第3课时 光合作用原理的应用
1．在封闭的温室内栽种农作物，下列不能提高作物产量的措施是（）
A．降低室内CO2浓度 B．保持合理的昼夜温差
C．增加光照强度 D．适当延长光照时间
2．唐诗“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催”中提及的葡萄美酒的生产过程应用了许多生物学原理。下列叙述错误的是（）
A．在酿造葡萄酒时，适当通气有利于酵母菌的生长和繁殖
B．适度翻耕土地能促进葡萄根系通过自由扩散方式吸收无机盐
C．在炎热的夏季，对葡萄叶片进行适度的遮光可提高产量
D．在葡萄藤间种植草莓能有效提高光能和土地的利用效率
3．(2024·茂名期末)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速率，结果如下图所示。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
4．研究光照强度对水绵光合速率的影响，得到如下图所示曲线，下列叙述错误的是（）
A．A点时植物不进行光合作用
B．B点光照强度下，光合速率等于呼吸速率
C．D点是光合速率达到最大时所需的最小光照强度
D．D～E段限制光合速率的因素是光照强度
5．(2024·潮州潮安期末)广州夏季榕树因“垂一方之美荫，来万里之清风”深得市民喜爱。下图是榕树在夏季晴朗白天叶片光合作用的曲线图，d～e段NADPH和NADP＋积累速率分别是（）
A．增加、下降 B．下降、增加
C．增加、增加 D．下降、下降
6．植物工厂是在人工智能精密控制光照、温度、二氧化碳和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物的生产系统。以下说法错误的是（）
A．植物工厂具有生长周期短和空间利用率高的特点
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．宜选择红光和蓝紫光光源并设定合理的昼夜温差
D．提升CO2浓度至饱和点可以获取更大的光合速率
7．(2025·清远期末)农谚是我国劳动人民经过无数实践总结出的智慧结晶，蕴含着许多科学道理。下列关于农谚的解释，错误的是（）
A．“立春三场雨，遍地都是米”是说雨水对农作物的生长有利，能提高农作物的产量
B．“三伏不热，五谷不结”是指适当高温有利于农作物中有机物的积累
C．“正其行，通其风”是指农作物应该保持空气流通，提高CO2浓度以提高光合效率
D．“庄稼一枝花，全靠粪当家”指明农作物可吸收粪便当中的有机物和无机盐，长得更好
8．(2025·东莞中学)某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。下列说法正确的是（）
甲
乙
A．该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于无关变量
B．图乙b～c段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降
C．图乙c点之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加，光合作用增强
D．将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度
9．(2024·梅州期末)对下图中各曲线的解释，正确的是（）
A B C D
A．图A可表示青蛙耗氧量随环境温度不同而变化的情况
B．图B可表示乳酸菌在代谢中CO2产生速率与O2浓度之间的关系
C．图C可表示一片小树林在一天内CO2浓度随时间的变化情况
D．图D可表示从大豆种子萌发到成熟植株的过程中，有机物含量的变化情况
10．(2024·佛山期末)广东是荔枝的主要产地。荔枝品种丰富，目前主栽品种有糯米糍、妃子笑等。为了给提高荔枝的产量和品质提供指导依据，研究人员测定了两品种荔枝在盛花期白天的净光合速率，结果如下图所示。回答下列问题：
(1)白天荔枝叶肉细胞产生ATP的场所有__ __，C3的还原过程需要接受__ __等物质释放的能量。
(2)两个品种的荔枝在11：30时净光合速率都明显下降，原因是__ __。
(3)据图分析，__ __(填“能”或“不能”)判断糯米糍一整天有机物的积累量更多，理由是 __。
(4)为进一步探究影响糯米糍和妃子笑产量的因素，研究者通过相关实验研究发现在13：30～16：30间，叶肉细胞间的CO2浓度增加，但光合速率反而下降，此时引起光合速率下降的原因可能是 __(答出3点)。
11．(2025·广州天河区期末)某课题小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定不同时间点某植物幼苗的光合速率，结果如下图所示。图中括号内的数字表示时间，11时的光合速率、14时的光照强度为一天中的最大值。下列叙述正确的是（）
A．F点表示光照强度最大，产生ATP、NADPH速率最快
B．A点表示6时和18时光合速率相等，所以A点为光补偿点
C．8时到10时限制该植物幼苗光合速率的主要环境因素为CO2浓度
D．15时的光合速率小于11时，可能是暗反应速率慢导致的
12．(2025·东莞期末)木麻黄是我国南方滨海地区防风固堤的优良树种。科研人员研究不同程度的盐胁迫对木麻黄叶片光合作用的影响，结果如表所示。请回答：
组别 叶绿素 含量/ (mg·g－1) 气孔导度/ (mmol·m－2 ·s－1) 净光合速率/ (μmol·m－2 ·s－1) 胞间CO2 浓度/(μmol· mol－1)
对照组 3.9 0.80 11.2 339
低盐胁迫 4.0 0.67 10.7 335
中盐胁迫 3.2 0.33 5.5 241
高盐胁迫 2.1 0.12 1.1 332
(1)木麻黄的光合色素分布在叶绿体的__ __。光反应产生的ATP和NADPH驱动暗反应中的__ __过程，该过程中NADPH的作用是__ __。
(2)该实验中的净光合速率可用 __作为测定指标。据表推测，中盐胁迫下木麻黄叶片净光合速率降低的原因可能是一方面 __；另一方面气孔导度下降，CO2固定量减少，暗反应速率下降。
(3)据表分析，高盐胁迫下气孔导度不是光合作用的制约因素，判断依据是__ __。
13．(2024·广州期末)黑藻固定CO2有两条途径(如图)：①CO2在核酮糖－1，5－二磷酸羧化酶(Rubisco)催化下直接与C5反应生成C3，该途径为C3途径；②CO2先在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)催化下与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反应生成C4(四碳化合物)，当C4储存到一定量时分解放出CO2参与暗反应，该途径为C4途径。PEPC对CO2亲和力是Rubisco的几十倍。回答下列问题：
(1)黑藻细胞固定CO2的具体场所有__ __。C3的还原需要__ __(填物质名称)提供能量。
(2)在某光照强度下测得黑藻净光合速率为17.02 μmol CO2·h－1·mg－1，此时光合作用产生O2的去向有__ __；若要计算黑藻的实际光合速率，还需要测定 __ __。
(3)为了探究低浓度CO2对黑藻固定CO2途径的影响，科研人员进行相关实验，实验结果如下图所示。
①研究结果表明，经低浓度CO2诱导，黑藻固定CO2主要途径的变化是__ __(填“C3途径转变为C4途径”或“C4途径转变为C3途径”)。
②若用14CO2以同位素标记法对此实验结论进行验证，简要写出你的实验设计思路： __。
第3课时 光合作用原理的应用
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11
答案 A B A D B B D B D D
1．A
2．B 解析：酵母菌属于兼性厌氧型微生物，适当通气有利于酵母菌通过有氧呼吸进行生长和繁殖，A正确；适度翻耕土地能增强根细胞的有氧呼吸，促进葡萄根系通过主动运输方式吸收无机盐，B错误；在炎热的夏季，对葡萄叶片进行适度的遮光可降低蒸腾作用，避免气孔关闭，增大光合速率，提高产量，C正确；在葡萄藤间种植草莓，利用葡萄与草莓对光的需求量不同，能有效提高光能和土地的利用效率，D正确。
3．A 解析：题图曲线体现了光照强度对光合速率的影响，当氧气释放速率达到X时，氧气释放速率已不再随光照强度的增加而增大，要提高X，就需要考虑改变影响光合作用的其他因素，如可增加叶片周围环境CO2浓度；在4 ℃的冷室中，叶片中与光合作用有关的酶活性降低，光合速率下降，不能提高X；给光源加滤光片等同于降低光照强度，X可能降低；缩小冷光源与叶片的距离可增加光照强度，但对X无影响。
4．D 解析：图中A点时，光照强度为0，此时植物只能进行呼吸作用，A正确；图中B表示光补偿点，此时光合速率等于呼吸速率，B正确；D点时达到光饱和点，此时光合速率也达到了最大值，是光合速率达到最大时所需的最小光照强度，C正确；D～E段限制光合作用的因素不再是光照强度，而是温度或二氧化碳浓度等，D错误。
