第16讲 光合作用的原理 课件-2026届高三生物一轮复习（人教版）

第三单元 细胞的能量供应和利用 第16讲 光合作用的原理 一轮复习：必修1 分子与细胞 课标要求 核心素养 1.说明光合作用以及对它的 认识过程。 2.掌握光合作用过程中的 物质变化和能量变化。 1.分析光合作用光反应和暗反应过程， 认同两个阶段既有区别又有联系进 行科学探究 2.了解光合作用的探究历程，关注生 物科学技术与社会的关系 第16讲 光合作用的原理 探索光合作用原理的部分经典实验 光合作用的过程 1 2 第16讲 光合作用的原理 考 点 3 1.概念：指绿色植物通过 ，利用光能，把 转化 成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。   2.反应式： 。 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 场所 条件 产 物 原料 CO2+H2O* (CH2O)+O2* 叶绿体 光能、酶 一、光合作用的概念及反应式 3.实质： 合成有机物，储存能量。 考点一：探索光合作用原理的部分经典实验 资料1：19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，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 CO2 O2 C + H2O 甲醛 (CH2O) 初步判断： 氧来自 的可能性较小，较可能来源于 。 资料2：1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用 甲醛不能通过光合作用转化成糖 CO2 H2O 二、探索光合作用原理的部分实验 考点一：探索光合作用原理的部分经典实验 5 资料3：1937年，英国植物学家希尔发现，离体叶绿体的悬浮液中加入铁 盐或其他氧化剂，在光照无CO2条件下可释放出氧气，说明离体叶 绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 ①证明水的光解与糖的合成是不同的化学反应； ②不能说明植物光合作用产生O2中的O元素全部来自H2O， 因为没有排除叶绿体中可能存在其他氧元素供体的干扰。 加入铁盐或其他氧化剂 H2O 光照、叶绿体 Fe3+ 得电子 Fe2+ O2 H+ ： 离体叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 希尔反应 考点一：探索光合作用原理的部分经典实验 资料4:1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法研究了光合作用中O2 的来源，他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2， 然后进行了两组实验： 对比实验 实验结论：光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自水　。 水　 思考：如何检测试管中释放的是18O2还是O2？ 通过检测相对分子质量判断：O2（32）、18O2（36） O2 18O2 CO2 H218O C18O2 第一组 H2O 光照下的小球藻悬浮液 第二组 光照下的小球藻悬浮液 考点一：探索光合作用原理的部分经典实验 资料5：1954年，美国科学家阿尔农等用游离的叶绿体做实验。在给叶绿体光照时发现，当向反应体系供给ADP、Pi时，体系中就会有ATP的产生。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 思考：根据资料5中实验，你可以得出什么结论？ 光照条件下，水光解的同时，ADP和Pi合成ATP。 尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 H2O O2 + 2H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP NADP＋＋H+ + e- →NADPH 考点一：探索光合作用原理的部分经典实验 资料6：1964年以后，美国科学家卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。 结论：光合产物中有机物的碳来自CO2 上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。 CO2 C3 (CH2O) C5 大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径： 考点一：探索光合作用原理的部分经典实验 科学家 实验 观点 鲁宾和卡门 希尔 卡尔文 阿尔农 H2O 、C18O2 H218O 、CO2 18O2 O2 光合作用释放的O2全部来自H2O 14CO2 14C3 （14CH2O） 离体的叶绿体在适当条件下发生了H2O的光解产生O2 光合作用产物中的碳来自CO2 叶绿体合成ATP与H2O的光解伴随 同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。 