Transcript 光合作用（瑞安中学缪蓓蕾）

高考一轮复习
瑞安中学
缪蓓蕾
说明：装置下面部分
安装有LED灯，上面部
分装了大半瓶水，水
里种满了海藻。
它是什么？
它的工作原理是什么？
利用海藻的光合作用。
请写出光合作用的总反应式。
CO2 + 12H2O
光
叶绿体
C6H12O6+6O2+6H2O
请写出光反应的物质变化的反应式。
光
水的光解： H2O
H+ + 1/2O2 + 2e-
ATP形成： ADP + Pi + 能 酶
NADPH形成：NADP+ + H+ + 2e-
ATP
酶
NADPH
请写出碳反应的物质变化的反应式。
酶
CO2的固定：CO2+ 三碳酸
NADP+
NADPH
CO2的还原：三碳酸
RUBP的再生：三碳糖
ADP
ATP
酶
酶
三碳糖
RUBP
三碳糖
生成1个三碳糖分子需要几个CO2分子？请说
明你的推算过程。
三碳糖分子离开卡尔文循环后，可能的转变
途径有哪些？请详细说明。
途径一：在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质
和脂质的原料；
途径二：在叶绿体外转变成蔗糖，供植物体
所有细胞利用。
比较
项目
场所
类囊体薄膜
条件
光、色素、酶、水
多种酶、CO2、NADPH、ATP
物质
变化
水的光解、 ATP形成、
NADPH形成
CO2的固定、 CO2的还原、
RUBP的再生
能量
变化
光能转化为ATP、NADPH
中活跃的化学能
活跃的化学能转化为有机物
中稳定的化学能
联系
光反应
碳反应
叶绿体基质
光反应为碳反应提供ATP、NADPH，碳反应为光反应
提供ADP、Pi、NADP+。两者紧密联系，缺一不可。
项 目
光照变强
CO2不变
光照变弱
CO2不变
光照不变 光照不变
CO2增多
CO2减少
三碳酸
↓
↑
↑
↓
RUBP
↑
↓
↓
↑
NADPH
↑
↓
↓
↑
ATP
↑
↓
↑
↓
三碳糖
↑
↓
↓
↑
此表只是对变化后短时间内各物质的相对量的变化做讨论，而
不是长时间。其中的“↑”代表上升，“↓”代表下降。
在光照等适宜条件下,将培养在CO2浓度为1%环境
中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%环境中,
其叶片碳反应中三碳酸和RUBP微摩尔浓度的变化
趋势如图。回答问题：
（1）图中物质A是什么？说出你的判断依据。
物质A是三碳酸。因为根据碳反应的特点，三
碳酸的分子数是RUBP的分子数的2倍。
（2）将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质A
和物质B的浓度怎样变化？请分析说明并画图表示。
当CO2浓度突然降低时，RUBP的合成速率不变，
消耗速率却减慢，导致RUBP积累。三碳酸的合成
减少。
（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的
环境中，碳反应中三碳酸和RUBP浓度达到稳定
时，物质A的浓度将比B的低还是高？为什么？
高。原因是当碳反应中三碳酸和RUBP浓度达到
稳定时，三碳酸的分子数依然是RUBP的分子数
的2倍。
氧
气
释
放
速
率
与e时刻相比，f时刻植株叶绿体内三碳酸与RUBP
相对含量较高的是 RUBP （三碳酸或RUBP ），原
因是 f时刻植物出现“午休”现象，气孔关闭，
。
导致叶绿体内CO2浓度降低，故叶绿体内三碳酸
含量降低，RUBP含量升高。
氧
气
释
放
速
率
f点和g点相比，f点时刻三碳酸的合成速率 慢 (快
或者慢），RUBP的合成速率 慢 (快或者慢），请
说明原因。
原因：f时刻植物出现“午休”现象，气孔关闭，
导致叶绿体内CO2浓度降低，故叶绿体内三碳酸的
合成速率减慢，RUBP的合成速率也减慢。
研究发现NaHSO3能增加叶片内叶绿体形成ATP的
能力，进而加快对上图中 A、B、D
(填字母
A-D）物质的利用。
叶绿体是进行光合作用的场所,磷酸转运器是叶绿体
膜上的重要蛋白质。在有光条件下，磷酸转运器将
卡尔文循环产生的磷酸丙糖不断运至细胞质用于蔗
糖合成，同时将释放的Pi运至叶绿体基质。
光反应
卡尔文
循环
淀粉合成
pi 磷酸丙糖
pi
磷酸运
转器
pi
蔗糖合成
磷酸丙糖
据图分析，若磷酸转运器
的活性受抑制，则卡尔文
循环的速度会怎么变化？
可能的机制是什么？
叶绿体内磷酸丙糖
浓度增加；
从叶绿体外转运进
的磷酸减少；
淀粉积累。
分析各段的代谢过程，尝试
画出叶肉细胞叶绿体中RUBP
的含量变化曲线。
oa段： 只有细胞呼吸。
ac段： 光照逐渐增强，产生ATP
和NADPH逐渐增多。
ce段： 发生“午休”现象，
CO2浓度降低。
ef段： 吸收的CO2浓度增多。
fh段：
光照逐渐减弱，产生ATP
和NADPH逐渐减少 。
h之后： 只有细胞呼吸。
6—9时和16—18时，曲线c高于曲线b，为什么？此时细
胞中RUBP的量哪个高？曲线b高于曲线a的原因是什么？
此时细胞中RUBP的量哪个高？
（2）将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中，
一段时间后，A的叶肉细胞中，将开始积累
_________；D的叶肉细胞中，ATP含量将
__________。
想一想：
1.海藻灯的工作原理是什么？它的
持续发电需要提供什么条件呢？
利用海藻的光合作用会产生电流。
光照、二氧化碳、水
2.光照主要影响光合作用的哪一个过程？
请写出这个过程的物质变化的反应式。
水的光解： H2O
光
H+ + 1/2O2 + 2e-
ATP形成： ADP + Pi + 能
NADPH形成：NADP+
+
H+
酶
+ 2e-
ATP + H2O
酶
NADPH
3.CO2主要影响光合作用的哪一个过程？与CO2结合的
是什么物质？生成1个三碳糖分子需要几个CO2分子？
4.海藻灯并不能产生大量的电能，目前只是用于野营、电
力供给中断或遇到自然灾害等特殊情况。某研究性学习小
组想研究影响海藻光合作用的环境因素。该小组把海藻放
在光照为500lux，CO2浓度为0.3%的条件下，发现灯光非
常微弱。你会怎样设计实验继续进行探究呢？
方案一
方案二
光强度800lux，CO2浓度不变。
结果：灯光变亮了。
请结合光合作用的过程，
分析方案一和方案二的实
验结果并得出结论。
结论：在光强度较低的
条件下，光强度是光合
作用的限制因素。
光强度不变，CO2浓度1%。
结果：灯光不变。
5.该小组根据方案一持续提高光强度至5000lux，这时海
藻灯的亮度不再增强，为什么?请根据你的分析来设计实