5．B 解析：据图可知，d～e段光照变弱，光反应变慢，产生的NADPH和ATP减少，NADPH积累速率下降，分解成NADP＋，则NADP＋积累速率增加。
6．B 解析：植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物连续生产的高效农业系统，具有生长周期短、空间利用率高、一年四季不间断生产等特点，A正确。为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误。植物中光合色素主要吸收红光和蓝紫光，因此宜选择红光和蓝紫光光源；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使有机物分解减少，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确。CO2是光合作用的原料，一定的CO2浓度范围内，随着CO2浓度升高，光合速率增强，因此提升CO2浓度至饱和点可以获取更大的光合速率，D正确。
7．D 解析：水参与细胞中的许多代谢反应，水是光合作用的反应物，“立春三场雨，遍地都是米”是说雨水对农作物的生长有利，能提高农作物的产量，A正确；温度会影响酶的活性，进而影响光合作用，“三伏不热，五谷不结”是指适当高温有利于农作物中有机物的积累，B正确；光合作用需要二氧化碳的参与，“正其行，通其风”是指农作物应该保持空气流通，提高CO2浓度以提高光合效率，C正确；农作物不能吸收粪便中的有机物，能利用的是有机物被降解后产生的无机盐等物质，D错误。
8．B 解析：结合图乙分析，该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于因变量，A错误；图乙b～c段平缓，推测此阶段限制其光合作用速率的主要因素不是CO2浓度，可能是光照强度，适当缩短台灯与烧杯的距离可使曲线进一步下降，B正确；图乙c点之后曲线上升，小圆叶片上浮到液面所需要的时间更长，说明随NaHCO3浓度增加，光合作用强度下降，C错误；测定小圆叶片细胞呼吸强度需要在黑暗条件下进行，此外细胞呼吸消耗O2，产生CO2，CO2会被NaOH溶液吸收，叶片不能上浮，无法测得气体体积变化，因此将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，不能测定小圆叶片的细胞呼吸强度，D错误。
9．D 解析：青蛙为变温动物，外界环境温度升高，代谢加快，耗氧量会增加，A错误；乳酸菌是厌氧生物，在有氧的环境中不能生存，且乳酸菌无氧呼吸的产物没有二氧化碳，B错误；小树林中，白天(如6～12时)植物的光合速率大于呼吸速率，故二氧化碳浓度应呈下降趋势，C错误；大豆萌发的过程中，开始只有呼吸作用，有机物含量降低，随后可以进行光合作用，当光合速率大于呼吸速率，有机物的含量又会升高，D正确。
10．(1)细胞质基质、叶绿体、线粒体 ATP、NADPH (2)中午光照过强，温度高，会导致荔枝的气孔关闭，导致CO2供应减少，从而抑制了荔枝的光合作用 (3)不能 题中没有两个品种夜晚的呼吸速率信息，仅靠8：30到16：30的净光合速率，不能判断糯米糍一整天有机物的积累量更多 (4)光照强度降低、温度降低、与光合作用有关酶的活性降低
解析：(1)白天叶肉细胞可同时进行有氧呼吸和光合作用，因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。NADPH和ATP可以为C3的还原过程提供能量。
11．D 解析：11时的光合速率最大，产生ATP、NADPH速率最快，F点表示光照强度最大，但光合速率不是最大，A错误；光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，A点表示6时和18时光合速率相等，但不能确定光补偿点，B错误；8时到10时光照强度逐渐增强，光合速率也增强，限制该植物幼苗光合速率的主要环境因素为光照强度，C错误；15时光照强度与11时相同，但光合速率小于11时，可能是因为温度较高，气孔关闭，二氧化碳供应不足，暗反应速率慢，D正确。
12．(1)类囊体薄膜 C3的还原 供能和作为还原剂 (2)单位时间、单位叶面积的CO2的吸收量、O2的释放量、有机物的积累量 叶绿素含量减少，使光反应速率下降，产生的ATP和NADPH减少 (3)气孔导度下降，但胞间CO2浓度与对照组相差不大
解析：(1)光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜。暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。因此光反应阶段产生的ATP和NADPH驱动暗反应中C3的还原过程，NADPH的作用是供能和作为还原剂。
13．(1)细胞质基质、叶绿体基质 NADPH和ATP (2)进入线粒体用于细胞呼吸和释放到空气中 呼吸速率 (3)①C3途径转变为C4途径 ②将若干大小、长势基本一致的健壮黑藻随机均分为两组，一组在低浓度14CO2下培养，另一组在高浓度14CO2下培养，其他条件相同且适宜。定期检测并记录两组黑藻细胞中14C4的放射性强度
解析：(1)分析图可知，黑藻细胞一方面可以在细胞质基质中将低浓度的CO2固定为C4，另一方面可以在叶绿体基质中利用高浓度的CO2与C5结合生成C3，故黑藻固定CO2的具体场所是细胞质基质、叶绿体基质。(2)在某光照强度下测得黑藻净光合速率为17.02 μmol CO2·h－1·mg－1，净光合速率大于0，产生的O2除了进入线粒体进行有氧呼吸之外，多的会释放到周围的环境中。实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故要计算实际光合速率还需要测定呼吸速率。(3)①根据图表可知，低浓度CO2下，黑藻中的PEPC活性显著增强，黑藻固定CO2的主要途径由C3途径转变为C4途径。②若用14CO2以同位素标记法对此实验结论进行验证，实验的自变量是CO2的浓度，因变量是C4的放射性，其他无关变量应适宜且一致。实验设计思路见答案。第3课时 光合作用原理的应用
目标一 探究影响光合作用强度的环境因素
一、光合作用的强度
1．概念(教材P105)
2．衡量指标
3．影响因素(教材P105)
确定 依据 光合作用的原料——__ __，动力——__ __，都是影响光合作用强度的因素
举例 分析 ①环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响__ __而影响光合作用的进行； ②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； ③影响__ __的因素(如温度)
二、实验：探究影响光合作用强度的环境因素
1．实验原理
(1)叶片中含有空气，__ __叶片__ __
O2充满细胞间隙，叶片__ __。
(2)根据单位时间小圆形叶片浮起的__ __，探究光照强度与光合作用强度的关系。
2．实验步骤(教材P105)
3．实验装置分析及变量分析
(1)自变量的设置：__ __是自变量，可以通过调整台灯与烧杯之间的__ __来调节其大小。
(2)中间盛水的玻璃柱的作用：__ __。
(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量多少或者浮起相同数量的叶片所用的__ __来衡量光合作用的强弱。
4．实验结果：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量__ __。
5．实验结论：在一定范围内，随着光照强度的不断增加，光合作用强度__ __。
水蕴草原产于南美洲，近年来已成为亚洲地区池塘、溪河等水域中的常见野生植物之一。某生物兴趣小组用长势相近的水蕴草分成甲、乙两组，用如图实验装置进行实验，定时记录倒置的试管顶端的气体量。该实验的目的是（）
A．探究环境温度对光合速率的影响
B．探究光照强度对光合速率的影响
C．探究环境温度对呼吸速率的影响
D．探究光照强度对呼吸速率的影响
目标二 影响光合作用强度的环境因素及其应用
一、环境因素对光合作用的影响及应用
1．常见单因子因变量对光合作用的影响及其应用
(1)光照强度
原理 光照强度直接影响__ __阶段，制约__ __的生成，进而制约暗反应阶段
曲线模型 及分析
应用 ①温室生产中，适当__ __，可以提高光合速率，使作物增产； ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物__ __，如图中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能
(2)CO2浓度
原理 CO2影响__ __阶段，制约C3的形成
曲线模型 及分析 图1 图2 图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点
应用 在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等__ __，提高光合速率
