第第頁第4講光合作用與能量轉(zhuǎn)化（83張2個(gè)視頻）-2024年高考生物大一輪復(fù)習(xí)課件(共83張PPT)

第4講

光合作用與能量轉(zhuǎn)化

考點(diǎn)由高考知核心知識點(diǎn)預(yù)測

光合作用與能量轉(zhuǎn)化（2023·天津）光合作用的過程及應(yīng)用（2023·山西）光合作用的過程及應(yīng)用（2023·湖北）影響光合作用的因素（2022·廣東）影響光合作用的因素（2023·廣東）影響光合作用的因素（2022·福建）光合作用的過程及應(yīng)用（2022·天津）光合作用的過程及應(yīng)用（2022·浙江）光合作用的過程及應(yīng)用（2022·重慶）光合作用的過程及應(yīng)用（2022·全國）光合作用的過程及應(yīng)用（2022·北京）影響光合作用的因素（2022·海南）影響光合作用的因素

本專題為高頻考點(diǎn)，考查的知識點(diǎn)非常多，包括色素的種類與作用、葉綠體色素的提取與分離、光合作用的過程。本專題高考試題多為非選擇題，多結(jié)合曲線分析進(jìn)行考查。

1

2

綠葉中色素的提取和分離

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光合作用的過程

影響光合作用的因素及應(yīng)用

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綠葉中色素的提取和分離

葉肉細(xì)胞

外膜

內(nèi)膜

葉片橫截面

葉脈

葉肉

葉綠體

氣孔

類囊體

膜間間隙

基粒

基質(zhì)

類囊體間隙

色素在哪里？

1

綠葉中色素的提取和分離

提取色素要注意什么？

1.破壞葉表皮、細(xì)胞壁和細(xì)胞膜、葉綠體的雙層膜，使色素充分釋放。

2.保證色素的結(jié)構(gòu)和活性不被破壞。

3.使色素溶解于試劑中。

二氧化硅:

碳酸鈣：

有助于研磨得充分

可防止研磨中色素被破壞

無水乙醇：

為了溶解、提取色素。

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綠葉中色素的提取和分離

【色素提取原理】

葉綠體中的色素屬于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，因此可用無水乙醇等有機(jī)溶劑來提取。

若沒有無水乙醇，則可以用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇加入適量的無水碳酸鈉（無水碳酸鈉是干燥劑），不加的話含水量過高就會明顯影響實(shí)驗(yàn)效果。

方法：萃取法。

提取劑是無水乙醇。因此使用的時(shí)候應(yīng)當(dāng)少量多次加入，且一次性加入大量導(dǎo)致提取液濃度太低。

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綠葉中色素的提取和分離

【實(shí)驗(yàn)過程】

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綠葉中色素的提取和分離

(1)提取綠葉中的色素

①稱取5g綠葉，剪去主葉脈，剪碎，放入研缽中。

②向研缽中放入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入5~10mL無水乙醇，迅速、充分地進(jìn)行研磨（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞）。

③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一塊單層尼龍布）進(jìn)行過濾。將濾液收集到試管中，及時(shí)用棉塞將試管口塞嚴(yán)。

防止無水乙醇的揮發(fā)

過濾葉脈及二氧化硅等

保證色素釋放的更加充分且揮發(fā)量少

得到多種光合色素的混合溶液。

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綠葉中色素的提取和分離

綠葉中的色素不只有一種，它們都能溶解在層析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。

【色素分離原理】

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綠葉中色素的提取和分離

【實(shí)驗(yàn)過程】

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綠葉中色素的提取和分離

①制備濾紙條

將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長度略小于試管長度的濾紙條，再將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細(xì)直的橫線。

②畫濾液細(xì)線

用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線（也可將濾液倒入培養(yǎng)皿，再用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻的細(xì)線）。待濾液干后，再重畫一到兩次。