离体的叶绿体在光照下释放O2 发现光照下叶绿体可以合成ATP 考点一：探索光合作用原理的部分经典实验 （1）光合作用一定在叶绿体中进行(　 　) （2）离体叶绿体在有铁盐或其他氧化剂的水溶液中，经光照可产生氧气( ) （3）希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程(　 　) （4）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（ ） （5）鲁宾和卡门设计对比实验证明了光合作用释放的氧气来自水(　 　) （6）C是组成糖类的基本元素，在光合作用中C从CO2开始先后经C3、C5最后形成糖类( ) （7）光合作用暗反应阶段既不消耗H2О也不产生H2O (　 　) （8）硝化细菌可将环境中的NH3氧化释放的能量直接用于自身各项生命活动(　 　) （9）叶绿体中合成ATP和水光解是独立进行的(　　) 易错辨析 √ × √ × × × × √ × 考点一：探索光合作用原理的部分经典实验 探索光合作用原理的部分经典实验 光合作用的过程 1 2 第16讲 光合作用的原理 考 点 12 光合作用过程的示意图 根据是否需要光能，光合作用可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应)两个阶段。 考点二：光合作用的过程 酶 光、色素、酶 叶绿体内的类囊体薄膜上 水的光解： ATP的合成： 1.场所： 2.条件： 3.物质变化 4.能量变化: NADPH的合成： 色素 一、光反应 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 NADPH 酶 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ 光解 H+＋2e- 可见光 2H2O O2+ 4H+ + 4e- 光 色素 ADP + Pi + 能量 ATP + H2O 酶 NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 只能用于暗反应或叶绿体内其他反应 考点二：光合作用的过程 光 色素 氧化叶绿素a+e- 叶绿素a ①光能的捕获与转换 ②水的光解： 2H2O O2+4H++4e- 光 色素 光能的捕获与转换 水的光解 ATP的合成： NADPH的合成： ③高能化合物的形成 NADP++H++2e- 酶 NADPH ADP+Pi+能量 酶 ATP NADPH的合成 ATP的合成 一、光反应 考点二：光合作用的过程 拓展：光系统及电子传递链 光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)。 考点二：光合作用的过程 1.光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、 H＋和自由电子(e-)，光系统Ⅰ主 要是介导NADPH的产生。 2.电子(e-)经过电子传递链：质体醌 →细胞色素b6f复合体→质体蓝素→ 光系统Ⅰ→铁氧还蛋白→NADPH。　 3.质子浓度(电化学)梯度的建立： ①一些质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧；另一些质子(H＋)在类囊 体的基质侧和NADP＋形成NADPH。 ②光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)。 4.类囊体膜对质子高度不通透，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯 度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。 拓展：光系统及电子传递链 考点二：光合作用的过程 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 A　 典例分析 考点二：光合作用的过程 CO2的固定 C3的还原 二、暗反应 C5的再生 去向1 去向2 ①三碳糖从叶绿体转运到细胞质基质中转变成蔗糖，并运输到植物体的各个部分； ②变成淀粉暂时储存在叶绿体中 NADPH 、ATP、多种酶 2.条件： C3是指三碳化合物： 3－磷酸甘油酸， C5是指五碳化合物： 核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。 叶绿体基质 1.场所： 有没有光都能进行 考点二：光合作用的过程 3.物质变化 6C3（三碳化合物） 3CO2+3五碳糖 ①CO2的固定 ②C3的还原 6C3 6三碳糖 酶 ATP、NADPH 酶 二、暗反应 三碳糖 其他糖 3C5 5三碳糖 ③C5的再生 酶 ATP 酶 去向1： ATP ADP+Pi+能量 ATP的水解 酶 NADPH的分解 NADPH NADP++H++2e- 酶 去向2： 4.能量变化 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 考点二：光合作用的过程 1.光呼吸的发现 1955年科学家德柯尔用红外线气体分析仪测定烟草光合速率时发现正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后会快速释放CO2，这种现象称为“二氧化碳的猝发” （1）A表示光下净光合速率。 （2）B和C表示光下时植物呼吸速率。 （3）B表示无论是光下还是暗处都可进 行的呼吸速率。 （4）C表示只有光下才有的呼吸速率。即光呼吸现象。 拓展：光呼吸 考点二：光合作用的过程 卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco)具有双重功能。 Rubisco即RuBP羧化加氧酶。 ①高CO2浓度、低O2时，进行羧化。 C5+CO2 2C3 Rubisco C3进入卡尔文循环 ②低CO2浓度、高O2时，进行加氧。 C5+O2 C2+C3 Rubisco C3进入卡尔文循环 C2进入光呼吸 高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 2.光呼吸的条件： 光呼吸是光合作用一个损耗能量的副反应； 此过程中消耗O2，生成CO2。 拓展：光呼吸 强光、低CO2浓度、高O2浓度 3.