工合成淀粉的大规模应用，有助于降低大气中的CO2浓度C.

③～⑥过程类似于暗反应，能够固定CO2产生糖类等有机物D.

该过程的能量变化与植物光合作用过程的能量变化是相同的√解析：

“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。人工合成淀粉技术利用CO2作为原料，消耗了CO2，可为实现“碳中和”提供新途径，A正确；人工合成淀粉大规模应用时，会持续消耗CO2作为原料来合成淀粉，从而有助于降低大气中的CO2浓度，B正确；在光合作用暗反应中，CO2被固定并转化为糖类等有机物。图中③～⑥过程利用CO2产生了糖类等有机物，类似于暗反应固定CO2的过程，C正确；植物光合作用过程是将光能转化为化学能储存在有机物中。而该过程是先通过光伏发电将光能转化为电能，再用电解水产生H2，后续反应中能量转化为化学能，其能量变化与植物光合作用不同，D错误。5.

（2021·辽宁高考22题）早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿

年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390

μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：（1）真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成

⁠

，进而被还原生成糖类，此过程发生在

中。三碳化

合物

叶绿体基质

解析：光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。

叶绿体

呼吸作用和光合作用

①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力

（填

“高于”“低于”或“等于”）Rubisco。②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是

⁠。

图中由Pyr转变为PEP的过程属于

（填“吸能反应”或“放能

反应”）。③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场

所，可以使用

技术。高于

NADPH和ATP

吸能反应

同位素示踪

（4）通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用

的效率，以下研究思路合理的有

⁠。B.

改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成C.

改造植物Rubisco基因，增强CO2固定能力D.

将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物ACD

题后归纳：1.

C4植物固定CO2的途径玉米、甘蔗等起源于热带的植物叶肉细胞的叶绿体内，在有关酶的催化作用下，CO2首先被一种三碳化合物（PEP）固定，形成一个四碳化合物（C4）。C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中，释放出一个CO2，并形成另一种三碳化合物——丙酮酸。释放出来的CO2进入卡尔文循环；丙酮酸则再次进入叶肉细胞中的叶绿体内，在有关酶的催化下，通过ATP提供的能量，转化成PEP，继续固定CO2。具体过程如图所示。2.

景天科植物（CAM）的CO2固定途径景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2

从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸（OAA），再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮存于液泡中。

在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2

产生后用于卡尔文循环，如图所示。3.

蓝细菌的CO2浓缩机制蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。考点二探究环境因素对光合作用强度的影响1.

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

⁠控制自变量调节LED台灯的光照强度因变量

⁠检测因变量同一时间段内

⁠对无关变量进行控制

⁠等保持一致光照强度光合作用强度叶片浮起数量叶片大小、溶液的量

（3）实验流程①该实验中叶片上浮的原因是什么？提示：光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，使叶肉细胞间隙充满了

气体，浮力增大，叶片上浮。②在该实验中，若改用普通灯泡（钨丝）作为光源，应注意什么？怎

样改进？提示：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）实验结论在

范围内，光合作用强度随光照强度的增强而

⁠。一定光照强度

增强

2.

探究其他环境因素对光合作用强度的影响（1）探究CO2浓度对光合作用的影响将数量相同的叶圆片置于烧杯底部，等距离（10

cm）置于5

W的LED

光源下。（2）探究温度对光合作用的影响水浴控制温度将数量相同的叶圆片置于烧杯底部，等距离（10

cm）置于5

W的LED光源下。

1.

对叶片抽气处理后，转到富含CO2的清水中，探究不同光照下的光合作

用强度。（2025·河北卷）

（

√

）2.

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

明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。〔必修1

P105“探究·实践”〕

（

×

）提示：不一定，要看是否调整到适宜光照强度或温度。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。

〔必修1

P105“探究·实践”〕

（

√

）√×√

探究环境因素对光合作用的影响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√解析：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，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√解析：

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·河北秦皇岛模拟）用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶圆片内气体直至沉底，然后将等量的叶圆片分别转至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间，如图所示。下列说法正确的是（

）A.