验方案。
方案三
光强度5000lux，CO2浓度1%。
结果：灯光变亮了。
在光强度较高的条件下，
CO2浓度是光合作用的主
要限制因素。
（1）CO2浓度升高后，该植物光合速率最大时所需要的光强
度是升高还是降低了？为什么？
升高。因为当CO2浓度升高后，碳反应的强度增加，所需ATP
和NADPH增加，因此所需的光强度也较高。
(2)请将上述实验结果在
右图中用曲线表示出来，
并做上文字说明。
CO2浓度1%
光照800lux
光照500lux
CO2浓度0.3%
光饱和点
光强度
6. 该小组还想就温度对光合速率的影响进行探究，
他们设计了2组实验，实验方案如下：
第一组
第二组
原来温度t1 ，提高了5℃。
结果：灯光变亮了。
原来温度t2 ，提高了5℃。
结果：灯光变暗了。
（1）请分析第一组和第
二组的实验结果，将分
析过程结合图示说明。
(2)如果右图中的曲线1和曲
线2是在t1条件下，请将右
图中画出最适温度和下降5
℃条件下的光合速率曲线。
t1 最适 t2
温度
最适温度
1.CO2浓度1%
光照800lux
2.CO2浓度0.3%
低温
光照500lux
光强度
例题：图甲、乙是一定条件下测得的某植物叶片净光合速
率变化曲线。下列叙述正确的是
A．a点条件下，适当提高温度，净光合速率减小
B．b点条件下，适当增强光照，净光合速率增大
C．c点条件下，适当提高温度，净光合速率增大
D．d点条件下，适当增强光照，净光合速率增大
净
光
合
速
率
O
大气CO2浓度、20℃
a
M 光强度
甲
净
光
合
速
率
O
大气CO2浓度、M光强度
c
d
b
20
/℃ 乙
40 温度
（2013重庆卷·6）题 6 图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下
光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是
A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光
解加快、O2 释放增多
B．t2→t3，暗反应（碳反应）限制光合作用。若在 t2 时刻增加
光照，光合速率将再提高
C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不
变、暗反应增强的结果
D．t4 后短暂时间内，叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高，C3 化合物
还原后的直接产物含量降低
海藻灯并不能产生大量的电能，目前只是用于
野营、电力供给中断或遇到自然灾害等特殊情况。
某研究性学习小组想研究影响海藻灯发电的环境因
素,下图是该小组做的一个实验结果。
1.t1时，限制光合速率的
主要因素是什么？
光照强度
t3 t4
2.t2时，限制光合速率的
主要因素是什么？若在t2
时增加光照，光合速率能
否提高？
CO2、温度等
不能
3. t2-t3,海藻细胞中三碳酸和RUBP
微摩尔浓度的变化如图所示
（1）图中物质A是什么？为什么？
t2
t3
三碳酸。因为碳反应速率在该环境中已达到稳
定，即三碳酸和RUBP的含量稳定。根据碳反应
的特点，此时三碳酸的分子数是RUBP的2倍。
（2）t3时，细胞内A、B的量怎么变化？请在坐标图中
表示出来。请分析B物质变化的原因。
A物质增加，B物质减少。
当CO2浓度突然增加时，C5化合物的合成速率不变，
消耗却增加，导致C5 化合物减少。
(3)若使该植物继续处于t3时的CO2浓度中，碳
反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的
浓度和物质B的浓度哪个高？为什么？
物质A的浓度高。因为当化合物的浓度达到稳
定时，三碳酸和RUBP的浓度之比依然是2:1
（4）t3时，该植物光合速率最大时所需要
的光照强度比t2时的高还是低？为什么？
高。因为当CO2浓度升高后，碳反应的强度增加，
所需ATP和NADPH增加，因此所需的光照强度也较高。
一.光照强度
1、请描述左图中各点的生物
学意义：A点、B点、C点。
下列图解中，能够正确反映B点时CO2转移情况的是 C
一.光照强度
1、请描述左图中各点的生物
学意义：A点、B点、C点。
2.有关点的移动的问题
（1）阴生、阳生植物
画出阴生植物的曲线。
阴生植物的光补偿点、光饱和点都比阳生植物低
措施：①阳生植物应种植在阳光充裕的地方，阴生植物应种
植在荫蔽的地方；②光强必须达到一定值。3.群落的分层，
间种、套种
（2）温度变化
（8校联考，问题）左图是在光合
作用的最适温度下测量所得，若温
度上升5℃
A点向
B点向
。
提问：
1、温度通过影响什么来影响光合作用速率？
2、呼吸作用、光合作用，谁对温度的变化更敏感？
所以净积累量最大的温度并不一定是
最适的温度。
（3）CO2浓度变化
，CO2浓度增大，B点
C点
D
点
。（左移、右移、基本不变）
CO2浓度减小，B点
C点
D
点
。
（4）缺Mg时，
B点向
C点
。
D点
。
左移
(2008唐山期末)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温
度分别为25℃和30℃，有图表示的是30℃时光合作用与光
照强度的关系。若温度下降到25 ℃（原光照强度和CO2浓
度不变），理论上图中相应点a、b、c三点移动分别为
（ C）
CO2
吸收
c
b
CO2
释放 a
光照强度
A.下移、右移、下移
B.下移、左移、下移
C.上移、左移、上移
D.上移、右移、上移
3、相同的曲线，横坐标、
纵坐标还可以用什么表示？
横坐标：CO2浓度；
纵坐标：O2的释放/吸收，
干物质的积累
二.CO2浓度
（可删）
净
光
合
速
率
A
1.A点和B点表示什么？
B
CO2浓度
A点：光合速率等于细胞呼吸
速率时CO2浓度
B:CO2饱和点
横轴：环境中的CO2浓度
图1
光
合
速
率
A’
B’
图2
CO2浓度
纵轴：实际光合速率；
横轴：叶绿体周围CO2浓度
(包括周围环境进入的和细胞
呼吸产生的CO2)
A’点：进行光合作用最低的
CO2浓度
2.光照强度变化时CO2补偿点和饱和点的变化
净
光
合
速
率
(1)光照强度适度增大时，
呼吸作用怎么变化？
A
其他条件不变，呼吸作用速率
基本不变。
B
CO2浓度
图1
(2)光照强度适度增大时，直
接引起了哪些物质的变化？
单位时间内产生了更多的NADPH和
ATP→单位时间内还原的CO2量增大
(3)光照强度适度增大时，CO2的利用率怎么变化？
