2025届高考生物一轮复习：第1讲 光合作用与能量转换

第1讲　光合作用与能量转化 We are the champions！ 光合作用原理的实验探索 光合作用的影响因素 /////// 1 2 /////// 本节主要解决的困惑 光合作用的过程 3 /////// 2 光照 需氧性细菌聚集 的部位 叶绿体 氧气 光合作用 氧气 同位素标记 光合作用释放的O2 ATP　 二氧化碳 选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位。 排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。 因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放更多氧气，适于好氧细菌在此区域分布。 困惑点一：光合作用原理的实验探索 3 （1）普利斯特利通过实验证明植物能净化空气； 英格豪斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件； （2）梅耶根据能量转换与守恒定律明确指出植物进行光合作用时光能转换为化学能； （3）萨克斯通过“半叶法”实验证明光合作用的产物除了氧气外还有淀粉； （4）恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体； （5）鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水； （6）阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP总是与水的光解相伴随； （7）卡尔文采用（放射性）同位素标记法探明了CO2的固定过程中碳元素的转移途径。 【归纳总结】 1．下列有关光合作用的发现历程说法正确的是（ ） A．恩格尔曼证明了光合作用过程中光反应的场所是类囊体 B．鲁宾和卡门利用O的放射性同位素证明光合作用过程中释放的氧气来自于二氧化碳 C．英格豪斯发现普利斯特利的实验必须在光下进行才能成功 D．萨克斯利用放射性同位素证明了光合作用产生的有机物有淀粉 【变式练习】 C 光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋等 类囊体薄膜 ATP和NADPH中活跃的化学能 酶、CO2、ATP、NADPH等 叶绿体基质 有机物中稳定的化学能 (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： 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 还原型辅Ⅱ(NADPH) (3)光合作用反应式及元素去向分析 ③H：H2O→NADPH→(CH2O) 困惑点二：光合作用的过程 光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 不同点 生物类型 绿色植物和光合细菌 ___________等 能量来源 ___________ 体外物质氧化时释放的化学能 相同点 代谢类型 自养需氧型 物质变化 将无机物(______和______等)转化为储存能量的有机物 硝化细菌 光能 CO2 H2O 提醒:　 (1)同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O、15N就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。 (2)绿色植物和化能合成菌为自养生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。 (3)C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸；C5是指五碳化合物——核酮糖－1，5－二磷酸(RuBP)。 巧记光合作用中物质变化 （1）C3与C5、［H］、ATP相反 （2）分析含量考虑“来源”和“去路” 【点拨提升3】 【典例解析3】 BC 1.内部因素 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 增大 (3)叶面积指数 (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。 困惑点三：光合作用的影响因素 10 A点 : 只呼吸 B点 : 呼吸 = 光合 C点 : 光合最强 AB段: 呼吸＞光合 BC段: 呼吸＜光合 光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。 光补偿点 光饱和点 A B 光照强度 0 CO2吸收 C CO2释放 植物白天的光照强度必须大于B点以上才能正常生长。 限制因素：CO2等环境因素 2.外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 ①光照强度 CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。 CO2浓度 A 放出CO2 吸收CO2 B CO2浓度 光 合 作 用 速 率 A' B' CO2补偿点 CO2饱和点 进行光合作用所需CO2最低浓度 CO2饱和点 若光照适当减弱，则A点 ，B点 。 ②CO2浓度 一般植物在10℃-35 ℃下正常进行光合作用， 35℃以上光合作用的酶活性下降，50℃左右光合作用完全停止。 温度通过影响酶的活性影响光合作用。 温度/℃ 光合速率 最适温度 应用：适当保持昼夜温差、阴雨天适当降低温室温度 ③温度 E点 ：光合作用强度暂时降低。 原因：正午温度高，蒸腾作用过强，植物体水分丢失，引起气孔开度减小甚至关闭，CO2供应不足，光合作用强度暂时降低。 应用：根据作物的需水规律，合理灌溉 ④水分 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，缺水会导致植物萎焉，使光合速率下降。 水分能够影响气孔开闭，间接影响CO2进入植物体。 N、P、K等矿质元素 光合速率 A B C BC段：土壤溶液浓度过高导致植物失水萎焉，光合速率下降 应用：合理施肥；轮作 N：是酶、NADPH和ATP的重要组成成分，叶绿素中也有N。 P：是叶绿体膜、NADPH和ATP的重要组成成分。 Mg：叶绿素的重要组成成分。 ⑤矿质元素 (2)多因子对光合速率的影响 提高 提高 【点拨提升2】 分析曲线图像三部曲 一明确横、纵坐标含义 二看起点、折点、终点 三先单曲线分析再多曲线一起分析 1.(生产实践)土壤板结，光合速率下降的原因是________________________ ___________________________________________________________________________________________________________。 2.(生产实践)北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是：___________________________________________________________________。 3.(生产实践)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因________________________________________________________________ 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 光照强度过强，温度升高，导致部分气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱 有机肥被微生物分解产生无机盐并释放CO2，促进光合作用 【长句应答】 【整体构建】 判断题 (1)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中( ) (2)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质( ) (3)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP( ) (4)夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量( ) (5)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生( ) × √ × √ × 【当堂检测】 1.(2021·海南调研)下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是(　　) A.提取色素时加入SiO2的目的是防止研磨中色素被破坏 B.画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线 C.研磨时一次性加入足量无水乙醇的提取效果最好 D.分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素带变浅 【变式练习1】 解析　提取色素时需要加入一些特定试剂，加入SiO2的目的是使研磨更充分，加入CaCO3的目的是防止色素被破坏，A错误；重复画滤液细线时要等上一次滤液线干燥后再进行画线，B正确；研磨时无水乙醇应分次少量加入，C错误；分离色素时，滤液细线浸入层析液中会导致色素溶解在层析液中，最终滤纸上会得不到色素带，D错误。 B BCD 22 3．为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计了以下实验：制作载有水绵和好氧细菌的临时装片，用极细光束照射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，不正确的是（ ） A．在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光谱 B．临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中 C．好氧细菌起指示作用 D．水绵的带状叶绿体有利于设置对照实验 A BC 4． B 5. $$