第4節能量之源——光與光合作用考綱考情三年34考高考指數：★★★★★1.光合作用的基本過程Ⅱ2.影響光合作用速率的環境因素Ⅱ三年考題2014年(15考)：全國卷ⅠT2，全國卷ⅡT6、T29，山東T26，江蘇T31，廣東T26，福建T26，天津T2，安徽T29，浙江T30，海南T6、T7、T9，四川T6，重慶T92013年(11考)：山東T25，江蘇T28、T33，北京T29，天津T8，浙江T30，海南T4、T10、T26，四川T8，重慶T62012年(8考)：山東T2，江蘇T33，廣東T26，福建T1，天津T5，浙江T30，海南T8、T26考情播報1.考查內容：光合色素主要考查色素的吸收光譜及應用；光反應與暗反應的過程及聯系，還常與葉綠體的結構相聯系；光照、二氧化碳濃度、溫度對光合作用強度的影響，有機物的積累量、二氧化碳的消耗量或氧氣的生成量的計算、凈光合速率的相關分析、計算。2.考查方式：多借助圖表、坐標曲線考查光合作用的過程、場所、影響因素，多與細胞呼吸結合在一起進行考查。3.考查題型：選擇題和非選擇題都常見，多是中檔題。【知識梳理】一、葉綠體的結構和捕獲光能的色素1.葉綠體的結構示意圖：雙層膜③_____：含有與暗反應有關的酶。④_____：由類囊體堆疊而成，分布有_____和與光反應有關的酶。①_____②_____外膜內膜基質基粒色素2.葉綠體中色素的種類和功能(連線)：二、光合作用的探究歷程科學家結論普利斯特利植物可以更新污濁的空氣英格豪斯普利斯特利的實驗只有在_________下才能成功；植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣梅耶光合作用把光能轉換成_______儲存起來薩克斯植物葉片在光合作用中產生_____恩格爾曼氧氣是_______釋放出來的，_______是光合作用的場所魯賓和卡門光合作用釋放的氧氣全部來自___卡爾文探明了CO2中的碳轉化成_______中碳的途徑陽光照射化學能淀粉葉綠體葉綠體水有機物三、光合作用的過程葉綠體類囊體薄膜光照、色素、酶O2［H］ATPATP葉綠體基質CO2、酶、ATP、［H］CO2C3C3(CH2O)ATP有機物光反應暗反應四、光合作用原理的應用1.光合作用強度：(1)含義：植物在單位時間內通過光合作用制造_____的數量。(2)兩種表示方法。①一定時間內原料的_______；②一定時間內產物的_______。糖類消耗量生成量2.影響光合作用強度的因素：(1)空氣中_______________。(2)土壤中水分的_____，溫度的_____。(3)光照的_____與_____，光的成分。二氧化碳的濃度多少高低長短強弱【小題快練】1.考題診斷：(1)(2014·海南高考T6D)生長在植株上的黃綠色葉片在光反應中不會產生ATP。()【分析】黃綠色葉片的葉綠體中含有葉綠素和類胡蘿卜素，在光反應中也會產生ATP。(2)(2013·海南高考T2D)光合作用光反應階段產生的[H]可在葉綠體基質中作為還原劑。()【分析】光反應階段產生的[H]，用于暗反應中C3的還原。×√(3)(2012·福建高考T1D)葉片黃化，葉綠體對紅光的吸收增多。()【分析】葉片黃化后，葉綠素減少，剩余類胡蘿卜素，主要吸收藍紫光。(4)(2012·北京高考T1B)細胞中不能合成ATP的部位是葉綠體中進行光反應的膜結構。()【分析】綠色植物光合作用的光反應階段在葉綠體類囊體薄膜上將光能轉化為儲存在ATP中的活躍化學能。××2.易錯診斷：(1)光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質中。()【分析】葉綠體基粒的類囊體的薄膜上和葉綠體基質中分布著光合作用需要的酶，而色素只分布于葉綠體基粒的類囊體薄膜上。(2)離體的葉綠體基質中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反應過程。()【分析】暗反應需要光反應提供的ATP和[H]，在葉綠體基質中存在暗反應進行所需要的酶，當添加ATP、[H]、CO2后，可完成暗反應過程。×√(3)番茄幼苗在缺鎂的培養液中培養一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降的原因是光反應強度和暗反應強度都降低。()【分析】Mg是葉綠素的組成成分，而葉綠素存在于葉綠體的類囊體薄膜上，光反應也在類囊體薄膜上進行，因此在缺Mg的培養液中光反應受影響，暗反應在葉綠體基質中進行，需要光反應提供能量，因此光反應強度降低，暗反應強度也降低。√(4)無色透明塑料大棚比綠色塑料大棚光合作用效率高。