14 必修1 第2单元 第11讲 光合作用的原理-【高考DNA解码】2026年高考生物一轮总复习教师用书word（不定项版）

色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 第11讲 光合作用的原理 ⊙课标要求》说明植物细胞的叶绿体从大阳光中捕获能量，这些能量在二氧化 碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 考点1光合作用原理的探索 夯实必备知识 一、探索光合作用原理的部分实验 1.19世纪末，科学界普遍认为：在光合作用中C02分子中的C与H20结合成 甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 2.1928年：甲醛不能通过光合作用转化成糖。 3.137年，英国希尔：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气。该 反应称作希尔反应。 4.1941年，美国鲁宾和卡门：用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的 来源〔（如图所示），该实验证明了光合作用产生的氧气全部来自20，而不是来自 C020 C02 *0 C02 光照射下的 小球藻悬液 HO H10 9提醒：该实验中两组试管互为对照，自变量为180的标记物，因变量为小球藻 释放的O2的标记情况，光照、温度、小球藻的数量和生活状况等无关变量均需 要保持相同且适宜。 5.154年，美国阿尔农：在光照下，叶绿体可合成ATP;1957年，他发现这 一过程总是与水的光解相伴随。 6.20世纪40年代，美国卡尔文：利用放射性同位素标记法，用经过14℃标记 的14℃02，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14℃的去向，最终探明了 CO2中的碳转化为有机物的途径。 1/26 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 [教材隐性知识] (人教版必修1Ps思考·讨论T)尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应 的关系。 光能 提示：0叶踩床0十H++能量 ↓ ADP+Pi-→ATP 二、光合作用的概念和反应式 1.光合作用的概念 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能 量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2.光合作用的化学反应式 光能 C0,+L,0叶绿环CH,O)+0 >澄清概念 1.希尔实验证明了水的光解和糖的合成不是同一个化学反应。 (√) 2.鲁宾和卡门实验和卡尔文实验都采用了放射性同位素标记法。 (×) 提示：鲁宾和卡门实验中所用的18O是稳定性同位素，不是放射性同位素。 3.叶绿体中合成ATP和水光解是独立进行的。 (×) 提示：叶绿体中合成ATP和水光解是密切联系的。 达成学科素养 1.某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进 行如下实验： 组别 加入物质 条件 实验现象 产生气泡，DCPIP溶 A组 DCPIP溶液 适宜温度和 液变为无色 适量磷酸、 光照等条件 B组 (CH2O)/C3比值增高 NaHCO3等 (注：DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。) 2/26 独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (1)A组气泡中成分是 DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是 (2)B组(CH2O)/C3比值增高的原因是 提示：(I)O2光反应阶段产生的NADPH使DCPIP还原DCPIP被光反应产生 的NADPH还原) (②)磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原形成 (CH20) 2.光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14℃O2,一定时间后杀死小球藻，同时提 取产物并分析。实验发现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩 短时间到7s,发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一 个 产物是什 么，实验思 路 是 提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物 中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物 评价迁移应用 少考向探索光合作用原理的实验 1.(链接人教版必修1P12-1s思考·讨论)1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同 位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，实验部分过程及结果如图所示。 下列叙述正确的是() CO. 0 H,0 小球藻 悬液 A.180不具有放射性，是稳定的同位素，可用于示踪物质运行和变化规律 B.另一组实验及结果图应为：将H80换成H,0,C02换成CI8O2,其余不变 3/26 独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O部分来自Ⅲ20 D.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素，没有完整的叶绿体 A8O不具有放射性，是稳定的同位素，可用于示踪物质运行和变化规律，A 正确。另一组实验及结果图应为：将H80换成H20、CO2换成C8O2、1802换 成O2,其余不变，B错误。