第3单元 第9讲 光合作用与能量转化（PPT课件）-【导学教程】2025年生物新编高考大一轮总复习（人教版 多选）

返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 第三单元　细胞的能量供应和利用 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 第9讲　光合作用与能量转化 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * [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。3.实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 目 录 CONTENTS 知能达标训练 05 高考真题演练 04 考点三 03 考点二 02 考点一 01 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 考点一　捕获光能的色素和结构 01 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 6457.psd 1．绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理 6459.psd 6460.psd 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 6461.psd (2)实验步骤 6463.psd 6464.psd 6465.psd 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 最少 最高 最快 最多 最低 最慢 (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 _____ _____ _____ 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 _____ 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 _____ _____ 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 2.叶绿体中色素的吸收光谱分析 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 6468.psd 由图可以看出： 6470.psd 6471.psd 6472.psd 6473.psd 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 6474.psd 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 6476.psd 6477.psd 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 6478.psd (2)叶绿体的功能 6480.psd 6481.psd 6482.psd 6483.psd 6484.psd 6485.psd 6486.psd 6487.psd 6488.psd 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * × √ × × × × √ (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。( ) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 1．(必修1 P97“问题探讨”)有的植物工厂在种植蔬菜等植物时，完全依靠 LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。选择这些光源的原因是什么？ 提示　红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光，光合色素对红光、蓝光吸收最多。白光是复合光，含有不同波长的光，光合色素能吸收更多的光。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 2．(必修1 P98“探究·实践”)某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？ 提示　研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 3．(必修1 P101“拓展应用1”)海洋中绿藻、褐藻、红藻在海洋中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层，从水层透光与植物光能捕获两个层面进行解释，原因是什么？ 提示　藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (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”。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 2．(2023·广州二模)以新鲜菠菜叶为材料进行绿叶中色素的提取和分离实验，某小组得到如图所示结果。下列关于该结果的分析，正确的是(　　) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * A．是正确操作后得到的理想结果 B．可能研磨时未加入CaCO3导致 C．可能研磨时未加入SiO2导致 D．可能提取时加入过量的无水乙醇 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析：选B　题图中滤纸条上距离点样处由近到远的条带分别代表叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，绿叶中叶绿素含量高于类胡萝卜素，图中显示类胡萝卜素含量高于叶绿素，不是操作后得到的理想结果，可能是研磨时未加入CaCO3导致叶绿素被分解，也可能取的是发黄的叶片，A错误，B正确；研磨时未加入SiO2导致研磨不充分，各种色素含量均下降，但叶绿素含量应始终高于类胡萝卜素，C错误；提取时加入过量的无水乙醇使色素浓度下降，但叶绿素浓度应始终高于类胡萝卜素，D错误。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 考向二　色素的种类和功能 3．(2023·长沙模拟)19世纪末，恩格尔曼用一个棱镜将阳光散射成七色光，并使之落在水绵上，再在系统里加入一群好氧性细菌，实验结果如下图，下列叙述正确的是(　　) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * A．水绵细胞的叶绿体主要吸收红光和蓝紫光，不吸收绿光 B．需氧细菌利用光合作用产生的氧气最终在线粒体内膜上产生水 C．水绵的叶绿体中含有叶绿素和藻蓝素 D．吸收光能的色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析：选D　水绵为低等植物，它含螺旋带状叶绿体，能进行光合作用，而叶绿体中的色素能够吸收红光和蓝紫光，也能吸收绿光，只是吸收量很少，A错误；需氧细菌为原核生物，无线粒体，但可在细胞质和细胞膜上进行有氧呼吸，B错误；水绵细胞内能吸收光能的色素有叶绿素和类胡萝卜素，C错误；光合作用的光反应阶段需要色素的参与，类囊体薄膜因其上分布有许多吸收光能的色素分子，所以在此进行光反应，D正确。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 4．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(　　) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 影响叶绿素合成因素的分析 　 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 考点二　光合作用的过程 02 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * O2 毒害 可以释放出氧气 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，_____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_____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__________________ 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 水 ATP 水的光解 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，Heq \o\al(18,2)O＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→植物→O2，得出光合作用释放的氧全部来自___ 1954年阿 尔农(美国) 在光照下，叶绿体可合成________，这一过程总是与__________相伴随 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 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________，利用光能，将____________转化成储存着能量的有机物，并且释放出_____的过程。 (2)反应式： ______________________________________。 CO2＋H2Oeq \o(――――→,\s\up17(光能),\s\do15(叶绿体))(CH2O)＋O2 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 光反应 暗反应 3．光合作用的过程 (1)填写图中序号所代表的物质或结构 ①_____；②__________；③_______________；④_____。 Ⅰ是________；Ⅱ是________。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * × √ × × (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。( ) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * × × (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。( ) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 1．(必修1 P102“思考·讨论”)希尔的实验说明水光解与糖的合成不是同一个化学反应，理由是什么？ 提示　水的光解实验是在没有 CO2的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。 2．(必修1 P103“图5­14”延伸)光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是什么？ 提示　暗反应中C3的还原需要光反应提供 ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量 ATP和NADPH 能使暗反应持续进行一段时间；但是这段时间后，暗反应因缺少 ATP 和NADPH而无法进行。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 3．(必修1 P104“正文”)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，实验发现，仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，如果要探究 CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是什么？ 提示　不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为 CO2转化成的第一个产物。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (2)“模型法”表示C3和C5含量的变化(条件改变后短时间内各物质相对含量的变化) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 考向一　探究光合作用的经典实验分析 1．(2024·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(　　) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 2．(2023·郴州模拟)光合作用原理的探究历程包含了许多科学家的努力，下列相关说法错误的是(　　) A．恩格尔曼以需氧细菌和水绵为材料进行实验。证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 B．鲁宾和卡门通过检测产生O2的相对质量，证明光合作用释放的O2中O来自水 C．希尔和阿尔农发现，ATP和NADPH的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上 D．卡尔文采用14C标记CO2，供小球藻利用，探明了暗反应从C5到C3再到C5的循环过程 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析：选D　恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，A正确；鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，用18O分别标记两组实验中的H2O和CO2，证明光合作用产生的O2中的O全部来自H2O，B正确；希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可释放O2，说明离体叶绿体在适当条件下能进行水的光解，阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随，但是不能证明植物光合作用可以合成ATP，因而发现ATP和NADPH的形成发生在光反应过程中，场所为叶绿体类囊体的薄膜上，C正确；卡尔文采用 14C 标记 CO2 ，供小球藻利用，探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的，即从 CO2 → C3 →有机物，D错误。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 4．(2023·沧州模拟)下图是绿色植物光合作用光反应的过程示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * A．据图可知，光反应产生的O2用于有氧呼吸至少需要通过5层磷脂双分子层 B．ATP和NADPH中的化学能可用于暗反应中CO2的固定 C．光能在该膜上最终以化学能的形式储存在ATP和NADPH中 D．合成ATP所需的能量直接源于H＋顺浓度梯度转运释放的能量 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析：选B　由题图可知，O2产生于类囊体腔中，用于有氧呼吸至少需要通过类囊体膜、叶绿体的内膜和外膜、线粒体的外膜和内膜，即5层磷脂双分子层，A正确；光反应的产物ATP和NADPH中的化学能可用于暗反应中C3的还原，B错误；由题图可知，光能首先转化为电能，然后电能最终以化学能的形式储存在ATP和NADPH中，C正确；由题图可知，类囊体腔中H＋浓度大于叶绿体基质，H＋顺浓度梯度运输产生的化学势能驱动ATP的合成，D正确。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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”)。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (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____________________ _____________________。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 考点三　影响光合作用的因素及应用 03 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 单位时间 色素 酶 光照强度、二氧化碳浓度、温度、水 1．光合作用强度 (1)含义：植物在__________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：_____的含量、___的含量和活性、叶龄等。 ②影响光合作用强度的环境因素：___________________________________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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 叶绿体 温度 光合作用 b．