二氧化碳的利用率增大
(4)CO2补偿点和饱和点怎么移动？
二氧化碳补偿点降低，即图1中A点左移，因此CO2饱
和点增大，即图1中的B点右移。
空气中CO2含量一般占330mg/L，与植物光合所需最适浓度
（1000mg/L）相差太远。
提高CO2措施：
大田—— ①确保良好通风：合理密植，“正其行，通其风”；
②增施有机肥料； ③深施“碳酸氢铵”。
大棚—— A、施有机肥（农家肥）
B、使用CO2发生器，释放干冰等
C、开窗通气：增大CO2浓度、降低湿度、
降低温度
D、无土栽培时加NaHCO3：调节PH、释放CO2
必须指出：增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范
围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”
解释植物光合作用的“午休”现象
4。水
水对光合作用有哪些影响呢？
原料、运输、反应的场所（影响酶的
活性）、影响气孔开放和关闭、萎蔫
矿质元素
常见的N、P、Mg
N：蛋白质、酶、ATP、NADPH等
P： ATP、NADPH等
Mg：叶绿素
某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的
影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条
件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析不正确的有
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2-4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2-4天，光合速率下降可能是由叶片内CO 2 浓度下降引起的
.（安徽卷）保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用
率。某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行
了以下实验： 材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮
肥等。 方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三
组，分别施用适量的保水剂（60kg·hm-2）、氮肥（255kg·hm-2）、保水
剂（60kg·hm-2）+氮肥（255kg·hm-2）,置于相同的轻度干旱条件下培养，
其它培养条件相同且适宜。 ②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于
10:00-11:00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的
测定。结果（均值）如下表： 组号 CO2吸收量/μmol·m-2·s-1 叶绿素含
/mg·g-1 A 10.66 3.07 B 13.04 3.02 C 15.91 3.05 实验结论：适量的保水剂
与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。 （1） 请指出上述方法步骤的
缺陷并改正：步骤① ;步骤② 。 （2） 如不考虑方法步骤中的缺陷，从影
响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因
可能是 。实验测得的CO2 吸收量 （大于、等于、小于）光合作用过程中
CO2实际消耗量，理由是 。光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以
通过测定 释放量计算。
[解析]本题以探究影响光合作用的因素的实验为背景。
第（1）小题考查的实验的设计及分析评价能力。实验研究的是保水剂与氮肥对小麦光合强度的
影响，实验控制的自变量是氮肥、保水剂，实验中设计3组控制作为实验组并无不妥，但这三组
测得的结果都是在施加自变量的情况下得出的，在没有施加自变量的情况下会是什么结果并不清
楚。只有将实验组的结果与没有施加变量的情况下的结果相比较，才能说明自变量的施加对实验
结果带来的影响。因此，步骤①中必须增加空白对照的实验。
步骤②是对因变量的检测。题中检测的步骤考虑到了实验材料对实验结果的影响，
强调了相同数量的叶片，但却忽略了“质”的相同，即必须是部位相同的叶片，
否则就无法排除检测材料的差异给实验结果带来的影响。
第（2）（3）小题是对光合作用相关知识及分析思维能力的考查。光合作用
暗反应过程中CO2的吸收量增加，从内在因素考虑是暗反应的过程得到了促进
与加强，影响这一过程的有光反应产生的ATP、[H]以及暗反应所需的相关酶
等，联系保水剂与氮施配施之因，可推测可能是影响了与暗反应相关的酶的
含量与活性。
可见，对于第（1）小题的解答是建立在实验探究的方法与思
路的基础之上的，与光合作用的知识关系并不密切，考查的是
方法与能力。第（2）（3）小题是考查对光合作用过程以及与
细胞呼吸的关系的理解与应用。
在光合作用过程中，测得的光合作用强度数据都属于净光合强
度（表观光合强度），实际光合（或总光合）还应该包括呼吸
作用的因素。以CO2的吸收量为例，实际的光合利用的CO2包含
了测得的从环境中吸收的CO2以及呼吸作用产生的CO2。
[答案]（1）没有对照组，应另设一组不施保水剂和氮肥作为对照组
取材方法不科学，选取的叶片还应取自植株的相同部位。
（2）提高了光合作用有关酶的含量与活性
（3）小于 实验测得的CO2吸收量是光合作用过
程中CO2实际消耗量与呼吸作用释放量之差 O2
叶龄
影响色素的含量
和种类
叶面积指数
11.（大纲版全国卷）（11分）为探究不同条件对叶片中淀粉合
成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀
粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下
表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。处
理葡萄糖溶液浸泡 溶液中通入空气葡萄糖溶液浸泡 溶液中通入
CO2和N2蒸馏水浸泡 水中通入空气蒸馏水浸泡 水中通入CO2
和N2光照黑暗光照黑暗光照黑暗光照黑暗检测结果有淀粉有淀
粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉（1）光照条件下，