防止色素帶重疊而影響分離效果；

為積累更多的色素，使分離后的色素帶明顯

(2)綠葉中色素的分離

由苯、丙酮、石油醚按一定比例混合而成。

將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。注意：不能讓濾液細(xì)線觸及層析液，否則濾液細(xì)線中的色素會被層析液溶解，而不能在濾紙上擴(kuò)散。也可用小燒杯代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯。

③分離綠葉中的色素

防止色素溶解于層析液中而無法分離

為了防止層析液中成分揮發(fā)

1

綠葉中色素的提取和分離

防止層析液中成分揮發(fā)

(2)綠葉中色素的分離

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綠葉中色素的提取和分離

胡蘿卜素（橙黃色）

葉黃素（黃色）

葉綠素a（藍(lán)綠色）

葉綠素b（黃綠色）

溶解度

含量

高

低

葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素

【分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論】

擴(kuò)散方向

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綠葉中色素的提取和分離

綠葉中光合色素的種類

葉綠素

（含量約占3/4）

類胡蘿卜素（含量約占1/4）

葉綠素a（藍(lán)綠色）

葉綠素b（黃綠色）

胡蘿卜素（橙黃色）

葉黃素（黃色）

（最多）

（最少）

色素名稱元素組成分子質(zhì)量

α-胡蘿卜素C、H536.8

葉黃素C、H、O568

葉綠素aC、H、O、N、Mg892

葉綠素bC、H、O、N、Mg906

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綠葉中色素的提取和分離

1.如圖表示某同學(xué)做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置。應(yīng)將濾液滴在a處還是b處？實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)會出現(xiàn)四個(gè)不同顏色的同心圓，最外層應(yīng)是什么顏色？

【答案】

提示：a處；橙黃色

1

綠葉中色素的提取和分離

葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光

胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光

四種光合色素對光的吸收有什么差別呢？

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綠葉中色素的提取和分離

葉綠體中的色素主要吸收紅橙光和藍(lán)紫光

吸收光譜

色素的吸光度

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料11881年，德國科學(xué)家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實(shí)驗(yàn)：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)材料為什么選擇水綿和好氧細(xì)菌？

水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。

資料11881年，德國科學(xué)家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實(shí)驗(yàn)：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)

2.為何要除去小室中原有的空氣？

沒有空氣的黑暗環(huán)境排出了氧氣和光的干擾。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料11881年，德國科學(xué)家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實(shí)驗(yàn)：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)

3.在黑暗中用極細(xì)光束照射水綿有何巧妙之處？

用極細(xì)的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實(shí)驗(yàn)。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料11881年，德國科學(xué)家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實(shí)驗(yàn)：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)

4.為何把載有水綿的臨時(shí)裝片又暴露于光下？

臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料11881年，德國科學(xué)家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實(shí)驗(yàn)：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)

5.由實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？

氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

緊接著，他又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。

恩格爾曼進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)

光

三棱鏡

臨時(shí)裝片

好氧細(xì)菌

水綿

好氧細(xì)菌

6.在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？

水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料2在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，含有多種進(jìn)行光合作用所必需的酶。

7．綜合上述資料，你認(rèn)為葉綠體具有什么功能？

葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

這是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

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綠葉中色素的提取和分離

(3)葉綠體的結(jié)構(gòu)

基粒：由類囊體堆疊而成，分布有____和與________有關(guān)的酶)

外表：

雙層膜

內(nèi)部：

基質(zhì)：

含有________有關(guān)的酶；

暗反應(yīng)

色素

光反應(yīng)

