第5章 第4节 光合作用与能量转化-【赢在高中起跑线】生物初高中教材衔接 知识回顾预习 专题特训（2026年）

衔接点二 初升高知识衔接 (1)葡萄糖在 (场所)生成丙嗣酸和 。释放__ (填“大量”或“少量”)的能量,其中 大部分以 形式散失,少部分合成_。丙嗣酸进入线粒体后先经氧化脱羚形成乙酷辅晦 A.再彻底分解成 和[H]。[H]经一系列复杂反应与 在 结合,产生水和大量 的能量,同时产生自由基。 (2)线粒体中产生的乙酷辅A可以进入细胞核,使染色质中与 结合的蛋白质乙酷化,激活干 扰素基因的转录。 第4节 光合作用与能量转化 课程要求 初中内容 高中内容 绿色植物的光合作用。 光合作用与能量转化 植物光合作用的发现 捕获光能的色素和结构 植物光合作用的场所 绿叶中色素的提取和分离 植物光合作用的实质 光合作用的原理和应用 光合作用和呼吸作用 原理的应用 初中知识回顾 1.光合作用(photosynthesis)是指绿色植物利用光能,把二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物,同时释放 氧气的过程。 2.叶是绿色植物进行光合作用的主要器官 叶肉是叶片的主要部分,光合作用主要是在叶肉细胞中进行的。叶肉位于上表皮与下表皮之间,一般分 为栅栏层和海绵层。靠近上表皮的栅栏层细胞排列紧密且整齐,细胞里含有较多的叶绿体;靠近下表皮 的海绵层细胞排列比较疏松,细胞里含有较少的叶绿体。 3.叶绿体中含有绿色的叶绿素,是叶片呈现绿色的主要原因。叶绿素能够吸收光能,为光合作用提供能 量。所以,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 4.光是植物进行光合作用的能量来源,只有在一定强度的光照下,植物才能进行光合作用,制造有机物满 足自身生长发育的需要。叶绿素只有在光下才能形成,因此,在生产实践中,可以利用“叶绿素的形成需 要光”的原理,设置无光的环境生产非黄等疏菜。 5.光合作用产生淀粉 1864年,德国科学家萨克斯为此做过这样的实验:把绿叶放在暗处数小时,以消耗叶片中部分营养物质 再把叶片的一部分暴露在光下,另一部分遮光,经过一段时间后,用骥蒸气处理叶片,结果发现遮光部分 的叶片未变蓝,而照光部分的叶片转变成深蓝色。由于当时已经证实淀粉遇变蓝,萨克斯所做的实验 使人们认识到,绿色植物在光下能够产生淀粉 -59 衔接必刷题 高中知识预习 一、捕获光能的色素和结构 (一)色素 1.种类 叶绿素 [叶绿素a(蓝绿色)) 主要吸收红光与蓝紫光 (含量约占3/4)叶绿素b(黄绿色) 类胡萝卜素 [胡萝卜素(橙黄色) 主要吸收蓝紫光 (含量约占1/4)叶黄素(黄色) 2.作用:吸收、传递、转化光能。 I吸收光能的百分比 100 类胡萝卜素 叶绿素b -叶绿素a 0 400 450 500 550 600 650 700 波长(nm) 3.绿叶中色素的提取和分离 (1)提取;用无水乙醇提取。原理;绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 (2)分离:用层析液分离。 层析液成分 由20份在60~90C下分出来的石油献、2份丙嗣和1份本混合而成。 原理: 都能溶解在层析液中,但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢 操作: 研磨: 无水乙醇:溶解色素 胡梦卜素 二氧化硅:有助于研磨得充分 -叶黄素 碳酸:可防止研磨中色素被破坏 -叶绿素a 过滤:单层尼龙布 -叶绿素h 画滤液细线:重复1到2次 层析分离:层析液不能没过滤液细线,小烧杯要加盖。 (二)叶绿体 [双层膜 基质 每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成,这些 囊状结构称为类囊体 -基粒 基粒每个基粒都含有两个以上的类囊体,多的可达100个以上 增大了受光面积 基质类囊体 外膜 吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上 内膜 基粒类囊体 基质,有少量DNA和RNA:核糖体 60 衔接点二 初升高知识衔接 二、光合作用的原理和应用 1.