()【分析】無色透明塑料大棚各色光均能透過，綠色大棚主要透過綠色光，其他光被吸收，所以用無色透明大棚的光合作用效率高。√3.教材研習：(1)(必修1P100基礎題T3改編)恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，驚奇地發現大量的好氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域，該實驗能得出的結論主要是()A.葉綠體主要吸收紅光和藍紫光用于光合作用，放出氧氣B.光合作用釋放氧氣的部位是葉綠體的類囊體C.葉綠素主要吸收紅光和藍紫光D.好氧細菌沒有線粒體也能進行有氧呼吸【解析】選A。好氧細菌需要氧氣，集中在紅光和藍紫光區域，說明此處有氧氣產生；此實驗既不能說明光合作用釋放氧氣的部位是葉綠體的類囊體，也沒有對照實驗說明葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，更不能說明好氧細菌沒有線粒體。(2)(必修1P106基礎題T6改編)下圖是利用小球藻進行光合作用實驗的示意圖，關于甲物質和乙物質的相對分子質量的比較，正確的是()A.甲>乙B.甲<乙C.甲=乙D.無法確定【解析】選B。小球藻在光照下進行光合作用，而光合作用產生氧氣，氧氣中的氧元素全部來自水中的氧元素，所以第一支試管中產生的物質是O2，相對分子質量是32；第二支試管中產生的物質是18O2，相對分子質量是36；所以相對分子質量的比較為甲物質小于乙物質。4.在葉肉細胞中，CO2的固定和產生場所分別是()①葉綠體基質 ②類囊體薄膜③線粒體基質 ④線粒體內膜A.①③ B.②③ C.①④ D.②④【解析】選A。在葉肉細胞中，CO2的固定發生在光合作用的暗反應階段，在葉綠體基質中完成；CO2是有氧呼吸第二階段產生的，其場所是線粒體基質。5.右下圖為葉綠體的亞顯微結構圖，下列關于其結構與功能的敘述不正確的是()A.①和②均為選擇透過性膜B.③上分布有與光反應有關的色素和酶C.在③上形成的產物[H]和ATP進入④中，為暗反應提供物質和能量D.④中進行的反應使ATP進入糖類等有機物中【解析】選D。①和②表示葉綠體的外膜和內膜，為生物膜，具有選擇透過性。③為基粒，其上分布著光反應所需的色素和酶。光反應的產物[H]和ATP進入[④]葉綠體基質中，為暗反應提供還原劑[H]和能源物質ATP。ATP水解后將活躍的化學能轉變成有機物中穩定的化學能，而非直接將ATP轉移到有機物中。6.生長于較弱光照條件下的植物，當提高CO2濃度時，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是()A.細胞呼吸和暗反應 B.光反應C.暗反應 D.細胞呼吸【解析】選B。弱光條件下光反應產生的ATP、[H]較少，還原的C3也少，有機物的產量低。增加二氧化碳濃度，光反應的產物并未隨之增加，所以光合速率未發生改變。7.在光合作用中，不需要酶參與的過程是()A.CO2的固定B.葉綠素吸收光能C.三碳化合物的還原D.ATP的形成【解析】選B。葉綠素吸收光能的過程中，光能轉化成電能并不是化學變化，也不需要酶的催化作用。【速記卡片】1.光合作用探究歷程中的2種同位素：(1)18O：魯賓和卡門利用H218O和C18O2證明光合作用釋放的氧氣來自水。(2)14C：卡爾文利用14CO2探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑。2.光合作用的2個場所：(1)光反應：葉綠體類囊體薄膜。(2)暗反應：葉綠體基質。3.光合作用過程中的3種能量變化：光能→活躍的化學能(ATP)→穩定的化學能(糖類)4.光合作用2個過程中的物質變化：(1)光反應。①水的光解：2H2O4[H]+O2②ATP形成：ADP+Pi+能量ATP(2)暗反應。①CO2的固定：CO2+C52C3②C3的還原：2C3

C5(CH2O)5.提高光合作用強度的2種措施：(1)控制光照強弱和溫度的高低。(2)適當增加環境中的CO2濃度。考點一光合作用的過程分析1.光合作用簡圖：2.光反應和暗反應之間的關系：(1)光反應為暗反應提供[H]、ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi。(2)沒有光反應，暗反應無法進行；沒有暗反應，有機物無法合成，光反應也會受到抑制。3.光照和CO2濃度變化對光合作用物質變化的影響：變化條件C3C5[H]和ATP(CH2O)CO2供應不變光照強→弱增加減少減少減少光照弱→強減少增加增加增加光照不變CO2充足→不足減少增加增加減少CO2不足→充足增加減少減少增加【提分技法】分析C3和C5含量變化的方法(1)明確C3和C5的來源與去路：在限定條件下，根據圖示明確C3和C5的來源與去路，分析C3和C5含量的變化。