含有________，可進(jìn)行翻譯合成蛋白質(zhì)；

含有______，可復(fù)制轉(zhuǎn)錄成______，屬于半自主細(xì)胞器；

DNA

RNA

核糖體

光學(xué)顯微鏡下，葉綠體一般呈扁平的橢球形或球形。

2．海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？

不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。

3．生產(chǎn)上，用何種顏色的塑料薄膜做頂棚產(chǎn)量高？如果陰天或夜間給大棚內(nèi)的農(nóng)作物補(bǔ)光呢？

無色(透明)，因日光中各種顏色的光均能通過，作物光合效率高。

補(bǔ)紅光和藍(lán)紫光

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光合作用的過程

(1)光合作用的探索歷程

原料科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論

土壤亞里士多德憑生活經(jīng)驗(yàn)推測植物生長所需的物質(zhì)完全依靠于土壤

土壤和水范·海爾蒙特用定量方法研究：盆栽柳樹稱重實(shí)驗(yàn)，推測植物的重量主要不是來自土壤，而是來自水。

空氣明代科學(xué)家宋應(yīng)星在《論氣》中提出“人所食皆為氣所化，故復(fù)于氣耳”，從中已經(jīng)注意到空氣和植物的關(guān)系

空氣黑爾斯植物生長主要以空氣為營養(yǎng)的觀點(diǎn)

空氣普利斯特萊空氣“凈化”實(shí)驗(yàn)：小鼠＋綠色植物放在密封玻璃罩，發(fā)現(xiàn)小鼠不會窒息死亡，植物可以更新空氣

CO2和H2O索蘇爾采用定量方法研究：分析吸收的CO2和放出的O2的數(shù)量關(guān)系，認(rèn)為CO2和H2O是植物中有機(jī)物的來源

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光合作用的過程

條件科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過程

光英根豪斯把帶葉的枝條放入水里，這些葉在陽光下產(chǎn)生O2，在黑暗處并不產(chǎn)生O2

薩克斯紫蘇的綠葉一半曝光一半遮光，觀察到光照是葉綠體中形成淀粉的必要條件

葉綠體恩格爾曼將水綿和需氧細(xì)菌臨時(shí)裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中，表明葉綠體是光合作用的產(chǎn)所

希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽，在光照下進(jìn)行，葉綠體有O2釋放，表明離體葉綠體能進(jìn)行光合作用

(1)光合作用的探索歷程

2

光合作用的過程

(1)光合作用的探索歷程

產(chǎn)物科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論

氣體英恩豪斯帶葉的枝條放入水里，證明綠葉在陽光下產(chǎn)生氣體

O2恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，證明光合作用產(chǎn)生O2

O2希爾利用肌紅蛋白與氧可逆結(jié)合的靈敏性，定量測定微量氧，看到了氧氣的釋放

淀粉薩克斯用碘蒸氣處理葉片，一半曝光的一半變深藍(lán)色，遮光一半無顏色變化，證明光合作用產(chǎn)生了淀粉

NADPH米國實(shí)驗(yàn)室離體葉綠體可在光下將NADP+還原，形成生物體內(nèi)重要的還原劑NADPH

ATPNADPH阿儂利用細(xì)菌的無細(xì)胞制劑找到了光合磷酸化證據(jù)，光反應(yīng)需要ADP和NADP,暗反應(yīng)需要ATP和NADPH+

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光合作用的過程

(1)光合作用的探索歷程

過程科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論

提出概念布萊克曼光反應(yīng)受光影響，暗反應(yīng)受溫度和CO2影響，證明光合作用是光反應(yīng)和暗反應(yīng)共同作用的結(jié)果

O2的來源尼爾第一次提出光在光合作用中的作用是將水光解，同時(shí)認(rèn)為光合作用放出的O2來源于H2O

O2的來源魯賓和卡門用放射性同位素標(biāo)記：用18O分別標(biāo)記CO2和H2O，給予光照，證明了光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O

CO2的去路魯賓用反射性14C為示蹤原子，證明了光合作用中的CO2固定為暗酶促反應(yīng)

CO2的去路卡爾文14CO2、雙向?qū)游龇ê惋@微技術(shù)揭示碳的去向，證明碳化的過程需消耗ATP與NADPH

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光合作用的過程

總反應(yīng)式：

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。

光能

CO2

+H2O

（CH2O）

+O2

葉綠體

葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？

又是如何將化學(xué)能儲存在糖類等有機(jī)物中的？

光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳呢？

探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1：1937年希爾實(shí)驗(yàn)

