高三生物一轮复习课件第12讲 光合作用的影响因素及其应用

2025生物一轮复习第3单元

细胞的能量供应和应用第12讲

光合作用的影响因素及其应用2025年高考一轮复习第11讲

光合作用的原理1.说明影响光合作用的因素。课标要求：对标课本：必修1分子与细胞

第5章

细胞的能量供应和利用（第4节）2.说明光合作用在实际生产中的应用。3.实验：探究环境因素对光合作用强度的影响。PART01回归课本

强基固本●探究环境因素对光合作用强度的影响●光合作用的影响因素及其应用●光合作用和细胞呼吸的关系探究环境因素对光合作用强度的影响根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料水、CO2，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的

的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。形成和结构因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中的CO2浓度情况，叶片

开闭情况，都会影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。

气孔此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素（如温度），也是影响因子。综上所述，影响光合作用的环境因素主要有：光照强度、光照时间、光质、CO2浓度、温度、水、矿质元素等。探究光照强度对光合作用强度的影响1.利用抽气法排出叶片细胞间隙中的

，使其沉入水中；2.可通过调节LED台灯

控制光照强度；3.光合作用过程中产生的

的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙使下沉的叶片

。4.可依据一定时间内

来比较光合作用强度。上浮实验原理：在本实验中，自变量是光照强度，通过调整LED灯与烧杯距离来调节其大小，也可以用相同距离但功率大小不同（亮度不同）的灯泡来调节光照强度。空气实验：探究光照强度对光合作用强度的影响与烧杯之间的距离O2小圆形叶片上浮的数量因变量是光合作用的强度，可以通过观测单位时间内小圆形叶片上浮的数量，或者也可以比较上浮相同数量叶片所用的时间来衡量光合作用强度。探究光照强度对光合作用强度的影响实验目的：探究光照强度对光合作用强度的影响。材料用具：1.材料：绿色的嫩叶（如菠菜、吊兰、爬山虎等）。2.用具：打孔器、注射器，5WLED台灯，米尺、烧杯，有条件也可以用传感器来测量氧气或二氧化碳的浓度（可以更精确地定量分析）。3.试剂：富含CO2的清水或者1%~2%的碳酸氢钠溶液。实验步骤：1.取材，打孔：取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）；避开叶脉的目的是：叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮时间。探究光照强度对光合作用强度的影响实验步骤：2.排气：将圆形小叶片置于注射器内，注射器吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内气体逸出。如何除去叶片中的气体？3.沉水：将圆形小叶片放入

处盛有清水的烧杯中待用，处理过的叶片因细胞间隙充满水，所以全部沉入水底。黑暗放入黑暗处的目的是：防止叶片光合作用产生氧气。探究光照强度对光合作用强度的影响实验步骤：4.分组：取3只小烧杯分别倒入富含