①CO2供應不變，而光照變化。a.分析思路：主要通過圖中Ⅰ過程分析[H]和ATP含量的變化，然后通過Ⅲ過程分析C3和C5含量的變化。b.含量變化：當光照由強→弱時，光反應減弱，[H]和ATP減少，C3還原減弱，C3消耗減少，C5產生減少，結果使C3含量增加，C5含量減少。當光照由弱→強時情況與之相反。②光照不變，而CO2供應變化。a.分析思路：主要通過過程Ⅱ分析C3和C5含量的變化，然后根據C3還原過程來分析[H]和ATP含量的變化。b.含量變化：當CO2供應充足→不充足時，CO2固定減弱，C3產生減少，C5消耗減少，結果使C3含量減少，C5含量增多。當CO2供應不足→充足時情況與之相反。(2)C3和C5含量變化趨勢相反：當環境中某一因素如光照或CO2供應發生變化時，C3和C5含量變化趨勢總是相反的，如圖所示：【考題回訪】1.(2014·海南高考)關于小麥光合作用的敘述，錯誤的是()A.類囊體(薄)膜上產生的ATP可用于暗反應B.夏季晴天光照最強時，小麥光合速率最高C.進入葉綠體的CO2不能被NADPH([H])直接還原D.凈光合速率長期為零時會導致幼苗停止生長【解析】選B。本題主要考查光合作用過程中的相關知識。A項中，類囊體(薄)膜上產生的ATP用于暗反應，故A項正確。B項中，夏季晴天光照最強時，小麥葉片的氣孔關閉，出現午休現象，導致光合作用的原料減少，小麥光合速率反而下降，故B項錯誤。C項中，進入葉綠體的CO2不能被NADPH([H])直接還原，而是首先與C5結合形成C3，此過程為CO2的固定，故C項正確。D項中，凈光合速率長期為零時，沒有光合產物的積累，會導致幼苗停止生長，故D項正確。【易錯提醒】不能正確理解光合速率和凈光合速率與植物生長的關系，而錯選D。植物生長不是取決于光合速率是否大于零，而是取決于凈光合速率是否大于零。(1)當凈光合速率等于或小于零時：植物不能生長。(2)當凈光合速率大于零時：植物能生長。2.(2014·新課標全國卷Ⅰ)正常生長的綠藻，照光培養一段時間后，用黑布迅速將培養瓶罩上，此后綠藻細胞的葉綠體內不可能發生的現象是()A.O2的產生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降【解題指南】(1)題干關鍵詞：“正常生長”“用黑布”“將培養瓶罩上”。(2)隱含信息：綠藻細胞光合作用過程中突然停止光照，直接影響光反應階段。【解析】選B。本題主要考查光合作用過程中光反應階段與暗反應階段相關物質的變化。由于用黑布將培養瓶罩住，綠藻細胞光合作用過程中光反應停止，O2的產生停止，A項正確。C、D項中，光反應停止，NADPH和ATP的產生停止，而暗反應階段繼續消耗ATP生成ADP，ATP/ADP比值下降；暗反應階段C3的還原繼續消耗NADPH生成NADP+，使NADPH/NADP+比值下降，C、D正確。暗反應階段會因為光反應階段的停止，供應ATP與NADPH停止，使C3的還原速度減慢，C3在葉綠體內積累而導致CO2的固定速度減慢，B項錯誤。3.(2015·武漢模擬)如圖表示光合作用示意圖。下列說法錯誤的是()A.①表示O2，④表示CO2B.暗反應中，CO2首先與C5結合生成C3，然后被還原為(CH2O)C.C3的還原過程中，需要光反應提供的能源物質只有②D.(CH2O)可以轉化為多糖、脂質【解析】選C。圖中①②③④分別表示O2、ATP、NADPH、CO2。在暗反應過程中，CO2首先與C5結合生成C3，在C3還原過程中，需要光反應為暗反應提供的能源物質有ATP、NADPH。C3被NADPH還原為(CH2O)，(CH2O)可轉化為多糖、脂質。【延伸探究】(1)圖中C3還原為(CH2O)主要有哪些條件？提示：C3、ATP、[H]、酶和溫度。(2)圖中H2O若用18O標記，18O出現在哪種物質中？提示：圖中的①，即氧氣。4.(2015·煙臺模擬)下圖為光合作用過程示意圖，在適宜條件下栽培小麥，如果突然將c降低至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中含量的變化將會是()A.a上升、b下降B.a、b都上升C.a、b都下降 D.a下降、b上升【解析】選B。由圖解分析，c是CO2，a和b分別是[H]、ATP，若在其他條件不變的情況下，將c降低至極低水平，CO2的固定減弱，C3還原減慢，消耗[H]和ATP減少，則a、b在葉綠體中含量將會都上升。5.