据图可知，一定范围内随温度升高叶片光合速率先逐渐减小后逐渐增大B.

叶圆片上浮至液面的时间由光合作用释放氧气速率的相对大小决定C.

图中B点和C点对应的温度下光合作用有关酶的活性大小相等D.

增加NaHCO3溶液浓度，各温度下叶圆片上浮至液面的时间会缩短√解析：随温度升高，叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间先减小后增大，故叶片光合速率先逐渐增大后逐渐减小，A错误；叶圆片上浮至液面的时间由光合作用释放氧气速率的相对大小决定，即净光合速率大小，B正确；B点和C点是净光合速率相等，但对应的温度不同，由于温度变化也会影响呼吸酶的活性，对应的温度下光合作用有关酶的活性大小不一定相等，C错误；NaHCO3溶液浓度过高会使叶片细胞失水影响光合作用，此时若已经达到CO2饱和状态，则即使增加NaHCO2溶液浓度，各温度下叶圆片上浮至液面的时间也不一定会缩短，D错误。考点三影响光合作用的因素及应用1.

影响光合作用强度的内部因素及应用（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，如图所示。（2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶（3）叶面积指数2.

影响光合作用强度的外部因素及应用（1）单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度②CO2浓度③温度⑤矿质元素（2）多因子对光合速率的影响

1.

延长光照时间能够提高光合作用强度。〔必修1

P105正文〕

（

×

）提示：光合作用强度强调的是植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的

数量。2.

生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之

增加，主要是光反应受到限制。〔必修1

P105正文拓展〕

（

√

）3.

在大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，是因为农家肥可以为植物

提供大量有机物和CO2。〔必修1

P106“拓展应用1”〕

（

×

）提示：农家肥被微生物分解可以为植物提供大量无机物和CO2。×√×

光合作用的影响因素及应用分析1.

（2025·河南新乡模拟）红松（阳生）和人参（阴生）均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）随光照强度变化的曲线图。下列叙述错误的是（

）A.

当光照强度为a时，持续光照一昼夜后人参干重不会增加B.

光照强度大于d时，可能是温度限制了红松P/R值的增大C.

若适当增施含镁的肥料，一段时间后人参的a点左移D.

光照强度为c时，红松和人参的光合速率有可能不同√解析：

光照强度为a时，对于人参而言，光合作用速率与呼吸速率的比

值（P/R）为1，即光合速率等于呼吸速率，没有有机物的净积累，因此，

持续光照一昼夜后人参干重不会增加，A正确；光照强度在d点时，红松

P/R值达到最大，此后随着光照强度的增加，光合速率也不再增加，则此

时限制光合速率的因素是光照强度以外的其他因素，如CO2浓度（非温

度，因已是最适温度），B错误；镁是合成叶绿素的原料，适当增施含镁

的肥料，会增加人参叶肉细胞中叶绿素的含量，进而促进光反应，提高光

合速率，则在较低的光照强度下就可达到与呼吸速率相等的状态，即一段

时间后人参的a点左移，C正确；光照强度为c时，红松和人参的P/R相等，

由于红松是阳生植物，而人参为阴生植物，因此二者的呼吸速率有差别，

进而可推测二者的光合速率有可能不同，D正确。2.

（2025·甘肃高考17题）波长为400～700

nm的光属于光合有效辐射

（PAR），其中400～500

nm为蓝光（B），600～700

nm为红光（R）。远

红光（700～750

nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调

节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两

个位置的PAR、红光/远红光比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含

量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。

回答下列问题。冠层位置PARR/FR叶片厚度

（μm）叶绿素含量（μg·g－1）线粒体暗

呼吸A0.903.401600.151.08B0.200.291000.201.08A（施氮肥）0.701.751500.281.08B（施氮肥）0.020.01———（1）植物叶片中