组5叶片通过__________作用产生淀粉：叶肉细胞释放出的氧
气来自于___________的光解。（2）在黑暗条件下，叶片能进
行有氧呼吸的组别是______。（3）组2叶片中合成淀粉的原料
是___________，直接能源物质是_________，后者是通过
__________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是___
__________________。（4）如果组7的蒸馏水中只通入，预
期实验结果是叶片中________（有、无）淀粉。 （1）依图9
分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0—4时 （填“有”或“无”）
ATP和[H]的合成，原因是 ；此时段 （填“有”或“无”）光合
作用的暗反应发生，原因是 ；10—16时无明显CO2吸收的直接
原因是
（2）从图10可知，栽培蝴蝶兰应避免 ，
以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属
阴生植物，栽培时还需适当 。 （3）蝴蝶
兰的种苗可利用植物细胞的 ，通过植物组
织培养技术大规模生产，此过程中细胞分
化的根本原因是
．（2011年海南卷）26. （8分）某同学设计了一个探究实验，把培养在完
全营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个完全
相同的玻璃钟罩内（如下图所示），其中A不密封。B、C密封。B内培养皿
中盛有Ba（OH）2溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的
体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。
回答问题：
（1）根据上述实验设计判断，该实验的目的是
__________________________________________________________
________________________.
（2）从理论上讲，培养一段时间后，预期的实验结果是：B中的幼苗生长
量比C中的_______(大、小)，原因是
_______________________________________________；A中的幼苗
生长量比C中的___________ (大、小)，原因是
______________________________。
光照强度、温度二氧化碳浓度等因素对光合作用的影响以
及对光合作用的产物、中间产物含量的影响
4.多因子对光合作用的影响
P点以前，
P点以后，
番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光
合作用强度下降，原因是()
A.光反应强度升高，暗反应强度降低
B.光反应强度降低，暗反应强度降低升高
C.反应强度不变，暗反应强度降低降低
D.反应强度降低，暗反应强度降低不变
[解析]本题考查缺镁对光合作用强度的影响。
解答问题涉及的知识包括：镁是叶绿素的组
成成分；光反应的进行首先需要色素吸收可
见光；光反应为暗反应提供了还原剂[H]及
ATP。思维的逻辑推理过程是：缺少镁→叶
绿素合成减少→光反应强度减弱→暗反应减
弱→光合作用强度下降。
一、光合作用的过程和影响因素。
二、光合作用和细胞呼吸的联系
三、与光合作用相关的实验探究。
四、光合作用的原理在生产、生活中的应用。
二、光合速率的测定
1.表示方法：单位时间、单位叶面积CO2的吸收量
或者是O2的释放量，也可以用单位时间、单位叶面
积干物质积累量表示。
实际光合速率=表观光合速率+呼吸速率。
1.（2013重庆卷·6）题 6 图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响
下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是
A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光
解加快、O2 释放增多
B．t2→t3，暗反应（碳反应）限制光合作用。若在 t2 时刻增加
光照，光合速率将再提高
C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不
变、暗反应增强的结果
D．t4 后短暂时间内，叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高，C3 化合物
还原后的直接产物含量降低
2.（2013四川卷·8）将玉米的PEPC 酶基因导入水稻后，
测的光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及
光合速率的影响结果，如下图所示。（注：气孔导度
越大，气孔开放程度越高）
（1）水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是
捕获光能的色素中含量最多的是
。
，
（2 ）CO2 通过气孔进入叶肉细胞后，首先与
结合
而被固定，固定产物的还原需要光反应提供
。
（3 ）光照强度低于 8×102μmol·s-1时，影响转基因水稻
光合速率的主要因素是
；光照强度为
10~14×102μmol·s-1时，原种水稻的气孔导度下降但光合
速率基本不变，可能的原因是
。
（4 ）分析图中信息，PEPC 酶所起的作用是
；
转基因水稻更适合栽种在
环境中。
3.（2013北京卷·29）为研究棉花去棉铃（果实）后对
叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的
植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速
率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图
（1）光合作用碳（暗）反应利用光反应产生的ATP和___,在
____中将CO2转化为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。
（2）由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速
率_____。本实验中对照组（空白对照组）植株CO2固定速率
相对值是___.