(3)温度
原理 温度通过影响__ __影响光合作用
曲线模型 及分析 A～B段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大 B点：酶的最适温度，光合速率最大 B～C段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50 ℃左右光合速率几乎为零
应用 温室栽培植物时，白天__ __温度，以提高光合速率；晚上__ __，以降低细胞呼吸速率，提高植物有机物的__ __
(4)矿质元素和水分
①原理
a．N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素。
b．水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响__ __，从而影响CO2供应。
②应用：a．合理施肥；b．预防干旱，合理灌溉。
2．多因子变量对光合速率的影响
图中：a．高CO2浓度，b．中CO2浓度，c．低CO2浓度；①强光照，②中光照，③低光照。
曲线 分析 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高； Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子等
应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，提高光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当__ __以提高光合速率
二、夏季植物一天中光合作用强度变化
1．自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
(1)曲线分析
M～N和 P～Q 夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减小
N～P 光合作用与呼吸作用同时进行
N～A和 E～P 清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少
A点和 E点 光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变
A～E 光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加
C点 叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象
E点 光合作用产物的积累量最大
(2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2量表示)
一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S3－(S1＋S2)。
2．密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化
图1
图2
(1)光合速率等于呼吸速率的点：C、E。
(2)图1中若N点低于虚线，则该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2含量减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。
(3)图2中若N点低于虚线，则该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2含量减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
中秋节前后，桂花怒放，浓香扑鼻，令人神清气爽。下图为某科研小组测定桂花在不同光照条件下的净光合速率，下列有关叙述错误的是（）
A．桂花的叶绿体中有大量由类囊体堆叠而成的基粒
B．可在夜间适当补充红色或者蓝紫色光源，以促进桂花幼苗快速生长
C．白天光照情况下，适当提高温度，光补偿点可能会右移
D．曲线与横坐标的交点为0，说明光照强度太低，桂花不进行光合作用
夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如下图所示，下列说法正确的是（）
A．甲植株在a点开始进行光合作用
B．乙植株b点有机物积累量最多
C．d～e段补充光源可增加甲、乙农作物的产量
D．c点提高环境中CO2浓度可以使乙光合作用增强
一、知识自主构建
二、概念诊断评价
1．探究实验中，圆形小叶片浮起是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的。 （）
2．CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的。 （）
3．CO2浓度越大，光合作用效率就越高。（）
4．光照强度影响光合作用速率，但光质不影响。（）
5．温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化。（）
三、学情随堂评价
1．(2024·揭阳阶段考)下列关于“探究光照强度对光合速率的影响”实验的叙述，错误的是（）
A．实验过程中注射器的作用是排除小圆片内的气体
B．可以通过观察小圆片上浮所需要的时间来反映光合速率
C．实验的自变量是光照强度，可在相同的距离下放置不同瓦数的灯泡来控制
D．如果升高环境温度，小圆片上浮时间会缩短
2．将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中，保持适宜的pH和温度，改变其他条件，测定细胞溶解氧的量，结果如下图所示。下列有关绿藻细胞代谢的叙述，正确的是（）
A．实验全过程绿藻细胞都进行呼吸作用
B．第5 min开始发生光能转化为化学能
C．第7 min C5的含量瞬间增加
D．9～12 min，光合作用速率大于呼吸作用速率
3．(2024·惠州模拟)下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是（）
甲 乙 丙
A．图甲中a点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量
B．图乙中c点与d点相比，相同时间内c点叶肉细胞中C3的消耗量多
C．图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度和光照强度
D．图丙中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变
4．开发生物燃料替代化石燃料，可实现节能减排。下图为生物燃料生产装置示意图，据图分析，以下不合理的是（）
A．要增加产油量，白天、晚上都要适当升高温度
B．该体系产油量的高低与生长箱中pH、温度有关
C．图中①为CO2，增大CO2浓度可增加海藻油的生成量
D．与绿光相比，用相同光照强度的蓝光照射可增大产油量
第3课时 光合作用原理的应用
新知导学
目标一 探究影响光合作用强度的环境因素
一、 2.O2 CO2 有机物
二、 1.(1)上浮 下沉 上浮 (2)数量的多少
3．(1)光照强度 距离 (2)吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响 (3)时间长短
4．越多
5．不断增强
例1 A 解析：从实验装置中看出，实验的自变量为温度(15 ℃、30 ℃)，因变量为产生的气体量，该气体是由光合作用产生的氧气，因此实验可探究环境温度对光合作用速率的影响。
目标二 影响光合作用强度的环境因素及其应用
一、 1.(1)光反应 NADPH和ATP 增强光照强度 低 (2)暗反应 增大CO2浓度 (3)酶的活性 调到光合作用最适 适当降低温度 积累量 (4)①气孔的开闭
2．增加光照强度和CO2浓度
例2 D 解析：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，在夜间适当补充红色或者蓝紫色光源，可以促进桂花幼苗的快速生长，B正确；适当提高温度，若光合作用的增加值小于呼吸作用的增加值，则应给予更强的光照才能使光合作用与呼吸作用强度相等，故光补偿点可能向右移动，C正确；曲线与横坐标的交点处，表示光补偿点，此时光合作用强度与呼吸作用强度相等，即净光合速率为0，D错误。
例3 C 解析：甲植株在a点之前，有光照时便开始进行光合作用，A错误；乙植物有机物积累量最多是18时，因为18时之前光合速率大于呼吸速率，一直积累有机物，18时之后呼吸速率大于光合速率，开始消耗有机物，B错误；d～e段光合速率下降的原因为光照强度减弱，所以d～e段补充光源可增加甲、乙农作物的产量，C正确；c点光合速率降低是由于高温下气孔关闭，导致CO2供应不足，即使c点提高环境中CO2浓度，由于气孔关闭，也不能使乙光合作用增强，D错误。
随堂内化
一、光反应 二氧化碳 温度 水分
二、 1.? 2.√ 3.? 4.? 5.?
