2025届高三生物一轮复习课件第10讲第2课时　光合作用的过程及影响因素

考点一 光合作用过程 考点二 影响光合作用的因素及应用 教师备用习题 第10讲 第2课时 光合作用的过程及影响因素 考点一 光合作用过程 基础自主梳理 素养全面提升 1.光合作用的探究历程(连一连) 2.卡尔文的实验 (1)实验方法: 。 (2)实验思路: 。 (3)实验结论: 光合作用中碳的转移途径: ,这一途径称为 。 同位素标记法 用14C标记14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪其放射性 CO2 C3 (CH2O) 卡尔文循环 3.光合作用的过程 (1)反应式: 。 (2)过程图解: a.根据图写出各标号所代表的物质或 过程名称 ① ,② ,③ , ④ , ⑤ ,⑥ 。 CO2+H2O (CH2O)+O2 [H] ATP CO2 2C3(或C3) 光反应阶段 暗反应阶段 3.光合作用的过程 (2)过程图解: b.光合作用过程 ①光反应进行的场所是 , 物质变化是 ;能量变化是将光能转化为 。 ②暗反应进行的场所是 ,发生的物质变化有 ,能量变化是将ATP中活跃的化学能转变成 。 叶绿体类囊体薄膜 水的光解、ATP的合成 ATP中活跃的化学能 叶绿体基质 CO2固定、C3还原和ATP水解 有机物中稳定的化学能 4.光合作用和化能合成作用的比较 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 代表生物 绿色植物 相同点 都能将 等无机物合成有机物 光能 氧化无机物放出的能量 硝化细菌 CO2和H2O 【易错辨析】 (1)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。 ( ) (2)光反应必须在光照下进行,暗反应必须在暗处进行。 ( ) [解析] H2O在光下分解属于光反应,发生在叶绿体类囊体膜上。 [解析]光反应进行必须有光照,而暗反应只要其他条件适宜,有光、无光均能进行。 (3)适宜环境条件下,在离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后,不能完成暗反应过程。 ( ) [解析]暗反应需要光反应提供的ATP和[H],在叶绿体基质中存在暗反应进行所需要的酶,适宜环境条件下,在离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后,可完成暗反应过程。 (4)适宜条件下培养的叶绿体,突然将原来的白光改为绿光照射,则短时间内[H]含量会增多。 ( ) (5)在其他条件适宜情况下,在某植物正常进行光合作用时突然停止光照,并立即开始取样分析,在短时间内,叶绿体中C3和C5含量都迅速增加。 ( ) [解析] 突然将原来的白光改为绿光,叶绿体吸收的光能减少,导致光反应减弱,产生的ATP和[H]减少。 [解析] 突然停止光照后,短时间内C3增加,C5减少。 银边天竺葵叶片的边缘呈白色,中间呈绿色 (如图所示)。 不考虑叶片中光合产物的转移,请以银边天 竺葵的叶片为材料,设计一组实验,验证叶绿 体是进行光合作用的场所,简要写出实验思路并预测结果: 实验思路:先把叶片在暗处放置一段时间,然后再将其置于光下一段时间,最后分别检测白色部分和绿色部分是否有淀粉生成。预测结果:叶片白色部分没有淀粉生成,绿色部分有淀粉生成。 1.光反应和暗反应的区别与联系 项目 光反应 暗反应 条件 需要光、色素、酶、H2O、ADP、Pi 不需要叶绿素和光,需要多种酶、ATP、[H]、CO2 场所 叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体基质 物质转化 (续表) 项目 光反应 暗反应 能量转化 光能 活跃的化学能 活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供[H]、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi等,如下: 2.光合作用过程中元素转移途径分析 (1)光合作用总反应式及各元素去向 (2)光合作用过程中O的转移途径 H218O 18O2 C18O2 C3 (CH218O)+H218O (3)光合作用过程中C的转移途径 14CO2 14C3 (14CH2O) 3.环境骤变对光合作用中间产物含量的影响 当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以用下图进行分析: (1)停止光照时:ATP ,ADP ,C3 ,C5 ,分析如图所示: 3.环境骤变对光合作用中间产物含量的影响 当外界条件改变时,光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以用下图进行分析: (2)CO2供应停止时:C5 ,C3 ,ATP ,ADP ,分析如图所示: 角度一 考查光合作用的探究历程 1. 关于光合作用探究历程中的经典实验。下列有关叙述错误的是 ( ) A.图 所示实验可以证明光合作用产生的O2中的氧来源于CO2 B.图 所示实验c和d对照可以证明光合作用需要光照 C.图 所示实验中利用好氧细菌可确定O2释放的部位 D.卡尔文用14CO2追踪光合作用中碳原子的转移途径 A 2. 以下关于叶绿体和光合作用的几个实验,得不到相应实验结果的是 ( ) A.将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射5 h,加碘液处理后溶液呈蓝色 B.在温暖晴朗的一天下午,在某植物的向阳处采得一片叶片,用酒精隔水加热脱色,并加碘液处理叶片,变成蓝色 C.将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间,从三棱镜的一侧观察,连续光谱中变暗(暗带)的区域主要是红光和蓝紫光区域 D.