光合作用的发现的几个实验 实验名称 实验条件 实验结论 恩格尔曼的实验 水绵和好氧菌,控制光照 证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产 希尔反应 或其他氧化剂(悬浮液中有 生氧气(希尔反应) H2O,没有CO);光照 鲁宾和卡门实验 同位素标记(C18O。、H。18O) 光合作用释放的氧气来源于水 阿尔农 叶绿体可合成ATP 卡尔文循环 同位素标记(CO) 光合作用暗反应(卡尔文循环) 2.光合作用的过程 ·水的光解及合成NADPH的过程; H2O光能O+2e-+H+ NADP+ +2e+H+→ NADPH (氧化型辅梅II) (还原型辅II) ·光反应与暗反应 HO 。# 水在光下分解 ATP 2C._ -CO2 -NADPH 固定 色素 光能W 还原多种晦 C. NADP ADP+Pi. (CH.0) 光反应阶段 暗反应阶段 (类囊体薄膜上) (叶绿体基质中) 光反应必需有光;暗反应不需要光,但需要光反应产生的ATP与NADPH 注意:C。是指三碳化合物--3一磷酸甘油酸,C:是指五碳化合物--核嗣糖一1,5一二磷酸(RuBP)。 ·光合作用的总反应式 光能 CO。十HO →(CHO)十O2 叶绿体 光合作用中HO中的O的去向:HO-→O 光合作用中CO。中的O的去向:CO→(CHO)、HC ·光合作用的能量变化: 光能-→ATP与NADPH中活跃的化学能-→(CH。O)中稳定的化学能 H61 衔接必刷题 3.影响光合作用的因素 光照强度或光的波长 温度 (阳生植物与阴生植物 环境因素CO2浓度 遗传及生理因素气孔开放程度 k (叶面积指数 无机盐(矿质元素) 三、化能合成作用 少数种类的细菌,细胞内没有叶绿素,不能进行光合作用,但是却能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。例如,生活在土壤中的硝化细菌,能将土壤中的氛(NH)氧化成亚硝酸 (HNO),进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO)。这两个化学反应中释放出的化学能,就被硝化细菌用来将CO。和 H.O合成糖类。这些糖类就可以供硝化细菌维持自身的生命活动。 轻 松训练 一、单选题 1.(重庆市济陵高级中学校一模)如图是生物体内能量供应及利用的示意图,下列说法错误的是 ) &_ H0 NADPH .善 / 叶绿 光_~体中的 ATP- 色素 _C.HD ADP+Pi b d A.a过程一定伴随O;的释放,d过程不需要O。的直接参与 B.a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C。的还原 C.a、c中合成ATP所需的能量来源不同 D.c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中 2.(江苏·海安高级中学高一阶段练习)“有收无收在于水,收多收少在于肥。”这句农谚形象地说明了植物 的生长和发育过程离不开水和无机盐,适时适量地灌既和追施各种肥料是农作物高产、稳产的保障。下 列关于水和无机盐的叙述,错误的是 C ) A.磷在维持叶绿体膜的结构和功能上具有重要作用 B.结合水是细胞内的良好溶剂,可直接参与光合作用过程 C.叶绿素含有Mg,分布在类囊体的薄膜上,可以吸收光能 D.无机盐只有溶解于水中形成离子,才能被植物的根尖吸收 3.(福建·萧田第二十四中学高三阶段练习)下列有关叶绿体中色素及吸收光谱的叙述,错误的是( ) A.类胡萝下素主要在蓝紫光区吸收光能用于光反应中ATP的合成 B.温室或大棚种植蔬菜时,无色薄膜最有利于植物生长 C. 光合作用的作用光谱可用O。的释敌谏率随光波长的变化来表示 D.叶绿素在层析液中的溶解度大于类胡萝卜素 62 衔接点二 初升高知识衔接 二、多选题 4.(山东·高三专题练习)生命科学是一门实验科学,选择适当的实验材料和采用合适的方法是实验成功 C 的关键。下列实验中,选择材料和实验方法都合适的是 ) A.观察叶绿体形态和分布及细胞质的流动:用高倍镜观察黑藻嫩叶的临时装片 B.探究C元素在光合作用中的转移途径:检测CO。中C在含C物质出现的顺序 C.观察植物细胞的吸水和失水;用引流法改变紫色洋葱鳞片叶外表皮的液体环境 D.探究温度对晦活性影响:观察不同温度条件下过氧化氢晦分解过氧化氢产生气泡的量 5.