光呼吸的原理： 光呼吸： 2C2+O2 C3+CO2 ATP、[H] 酶 考点二：光合作用的过程 光照强度增强 ↓ 产生的O2增多 ↓ 光呼吸增强 4.卡尔文循环与光呼吸 考点二：光合作用的过程 23 光呼吸与有氧呼吸的比较 项目 光呼吸 有氧呼吸 与光的关系 反应条件 ———————— 底物 产物 发生部位 能量 共同点 只在光下进行 光下、黑暗中都可进行 光照、高O2、低CO2环境 C5化合物和O2 通常是葡萄糖、H2O和O2 CO2 CO2和水 叶绿体、线粒体 细胞质基质、线粒体 消耗O2、释放CO2 消耗能量 产生能量 考点二：光合作用的过程 （1）如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式 散失，从而减少了光合产物的形成和积累。 （2）光呼吸过程中消耗了ATP和还原氢，即造成了能量的损耗。 5.光呼吸的危害 拓展：光呼吸 防止强光对叶绿体的破坏 强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和还原氢，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和还原氢，从而减轻对叶绿体的伤害。 当然植物体还有很多避免强光下损伤叶绿体的机制。光呼吸算是其中之一。 6.光呼吸的意义 考点二：光合作用的过程 拓展：光抑制 植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。 1.光抑制机理：光合系统的破坏，PSⅡ是被破坏的主要场所。 发生光破坏后的结果：电子传递受阻，光合效率下降。 光系统Ⅰ 光系统Ⅱ ATP合酶 考点二：光合作用的过程 当光能过剩时，叶肉细胞内因NADP+不足，e-传递给O2，从而生成超氧阴离子自由基(O2-)等一系列光有毒物质，破坏PSⅡ中叶绿素及D1蛋白，光合速率下降，这种现象称为光抑制。 2.光抑制的主要防御机制： ①减少光吸收，植物体也可以通过叶运动(减少叶片与主茎的夹角)或叶绿体运动这种对强光的快速响应以减少对光的吸收，从而避免光抑制。 ②增加热耗散：a.当依赖能量的叶绿素荧光猝灭增加时，通过增加激发能的热耗散可以部分避免光抑制。降低光饱和条件下的PSⅡ的光化学效率，可以避免光抑制破坏的发生。b.在强光下非光辐射能量耗散增加的同时，玉米黄素含量增加，玉米黄素与激发态的叶绿素作用，从而耗散其激发能，保护光合机构免受过量光能破坏。 ③进行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止强光和CO2亏缺条件下发生光抑制。 拓展：光抑制 考点二：光合作用的过程 如图所示，光呼吸是进行光合作用的细胞在强光照和高O2低CO2情况下发生的生理过程，RuBP(C5)既可与CO2结合，经酶催化生成PGA(C3)进行光合作用；又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(C2)，进行光呼吸。请回答下列问题： (1)光呼吸时C5与O2结合的场所是 ________________，卡尔文循环过程中发生的能量转换是___________________________________________________________。 叶绿体基质 (ATP和NADPH中)活跃的化学能转化为(有机物中)稳定的化学能 典例分析 考点二：光合作用的过程 (2)研究人员经常把细胞呼吸称为“暗呼吸”。从反应条件角度分析，光呼吸和暗呼吸的区别是________________________________________。 (3)Rubisco酶是一种双功能性酶，其“双功能性”体现在____________________________________________________________________________________________________________________。 (4)在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，对细胞造成伤害，光呼吸可以消耗光反应产生的过多的______________，从而对细胞起到保护作用。同时在夏季强光照下，叶片气孔关闭，光呼吸产生的________进入卡尔文循环，为光合作用提供原料。 ATP、NADPH 光呼吸只能在光下进行，暗呼吸有光无光都可以进行 CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，进行光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，进行光呼吸 CO2 典例分析 考点二：光合作用的过程 根据光合作用碳元素同化的最初光合产物(三碳化合物、四碳化合物)的不同，把高等植物分成C3、C4植物两类。 CO2的固定途径 维管束 维管束鞘细胞 叶肉细胞 C4植物 C3植物 1.C3途径：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。 常见C3植物：大麦、小麦、大豆、菜豆、 水稻、马铃薯等。 常见的C4植物有甘蔗、玉米、高粱等。 考点二：光合作用的过程 2.C4途径 CO2的固定途径 （1）CO2固定场所 叶肉细胞细胞质基质 维管束鞘细胞叶绿体 （2）光反应场所 叶肉细胞类囊体薄膜 （3）暗反应场所 维管束鞘细胞叶绿体基质 （4）C4途径的生物学意义： 热带植物为了防止水分过度蒸发，常常关闭叶片上的气孔，这样空气中的CO2就不易进入叶肉细胞，不能满足光合作用对CO2的需求。而C4途径中能固定CO2的那种酶——PEP羧化酶对CO2有很高的亲和力，使叶肉细胞能有效地把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定，供维管束鞘细胞中叶绿体内的C3途径。 