（3）由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中______增加。已
知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉
铃后，叶片光合产物利用量减少，_____ 降低，进而在叶片
中积累。
（4）综合上述结果可推测，叶片光合产物的积累会_____光
合作用。
（5）一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对
部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器
官，检测______叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除
棉铃植株的叶片相比，若检测结果是_____，则支持上述推测。
二、影响光合作用的内部因素
影响光合作用的内部因素很多，非常复杂，所有光合过程所涉及到的因素，都会影
响到光合作用，但从大的环节看，主要有几个方面：
1．叶绿素含量
叶绿素含量高，吸收光量子的能力强，光反应强，可为CO2固定提供较多的同化
力。
2．PEPC和Rubisco的含量（活性）
PEPC和Rubisco含量高，CO2固定和同化的效率高，光合作用的速度加快。
3．叶片气孔的数量和大小
叶片的气孔是CO2进入叶片内部的通道，气孔的多少和大小将影响CO2的供应，
从而影响光合作用。
4．同化物的运输速度
当同化物的运输受阻时，特别以形成可溶性糖为光合产物的植物，光合速率下降，
因为光合产物积累，就会对光合作用产生反馈抑制。（所以在用改良半叶法测定光
合时，时间不能过长）。例如，将植物正在发育的果实摘去，就影响同化物运输，
从而使光合速率下降。
5．叶龄
在叶片的发育过程中，光合速率的变化呈单峰曲线，幼嫩叶片光合速率很低，随着
叶片扩展，光合速率增大，叶片充分展开时，光合速率达到最大值，以后，随叶片
衰老，光合速率逐渐降低。这种变化与叶片叶绿素含量和酶活性变化是一致的。
三、影响光合作用的环境因素
1．光照
光是光合作用的能量来源和条件
光在几个方面影响光合作用：（1）光是光合作用的能量来源；（2）光是叶绿素生物合
成的必需因子；（3）光调节气孔开闭；（4）光调节反应中一些光调节酶的活性
（Rubisco、PEPC、FBP、SBP酯酶）。
但也不是光照超强越好，在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而加快，当光照达
到强度时，光合速率达到最大值，以后，光以后，光合速率不再随光照强度的增加而加
快，这种现象称为光饱和现象。使光合速率达到最大值的最小光强，称为光饱和点。出
现光饱和现象的原因可能有两个：（1）光合色素和光反应来不及利用更多的光能，每个
叶绿素分子每秒只能接受10个光量子；（2）暗反应慢于光反应，不能充分利用光反应产
生的同化力。
不同类型植物光饱和点差异很大。C4植物光饱和点较高，如玉米，单叶可达8万
lx≈1500μm-2s-1，C3植物光饱和点较小，如小麦单叶为3万lx≈550μmolm-2s-1。单叶与
群体光饱和点也不相同，玉米群体在10万lx≈1900μmolm-2s-1 下仍然测不到光饱和现象。
光饱和点代表了植物利用强光的能力，光饱和点超高，植物利用强光的能力超强。
在光饱和点以下，随着光照强度降低光合速率降低，当光照达到某一强度时，光合的
CO2数量与呼吸释放的CO2数量相等，也就是表现（净）光合速率为零。这时的光照强
度称为光补偿点。
不同类型植物的光补偿点不同，阳生植物光补偿点较高。3-5千lx，阴生植物降低几百～1
千lx（1～5μmolm-2s-1lux）。
光补偿点代表了植物利用弱光的能力，光补偿点越低，利用弱光的能力强。在
24h全光照下，光补偿点也是植物生存的最低光强，这时植物没有干物质积累，
不能生长如果24h中发生黑夜交替，植物生存的最低光照要大于光补偿点。
（2）光质
除了光强影响光合作用，光质也影响光合作用，多数植物在红光下光合效率最
高，蓝光次之，绿光最差。
2．温度
温度是光合作用的条件。温度即影响光合作用的光反应，又影响暗反应。光合
作用的温度范围很大，生活在热带的C4-植物最低温度5～7℃。最高温度50～
60℃，最适温度35～45℃，C3植物，低-2，高40～50，最适为20～30℃，温
带落叶乔木，低-3～-1，最高40～45。最适15～25，常绿针叶乔木低-5～-3，
高35～42，最适10～25℃。
在低温条件下光合速率降低，因为（1）暗反应的酶钝化；（2）光反应中的
NADP还原酶和ATP合成酶钝化；（3）膜流动性变小，抑制电子传递，从而
降低光合磷酸化；（4）使气孔关闭；（5）影响CO2扩散。
高温同样也抑制光合作用：因为（1）使暗反应的酶变性失活；（2）使光反
应中的NADP还原酶和ATP合成酶变性失活；（3）增大膜透性，这一方面破
坏质子动力势的形成，抑制光合磷酸化，另一方面，使光合碳还原循环中的中
间产物外渗。降低暗反应速度；（4）温度升高也增大呼吸和光呼吸，使表观
光合速率降低；（5）蒸腾过快气孔关闭。
3．CO2
CO2是光合作用的原料，在一定范围内，随CO2浓度升高，光合速率增大。光合作
用也存在CO2饱和现象。CO2饱和点约为1000ppm，CO2饱和的原因可能是由于气
孔关闭。
在CO2饱和点以下，随CO2浓度降低，光合速率降低，当CO2降到某一浓度时，光
合吸收的CO2数量与呼吸释放的CO2数量相等，（也就是表观光合速率为零），这
时的CO2浓度称为CO2补偿点。