(2015·信陽模擬)利用小球藻培養液進行光合作用實驗時，發現在其中加入抑制暗反應的藥物后，在同樣的光照條件下釋放氧氣的速率下降。原因主要是()A.葉綠素吸收光能的速率下降B.[H]的積累，水的光解減慢C.ATP合成所需的酶的活性受到抑制D.暗反應中生成的水減少，使得光反應的原料不足【解析】選B。光照條件相同，光反應速率基本不變，葉綠素分子吸收光能的速率不變，ATP合成酶的活性不變；加入抑制暗反應的藥物后，暗反應減弱，消耗的[H]、ATP減少，剩余的[H]、ATP增多，故[H]積累，水的光解減慢。【加固訓練】1.關于光合作用，下列說法中正確的是()A.葉綠體的類囊體薄膜上可進行光反應和暗反應B.ATP的移動方向為葉綠體基質→類囊體薄膜C.暗反應的產物為三碳化合物和O2D.光反應為暗反應提供ATP和[H]【解析】選D。葉綠體的光反應在類囊體薄膜上進行，暗反應在葉綠體基質中進行；ATP產生于類囊體薄膜上，在葉綠體基質中被消耗；暗反應的產物為有機物，O2是光反應的產物；光反應為暗反應提供ATP和[H]。2.下圖表示植物光合作用的一個階段，下列各項敘述正確的是()A.該反應的場所是葉綠體的類囊體B.C3生成(CH2O)需要[H]、ATP和多種酶C.提高溫度一定能促進(CH2O)的生成D.無光條件有利于暗反應進行【解析】選B。該圖示階段是暗反應，在葉綠體基質中進行；溫度、CO2濃度、光照等都影響暗反應，單純提高溫度，不一定能促進(CH2O)的生成；暗反應是在光照下，產生ATP和[H]才能進行的。考點二單因子變量影響光合速率及其應用1.光照強度：(1)原理：光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度加快，產生的[H]和ATP多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產物增加。(2)曲線分析：A點光照強度為0，此時只進行細胞呼吸，CO2釋放量表示此時的細胞呼吸強度AB段光照強度加強，光合速率逐漸加強，但細胞呼吸強度大于光合作用強度B點光補償點，即光合作用強度=細胞呼吸強度，細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用BC段隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，光合作用強度大于細胞呼吸強度C點光飽和點，繼續增加光照強度，光合作用強度不再增加(3)應用。①間作套種時農作物的種類搭配。②林間帶樹種的配置。③冬季溫室栽培等。2.CO2濃度：(1)原理：影響暗反應階段，制約C3的形成。(2)曲線分析：A點光合速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點A′點進行光合作用所需CO2的最低濃度B和B′點CO2飽和點，即繼續增加CO2的濃度，光合速率不再增加AB段和A′B′段在一定范圍內，光合速率隨CO2濃度增加而增大(3)應用。①大田要“正其行，通其風”，多施有機肥。②溫室內可適當補充CO2，即適當提高CO2濃度可提高農作物產量。3.溫度：(1)原理：通過影響酶的活性來影響光合作用。(2)曲線分析：AB段在B點之前，隨著溫度升高，光合速率增大B點酶的最適溫度，光合速率最大BC段隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率減小，50℃左右光合速率幾乎為零(3)應用：溫室栽培植物時，白天調到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。4.含水量和礦質元素：(1)原理。①水是光合作用的原料，當H2O散失過多時，植物葉片的氣孔關閉，CO2無法進入植物體內，從而影響光合速率。②礦質元素也與光合作用有密切關系，如Mg是合成葉綠素的必要成分。(2)曲線分析：在一定濃度范圍內，增大必需礦質元素的供應，可提高光合速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物光合速率下降。(3)應用：在農業生產上，根據植物的需肥規律，適時、適量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。【高考警示】關于環境因素影響光合速率的兩點提醒(1)溫度改變對光合作用強度的影響：當溫度改變時，不管是光反應還是暗反應都會受影響，但主要是影響暗反應，因為參與暗反應的酶的種類和數量都比參與光反應的多。(2)CO2濃度對光合作用強度的影響：CO2濃度很低時，光合作用不能進行，但CO2濃度過高時，會抑制植物的細胞呼吸，進而影響光合作用強度。