的清水；CO2如何提供富含CO2的清水？事先通过吹气的方法补充CO2或用NaHCO3溶液提供CO2。5.光照：向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后置于强、中、弱三种光照下，观察并记录同一时间段内圆形小叶片浮起的数量。本实验的自变量是光照强度，为了防止不同组之间光照的相互影响，应该用黑纸板将不同组的烧杯隔开。实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随着光照强度的增强而增强。1.内部因素光合作用的影响因素（1）遗传特性（不同品种的植物，以阳生植物、阴生植物为例）A/A’点对应的光照强度：呼吸速率=光合速率阳/阴生植物：B/B’点对应的光照强度：光合速率达到了最大值，B点以后继续增大光照强度，光合速率不再增加。（光补偿点）（光饱和点）分析图表可以看出，阴生植物的光补偿点小于阳生植物，说明阴生植物需要较低的光照强度就可以维持自身生命活动，阴生植物的光饱和点小于阳生植物，说明阴生植物对高强度光照的利用效率较低。应用：间作套种1.内部因素光合作用的影响因素（2）植物叶片的叶龄、叶绿素及酶的含量OA段：随着叶龄增大，色素、酶的含量增多，相关酶的活性增强，光合速率加快；A点之后，随叶龄增大，色素、酶的含量减少，相关酶的活性减弱，光合速率减慢应用：适时摘除老叶（3）植物叶面积指数在一定范围内，随叶面积不断增大，光合作用实际量不断增加，超过一定范围后，光合作用强度不再增加。应用：适当修苗，合理施肥，浇水，避免枝叶徒长，封行过早；温室栽培植物时，合理密植增加光合作用面积。2.环境因素光合作用的影响因素（1）光照强度光照强度通过影响光反应进而影响光合作用。0-5-4-3-2-11234567abc光照强度CO2吸收量ABCO2释放量在一定范围内，光合速率随光照强度的增大而增大。但当光照强度达到一定程度光合作用速率不再增大。光照强度为0时（即黑暗）：V呼吸=A=4光合作用强度：CO2释放量可代表细胞呼吸强度V光合=0细胞呼吸强度：O2CO2442.环境因素光合作用的影响因素（1）光照强度光照强度通过影响光反应进而影响光合作用。0-5-4-3-2-11234567abc光照强度CO2吸收量ABCO2释放量在一定范围内，光合速率随光照强度的增大而增大。但当光照强度达到一定程度光合作用速率不再增大。光照强度为0~b时：O2CO211随着光照强度增大，光合作用强度也逐渐增大，CO2释放量逐渐减小。光合作用＜细胞呼吸V呼吸=A=4V光合=3细胞呼吸强度：光照强度为a时：光合作用强度：O2CO2332.环境因素光合作用的影响因素（1）光照强度光照强度通过影响光反应进而影响光合作用。0-5-4-3-2-11234567abc光照强度CO2吸收量ABCO2释放量在一定范围内，光合速率随光照强度的增大而增大。但当光照强度达到一定程度光合作用速率不再增大。光照强度为b时：光合作用=细胞呼吸V呼吸=A=4V光合=4细胞呼吸强度：光合作用强度：O2CO244光补偿点2.环境因素光合作用的影响因素（1）光照强度光照强度通过影响光反应进而影响光合作用。0-5-4-3-2-11234567abc光照强度CO2吸收量ABCO2释放量在一定范围内，光合速率随光照强度的增大而增大。但当光照强度达到一定程度光合作用速率不再增大。光照强度为b~c时：O2CO277随着光照强度增大，光合作用强度也逐渐增大，到达B点以后不再增大。光合作用>细胞呼吸V呼吸=A=4V光合=11细胞呼吸强度：光照强度为c时：光合作用强度：O2CO2440-5-4-3-2-11234567abc光照强度CO2吸收量ABCO2释放量细胞呼吸净光合作用总光合作用总光合作用

=净光合作用+细胞呼吸CO2固定量CO2吸收量CO2释放量O2产生量O2释放量O2消耗量有机物制造量有机物积累量有机物消耗量光合作用的影响因素应用：温室大棚生产过程中，适当增加光照强度，可以提高光合速率，使作物增产。2.环境因素光合作用的影响因素（2）CO2浓度CO2是光合作用的原料，通过影响暗反应进而影响光合作用。在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增大而增大。但当CO2浓度增大到一定值时，光合速率不再增大。ABCO2浓度CO2吸收量CO2释放量CCO2吸收量CO2浓度A’B’A和A’光合作用等于细胞呼吸时的CO2浓度，即CO2补偿点进行光合作用所需的CO2最低浓度B和B’CO2饱和点C点对应纵坐标：细胞呼吸强度C点对应横坐标：应用：“正其行，通其风”，加快空气流通增施农家肥投放干冰2.环境因素光合作用的影响因素（3）温度温度主要通过影响酶的活性来影响光合作用。光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响，但呼吸作用的相关酶

较高。矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N、P是ATP、磷脂的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。应用：温室：增大昼夜温差，增加有机物的积累；最适温度适时播种，有利于植物发芽生长。（4）矿质元素在一定浓度范围内，增大矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但超过一定含量后，土壤溶液的浓度过高，植物会因渗透失水而使光合作用强度下降。应用：合理施肥2.环境因素光合作用的影响因素（5）水原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水将导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响

，间接影响CO2进入植物体内。在一定范围内，水分越充足，光合速率越大。应用：预防干旱，合理灌溉。气孔开闭图2是在夏季晴朗的白天，绿色植物叶片的光合作用强度曲线图，分析曲线，在正午时间12点左右，即图中点C处光合作用强度明显减弱，原因是：此时温度很高，植物蒸腾作用很强，保卫细胞失水，大量气孔关闭，导致CO2供应减少，影响了光合作用。

