第3单元 第11课时 光合作用的原理（课件PPT）-【优化指导】2026年高考生物学一轮复习高中总复习·第1轮（云南专版）

高考总复习 生物学 第三单元　细胞的能量供应和利用 第11课时　光合作用的原理 素养目标 1.通过分析光反应和暗反应中物质和能量的变化，理解物质与能量观。(生命观念) 2．通过比较光反应与暗反应及它们之间的关系，建立对立统一、结构决定功能的观点。(生命观念) 3．理解C3、C5等物质的变化和光合作用的相关曲线。(科学思维) 1．探索光合作用原理的部分实验 时间/发现者 内容 19世纪末 科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，_____被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 O2 考点　光合作用的原理 1928年 科学家发现甲醛对植物有____作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937年希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下______________ 毒害 可以释放出氧气 续表 考点　光合作用的原理 同位素示踪 水 水的光解 续表 ATP 考点　光合作用的原理 2.光合作用的过程 考点　光合作用的原理 项目 光反应 暗反应 场所 __________ __________ 条件 光、色素、酶 酶 类囊体薄膜 叶绿体基质 考点　光合作用的原理 物质变化 ①水的光解：2H2O―→O2＋4H＋＋4e－ ②ATP的合成________―→ATP ③NADPH的形成：NADP＋＋H＋＋2e－ ―→___________ ①CO2的固定：CO2C5 ―→___ ②C3的还原：2C3―→ (CH2O)＋C5 能量 转化 光能→______________中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→_____________________ ADP＋Pi NADPH 2C3 ATP和NADPH 有机物中稳定的化学能 续表 考点　光合作用的原理 3.光合作用的意义 (1)光合作用产生的有机物除供自身利用外，还为____________提供食物。 (2)光能通过驱动________而驱动生命世界的运转。 所有异养生物 光合作用 考点　光合作用的原理 1．辨析正误(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)叶绿体内膜的面积远远大于外膜面积。( 　) 提示：叶绿体外膜的面积大于内膜的面积。 (2)光反应阶段是在叶绿体基质中进行的。( 　) 提示：光反应阶段是在类囊体薄膜上进行的。 (3)光合作用过程中光能转化为化学能，细胞呼吸过程中化学能转化为热能和ATP。( 　) 提示：光合作用将光能转化为糖类等有机物中的化学能，细胞呼吸将糖类等有机物中的化学能转化为热能和ATP中的化学能。 × × × 考点　光合作用的原理 (4)光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，光反应必须有光才能进行，暗反应必须在无光条件下进行。( 　) 提示：光反应必须有光才能进行；暗反应不直接依赖光，但前提是有光反应产生的NADPH和ATP。 (5)NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应。( 　) × √ 考点　光合作用的原理 2．教材深挖 (1)(必修1 P103“相关信息”改编)光合作用过程中NADPH是怎样形成的？ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 考点　光合作用的原理 (2)(必修1 P103与P106拓展)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 区别 能量来源 ________ ________________ 代表生物 绿色植物 ____________ 相同点 都能将__________等无机物合成有机物 考点　光合作用的原理 答案：(1)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。 (2)光能　无机物氧化释放的能量　硝化细菌　CO2和H2O 考点　光合作用的原理 1．理清光合作用中元素的去向 考点　光合作用的原理 2．环境改变时光合作用各物质含量的变化 (1)“来源—去向”法 考点　光合作用的原理 考点　光合作用的原理 (2)模型法 考点　光合作用的原理 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。 ②以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，NADPH和ATP含量的变化是一致的。 ③具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去向”(C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定)，才能准确作出判断。 ④起始值C3高于C5(约为其2倍)。 考点　光合作用的原理 角度 基于光合作用原理的探究历程，考查科学思维及科学探究 1．在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，光照条件下可以释放出O2，该反应称为希尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是(　　) A．希尔反应悬浮液中铁盐或其他氧化剂相当于光合作用中的NAD＋ B．提供水、光合色素和酶，在适宜光照条件下也可产生O2 C．希尔反应可证明ATP的合成与水的光解有关 D．