材料：

處理：

在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下進(jìn)行

結(jié)果：

葉綠體有O2釋放。

（細(xì)胞器水平上）

葉綠體中H2O光解產(chǎn)生氧氣。

推測：

離體葉綠體

結(jié)合H2O分解產(chǎn)生的2H+和2e-

探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

材料：

實(shí)驗(yàn)2：1954年阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)1

處理：

加入ADP、Pi，給予光照

結(jié)果：

葉綠體生成ATP，且同時(shí)水光解產(chǎn)生氧氣

光照下，水光解同時(shí)ADP和Pi合成ATP。

結(jié)論：

離體葉綠體

探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3：魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)思路：

用放射性同位素標(biāo)記來研究物質(zhì)的去路

材料：

小球藻

處理：

用18O分別標(biāo)記CO2和H2O，給予光照。

光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O，不來自CO2。

結(jié)果：A為O2，B為18O2；

結(jié)論：

探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

1．分析魯賓和卡門做的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？

2．嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。

光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于二氧化碳。

H2O

光照

葉綠體

O2

+NADPH

+能量

ADP

+Pi

ATP

2

光合作用的過程

根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)（lightreaction）和暗反應(yīng)（darkreaction，現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng)，carbonreaction）兩個(gè)階段。

光合作用第一個(gè)階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。

光反應(yīng)階段是在類囊體的薄膜上進(jìn)行的

(2)光反應(yīng)階段

色素

復(fù)合體

膜蛋白

膜蛋白

ATP

合成酶

色素

復(fù)合體

類囊體薄膜

2

光合作用的過程

(2)光反應(yīng)階段

葉綠體中光合色素吸收的光能，有以下兩方面用途：

ADP

+Pi

ATP

光能

酶

H2OO2+H＋；

H++NADP+＋能量NADPH;

光解

酶

黑暗條件下，CO2合成糖類需要ATP和NADPH。

2

光合作用的過程

(3)暗反應(yīng)階段

實(shí)驗(yàn)4：阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)2

材料：離體葉綠體

處理：供給ATP、NADPH和CO2，黑暗條件

結(jié)果：離體葉綠體中有糖類生成

結(jié)論：

光反應(yīng)階段提供

光合作用第二個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行的。在這一階段，CO2被利用，經(jīng)過一系列的反應(yīng)后生成糖類。

2

光合作用的過程

實(shí)驗(yàn)5：卡爾文實(shí)驗(yàn)1

實(shí)驗(yàn)思路：同位素標(biāo)記14CO2，研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程

材料：小球藻

處理：光照、提供14CO2；不同時(shí)間殺死小球藻，再紙層析分離，最后鑒定放射性物質(zhì)。

(3)暗反應(yīng)階段

結(jié)果：

先出現(xiàn)14C3，最后出現(xiàn)14C5、14C6

CO2C3C6

C5

結(jié)論：

2

光合作用的過程

(3)暗反應(yīng)階段

卡爾文實(shí)驗(yàn)2：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如果光照下突然中斷CO2供應(yīng)，C3急劇減少而C5量增加；突然停止光照，C3濃度急速升高而C5的濃度急速降低。

結(jié)論：

C3與C5之間是相互循環(huán)的。

C5

2C3

還原的C3

CO2

（CH2O）

多種酶

2

光合作用的過程

(4)光合作用過程

2

光合作用的過程

同位素標(biāo)記元素的轉(zhuǎn)移途徑

H：3H2ONADP3H(C3H2O)

C：14CO214C3(14CH2O)

O：

光反應(yīng)

暗反應(yīng)

CO2的固定

C3的還原

H218O

18O2

光反應(yīng)

C18O2

CO2的固定

C3的還原

C3

(CH218O)

2

光合作用的過程

光反應(yīng)暗反應(yīng)