将经“饥饿”处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内,3小时后在叶内淀粉中可检验到14C的存在 A 18 题后归纳 恩格尔曼实验方法的巧妙之处 (1)巧选实验材料:选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。 (2)妙法排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。 (3)巧妙设计对照实验:用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位,相当于一组对照实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 角度二 考查光合作用中物质和能量的转化 3.图为叶绿体结构与功能的示意图,A、B、C、D表示叶绿体的结构,①②③④⑤表示有关物质。下列叙述中不正确的是 ( ) A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能 B.若突然停止光照,C3的含量会升高 C.CO2进入叶绿体后,不能直接被固定形成⑤ D.参与光合作用的色素位于图中的A部分 A 4. 下图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程,其中①②表示相关过程,A、B表示两种气体物质,下列说法错误的是 ( ) A.过程①表示光反应,过程②的场 所是叶绿体基质 B.物质A表示O2,物质B表示CO2 C.过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能 D.过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的[H]和ATP D 易错警示 突破光合作用过程的4个误区 (1)绿色植物中参与光合作用的色素只存在于叶绿体类囊体薄膜上,液泡中的色素不参与光合作用。 (2)绿色植物中参与光合作用的酶存在于叶绿体类囊体薄膜上和叶绿体基质中。 (3)不要认为暗反应不需要光。光合作用的过程可以分为两个阶段,即光反应和暗反应。前者在光下才能进行,并在一定范围内随着光照强度的增加而增强;后者在有光、无光的条件下都可以进行,但需要光反应的产物[H]和ATP,因此暗反应在无光条件下不可以长期进行。 (4)叶绿体并不是进行光合作用的必要场所:进行光合作用的细胞不一定含叶绿体,如蓝藻、光合细菌能进行光合作用,但没有叶绿体。 角度三 考查环境条件变化对光合作用中物质变化的影响 5.将某绿色植物置于适宜的光照强度和温度条件下培养,突然将CO2浓度由1%降低至0.003%,下列变化不会发生的是 ( ) A.叶绿体中[H]的消耗速率会加快 B.叶绿体中C3、C5浓度在瞬间内的变化分别是降低、升高 C.一段时间后,叶绿体中C3的浓度是C5的2倍 D.叶绿体中ATP的合成速率逐渐减慢 A 6.如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况,下列对这一环境因素改变的分析正确的是 ( ) A.突然停止光照 B.突然增加CO2浓度 C.降低环境温度 D.增大光照强度 D 题后归纳 利用模型法分析光合作用中物质的量的变化 (1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。 (2)以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,[H]和ATP含量变化是一致的。 题后归纳 利用模型法分析光合作用中物质的量的变化 (3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能避开试题陷阱。 考点二 影响光合作用的因素及应用 素养全面提升 1.单因子对光合作用速率的影响 (1)光照强度 ①原理:光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合作用速率。在一定范围内,光照强度增强,光反应速率加快,产生的[H]和ATP增多,使暗反应中C3还原的过程加快,从而使光合作用产物增加。 ②曲线分析 A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,CO2释放量 表示此时的细胞呼吸强度,该强度不随光照强度的 改变而改变。 AB段:光照强度加强,光合速率逐渐增大,但细胞呼吸强度大于光合作用强度。 B点:光补偿点(光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度),细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。 ②曲线分析 BC段:随着光照强度不断加强,光合作用强度不断 增大,光合作用强度大于细胞呼吸强度。 D点:光饱和点(光合作用强度达到最大时的最低 光照强度),继续增加光照强度,光合作用强度不再增加。 ③应用:阴生植物(适合在弱光下生长的植物)的B点左移,C点较低,如图中虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配,林带树种的配置等。 (2)CO2浓度 ①原理:影响暗反应阶段,制约C3的形成。 ②曲线分析 图甲中A点:光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点。 图乙中A'点:进行光合作用所需CO2的最低浓度。 B和B'点:CO2饱和点(光合作用强度达到最大时的最低CO2浓度),继续增加CO2的浓度,光合速率不再增大。 AB段和A'B'段:在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大。 ③应用 a.合理密植,保持作物间良好的通风状态。 b.