三、 1.D 解析：如果升高环境温度，有可能会使酶的活性下降，进而导致光合速率下降，小圆片上浮时间会延长。
2．A 解析：实验全过程中绿藻细胞是有活性的，所以能进行呼吸作用，A正确；第4 min起给予光照，开始进行光合作用，光能转化为化学能，B错误；第7 min添加一定量的CO2，导致CO2固定过程加快，C5的含量瞬间减少，C错误；9～12 min，细胞悬浮液中溶解氧的浓度不变，说明光合作用速率等于呼吸作用速率，D错误。
3．A 解析：图甲中a点时光合速率不再增大，且已是高浓度CO2，限制因素应该是光照强度和CO2浓度之外的其他因素，如可能是叶绿体中色素的含量，A正确；图乙中c点比d点光合速率低，相同时间内c点叶肉细胞中C3的消耗量少，B错误；图中M、N、P点的限制因素分别是光照强度、光照强度和温度(即各自的横坐标)，C错误；图丙中，随着温度的升高，光合速率提高，但超过最适温度，光合速率将下降，D错误。
4．A 解析：要增加产油量，白天要适当升高温度以增加光合速率，夜间适当降低温度以降低呼吸速率，A错误；该生产装置依赖海洋微藻的生命活动，生命活动离不开酶的参与，而酶的活性受到温度和pH等影响，故该体系产油量的高低与生长箱中pH、温度有关，B正确；光合作用需要二氧化碳作为原料，故图中①为二氧化碳，适当增加二氧化碳的浓度可提高光合作用速率，进而增加海藻油的生成量，C正确；由于光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，而光合色素几乎不吸收绿光，故与绿光相比，用相同光照强度的蓝光照射能增加光合速率，可增大产油量，D正确。(共86张PPT)
第5章
第4节 光合作用与能量转化
细胞的能量供应和利用
第3课时 光合作用原理的应用
知识目标 素养目标
1．探究影响光合作用强度的环境因素(难点)； 2．关注光合作用原理在生产实践中的应用 科学思维：通过实验分析，理解环境因素对光合作用强度的影响，构建环境因素对光合作用强度影响的曲线模型；
科学探究：根据实验目的，设计实验探究光合作用的影响因素，制订并实施实验方案，分析相关的实验装置；
社会责任：根据光合作用原理指导生产实践，提高解决生产和生活问题的能力
新知导学
①_____利用量
②______产生量
③__________合成量
一、光合作用的强度
1．概念(教材P105)：简单地说，就是指植物在____________内通过光合作用__________________。
2．衡量指标
探究影响光合作用强度的环境因素
单位时间
制造糖类的数量
O2
CO2
有机物
目标
一
单位时间内
3．影响因素(教材P105)
确定依据 光合作用的原料——__________，动力——________，都是影响光合作用强度的因素
举例分析 ①环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响______________而影响光合作用的进行；
②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；
③影响__________的因素(如温度)
水、CO2
光能
CO2的供应量
形成和结构
酶活性
二、实验：探究影响光合作用强度的环境因素
1．实验原理
(2)根据单位时间小圆形叶片浮起的______________，探究光照强度与光合作用强度的关系。
上浮
下沉
上浮
数量的多少
2．实验步骤(教材P105)
①打：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径为0.6 cm)圆形小叶片30片。
②抽：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体，重复2～3次。
③沉：将抽出内部气体的圆形小叶片放入________处盛有清水的烧杯中，圆形小叶片全部沉到水底。
④吹：取3只小烧杯，分别倒入等量富含______清水(可以事先通过________的方法补充CO2，也可以用质量分数为1%～2%的_____________来提供CO2)。
⑤照：向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，分别置于______________三种光照下(5W的LED灯)。
⑥观：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________。
黑暗
CO2
吹气
NaHCO3溶液
强、中、弱
数量
放黑暗处是防止圆形小叶片在实验开始前进行光合作用
3．实验装置分析及变量分析
(1)自变量的设置：____________是自变量，
可以通过调整台灯与烧杯之间的________来调
节其大小。
(2)中间盛水的玻璃柱的作用：_________________________________________ _______。
(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量多少或者浮起相同数量的叶片所用的____________来衡量光合作用的强弱。
光照强度
距离
吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响
时间长短
4．实验结果：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量________。
5．实验结论：在一定范围内，随着光照强度的不断增加，光合作用强度____________。
越多
不断增强
水蕴草原产于南美洲，近年来已成为亚洲地区池塘、溪河等水域中的常见野生植物之一。某生物兴趣小组用长势相近的水蕴草分成甲、乙两组，用如图实验装置进行实验，定时记录倒置的试管顶端的气体量。该实验的目的是 ( )
A．探究环境温度对光合速率的影响
B．探究光照强度对光合速率的影响
C．探究环境温度对呼吸速率的影响
D．探究光照强度对呼吸速率的影响
1
A
解析：从实验装置中看出，实验的自变量为温度(15 ℃、30 ℃)，因变量为产生的气体量，该气体是由光合作用产生的氧气，因此实验可探究环境温度对光合作用速率的影响。
一、环境因素对光合作用的影响及应用
1．常见单因子因变量对光合作用的影响及其应用
(1)光照强度
影响光合作用强度的环境因素及其应用
原理 光照强度直接影响__________阶段，制约________________的生成，进而制约暗反应阶段
光反应
NADPH和ATP
目标
二
曲线模型及分析
应用
①温室生产中，适当________________，可以提高光合速率，使作物增产；
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物______，如图中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能
增强光照强度
低
(2)CO2浓度
原理 CO2影响__________阶段，制约C3的形成
曲线模型及分析 图1 图2 图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点
应用 在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等______________，提高光合速率
暗反应
增大CO2浓度
(3)温度
原理 温度通过影响____________影响光合作用
曲线 模型 及分析 A～B段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大
B点：酶的最适温度，光合速率最大
B～C段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50 ℃左右光合速率几乎为零
应用 温室栽培植物时，白天___________________温度，以提高光合速率；晚上________________，以降低细胞呼吸速率，提高植物有机物的__________
酶的活性
调到光合作用最适
适当降低温度
积累量
(4)矿质元素和水分
①原理
a．N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素。
b．水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响______________，从而影响CO2供应。
②应用：a．合理施肥；b．预防干旱，合理灌溉。
气孔的开闭
2．多因子变量对光合速率的影响
图中：a．高CO2浓度，b．中CO2浓度，c．低CO2浓度；①强光照，②中光照，③低光照。
曲线 分析 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高；
