2026高考一輪復習第13講

光合作用的原理1光合作用的過程及探索探究光照強度對光合作用強度的影響

條件變化時光合作用各物質含量的變化

2光合作用的過程及探索考點1考點1光合作用的過程及探索

1、探索光合作用原理的部分實驗（1）19世紀末甲醛→糖1928年甲醛不能通過光合作用轉化成糖，甲醛對植物有毒。CO2O2C+H2O甲醛普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。（2）1937年，英國希爾離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照無CO2條件下可釋放出氧氣，說明離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生氧氣的化學反應。①證明水的光解與糖的合成是不同的化學反應；②不能說明植物光合作用產生O2中的O元素全部來自H2O，因為沒有排除葉綠體中可能存在其他氧元素供體的干擾。加入鐵鹽或其他氧化劑考點1光合作用的過程及探索

（3）1941年，美國魯賓和卡門考點1光合作用的過程及探索

O218O2CO2H218OC18O2第一組H2O光照下的小球藻懸浮液第二組光照下的小球藻懸浮液同位素標記法光合作用釋放的O2中的O元素全部來自水，并不來源于CO2同位素：質子數相同，中子數不同的同一元素。用同位素標記的化合物，化學性質不變，也可以參與生物體內的生化反應。12C、14C1H、3H31P、32P32S、35S14N、15N16O、18O穩定性同位素標記法原子核穩定，不發出射線。科學家也可通過測量分子質量或離心技術來區別同位素。放射性同位素標記法原子核不穩定，能發出射線，科學家通過特殊的放射性顯影儀器追蹤放射性同位素標記的化合物，可以弄清化學反應的過程。考點1光合作用的過程及探索

考點1光合作用的過程及探索

（4）1954年,美國阿爾農在光照下，葉綠體可合成ATP，這一過程總是與水的光解相伴隨。（5）20世紀40年代，美國卡爾文用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用，追蹤檢測其放射性，發現卡爾文循環：CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中的碳。證明光合產物中有機物的碳來自CO2。H2OO2+2H++能量光照葉綠體ADP+PiATP考點1光合作用的過程及探索

2、光合作用的原理（1）概念光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。（2）反應式

6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體以這個為主，填空題寫這個（3）實質（4）光合作用的過程考點1光合作用的過程及探索

根據是否需要光能，將光合作用分為光反應和暗反應兩個階段。必須有光才能反應有光、無光都能反應光反應（光合作用第一階段）暗反應（光合作用第二階段）又稱碳反應、卡爾文循環物質轉化：無機物有機物能量轉化：光能化學能光解類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ（2）條件：光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP+（1）場所：葉綠體類囊體薄膜上（3）主要產物：O2、ATP、NADPH光反應階段考點1光合作用的過程及探索

（4）過程：①水的光解：2H2OO2+4H++2e-

光色素③ATP的形成：ADP+Pi+能量

ATP酶（5）能量轉化：光能轉變為ATP和NADPH中活躍的化學能②NADPH的形成：NADP＋＋H++2e-

NADPH酶光反應階段考點1光合作用的過程及探索

類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ只能用于暗反應或葉綠體內其他反應ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量暗反應階段（2）條件：（1）場所：（3）主要產物：有沒有光都可以，需多種酶、CO2、ATP、NADPH葉綠體基質中（CH2O）、ADP、Pi、NADP+考點1光合作用的過程及探索

ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量暗反應階段考點1光合作用的過程及探索

（4）過程：（5）能量轉化：①CO2的固定：CO2＋C52C3酶②C3的還原：2C3(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP、NADPH中活躍的化學能有機物中穩定的化學能P104相關信息不消耗能量考點1光合作用的過程及探索

葉綠體中的色素可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應暗反應NADP+NADPH酶（5）光合作用總過程項目光反應暗反應過程模型

實質時間

，以微秒計較_____短促緩慢光能轉換為化學能，并放出O2同化CO2形成有機物（6）光反應與暗反應的比較條件場所在葉綠體內的

上進行在葉綠體

中進行物質轉化①水的光解：__________________；②ATP的合成：_____________________________；③NADPH的合成：①CO2的固定：__________________；②C3的還原：注：NADPH為C3還原提供還原劑和能量。（6）光反應與暗反應的比較類囊體薄膜基質ADP＋Pi＋能量色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必須有光多種酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有無光均可光色素2H2OO2+4H++2e-

