第二单元 第12课时 光合作用的原理（学生用书Word）-【高考领航】2026年高考生物大一轮复习学案

该高中生物学导学案聚焦光合作用的原理核心考点，系统梳理概念、反应式、光反应与暗反应过程比较、意义及化能合成作用对比，通过填空、表格比较和问题链设计，引导学生自主构建“光能→ATP/NADPH→有机物”的物质与能量转化网络，体现知识的系统性和层次性。 亮点在于诊断性自测与情境化探究结合，开篇设置4道教材细节判断题帮助学生自主诊断薄弱点，通过“14CO2转移路径”“闪光实验”等情境探究培养科学思维，模型法指导C3/C5含量变化分析。真题演练涵盖2024年多省高考题，助力学生自主提升应试能力，教师可通过学情精准指导，实现因材施教。

第12课时　光合作用的原理 　说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖类中的化学能。 　　　考点　光合作用的原理 1．光合作用的概念 绿色植物通过________，利用________，将______________转化成储存着能量的________，并且释放出________的过程。 2．光合作用的反应式 3．图解光合作用的过程 4．比较光反应和暗反应 项目 光反应 暗反应 实质 光能转化为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 与光的 关系 必须在____下进行 不直接依赖光 场所 在叶绿体内的____________上进行 在叶绿体________中进行 物质 转化 能量 转化 光能→____________________________ ATP和NADPH中活跃的化学能→________________________________ 关系 5.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____________生物提供食物。 (2)光能通过驱动光合作用而驱动____________的运转。 　(1)（必修1 P103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。 (2)（必修1 P104相关信息）C3是指三碳化合物——________________，C5是指五碳化合物——____________________。 (3)（必修1 P104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。 6．化能合成作用与光合作用的对比 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 ________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 ____________、 硫细菌等 教材细节诊断 1．只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应。(　　) 2．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。(　　) 3．暗反应中CO2可接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。(　　) 4．14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。(　　) 　光合作用的暗反应阶段主要包括：C5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。 (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14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2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_____________________________。 　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。结果如图： (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________________________________。 1．“模型法”表示C3和C5等物质含量变化 　　 　图1　　　　　　　　　　图2 图3　　　　　　　图4 2．连续光照和间隔光照下的有机物合成量 (1)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。 考向1　光合作用的基本原理 1．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(　　) A.RuBP是一种五碳化合物 B．图中羧化表示CO2的固定过程 C．CO2浓度突然降低，3­PGA/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 2．（2025·湖北武汉检测）如图甲表示叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质，图乙表示叶绿体色素分离的结果，下列叙述不正确的是(　　) 　 甲　　　　　　　　　乙 A.光合作用的光反应是在图甲中①上进行的，而暗反应是在②中进行的 B．图甲中①上产生的B物质移动到②中参与C5和C3的还原 C．图甲中②中产生的NADP＋移动到①上接受水光解产生的氢 D．图乙中色素带从上往下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 考向2　光合作用中物质变化分析 3．光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列相关说法正确的是(　　) A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小 B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大 C．突然将红光改为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小 D．突然将绿光改为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小 　　　　光反应中的光系统和电子传递链 　 (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。 (3)类囊体膜上镶嵌有ATP合酶，类囊体腔中的H＋顺浓度梯度经ATP合酶进入叶绿体基质，推动了ATP的生成。 1．如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(　　) 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 2．（2025·湖南常德联考）叶绿体进行能量转换依靠光系统（指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，包括PSⅠ和PSⅡ）将光能转换为电能。光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成，同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H＋梯度，进而驱动ATP的合成。 注：类囊体膜上主要有光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP合酶复合体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化、电子传递、H＋输送及ATP合成等过程。 据图回答下列问题： (1)光反应过程中，ATP的形成与光系统________（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”）发挥作用产生的H＋浓度梯度有关。 (2)叶绿素a（P680和P700）接受光的照射后被激发，释放势能高的电子，电子的最终供体（供给电子的物质）是________。通过光合电子传递链，光能最终转化为______________中的化学能。 (3)图中ATP合酶的作用是_______________________；线粒体中存在类似于ATP合酶的膜是________。据图分析，增加膜两侧的H＋浓度差的生理过程有________________________________________________________________________________________________________________________________________________（共3点）。 (4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)是质体醌(PQ)的类似物，可充当PQ的电子受体。DBMIB能够和细胞色素b6f特异性结合，阻止光合电子传递到细胞色素b6f。若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是__________________________________________________。 　　　　 角度1　考查光合作用的过程 1．（2024·湖南卷，节选）钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO2的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题： (1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生____________________；光能转化为电能，再转化为________中储存的化学能，用于暗反应的过程。 (2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量____________，从叶绿素的合成角度分析，原因是_____________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________（答出两点即可）。 2．（2024·江苏卷，节选）科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题： 图1 图2 (1)图1中H＋从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是____________。碳反应中C3在____________的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的____________中。 (2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是______（填“甲”或“乙”），理由为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 3．