影响________(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：_____、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__________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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 生长旺盛的绿叶 逸出 细胞间隙充满了水 (2)实验步骤 ①制备圆形小叶片：取__________________，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_____。 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____________________，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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 强、中、弱 圆形小叶片浮起的数量 增强 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_____________三种光照。 ⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中_________________________。　 (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_____。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * × × √ √ × (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。( ) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 1．(必修1 P105“探究·实践”)阅读实验流程、分析实验装置，LED灯会产生热量，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。 提示　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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 2．(必修1 P95“思考·讨论”延伸)土壤板结，光合速率下降的原因是什么？ 提示　土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素的合成和酶数量减少，光合作用减弱。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (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) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 考向二　光合作用的原理在农业生产中的应用 3．(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　) A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析：选D　高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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___________________________________________________________________。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 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 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 　命题热点·提素养(三)　CO2固定途径的多样性和适应性 04 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 1．CO2固定的三种途径 不同的植物，暗反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境适应的结果。3种类型是因CO2的固定这一过程的不同而划分的。 (1)C3途径：C3途径是碳同化的基本途径，也称为卡尔文循环，可合成糖类淀粉等多种有机物。C3途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过 C3途径合成光合产物等。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 通过C3途径固定 CO2的植物称为 C3植物，C3类植物属于高光呼吸植物类型，光合速率较低，其种类多，分布广，多生长于暖湿条件下，如大多数树木、粮食类植物、烟草等。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (2)C4植物：通过C4途径固定CO2的植物称为C4植物，它们主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中，植物若长时间开放气孔吸收CO2，会导致水分通过蒸腾作用过快散失。所以，植物只能短时间开放气孔，CO2的摄入量必然少，植物必须利用这少量的CO2进行光合作用，合成自身生长所需的物质。 C4植物两次固定是在空间上分开：在叶肉细胞内固定CO2，在维管束鞘细胞中同化CO2。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (3)CAM 途径(景天科酸代谢)：CAM 途径指生长在热带或亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物所具有的一种光合固定 CO2的附加途径。具有这种途径的植物称为 CAM 植物。该途径的特点是：CAM 植物气孔只有晚上开放，将 CO2生成苹果酸等进行固定，白天气孔关闭，苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2，再通过卡尔文循环转变成糖。这是植物对干旱环境的适应。 CAM植物两次固定是在时间上分开，在晚上固定CO2，在白天同化CO2。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 2．光呼吸 光呼吸是所有进行光合作用的细胞，在光照和高氧低CO2情况下发生的一个生化过程。它是光合作用损耗能量的一个副反应。在黑暗条件下，呼吸过程能不断转换形成ATP，并把自由能释放出来，以供根系的吸收功能、有机物质的合成与运转功能以及各种物质代谢反应等功能的需要，从而促进生命活动的顺利进行。绿色植物在光照条件下的呼吸方式特点是呼吸基质在被分解转化过程中虽也放出CO2，但不能产生ATP，从而使光合产物被白白地耗费掉。所以光呼吸越强，光合生产率相对越低。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 光呼吸不是一个纯粹消耗能量的过程，其功能是①在光呼吸时细胞线粒体中进行甘氨酸转变为丝氨酸反应时能形成 ATP；②光呼吸可以将光合作用的副产品磷酸乙醇酸和乙醇酸转变为碳水化合物；③在水分亏缺及高光照条件下，叶片气孔关闭，光呼吸释放的 CO2能被再固定，可保护光合作用的反应中心，以免被强光所破坏。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * [典例]　(2021·辽宁卷)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题： (1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成__________，进而被还原生成糖类，此过程发生在___________中。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (2)海水中的无机碳主要以CO2和HCOeq \o\al(－,3)两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCOeq \o\al(－,3)浓度最高的场所是__________(填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”)，可为图示过程提供ATP的生理过程有___________。