2024届人教版高中生物一轮复习光合作用和能量转化学案（不定项）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习光合作用和能量转化学案（不定项），共23页。
第9讲　光合作用和能量转化
[课标要求]　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.实验：提取和分离叶绿体色素。

考点一　捕获光能的色素和结构

1．绿叶中色素的提取和分离
(1)实验原理

(2)实验步骤

(3)实验结果


色素
种类
色素
颜色
色素
含量
溶解度
扩散
速度
胡萝
卜素
橙黄色
最少
最高
最快
叶黄素
黄色
较少
较高
较快
叶绿
素a
蓝绿色
最多
较低
较慢
叶绿
素b
黄绿色
较多
最低
最慢
2.叶绿体中色素的吸收光谱分析

由图可以看出：

3．叶绿体的结构适于进行光合作用
(1)叶绿体的结构模式图

(2)叶绿体的功能

【易错辨析】
(1)研磨绿叶时加入少许CaCO3，能够使研磨充分。(×)
(2)滤纸条上呈黄绿色的色素在层析液中的溶解度最小。(√)
(3)为了更快速地层析出不同色素，需将滤液细线恰好浸入层析液。(×)
(4)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。(×)
(5)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(×)
(6)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。(×)
(7)利用极细的光线照射无氧、黑暗环境中的水绵和需氧细菌临时装片，发现细菌只向水绵叶绿体被光照射到的部位集中，说明叶绿体在光下进行光合作用产生了氧气。(√)
【长句应答】
1．为什么高等植物的叶片一般呈现绿色？说出你的理由。
提示：因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，绿光被反射出来，所以叶片一般呈现绿色。
2．海洋中藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的。海洋中的藻类依其颜色可分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布一般依次为浅、中、深。请分析这种垂直分布是否与光能的捕获有关，说出你的理由。
提示：有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。
3．生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？如果阴天或夜间给大棚内的农作物补光，应补什么颜色的光更有效？
提示：无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。如果补光则补红光和蓝紫光。
4．入秋后，叶片逐渐变黄，试解释其原因。
提示：入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素含量相对增加，导致叶片变黄。

绿叶中色素的提取与分离实验出现异常现象的原因分析
(1)滤纸条上色素带颜色过浅的原因分析
①未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出来。
②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。
③一次加入的无水乙醇过多，导致提取液浓度太低。
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
⑤画滤液细线次数过少。
⑥选用的绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少。
(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条未经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致。
(3)滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线触及层析液，色素全部溶解到层析液中。
(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素的色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。

考向一　绿叶中色素提取与分离实验的基本原理和过程分析
1．(2020·江苏卷)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　)
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C．研磨时添加石英砂有助于色素提取
D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
解析：选B　绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因而可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，A正确；研磨时需要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止研磨时色素被破坏，B错误；研磨时加入少许石英砂(SiO2)有助于充分研磨，利于破碎细胞使色素释放，C正确；画滤液细线时应尽量减少滤液扩散，要求细、直、齐，才有利于色素均匀地分离，D正确。
2．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，其中第④组是进行正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是(　　)

A．③可能是未加SiO2而得到的实验结果
B．①可能是未加CaCO3而得到的实验结果
C．①可能是层析液没及滤液细线而得到的实验结果
D．②可能是用水取代了无水乙醇而得到的实验结果
解析：选C　③中各色素带较窄，分离出的色素少，原因可能是未加SiO2而使得研磨不充分；①组实验结果不理想(叶绿素较少)的原因有可能是未加CaCO3而使色素被破坏；如果层析液没及滤液细线则色素溶于层析液中，将不能得到色素条带，如图②结果；②没有色素带，也可能是由于用水取代了无水乙醇，色素能溶解在无水乙醇中，而不能溶于水，所以用水取代无水乙醇不能分离出色素带。
考向二　色素的种类和功能
3．植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
解析：选A　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A项错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B项正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C项正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D项正确。
4．(2023·辽宁模拟)如图为正常绿叶的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表不同波长下植物的光合作用效率)。由图中信息分析，下列叙述错误的是(　　)