该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O全 部来自H20,C错误。小球藻是真核生物，不同于蓝细菌，具有完整的叶绿体， 含有叶绿素和类胡萝卜素，D错误。1 2.(链接人教版必修1P1o正文)卡尔文将14℃标记的CO2通入正在进行光合作 用的小球藻培养液中，然后在培养后不同时间(0.5s、3s、10s等将培养液迅速 倾入热乙醇中以杀死细胞，最后利用层析法和放射自显影技术进行物质的分离和 鉴定，实验结果如下图。下列相关分析不正确的是() 3-磷酸甘油酸随者反应时间的廷长 。生成的放射性物质种类不断增面 培养0.5s 培养60 检测到一种放射性物质 检测到多种放射性物质 A.用14℃标记CO2可排除细胞中原有物质的干扰 B.热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行 C.推测暗反应的初产物可能是3磷酸甘油酸 D.可依据放射性的强弱推测出暗反应的过程 D[细胞中原有的物质不含14℃，用14C标记CO2可排除细胞中原有物质的千扰， A正确：热乙醇可以杀死细胞，用热乙醇处理的目的是停止光合作用的进行，以 检测杀死细胞时，其光合作用进行的程度，B正确：放射性最先在3-磷酸甘油酸 中出现，推测暗反应的初产物可能是3-磷酸甘油酸，C正确：该实验可通过放 射性物质出现的先后顺序来推测暗反应的过程，D错误。】 考点2光合作用的原理 夯实必备知识 一、光合作用的过程 1.图解光合作用的过程 4/26 独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 HO C02 NADPH 光能 NADP -ATP ADP+Pi 叶绿体 (CHO) 光反应 暗反应 2.比较光反应与暗反应阶段 光反应 暗反应 场所 类囊体的薄膜 叶绿体基质 光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、酶、CO2、C5、ATP、NADPH 条件 NADP+ 等 ①水的光解： 2H,0蘭02十4组++4e ①CO2的固定： ②ATP的合成： 物质 C02+C5繭2C3 萌ATP 变化 ADP+Pi+能量 ②C3的还原： ③还原型辅酶Ⅱ的形成： ATPNADPH 2C3 (CH20)+Cs NADP++H++2e-酶 NADPH 能量 光能-一→ATP和NADPH中活 ATP和NADPH中活跃的化学 变化 跃的化学能 能一→有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供 联系 NADP+、ADP和Pi 深化拓展] “过程法”分析各物质变化 下图中I表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件（如 光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 5/26 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2xXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 20 CO2 光I NADPH Ⅲ暗反应 ATP -CH0) I减弱 光 NADPH 4.ATP C消耗减少，合成暂时不变 Cat 弱 Ⅲ减弱 Ⅱ智时不变C,消耗暂时不变，合展减少 Cst C合混减少，消耗暂时不变 C0, Csi Ⅱ减盼 供应 Ⅲ暂时不变C消耗减少，合成暂时不变 1暂时不变 NADPH,ATP↑ 二、光合作用的意义 1.光合作用产生的有机物除供植物体自身利用外，还为所有异养生物提供食物。 2.光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。 [教材隐性知识] 1.(人教版必修1P13相关信息)水分解为氧和H+的同时，被叶绿体夺去两个 ,经传递，可用于 与结合形成NADPH。 提示：电子NADP+ H+ 2.(人教版必修1P14相关信息)C3是指三碳化合物 Cs是 指五碳化合物 提示：3-磷酸甘油酸核酮糖-1,5-二磷酸RuBP) 3.(人教版必修1P14相关信息)光合作用的产物有一部分是 ，还有一 部分是蔗糖。蔗糖可以进入 ,再通过韧皮部运输到植株各处。 提示：淀粉筛管 三、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 条件 光、色素、酶 酶 原料 C02和H20等无机物 6/26 独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 产物 糖类等有机物 能量来源 光能 某些无机物氧化时所释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 硝化细菌、疏细菌等 [深化拓展] 1.连续光照和间隔光照下的有机物合成量 ()光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光 反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 (②)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连 续光照处理有机物的积累量要多。 2.光反应中的光系统和电子传递链 类囊体腔 2H+@@ ,0 (pH低) 类囊 体膜。 2e 基质光 NADP+H' 0 NADPH (pH高) 电子传递链 ADP+Pi 光系统川 光系统I ATP合成酶 (①)镶嵌在类囊体膜上的光合色素分子有序地排列在一起，它们能够捕获光能， 将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电 子。失去电子的色素分子有很强的夺电子能力，它们从水分子中夺取电子，使水 分解成H+和O2。 (2)色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获，这些蛋白质利用电子 携带的能量将H+从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给了NADP+, NADP+获得电子后与H+结合，生成NADPH。 ()类囊体膜上镶嵌有ATP合成酶，类囊体腔中的H+顺浓度梯度经ATP合成酶 进入叶绿体基质，推动了ATP的生成。 C>澄清概念 1.植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应。 (X) 提示：没有光反应提供的NADPH和ATP,暗反应不能进行。 2.只提供光照，不提供CO2,植物可独立进行光反应。 (X) 提示：在暗反应不能进行时，因缺少ADP、Pi和NADP+,光反应也会停止。 7/26 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 3.光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体的薄膜。 (X) 提示：ATP在美囊体的薄膜上产生，移动方向是从类裳体的薄膜到叶绿体基质。 4.暗反应中CO2可接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。 (X) 提示：暗反应中，CO2不能直接被NADPH还原，必须经过CO2的固定形成C3 ,再在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被 NADPH还原。 5.14C02中14C的转移途径是14℃02→14C3→14℃5→4CH20)。 (×) C: 提示：14℃02中14℃的转移途径为14℃02→14C3 (“CHO) 达成学科素养 1.光合作用的暗反应阶段主要包括：Cs和CO2结合生成C3,C3经一系列变化 生成糖类和C5。为确定光合作用暗反应阶段哪个反应间接依赖光，科学家利用 小球藻进行实验，结果如图所示。 光照，供给C02 黑暗，供给C0 CA 各种中 、间产物 C 时间 (1)利用热酒精处理小球藻能终止细胞内的化学反应。欲探究14℃02中14℃的转 移路径，给小球藻提供14℃O2后，对小球藻的处理是 (2)暗反应阶段间接依赖光照的反应是 ,做出此 判断的依据是 提示：(1)每间隔一段时间，用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14℃的物 质 (2)C3经一系列变化生成糖类和Cs当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高 8/26 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关 2.科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜 条件下进行闪光实验。结果如下图： -0,释放速率/（μml·m3.g) 10 一C0,吸收速率/(4mol·m2·g) 8 2 120↑40↑6018011001120140时间/% 光职黑暗光联黑暗光照黑暗 开始开始开始开始开始开始 1)叶绿体悬浮液中加入的必要物质有 (2)据图推测，光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成 有机物的量与连续光照下的光合作用合成有机物的量 (填“相同”或 “不相同”)，理由是 提示：()NADP+、ADP、Pi (2)不相同闪光照射，暗反应更能充分利用光反应提供的NADPH和ATP 评价迁移应用 少考向1光合作用的过程及拓展 1.(链接人教版必修1P14正文)光合作用的卡尔文循环可分为羧化、还原和再生 3个阶段，如图所示。下列有关说法错误的是() 碳进人 循环开始 RuBP C02 ADPD+⑧ 羧化 再生 卡尔文循环 3-磷酸甘油酸(3-PGA》 的3个阶段 (A座 P 3-磷酸甘油醛 还原 NADPH 磷酸丙糖 ADP+P)NADP 燕糖、淀粉碳产生 A.RuBP是一种五碳化合物 9/26 独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 B.图中羧化表示CO2的固定过程 C.CO2浓度突然降低，3-PGA/RuBP的值会暂时减小 D.卡尔文循环的3个阶段均直接受光反应影响 D【在羧化阶段，RuBP与CO2结合，而光合作用过程中CO2与五碳化合物结 合生成三碳化合物，故RBP为一种五碳化合物，A正确。在羧化阶段，RuBP 与CO2结合，表示CO2的固定过程，B正确。当CO2浓度突然降低，CO2的固 定过程受阻，RuBP的量会暂时增加，3-PGA的量会暂时减少，故3-PGA/RuBP 的值会暂时减小，C正确。光反应产生的NADPH和ATP应用于暗反应，即卡 尔文循环中的还原和再生2个阶段直接受光反应的影响，而羧化阶段间接受光反 应的影响，D错误。】 2.(链接人教版必修1P1s图5-14)下图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的 示意图。据图分析，下列叙述错误的是( ) 叶绿体 暗反应 基质（低H) NADP 2光H 光巴NADP 乏ATP7色素 合成： 核酸 代谢 H H'H H0 0:+H 类囊体腔（高H門 A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜 B.NADP+与电子(e)和质子H+)结合形成NADPH C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D.电子(e)的有序传递是完成光能转换的重要环节 AO2在叶绿体类囊体的薄膜产生，在线粒体内膜被利用，故叶绿体产生的O2 被线粒体利用至少需要穿过叶绿体的3层膜（包括类囊体膜和叶绿体的内外膜）和 线粒体的2层膜，共5层生物膜，A错误：据图分析，NADP+与e和H+结合 形成NADPH,B正确：根据图中的信息，光反应产生的ATP可用于暗反应、 色素合成和核酸代谢等一些消耗能量的反应，C正确：电子传递释放的能量用于 H+的逆浓度梯度运输，使类囊体腔内维持高浓度的H+,H+由类囊体腔顺浓度 梯度运输至叶绿体基质，驱动ATP的合成，电子有序传递保证了ATP和NADPH 的合成，是完成光能转换的重要环节，D正确。] 10/26 ·独家授权侵权必究·