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子等
应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，提高光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当________________________以提高光合速率
增加光照强度和CO2浓度
[思考] 下面的曲线表示光照强度和光合作用强度之间的关系，请分析：
(1)图中O～A段代表________________，其大小主要受________(环境因素)的影响。________段代表C点净光合作用强度，即总光合作用强度－呼吸作用强度。
呼吸作用强度
温度
C～D
(2)D～E段的含义是什么？如果此时要增加光合作用强度，可以采取哪些措施？
提示：D～E段光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。可以通过调整温度和增加CO2浓度等措施增加光合作用强度。
(3)若光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，这是在25 ℃测得的曲线，若温度升至30 ℃，则曲线中A点________，B点________。
下移
右移
二、夏季植物一天中光合作用强度变化
1．自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
(1)曲线分析
M～N和 P～Q 夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减小
N～P 光合作用与呼吸作用同时进行
N～A和 E～P 清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少
A点和E点 光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变
A～E 光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加
C点 叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象
E点 光合作用产物的积累量最大
(2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2量表示)
一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S3－(S1＋S2)。
2．密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化
(1)光合速率等于呼吸速率的点：C、E。
(2)图1中若N点低于虚线，则该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2含量减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。
(3)图2中若N点低于虚线，则该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2含量减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
图1
图2
中秋节前后，桂花怒放，浓香扑鼻，令人神清气爽。下图为某科研小组测定桂花在不同光照条件下的净光合速率，下列有关叙述错误的是 ( )
A．桂花的叶绿体中有大量由类囊体堆叠而成的基粒
2
B．可在夜间适当补充红色或者蓝紫色光源，以促进桂花幼苗快速生长
C．白天光照情况下，适当提高温度，光补偿点可能会右移
D．曲线与横坐标的交点为0，说明光照强度太低，桂花不进行光合作用
D
解析：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，在夜间适当补充红色或者蓝紫色光源，可以促进桂花幼苗的快速生长，B正确；适当提高温度，若光合作用的增加值小于呼吸作用的增加值，则应给予更强的光照才能使光合作用与呼吸作用强度相等，故光补偿点可能向右移动，C正确；曲线与横坐标的交点处，表示光补偿点，此时光合作用强度与呼吸作用强度相等，即净光合速率为0，D错误。
夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如右图所示，下列说法正确的是 ( )
A．甲植株在a点开始进行光合作用
B．乙植株b点有机物积累量最多
3
C
C．d～e段补充光源可增加甲、乙农作物的产量
D．c点提高环境中CO2浓度可以使乙光合作用增强
解析：甲植株在a点之前，有光照时便开始进行光合作用，A错误；乙植物有机物积累量最多是18时，因为18时之前光合速率大于呼吸速率，一直积累有机物，18时之后呼吸速率大于光合速率，开始消耗有机物，B错误；d～e段光合速率下降的原因为光照强度减弱，所以d～e段补充光源可增加甲、乙农作物的产量，C正确；c点光合速率降低是由于高温下气孔关闭，导致CO2供应不足，即使c点提高环境中CO2浓度，由于气孔关闭，也不能使乙光合作用增强，D错误。
随堂内化
一、知识构建评价
光反应
二氧化碳
温度
水分
二、概念诊断评价
1．探究实验中，圆形小叶片浮起是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的。 ( )
2．CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的。 ( )
3．CO2浓度越大，光合作用效率就越高。 ( )
4．光照强度影响光合作用速率，但光质不影响。 ( )
5．温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化。 ( )
×
√
×
×
×
三、学情随堂评价
1．(2024·揭阳阶段考)下列关于“探究光照强度对光合速率的影响”实验的叙述，错误的是 ( )
A．实验过程中注射器的作用是排除小圆片内的气体
B．可以通过观察小圆片上浮所需要的时间来反映光合速率
C．实验的自变量是光照强度，可在相同的距离下放置不同瓦数的灯泡来控制
D．如果升高环境温度，小圆片上浮时间会缩短
D
解析：如果升高环境温度，有可能会使酶的活性下降，进而导致光合速率下降，小圆片上浮时间会延长。
2．将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中，保持适宜的pH和温度，改变其他条件，测定细胞溶解氧的量，结果如右图所示。下列有关绿藻细胞代谢的叙述，正确的是( )
A．实验全过程绿藻细胞都进行呼吸作用
B．第5 min开始发生光能转化为化学能
C．第7 min C5的含量瞬间增加
D．9～12 min，光合作用速率大于呼吸作用速率
A
解析：实验全过程中绿藻细胞是有活性的，所以能进行呼吸作用，A正确；第4 min起给予光照，开始进行光合作用，光能转化为化学能，B错误；第7 min添加一定量的CO2，导致CO2固定过程加快，C5的含量瞬间减少，C错误；9～12 min，细胞悬浮液中溶解氧的浓度不变，说明光合作用速率等于呼吸作用速率，D错误。
3．(2024·惠州模拟)下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是 ( )
A．图甲中a点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量
B．图乙中c点与d点相比，相同时间内c点叶肉细胞中C3的消耗量多
C．图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度和光照强度
D．图丙中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变
A
甲 乙 丙
解析：图甲中a点时光合速率不再增大，且已是高浓度CO2，限制因素应该是光照强度和CO2浓度之外的其他因素，如可能是叶绿体中色素的含量，A正确；图乙中c点比d点光合速率低，相同时间内c点叶肉细胞中C3的消耗量少，B错误；图中M、N、P点的限制因素分别是光照强度、光照强度和温度(即各自的横坐标)，C错误；图丙中，随着温度的升高，光合速率提高，但超过最适温度，光合速率将下降，D错误。
4．开发生物燃料替代化石燃料，可实现节能减排。右图为生物燃料生产装置示意图，据图分析，以下不合理的是( )
A．要增加产油量，白天、晚上都要适当升高温度
B．该体系产油量的高低与生长箱中pH、温度有关
C．图中①为CO2，增大CO2浓度可增加海藻油的生成量