多因子变量对光合速率的影响OP段：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随着该因子不断增强，光合速率不断增强；自变量1自变量1自变量1自变量2温度自变量2光照强度自变量2CO2浓度PQ段：曲线变化受横坐标所表示的因子与坐标曲线中另一因子的共同控制，如第一个图中光合速率受光照强度和温度的共同影响；Q点之后：横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要提高光合速率，可适当改变图中的其他因子。光合作用与细胞呼吸的联系1.光合作用与细胞呼吸的过程（以光合作用产物葡萄糖为例）项目光合作用细胞呼吸部位条件原料产物实质联系含光合色素的细胞所有活细胞，主要场所是线粒体光、光合作用有关的酶与有氧呼吸有关的酶CO2和H2OCO2和H2O葡萄糖、H2O和O2葡萄糖和O2合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量光合作用可以为细胞呼吸提供O2和葡萄糖细胞呼吸可以为光合作用提供CO2和H2O光合作用与细胞呼吸的联系2.光合作用与细胞呼吸的物质变化联系CCO2(CH2O)丙酮酸CO2HH2ONADPH(CH2O)[H]H2OOH2OO2(CH2O)H2OCO2暗反应有氧Ⅰ有氧Ⅱ光反应暗反应有氧ⅠⅡ有氧Ⅲ光反应有氧Ⅲ有氧呼吸暗反应3.光合作用与细胞呼吸的能量变化联系光能ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能无氧呼吸释放大量能量释放少量能量不彻底氧化产物中的化学能大部分以热能形式散失少部分转化为ATP中活跃的化学能有氧Ⅱ光合作用与细胞呼吸的联系4.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动（1）细胞呼吸对应点（A）的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。（2）细胞呼吸不变，当适当增大光照强度（或CO2浓度）时，B点（光补偿点）

，C点（光饱和点）

，D点

；左移右移（3）细胞呼吸不变，当适当减弱光照强度（或CO2浓度）时，B点（光补偿点）

，C点（光饱和点）

，D点

；右移左移右上移左下移（4）细胞呼吸增加，其他条件不变时，CO2（或光）补偿点

，反之左移。右移（5）土壤中缺Mg2+时，B点（光补偿点）

，C点（光饱和点）

。右移左移B、C、D点总结：有利两边移（B左移，C右移，D右上移），

不利中间聚（B右移，C左移，D左下移）。光合作用与细胞呼吸的联系4.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动例：某植物光合作用的最适温度为30℃，细胞呼吸的最适温度为35℃。温度为30℃，CO2浓度为0.01%时，光照强度对该植物光合作用的影响曲线如图所示。下列有关叙述错误的是（

）A.a点时叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体B.光照强度由b变为c，短时间内叶肉细胞中C3的含量减少C.若CO2浓度提高到0.03%，则c点左移D.若温度提高到35℃，则a、d点均下移C选项C：CO2浓度升高，有利于光合作用，根据口诀：有利两边移（b左移，c右移，d上移）选项D：温度升高到35℃，细胞呼吸增强，a点下移；不利于光合作用，d点下移。a-c：开始光合作用c-d：光合作用>细胞呼吸光合速率=呼吸速率停止光合作用夏季晴朗一天中光合作用和细胞呼吸的变化情况CO2吸收CO2释放时间240ACDEFGHIJcfijgedahBbb点：f点：只进行细胞呼吸光合作用<细胞呼吸d-h：h-i：光合作用<细胞呼吸i-j：只进行细胞呼吸凌晨2时～4时，温度最低，细胞呼吸最弱d点：h点：c点：i点：光合速率=呼吸速率温度过高，气孔大量关闭，“光合午休”夏季晴朗一天中光合作用和细胞呼吸的变化情况（密闭容器中）A-C：开始光合作用C-D：光合作用>细胞呼吸光合速率=呼吸速率停止光合作用B点：G：只进行细胞呼吸光合作用<细胞呼吸D-H：H-I：光合作用<细胞呼吸I-J：只进行细胞呼吸温度最低，细胞呼吸最弱D点：H点：C点：I点：光合速率=呼吸速率温度过高，气孔大量关闭，“光合午休”I点低于A点：24h内光合作用>呼吸作用，植物能正常生长光合作用与细胞呼吸的联系例：分析甲、乙、丙三图，说法正确错误的是（

）A.若图甲曲线表示的是喜阴植物的光合速率受光照强度的影响，则喜阳植物的曲线与此比较，b点向左移，c点向左移B.乙图中，温度等于t4℃时，长期处于该温度下植物也可以生长C.若图丙代表两类色素的吸收光谱，则f代表类胡萝卜素D.若图甲为植物在正常培养液中培养所得结果，现移入缺镁的培养液中培养，则b点右移，c点左移C光合作用速率的测定1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率①测定呼吸速率（装置甲）装置甲烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2；将玻璃装置遮光处理，以排除光合作用干扰；置于适宜的温度环境中，单位时间内红色液滴向左移动的距离代表呼吸速率。②测定净光合速率（装置乙）装置甲烧杯中放入适宜浓度的NaHCO3溶液，保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求；给予足够强的光照，且温度适宜；单位时间内红色液滴向右移动的距离代表净光合速率。总光合速率=净光合速率+呼吸速率为防止气压、温度等引起的误差，应设置对照实验，用死亡的相同绿色植物分别进行实验，对红色液滴移动距离进行校正。光合作用速率的测定2.“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率黑瓶不透光，瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的增加量）为有氧呼吸量；白瓶给予光照，瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少量）为净光合作用量；根据有氧呼吸量+净光合作用量，推算出总光合作用强度。3.叶圆片称量法（S为叶圆片面积）10~12时叶片只进行呼吸作用12~14时叶片进行呼吸作用+光合作用细胞呼吸速率=（x-y）/2S净光合速率=（z-y）/2S总光合速率=净光合速率+呼吸速率=（x+z-2y）/2SPART02