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCOeq \o\al(－,3)转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * ①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力__________(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。 ②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是__________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于__________(填“吸能反应”或“放能反应”)。 ③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用__________技术。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (4)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有__________。 A．改造植物的HCOeq \o\al(－,3)转运蛋白基因，增强HCOeq \o\al(－,3)的运输能力 B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成 C．改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力 D．将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * [思维建模] 题干 信息 信息1 文字：核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶在低浓度 CO2条件下，催化效率低 信息2 图示：图1中HCOeq \o\al(－,3)运输需要消耗ATP，说明HCOeq \o\al(－,3)的运输方式是主动运输，主动运输是逆浓度梯度运输，由此推断图中HCOeq \o\al(－,3)浓度最高的场所是叶绿体。图2中PEPC参与催化 HCOeq \o\al(－,3)＋PEP→OAA 过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。图2中由Pyr 转变为 PEP的过程需要消耗ATP，说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 素养 生命 观念 光合作用过程包括光反应和暗反应①光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解、产生 NADPH 和O2，以及 ATP的合成； ②暗反应：场所在叶绿体基质中，包括CO2的固定和 C3的还原两个阶段 指引 科学 思维 生物既适应当地环境，又改变着环境 思维误区 误区纠正：将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，不一定提高植物光合作用的效率 切记：本题的知识点是光合作用的过程，要根据题干和题图获取信息，利用相关信息结合所学知识进行推理解答问题 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * [解析]　(1)光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。(2)根据题图可知，HCOeq \o\al(－,3)运输需要消耗ATP，说明HCOeq \o\al(－,3)是通过主动运输的，主动运输一般是逆浓度运输，由此推断图中HCOeq \o\al(－,3)浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由呼吸作用提供，叶绿体中的ATP由光合作用提供。(3)①PEPC参与催化HCOeq \o\al(－,3)＋PEP→OAA过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH，图中由Pyr转变为PEP的过程需要消耗ATP，说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 同位素示踪技术。(4)改造植物的HCOeq \o\al(－,3)转运蛋白基因，增强HCOeq \o\al(－,3)的运输能力，可以提高植物光合作用的效率，A符合题意；改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最终CO2的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合题意；改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力，可以提高植物光合作用的效率，C符合题意；将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，由于“水土不熟”，不一定提高植物光合作用的效率，D不符合题意。 [答案]　(1) 三碳化合物　叶绿体基质　(2)叶绿体 呼吸作用和光合作用　(3)①高于　②NADPH和ATP　吸能反应　③同位素示踪　(4)AC 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 1．绿色植物在进行光合作用时会同时伴随发生一种消耗能量、吸收和释放CO2的现象，被称为光呼吸。下图为光呼吸的关系示意图。下列有关说法错误的是(　　) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * A．光呼吸吸收O2、释放CO2的场所分别是叶绿体、线粒体 B．在光照条件下，若叶肉细胞中O2含量下降、CO2含量升高，会促进光呼吸 C．温室栽培蔬菜时可通过增施有机肥减少光呼吸对光合产物的损耗 D．干旱高温等逆境条件下，植物的光呼吸会增强 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析：选B　由题图可知，光呼吸吸收O2、释放CO2的场所分别是叶绿体、线粒体，A正确；在光照条件下，若叶肉细胞中O2含量下降、CO2含量升高，会抑制光呼吸过程，B错误；温室栽培蔬菜时可通过增施有机肥，既减少光呼吸对光合产物的损耗，又增强土壤的肥力，C正确；由于干旱高温时，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，导致CO2浓度降低，C5更易于与O2结合，导致光呼吸增强，D正确。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 2．(2022·全国甲卷)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题： (1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物有____________________________________________________ ______________________________________________________(答出3点即可)。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。 (3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是_________ ___________________________________________________________________。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析　(1)光反应阶段的化学反应是在类囊体薄膜上进行的，在光反应阶段，叶绿体中光合色素吸收的光能一方面将水分解成O2和NADPH(或[H])，另一方面在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。(2)植物叶片细胞也要通过呼吸作用消耗一部分光合产物，故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱导致气孔开度减小，通过气孔进入叶肉细胞的CO2减少，C4植物的CO2补偿点比C3植物的低，C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用，故在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 答案　(1)O2、ATP和NADPH(或[H])　(2)自身呼吸作用要消耗一部分　(3)干旱条件下，植物胞间CO2浓度低，C4植物的CO2补偿点比C3植物的低，C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用(合理即可) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 3．