D．与绿光相比，用相同光照强度的蓝光照射可增大产油量
A
解析：要增加产油量，白天要适当升高温度以增加光合速率，夜间适当降低温度以降低呼吸速率，A错误；该生产装置依赖海洋微藻的生命活动，生命活动离不开酶的参与，而酶的活性受到温度和pH等影响，故该体系产油量的高低与生长箱中pH、温度有关，B正确；光合作用需要二氧化碳作为原料，故图中①为二氧化碳，适当增加二氧化碳的浓度可提高光合作用速率，进而增加海藻油的生成量，C正确；由于光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，而光合色素几乎不吸收绿光，故与绿光相比，用相同光照强度的蓝光照射能增加光合速率，可增大产油量，D正确。
教材参考答案及详解
思考·讨论(P103)
1．不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解、产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
2．能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有 H2O，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
3．光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。
4．如图所示：
ADP＋Pi—→ATP
思考·讨论(P104)
1．光反应与暗反应的区别如表所示：
对比项目 光反应 暗反应
所需条件 必须有光 有光、无光均可
进行场所 类囊体膜 叶绿体基质
发生的 物质变化 H2O分解成O2和H＋；H＋与NADP＋结合形成NADPH，ADP和Pi结合形成ATP CO2固定；C3还原(生成糖类)；ATP转化成ADP和Pi，NADPH转化为H＋和NADP＋
能量转化 光能转化为ATP、NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能
2．物质联系：光反应生成的 ATP 和 NADPH 供暗反应C3的还原利用，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi 和 NADP＋。
能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
旁栏思考题(P105)
我们观测到的光合作用指标——O2产生量实际是光合作用的O2释放量，其加上植物自身呼吸作用的O2消耗量才是植物光合作用实际产生的总O2量。
练习与应用(P106)
一、概念检测
1．(1)√
(2)× 解析：光反应只能在光照条件下进行，暗反应在有光、无光条件下均能进行。
(3)× 解析：影响光反应的因素会影响暗反应，如温度。
2． D 解析：CO2 参与暗反应，与 C5结合形成 C3，C3 在 ATP、NADPH 和有关酶的作用下形成糖类。
3．如图所示：
二、拓展应用
1．(1) 光照强度逐渐增大 (2) 此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制 (3) 光照强度不断减弱 (4) 光照强度、温度 (5) 根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。
2．植物的生活需要水、无机盐、阳光、适宜的温度、空气(含有二氧化碳)，从给出的信息可以看出，植物生长的基本条件都是满足的，因此，只要没有病虫害等不利因素，这株植物(幼苗)就能够生存一段时间。但究竟能够生存多长时间，涉及的问题很多。
潮湿的土壤含有水分，植物根系吸收水分后，大部分可通过蒸腾作用散失到空气中，由于玻璃瓶是密闭的，散失到空气中的水分能够凝结，回归土壤供植物体循环利用。但是，随着植株的生长，越来越多的水分通过光合作用成为有机物的组成部分，尽管有机物能够通过呼吸作用释放出二氧化碳和水(这些水既可以散失到空气中回归土壤，也可以在叶片细胞中直接用于光合作用)，毕竟有机物是不断积累的，这意味着回归到土壤的水分会越来越少，有可能成为影响植物生存的限制因素。因此，要预测植物生存的时间，需要知道土壤含水量和植物体内有机物积累速率等信息。
土壤中的无机盐被植物根系吸收以后，绝大部分成为植物体的组成成分(少量可能随落叶归还土壤)，因此难以循环利用，但植物对无机盐的需求量是很少的，土壤中无机盐到底能满足植物体生长多长时间的需要，与土壤的多少、土壤中各种无机盐的含量、植株的大小等有关，这些信息是任务提示中没有给出的，因此不能从这方面作出准确预测。
从给出信息可知，在阳光和温度方面不存在制约瓶中植物生存的问题。二氧化碳是植物进行光合作用必需的原料之一。瓶中的二氧化碳通过植物的光合作用被植物体利用，转化为有机物。有机物通过植物的呼吸作用分解成二氧化碳和水。可见二氧化碳在植物体和瓶中空气之间是可以循环的。但是随着植株的生长，有机物会不断积累，这意味着中空气所含的二氧化碳会逐渐减少。要预测瓶中二氧化碳能维持植物体生存多长时间，还需要知道瓶中二氧化碳总量、植物体光合速率、呼吸速率或有机物积累速率等信息。
上述推理大多是建立在植物体不断生长基础上的，这是因为玻璃瓶容积小，植物幼苗正处于生长期。此外，瓶中植物生存时间的长短，还与植物的种类有关。如果是寿命很短的某种草本植物，即使瓶中各种条件长久适宜，植物生存的时间也不会长。
【第5章复习与提高(P108)参考答案】
一、选择题
1．B 解析：ATP 也可以由光合作用产生。
2．B 解析：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶的作用是催化纤维素的水解，从而去除细胞壁。
3．B 解析：当温度为t2时，化学反应速率最快，即酶的催化效率最高，降低
活化能的效果最显著，则该反应需要的活化能最低，A错误；当反应物浓度增大时，化学反应速率可能加快，t2对应的数值可能会增加，B正确；酶适合在低温条件下保存，C错误；t1时，低温只是抑制了酶的活性，但酶的空间结构没有被破坏，而t3时，高温下酶的空间结构已遭破坏，D错误。
4．C 解析：叶绿体中含有色素，能吸收光能，将水分解，产生氧气和 H＋。叶绿体和线粒体都具有双层膜结构，都发生水参与的反应，都能产生ATP。
5．D 解析：叶绿体基质中消耗 ATP，不能合成 ATP。
6．D 解析：高纬度地区(夏季的白天长)，阳光充足，而且光照强烈，所以那里的瓜果进行光合作用的时间长，光合作用的强度大，积累的糖类多。而夜间温度比较低，植株的细胞呼吸相对比较弱，消耗的糖类物质就会比较少。这样，瓜果内积累的糖类比较多。细胞内的糖类在有关酶的催化作用下，最终转化成果糖和葡萄糖等，所以特别甜。
二、非选择题
1．光合作用与细胞呼吸的区别与联系如下表所示：
比较项目 光合作用 呼吸作用
区别 部位 含有叶绿体的细胞，其场所是叶绿体 所有生活的细胞，主要场所是线粒体
条件 光，酶 有光无光均可，酶
原料 CO2和H2O 有机物和O2
产物 有机物和O2 CO2和H2O
实质(物质和 能量变化) CO2转化为糖类等有机物，光能转化为化学能储存在葡萄糖等有机物中 分解有机物产生CO2和H2O，同时释放能量
联系 光合作用与呼吸作用是相互依存的关系，光合作用为生物的呼吸作用提供O2和有机物，对绿色植物而言，呼吸作用为光合作用提供必要的能量，有助于光合作用原料的吸收和产物的运输等
2．(1)随着 CO2浓度的增加，作物的光合作用速率随之提高 因为 CO2参与光合作用暗反应，在光照充足的情况下，CO2增加，其单位时间内与五碳化合物结合形成的三碳化合物也会增加，形成的葡萄糖也增加，故光合作用速率增加
(2)NADPH 和 ATP 的供应限制；固定 CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等
(3)可能成立。若植物长期处于 CO2倍增条件下，降低了固定 CO2的酶含量或者活性，当恢复到大气 CO2浓度后，已经降低的固定 CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度 CO2的优势，会表现出比大气 CO2浓度下更低的光合速率。(开放性问题，学生可大胆做出合理推测，而不局限于说出上述答案。 )
(4)提示：回答本题的关键是摒弃简单的线性思维方式，要从生命活动的复杂性角度去回答。首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应，而必须全面分析温室效应可能产生的环境问题。其次，仅从大气中 CO2比例增加是否提高光合作用速率的角度看，也不能以线性思维来看待。植物光合作用受到温度、水分等外部因素的影响，也受到内部的酶的活性等因素的影响。长期高 CO2 浓度可能使某些酶活性降低，高温也可能引起植物其他的变化，如色素降低；同时温室效应导致气温升高，引起蒸发率升高而影响水分供应，高温环境增强呼吸作用，消耗的有机物也增多。因此，温室效应不一定会提高作物产量。(开放性问题，有理有据即可，注意要认识到生物界的复杂性。)