所需條件

進(jìn)行產(chǎn)所

物質(zhì)變化

能量轉(zhuǎn)化

光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系

必須有光

有光無光都均可

類囊體膜

葉綠體基質(zhì)

水光解為O2和H＋

ATP和NADPH的合成

CO2的固定；C3的還原；

ATP和NADPH的分解

光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能

ATP和NADPH的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

2

光合作用的過程

光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系

物質(zhì)聯(lián)系：

光反應(yīng)生成的ATP和NADPH供暗反應(yīng)的C3的還原，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和NADP+。

能量聯(lián)系：

光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，

暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能再轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。

2

光合作用的過程

(5)光合作用和化能合成作用的比較

項(xiàng)目光合作用化能合成作用

區(qū)別能量來源________________________

代表生物綠色植物________

相同點(diǎn)都能將____________等無機(jī)物合成有機(jī)物

光能

無機(jī)物氧化釋放的能量

硝化細(xì)菌

CO2和H2O

2

光合作用的過程

(6)環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

光照

光照強(qiáng)弱直接影響光反應(yīng)

二氧化碳

CO2是光合作用的原料，直接影響暗反應(yīng)

溫度

溫度高低主要影響光合作用相關(guān)酶的活性

水分

水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，特別是水分的多少還影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體

無機(jī)鹽

無機(jī)鹽是光合作用產(chǎn)物進(jìn)一步合成許多有機(jī)物（如酶等）所必需的物質(zhì)

光合作用強(qiáng)度：植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。

探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響

自變量：

光照（強(qiáng)度、光質(zhì)）、溫度、CO2濃度等

因變量：

光合速率

無關(guān)變量：

植物葉片、其他環(huán)境條件處理、實(shí)驗(yàn)操作

問題：如何測量光合速率？

CO2的吸收：可以用紅外線CO2傳感器測量

O2的釋放：小葉片浮起數(shù)量法

有機(jī)物合成：淀粉含量測量法

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響

【實(shí)驗(yàn)材料】

【實(shí)驗(yàn)步驟】

打孔器，注射器，5WLED臺燈，米尺，燒杯，綠葉（如菠菜等）。有條件的學(xué)校可以使用化學(xué)傳感器來測量O2的濃度。

1．取生長旺盛的綠葉，用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開大的葉脈）。

2．將圓形小葉片置于注射器內(nèi)。注射器內(nèi)吸入清水，待排出注射器內(nèi)殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內(nèi)的氣體逸出。這一步驟可能需要重復(fù)2~3次。處理過的小葉片因?yàn)榧?xì)胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底。

探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響

【實(shí)驗(yàn)材料】

【實(shí)驗(yàn)步驟】

打孔器，注射器，5WLED臺燈，米尺，燒杯，綠葉（如菠菜等）。有條件的學(xué)校可以使用化學(xué)傳感器來測量O2的濃度。

1．取生長旺盛的綠葉，用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開大的葉脈）。

2．將圓形小葉片置于注射器內(nèi)。注射器內(nèi)吸入清水，待排出注射器內(nèi)殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內(nèi)的氣體逸出。這一步驟可能需要重復(fù)2~3次。處理過的小葉片因?yàn)榧?xì)胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底。

探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響

3．將處理過的圓形小葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

4．取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（可以事先通過吹氣的方法補(bǔ)充CO2，也可以用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~2%的NaHCO3溶液來提供CO2）

5．向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，然后分別置于強(qiáng)、中、弱三種光照下。實(shí)驗(yàn)中，可用5W的LED燈作為光源，利用小燒杯與光源的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。

6．觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量。

探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】

探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)光合作用強(qiáng)度增加

問題：實(shí)驗(yàn)所測是否為葉片實(shí)際光合作用強(qiáng)度？

（CH2O）

O2

CO2

H2O

總光合速率=凈光合速率+呼吸速率

探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響

①原理：光照強(qiáng)度通過影響植物的_____反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率。光照強(qiáng)度增加，光反應(yīng)速度_______，產(chǎn)生的__________________增多，使暗反應(yīng)中還原過程加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。