ATP酶NADP++

H++2e-

NADPH酶CO2+C5

2C3酶（6）光反應與暗反應的比較能量轉化光能→___________________________ATP和NADPH中活躍的化學能→_______________________關系在光反應階段，光能被葉綠體內類囊體薄膜上的色素捕獲后，將水分解為________等，形成

，于是光能轉化成________________________；______________驅動在葉綠體基質中進行的暗反應，將CO2轉化為儲存化學能的糖類。可見光反應和暗反應緊密聯系，能量轉化與物質變化密不可分ATP和NADPH中活躍的化學能有機物中穩定的化學能O2和H＋ATP和NADPHATP和NADPH中的化學能ATP和NADPH考點1光合作用的過程及探索

（7）光反應與暗反應的聯系：①光反應為暗反應提供NADPH、ATP；

暗反應為光反應提供NADP+、ADP和Pi；②沒有光反應，暗反應無法進行；若光反應突然停止，暗反應可持續進行一段時間，但時間不長。

沒有暗反應，有機物無法合成。考點1光合作用的過程及探索

CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2（8）光合作用中元素的轉移（1）H的轉移：（2）C的轉移：（3）O的轉移：H2O→NADPH→(CH2O)CO2→C3→（CH2O）CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

O2中的O全部來自H2O，有機物中的O全部來自CO2。考點1光合作用的過程及探索

【注意】(1)并不是所有過程都需要酶的催化，色素吸收光能不需要酶的催化。(2)光反應中由光能轉化的化學能并非只儲存于ATP中，其部分能量儲存于NADPH中。NADPH的作用：可作為暗反應的還原劑；儲備部分能量供暗反應利用(3)光反應產生的ATP只用于葉綠體中C3的還原等葉綠體內的生命活動，不用于葉綠體外的其他生命活動。3、化能合成作用（1）概念能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數種類的細菌。

2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細菌CO2+H2O（CH2O）+O2能量酶考點1光合作用的過程及探索

（2）光合作用和化能合成作用的比較

[易錯提醒]綠色植物和化能合成菌為自養生物，人、動物、真菌以及大多數細菌屬于異養生物。無機物氧化所釋放的能量CO2和H2O考點1光合作用的過程及探索

1．(2024·江西上饒高三模擬)下圖為綠色植物光合作用過程示意圖(物質轉換用實線表示，能量傳遞用虛線表示，圖中a～g為物質，①～⑥為反應過程)，下列判斷錯誤的是(

)

A．綠色植物能利用a物質將光能轉換成化學能儲存在c中B．e物質中不儲存化學能，所以e物質只能充當還原劑C．圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解

D．在g物質供應充足時，突然停止光照，C3的含量將會上升B條件變化時光合作用各物質含量的變化及關鍵點的移動考點2考點2條件變化時光合作用各物質含量的變化

下圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原。當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：(1)“過程法”分析各物質變化考點2條件變化時光合作用各物質含量的變化

④圖4中曲線甲表示

，曲線乙表示

。③圖3中曲線甲表示

，

，曲線乙表示

。②圖2中曲線甲表示

，

，曲線乙表示

。①圖1中曲線甲表示

，曲線乙表示

。C3C5、NADPH、ATP、(CH2O)C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP、(CH2O)

和(CH2O)和(CH2O)(2)“模型法”表示C3和C5含量的變化(條件改變后短時間內各物質相對含量的變化)考點2條件變化時光合作用各物質含量的變化

3．(2024·山東濟寧高三檢測)光合作用通過密切關聯的兩大階段——光反應和暗反應實現。下列對于改變反應條件而引起的變化的說法，正確的是(

)A．突然中斷CO2供應，會暫時引起葉綠體基質中C5/C3

的值減小B．突然中斷CO2供應，會暫時引起葉綠體基質中ATP/ADP的值增大C．突然將紅光改變為綠光，會暫時引起葉綠體基質中C3/C5的值減小D．突然將綠光改變為紅光，會暫時引起葉綠體基質中ATP/ADP的值減小B4．(2024·孝感高三質檢)下圖為某植物葉肉細胞光合作用示意圖，圖中①②③④表示相關物質。現有甲、乙兩植株，甲葉色正常，乙為葉色黃化的突變植株，葉綠素含量明顯少于甲。將甲、乙植株置于正常光照、溫度、CO2濃度等條件相同的環境中，下列相關分析正確的是(

)