A．色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱可以通过测量不同波长时相应的O2释放量来绘制
B．总吸收光谱与叶绿素a吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中还含有其他吸收光能的色素
C．总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用
D．总吸收光谱与作用光谱在450～500 nm波长处出现较大差异，说明其他色素对能量的转换效率比叶绿素对能量的转换效率高
解析：选D　色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱代表不同波长下植物的光合作用效率，可以通过测量不同波长时相应的O2释放量来绘制；总吸收光谱与叶绿素a吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中除了叶绿素a，还含有其他色素，也能吸收光能；总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用；绿叶中的类胡萝卜素主要吸收450～500 nm波长的光，在可见光的其他波段，总吸收光谱与作用光谱几乎完全重叠，说明叶绿素吸收的光能几乎全部用于光合作用，450～500 nm波长处出现较大差异，说明类胡萝卜素吸收的光能有一部分不能转化成光合作用的能量，叶绿素比其他色素对能量的转换效率高。
5．在适宜条件下对黄瓜施以不同氮含量的肥料，测定不同生育期叶片中叶绿素含量，结果如下表所示。由数据可知，下列推测或叙述错误的是(　　)
氮含量/
(kg·hm－2)
叶绿素含量/(mg·g－1)
苗期
开花坐果期
盛果期
末果期
100
3.38
7.30
9.52
7.12
180
3.38
7.53
11.37
7.88
360
3.48
8.06
12.31
8.34
540
3.54
7.23
11.48
9.62
A.叶片中叶绿素含量常用来表征作物的生长状况
B．叶绿素含量随着生育期的推进呈现先增加后下降的趋势
C．肥料中氮含量越高，越有利于黄瓜叶片中叶绿素的形成
D．盛果期叶绿素含量较高可能与有机物在果实中积累有关
答案　C
[归纳提升]
影响叶绿素合成因素的分析

考点二　光合作用的过程

1．探索光合作用原理的部分实验
时间/科学家
内容
19世纪末
科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖
1928年
科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖
1937年希
尔(英国)
在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气
1941年鲁宾、
卡门(美国)
用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，HO＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→植物→O2，得出光合作用释放的氧全部来自水
1954年阿
尔农(美国)
在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随
2.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。
3．光合作用的过程

(1)填写图中序号所代表的物质或结构
①O2；②NADP+；③ADP＋Pi；④C5。
Ⅰ是光反应；Ⅱ是暗反应。
(2)光反应与暗反应的联系
①光反应为暗反应提供ATP和NADPH。
②暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。
③光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。
【易错辨析】
(1)离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气，称作希尔反应，该反应能证明光合作用释放的氧气仅来自水。(×)
(2)植物叶绿体中光反应产生的ATP通常不能用于叶绿体以外的其他生命活动。(√)
(3)光能的吸收发生在类囊体薄膜上，光能的直接转化发生在叶绿体基质中。(×)
(4)在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内，叶绿体中C3和C5化合物含量都迅速增加。(×)
(5)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，其叶绿体内CO2的固定立即停止。(×)
(6)光合作用的过程中，ADP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动。(×)
【长句应答】
1．叶肉细胞光合作用的产物如何实现运至植株全身各处？
提示：光合作用的产物一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖，其可进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
2．如果给植物提供HO，光照下较长时间后，放射性会出现在哪些物质中？
提示：出现在O2、H2O、C3、CO2、丙酮酸和(CH2O)等中。经光合作用后O2中含有放射性，同时经过有氧呼吸H2O、CO2等中也有了18O，再经过光合作用，C3和(CH2O)等中也有了18O，再经过呼吸作用，丙酮酸中也有了18O。

1．光合作用反应式及元素去向分析

2．环境改变时光合作用各物质含量的变化
(1)“过程法”分析各物质含量的变化



(2)“模型法”表示C3和C5等的含量变化

①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。
③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。
④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
(3)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的积累量要多。

考向一　探究光合作用的经典实验分析
1．(2022·合肥调研)英国植物学家希尔发现：在光下，若给含叶绿体的叶片提取液(淡绿色)提供特定的可与氢离子结合的氢受体2,6­D(一种墨绿色染料，接受氢离子并被还原后呈无色)，在无CO2时进行光照，可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色，并释放出O2；但放在暗处，则试管中的液体仍为墨绿色，且无O2的释放，如图所示。下列有关该实验的叙述和推论，错误的是(　　)

A．该实验证明了光照条件下释放的氧气完全来自H2O的光解
B．该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质
C．若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到(14CH2O)的生成
D．该实验无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所
解析：选A　根据题干信息和图分析，A组光照和无二氧化碳条件下，叶绿体产生了氧气，且提取液的颜色由墨绿色变成了淡绿色，说明叶绿体在光照条件下产生了氢离子和氧气，且氢离子与氢受体2,6­D结合；B组黑暗条件下，没有氧气释放，溶液仍然为墨绿色，说明叶绿体在黑暗条件下不能产生氢离子和氧气，A错误。
2．科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是(　　)
A．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
B．科学家发现甲醛是光合作用的原料
C．希尔发现离体叶绿体在适宜条件下可释放O2
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O
解析：选C　恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成氧气，没有定量分析生成氧气的量，A错误；甲醛对植物有害，不能作为原料参与光合作用，B错误；鲁宾、卡门实验证明O2来自H2O，D错误。
考向二　光合作用过程的综合考查
3．(2021·湖南卷)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是(　　)
A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
解析：选A　弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的氧气被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放，A错误；二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3分子，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原，因此二氧化碳不能直接被还原，B正确；在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农作物的光合作用强度，D正确。
4．下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，研究表明，磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足时，TPT活性降低。下列有关叙述错误的是(　　)

