第5章 第7课时 光合作用与能量转化-【高考零起点】2025年新高考生物总复习学用word（艺考）

第7课时　光合作用与能量转化 一、相关概念 光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。 二、光合色素(在类囊体的薄膜上) 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 最少 最高 最快 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 最多 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 最低 最慢 三、叶绿体的功能 叶绿体是进行光合作用的场所。在类囊体的薄膜上分布着能够吸收光能的光合色素，在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。 四、光合作用的过程 光反应阶段 条件 光、色素、酶 场所 在类囊体的薄膜上 物质变化 水的光解：H2ONADPH＋O2；ATP的生成：ADP＋Pi→ATP 能量变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 暗反应阶段 条件 酶、ATP、NADPH 场所 叶绿体基质 物质变化 CO2的固定：CO2 ＋C52C3 C3的还原：2C3(CH2O)＋C5 能量变化 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物(糖类)中稳定的化学能 总反应式 CO2＋H2O(CH2O)＋O2 两者的联系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP； 暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋； 两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系 五、碳的转移途径 CO2→三碳化合物(C3)→糖类(CH2O)和五碳化合物(C5)。 六、光合速率和呼吸速率 1．光合作用强度：简单地说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 2．呼吸速率：绿色植物组织在黑暗条件下，用测得的实验容器中O2的减少量或CO2的增加量表示。 3．真正(总)光合速率：用绿色植物组织在有光条件下进行光合作用消耗CO2的量或产生O2的量表示。 4．净(表观)光合速率：绿色植物组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行时，用测得的实验容器中O2的增加量或CO2的减少量表示。 5．净(表观)光合速率＝真正(总)光合速率－呼吸速率。 七、影响光合作用的外界因素 1．光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，超过光饱合点，光合速率不再增加。 A点：光照强度为0，只进行呼吸作用； AB段：光合速率<呼吸速率； B点(光补偿点)：光合速率＝呼吸速率； BC段：光合速率>呼吸速率； C点(所对应光照强度为光饱和点)：光合速率达到最大。 2．温度：影响酶的活性。 3．二氧化碳浓度：在一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快，达到一定程度后，光合速率维持在一定的水平，不再增加。 4．水：光合作用的原料之一，缺少时光合速率下降。 5．矿质元素。 八、光合作用的实际应用 1．适当提高光照强度。 2．延长光合作用的时间。 3．增加光合作用的面积——合理密植，间作套种。 4．温室大棚用无色透明玻璃(或薄膜)。 5．温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降低温度。 6．温室栽培多施有机肥；放置干冰，提高二氧化碳浓度。 九、化能合成作用 自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫作化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。(如：硝化细菌) 十、光合作用与呼吸作用的比较(以真核生物为例) 区别 比较项目 光合作用 呼吸作用 场所 叶绿体 线粒体(主要)和细胞质基质 条件 光、酶、色素 有光和无光均可进行，酶 原料 CO2和H2O 有机物和O2 产物 有机物和O2 CO2和H2O 实质(物 质和能量 的转变) CO2转化成糖类等有机物，光能转化成化学能储存在葡萄糖等有机物中 分解有机物产生CO2和H2O，同时释放能量 联系 光合作用为呼吸作用提供氧气和有机物；对绿色植物而言，呼吸作用为光合作用提供必要的能量，用于原料吸收和产物运输等 一、选择 1．某同学在进行“叶绿体色素的提取与分离”实验时，进行了以下操作。操作中正确的是(　D　) A．将新鲜菠菜叶片烘干粉碎后放入研钵中，加入95%乙醇后直接进行研磨 B．将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处直接用毛细吸管重复画横线 C．为增强实验效果，将滤液细线加粗些并进行多次重复 D．将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，滤液细线不能浸入层析液 2．(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　) 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 3．将某绿色植物放在特定的实验装置中，给予适宜的条件，研究温度对光合作用和呼吸作用的影响，所得结果如下表所示。以下分析错误的是(　D　) 温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35 光照下吸收 CO2/(mg·h－1) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00 黑暗中释放 CO2/(mg·h－1) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50 A．温度对光合作用和呼吸作用的影响是通过影响有关酶的活性实现的 B．适当降低晚上温度，可使植物一昼夜的净积累量增多 C．昼夜不停地光照，在25 ℃时该植物生长得最快 D．以上7种温度条件下，每天光照10 h，植物都能正常生长 4．(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(　D　) 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 5．(2022·北京卷)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出(　D　) A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小 D．