使用农家肥,或采取其他措施增大CO2浓度。 (3)温度 ①原理:通过影响酶的活性来影响光合作用。 ②曲线分析 AB段:在B点之前,随着温度升高,光合速率增大。 B点:光合速率最大,此点对应的温度为光合作用有关酶的最适温度。 BC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。 ③应用:冬天适当提高温室温度,夏天适当降低温室温度。 2.多因子对光合作用速率的影响 (1)常见曲线 (2)曲线分析 P点:限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子,随其强度的不断加强,光合速率不断提高。 Q点:横坐标所表示的因子不再是光合速率的限制因素,要提高光合速率,可适当提高图示中的其他因子。 (3)应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合速率。当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。 3.聚焦自然环境及密闭容器中植物一昼夜气体变化曲线 (1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 ①a点:夜温降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。 ②开始进行光合作用的点:b点。结束光合作用的点:m点。 ③光合速率与呼吸速率相等的点:c、h点。有机物积累量最大的点:h点。 ④de段下降的原因是气孔关闭,CO2吸收减少,fh段下降的原因是光照减弱。 (2)密闭容器中一昼夜CO2和O2含量的变化 ①光合速率等于呼吸速率的点:C、E点。 ②图甲中若N点低于虚线,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浓度减少,即总光合量大于总呼吸量,植物生长。 ③图乙中若N点低于虚线,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浓度减少,即总光合量小于总呼吸量,植物不能生长。 角度一 考查影响光合作用的因素 1. 科研人员研究温度对甲 、乙两种植物净光合速率的影响,得到实验结果如图。 据图推测,下列叙述合理的是 ( ) A.甲植物和乙植物在30 时,光合作用生成的有机物的量相等 B.当温度长时间保持在45 时,甲植物和乙植物都可以正常生长 C.40 之前,限制乙植物净光合速率的主要外界条件是CO2浓度 D.若将甲、乙植物同置于凉爽地带,则受影响较大的是甲植物 B 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,测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度,结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法正确的是 ( ) A.前5分钟只进行呼吸作用 B.第4分钟只发生光能转化为化学能 C.第7分钟C5的数量瞬间增加 D.9~12分钟光合作用速率等于呼吸作用速率 D 角度二 考查环境条件改变与补偿点、饱和点移动的关系 3.植物的光补偿点是指该植物光合作用吸收的二氧化碳量与呼吸作用释放的二氧化碳量相等时的光照强度。某兴趣小组利用多支装有等量水、水草和某种中性指示剂(中性时无色,偏碱性时呈蓝色,弱酸性时呈黄色)的试管,分别用不同强度的光照处理,测定该水草的光补偿点。下列说法正确的是 ( ) A.该实验中可以用一定浓度的NaHCO3溶液代替水溶液 B.试管中颜色变化是实验的自变量 C.不同温度条件下水草的光补偿点相同 D.无颜色变化的试管所接受的光照强度即该水草的光补偿点 D 4.[重庆卷] 将如图3-10-29所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下,细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是 ( ) A.黑暗条件下,①增大、④减小 B.光强低于光补偿点时,①③增大 C.光强等于光补偿点时,②③保持不变 D.光强等于光饱和点时,②减小、④增大 B 适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图 题后归纳 光合作用曲线中补偿点与饱和点移动规律 (1)补偿点的移动 ①呼吸速率增加,其他条件不变时,光(或CO2)补偿点应右移,反之左移。 ②呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光(或CO2)补偿点应右移,反之左移。 (2)饱和点的移动 相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时,饱和点应右移,反之左移。 角度三 自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析 5.将完全培养液栽培的植物放入密闭的玻璃瓶内,在室外培养一昼夜,测得瓶内二氧化碳浓度的变化如图。以下分析正确的是 ( ) A.植物从培养液中吸收氮和镁,可用于合成叶绿素 B.BC段植物只进行呼吸作用,使瓶内CO2浓度升高 C.E点时用碘蒸气处理叶片,叶片不变蓝 D.该植物在该密闭玻璃瓶中可正常生长 A [解析]叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg,因此植物从培养液中吸收氮和镁,可用于合成叶绿素,A正确; 据题图分析,图中BC段光合速率小于呼吸速率,因此瓶中二氧化碳浓度上升,B错误; E点时瓶内二氧化碳浓度较A点时低,说明光合作用产生的有机物大于呼吸作用消耗的有机物,即有淀粉的积累,则用碘蒸气处理叶片,叶片会变蓝,C错误; 图中F点的二氧化碳浓度高于A点,说明一昼夜内该植物的有机物总量在减少,因此该植物在该密闭玻璃瓶中不能正常生长,D错误。 