可吸收红光用于光合作用，

⁠可

吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置

低；

虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR

降低。叶绿素

光敏色素

类胡萝卜素

解析：叶绿素（主要是叶绿素a和叶绿素b）是光合作用中的主要色素，能吸收红光（R，600～700

nm）用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光（R，600～700

nm）和远红光（FR，700～750

nm），并通过构象变化传递信号，调节植物生长发育。在冠层中，B位置（低处）的R/FR较低，这是因为上层叶片吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素（如β-胡萝卜素、叶黄素）主要吸收蓝光（B，400～500

nm），不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光，减少了透射到下层的蓝光，导致B位置PAR降低。（2）由表中数据可知，施氮肥

（填“提高”或“降低”）了

冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因

是

⁠

⁠。解析：由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少。提高

施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，

导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少（3）光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时

的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强

度下的净光合作用速率（如图），发现冠层

⁠位置的叶片具有较高的

光补偿点，由表中数据可知其主要原因是

⁠

⁠

⁠

⁠。B

B处光合有效辐射、红光/远红

光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光（FR，700～

750

nm）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补

偿点解析：据表可知，B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光（FR，700～750

nm）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。题后归纳：1.

光（CO2）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（注：只有横坐标为自变量，其他条件不变）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。（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。

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2.

饱和点与补偿点的应用分析（1）饱和点代表植物在一定条件下的最大光合作用能力。在一定条件

下，饱和点越大，表示植物的光合作用能力越强。（2）补偿点表示植物在一定条件下开始生长（积累有机物）的临界值，

高于补偿点，植物开始生长；低于补偿点，植物会净消耗有机物。补偿点

低，说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。（3）通常，阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低，由此可

以区分判断阴生植物和阳生植物。3.

（2025·四川巴中模拟预测）为了研究高温胁迫对水稻拔节期相对叶绿素含量（SPAD）的影响，研究人员以水稻为材料进行实验，温度具体设定如下：10：00为36

℃、11：00为38

℃、12：00为39

℃、13：00为40℃、14：00为38

℃、15：00为35

℃。实验结果如图1，图2为高温胁迫诱导水稻PSⅡ发生光抑制的局部作用机理图（PSⅡ是吸收、传递、转化光能的光系统，ROS代表活性氧，D1蛋白是组成PSⅡ的重要蛋白之一）。下列相关分析错误的是（

）分析光抑制的机理及应答机制A.

由图可知，在10：00～15：00时，CK组的温度越高，SPAD越低；在

12：00～13：00时，实验组中高温胁迫5

d处理组的SPAD下降最多B.

水稻细胞中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，可以用无水乙醇分离叶片中

的叶绿素C.

由题意可推知PSⅡ可能是由蛋白质和光合色素组成的复合物，分布于叶

绿体的类囊体薄膜上D.

高温胁迫下产生过量ROS，可直接导致PSⅡ失活，也可抑制D1蛋白的合

成来导致PSⅡ失活√解析：由图1中CK组曲线走向可知，在10：00～15：00时，温度越高对应的SPAD越低；在12：00～13：00时，实验组中高温胁迫5

d处理组的SPAD下降最多，A正确；可以用无水乙醇提取叶片中的叶绿素，分离色素用层析液，B错误；由题干信息“PSⅡ是吸收、传递、转化光能的光系统，D1蛋白是组成PSⅡ的重要蛋白之一”推测其中有光合色素和蛋白质分布于类囊体薄膜上，C正确；由图2推测高温胁迫下产生过量ROS，可直接导致

PSⅡ失活，也可抑制D1蛋白的合成来导致PSⅡ失活，D正确。分析光呼吸的过程及影响4.