10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 6．如图为植物光合作用过程的简图，其中Ⅰ、Ⅱ表示生理过程，a、b代表物质，下列叙述正确的是(　A　) A．物质a表示NADPH B．物质b表示C5 C．生理过程Ⅰ表示暗反应 D．生理过程Ⅱ表示光反应 7．(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　B　) A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 C．四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 8．如图表示在最适CO2浓度下，给予不同条件时紫罗兰光合速率变化的示意图。已知O～T3段为最适温度，下列分析错误的是(　B　) A．若实验过程中给紫罗兰提供14CO2，14C3先于14C5出现 B．由适宜光照变为较低光照时，短时间内C3与C5的含量比值将减小 C．若T3时刻改为降低温度，之后光合速率的变化趋势与图中大致相同 D．T2时刻后，叶绿体中ATP与ADP相互转化的速率加快 9．用密闭的培养瓶培养等量的绿藻(单细胞藻类)，得到4组培养液，将培养液置于4种不同温度下，已知t1＜t2＜t3＜t4，在光下和黑暗条件下测定培养瓶中氧气的含量变化，得到如下图的数据。下列叙述错误的是(　B　) A．实验条件下，绿藻呼吸作用相关酶的活性与温度呈正相关 B．t3条件下光下绿藻细胞释放到外界环境中的O2约为4.5 mg/h C．t4条件下绿藻细胞群体的净光合速率与呼吸速率相等 D．t4条件下的光下O2增加值比t3低，原因是t4温度下的呼吸速率增加 10．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示蓝细菌光合速率与光照强度的关系。下列说法正确的是(　B　) A．图甲中，光照强度为b时，光合速率等于呼吸速率 B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的二氧化碳 C．图乙中，当光照强度为X时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体 D．图乙中，限制a、b、c点光合作用速率的因素主要是光照强度 11．2021年9月24日，一篇重磅研究论文登上了国际顶级学术期刊《科学》，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和带领团队，采用一种类似“搭积木”的方式，从头设计、构建了11步反应的非自然固碳与淀粉合成途径，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。该途径使用了从自然界动物、植物、微生物等31种不同物种中分离出来的62种生物酶催化剂。下列叙述错误的是(　C　) A．构成淀粉的元素只有C、H、O三种 B．该技术使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能 C．该技术能高效地合成淀粉，主要原因是科学家设计合成了全新的更加高效的酶 D．该技术的机制可能包括利用催化剂将二氧化碳通过一系列的化学反应转化为六碳化合物，再将六碳化合物连接成淀粉 12．下列有关细胞呼吸和光合作用原理的应用，说法错误的是(　A　) A．用乳酸菌制酸奶时，先通气后密封，有利于乳酸菌发酵 B．“正其行，通其风”，能为植物提供更多的CO2，提高光合作用效率 C．人体肌肉细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸时，CO2产生量等于O2消耗量 D．“露田、晒田”能为根系提供更多O2，促进细胞呼吸，有利于根吸收无机盐 13．(多选)(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(　AD　) 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 二、填空 14．下面简图表示光合作用和呼吸作用之间的关系。请据图回答： (1)图中②是在叶绿体的基质中进行的，该过程不需要(填“需要”或“不需要”)光照，其中发生的能量变化是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 (2)图中③④⑤共同表示有氧呼吸(填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”)过程；在这一过程中产生ATP最多的环节是⑤(写数字序号)。 (3)分析下列实验，请用供选答案作答： 供选答案：暗反应、光反应、细胞呼吸 某生物学兴趣小组将一盆在阳光下正常生长的植物移入黑暗环境中，立刻停止的是光反应过程，稍后暗反应过程随之停止；在这一实验过程中始终不会停止的是细胞呼吸过程。 (4)利用大棚种植蔬菜，如果遇上阴雨连绵的天气，为了提高农作物的产量，应适当降低(填“升高”或“降低”)温度，以减少呼吸作用对有机物的消耗。 15．(2021·湖南卷)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题： (1)图b表示图a中的类囊体薄膜结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会减慢(填“加快”或“减慢”)。 (2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 相对值 叶绿体类型 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实 验 项 目 实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 据此分析： ①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以Fecy(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是实验一中叶绿体B双层膜局部受损，类囊体略有损伤时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损，类囊体略有损伤时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，结合所给信息“Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。 ②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散但未断裂的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率。 ③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释ATP的合成依赖于氢离子浓度梯度及类囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 学科网（北京）股份有限公司 $$