课时作业
1．在封闭的温室内栽种农作物，下列不能提高作物产量的措施是 ( )
A．降低室内CO2浓度 B．保持合理的昼夜温差
C．增加光照强度 D．适当延长光照时间
A
2．唐诗“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催”中提及的葡萄美酒的生产过程应用了许多生物学原理。下列叙述错误的是 ( )
A．在酿造葡萄酒时，适当通气有利于酵母菌的生长和繁殖
B．适度翻耕土地能促进葡萄根系通过自由扩散方式吸收无机盐
C．在炎热的夏季，对葡萄叶片进行适度的遮光可提高产量
D．在葡萄藤间种植草莓能有效提高光能和土地的利用效率
B
解析：酵母菌属于兼性厌氧型微生物，适当通气有利于酵母菌通过有氧呼吸进行生长和繁殖，A正确；适度翻耕土地能增强根细胞的有氧呼吸，促进葡萄根系通过主动运输方式吸收无机盐，B错误；在炎热的夏季，对葡萄叶片进行适度的遮光可降低蒸腾作用，避免气孔关闭，增大光合速率，提高产量，C正确；在葡萄藤间种植草莓，利用葡萄与草莓对光的需求量不同，能有效提高光能和土地的利用效率，D正确。
3．(2024·茂名期末)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速率，结果如下图所示。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
A
解析：题图曲线体现了光照强度对光合速率的影响，当氧气释放速率达到X时，氧气释放速率已不再随光照强度的增加而增大，要提高X，就需要考虑改变影响光合作用的其他因素，如可增加叶片周围环境CO2浓度；在4 ℃的冷室中，叶片中与光合作用有关的酶活性降低，光合速率下降，不能提高X；给光源加滤光片等同于降低光照强度，X可能降低；缩小冷光源与叶片的距离可增加光照强度，但对X无影响。
4．研究光照强度对水绵光合速率的影响，得到如下图所示曲线，下列叙述错误的是 ( )
A．A点时植物不进行光合作用
B．B点光照强度下，光合速率等于呼吸速率
C．D点是光合速率达到最大时所需的最小光照强度
D．D～E段限制光合速率的因素是光照强度
D
解析：图中A点时，光照强度为0，此时植物只能进行呼吸作用，A正确；图中B表示光补偿点，此时光合速率等于呼吸速率，B正确；D点时达到光饱和点，此时光合速率也达到了最大值，是光合速率达到最大时所需的最小光照强度，C正确；D～E段限制光合作用的因素不再是光照强度，而是温度或二氧化碳浓度等，D错误。
5．(2024·潮州潮安期末)广州夏季榕树因“垂一方之美荫，来万里之清风”深得市民喜爱。下图是榕树在夏季晴朗白天叶片光合作用的曲线图，d～e段NADPH和NADP＋积累速率分别是 ( )
A．增加、下降
B．下降、增加
C．增加、增加
D．下降、下降
B
解析：据图可知，d～e段光照变弱，光反应变慢，产生的NADPH和ATP减少，NADPH积累速率下降，分解成NADP＋，则NADP＋积累速率增加。
6．植物工厂是在人工智能精密控制光照、温度、二氧化碳和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物的生产系统。以下说法错误的是 ( )
A．植物工厂具有生长周期短和空间利用率高的特点
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．宜选择红光和蓝紫光光源并设定合理的昼夜温差
D．提升CO2浓度至饱和点可以获取更大的光合速率
B
解析：植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物连续生产的高效农业系统，具有生长周期短、空间利用率高、一年四季不间断生产等特点，A正确。为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误。植物中光合色素主要吸收红光和蓝紫光，因此宜选择红光和蓝紫光光源；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使有机物分解减少，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确。CO2是光合作用的原料，一定的CO2浓度范围内，随着CO2浓度升高，光合速率增强，因此提升CO2浓度至饱和点可以获取更大的光合速率，D正确。
7．(2025·清远期末)农谚是我国劳动人民经过无数实践总结出的智慧结晶，蕴含着许多科学道理。下列关于农谚的解释，错误的是 ( )
A．“立春三场雨，遍地都是米”是说雨水对农作物的生长有利，能提高农作物的产量
B．“三伏不热，五谷不结”是指适当高温有利于农作物中有机物的积累
C．“正其行，通其风”是指农作物应该保持空气流通，提高CO2浓度以提高光合效率
D．“庄稼一枝花，全靠粪当家”指明农作物可吸收粪便当中的有机物和无机盐，长得更好
D
解析：水参与细胞中的许多代谢反应，水是光合作用的反应物，“立春三场雨，遍地都是米”是说雨水对农作物的生长有利，能提高农作物的产量，A正确；温度会影响酶的活性，进而影响光合作用，“三伏不热，五谷不结”是指适当高温有利于农作物中有机物的积累，B正确；光合作用需要二氧化碳的参与，“正其行，通其风”是指农作物应该保持空气流通，提高CO2浓度以提高光合效率，C正确；农作物不能吸收粪便中的有机物，能利用的是有机物被降解后产生的无机盐等物质，D错误。
8．(2025·东莞中学)某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于无关变量
B
甲
B．图乙b～c段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降
C．图乙c点之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加，光合作用增强
D．将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度
乙
解析：结合图乙分析，该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于因变量，A错误；图乙b～c段平缓，推测此阶段限制其光合作用速率的主要因素不是CO2浓度，可能是光照强度，适当缩短台灯与烧杯的距离可使曲线进一步下降，B正确；图乙c点之后曲线上升，小圆叶片上浮到液面所需要的时间更长，说明随NaHCO3浓度增加，光合作用强度下降，C错误；测定小圆叶片细胞呼吸强度需要在黑暗条件下进行，此外细胞呼吸消耗O2，产生CO2，CO2会被NaOH溶液吸收，叶片不能上浮，无法测得气体体积变化，因此将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，不能测定小圆叶片的细胞呼吸强度，D错误。
9．(2024·梅州期末)对下图中各曲线的解释，正确的是 ( )
A．图A可表示青蛙耗氧量随环境温度不同而变化的情况
B．图B可表示乳酸菌在代谢中CO2产生速率与O2浓度之间的关系
C．图C可表示一片小树林在一天内CO2浓度随时间的变化情况
D．图D可表示从大豆种子萌发到成熟植株的过程中，有机物含量的变化情况
D
A B C D
解析：青蛙为变温动物，外界环境温度升高，代谢加快，耗氧量会增加，A错误；乳酸菌是厌氧生物，在有氧的环境中不能生存，且乳酸菌无氧呼吸的产物没有二氧化碳，B错误；小树林中，白天(如6～12时)植物的光合速率大于呼吸速率，故二氧化碳浓度应呈下降趋势，C错误；大豆萌发的过程中，开始只有呼吸作用，有机物含量降低，随后可以进行光合作用，当光合速率大于呼吸速率，有机物的含量又会升高，D正确。
10．(2024·佛山期末)广东是荔枝的主要产地。荔枝品种丰富，目前主栽品种有糯米糍、妃子笑等。为了给提高荔枝的产量和品质提供指导依据，研究人员测定了两品种荔枝在盛花期白天的净光合速率，结果如右图所示。回答下列问题：
(1)白天荔枝叶肉细胞产生ATP的场所有______________________________，C3的还原过程需要接受________________等物质释放的能量。
细胞质基质、叶绿体、线粒体
ATP、NADPH
解析：(1)白天叶肉细胞可同时进行有氧呼吸和光合作用，因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。NADPH和ATP可以为C3的还原过程提供能量。