★（2025·重庆模拟）为助力“碳达峰”“碳中和”，我国研究人员通过

研究光呼吸拟通过在植物体内构建人工代谢途径进一步提高植物的固碳能

力。光呼吸与光合作用相伴发生，其过程如图所示：（1）已知R酶具有双重催化功能既可催化CO2与C5结合，生成C3；又能催

化O2与C5结合，生成C3和乙醇酸（C2），该过程称为光呼吸。生产实际

中，可以通过适当升高CO2浓度达到增产的目的，请从光合作用原理和R酶

的作用特点两个方面解释其原理：

⁠

⁠

⁠。CO2浓度升高可促进光合作用暗反应

的进行，进而提高光合作用强度；同时还可促进R酶催化更多的C5与CO2结

合，减少C5与O2的结合，从而降低光呼吸解析：二氧化碳是光合作用暗反应过程的原料，CO2浓度升高可促进光合作用暗反应的进行，进而提高光合作用强度；同时还可促进R酶催化更多的C5与CO2结合，减少C5与O2的结合，从而降低光呼吸，故生产实际中，可以通过适当升高CO2浓度达到增产的目的。（2）R酶起作用的场所是

。干旱条件下，暗反应受到

⁠

（填“促进”或“抑制”），光呼吸可以消耗光反应积累的

⁠

⁠。解析：分析题意可知，R酶可催化CO2与C5结合生成C3，该过程是暗反应阶

段，场所是叶绿体基质；暗反应阶段需要光反应提供的NADPH和ATP，而该产物与水的光解有关，故干旱条件下，暗反应受到抑制，光呼吸可以消耗光反应积累的NADPH和ATP。叶绿体基质

抑

制

NADPH

和ATP

（3）研究人员利用水稻自身的基因成功构建了一条新的光呼吸支路，简

称GOC支路，并成功将支路导入水稻叶绿体，该支路的作用是使光呼吸的

中间产物C2直接在叶绿体内代谢释放CO2，显著提高了水稻的光合速率和

产量。请分析原因：

⁠

⁠。光呼吸使一部分碳以CO2的形式散失，GOC支路使

光呼吸产生的CO2直接在叶绿体内释放，提高了CO2的利用率解析：结合题意可知，GOC支路的作用是使光呼吸的中间产物C2直接在叶绿体内代谢释放CO2，光呼吸使一部分碳以CO2的形式散失，GOC支路使光呼吸产生的CO2直接在叶绿体内释放，提高了CO2的利用率，故显著提高了水稻的光合速率和产量。题后归纳：光呼吸的过程及影响光呼吸简要过程RuBP羧化酶是双功能酶，既可催化C5与CO2的固定（羧化），又可催化C5

与O2（加氧）的反应，其催化方向取决于CO2/O2的值：①比值增大，羧化反应增强，进行光合作用；②比值减小，加氧反应增强，进入C2途径。因此，高O2环境下，光呼吸会

明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。分析胁迫对光合作用的影响5.

（2025·河南高考17题）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的

重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，

将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等

于呼吸速率时的光照强度）。回答下列问题：（1）光对植物生长发育的作用有

和

⁠

两个方面。解析：光可以为植物光合作用提供能量；同时光可以作为一种信号调节植物生长发育，故光对植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。为光合作用提供能量

作为一种

信号调节植物生长发育

（2）上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对

该作物生长的影响，至少应选用上述

组（填组别）进行对比分

析，该实验中的无关变量有

（答出2点即可）。解析：为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用题述无胁迫对照组（①）、盐胁迫组（③）和盐胁迫加光处理组（④）进行对比分析。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④比较可判断实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。①③④

温度和二氧化碳浓度

（3）在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关

系），④组的总光合速率

（填“始终大于”“始终小

于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依

据是

⁠

⁠。解析：由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。始终大于

④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同，所以④组达到光

补偿点之前的总光合速率始终大于③组题后归纳：逆境胁迫对植物生存与生长的影响（1）逆境：对植物生存与生长不利的环境因子。（2）逆境类型与胁迫机制考教衔接光抑制的机理及应答机制（2025·山东高考21题）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。磷脂双分子层

基粒

H2O

丙酮酸和[H]

O2和

CO2

（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

⁠

⁠。途径①以电子的形式释放过多光能，途径②以热能的形式

耗散过多的光能

题号考查内容教材对应知识点（必修1）（1）类囊体膜结构、叶绿体结构生物膜基本支架（磷脂双分子层，P44～45）；基粒（类囊体堆叠，P100）（2）NADPH、电子来源、同位素追踪水的光解（P103）；有氧呼吸阶段（P93）、光反应产O2（P102）（3）高光适应机制光反应的能量转化（光能→化学能/热能，P103）

考法1：拓展新材料进一步理解高光适应机制1.