光補(bǔ)償點(diǎn)

光飽和點(diǎn)

D點(diǎn)：光飽和點(diǎn)(光照強(qiáng)度達(dá)到D點(diǎn)后，光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng))。

BC段：光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。

B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用=呼吸作用)

AB段：光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。

A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行呼吸作用。

(1)光照強(qiáng)度

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

光

加快

NADPH和ATP

內(nèi)部因素：光合色素含量、酶的數(shù)量和活性

②曲線解讀

外部限制因素：CO2濃度等。

(1)光照強(qiáng)度

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

③應(yīng)用：

溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)__________，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；

光照強(qiáng)度

陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。

陽生植物

陰生植物

（2）CO2濃度

①原理：CO2影響______反應(yīng)階段，制約______的形成。

A點(diǎn)：CO2補(bǔ)償點(diǎn)(表示光合作用速率等于呼吸作用速率時(shí)的CO2濃度)。

A′點(diǎn)：表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。

B和B′點(diǎn)：CO2飽和點(diǎn)(CO2濃度達(dá)到該點(diǎn)后，光合作用強(qiáng)度不再隨CO2濃度的增加而增加)。

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

暗

C3

②曲線解讀:

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

（2）CO2濃度

溫室

增施有機(jī)肥料

使用二氧化碳發(fā)生器

大田

確保良好的通風(fēng)

增施有機(jī)肥

我國北魏時(shí)期的農(nóng)書《齊民要術(shù)》中，有關(guān)于栽種農(nóng)作物要“正其行，通其風(fēng)”的記載。

③應(yīng)用：通風(fēng)透光，既有利于充分利用光能，又可以使空氣不斷流過葉面，提供較多的CO2，從而提高光合作用強(qiáng)度來光合產(chǎn)量。h還可以增施農(nóng)家肥等

(3)溫度

①原理：影響，主要制約暗反應(yīng)。

B點(diǎn)：最適溫度，酶的活性最強(qiáng)，光合速率達(dá)到最大值。

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

酶的活性

②曲線解讀:

③應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)______室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。

降低

（4）水或無機(jī)鹽

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

①原理：

水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)。

礦質(zhì)元素通過影響與光合作用有關(guān)的化合物的合成，對光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。如鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應(yīng)。

（4）水或無機(jī)鹽

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

②曲線解讀:

③應(yīng)用：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的生長規(guī)律，合理灌溉和施肥。

探究多種因子對光合作用的影響

P點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨該因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。

當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因子不再影響光合速率，要想提高光合速率，可適當(dāng)提高除橫坐標(biāo)所表示的因子之外的其他因子。

自變量1

自變量1

自變量1

自變量2溫度

自變量2光照強(qiáng)度

自變量2CO2濃度

3

影響光合作用的因素及應(yīng)用

主要吸收

藍(lán)紫光和紅光

主要吸收藍(lán)紫光

操作：

研磨：

無水乙醇：溶解色素

二氧化硅：有助于研磨得充分

碳酸鈣：可防止研磨中色素被破壞

過濾：

單層尼龍布

畫濾液細(xì)線：

重復(fù)1到2次

層析分離：

層析液不能沒過濾液細(xì)線，小燒杯要加蓋。

分離色素：

用層析液分離

層析液成分：石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成

原理：都能溶解在層析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。

提取色素原理：

用無水乙醇提取

原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中。

①捕獲光能的色素

②捕獲光能的結(jié)構(gòu)

③影響光合作用的因素

基粒：由類囊體堆疊而成，分布有____和與________有關(guān)的酶)

外表：

雙層膜

內(nèi)部：

基質(zhì)：

含有________有關(guān)的酶；

暗反應(yīng)

色素

光反應(yīng)