【考題回訪】1.(2014·四川高考)將桑樹和大豆分別單獨種植(單作)或兩種隔行種植(間作)，測得兩種植物的光合速率如下圖所示(注：光飽和點是光合速率達到最大值時所需的最低光照強度)。據圖分析，下列敘述正確的是()A.與單作相比，間作時兩種植物的呼吸強度均沒有受到影響B.與單作相比，間作時兩種植物光合作用的光飽和點均增大C.間作雖然提高了桑樹的光合速率但降低了大豆的光合速率D.大豆植株開始積累有機物時的最低光照強度單作大于間作【解題指南】(1)圖示信息：圖中各條曲線均為光照強度對光合速率的影響，比較每種植物的兩條曲線可知同一光照強度下單作和間作對該植物光合速率的影響。(2)關鍵知識：圖中曲線與縱軸的交點表示呼吸強度，與橫軸的交點表示光補償點，光合速率不再增大時的光照強度即為光飽和點。【解析】選D。本題考查光合速率的影響因素。A項中，圖中各條曲線與縱軸的交點值代表呼吸強度，比較該值可知，間作時兩種植物的呼吸強度都受到了影響，故A項錯誤；B項中，比較大豆的單作與間作曲線，大豆的光飽和點間作時較單作時減小，故B項錯誤；C項中，分析大豆的兩條曲線，兩條曲線相交前，即大豆在低光強時的光合速率間作時較單作時高，故C項錯誤；D項中，大豆開始積累有機物是指圖中曲線與橫坐標的交點之后，大豆的單作所需的最低光照強度較大，故D項正確。【知識總結】單作與間作套種單作間作套種方法在一塊土地上只種植一種作物在一塊地上按照一定的行、株距和占地的寬窄比例種植幾種作物，一般把幾種作物同時期播種的叫間作，不同時期播種的叫套種優點有利于種植和管理，便于田間作業的機械化合理配置作物群體，有利于改善作物的通風透光條件，提高光能利用率，充分發揮邊行優勢的增產作用2.(2015·南寧模擬)有人把玉米和向日葵的葉片從植株上切下后，分別放在保持高濕度、光照充足的容器內(保持葉片的生活狀態)，葉片的含水量由于蒸騰作用而逐漸減少，然后測定葉片在水分虧缺情況下的相對光合作用強度，結果如下圖所示。據圖分析，水分虧缺對光合作用產生影響的原因最可能是()A.水分虧缺直接影響植物的光合作用B.水分虧缺對不同植物光合作用的影響程度和影響方式不同C.水分虧缺影響光合作用是因為水分是光合作用的原料之一D.水分虧缺影響光合作用主要是通過影響CO2進入葉內而起作用的【解析】選D。由圖可知，在水分虧缺為30%和50%時，向日葵和玉米已分別停止光合作用；植物所吸收的水分絕大部分用于蒸騰作用，可知水分虧缺對光合作用的影響不是原料水的不足(因為此時葉片的含水量是可以滿足光合作用對水的需求的)，而是光合作用的另一原料CO2(CO2主要通過氣孔從外界獲取，而水分虧缺會導致氣孔關閉)，結合玉米對CO2的利用效率高，可知水分虧缺主要是通過影響CO2進入葉內而影響光合作用的。【易錯提醒】本題易錯選A，原因主要有兩個：(1)思維定式的影響，水作為光合作用的原料，誤認為水分虧缺會直接影響光合作用。(2)忽略題中的關鍵信息，水分虧缺與蒸騰作用的關系，沒有意識到氣孔的作用。3.(2015·欽州模擬)下表是在適宜條件下測得的某植物葉綠體色素吸收光能的情況，有關分析不正確的是()波長(nm)400450500550600670700吸收光能百分比(%)葉綠素a4068515164016全部色素75935035457535A.O2的釋放速率變化與全部色素吸收光能百分比變化基本一致B.由550nm波長的光轉為670nm波長的光時，葉綠體中C3的量會減少C.該植物缺乏Mg時，葉綠素a吸收的光能百分比的減少幅度更大D.環境溫度降低，該植物對光能的利用能力升高【解析】選D。色素分子吸收光能進行光反應釋放O2，所以O2的釋放速率變化與全部色素吸收光能百分比變化基本一致；由550nm波長的光轉為670nm波長的光時，光反應增強，葉綠體中C3的還原會增強，所以C3的含量會減少；該植物缺乏Mg時，影響葉綠素的合成，所以葉綠素a吸收的光能百分比的減少幅度更大；環境溫度降低，影響酶的活性，該植物對光能的利用能力會降低。【加固訓練】某研究性學習小組采用盆栽實驗，探究土壤干旱對某種植物葉片光合速率的影響。實驗開始時土壤水分充足，然后實驗組停止澆水，對照組土壤水分條件保持適宜，實驗結果如下圖所示。下列有關分析不正確的是()A.葉片光合速率隨干旱時間延長而呈下降趨勢B.葉片光合速率下降先于葉片葉綠素含量下降C.實驗2～4d，光合速率下降是由葉片葉綠素含量下降引起的D.實驗2～4d，光合速率下降可能是由葉片內CO2濃度下降引起的【解析】選C。由圖示曲線信息可知，實驗條件下，隨干旱時間的延長葉片的光合速率呈下降趨勢；對比甲、乙圖示可知，葉片光合速率下降先于葉片葉綠素含量下降；由于2～4d光合速率下降早于葉綠素含量下降，因此，光合速率的下降不是葉綠素含量下降引起的；實驗條件下，隨時間推移，植物缺水嚴重、葉片失水、氣孔關閉，導致CO2吸收減少，使光合速率下降。