强光条件下，过量的光会对光系统（如PS

Ⅱ）造成损伤，其作用机制如图1所示。PS

Ⅱ是一个多亚基的色素蛋白复合体，在高等植物和藻类的类囊体中驱动水的光解，该过程极易产生活性氧等有害物质，尤其是在高光条件下，对其造成损伤引起光抑制的发生。为避免高光造成的损伤，植物形成了高光适应机制，主要含3道防线，如图2所示。（1）强光条件下，叶绿体可通过防线Ⅱ来适应环境，通过类胡萝卜素可快

速淬灭3chl（三线态叶绿素）和直接清除1O2（单线态氧）等活性氧，从而

起到保护叶绿体的作用。强光条件下NADP＋不足的原因是

⁠

⁠。强光条件下，与正常植株相比，缺乏类胡萝卜素突变体植株的光合速率减

小，原因是

⁠

（答出2点即可）。强光下光反应

增强，对NADP＋的消耗速率增大，暗反应提供的NADP＋不足突变体植株缺乏类胡萝卜素，对蓝紫光的吸收减少；无法及

时淬灭3chl并清除1O2等，损伤光合结构（2）如果第Ⅰ、Ⅱ道防线协同作用仍不能避免高光损伤，则将对光系统造

成一定程度的破坏，此时植物需要启动防线Ⅲ

⁠来应对强

光对植物的不良影响。PSⅡ损伤修复

考法2：结合高温胁迫发生光抑制的机制进一步拓展思维视野2.

高温胁迫会对植物叶片光系统功能造成影响。光系统包括光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ），主要由蛋白质和叶绿素组成。PSⅡ是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1蛋白是PSⅡ中的关键蛋白。如果PSⅡ的破坏速率超过修复速率，将导致光能利用效率降低，造成光抑制。如图所示为高温胁迫诱导植物PSⅡ发生光抑制的部分机制。回答下列问题：注：ROS（活性氧）是指在生物体内与氧代谢有关的、含氧自由基和易形

成自由基的过氧化物的总称。（1）适量增施氮肥有利于提高光合速率，试从PSⅠ和PSⅡ的物质组成上解

释其原因：

⁠

⁠。（2）据图可知，高温胁迫下过剩激发能不能被及时耗散时，容易引发ROS累积，一方面直接破坏

；另一方面通过抑制D1蛋白的从头合成，阻碍

过程，从而加剧PS

Ⅱ光抑制。PSⅠ和PSⅡ主要由蛋白质和叶绿素组成，这两类物质的合成均

需要N

PSⅡ中的关键蛋白

PSⅡ修复

高考真题感悟一、命题角度练角度一结合光合作用的原理，考查科学思维1.

（2021·重庆高考6题）如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示

意图。据图分析，下列叙述错误的是（

）A.

水光解产生的O2若被有氧呼吸利

用，最少要穿过4层膜B.NADP＋与电子（e－）和质子

（H＋）结合形成NADPHC.

产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应D.

电子（e－）的有序传递是完成光能转换的重要环节√解析：水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜的内侧，若被有氧呼吸利用，其场所在线粒体内膜，O2从叶绿体类囊体薄膜开始，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，A错误；光反应中NADP＋与电子（e－）和质子（H＋）结合形成NADPH，提供给暗反应，B正确；由图可知，产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应，C正确；电子（e－）的有序传递是完成光能转换的重要环节，D正确。2.

（2021·广东高考12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ATPD.Rubisco催化C5和CO2结合√解析：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；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，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。角度二结合影响光合作用的因素，考查科学思维3.

（2024·福建高考11题）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√解析：

题