含有________，可進(jìn)行翻譯合成蛋白質(zhì)；

含有______，可復(fù)制轉(zhuǎn)錄成______;

DNA

RNA

核糖體

光照強(qiáng)度或光的波長（即，顏色）、溫度、CO2濃度、水、無機(jī)鹽（礦質(zhì)元素）

環(huán)境因素:

遺傳及生理因素:

陽生植物與陰生植物；氣孔開放程度；葉面積指數(shù)

④光合作用的過程

光反應(yīng)與暗反應(yīng)：

光反應(yīng)必需有光；暗反應(yīng)不需要光，但需要光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP與NADPH

光合作用的總反應(yīng)式：

光合作用的能量變化：

光能

ATP與NADPH中活躍的化學(xué)能

（CH2O）中穩(wěn)定的化學(xué)能

【答案】B

考點(diǎn)1光合作用的過程及應(yīng)用

1.（2023·天津·統(tǒng)考高考真題）下圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程的圖，關(guān)于此圖說法錯(cuò)誤的是（）

A．HCO3-經(jīng)主動運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

B．HCO3-通過通道蛋白進(jìn)入葉綠體基質(zhì)

C．光反應(yīng)生成的H+促進(jìn)了HCO3-進(jìn)入類囊體D．光反應(yīng)生成的物質(zhì)X保障了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)

2．（2023·山西·統(tǒng)考高考真題）我國勞動人民在漫長的歷史進(jìn)程中，積累了豐富的生產(chǎn)、生活經(jīng)驗(yàn)，并在實(shí)踐中應(yīng)用。生產(chǎn)和生活中常采取的一些措施如下。

①低溫儲存，即果實(shí)、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放②春化處理，即對某些作物萌發(fā)的種子或幼苗進(jìn)行適度低溫處理③風(fēng)干儲藏，即小麥、玉米等種子收獲后經(jīng)適當(dāng)風(fēng)干處理后儲藏④光周期處理，即在作物生長的某一時(shí)期控制每天光照和黑暗的相對時(shí)長⑤合理密植，即栽種作物時(shí)做到密度適當(dāng)，行距、株距合理⑥間作種植，即同一生長期內(nèi)，在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物關(guān)于這些措施，下列說法合理的是（）

A．措施②④分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關(guān)系

B．措施③⑤的主要目的是降低有機(jī)物的消耗

C．措施②⑤⑥的主要目的是促進(jìn)作物的光合作用

D．措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強(qiáng)度

【答案】A

【答案】C

3.（2022·福建·統(tǒng)考高考真題）下列關(guān)于黑藻生命活動的敘述，錯(cuò)誤的是（）

A．葉片細(xì)胞吸水時(shí)，細(xì)胞液的滲透壓降低

B．光合作用時(shí)，在類囊體薄膜上合成ATP

C．有氧呼吸時(shí)，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生CO2

D．細(xì)胞分裂時(shí)，會發(fā)生核膜的消失和重建

【答案】B

4．（2022·天津·高考真題）天津市針對甘肅古浪縣水資源短缺現(xiàn)狀，實(shí)施“農(nóng)業(yè)水利現(xiàn)代化與智慧灌溉技術(shù)幫扶項(xiàng)目”，通過水肥一體化智慧灌溉和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，助力落實(shí)國家“藥肥雙減”目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村全面振興。項(xiàng)目需遵循一定生態(tài)學(xué)原理。下列原理有誤的是（）A．人工生態(tài)系統(tǒng)具有一定自我調(diào)節(jié)能力

B．項(xiàng)目實(shí)施可促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與能量循環(huán)

C．對人類利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)給予相應(yīng)的物質(zhì)投入

D．根據(jù)實(shí)際需要，合理使用水肥

【答案】B

5.（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）膜蛋白的種類和功能復(fù)雜多樣，下列敘述正確的是（）

