2025届高三一轮复习生物：光合作用课件

选考二轮复习：光合作用（1） 考点1：光合作用的概念、阶段与场所b，光反应和碳反应的过程b 考点2：色素的种类、颜色和吸收光谱a，活动：光合色素的提取与分离b 考点3：活动：探究环境因素对光合作用的影响c 考点：光合作用的概念、阶段、场所和产物 概念：光合作用是指含有光合色素的生物（主要是植物和藻类），利用光能，把水和二氧化碳转化成储存着化学能的有机物，并且释放能量的过程。 植物、藻类、光合细菌、蓝藻等 含有光合色素的细胞 哪些生物能进行光合作用？ 什么细胞能进行光合作用？ 光合作用发生的条件是什么？ 场所在哪里？ 光合色素、酶 叶绿体、（光合细菌）质膜 (2019·2月绿色评价联盟)1941年，鲁宾和卡门为了研究光合作用产生的氧气是否来自于水，设计了如图A的装置，得到了图B所示的氧气中18O百分比的三个实验结果。下列叙述正确的是(　　) A.该实验的自变量为18O标记的反应物类型 B.该装置加NaHCO3溶液的目的是保持溶液pH的稳定 C.实验中阀门1必须打开用于收集试管中产生的气体，阀门2要保持关闭 D.科学家可根据在水与氧气中18O的百分比的一致性就得出“氧气来自于水”的结论 解析　该实验的自变量为18O标记的水和NaHCO3的比例不同，A错误；该装置加NaHCO3溶液的目的是提供CO2，B错误；实验中阀门1必须打开用于收集试管中产生的气体，阀门2要保持关闭，C正确；实验结果显示收集到的O2中，放射性比例和水中放射性比例相同，初步可判定O2中的O来自于水，但实验不够严密，我们可以设计如下实验加以完善：A组H182O＋CO2、B组H2O＋C18O2，D错误。 4 试写出分别用同位素18O标记CO2和H2O后的反应式？ 光合作用反应物与产物之间的原子转移情况如何？ 试写出从用同位素14C标记CO2开始到C6H12O6的物质转化路径。 光合作用总反应式 14CO2→三碳酸→三碳糖→14C6H12O6 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 考点：光合作用的概念、阶段、场所和产物 试根据下图，说一说光合作用2阶段的场所、反应物、生成物及能量变化 ①光能被吸收并转化为_______和________中的化学能。 ②水在光下裂解为_______________ ③水中的_____________在光下将________还原为______。 光反应 场所： 类囊体膜 条件： 光、色素、酶、CO2 、水 过程： H+、O2和电子（e-） ATP NADPH 氢（H++e-） NADP+ NADPH 能量变化： 光能 电能 ATP和NADPH中活跃的化学能 NADPH合成 ATP合成 水的光解 下图表示光合作用时ATP形成的图解，图中b6f复合体能将叶绿体基质中的质子(H＋)转移到类囊体腔内，该过程需要依赖于水光解时产生的电子(e－)进行推动，有关分析错误的是(　　) A.图示过程发生在叶绿体的类囊体膜上 B.质子从叶绿体基质转移到腔内的运输方式是易化扩散 C.光合作用中ATP合成过程会减小类囊体内外的质子浓度差 D.物质X既具有催化功能又具有运输功能 解析　图示过程是光反应，发生于类囊体膜上，A正确；质子在类囊体腔内浓度相对较高，因此从腔内转移至叶绿体基质才是易化扩散，B错误；光合作用中H＋的易化扩散推动ATP的合成过程，从而减小类囊体内外的质子浓度差，C正确；物质X既可催化ATP合成，又可以作为H＋运输的载体，D正确。 答案　B 8 光反应过程 水光解发生在类囊体腔中 ATP形成依赖于水光解产生的H+浓度差 NADPH形成依赖于水光解产的H+和e- 科学家将离体叶绿体浸泡在pH＝4的酸性溶液中不能产生ATP(见图1)，当叶绿体基质和类囊体均达到pH＝4时(见图2)，将其转移到pH＝8的碱性溶液中(见图3)发现有ATP合成。下列叙述不合理的是(　　) A.光可为该实验提供能量，是该实验进行的必要条件 B.该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行 C.产生ATP的条件是类囊体腔中的H＋浓度高于叶绿体基质 D.叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3的条件 希尔反应 Hill反应 【2019年6月】希尔反应是测定叶绿体活力的常用方法。希尔反应基本原理：光照下，叶绿体释放O2，同时氧化型DCIP（2，6一二氯酚靛酚）被还原，颜色由蓝色变成无色。