A．Pi输入叶绿体减少时，磷酸丙糖从叶绿体输出减少
B．暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATP
C．叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的
D．农业生产上可通过增加CO2浓度来提高作物中蔗糖的含量
解析：选D　据图示信息，磷酸丙糖通过TPT从叶绿体输出的同时伴随着Pi进入叶绿体，因此Pi输入叶绿体减少，说明磷酸丙糖从叶绿体中的输出过程受阻，即输出减少，A正确；光反应产生的ATP能用于暗反应中C3的还原过程，B正确；由图示可知，叶肉细胞的光合产物磷酸丙糖会在细胞质基质中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式运出细胞，C正确；根据题意可知，CO2充足时，TPT活性降低，则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影响，作物中淀粉含量会上升，而蔗糖含量下降，D错误。
考向三　不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析
5．(2023·河东模拟)正常生长的小球藻，照光培养一段时间后，改为在绿光下继续培养，此后小球藻细胞的叶绿体内会发生的变化是(　　)
A．H2O在光下分解速率不变
B．卡尔文循环增强
C．ADP/ATP比值上升
D．C3/C5比值下降
解析：选C　改为在绿光下继续培养，导致光反应减弱，H2O在光下分解速率下降，A错误；光反应减弱，产生的NADPH和ATP减少，导致卡尔文循环减弱，ADP/ATP比值上升，B错误、C正确；C3生成量基本不变，C3还原成C5的量减少，但C5的消耗量暂时不变，所以C5含量减少，C3/C5比值上升，D错误。
6．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%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。回答下列问题：

(1)图中物质A是__________________(填“C3”或“C5”)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是__________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是____________________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(填“低”或“高”)。
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(填“低”或“高”)，其原因是_________________________________________ _____________________________________。
解析　(1)CO2浓度降低后，直接影响暗反应中CO2的固定，导致C3的量减少，确定物质A是C3，物质B是C5。(2)CO2浓度为1%时，暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍；当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，C3和C5的浓度保持稳定后，暗反应保持稳定，根据暗反应中CO2固定的反应式可知，C3的量应是C5的量的2倍。(4)CO2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因为暗反应减弱，所需的ATP和NADPH减少，光反应强度减弱。
答案　(1)C3　(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍　C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累　(3)高　(4)低　CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和NADPH少
考点三　影响光合作用的因素及应用

1．光合作用强度
(1)含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)影响因素
①影响光合作用强度的内部因素：色素的含量、酶的含量和活性、叶龄等。
②影响光合作用强度的环境因素：光照强度、二氧化碳浓度、温度、水等。
a．只要影响到光合作用的原料(CO2、水)、能量的供应(光能)，都可能是影响光合作用强度的因素。例如：环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。
b．影响叶绿体(填光合作用场所)的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。例如：无机营养、病虫害等。
c．光合作用需要酶参与，因此影响酶活性的因素也会影响光合作用强度，例如：温度、pH。
2．探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理
①在光照下，绿色植物通过光合作用产生O2。
②若叶片中的气体逸出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的O2充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起。
③光照强度不同，则光反应产生O2的速率不同，叶片上浮的时间也不同。
(2)实验步骤
①制备圆形小叶片：取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片。
②排气：将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。
③沉水备用：将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，叶片因细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。
④分组：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水。
⑤控制自变量(光照强度)：分别向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。
⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。　
(3)实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。
【易错辨析】
(1)延长光照时间能够提高光合作用强度。(×)
(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。(×)
(3)探究光照强度对光合作用强度影响的实验中使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。(√)
(4)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。(√)
(5)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。(×)
【长句应答】
阅读实验流程，分析实验装置，请回答：

(1)该实验的自变量是光照强度，实验中可通过调整台灯与烧杯之间的距离或改变台灯灯泡的功率大小来调节光照强度的大小。
(2)台灯灯泡会产生热量，距离越近(功率越大)热量越多，从而影响装置溶液的温度，请你提出改进措施。在台灯和盛有圆形小叶片的烧杯之间放一盛水的玻璃柱，该玻璃柱可以吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。
(3)因变量是光合作用强度，实验中是通过单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来观测因变量。

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(光合面积)