知识拓展

难点透析关于色素的几个要点拓展1.塑料大棚中“塑料颜色”与“补光类型”的选择（1）为提高光能利用率，塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光，这是因为太阳的全色光透过时，各种颜色的光均可被作物吸收（黄绿色较少）。（2）阴天或夜间给温室大棚补光时，宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡，若利用白炽灯，则其中的“黄绿光”利用率极低，从节约能源角度用“红光或蓝紫光”灯泡最佳。植物工厂里为什么不用发绿光的光源？绿色光源发出的绿光，这种波长的光不能被光合色素吸收，无法用于光合作用制造有机物。关于色素的几个要点拓展1.叶绿素（1）结构：（2）组成元素：C、H、O、N、Mg（3）影响叶绿素合成的因素：光照：影响叶绿素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，叶片发黄；温度：影响叶绿素合成有关的酶活性，进而影响叶绿素合成；必需元素：缺乏N、Mg等必需元素，导致叶绿素无法合成，叶片变黄。为什么树叶大多是绿色的？到了秋天又会变黄？而有些树叶如枫叶则会变红？关于色素的几个要点正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1，且对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片呈现绿色。寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片呈显出类胡萝卜素的颜色而变黄。秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷而逐渐降解，叶片呈显红色。注意！不是类胡萝卜素合成增多所致。比较项目光合色素细胞液色素存在部位叶绿体液泡溶解性脂溶性水溶性代表种类类胡萝卜素和叶绿素花青素颜色橙黄、黄、绿红、蓝、紫颜色变化不随pH改变变化颜色随pH改变变化颜色举例胡萝卜、绿叶色素花、果实的色素关于色素的几个要点光合色素VS细胞液色素：光合作用的原理光照强度减弱后，短时间内叶绿体内的C5、C3、NADPH和ATP的含量如何变化？CO2浓度下降后，短时间内叶绿体内的C5、C3、NADPH和ATP的含量如何变化？光强↓光反应减弱C3→C5↓，C5→C3不变C3↑C5↓NADPH合成↓ATP合成↓CO2↓CO2固定受阻C3↓C5↑C3还原受阻NADPHATP↑↑拓展光合作用的原理光照强度减弱后，短时间内叶绿体内的C5、C3、NADPH和ATP的含量如何变化？CO2浓度下降后，短时间内叶绿体内的C5、C3、NADPH和ATP的含量如何变化？光强↓光反应减弱C3→C5↓，C5→C3不变C3↓C5↑NADPH合成↓ATP合成↓CO2↓CO2固定受阻C3→C5不变C5→C3↓C3还原受阻NADPH↓ATP↓拓展光合作用与细胞呼吸实验设计中实验条件的控制方法拓展1.增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物；2.减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或煮沸冷却；3.除去容器中的二氧化碳——氢氧化钠溶液；4.保持容器中二氧化碳浓度不变——NaHCO3溶液；5.除去叶片中原有的淀粉——置于黑暗环境中较长时间；6.除去光合作用对呼吸作用影响——给植株遮光处理；7.消除种子表面对种子呼吸速率测定的影响——消毒；8.除去叶片中的叶绿素——酒精隔水加热（脱色）。PART03链接高考

真题演练

1.（2024高考新课标卷）干旱缺水条件下，植物可通过减小气孔开度减少水分散失。下列叙述错误的是（）A.叶片萎蔫时叶片中脱落酸的含量会降低B.干旱缺水时进入叶肉细胞的CO2会减少C.植物细胞失水时胞内结合水与自由水比值增大D.干旱缺水不利于植物对营养物质的吸收和运输真题演练A【解析】叶片萎蔫时叶片中脱落酸的含量会升高，有助于萎蔫的叶片脱落，A错误。干旱缺水时，为了防止蒸腾作用过强流失水分，保卫细胞会萎缩，气孔关闭，CO2通过气孔进入叶肉细胞，因此CO2进入受阻，B正确。干旱时，细胞失水主要失去自由水，所以结合水和自由水的比值会增大，C正确。植物对营养物质的吸收和运输要借助蒸腾作用，干旱缺水时，蒸腾作用减弱，不利于植物对营养物质的吸收和运输，D正确。2.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。真题演练（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”）。2.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。真题演练【解析】（1）①红光和蓝紫光