DCIP颜色变化引起的吸光率变化可反映叶绿体活力。研究小组利用菠菜叶进行了叶绿体活力的测定实验。回答下列问题： （2）测定叶绿体活力：分组如下，并按下表加入试剂；测定各组吸光率。 注：“一”表示不处理或不加入。 ①希尔反应模拟了光合作用中 阶段的部分变化，该阶段在叶绿体的 中进行。 氧化型DCIP在希尔反应中的作用，相当于在该阶段中 的作用。 ②煮沸处理后，需向2号试管中加入一定量的 ，以保证各试管中液体的量相等。 ③3号试管的作用是 。 【2017年11月，加试题，26】在黑暗条件下，将分离得到的类囊体放在pH4的缓冲溶液中，使类囊体内外的pH相等，然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH8的缓冲溶液中，结果检测到有ATP的生成。根据实验分析，下列叙述正确的是 　A.实验中溶液的H+均来自水的裂解 　B.黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体可产生ATP 　C.光照条件下植物细胞叶绿体中类囊体的腔内H+浓度较高 　D.若使类囊体的脂双层对H+的通透性增大，ATP生成量不变 C 【2018年11月，加试题，26】实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型）、蔗糖和pH7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如图所示。下列叙述正确的是（ ） A.相同浓度除草剂处理下，单位时间内溶液颜色变化快的品种受除草剂抑制效果更显著 B.与品种乙相比，除草剂抑制品种甲类囊体膜的功能较强 C.除草剂浓度为K时，品种乙的叶绿体能产生三碳糖 D.不用除草剂处理时，品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲 B 卡尔文循环 碳反应过程的归纳： CO2还原为糖的一系列反应称为__________循环，该循环是从一个_________（全称_____________）开始的。 ①能量变化：将________和___________中的活跃化学能转化为_________等有机物中稳定的化学能。 ②物质变化： 阶段 主要变化 CO2固定 1分子_____与一分子______结合，形成一个六碳分子，六碳分子随即分解成2个_________________ 三碳酸还原 每个三碳酸分子接受来自NADPH的_____和来自ATP的______，形成_______。这是CO2分子进入卡尔文循环后形成的第_____个糖。 RuBP再生 每____个CO2分子进入卡尔文循环，经____轮循环，可形成___个三碳酸分子，进而被还原为____个三碳糖，其中有____个三碳糖再生为RuBP，有____个三碳糖离开卡尔文循环。 卡尔文 RuBP ATP NADPH CO2 RuBP 核酮糖二磷酸 糖类 氢 磷酸基团 三碳糖 1 3 3 6 6 5 1 三碳酸 【2018年11月】光合作用是整个生物圈的物质基础和能量基础。回答下列问题： (1)为研究光合作用中碳的同化与去向，用 的CO2供给小球藻，每隔一定时间取样，并将样品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以杀死小球藻并 标记化合物。浓缩后再点样进行双向纸层析，使标记化合物 。根据标记化合物出现的时间，最先检测到的是三碳化合物。猜测此三碳化合物是CO2与某一个二碳分子结合生成的，但当 后，发现RuBP的含量快速升高，由此推知固定CO2的物质不是二碳分子。 真题分析：卡尔文循环发现史 环境骤变对光合作用中间产物含量的影响 简化 RuBP 三碳酸 三碳糖 CO2 ADP NADPH NADP+ ATP 环境骤变对光合作用中间产物含量的影响 分析原则：就近原则 光照停止、光照减弱、绿光照射…… ATP ↓ NADPH ↓ 三碳酸 ↑ 三碳糖 ↓ RuBP ↓ 环境骤变对光合作用中间产物含量的影响 CO2供应停止、减弱…… RuBP ↑ 三碳酸↓ 三碳糖 ↓ ATP ↑ NADPH ↑ (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，而非长时间。 (2)以上各物质变化中，三碳酸分子和NADPH含量的变化是相反的，NADPH和ATP的含量变化是一致的。 【2019年4月】当用绿光照射该溶液，短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量会 。