不同类型植物CO2补偿点不同，C4植物由于光呼吸极低，CO2补偿点很低，小于
10ppm，C3植物CO2补偿点较高30—70ppm。（μl﹒L-1）
CO2补偿点代表了植物利用低浓度CO2的能力。
CO2浓度升高促进光合作用的原因
（1）增大CO2扩散到叶绿体的动力，加快CO2扩散，增加光合作用的原料。
（2）抑制Rubisco的加氧活性，抑制光呼吸，提高Rubisco的羧化活性。
（3）抑制暗呼吸。
4．O2
在一定范围内，O2浓度变化主要影响C3植物的光合作用，对C4植物的光合影响很小。
O2浓度升高抑制光合作用，这种现象首先由瓦布格发现，称为瓦布格效应。瓦布格
效应的原因可能有几个：（1）高O2促进Rubisco的加氧活性促进光呼吸；（2）O2
分子与NADP+竞争光合电子传递中的电子，减少NADPH的形成；（3）在强光下，
O2可从激发态的叶绿素接受能量，转化为1O2（氧分子的激发态），加速叶绿素的
光氧化破坏，降低对光能的吸收，传递与传递能力；（4）O2从光合链接受电子后，
转化为O2-，O2-可进而转化为H2O2和HO.，O2分子还可转化为单线态氧1O2，O2-、
H2O2、HO.都可对光合膜产生伤害。导致膜脂过氧化。
5．水分
水分是光合作用的原料，又是光合作物的条件，但光合作用利用的H2O不到植物所吸
收水分的1%，因此，水分主要是间接的影响光合作用。
在缺水时，光合作用降低：（1）缺水时，气孔关闭，减少CO2的供应；（2）缺水时
促进淀粉分解，抑制光合产物的外运，发生反馈抑制。（3）严重缺水时，会导致光
合结构的破坏。
6．矿质元素
矿质元素缺乏时，降低光合速率，因为矿质元素在多方面参与光合作用：（1）N、
Mg叶绿素组分；（2）Fe、Mn、Cu、Zn是叶绿素合成必需的；（3）Mn、Cl、Ca一
参与光合放氧；（4）Fe（Cyt）Fe-S，Cu(PC)，S(Fe-S-蛋白)是电子传递体的组分；
（5）Mg2+在光反应时平衡H+的电性，又是暗反应中一些酶的活化剂（RubisCO）；
（6）Pi促进蔗糖形成K+促进蔗糖外运。
23.（2013大纲版全国卷·31）某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前
吸收 CO２的速率和遮光（完全黑暗）后释放 CO２的速率。吸收或释放 CO２
的速率随时间变化趋势的示意图如下（吸收或释放 CO２的速率是指单位面积
叶片在单位时间内吸收或释放 CO２的量），回答下列问题：
（１）在光照条件下，图形 A＋B＋C 的面积表示
，该植物在一定时间
内单位面积叶片光合作用，其中图形 B 的面积表示
，从图形 C 可推测该
植物存在另一个
的途径，CO２进出叶肉细胞都是通过 的方式进行的。
（２）在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形
（填“A”或“B”）
的面积变小，图形 （填“A”或“B”）的面积增大，原因是
。
12.（2013海南卷·26）某同学将生长一致的小麦幼苗平均分为甲、乙两组，甲
组置于阳光下培养，乙组置于黑暗中培养，其他条件适宜。一段时间后，测定
麦苗的干重，发现两组存在明显差异。
回答下列问题：
(l)两组麦苗中，干重较大的是____组，原因是____。
(2)观察叶片颜色，出现黄化现象的是____组，其主要原因是____。
(3)该实验探究了环境因子中的____对小麦____的影响。
(4)若将甲组置于红光下，乙组置于绿光下，培养一段时间后，两组麦苗中
干重较大的是甲组，原因是____。
（3）实验第11d如果使萌发种子的干重（含幼苗）
增加，必须提供的条件是 和
。
（1）雨生红球藻和蓝藻细胞都能进行光合作用，但是发生的场所不同，
前者光合作用的场所是
。
（2）B 的浓度从0.1 mg/L 提高到0.5 mg/L 时，雨生红球藻单位干物质中
虾青素含量的变化是
。
（3）与B 相比，A 的浓度变化对虾青素含量影响的特点
是
。
（4） 两种 生长调节剂中，与细胞分裂素生理功能更相似的
是
。
（5）与叶绿素a、叶绿素b 、叶黄素进行比较，虾青素和其中的
分子结构最相似。
（6）在本实验基础上，设计实验探究A 、B 的协同作用对雨生红球藻增
产虾青素的影响，选用A、B 时首先应考虑的浓度分别
为
。
（4）大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时，若突然停止CO2供应，
短时间内叶绿体中C5和ATP含量的变化分别为
、
。大
田种植大豆时，“正其行，通其风”的主要目的是通过
提高
光合作用强度以增加产量。
【学科网高考考点定位】 本题以坐标图为
信息载体，考查光照、温度对光合作用的
影响及光合作用的过程和考生的理解能力，
属于对理解、应用层次的考查。
16.（2013江苏卷·33）为探讨盐对某生物燃料树种幼苗光合作用的影响，在
不同浓度NaCl 条件下，对其净光合速率、胞间 CO2浓度、光合色素含量等
进行测定，结果如下图。检测期间细胞的呼吸强度没有显著变化。请参照图
回答下列问题：
（1）叶绿体中色素的功能是
。
（2）大气中的 CO2可通过植物叶片表面的
进入植物体内。
光合作用产生的有机物（C6H12O6）中的氧来源于原料中
的
，有机物 （C6H12O6）中的氧经细胞有氧呼吸后到终
产物
中。
（3）当NaCl 浓度在200~250 mmol/L 时净光合速率显著下降，自然
条件下该植物在夏季晴朗的中午净光合速率也会出现下降的现象。前
者主要是由于
，后者主要是由于
。
（4）总光合速率可用单位时间内单位叶面积上