A．被色素吸收的光能全部用于③合成ATPB．只有接受ATP釋放的能量，C3才可被NADPH還原C．如果突然增加光照強度，則短時間內②含量減少，③的含量增加D．如果突然增加光照強度，甲的葉肉細胞C3含量減少，乙的葉肉細胞④含量減少B（3）連續光照和間隔光照下的有機物合成量分析①光反應為暗反應提供的NADPH和ATP在葉綠體基質中有少量的積累，在光反應停止時，暗反應仍可持續進行一段時間，有機物還能繼續合成。②在總光照時間相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續光照處理有機物積累量要多。A、B、C組依次加大光照一黑暗的交替頻率，每組處理的總時間均相同。單位光照時間內光合作用產物的相對含量：C＞B＞A。③應用：人工補光時，可適當采用“光暗交替”策略，這樣，在提高光合產量的情況下，可大量節省能源成本。考點2條件變化時光合作用各物質含量的變化

微專題5（1）光系統Ⅱ進行水的光解，產生O2、H＋和自由電子(e-)，光系統Ⅰ主要是介導NADPH的產生。（2）電子(e-)經過電子傳遞鏈：質體醌→細胞色素b6f復合體→質體藍素→光系統Ⅰ→鐵氧還蛋白→NADPH。1、光系統及電子傳遞鏈光系統是由蛋白質和葉綠素等光合色素組成的復合物，具有吸收、傳遞和轉化光能的作用，包括光系統Ⅰ(PSⅠ)和光系統Ⅱ(PSⅡ)。(3)質子濃度(電化學)梯度的建立：①一些質子(H＋)逆濃度從類囊體的基質側泵入到囊腔側；另一些質子(H＋)在類囊體的基質側和NADP＋形成NADPH。②光系統Ⅱ在類囊體的囊腔側進行的水的光解產生質子(H＋)。（4）類囊體膜對質子高度不通透，類囊體內的高濃度質子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出，而ATP合成酶利用質子順濃度流出的能量來合成ATP。微專題5微專題52、C3植物和C4植物不同的植物，暗反應的過程不一樣，而且葉片的解剖結構也不相同。這是植物對環境適應的結果。以下3種類型是因CO2的固定這一過程的不同而劃分的。(1)C3途徑：C3途徑是碳同化的基本途徑，也稱為卡爾文循環，可合成糖類、淀粉等多種有機物。C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成光合產物等。微專題5通過C3途徑固定CO2的植物稱為C3植物，C3植物屬于高光呼吸植物類型，光合速率較低，其種類多，分布廣，多生長于暖濕條件下，如大多數樹木、糧食類植物、煙草等。例：水稻、小麥、大豆、馬鈴薯等。(2)C4植物：通過C4途徑固定CO2的植物稱為C4植物，它們主要是那些生活在干旱熱帶地區的植物。在這種環境中，植物若長時間開放氣孔吸收CO2，會導致水分通過蒸騰作用過快散失。所以，植物只能短時間開放氣孔，CO2的攝入量必然少。植物必須利用這少量的CO2進行光合作用，合成自身生長所需的物質。無光合午休現象微專題5C4植物的兩次固定在空間上分開：在葉肉細胞內固定CO2，在維管束鞘細胞中同化CO2。例：玉米、甘蔗、高粱、莧菜等。因為PEP羧化酶與CO2的親和力大，低CO2濃度下也能固定，維持細胞內高CO2濃度。3、景天酸代謝：CAM途徑(1)指生長在熱帶或亞熱帶干旱及半干旱地區的一些肉質植物所具有的一種光合固定CO2的附加途徑。具有這種途徑的植物稱為CAM植物。微專題5(2)該途徑的特點是CAM植物氣孔只有晚上開放，將CO2生成蘋果酸等進行固定，白天氣孔關閉，蘋果酸等則由液泡轉入葉綠體中再釋放CO2，再通過卡爾文循環轉變成糖。這是植物對干旱環境的適應。(3)CAM植物兩次固定在時間上分開：在晚上固定CO2，在白天同化CO2。在暗反應中，Rubisco能夠以CO2為底物實現CO2的固定；在光下，當O2濃度高、CO2濃度低時，O2會競爭Rubisco，光的驅動下將碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一個高耗能的反應，正常生長條件下光呼吸就可損耗光合產物的25%～30%。過程如下圖所示：微專題54、光呼吸光呼吸現象產生的分子機制是O2和CO2競爭Rubisco。光呼吸對生物體有一定的危害。如果在較強光下，光呼吸加強，使C5氧化分解加強，一部分碳以CO2的形式散失，從而減少了光合產物