(2)两个品种的荔枝在11：30时净光合速率都明显下降，原因是_____________ _______________________________________________________________________________。
中午光照过强，温度高，会导致荔枝的气孔关闭，导致CO2供应减少，从而抑制了荔枝的光合作用
(3)据图分析，________(填“能”或“不能”)判断糯米糍一整天有机物的积累量更多，理由是__________________________________________________________ ____________________________________________________。
不能
题中没有两个品种夜晚的呼吸速率信息，仅靠8：30到16：30的净光合速率，不能判断糯米糍一整天有机物的积累量更多
(4)为进一步探究影响糯米糍和妃子笑产量的因素，研究者通过相关实验研究发现在13：30～16：30间，叶肉细胞间的CO2浓度增加，但光合速率反而下降，此时引起光合速率下降的原因可能是____________________________________________ __________(答出3点)。
光照强度降低、温度降低、与光合作用有关酶的活性降低
11．(2025·广州天河区期末)某课题小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定不同时间点某植物幼苗的光合速率，结果如图所示。图中括号内的数字表示时间，11时的光合速率、14时的光照强度为一天中的最大值。下列叙述正确的是 ( )
A．F点表示光照强度最大，产生ATP、NADPH速率最快
B．A点表示6时和18时光合速率相等，所以A点为光补偿点
C．8时到10时限制该植物幼苗光合速率的主要环境因素为CO2浓度
D．15时的光合速率小于11时，可能是暗反应速率慢导致的
D
解析：11时的光合速率最大，产生ATP、NADPH速率最快，F点表示光照强度最大，但光合速率不是最大，A错误；光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，A点表示6时和18时光合速率相等，但不能确定光补偿点，B错误；8时到10时光照强度逐渐增强，光合速率也增强，限制该植物幼苗光合速率的主要环境因素为光照强度，C错误；15时光照强度与11时相同，但光合速率小于11时，可能是因为温度较高，气孔关闭，二氧化碳供应不足，暗反应速率慢，D正确。
12．(2025·东莞期末)木麻黄是我国南方滨海地区防风固堤的优良树种。科研人员研究不同程度的盐胁迫对木麻黄叶片光合作用的影响，结果如表所示。请回答：
组别 叶绿素含量/ (mg·g－1) 气孔导度/ (mmol·m－2·s－1) 净光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 胞间CO2浓度/ (μmol·mol－1)
对照组 3.9 0.80 11.2 339
低盐胁迫 4.0 0.67 10.7 335
中盐胁迫 3.2 0.33 5.5 241
高盐胁迫 2.1 0.12 1.1 332
(1)木麻黄的光合色素分布在叶绿体的______________。光反应产生的ATP和NADPH驱动暗反应中的___________过程，该过程中NADPH的作用是__________ ___________。
类囊体薄膜
C3的还原
供能和作
为还原剂
解析：(1)光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜。暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。因此光反应阶段产生的ATP和NADPH驱动暗反应中C3的还原过程，NADPH的作用是供能和作为还原剂。
(2)该实验中的净光合速率可用_________________________________________ ______________________作为测定指标。据表推测，中盐胁迫下木麻黄叶片净光合速率降低的原因可能是一方面______________________________________________ ______________；另一方面气孔导度下降，CO2固定量减少，暗反应速率下降。
单位时间、单位叶面积的CO2的吸收量、 O2的
释放量、有机物的积累量
叶绿素含量减少，使光反应速率下降，产生的ATP
和NADPH减少
组别 叶绿素含量/ (mg·g－1) 气孔导度/ (mmol·m－2·s－1) 净光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 胞间CO2浓度/ (μmol·mol－1)
对照组 3.9 0.80 11.2 339
低盐胁迫 4.0 0.67 10.7 335
中盐胁迫 3.2 0.33 5.5 241
高盐胁迫 2.1 0.12 1.1 332
(3)据表分析，高盐胁迫下气孔导度不是光合作用的制约因素，判断依据是______________________________________________。
气孔导度下降，但胞间CO2浓度与对照组相差不大
组别 叶绿素含量/ (mg·g－1) 气孔导度/ (mmol·m－2·s－1) 净光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 胞间CO2浓度/ (μmol·mol－1)
对照组 3.9 0.80 11.2 339
低盐胁迫 4.0 0.67 10.7 335
中盐胁迫 3.2 0.33 5.5 241
高盐胁迫 2.1 0.12 1.1 332
13．(2024·广州期末)黑藻固定CO2有两条途径(如图)：①CO2在核酮糖－1，5－二磷酸羧化酶(Rubisco)催化下直接与C5反应生成C3，该途径为C3途径；②CO2先在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)催化下与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反应生成C4(四碳化合物)，当C4储存到一定量时分解放出CO2参与暗反应，该途径为C4途径。PEPC对CO2亲和力是Rubisco的几十倍。回答下列问题：
(1)黑藻细胞固定CO2的具体场所有__________________________。C3的还原需要________________(填物质名称)提供能量。
(2)在某光照强度下测得黑藻净光合速率为17.02 μmol CO2·h－1·mg－1，此时光合作用产生O2的去向有________________________________________；若要计算黑藻的实际光合速率，还需要测定 ____________。
细胞质基质、叶绿体基质
NADPH和ATP
进入线粒体用于细胞呼吸和释放到空气中
呼吸速率
①研究结果表明，经低浓度CO2诱导，黑藻固定CO2主要途径的变化是_______ ______________(填“C3途径转变为C4途径”或“C4途径转变为C3途径”)。
C3途径
转变为C4途径
(3)为了探究低浓度CO2对黑藻固定CO2途径的影响，科研人员进行相关实验，实验结果如下图所示。
②若用14CO2以同位素标记法对此实验结论进行验证，简要写出你的实验设计思路：____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________。
将若干大小、长势基本一致的健壮黑藻随机均分为两组，一组在低浓度14CO2下培养，另一组在高浓度14CO2下培养，其他条件相同且适宜。定期检测并记录两组黑藻细胞中14C4的放射性强度
解析：(1)分析图可知，黑藻细胞一方面可以在细胞质基质中将低浓度的CO2固定为C4，另一方面可以在叶绿体基质中利用高浓度的CO2与C5结合生成C3，故黑藻固定CO2的具体场所是细胞质基质、叶绿体基质。(2)在某光照强度下测得黑藻净光合速率为17.02 μmol CO2·h－1·mg－1，净光合速率大于0，产生的O2除了进入线粒体进行有氧呼吸之外，多的会释放到周围的环境中。实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故要计算实际光合速率还需要测定呼吸速率。(3)①根据图表可知，低浓度CO2下，黑藻中的PEPC活性显著增强，黑藻固定CO2的主要途径由C3途径转变为C4途径。②若用14CO2以同位素标记法对此实验结论进行验证，实验的自变量是CO2的浓度，因变量是C4的放射性，其他无关变量应适宜且一致。实验设计思路见答案。
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