①分析
a．OA段，随叶面积指数的增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用的饱和点。超过A点，随着叶面积指数的增大，光合作用实际量不再增强。
b．OB段，净光合量随光合作用增强而增加，B点以后随呼吸量的增加，净光合量逐渐减少，净光合小于等于0时，植物将无法正常生长。
②应用
a．增加光合作用面积，如合理密植、间作套种。
b．适当疏苗、修剪、避免生长过于旺盛。
2．光照强度对光合作用强度的影响及应用
(1)原理：光照强度影响光反应阶段，影响ATP及NADPH的产生，进而影响暗反应。
(2)曲线分析(实线表示阳生植物，虚线表示阴生植物)

①A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸。
②AB段(不含A、B点)：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
③B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)。
④BD段(不含B、D点)：光合作用强度大于细胞呼吸强度。
⑤C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随着光照强度的增大而增强)。
(3)应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用光能。
3．CO2浓度对光合作用强度的影响及应用
(1)原理：CO2浓度通过影响暗反应阶段，制约C3的生成。
(2)曲线分析

图甲中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点，而图乙中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B点和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
(3)应用
①栽种农作物时要“正其行，通其风”，多施有机肥。
②温室内可通过放干冰，使用CO2生成器，施用农家肥，与猪舍、鸡舍连通等方法适当提高CO2浓度。
4．温度对光合作用强度的影响及应用
(1)原理：温度通过影响光合酶的活性影响光合作用强度。
(2)曲线分析

光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响，但光合作用相关酶对温度反应更为敏感。
(3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸强度，保证植物有机物的积累。
5．水对光合作用强度的影响及应用
(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，如植物缺水将导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
(2)曲线分析

图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。图2曲线上E点处光合作用强度暂时降低，是因为温度较高蒸腾作用过强，植物部分气孔关闭，影响了CO2的供应。
(3)应用：预防干旱，合理灌溉。
6．矿质元素对光合作用强度的影响及应用
(1)原理：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是酶的组成元素，N、P是ATP、磷脂的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。
(2)曲线分析

在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当矿质元素超过一定含量后，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。
(3)应用：合理施肥、补充土壤中的矿质元素。
7．多因子变量对光合速率的影响



考向一　光合作用影响因素的综合考查
1．(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　)
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
解析：选D　初期容器内CO2浓度较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度下降，O2浓度上升，A错误；根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2浓度下降，所以说明植物光合作用大于呼吸作用，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
2．(不定项)(2022·湖南卷)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(　　)
A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
解析：选AD　夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，A正确；夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶活性处于较高的状态(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜上，C错误；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。
考向二　光合作用的原理在农业生产中的应用
3．(2022·天津高三期中)夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光；②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上；③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理的分析，错误的是(　　)
A．①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B．②起到降氧、降温、降湿度的作用，从而抑制细胞呼吸减少有机物消耗
C．与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D．③可积累棚内CO2浓度来抑制细胞呼吸，并对下一天的光合作用有利
解析：选C　②③的目的是抑制有氧呼吸，故与①时的状态相比，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误。
4．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。

回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________，原因可能是________________________________________________________________________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的________，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________为对照，并保证除________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________________________________________________________________。
解析　(1)分析图b可知，与A组相比，C组叶片叶绿素含量较高，原因可能是遮阴条件一方面减弱了叶绿素的降解，另一方面增加了叶绿素的合成。(2)由图b可知，B组的净光合速率大于A组和C组的，推测B组的玉米植株可能会积累更多的糖类等光合产物，因而生长更快。(3)结合题意可知，该实验的目的是探究B组条件可能会提高作物产量。因此，应选择前期光照等培养条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组作为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。然后比较各组玉米的平均单株产量。如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是探究能提高作物产量的最适遮光比例。
答案　(1)较高　遮阴条件减弱了叶绿素的降解，同时增加了叶绿素的合成　(2)糖类等光合产物　(3)光照等培养条件　A组　遮阴比例　探究能提高作物产量的最适遮阴比例
[归纳总结]
提高大棚内农作物产量的途径
途径
具体方法和注意事项
延长光
照时间
夜间适当补充光照：最好选择日光灯，时间不能太长，保证经济效益
增大光
合面积
合理密植：要适度，避免相互遮光造成减产
间作、套种：要选择合适的两种作物，减少竞争导致的减产
提高光合
作用强度
提高CO2浓度：如适当通风、焚烧秸秆、施用农家肥等
合理施肥：如农家肥和化肥配合使用，还要避免施肥过度造成“烧苗”
提高净光合
作用速率
适当增大昼夜温差：白天适当升温，夜间适当降温，增加有机物的积累量