C4植物具有耐高温、强烈光照、干旱的能力。 考点二：光合作用的过程 C4植物中含有能固定CO2为C4的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为PEP羧化酶(对CO2有很强的亲和力)，可把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。 31 项目 CO2受体 CO2固定 后产物 CO2固定 场所 光反应 场所 暗反应 场所 C3植物 C4植物 　 CO2的固定途径 RuBP C3 叶肉细胞 叶绿体 叶肉细胞 叶绿体基粒 叶肉细胞 叶绿体基质 PEP、 RuBP C3、C4 叶肉细胞 细胞质基质、 维管束鞘细胞 叶绿体 叶肉细胞 叶绿体基粒 维管束鞘细胞叶绿体基质 考点二：光合作用的过程 总结：C3植物与C4植物对CO2浓度的响应 ①C4植物CO2补偿点低，几乎接近0 ②C3植物CO2补偿点高 ③C4植物CO2饱和点低，说明C4植物 具有有效的CO2浓缩机制。 ④C3植物CO2饱和点高，因为RuBP羧化酶固定CO2能力弱。 从以上分析可知，C4植物能够利用低CO2浓度进行光合作用， 因此，目前大气CO2浓度不断增加，对C3植物有利，对C4植物益处不大。 CO2的固定途径 考点二：光合作用的过程 3.CAM途径 景天科植物，如菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等，可适应干旱炎热的环境。 炎热干旱环境下，植物白天气孔关闭，减少蒸腾作用，保持植物体内水分并分解苹果酸产生CO2进行光合作用；夜晚开放气孔，吸收光合作用所需的CO2，使植物适应高温干旱环境。 （1）CAM途径的意义 (2)常见的CAM植物 CO2的固定途径 考点二：光合作用的过程 34 （3）CAM途径的原理 景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP(C3)结合形成草酰乙酸(OAA，C4)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸（C4），贮存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环。 CO2的固定途径 夜间 白天 考点二：光合作用的过程 35 CAM途径和C4途径的核心区别： CAM途径通过时间分隔： C4途径通过空间分隔： CO2固定过程的时空分离方式 夜间气孔开放，CO2在细胞质基质中被PEP羧化酶固定为苹果酸，储存于液泡；白天气孔关闭，苹果酸脱羧释放CO2进入卡尔文循环。 叶肉细胞中PEP羧化酶固定CO2生成C4化合物（如草酰乙酸），运输至维管束鞘细胞脱羧释放CO2，再进入卡尔文循环。‌‌ CO2的固定途径 考点二：光合作用的过程 叶肉细胞中PEP羧化酶固定CO₂生成C4化合物（如草酰乙酸），运输至维管束鞘细胞脱羧释放CO₂，再进入卡尔文循环。‌‌ C3植物： C4植物： CAM植物： 如：水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。 如甘蔗、玉米、高粱等。 如:菠萝、龙舌兰、仙人掌和兰花等。 CO2的固定途径 夜间 白天 考点二：光合作用的过程 特征 C3植物 C4植物 CAM植物 与CO2结合的物质 CO2固定的最初产物 CO2固定的时间 光反应的场所 卡尔文循环的场所 有无光合午休 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 CO2的固定途径 RuBP(C5) PEP（C3） PEP（C3） C3 C4 C4 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 白天 白天 夜晚和白天 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞的 叶绿体基质 叶肉细胞的 叶绿体基质 有 无 无 考点二：光合作用的过程 38 高温、干旱和强光等非生物胁迫是影响植物光合作用的主要因素，自然界的植物丰富多样，对环境的适应也有差异；自卡尔文发现光合作用中碳元素的行踪后，又有科学家发现碳元素行踪的其他路径。请据图回答下列问题。(Rubisco即催化CO2固定形成C3的酶。) (1)图中是C4植物和CAM植物利用CO2途径的示意图，由图可知，C4植物进行CO2的固定的场所有是 （填具体场所），而CAM植物进行CO2固定的场所是 （填具体场所）。两种植物固定CO2的酶比C3植物多一种__________酶，从该酶功能的角度推测这两类植物更能适应高温、干旱的环境的原因是____________________________________________。 (4)典型的CAM植物如仙人掌在夜晚吸收的CO2不能立即用于C3途径，可能的原因是______________________________________________________________。 