(河北·鸡泽县第一中学高三阶段练习)为探究影响光合作用强度的因素,将同一品种玉米苗置于25C 条件下培养,实验结果如图。 _ △光照强度(800imol·m^②}.s) △D.光照强度(200mol·m②·s-) 7 _-施肥 ..._未施肥 :10 C△ ,B {5 A_---. 40 20 60土壤含水量/% 下列说法正确的是 - A.除测定CO。吸收量外,还可通过测定O。释放量表示光合作用强度 B.A点条件下限制光合速率的主要环境因素是光强、是否施肥和土壤含水量 C.根据实验数据,农业上可在土壤含水量40%一60%条件下施肥以提高玉米产量 D.从光合作用面积的角度考虑,还可采取合理密植以提高玉米的光能利用率 三、综合题 6.(广东·珠海市第二中学高三阶段练习)图1为茄子和非菜在温度、水分均适宜的条件下,光合速率与呼 吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图;图2是探究光照强度对茄子叶片光合速率的影响,将一 定数量的茄子幼苗放在装有培养液的密闭容器中以白炽灯为光源,匀速缓慢移动光源,增大光源和容器 之间的距离,测定容器中CO。浓度随时间的变化曲线。回答下列问题; P/B 一子 f容器中CO,的浓度 非菜 C/ 0ABC D光照强度0 反应时间 图1 图2 (1)光补偿点指的是光合速率等于呼吸速率时的光照强度,从图1中的实验结果可知,茄子的光补偿点 (填“高于”“低于”或“等于”)非菜的光补偿点,在CD段限制非菜光合速率的环境因素最可能是 (2)在光照强度为图1中的B时,茄子的叶肉细胞中产生ATP的部位有。 ,该光照强度下茄子的 叶肉细胞光合速率。 (填“大于”“小于”或“等于”)其呼吸速率。 (3)图2中的BC段光合速率和呼吸速率的关系是 ,如果在B点对应的时刻突然增大光照强度 则短时间内叶绿体中C/C比值会 H63衔接必刷题 分别探究的是母菌的无氧呼吸和有氧呼吸,A正确;本 (8)果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下 实验自变量为有无氧气参与,培养液体积、湿度等属于无 保存。 关变量,对实验结果有影响,B错误;醇母菌在有氧和无氧 【解析】 1果蔬应该在零度以上低温贮存,可抑制细胞呼 条件下均能产生CO,但是产生速率不同,有氧呼吸产生 吸,以减少有机物的分解,A正确;提倡慢跑(有氧运动) CO.速率快,甲注射器内醉母菌进行的是无氧呼吸,而乙 可防止无氧呼吸产生孔酸使人体肌肉酸胀,B正确;皮肤 注射器内醉母菌进行的是有氧呼吸,因此一段时间后甲、 破损较深的患者,应及时到医院注射破伤风抗毒血清,防 乙注射器活塞均会上移,但上移距离不同,C正确:甲培 止厌氧菌在伤口深处繁殖,C正确:选用透气性好的“创 养液中,醉母菌会在无氧条件下产生CO。和酒精,酒精能 可贴”,是为了抑制破伤风杆菌等厌氧荫的生长和繁殖,D 与含浓疏酸的重铭酸钾溶液反应,使溶液变成灰绿色,D 错误。故选ABC。 正确。故选B。 5.【答案】(1)细胞质基质 NADH 少量 热能 ATP 2.【答案】D CO O2 线粒体内膜 【分析】分析表格数据可知,将豆根部组织浸在溶液 (2)DNA 中达到离子平衡后,碗豆根部组织细胞内的Mg^{②}+ 【分析】有氧呼吸分为三个阶段: H2PO和NO 的浓度均高于外部溶液,故三种离子进 第一阶段:在细胞质的基质中,叫做糖解。反应式: 入细胞的方式均为主动运输,主动运输消耗ATP,并且需 C$H12O*2C3H&O3(丙醐酸)+4[H]+少量能量 要借助载体蛋白。 (2ATP); 【解析】根据以上分析已知,Mg^②}的吸收方式为主动运 第二阶段:丙翻酸进入线粒体的基质中。这一阶段也不 ,而溶液通氧状况会影响根细胞的需氧呼吸,影响ATE 需要氧的参与,是在线粒体基质中进行的。反应式: 的合成,进而影响吸收的Mg{}的量,A错误;不断提高温 度,根细胞中需氧呼吸的晦的活性可能会受到抑制,影响 2CH.O(丙翻酸)+6HO-→20[H]+6CO2+少量能 需氧呼吸合成ATP,进而导致根细胞吸收H。PO 的量 量(2ATP): 可能减少,B错误;若溶液缺氧,豆根细胞厌氧呼吸为酒 第三阶段:在线粒体的内膜上,产生大量的能量。这一阶 精发畔,会产生乙醇和二氧化碳,C错误;细胞呼吸的电 段需要氧的参与,是在线粒体内膜上进行的。