考點三多因子變量影響光合作用1.曲線分析：P點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高。Q點：橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，影響因子主要為各曲線所表示的因子。2.應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同時充入適量的CO2，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，要適當提高光照強度和CO2濃度以提高光合速率。【提分技法】影響光合作用多因子變量的分析方法(1)分解思想：將多因子變量轉化為多個單因子變量，如上圖可以分解為光照強度影響光合作用，溫度或CO2影響光合作用。(2)聯系觀點：找出多個因素影響的共同點，如上圖中的P點，溫度、光照強度和CO2濃度都比較低時，光合速率都比較低，說明此時光合作用較弱。(3)綜合分析：各種環境因子對植物光合作用并不是單獨地發揮作用，而是綜合作用。但各種因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子為關鍵因子，因此在分析相關問題時，應抓關鍵因子。【考題回訪】1.(2013·重慶高考)下圖是水生植物黑藻在光照等環境因素影響下光合速率變化的示意圖。下列有關敘述，正確的是()A.t1→t2，葉綠體類囊體(薄)膜上的色素吸收光能增加，基質中水光解加快、O2釋放增多B.t2→t3，暗反應限制光合作用。若在t2時刻增加光照，光合速率將再提高C.t3→t4，光照強度不變，光合速率的提高是由于光反應速率不變、暗反應增強的結果D.t4后短暫時間內，葉綠體中ADP和Pi含量升高，C3還原后的直接產物含量降低【解題指南】解答本題應注意以下兩點：(1)理解圖中條件的變化對光合作用的影響。光照主要影響光反應階段，CO2主要影響暗反應階段。(2)理解光反應與暗反應之間的區別和聯系。光反應為暗反應提供[H]和ATP，暗反應同時為光反應提供ADP和Pi。【解析】選D。本題以坐標圖為信息載體，考查光照、溫度、CO2濃度對光合作用的影響及光合作用的過程。水的光解、O2釋放發生在葉綠體類囊體薄膜上，而不是葉綠體基質，A項錯誤；t2→t3，限制光合速率的因素為CO2濃度，此時光照充足且恒定(即達到光飽和)，若增加光照，光合速率不會提高，B項錯誤；t3→t4，暗反應增強，一定程度上加快ATP和ADP的轉化，同時促進了光反應，C項錯誤；突然停止光照，光反應停止，葉綠體類囊體薄膜上ATP合成受阻，ATP含量減少，ADP和Pi含量升高，被還原的C3減少，直接產物糖類、C5含量降低，D項正確。2.(2015·洛陽模擬)下圖曲線Ⅰ表示黃豆光合作用速率與光照強度的關系(適宜溫度、CO2濃度為0.03%)。在y點時改變某條件，曲線變為Ⅱ。下列分析合理的是()A.與y點相比，x點葉綠體中的C3含量較低B.在y點時，升高溫度導致曲線由Ⅰ變為ⅡC.制約x點光合作用的因素主要是葉綠體中色素的含量D.制約z點光合作用的因素可能是CO2濃度【解析】選D。x點的光照強度比y點弱，所以x點的C3含量較y點高；本來處于適宜溫度下的y點，升高溫度會導致酶的活性降低，則曲線Ⅱ應在曲線Ⅰ的下方；x點限制其光合作用的因素主要是光照強度；在大于光飽和點的光照強度處增加CO2濃度，會加大光合作用強度。3.(2015·吉林模擬)下列為有關環境因素對植物光合作用影響的關系圖，有關描述錯誤的是()A.圖1中，若光照強度適當增強，a點左移，b點右移B.圖2中，若CO2濃度適當增大，a點左移，b點右移C.圖3中，a點與b點相比，a點時葉綠體中C3含量相對較多D.圖4中，當溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少【解析】選D。圖4中“光照下CO2的吸收量”為植物凈光合量(植物有機物積累量)，“黑暗中CO2的釋放量”為植物呼吸量，故當溫度高于25℃時，只是植物光合作用積累的有機物的量開始減少，而不是植物光合作用制造的有機物的量(植物總光合量)開始減少。【方法技巧】CO2(光)補償點移動方向的判斷方法植物的光(CO2)補償點和光(CO2)飽和點受外界環境影響，當外界環境變化時，光(CO2)補償點和飽和點都會發生相應變化，規律如下：(1)呼吸速率增加，CO2(光)補償點B應右移。(2)呼吸速率減小，CO2(光)補償點B應左移。(3)呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率下降時，CO2(光)補償點B右移；條件的改變使光合速率上升時，CO2(光)補償點B左移。4.(2014·新課標全國卷Ⅱ)某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示。據圖回答下列問題：(1)當CO2濃度為a時，高光強下該植物的凈光合速率為