叶肉细胞细胞质基质和维管束鞘细胞叶绿体基质 叶肉细胞细胞质基质和叶绿体基质 PEP羧化 该酶与CO2的亲和力高于Rubisco 没有光照无法进行光反应，无法为暗反应提供充足的ATP和NADPH 典例分析 夜间 白天 考点二：光合作用的过程 光反应 还 原 O2 H2O C3 C5 暗反应 固 定 多种酶 参加催化 水在光下的分解 类囊体 膜上的 色素、酶 可见光光能 H的转移： H2O→NADPH→(CH2O) C的转移： CO2→C3→（CH2O） O的转移： CO2→C3→（CH2O） H2O→O2 CO2 （CH2O） 三、光合作用的过程 ADP+Pi ATP 酶 NADP+ NADPH 酶 酶 酶 考点二：光合作用的过程 40 项目 光反应 暗反应 过程模型   实质 时间 ，以微秒计 较_____ 条件 场所 在叶绿体内的 上进行 在叶绿体 中进行 短促 缓慢 光能转换为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 光反应与暗反应的比较 类囊体薄膜 基质 色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5 考点二：光合作用的过程 项目 光反应 暗反应 物质转化 ①水的光解：__________________； ②ATP的合成：______________________； ③NADPH的合成： . ①CO2的固定：_____________； ②C3的还原： 能量转化 关系 ADP＋Pi＋能量 光 色素 2H2O O2+4H++2e- ATP 酶 NADP++ H++ 2e- NADPH 酶 CO2+C5 2C3 酶 ③没有光反应，暗反应无法进行；若光反应突然停止，暗反应可持续 进行一段时间，但时间不长。没有暗反应，有机物无法合成。 ATP和NADPH中活跃的化学能 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 ①物质联系： 光反应为暗反应提供ATP和NADPH， 暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。 光反应为暗反应提供了活跃的化学能， 暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 ②能量联系： 光反应与暗反应的比较 考点二：光合作用的过程 讨论：叶绿体在不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量短时间的动态变化? 条件 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O) 停止光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 增加 减少 增加 减少 减少 减少 减少 增加 色素 酶 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+、e 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 NADP+ NADPH ATP、ADP、NADP+、NADPH分别从哪里转移到哪里？ ATP、NADPH从类囊体薄膜转移叶绿体基质， ADP、NADP+从叶绿体基质转移到类囊体薄膜 酶 酶 酶 考点二：光合作用的过程 突然降低光照后 ，植物短时间内的ATP、NADPH、C3和C5的含量的变化分析： 光照 减弱 光反应减弱 ATP、NADPH↓ C3 还原受阻 CO2固定不变 C3消耗减少，合成不变 C5合成减少，消耗不变 C3↑ C5↓ CO2 减少 暗反应减弱 CO2固定减弱 C3 还原不变 C3合成减少，消耗不变 C5消耗减少，合成不变 C3↓ C5↑ C3 还原减弱 光反应不变 ATP、NADPH消耗减少，合成不变 ATP、DNAPH↑ 四、环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 1.过程分析：“来源－去路”法 突然减少CO2 ，植物短时间内的ATP、NADPH、C3和C5的含量的变化分析： 考点二：光合作用的过程 44 2.“模型法”表示C3和C5等的含量变化 C5 C3 C5 C3 C5 C3 C3 C5 ATP、NADPH减少 ATP、NADPH增多 ATP、NADPH增多 ATP、NADPH减少 考点二：光合作用的过程 3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 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 理有机物积累量要多。 A、B、C组依次加大光照一黑暗的交替频率，D组全程光照，每组处理的总时间均相同。 应用：人工补光时，可适当采用“光暗交替”策略，这样，在提高光合 产量的情况下，可大量节省能源成本。 单位光照时间内光合作用产物的相对含量： C＞B＞A=D 考点二：光合作用的过程 五、光合作用的意义 ①转化并储存太阳的光能，为生命活动提供能量。 ②为有氧呼吸的生物提供氧气；维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。 ③形成臭氧（O3），吸收紫外线，保护地球生物。 ④对生物的进化有重要的作用。（为好氧生物的出现提供了氧气） 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 考点二：光合作用的过程 能够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的合成作用。 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 注意区分硝化细菌和固氮型微生物:固氮菌将N2转化为植物可利用的氮肥，提高土壤肥力 六、化能合成作用 考点二：光合作用的过程 代谢 类型 同化作用 异化作用 自养 异养 化能自养 需氧呼吸 厌氧呼吸 硝化细菌的代谢类型是： 自养需氧型 生物(人、动物、真菌、大部分细菌) 光能自养 利用环境中现成的有机物来维持生命活动。 