反应式:24 子传递链过程是[H]和氧气结合生成水,并产生大量 [H]+6O-*→12H2O十大量能量(28ATP)。 ATP的过程,可为吸收离子功能,D正确。故选D 【解析】(1)葡萄糖在细胞质基质生成丙酸和NADH 3.【答案】D 释效少量的能量,其中大部分以热能形式散失,少部分合 【分析】根据题意,H离子顺浓度梯度依靠F蛋白进入 成ATP。丙嗣酸进入线粒体后先经氧化脱浚形成乙酷辅 线粒体基质,该运输方式为协助扩散,该过程可驱动ADF 晦A,再彻底分解成二氧化碳和[H]。[H]经一系列复杂 和Pi合成ATP,说明F蛋白既有转运功能,也有催化 反应与O。在线粒体内膜上结合,产生水和大量的能量, 功能。 同时产生自由基。 【解析】 1根据分析,线粒体膜间H浓度顺浓度梯度依靠 (2)线粒体中产生的乙酷辅晦A可以进入细胞核,使染色 跨膜蛋白运输,则其运输方式为协助扩散,A正确;H进 质中与DNA结合的蛋白质乙酷化,激活干扰素基因的 入线粒体基质过程中有能量的释放,这部分能量用于合 转录。 成了ATP,B正确;F蛋白既能转运H 也能催化ATP的 合成,因此有转运功能,也有催化功能,C正确;F蛋白位 第4节 光合作用与能量转化 于线粒体内膜上,只能将H转运到线粒体基质,不能将 H运至线粒体外,D错误。故选D. 轻松训练 4.【答案】ABC 1.【答案】D 【分析】细胞呼吸原理的应用: 【分析】据图分析:图中A是光反应,B是暗反应,C是 (1)种植农作物时,疏松土壤能促进根细胞的有氧呼吸, 细胞呼吸,D是ATP的利用。 有利于对矿质离子的主动吸收。 (2)利用醇母菌发醇产生酒精的原理酿酒,利用其发薛产 (2)ATP的形成ADP十Pi+能量→ATP; 生二氧化碳的原理制作面包、慢头。 (3)利用孔酸菌发醇产生孔酸的原理制作酸奶、泡菜。 (4)稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。 (2)C:的还原2C。-(CHO)+Cs; (5)皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,破伤风芽弛杆菌容多 大量繁殖,引起破伤风。 (6)提倡慢跑等有氧运动,可防止无氧呼吸产生孔酸使人 12H2O+能量。 体肌肉酸胀。 【解析】a是光反应,产物有氧气、ATP和[H]等,D是 (7)粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存 ATP的利用,不需要O。的直接参与,A正确;a是光反 92 参考答案 应;产物有氧气、ATP和[H]等,其中ATP和[H]可以参 序,可以推测C元素在光合作用的转移途径,B正确;紫 与B暗反应中三碳化合物的还原,B正确;a光反应过程 色洋葱鳞片叶的外表皮有大型紫色液泡,适合做观察档 产生的ATP全部被用来进行暗反应合成有机物,c是细 物细胞吸水和失水的材料,引流法可以改变紫色洋葱鳞 胞呼吸只是光合作用中的有机物中的一部分,且呼吸作 片叶外表皮的液体环境,C正确;过氧化氢的分解本身受 用过程中大部分的能量以热能形式散失,故a过程产生 温度影响,探究温度对晦活性影响时不能用过氧化氢晦, 的ATP远多于C过程产生的ATP,C正确;呼吸作用 D错误。故选ABC。 过程葡萄糖中的化学能只有少部分转移到ATP中,大部 5.【答案】ACD 分以热能形式散失,D错误。故选D。 【分析】 1 通过图示可以看出光合作用的影响因素有光照 2.【答案】B 强度、含水量、矿质元素(施肥)等影响因素。B点与D点 【分析】 1(1)结合水:与细胞内其它物质结合是细胞结构 比较,土壤含水量及施肥情况相同,而光照强度D高于B 的组成成分。自由水:(占大多数)以游离形式存在,可以 点,故B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是光照强 自由流动;生理功能:①良好的溶剂;②运送营养物质和 度。C点与D点位于同一条曲线中,光照强度相同,施肥 代谢的废物;③参与许多化学反应;④为细胞提供液体环 情况相间,C点比D点光合作用弱,是因为C点土壤含水 境。(2)无机盐的存在形式:主要以离子形式存在的;作 量低。通过图解可看出施肥影响明显是在含水量大 用:细胞中某些复杂化合物的重要组成成分;维持细胞的 于40%。 