(2023·湖南卷)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题： 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过________长距离运输到其他组织器官。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度________(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是__________________ __________________________________________________________________________________________________________________________(答出三点即可)。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是___________________________________________________ ____________________________________________________________________________________(答出三点即可)。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析　(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3­磷酸甘油酸，然后直接被还原成3­磷酸甘油醛。3­磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时通过维管组织。(2)干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 答案　(1)3­磷酸甘油醛　蔗糖　维管组织　(2)高于　 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　 (3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同(合理即可) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 高 考 真 题 演 练 04 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * × √ √ √ × 1．经典重组　判断正误 (1)红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a(2019·海南卷，9B)( ) (2)蓝细菌(蓝藻)没有叶绿体也能进行光合作用(2019·海南卷，1D)( ) (3)高等植物光合作用中光反应只发生在生物膜上(2018·海南卷，4A)( ) (4)叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中(2017·全国Ⅲ卷，2B)( ) (5)光照培养一段时间的绿藻，用黑布迅速将培养瓶罩上，绿藻细胞的叶绿体内CO2的固定加快(2014·全国Ⅰ卷，2B)( ) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 2．(2023·全国乙卷)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　) A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析：选D　叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得越快，反之则慢，D错误。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 3．(2023·北京卷)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　) 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析：选C　CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，导致净光合速率下降，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；题图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 4．(2023·全国甲卷)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。 (1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是________(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在________上，其中类胡萝卜素主要吸收________(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。 (2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下叶绿体悬浮液中不能产生糖，原因是___________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析　(1)一般采用差速离心法分离细胞器。叶绿体中吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上。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。(2)糖是在光合作用的暗反应阶段产生的，暗反应的进行需要光反应提供ATP和NADPH。将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，黑暗条件下叶绿体悬浮液中不能产生糖，其原因是黑暗条件下，光反应不能正常合成NADPH和ATP，由于缺少NADPH和ATP，暗反应也不能正常合成糖。(3)淀粉遇碘显蓝色。叶绿体呈绿色，要证明叶绿体中有淀粉存在，需要将叶绿体进行脱色处理，之后用碘液进行检测，实验设计思路及结果详见答案。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 答案　(1)差速离心法　类囊体(薄)膜　蓝紫光 (2)黑暗条件下不能产生还原三碳化合物所需要的还原型辅酶Ⅱ(NADPH)和ATP　(3)实验思路：将照光和黑暗处理的叶绿体悬浮液离心得到叶绿体，分别记为A组和B组，之后将得到的叶绿体进行脱色处理，向经脱色处理的叶绿体滴加碘液，观察颜色变化　预期结果：A组叶绿体变为蓝色，B组叶绿体不变色。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 5．(2022·山东卷)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。 分组 处理 甲 清水 乙 BR 丙 BR＋L 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * (2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有__________、__________(答出两种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是________。 (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过________发挥作用。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 解析　(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的含量、温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增加，水光解产生的氧气速率增加。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 答案　(1)蓝紫　(2)五碳化合物供应不足　CO2供应不足　强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强　(3)减弱　促进光反应关键蛋白的合成 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 点击进入Word 知 能 达 标 训 练 05 返回目录 第三单元　细胞的能量供应和利用 高考总复习·生物学 * 谢谢观看 $$