A．質(zhì)膜內(nèi)、外側(cè)的蛋白質(zhì)呈對稱分布

B．溫度變化會影響膜蛋白的運(yùn)動速度

C．葉綠體內(nèi)膜上存在與水分解有關(guān)的酶

D．神經(jīng)元質(zhì)膜上存在與K+、Na+主動轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的通道蛋白

【答案】A

6.（2023·重慶·高考真題）類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖。據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A．水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜B．NADP+與電子（e-）和質(zhì)子（H+）結(jié)合形成NADPH

C．產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)

D．電子（e-）的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)

(1)制備類囊體時(shí)，提取液中應(yīng)含有適宜濃度的蔗糖，以保證其結(jié)構(gòu)完整，原因是；為避免膜蛋白被降解，提取液應(yīng)保持（填“低溫”或“常溫”）。(2)在圖I實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行圖II實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)條件下，也能產(chǎn)生ATP。但該實(shí)驗(yàn)不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內(nèi)外的H+濃度差，原因是。

7．（2022·重慶·統(tǒng)考高考真題）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，光能會被類囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”，并用于驅(qū)動產(chǎn)生ATP（如圖I）。為探尋這種能量形式，他們開展了后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

保持類囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類囊體破裂

低溫

實(shí)驗(yàn)II是在光照條件下對類囊體進(jìn)行培養(yǎng)，無法證明某種能量是來自于光能還是來自膜內(nèi)外氫離子濃度差

(3)為探究自然條件下類囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H+濃度差的原因，對無緩沖液的類囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理，結(jié)果如圖III所示，懸液的pH在光照處理時(shí)升高，原因是。類囊體膜內(nèi)外的H+濃度差是通過光合電子傳遞和H+轉(zhuǎn)運(yùn)形成的，電子的最終來源物質(zhì)是。

(4)用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體，能在光下生產(chǎn)目標(biāo)多碳化合物。若要實(shí)現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn)，需穩(wěn)定提供的物質(zhì)有。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強(qiáng)度，產(chǎn)量也不再增加，若要增產(chǎn)，可采取的有效措施有（答兩點(diǎn)）。

類囊體膜外H+被轉(zhuǎn)移到類囊體膜內(nèi)，造成溶液pH升高

水

NADPH、ATP和CO2

增加二氧化碳的濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度

8.（2022·全國·高考真題）根據(jù)光合作用中CO2的固定方式不同，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)比C3植物的低。CO2補(bǔ)償點(diǎn)通常是指環(huán)境CO2濃度降低導(dǎo)致光合速率與呼吸速率相等時(shí)的環(huán)境CO2濃度?；卮鹣铝袉栴}。

(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是相同的，光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是（答出3點(diǎn)即可）。

(2)正常條件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運(yùn)輸?shù)狡渌课?，原因是（答?點(diǎn)即可）。(3)干旱會導(dǎo)致氣孔開度減小，研究發(fā)現(xiàn)在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)的角度分析，可能的原因是。

O2、[H]和ATP

自身呼吸消耗或建造植物體結(jié)構(gòu)

C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)低于C3植物，C4植物能夠利用較低濃度的CO2

A．葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲增強(qiáng)B．Mg2+含量減少會導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲減弱

C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對光能的捕獲

D．PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和O2

【答案】C

考點(diǎn)2影響光合作用的因素

1.（2023·湖北·統(tǒng)考高考真題）植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復(fù)合體，PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過與PSⅡ結(jié)合或分離來增強(qiáng)或減弱對光能的捕獲（如圖所示）。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A．低于最適溫度時(shí)，光合速率隨溫度升高而升高

B．在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高C．CO2濃度為200μL·L-1時(shí)，溫度對光合速率影響小

D．10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高

【答案】D

2.（2022·北京·統(tǒng)考高考真題）光合作用強(qiáng)度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如下圖。據(jù)圖分析不能得出（）

3.（2022·海南·統(tǒng)考高考真題）某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時(shí)長，結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述正確的是（）

【答案】B

A．本實(shí)驗(yàn)中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量

B．葉圓片上