若停止CO2供应，短期内小球藻细胞中RuBP的含量会 。 【2020年1月】某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，以黑藻、 NaHCO3溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。若将烧杯口密封，持续一段时间，直至溶液pH保持稳定，此时RuBP和三碳酸的含量与密封前相比分别为 。 真题分析：环境骤变对光合作用中间产物含量的影响 区分含量变化和合成速率变化：当外界条件改变时，短时间内三碳酸、RuBP等物质的含量变化可能上升或下降，但一段时间后两者的含量将重新达到新的平衡。此外，若题干设问“合成速率”变化，可从总体光合速率变化角度予以考虑，即总体光合速率下降时各物质的合成速率均下降。 适宜的光照、温度条件下，在0.003%CO2和1%CO2两种不同环境中某植物叶肉细胞卡尔文循环中三碳酸和RuBP微摩尔浓度的变化趋势如图所示。据图分析合理的是（ ） A. ab段碳反应速率越来越小 B. bc段甲物质浓度降低是因为生成速率变小 C. cd段光合作用较弱是因为光反应产物不足 D. ae段叶肉细胞的光饱和点稳定不变 B B 22 请说出下列字母所代表的物质名称。 O2 O2 ADP+pi ATP NADP+ NADPH NADP+ 三碳糖 CO2 光反应 碳反应 光反应与碳反应的关系 教材93页 光反应与碳反应不一定同时进行 光反应的速率也不一定等于碳反应的速率 瓦尔堡(O.Warburg)的“间歇光”测定光合作用：所谓间歇光就是一种人工光源，极短时间的照光与极短时间的黑暗轮番交替。光和暗的时间均为十分之几或百分之几秒。结果发现：一定量的光，间歇照射比连续照射的效率要高。 希尔反应(Hillreaction)：是指离体叶绿体在光照条件下使水分解，释放氧气并还原电子受体的反应。离体的完整叶绿体，在合适的氧化剂存在下，例如染料二氯酚靛酚(DCIP)，当照光时，可以使水光解释放氧气，同时使染料还原，结果染料从原来的蓝紫色变为粉红色至无色。此反应为希尔所发现，故常称为希尔反应。可用分光光度计测定反应前后染料吸光度A的变化，变化在4～5分钟内呈线性关系。 间歇光与希尔反应 (2015·全国卷Ⅰ，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下： A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。 B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。 C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。 D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。 回答下列问题： (1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_____________________________ ________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。 (2)A、B、C三组处理相比，随着_______________________________________ 的增加，使光下产生的________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。 (1)C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%，说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用，碳反应消耗了ATP和NADPH，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP＋等，所以C组单位光照时间内，合成有机物的量较高。光合产物生成在叶绿体基质中进行。 (2)A、B、C三组实验中光照时间之和均为67.5 s，但是处理方法不同，结果也不一样，并且是单位时间内光照和黑暗交替频率越高，光合作用产物相对量越高，可知光照时产生的ATP和NADPH在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原三碳酸生成糖类等有机物及RuBP，RuBP继续与CO2结合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。 