第3章 第2节 第2课时 绿色植物光合作用的过程（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物必修第一册（苏教版）

第2课时　绿色植物光合作用的过程 课标要求 说明植物细胞通过叶绿体捕获能量，并在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能。 知识点一　绿色植物光合作用的过程 一、光合作用的概念 1．场所：绿色植物的叶绿体中。 2．能量转化：光能→储存在糖分子中的化学能。 3．物质转化：CO2和H2O→糖和O2。 二、光合作用的过程 1．写出图中序号代表的物质或过程 ①NADPH(即[H])；②ATP；③CO2；；④(CH2O)；⑤光反应；⑥暗反应。 2．光反应阶段 (1)场所：叶绿体的类囊体膜。 (2)条件：光、光合色素和有关的酶。 (3)物质变化 ①水的裂解：2H2OO2＋4H＋ ②电子传递 ③ATP生成：ADP＋Pi＋能量ATP ④NADP＋还原：NADP＋＋2e－＋H＋→NADPH(即[H]) (4)能量变化：将光能转变为电能，再转变为ATP和[H]中的化学能。 3．暗反应阶段(又称碳反应阶段或卡尔文循环) (1)场所：叶绿体内的叶绿体基质中。 (2)条件：多种酶的催化。 (3)物质变化 ①CO2的固定：CO2＋C52C3 ②C3的还原：2C3＋NADPH(CH2O)＋C5 (4)能量变化：ATP和[H]中的化学能转变为储存于糖分子中的化学能。 三、光合作用的总反应式 CO2＋H2O(CH2O)＋O2 1．光合作用产生的O2来自于CO2和H2O中的“O”。(×) 提示：鲁宾和卡门通过实验证实光合作用产生的O2全部来自于H2O。 2．绿色植物光合作用的反应物是CO2和H2O，产物是有机物和O2。(√) 3．绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。(√) 4．光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。(×) 提示：光反应必须在有光的条件下进行，但暗反应有光无光都可以。 1．根据光合作用的过程图，请分析回答： (1)光反应进行的条件有哪些？其反应物和产物有哪些？暗反应进行的条件有哪些？ 提示　光反应阶段的条件：光照、水、酶、光合色素等。 反应物：H2O、ADP、Pi； 产物：O2、NADPH([H])和ATP 暗反应阶段的条件：CO2、光反应阶段产生的ATP和NADPH([H])、多种酶的催化 (2)光反应和暗反应发生的物质变化和能量转换等方面有什么区别？ 提示　光反应： 物质变化：水的裂解、电子传递、ATP生成，NADP＋的还原。 能量变化：光能转变为电能，再转变为ATP和[H]中的化学能。 暗反应： 物质变化：CO2的固定：CO2＋C52C3；C3的还原：2C3＋NADPH(CH2O)＋C5。 能量变化：ATP和[H]中的化学能转化成储存在糖分子中的化学能。 (3)光合作用中各元素的去向是怎样的(在反应式中用箭头表示)? 提示　 2．光反应和暗反应的相互关系 (1)光反应与暗反应在物质变化方面存在什么联系？ 提示　光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。 (2)在无光条件下，暗反应能否长期进行？若暗反应停止，光反应能否持续进行？ 提示　①不能。因为无光条件下，光反应不能进行，光反应的产物ATP和[H]减少，不能满足暗反应的需求，暗反应将停止进行。 ②不能。暗反应停止，光反应产生的ATP和[H]积累过多，抑制光反应的进行。 3．外界环境骤变对光合作用中物质含量的影响 当外界因素中光照强度、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，总结规律填写下表： 条件 C3 C5 [H]和ATP (CH2O) 合成量 光照变弱，CO2 供应不变 增加 减少 减少或没有 减少或没有 光照变强，CO2 供应不变 减少 增加 增加 增加 光照不变，CO2 浓度变小 减少 增加 增加 减少 光照不变，CO2 浓度变大 增加 减少 减少 增加 1．光合作用的实质 (1)物质变化：将无机物转化为有机物，并储存能量。 (2)能量变化：光能→电能→ATP和[H]中的化学能→储存在糖分子中的化学能。 2．光反应与暗反应的比较 项目 光反应 暗反应(碳反应阶段) 场所 叶绿体的类囊体膜上 叶绿体的基质中 条件 光、光合色素、酶、水、ADP、Pi 多种酶、NADPH([H])、ATP、CO2、C5 物质变化 ①水的裂解： 2H2OO2＋4H＋， H＋＋NADP＋＋2e－→NADPH ②ATP的生成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3＋NADPH(CH2O)＋C5 能量变化 光能转变成电能，再转变成ATP和[H]中的化学能 ATP和[H]中的化学能转变成储存在糖分子中的化学能 相互联系 光反应形成ATP和NADPH为暗反应提供还原剂和能量； 暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料 3.光合作用过程中的元素和物质去向 (1)氧元素 (2)碳元素：CO2→C3→(CH2O) (3)氢元素：H2O→NADPH→(CH2O)＋H2O (4)叶绿体中NADPH、ATP、ADP和Pi的运动方向。 ①NADPH和ATP：类囊体膜→叶绿体基质。 ②ADP和Pi：叶绿体基质→类囊体膜。 1．据下面光合作用图像，判断下列说法不正确的是(　　) A．⑥过程发生于叶绿体基质中 B．⑤过程发生于叶绿体类囊体膜上 C．图示①～④依次为NADPH、ATP、CO2、(CH2O) D．②不仅用于还原C3化合物，还可用于吸收矿质离子等 解析　光反应产生的ATP只用于暗反应，呼吸作用产生的ATP才能用于吸收矿质离子等生命活动。 答案　D 2．(2025·江苏扬州红桥高级中学月考)如图为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化，下列叙述错误的是(　　) A．图中的①表示水分子 B．与光合作用有关的色素都分布在结构②上 C．光能转变为ATP和NADPH中的化学能 D．NADPH、O2和ATP都能用于暗反应 解析　图中的结构表示基粒，由类囊体组成，①表示水分子，A正确；与光合作用有关的色素都分布在结构②类囊体膜上，B正确；该膜上发生的是光反应，可以将光能转变为ATP和NADPH中的化学能，C正确；NADPH和ATP都能用于暗反应，O2不用于暗反应，D错误。 