生命活动;维持细胞的酸碱度。 【解析】反应速率可用反应物的消耗速率或生成物的生 【解析】叶绿体膜的主要成分是磷脂和蛋白质,P元素在 成速率表示,故除测定CO;吸收量外,还可通过测定O 维持叶绿体膜的结构与功能上有重要作用,A正确;自由 释放量表示光合作用强度,A正确;通过A、C点对比可 水是细胞内的良好溶剂,可直接参与光合作用过程,如水 知,限制光合作用的因素是光照强度,通过A、B点对比可 的光解,B错误;铁是组成叶绿素的元素之一,叶肉细胞的 知,限制光合作用的因素是土壤含水量,在土壤含水量为 叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,可吸收红光和蓝 20%时,施肥与未施肥没有差别,因此,A点条件下限制 紫光,C正确;无机盐必须溶解在水中才能被植物吸收利 光合速率的主要环境因素是光强、土壤含水量,B错误:结 用,D正确。故选B。 合实验数据,在土壤含水量40%~60%条件下,施肥可提 3.【答案】D 高CO;吸收量,可提高玉米产量,C正确;合理密植可提 【分析】 叶绿体中的色素有类胡萝卜素和叶绿素两大 高光合作用面积,从而提高玉来的光能利用率,D正确。 类,类胡萝卜素包括胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色), 故选ACD。 主要吸收蓝紫光;叶绿素包括叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素 6.【答案】(1)高于CO:浓度 b(黄绿色),主要吸收红光和蓝紫光。 (2)细胞质基质、线粒体和叶绿体(细胞质基质、线粒体基 】 叶绿体色素包括叶绿素和类胡萝卜素,其中类 【解析】 质、线粒体内膜叶绿体类囊体薄膜)大于 胡萝下素主要吸收蓝紫光,用于光反应中ATP的合成,A (3)光合速率小于呼吸速率 降低 正确;叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光,绿光吸收最 【分析】 分析图1:自变量为光照强度和植物种类,因变 少,而无色薄膜可以透过各种光,所以温室或大棚种植 量为光合速率与呼吸速率的比值;分析图2:自变量为反 菜时,无色薄膜最有利于植物生长,B正确;光合作用的作 应时间,因变量为二氧化碳浓度。 用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率,而氧气是 【解析】(1)从图1观察当P/R一1时,茄子的光补偿点 光合作用从产物,因此光合作用的作用光谱可用氧气的 高于非莱的光补偿点。在CD段,茄子的光台速率随着光 释放速率随光波长的变化来表示,C正确;叶绿素在层析 照强度的增加而增加,所以限制CD段茄子光合速率的环 液中的溶解度小于类胡萝下素,D错误。故选D。 境因素主要是光照强度;从图上看,光照强度对非菜的光 4.【答案】ABC 合速率影响较小,所以限制非菜光合速率的环境因素最 【分析】 】(1)观察叶绿体的实验中,用摄子取一片黑藻的 可能是CO浓度。 小叶,放入载玻片的水滴中,盖上盖玻片。制片和镜检 (2)在光照强度为图1中的B时,茄子可进行光合作用和 时,临时装片中的叶片不能放干了,要随时保持有水状 呼吸作用,此时产生ATP的部位有细胞质基质,线粒体, 态,否则细胞或叶绿体失水收缩,将影响对叶绿体形态和 叶绿体。在光照强度为图1中的B时,此时茄子光合作 分布的观察。(2)放射性同位素标记法在生物学中具有 用速率等于呼吸作用速率,对于茄子来说,茄子叶肉细胞 广泛的应用,如:卡尔文用14C标记CO。,研究出碳原子在 产生的有机物供给全身细胞的呼吸作用消耗,所以茄子 光合作用中的转移途径,即CO。→C。→有机物 叶肉细胞光合速率大于其呼吸速率。 【解析】黑藻的幼嫩叶片中细胞质丰富、流动性更强,且 (3)图2中的BC段CO。浓度上升,所以呼吸速率大于光 黑藻的幼墩叶片中含有大的叶绿体,用高倍镜可以看到 合速率;如果在B点对应的时刻突然增大光照强度,光反 叶绿体的形态和分布及细胞质流动,A正确;CO。是暗反 应会加快,ATP和还原氢会增多,C。被还原成C;加快, 应的原料,检测14CO2中1C在暗反应含C物质出现的顺 所以短时间C。减少,C增加,C/C。比值会减小。 -93