答案　(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质 (2)光照和黑暗交替频率　ATP和NADPH 27 注：每组处理的总时间均为150s，其中A、B、C三组总光照与总黑暗处理时间相同。回答下列问题： 科学家利用生长状态相同的某种植物为材料，探究光照对植物光合作用的影响，具体处理方式及实验结果如表： （1）本实验的自变量是_________________________。各组实验需要保证温度、光强度等条件适宜且相同，目的是_________________________ （2）单位光照时间内，B组或C组合成有机物的量_________（填“大于”“等于”或“小于”）D组，主要原因是________________ 光照、黑暗交替的频率 排除无关变量对实验结果的干扰 大于 光照时剩余的ATP和NADPH，在短时黑暗条件下用于还原3-磷酸甘油酸 28 阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，下图表示一株生长旺盛的植物一片叶子在“光斑”照射前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的有关曲线，下列分析错误的是(　　) A．图中实线代表二氧化碳吸收速率 B．“光斑”照射开始时，二氧化碳吸收速率慢于氧气释放速率 C．“光斑”移开后，虚线立即下降，一段时间后，实线才开始下降，这是因为“光斑”照射产生的ATP和NADPH还可以继续还原三碳酸 D．B点以后植物无法进行光合作用 D D 29 离开卡尔文循环的三碳糖分子，少部分在叶绿体 内 作为合成 淀粉 、 蛋白质 和 脂质 的原料而被利用；大部分运至叶绿体 外（细胞溶胶）转变成 蔗糖 ，供植物体所有细胞利用。 三碳糖的的利用 3.光合产物转化与运输：光反应中ATP和NADPH的合成均与H＋有一定关系，其中ATP的合成需要H＋的势能提供能量。而在碳反应中，碳同化既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的转运器运出叶绿体，在细胞溶胶中合成蔗糖。合成的蔗糖或者临时贮藏于液泡内，或者输出光合细胞，经韧皮部装载通过长距离运输运向库组织。若光合产物的输出受阻，会抑制光合作用的持续进行。 【2015年10月】三碳糖磷酸大部分运至叶绿体外转变成_________，供植物细胞利用。 【2017年4月】（3）在植物体内，CO2转变为有机物的途径为__________循环，其产物可运至叶绿体外转变成__________，并运到植物体其他部位供细胞利用。 （4）检测结果表明离体叶肉细胞可直接利用葡萄糖合成淀粉。叶肉细胞合成淀粉的场所是__________。而在块茎中，淀粉长期储存在__________中。 真题分析：光合产物的形成与运输 植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径如图所示。图中叶绿体内膜上的磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi(无机磷酸)。 请回答： (1)磷除了是光合作用相关产物的组分外，也是叶绿体内核酸和________的组分。 (2)卡尔文循环中3－磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的还原反应属于________(填“吸能”或“放能”)反应。 (3)若蔗糖合成或输出受阻，则进入叶绿体的________数量减少，使三碳糖磷酸大量积累于________中，也导致了光反应中合成________数量下降，卡尔文循环减速。上述三碳糖磷酸对卡尔文循环的调节属于________。此时过多的三碳糖磷酸将用于________，以维持卡尔文循环运行。 光合产物转化与运输 解析　(1)磷元素是核酸、磷脂、ATP等的组成成分，叶绿体内的磷主要是核酸和类囊体膜中的磷脂的组成成分。(2)卡尔文循环中3－磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸是一个还原反应，需要吸收ATP释放的能量才能完成，故是一个吸能反应。 (3)据图分析，若蔗糖合成或输出受阻，导致三碳糖磷酸的转运受到抑制，进入叶绿体的Pi减少，同时三碳糖磷酸因转运受抑制而在叶绿体基质中大量积累，进一步抑制了碳反应和光反应的进行，使得ATP的合成数量下降。此时从题图可以看出过多的三碳糖磷酸将用于淀粉的合成，以维持卡尔文循环运行。 答案　(1)磷脂　(2)吸能　(3)Pi　叶绿体基质　ATP　负反馈调节　淀粉合成 33 如图为菠菜叶肉细胞进行光合作用的示意图，A、B、C代表反应的场所，①~⑤表示相关物质。据图回答： 光合作用和细胞呼吸 下图表示天竺葵叶肉细胞进行光合作用和需氧呼吸的部分代谢过程，其中a~e表示有关物质，A~D表示相关生理过程。 选考二轮复习：光合作用（1） 类萝卜素低温下稳定性高于叶绿素（对） 在一定强度的光照下，光合色素能够催化光反应的发生（错） 纸层析的原理是光合色素易溶于无水乙醇（错） 用新鲜菠菜叶提取到的滤液不能进行光反应（对） 叶绿素只能吸收蓝紫光和红光，不吸收其他光，所以成绿色（错） 判断题 光合色素 分布 功能 化学特性 分离方法 元素组成 吸收光波 叶绿体类囊体膜上、质膜上（如蓝藻） ①吸收光能(4种色素)；②传递(4种色素) ③转换 (光能转变成化学能，只有少量叶绿素a) 不溶于水，能溶于乙醇、丙酮和石油醚等有机溶剂 纸层析法 类胡萝卜素(C、H)、叶绿素(C、H、O 、N、Mg) 可见光（400~700 nm） 光合色素 注：叶绿体中的光合色素远不止4种。 400 500 600 700 波长/nm 叶绿体色素吸收光谱 叶 绿 素 a 叶 绿 素 b 类胡萝卜素 如何制作吸收光谱？ 1、提取光合色素（多种），进行分离，分别获取单一的某种色素（如叶绿素a）； 2、叶绿素a溶液倒入比色杯，用光电比色法进行检测； 3、波长400nm-700nm 种类 色素的颜色 主要吸收的光 功能 类胡萝卜素(1/4) 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素(3/4) 叶绿素a 叶绿素b 色素的种类、颜色 吸收、 传递光能 吸收、传递和转化光能 蓝紫光 红光、蓝紫光 橙黄色 黄色 黄绿色 蓝绿色 光合色素的提取与分离 提取原理：色素易溶于有机溶剂不溶于水，所以可用无水乙醇/乙醇提取色素。 分离色素：不同种色素在层析液（乙醚/石油醚）中的溶解度不同，从而使各种色素分离； 提取色素 过滤 制备滤纸条 点样 分离色素 色素含量：叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 溶解度大小：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素a （蓝绿色） 叶绿素b （黄绿色） 叶黄素（黄色） 胡萝卜素(橙黄色) 3/4 1/4 光合色素 45 拓展： 某班学生完成对新鲜菠菜叶进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了以下四种不同的层析结果，请分析原因。 正确： 蒸馏水做提取液和层析液 未加SiO2 研磨不充分 叶绿素被破坏 未加CaCO3 不是新鲜叶片 迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各种色素的鉴定，迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。如表是叶绿体中各种色素的层析结果（部分数据），下列相关叙述错误的是（ ） A.可用菠菜等绿叶蔬菜的叶片作为该实验的材料 B.色素2在滤纸条上移动的距离大约是4.2 C.色素3是叶绿素a，其迁移率为0.2 D.色素4随层析液在滤纸条上的扩散速率最快 D D 47 绿色植物甲含有物质W，该物质易溶于极性有机溶剂，难溶于水，受热易分解。其提取流程为植物甲→粉碎→F→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏（含回收溶剂）→重结晶→成品。下列相关叙述错误的是（ ） A. 流程中的F应为加溶剂 B. 粉碎的对象应该选择新鲜的植物甲 C. 实验操作应在较低的环境温度下进行 D. 振荡后收集的提取液中可能含有色素 物质提取拓展 B B 48 环境因素对光合色素的影响 (1) 光照 光是叶绿素形成的必要条件，黑暗下不能合成叶绿素，形成黄化苗； 光照过强会破坏叶绿素； 环境因素对光合色素的影响 (2) 温度 1、影响抑制叶绿素合成酶的活性 2、低温加快叶绿素的降解作用 $$