（2024·安徽卷）为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶（位于植株最顶端）净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。回答下列问题： 净光合速率 /(μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量 /(mg·g-1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1，5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受__________________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为____________________________________。 (2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的______________、________________（填科学方法）。 (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率____________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。 　 结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①__________________；②___________________________________。 角度2　考查光反应中的光系统 4．（2023·山东卷）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PS Ⅱ复合体(PS Ⅱ)造成损伤，使PS Ⅱ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变 体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 (1)该实验的自变量为__________________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_________________________________________（答出2个因素即可）。 (2)根据本实验，________（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是__________________________________。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量________（填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是_______________________________________。 请完成限时规范训练（十二） 第12课时　光合作用的原理 考点 知识精细梳理 叶绿体　光能　二氧化碳和水　有机物　氧气 H2O　CO2　O2　(CH2O)　光反应　 暗反应　光　类囊体薄膜　基质　 ATP和NADPH中活跃的化学能　 有机物中稳定的化学能　所有异养　生命世界 细节拾遗　(1)电子　NADP＋　H＋　(2)3­磷酸甘油酸　核酮糖­1，5­二磷酸　(3)淀粉　筛管 糖类　硝化细菌 教材细节诊断 1．×　2.×　3.×　4.× 重难情境探究 教材情境开发 　(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14C的物质　(2)C3经一系列变化生成糖类和C5　当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而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 创新情境进阶 　(1)NADP＋、Pi(磷酸)、ADP　(2)不相同　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较多。因为闪光照射，暗反应更能充分利用光反应提供的NADPH和ATP 命题考向突破 1．D　光反应产生NADPH和ATP应用于暗反应，即卡尔文循环中的还原和再生2个阶段受光反应的影响，而羧化阶段不受光反应的影响，D错误。 2．B　光合作用的场所是叶绿体，光反应是在图甲中①类囊体薄膜上进行的，而暗反应是在②叶绿体基质中进行的，A正确；图甲中①类囊体薄膜上产生的B物质(NADPH)移动到②叶绿体基质中，参与C3的还原，形成糖类等有机物，B错误；图甲中②叶绿体基质中产生的NADP＋移动到①类囊体薄膜上接受水光解产生的氢，C正确；叶绿体色素在滤纸上的分布，由上往下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，D正确。 3．B　突然中断CO2供应，使暗反应中CO2的固定减少，而C3还原仍在进行，因此会暂时导致C3减少，C5增多，即会引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错误；突然中断CO2供应使C3减少，因此C3还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，B正确；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收较少，突然将红光改为绿光，会导致光反应产生的ATP和NADPH减少，这将使暗反应中C3的还原减弱，导致C5减少，C3增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误；突然将绿光改为红光会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP和NADPH增加，而ADP相对含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，D错误。 高考拓展*　光反应中的光系统和电子传递链 对点演练 1．A　水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，即氧气在线粒体内膜上被利用，氧气从叶绿体类囊体膜开始，再穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜，A错误。 2．解析：(1)由图可知，B侧较高浓度的H＋向A侧运输可催化ATP的形成，而B侧较高浓度的H＋来源于光系统PSⅡ催化水光解以及质体氢醌从A侧向B侧运输，因此ATP的形成与光系统PSⅡ发挥作用产生的H＋浓度梯度有关。(2)叶绿素a接受光的照射后被激发，在PSⅡ发生H2O的光解，释放势能高的电子，电子的最终供体是H2O，电子通过光合电子传递链，光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能。(3)图中ATP合酶的作用是催化ATP的合成，协助H＋跨膜运输。线粒体中存在类似于ATP合酶的膜是线粒体内膜。据图分析，增加膜两侧的H＋浓度差的生理过程有：水的光解产生H＋、PQ蛋白将H＋从A侧运输到B侧、合成NADPH消耗H＋。(4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)是质体醌(PQ)的类似物，可充当PQ的电子受体。DBMIB能够和细胞色素b6f特异性结合，阻止光合电子传递到细胞色素b6f。则DBMIB会抑制水光解产生H＋，使膜内外H＋的浓度差减小甚至消失，故若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降。 答案：(1)Ⅱ　(2)水　ATP和NADPH(答完整才可)　(3)催化ATP的合成，协助H＋跨膜运输　线粒体内膜　水的光解产生H＋、PQ蛋白将H＋从A侧运输到B侧、合成NADPH消耗H＋　(4)二溴百里香醌(DBMIB)阻断电子传递，会抑制水光解产生H＋，使膜内外H＋的浓度差减小甚至消失 真题感悟·考教衔接 1．(1)O2和H＋　ATP和NADPH (2)减少　缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 2．(1)选择透过性　ATP和NADPH　细胞质基质　 (2)乙　常温下光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样才能积累有机物，正常生长 3．解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，1分子CO2被固定后形成的2分子3-磷酸甘油酸(C3)，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化为核酮糖-1，5-二磷酸(C5)和糖类。(2)与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。(3)题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，说明OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合速率。 答案：(1)ATP和NADPH　核酮糖-1，5-二磷酸(C5)和糖类　(2)减法原理　加法原理　(3)增大　①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用　②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合速率 4．解析：(1)据题意可知，以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结合题图分析实验的自变量为拟南芥种类和光照强度；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。(2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的NPQ强度高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据图分析，强光照射下突变体中NPQ强度大，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少。突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP，促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。 答案：(1)拟南芥种类、光照强度　CO2浓度、温度　 (2)不能　强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的NPQ强度高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱 (3)少　突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用 学科网（北京）股份有限公司 $