表示。请在答题卡指定位置的坐标图上绘制该实验中总光合速率变化
趋势的曲线图。
19.（2013浙江卷·30）为研究某植物对盐的耐受性，进行了不同盐
浓度对其最大光合速率、呼吸速率及根相对电导率影响的实验，结
果见下表。
盐浓度
（mmol·L-1）
最大光合速率（μmol CO2·m-2·s-1）
呼吸速率
（μmol CO2·m-2·s-1）
根相对电导率
（% ）
0 （对照）
31.65
1.44
27.2
100
36.59
1.37
26.9
500
31.75
1.59
33.1
900
14.45
2.63
71.3
注：相对电导率表示处理细胞与正常细胞渗出液体中的电解质含量之比，可反
映细胞膜受损程度。
请据表分析回答：
（1）表中最大光合速率所对应的最小光强度称为____________。与低盐和对照
相比，高盐浓度条件下，该植物积累有机物的量____________，原因是 CO2 被还
原成____________的量减少，最大光合速率下降；而且有机物分解增加，
____________上升。
（2）与低盐和对照相比，高盐浓度条件下，根细胞膜受损，电解质外渗，使测
定的________升高。同时，根细胞周围盐浓度增高，细胞会因________作用失水
，造成植物萎蔫。
（3）高盐浓度条件下，细胞失水导致叶片中的_______增加，使气孔关闭，从
而减少水分的散失。
一、光合作用的过程和影响因素。
一、光合作用的过程和影响因素。
上述两个试验结果使人们想到，在光下叶绿体合成的NADPH和ATP，是用来同化
CO2的，为证实这个想法，Anon等人设计了一个试验：
在离体叶绿体溶液中加入ADP、Pi、NADP+，在无CO2的条件下照光，叶绿体积累
ATP和NADPH，这时闭光，并通入CO2，ATP和NADPH消失，同时有有机物糖的产
生，说明ATP和NADPH用来同化CO2了。这说明，在光合作用中，光反应的作用是
合成ATP和NADPH，暗反应的作用是利用ATP和还原型的辅酶Ⅱ（NADPH），同化
CO2。暗反应不直接需要光。可在暗中进行。
因此，光合作用的总过程可分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的作用是利用光能
合成ATP和NADPH+H+，而暗反应则是利用ATP和NADPH来同化CO2，即固定CO2，
并还原为糖。
由于光反应中产生的ATP和NADPH用于CO2同化，因此称为同化力。
最终产物与细胞呼吸的联系
真正光合速率和细胞呼吸的联系
总生产量和细胞呼吸的联系
合成的ATP的量的关系
2.测定方法
（1）NaHCO3溶液的作用：烧杯中的NaHCO3溶液
保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光
合作用的需求。
（2）植物光合速率测定指标：植物光合作用释
放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴
右移。单位时间内液滴右移的体积即表示表观光合
速率。
（3）条件：整个装置必须在光下，光是植物进
行光合作用的条件。
（4）可增加一实验装置（NaHCO3换为等量的
NaOH）给予遮光处理，用于测定植物呼吸速率。
[例2]（江苏卷）某种铁线莲的根茎可作中药，有重要经济价值。下表为不同
遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是（多选）
A．适当的遮光处理，可提高其干重 B．叶绿素含量与净光合速率呈正相关
C．叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判
断指标 D．遮光90%时，铁线莲不进行光合
作用
[解析]从表中数据可知，随着遮光百分比的增加，叶绿素a/b的比
例先增（遮光比例0-10区间），随后减少；与此表现为同步变化
的是净光合速率与植株的干重。由此可见：（1）适当的遮光（遮
光比例0-10区间）可以提高其干重（遮光比例在10-30间其干重是
先升后降还是持续的下降无法判断）。（2）叶绿素a/b的比例、
净光合速率与植株的干重三者间是呈正相关的，而这三者与叶绿
素含量间不表现相关联。（3）对光的利用能力，通常通过测定
CO2的吸收速率、O2的释放速率以及有机物的积累（干重）速率来
体现，这些测定的结果就是净光合速率。由于叶绿素a/b的比例与
净光合速率及植株的干重三者间是呈相关，说明它们三者间存在
着必然的因果联系，因此也就可以用叶绿素a/b作为植物利用光能
的判断指标。由于净光合速率=实际光合速率-呼吸速率，遮光90%
时，铁线莲的净光合速率为零，说明实际光合速率与呼吸速率相
等，而非不进行光合作用。
答案：AC
（1） C3化合物
原因：看到题目中提到C3化合物，C5化合物，就要想到光合作用暗反应。光合作
用的暗反应包含两部分，CO2的固定和C3化合物的还原。
在CO2浓度为1%的环境中，CO2的量充足，故CO2的固定的反应顺利进行，即C5
化合物和CO2生成2份C3化合物的反应因CO2充足而持续进行，故反应物C5化合物
的浓度低于生成物C3化合物的浓度。
（2）原因在（1）中已部分阐述，参见标准答案。并学习标答的叙述方法。
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因在于，CO2供给大
量减少，而C3化合物的还原生成的C5速率不变，CO2的固定受阻，导致C5化合物
积累。
（3）高
原因：由于之前，CO2供给充足，导致C3化合物大量积累，当CO2供给减少后，