6 下图为自然环境中一昼夜测得某植物的 CO2 的吸收速率曲线图,关于该图的叙述错误的是 ( ) A.a 点产生的原因是夜温降低,细胞呼吸减弱, CO2 释放减少 B.开始进行光合作用的点是b,结束光合作用的 点是m C.光合速率与呼吸速率相等的点是c、h,有机物积累量最大的点是m D.de 段下降的原因是气孔关闭,CO2 吸收减少,fh 段下降的原因是光照减弱 C [解析] a点释放二氧化碳减少,是因为夜间温度降低,呼吸酶活性降低,呼吸速率降低,释放的二氧化碳减少,A正确; 由题图可知,b点是光合作用开始的点,m点之后,二氧化碳释放速率不变,说明不再进行光合作用,B正确; c、h两点,植物既不吸收CO2,也不释放CO2,此时光合速率与呼吸速率相等,h点之后,光合作用速率小于呼吸作用速率,有机物减少,因此有机物积累最大的点是h点,C错误; de段下降的原因是气孔关闭,CO2吸收减少, fh段是下午光照逐渐减弱的时间段,此时光合速率下降的原因是光照减弱,D正确。 1。龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类,既能给海洋生态系统提供光合产物,又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响,实验结果如图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%,实验过程中温度等其他条件适宜,下列相关说法错误的是 ( ) A.实验中CO2浓度为0.03%的组是对照组 B.增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率 C.高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快 D.选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素 B [解析]由题意可知,大气中的CO2浓度约为0.03%,该浓度下的一组为对照组,CO2浓度为0.1%的一组是实验组,A正确; 由图①可以看出,高光和低光条件时,两种CO2浓度下植物相对生长速率无显著差异,所以增加CO2浓度不能提高龙须菜生长速率,B错误; 由图②可以看出,与低光相比,高光条件下,龙须菜的相对光反应速率较快,说明高光照强度下光反应速率快,从而使龙须菜生长较快,C正确; 海水的透光率与光照强度有关,而光照强度影响光合作用速率,因此在选择养殖场所时,需要考虑海水透光率,D正确。 2.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,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是 ( ) A.O2的产生停止 B.CO2的固定速率加快 C.ATP/ADP的值下降 D.[H]含量减少 B [解析]用黑布将培养瓶罩上,光反应停止,O2的产生停止,同时[H]和 ATP 的产生停止,使暗反应中C3的还原速率减慢,从而导致CO2的固定速率减慢,A正确,B错误; ADP的生成未停止而ATP的合成减少,因此ATP/ADP的值下降,C正确; 光反应停止,[H]的含量减少,D正确。 3.图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图,下列叙述正确的是( ) A.过程①发生在叶绿体中,过程③发生在线粒体中 B.过程①产生NADH,过程③消耗NADPH C.若叶肉细胞中过程②速率大于过程③,则植物干重增加 D.过程③中ATP的合成与放能反应相联系,过程④与吸能反应相联系 D [解析]过程①表示光合作用的光反应阶段,发生在叶绿体类囊体薄膜上,消耗NADP+,生成NADPH;过程②表示光合作用的暗反应阶段,过程③表示细胞呼吸,发生在细胞质基质和线粒体中,生成NADH,A、B错误。 植物的某些器官,如根部,只进行细胞呼吸,不进行光合作用,因此若叶肉细胞中过程②速率大于过程③,植物干重不一定增加,C错误。 过程③中ATP的合成与放能反应相联系,过程④表示ATP水解,与吸能反应相联系,D正确。 4.图是测定植物某一生命活动过程的装置,从左侧泵入空气后,会产生某些实验现象。下列说法中错误的是 ( ) A.温度是该实验需要控制的一个无关变量 B.本实验中乙装置的作用是减少实验误差 C.把不透光的玻璃罩换成透光的玻璃罩,实验现象会更明显 D.将丙玻璃罩中的植物换成萌发的种子,则会出现类似的实验现象 C [解析]本实验测定的是植物细胞的有氧呼吸,温度是无关变量,实验应在最适温度下进行,A正确; 乙装置的作用是确保进入丙装置的气体中没有CO2,减少实验误差,B正确; 如果玻璃罩透光,则植物能够进行光合作用吸收CO2,影响实验结果的观察,C错误; 萌发的种子也可以进行有氧呼吸释放CO2,D正确。 5.图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图,装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件),不可能出现的是 ( ) A.甲、乙装置水滴都左移 B.甲、乙装置水滴都右移 C.甲装置水滴不动,乙装置水滴左移 D.甲装置水滴右移,乙装置水滴左移 B 甲 乙 [解析]根据题意可知,装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平,故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的,较强光照条件下(光合速率大于呼吸速率),甲装置内的水滴右移,黑暗或较弱光照条件下(光合速率小于呼吸速率),甲装置内的水滴左移,适宜光照条件下(光合速率等于呼吸速率),甲装置内的水滴不动;乙装置内的青蛙只进行细胞呼吸而不进行光合作用,故乙装置内的水滴只能左移,故选B。 $$