答案　D 3．正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是(　　) A．O2的产生停止 B．CO2的固定加快 C．ATP/ADP的值下降 D．NADPH/NADP＋的值下降 解析　正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和[H](NADPH)停止产生，所以A、C、D项所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中C3还原受影响，C5减少，CO2的固定减慢，B项所叙述现象不会发生。 答案　B [深化探究] (1)外界的光照条件的改变如何影响暗反应的进行？ 提示：暗反应中C3的还原需要消耗光反应产生的[H]、ATP，光照条件的改变通过影响[H]和ATP的含量影响暗反应。 (2)在不改变光照条件的情况下，将绿藻置于没有CO2的环境中，叶绿体中ATP/ADP的值和NADPH/NADP＋的值如何变化？ 提示：ATP/ADP的值和NADPH/NADP＋的值增大。 知识点二　化能合成作用 1．概念 自然界中有一些微生物通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物。这种制造有机物的方法，称为化能合成作用。 2．代表生物 硝化细菌、硫细菌、铁细菌等。 1．硝化细菌可利用光能来合成有机物。(×) 提示：硝化细菌不能进行光合作用，它是利用氧化无机物获得的化学能来合成有机物的。 2．光合作用和化能合成作用都能合成有机物。(√) 下图表示了硝化细菌发生的生化反应过程，请分析回答： (1)硝化细菌与绿色植物合成有机物所需能量分别来源于什么？ 提示　前者来自于氧化环境中无机物获得的化学能；后者来自于光能。 (2)少数种类的细菌(如硝化细菌)利用体外无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的过程称为什么？ 提示　这个过程称为化能合成作用。 (3)绿色植物和硝化细菌都属于自养生物，人和动物属于异养生物，自养生物和异养生物的根本区别是什么？ 提示　自养生物与异养生物的根本区别是能否依靠自身将外界无机物合成为有机物。 光合作用与化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 生物类型 绿色植物和光合细菌 硝化细菌等 能量来源 光能 体外物质氧化释放的化学能 环境条件 光、CO2、水、适宜温度等 NH3、O2、CO2水、适宜温度等 相同点 从外界环境摄取简单无机物合成有机物，并储存能量 下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是(　　) ①都需要叶绿素　②都将CO2和水合成为有机物 ③都属于自养生物的营养方式　④合成作用所利用的能量相同 A．①②　　　 B．①③ C．②③　　　 D．②④ 解析　光合作用和化能合成作用都能将无机物转化成有机物，只是所利用的能量不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是无机物氧化时释放的化学能。 答案　C 1．(2025·无锡检测)人参为“东北三宝”之首，其茎单生，直立，叶为掌状复叶。当叶片进行光合作用时，光反应阶段为暗反应阶段提供的物质是(　　) A．O2和C3 B．叶绿体色素 C．O2和NADPH D．NADPH和ATP 解析　光反应阶段将光能转变成化学能，产生ATP，为暗反应提供能量，并合成NADPH，为暗反应提供还原剂，D正确。 答案　D 2．玉兰叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然停止CO2供应，短时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化分别是(　　) A．增多，减少 B．减少，增多 C．增多，增多 D．减少，减少 解析　叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，C3和C5处于动态平衡状态；突然停止CO2供应，短时间内由于固定速度下降，C3合成量减少；而C5用于固定过程的消耗量也减少，因而剩余量增多。 答案　B 3．下列四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是(　　) 解析　叶片沉入水底是由于细胞间隙的空气被抽取掉，所以哪一个叶片最先产生大量的氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就最先浮上来。由于自来水中含有CO2,25 ℃的温度较为适宜，光照是光合作用必需的条件，所以C项所示的叶片最先浮起来。 答案　C 4．(2025·宿迁检测)下列关于硝化细菌的描述中，错误的是(　　) A．其细胞内没有叶绿素 B．细胞内有线粒体 C．自身能合成有机物 D．属自养型生物 解析　硝化细菌为原核生物，其细胞内没有叶绿素，不含线粒体，其自身能将二氧化碳合成有机物，属于自养型生物。 答案　B 5．下图表示光合作用过程的部分图解，请据图分析完成下列问题： (1)图示表示光合作用的________________过程，其中B表示________________。 (2)图示过程中，能量变化是__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果用含14C的CO2来追踪小麦光合作用过程中碳原子的转移途径，则14C首先出现在____________中。 (4)叶绿体是进行光合作用的场所，在充足的光照条件下，ADP在叶绿体内的移动方向是________________；如果将此植物由光照充足的条件下移至阴暗处，则[H]在叶绿体中的含量将________。 解析　题图表示光合作用的暗反应过程，B表示C3的还原。CO2进入叶绿体后，先被C5固定成C3，C3被NADPH还原后生成葡萄糖，因此，碳的转移途径应是CO2→C3→葡萄糖。ADP要到类囊体膜上参与光反应转化成ATP。光反应需要光照，移至阴暗处后，光照强度降低，光反应减弱，所以NADPH减少。 答案　(1)暗反应　C3的还原　(2)ATP和[H]中的化学能转变为储存在糖分子中的化学能　(3)C3 (4)从叶绿体基质到类囊体膜　减少 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$