。CO2濃度在a～b時，曲線

表示了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。(2)CO2濃度大于c時，曲線B和C所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環境因素是

。(3)當環境中CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強下，該植物呼吸作用產生的CO2量

(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)據圖可推測，在溫室中，若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產量，還應該同時考慮

這一因素的影響，并采取相應措施。【解題指南】(1)關鍵知識：凈光合速率=光合速率-呼吸速率。(2)圖示信息：坐標圖中凈光合速率小于0時，光合速率小于呼吸速率；凈光合速率為0時，光合速率=呼吸速率；凈光合速率大于0時，光合速率大于呼吸速率。【解析】本題考查環境因素對光合速率的影響。(1)圖中CO2濃度為a時，高光強(曲線A)下的縱坐標為0，即凈光合速率為0；CO2濃度在a～b時，曲線A、B、C均表現為上升，即凈光合速率均隨CO2濃度的增高而增高。(2)CO2濃度大于c時，高光強條件下(曲線A)的凈光合速率仍然能夠隨著CO2濃度的增加而增加，由此可知限制B、C凈光合速率增加的環境因素是光強。(3)CO2濃度小于a時，3種光強下，凈光合速率均小于0，即呼吸速率大于光合速率，也就是說呼吸作用產生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)圖中CO2濃度和光強會影響凈光合速率從而影響植物的產量，故為提高植物的產量，應綜合考慮CO2濃度和光強對植物產量的影響。答案：(1)0A、B和C(2)光強(3)大于(4)光強【加固訓練】1.某學校生物興趣小組用伊樂藻進行光合作用的實驗，將一枝伊樂藻浸在加有適宜培養液的大試管中，以白熾燈作為光源，移動白熾燈調節其與大試管的距離，分別在10℃、20℃和30℃下進行實驗，觀察并記錄不同距離下單位時間枝條產生的氣泡數目，結果如下圖所示。下列相關敘述不正確的是()A.該實驗研究的是光照強度和溫度對光合速率的影響B.A點和C點的限制因素分別為溫度和光照強度C.B點條件下伊樂藻能進行光合作用D.若在缺鎂的培養液中進行此實驗，則B點向右移動【解析】選D。白熾燈與大試管間距離的遠近影響光照強度，設置10℃、20℃和30℃，表示不同溫度對光合速率的影響；A點時，三條曲線光照強度相同，影響氣泡產生的因素是溫度；C點時，不同的溫度下氣泡產生量相同，影響因素是光照強度；B點時，光合作用強度等于細胞呼吸強度；在缺鎂的培養液中進行此實驗，葉綠素的合成減少，吸收的光能減少，B點向左移動。2.下圖表示環境因素對綠色植物光合速率的影響，據圖分析正確的是()A.當處于a或b點時，葉肉細胞的細胞質基質、線粒體基質和葉綠體基質中均可產生ATPB.當所處環境中缺鎂時，在CO2含量不變的情況下，a點可能降到b點C.與a點相比，b點時葉綠體中C3含量較多D.a點與b點光合速率不同的原因是光照強度和CO2濃度的不同【解析】選B。葉肉細胞每時每刻都要進行細胞呼吸，所以細胞質基質、線粒體基質可產生ATP，而光合作用產生ATP的場所是葉綠體中的類囊體薄膜上。環境中缺鎂時葉綠素的合成減少，相同光照強度等條件下光合速率會下降。b點與a點相比處于相同光照強度但CO2濃度低，所以合成C3的量較少，而二者產生的[H]和ATP一樣多，故還原消耗的C3量相同，所以b點時葉綠體中C3含量較少。從圖中可知，a點與b點光合速率不同的原因是CO2濃度的不同。考點四光合作用和細胞呼吸的關系1.光合作用和有氧呼吸的區別：項目光合作用有氧呼吸物質變化無機物合成有機物有機物被分解成無機物能量變化光能→穩定的化學能穩定的化學能→熱能、ATP中活躍化學能實質合成有機物，儲存能量分解有機物、釋放能量，供細胞利用場所主要是葉綠體細胞質基質和線粒體條件只在光下進行時刻都在進行2.