希尔反应不可证明水的光解产生的O2中氧全部来自水 D 考点　光合作用的原理 [多维解题] 考点　光合作用的原理 解析：希尔反应悬浮液中铁盐或其他氧化剂相当于光合作用中的NADP＋，A错误；提供水、光合色素和酶，没有加入NADP＋等氧化剂及叶绿体相应结构，适宜光照条件下不能产生O2，B错误；希尔反应没有涉及ATP的合成，不能证明ATP的合成与水的光解有关，C错误；希尔反应说明离体叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解，产生氧气，没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移，因此不能证明水的光解产生的O2中氧全部来自水，D正确。 考点　光合作用的原理 2．卡尔文为了探明暗反应中碳原子的转移途径，给植物提供14CO2，当反应进行至第5 s时，14C出现在一种C5和一种C6中，当缩短时间到0.5 s时，14C出现在一种C3中，下列相关叙述错误的是 (　　) A．用14C标记CO2的目的是追踪CO2中的碳原子 B．卡尔文通过控制反应时间来探究碳原子的转移途径 C．若适当延长反应时间，则会检测到更多种含14C的化合物 D．该实验研究暗反应，因此应该在黑暗环境中进行该实验 D 考点　光合作用的原理 解析：该实验中用14C标记CO2的目的是追踪CO2中的碳原子，A正确；卡尔文通过控制反应时间，在不同的时间点检测，来探究碳原子的转移途径，B正确；若适当延长反应时间，则14C会转移到更多的化合物中，C正确；该实验研究暗反应，但暗反应的进行需要光反应提供NADPH和ATP，因此该实验要在光照条件下进行，D错误。 考点　光合作用的原理 角度 基于光合作用的过程，考查科学思维及科学探究 3．(2025·安徽合肥模拟)我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如下图所示。下列叙述不正确的是(　　) B 考点　光合作用的原理 A．过程①②模拟暗反应中CO2的固定，过程③④模拟C3的还原 B．过程①需要催化剂，过程②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 C．该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中 D．该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低 考点　光合作用的原理 解析：过程①②模拟暗反应中二氧化碳的固定，过程③④模拟暗反应中三碳化合物的还原，A正确；过程②③④需要酶的催化，需要消耗能量，B错误；植物光合作用的本质是利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程将二氧化碳和水转化为淀粉，同时储存能量，两者的本质是相同的，C正确；植物体内会有一些不参与光合作用的细胞消耗糖类，该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低，D正确。 考点　光合作用的原理 4．(2025·云南保山模拟)下图为某植物叶肉细胞光合作用示意图，图中①②③④表示相关物质。现有甲、乙两植株，甲叶色正常，乙为叶色黄化的突变植株，叶绿素含量明显少于甲。将甲、乙植株置于正常光照、温度、CO2浓度等条件相同的环境中，下列相关分析正确的是 (　　) B 考点　光合作用的原理 A．被色素吸收的光能全部用于③合成ATP B．C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原 C．如果突然增加光照强度，则短时间内②含量减少，③含量增加 D．如果突然增加光照强度，甲的叶肉细胞C3含量减少，乙的叶肉细胞④含量减少 考点　光合作用的原理 解析：光合作用过程中色素吸收的光能有两方面用途，一方面引起水的光解，另一方面参与ATP合成，A错误；在暗反应阶段，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，B正确；图中②表示NADP＋，③表示ADP和磷酸，若突然增加光照强度，则光反应增强，短时间内②③含量减少，C错误；若突然增加光照强度，则甲、乙两植株光反应均增强，所以C3含量均减少，④(C5)含量均增加，D错误。 考点　光合作用的原理 5．下图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，图中PsbS是一种类囊体膜蛋白，它能感应类囊体腔内的H＋浓度而被激活，激活了的PsbS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物细胞造成损伤。 考点　光合作用的原理 (1)图中的A是________，C是________，D是________。 (2)叶绿素a主要吸收____________光。采用纸层析法分离色素时，注意滤纸上的滤液细线要高于____________。 (3)若反应 Ⅱ 中G的浓度突然降低至一半，短时间内C5的含量将________。如果追踪G中碳元素的去向，常用__________法。 (4)过度光照将会激活膜蛋白PsbS，抑制反应 Ⅰ 中____________过程，导致电子不能传递给________(填图中字母)，所以过量的光能将不能转变为化学能。 考点二 捕获光能的色素和叶绿体的结构与功能 答案：(1)O2　ATP　NADP＋ (2)蓝紫光和红　层析液液面 (3)增加　同位素示踪 (4)水的光解　D 考点二 捕获光能的色素和叶绿体的结构与功能 解析：(1)由图可知，反应 Ⅰ 为光反应，反应 Ⅱ 为暗反应，则A代表O2，B代表ADP＋Pi，C代表ATP，D代表NADP＋，E代表NADPH。(2)叶绿素a主要吸收蓝紫光和红光。采用纸层析法分离色素时，滤液细线一定要高于层析液液面，防止滤液细线上的色素溶于层析液中。(3)降低G(CO2)的浓度，则CO2固定过程减弱，C5的消耗减少；短时间内C3的还原过程仍正常进行，C5的生成不变，故C5的含量将增加。常利用同位素示踪法追踪元素的转移途径。(4)由图可知，过度光照将会激活膜蛋白PsbS，抑制反应 Ⅰ 中水的光解过程，导致电子不能传递给D(NADP＋)，所以过量的光能将不能转变为化学能。 考点二 捕获光能的色素和叶绿体的结构与功能 1．(2023·湖北高考)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PS Ⅰ 和PS Ⅱ 光复合体，PS Ⅱ 光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PS Ⅱ 光复合体上的蛋白质LHC Ⅱ ，通过与PS Ⅱ 结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如下图所示)。LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是 (　　) C A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PS Ⅱ 光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2+含量减少会导致PS Ⅱ 光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 结合，不利于对光能的捕获 D．PS Ⅱ 光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 解析：叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 分离减少，PS Ⅱ 光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PS Ⅱ 光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 结合，增强对光能的捕获，C错误；PS Ⅱ 光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。 2．(经典高考题)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是 (　　) A．Rubisco存在于细胞质基质中 B．激活Rubisco需要黑暗条件 C．Rubisco催化CO2固定需要ATP D．Rubisco催化C5和CO2结合 D 解析：Rubisco催化CO2固定形成C3，CO2固定的场所为叶绿体基质，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误；CO2的固定在有光和无光条件下都可以进行，故Rubisco的激活对光无要求，B错误；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C错误；Rubisco催化CO2固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。 3．(2024·新课标全国卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是____________，原因是______________________ ____________________________________________________________。 (2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。 (3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是________组，判断依据是__________________ ____________________________________________________________。 (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。 答案：(1)红光和蓝紫光　光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 (2)大于　 (3)b　密闭装置中O2浓度不再增加时光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率 (4)升高 解析：(1)植物进行光合作用时捕获光能的色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，故高等植物光合作用利用的光主要是红光和蓝紫光。(2)由题意知，a的光合作用强度小于b组，a组光合作用消耗的二氧化碳也少于b组，所以，光照t时间后，a组CO2浓度大于b组。(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，说明光照t时间时，c、d组的光合速率等于呼吸速率，光照t时间时，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，说明a组的光合速率等于呼吸速率；而b组的光合速率大于呼吸速率，故光照t时间时，a、b、 c中光合速率最大的是b组。(4)分析图示，光照t时间后，c、d组的O2浓度相同且大于初始O2浓度，而c组的光照强度小于d组，说明限制c、d组光合速率的因素是CO2浓度。光照t时间后，将d组密闭装置打开，可补充二氧化碳，并以c组光照强度继续照光，则d组幼苗光合速率会升高。 4．(2024·河北高考)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量(mg/g) 类胡萝卜素含量(mg/g) 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题： (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中________光可被位于叶绿体__________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为________和____________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的__________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用____________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是____________________________________________________________。 (3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为_________________________________ ______________________________________________(答出两点即可)。 答案：(1)蓝　类囊体薄膜　(CH2O)(或糖类)　C5　紫外光　 (2)无水乙醇　叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰　 (3)蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均高于白膜和绿膜，藏川杨幼苗光合速率较强；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害(答出两点) 解析：(1)位于叶绿体类囊体薄膜上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。光反应产生的NADPH和ATP参与暗反应的C3还原过程，使C3转化为(CH2O)和C5。分析题图可知，蓝膜与绿膜对紫外光的透过率低于白膜，减弱了紫外光对幼苗的辐射。(2)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，故无水乙醇可作为提取光合色素的试剂。类胡萝卜素和叶绿素都能吸收蓝紫光，而叶绿素还能吸收红光，因此测定叶绿素含量时应选择红光，以避免类胡萝卜素对实验的干扰。(3)分析表格可知，蓝膜覆盖下藏川杨幼苗的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均高于白膜和绿膜，光合色素含量高，吸收的 光能较多，藏川杨幼苗的光合速率较强。分析柱形图可知，蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于植物进行光合作用；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害，有利于幼苗生长。故覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。 ►情境素材 北方大田大面积种植的粮食作物玉米，其叶肉细胞的叶绿体数目少、个体小、有基粒，与之相邻的维管束鞘细胞的叶绿体个体大、没有基粒或基粒发育不良。玉米叶肉细胞通过“CO2泵”将CO2“泵”入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，保证卡尔文循环顺利进行，相关过程如下图所示。 ►命题设计 设计1　考查知识迁移及问题解决能力 (1)白天时，玉米植株叶肉细胞内的NADPH可由____________与电子和质子(H＋)结合形成。图中叶肉细胞虽有“CO2泵”，但还不足以保证玉米的总产量，可采取______________(答出1点即可)措施以提高大田中CO2浓度。 设计2　考查逻辑推理能力 (2)研究得知，玉米叶肉细胞中的“CO2泵”实际上是发生在叶绿体中的一种特殊的CO2固定过程，推测该过程消耗的ATP应该来自______________________________________(填场所和过程)。如果叶肉细胞中“CO2泵”受到抑制，则在短时间内维管束鞘细胞中CO2的含量________。 设计3　考查依据题干信息的推理能力 (3)晴朗的夏季，玉米叶片气孔开度下降，导致CO2供应减少，但玉米光合作用速率不仅没有下降，反而有所上升，依据题干信息，推测其原因是______________________________________________________________ ________________________________________________________。 设计4　考查科学探究与长句表达能力 (4)欲探究CO2中的碳在图示过程中的转移情况，请简要写出实验思路：________________________________________________________________ _________________________________________________________。 答案：(1)NADP＋(或氧化型辅酶 Ⅱ )　合理密植或增施有机肥 (2)在叶绿体的类囊体薄膜上进行的光反应　下降 (3)玉米叶肉细胞内有“CO2泵”，在气孔开度下降时仍可以维持维管束鞘细胞内较高的CO2浓度，同时在光照强度增强的条件下，光合作用的光反应速率增大 (4)用被14C标记的CO2供玉米进行光合作用，然后追踪检测放射性出现的部位，根据不同部位出现放射性的时间确定CO2中碳的转移情况 解析：(1)白天时，玉米植株进行光合作用，在叶肉细胞的类囊体薄膜上进行光反应，光反应产生的NADPH可由NADP＋与电子和质子(H＋)结合形成。施有机肥可促进土壤微生物的分解作用，使CO2浓度增加从而增产；合理密植和“正其行，通其风”可以确保通风，为光合作用提供充足的CO2，从而有利于提高光合作用的强度。(2)玉米植株进行光合作用，在叶肉细胞的叶绿体的类囊体薄膜上进行光反应，光反应阶段中ADP和Pi结合光能合成ATP，为暗反应的进行提供能量，故该特殊的CO2固定过程消耗的ATP应该来自在叶绿体的类囊体薄膜上进行的光反 应。分析题干和题图可知，维管束鞘细胞中的CO2来自叶肉细胞中的“CO2泵”，故如果叶肉细胞中“CO2泵”受到抑制，则在短时间内维管束鞘细胞中CO2的含量下降。(3)根据题干和题图可知，当气孔开度下降，导致CO2供应减少时，叶肉细胞内的“CO2泵”可以将CO2“泵”入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，保证卡尔文循环顺利进行，同时在光照强度增强的条件下，光合作用的光反应速率增大，所以玉米光合作用速度不仅没有下降，反而有所上升。(4)可以运用同位素示踪法，即用被14C标记的CO2供玉米进行光合作用，然后追踪检测放射性出现的部位，根据不同部位出现放射性的时间确定CO2中碳的转移情况。 请完成：课时跟踪练(11) 温馨提示 谢谢观看！ 1941年 鲁宾、卡门 用__________的方法，研究了光合作用中氧气的来源，HO＋CO2―→植物―→18O2，H2O＋C18O2―→植物―→O2，得出光合作用释放的氧来自__ 1954年 阿尔农 在光照下，叶绿体可合成_____，这一过程总是与________相伴随 $$