之前积累的C3化合物通过C3化合物的还原转化成C5化合物，导致C5化合物的浓度
升高，当反应稳定后（之前积累的C3化合物的影响不存在后），C5化合物和CO2
生成2份C3化合物，因此，C3化合物会比C5化合物浓度高
（4）低
原因：CO2的浓度减小，则CO2的固定形成的C3化合物减少，即需要进行C3化合
物的还原反应的C3化合物减少，故相应的反应物[H]和ATP减少，生成的有机物减
少，光合速率低。
东海原甲藻(简称甲藻)是我国东海引发赤潮的藻种之一，研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机
理提供重要信息。
某研究小组探究pH对甲藻光合作用的影响，设计了以下实验：将生长旺盛的甲藻等量分成5组培养，各
组藻液pH分别设定为6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，在黑暗中放置12h，然后在适宜光照等相同条件下培养，
随即多次测定各组氧气释放量并计算净光合速率。将实验结果绘制成下图。
(1)本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定_______吸收量来计算净光合速率。
(2)黑暗放置过程中，藻液pH会有所变化，因此在测定氧气释放量前，需多次将各组pH分别调到______，
这是控制实验的_________变量。
(3)若甲藻长时间处于pH10.0条件下，甲藻_____(能、不能)正常生长繁殖，请据图分析并说明原因：
_________________________。
(4)实验表明，甲藻光合作用适宜pH6.0～9.0。但海水在该pH条件下，一般不会发生赤潮，原因是发生赤潮
除了与pH、温度、光照强度等因素有关外，最主要还与海水的_________有关。
(5)研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果得出：甲藻生长繁殖的适宜温度为
15℃-30℃，最适温度为25℃左右，当温度为9℃和33℃时，甲藻不能正常生长繁殖。请根据这些信息在下图
中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。
(1)CO 2
(2)原设定的pH 自
(3)不能 因为长时间处于pH10.0条件下，甲藻的净光合速率为负值，甲藻不能正常生长繁殖
(4)富营养化(N、P含量)
(5)
[例]景天科植物A有一个很特殊的CO2同化方式，夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸
储存在液泡中，如图一所示；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于
光合作用，如图二所示。十字花科植物B的CO2同化过程如图三所示，请回答下列问题：
（2）植物A夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6的原因是
光合作用所需的CO2的来源有 和 。
,白天植物A进行
（3）在上午10：00点时，突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内，植
物A和植物B细胞中C3含量变化的差异是
。
（4）植物A气孔开闭的特点，与其生活的环境是相适应的，推测植物A生活的环境最可能是 。
（1）白天，影响植物A光合作用强度的环境因素有
。
分析：光合作用的暗反应中CO2的固定是CO2与C5结合形成C3的过程，这一过程不需要光，但由于暗反应需要光
反应提供的[H]与ATP，在没有光的情况下暗反应是不能持续进行的。因此，植物白天有光时进行光合作用，
包括CO2的固定。这是我们学习过的经典光合作用的类型。题中植物B光合作用的类型符合这种情形。
我们知道，植物叶片的气孔既是吸收CO2的通道，也是水分蒸腾的通道。A植物白天关闭气孔，说明这
种植物是在炎热干旱的环境中生存的，白天关闭气孔是它保存水分的生存策略。但白天气孔闭后需
要解决光合作用所需的CO2的获得问题，在进化中这类植物形成了夜间将其固定在液泡中，白天再释
放的迂回策略。看似这样的光合作用方式成本高了，效率也低了，但却是植物在极端环境中进化形
成的与环境相适应的光合方式。由此可见，“特殊”的光合作用其实并不特殊。
但植物A的光合作用就明显与之不同了。从题中信息可知，植物A的光合作用特点是：环境中
的CO2于晚间被固定到苹果酸储存于液泡中，白天苹果酸通过脱羧释放出CO2，释放的CO2再被
C5固定。
（1）影响光合强度的环境因素包括光照强度、CO2浓度、温度、水分等，但对A植物来
讲白天气孔是关闭的，CO2浓度对其没有影响。
（2）暗反应对光反应的依赖是在C3还原的阶段，如果没有光反应的进行，C3的还原就停止，当然也就无法
合成C6H12O6了。通常，白天光合作用所需要的CO2来自于细胞呼吸以及环境中吸收，但A植物白天气孔关闭不
能利用大气中的CO2，而是来自于苹果酸的脱羧。
（3）上午10时突然降低CO2的浓度，对A植物光合作用利用CO2不会产生影响，因此对C3的含量也不产生影
响；但B植物可利用的CO2下降，将导致C3合成量的减少。
（4）A植物气孔开闭的特点说明其是适应炎热干旱环境的，前面已作分析。
答案：（1）温度、光照强度、水分等 （2）没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗
提供所需的ATP、[H] 苹果酸经脱羧作用释放的 呼吸作用产生的（3）植物A基本不变，植
下降的 （4）炎热干旱