光合作用與有氧呼吸的聯系：(1)物質方面。(2)能量方面。(3)氣體交換模式圖分析：【高考警示】對于光合作用與細胞呼吸的兩個認識誤區誤區一：誤以為白天植物只進行光合作用。細胞呼吸無論是在有光還是無光條件下，都會一直進行，即使在進行光合作用時，細胞呼吸也沒有停止。誤區二：誤以為光合作用與細胞呼吸是兩個獨立的過程。光合作用積累的有機物被細胞呼吸利用，儲存的能量通過細胞呼吸釋放出來，細胞呼吸產生的CO2等物質可以被光合作用利用。【考題回訪】1.(2014·天津高考)下圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是()(CH2O)+O2CO2+H2O+能量A.過程①只在線粒體中進行，過程②只在葉綠體中進行B.過程①產生的能量全部儲存在ATP中C.過程②產生的(CH2O)中的氧全部來自H2OD.過程①和②中均能產生[H]，二者還原的物質不同【解題指南】(1)圖示信息：過程①表示糖類的徹底氧化分解，是有氧呼吸；過程②表示有機物的生成，是光合作用。(2)關鍵知識：線粒體是有氧呼吸的主要場所、有些原核生物無葉綠體也能進行光合作用、有氧呼吸中[H]和O2生成H2O。【解析】選D。本題考查呼吸作用和光合作用的過程。過程①為有氧呼吸過程，真核細胞的反應場所是細胞質基質和線粒體，過程②為光合作用，綠色植物在葉綠體中進行，藍藻無葉綠體也能進行光合作用，故A項錯誤；有氧呼吸產生的能量大部分以熱能的形式散失，少部分儲存在ATP中，故B項錯誤；光合作用所產生的糖類中的氧來自CO2，故C項錯誤；過程①和②都能產生[H]，前者產生的[H]與氧結合產生水并釋放大量能量，后者產生的[H]用于C3的還原，故D項正確。2.(2014·新課標全國卷Ⅱ)關于光合作用和呼吸作用的敘述，錯誤的是()A.磷酸是光反應中合成ATP所需的反應物B.光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與C.人體在劇烈運動時所需要的能量由乳酸分解提供D.病毒核酸的復制需要宿主細胞的呼吸作用提供能量【解題指南】(1)隱含信息：人體在劇烈運動時以有氧呼吸為主，同時進行無氧呼吸提供能量；核酸的復制需要能量。(2)關鍵知識：光合作用的過程、細胞呼吸的方式、病毒的生理特點。【解析】選C。本題主要考查光合作用和呼吸作用的有關知識。A項中，ATP是由ADP和磷酸合成的，所以磷酸是光反應中合成ATP所需的反應物，正確。B項中，光合作用中吸收光能是由色素蛋白復合體來完成的，此過程不需要酶的參與，正確。C項中，人體在劇烈運動時，氧氣供應不能滿足要求，細胞會進行無氧呼吸，此時乳酸是其產物而不是反應物，乳酸不會被分解釋放能量，錯誤。D項中，病毒核酸的復制是在宿主細胞內完成的，所需能量由宿主細胞呼吸作用提供，正確。3.(2015·長春模擬)下圖表示某高等植物光合作用和呼吸作用的部分過程及二者間的關系，下列說法正確的是()A.過程①②進行的場所是葉綠體基質B.屬于光合作用過程的有①②③⑤C.X物質和Y物質分別表示C5和丙酮酸D.完成過程②還需要ATP參與【解析】選D。過程①②分別是光反應中水的光解和暗反應中C3的還原，它們分別在葉綠體類囊體薄膜上和葉綠體基質中進行；屬于光合作用過程的有①②⑤，③屬于細胞呼吸；X物質和Y物質分別表示C3和丙酮酸；過程②是C3的還原，需要[H]和ATP參與。4.(2015·菏澤模擬)下圖①～④表示不同條件下，植物葉肉細胞的CO2轉移途徑。某小組在密閉玻璃溫室中進行植物栽培實驗，他們對室內空氣中的CO2含量進行24小時監測，并根據數據繪制了如下圖所示的曲線。下列分析正確的是(忽略土壤微生物代謝活動產生的CO2量)()A.①與曲線中a點相符 B.②與曲線中b點相符C.③與曲線中c點相符 D.④與曲線中d點相符【解析】選C。①表示細胞呼吸大于光合作用，a點只進行細胞呼吸，故A項錯誤；②表示只進行細胞呼吸，b點表示光合作用與細胞呼吸相等，故B項錯誤；③表示光合作用與細胞呼吸相等，c點也表示光合作用與細胞呼吸相等，故C項正確；④表示光合作用大于細胞呼吸，d表示只進行細胞呼吸，故D項錯誤。【方法技巧】光合作用與細胞呼吸的典型曲線分析有關光合作用和細胞呼吸關系曲線圖中，最典型的是夏季的一天中CO2的吸收和變化曲線圖，圖中各點與各時間段含義及形成原因分析如下：a點：凌晨3時～4時，溫度降低，細胞呼吸強度減弱，CO2釋放減少。b點：上午6時前，太陽出來，開始進行光合作用。bc段：光合作用強度小于細胞呼吸強度。c點：上午6時左右，光合作用強度等于細胞呼吸強度。ce段：光合作用強度大于細胞呼吸強度。d點：溫度過高，部分氣孔關閉，