生物(硝化细菌、铁细菌、硫细菌) 生物(绿色植物) 兼性厌氧呼吸 考点二：光合作用的过程 易错辨析 (1)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应( ) (2)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( ) (3)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应过程( ) (4)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖类( ) (5)叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH；一方面用于ATP 的合成( ) (6)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。(　 　) (7)NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。(　 　) (8)光合作用的产物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以进入筛管，通过韧皮部运输到植株 各处。(　 　) (9)适宜条件下培养的叶绿体，突然将原来的白光改为绿光照射，则短时间内NADPH含 量会增多( ) (10)植物细胞产生的O2只能来自光合作用( ) × × √ × √ × √ √ × 过氧化氢的分解 √ 考点二：光合作用的过程 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： 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。 (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________________________________________________________________________。 NADP＋、Pi(磷酸)、ADP 不相同 (3)停止光照（黑暗开始）后，O2释放量减少，说明___________，CO2的吸收速率____， 原因是________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。 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 光反应停止 不变 典例分析 考点二：光合作用的过程 光合作用 概念 光合作用过程 光合作用的原理的探索 光反应 暗反应 反应式 希尔 鲁宾和卡门 阿尔农 卡尔文 水的光解 NADPH的形成 ATP的形成 CO2 的固定 C3 的还原 CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 知识概念图的构建 [2024·山东·高考真题]仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是（　　） A.细胞失水过程中，细胞液浓度增大 B.干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低 C.失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离 D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合 作用 B 高考真题演练 Ⅱ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现， Ⅱ光 复合体上的蛋白质Ⅱ，通过与 Ⅱ结合或分离来增强或减弱对光能的 捕获（如图所示）。Ⅱ与Ⅱ的分离依赖 蛋白激酶的催化。 下列叙述错误的是( ) 。 [2023·湖北·高考真题]植物 光合作用的光反应依赖类囊体 膜上Ⅰ和 Ⅱ光复合体， A.叶肉细胞内蛋白激酶活性下降， Ⅱ光复合体对光能的捕获增强 B.含量减少会导致 Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下Ⅱ与 Ⅱ结合，不利于对光能的捕获 D.Ⅱ光复合体分解水可以产生、电子和 C 高考真题演练 (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______b组。 光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，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 [2024·全国·高考真题]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。 红光和蓝紫光 大于 (4)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_______________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 再延长光照时长，c和d组氧气的浓度不再增加，说明此时受CO2的影响，光合速率等于呼吸速率，由于温度保持恒定，所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的，ac两组的光合速率都等于呼吸速率，说明a、c两组的光合速率都相等，而b组的由于光照较弱，消耗的CO2较少，所以t时光合速率仍然大于呼吸速率 b (3)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 。 升高 高考真题演练 同一起跑线 只争朝夕 不负韶华 幸福是奋斗出来的 撸起袖子加油干 $