第4节 光合作用与能量转化(第2课时)-【新课程能力培养】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞学习手册（人教版）

3.(1)色素分子(2)类囊体膜叶绿体基质 【教材拓展】 (1)水绵需氧细菌水绵需氧细菌 (2)空气黑暗 (3)对照实验 (4)光照 【要点精析】 变式训练2B【解析】细菌不能进行光合作用，该实 验中能进行光合作用的是水绵，A错误：该实验的设计思 路是需氧细菌需要O,水绵光合作用强的部位，产生的02 多，在O,含量多的地方需氧细菌的数量多，B正确，C错 误。 >"第4节光合作用与能量转化（第2课时）】 知识点光合作用的原理 【知识梳理】 1.叶绿体光能 2.C0+H,0光能 叶绿体(CH,0)+0, 3.O,毒害可以释放出氧气水ATP水的光解 4.(1)①有光②类囊体薄膜③a.氧和H b.ATP④ATP和NADPH(2)①有没有光②叶绿体 基质③a.2C,④有机物中稳定的化合能(3)NADPH 和ATP ADP和Pi、NADP+ 【教材拓展】 (1)①提示：不能，仅说明了离体叶绿体在适当条件 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，也没有观察到氧元素的转移。②提示：能 说明，希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬 浮液中有水，没有合成糖的另一种必需原料C02,因此 该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着 水的光解与糖的合成不是同一个化学反应， (2)提示：光合作用释放的氧气中的氧全部来源于 水，并不来源于C0,。 (3)反应时间同位素示踪 【要点精析】 变式训练A【解析】光合作用可分为光反应和暗反 应两个阶段，光反应是指植物利用光能，将光能转变成 ATP和NADPH中活跃的化学能，为暗反应提供能量，产生 氧气，氧气易于检测，A正确，B错误；光合作用的暗反 参考答案与解析。 应实质是一系列的酶促反应，消耗二氧化碳并生成糖类， 故检测二氧化碳的消耗量及糖类的合成量更适于测定是否 完成暗反应，C、D错误。 >"第4节光合作用与能量转化（第3课时) 知识点一光合作用与呼吸作用的综合应用 【知识梳理】 2.(1)净光合速率呼吸速率(2)①细胞呼吸 呼吸作用强度②大于③光补偿点等于0④大于 为正0⑤最低(3)①净光合速率>0②净光合速率 =0③净光合速率<0 【教材拓展】 (1)C02浓度的恒定 (2)净光合速率 (3)光 【要点精析】 变式训练1B【解析】b点之前经过一晚上的细胞呼 吸释放CO,此时大棚中的CO,浓度达到最大，此后由于 光合速率大于细胞呼吸速率，CO2浓度开始下降，同时由 于夜晚消耗O2,此时O2浓度最低，即b点时大棚中C0, 浓度最高，O,浓度最低，A错误；图中SM、S、均表示细 胞呼吸消耗的有机物量，S。表示光合作用积累的有机物 量，因此，经过一昼夜后，黄瓜植株的净增加量应为S SM-S、,B正确；图中b点时光合速率等于细胞呼吸速率， 此时既进行光合作用，也进行细胞呼吸，则植物体内产生 ATP的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体（类囊体薄 膜)，C错误；d点表示CO2的吸收量等于CO2的释放量， 说明d点时黄瓜植株光合速率等于细胞呼吸速率，但在叶 肉细胞中，其光合速率大于细胞呼吸速率，D错误。 知识点二影响光合作用的环境因素及其应用 【知识梳理】 1.(1)光反应加快(2)①光照强度为0，此时 只进行细胞呼吸②增强③等于⑤光合色素含量、酶 的数量和最大活性CO,浓度等除光照强度之外的环境因 素(3)②低 2.(1)暗C(3)“正其行，通其风”，增施农 家肥 3.(1)酶(3)降低 4.(1)②叶绿素(3)灌溉和施肥第5章细胞的能量供应和利用 可确定释放氧气多的部位。 D.叶绿体具有双层膜 (2)排除干扰的方法妙：没有 的 答案：C 环境，排除了氧气和光的 解析：与光合作用有关的酶分别在②类囊体 干扰。 薄膜及③叶绿体基质中，C错误。 (3)实验对照设计得妙：用极细的光束点状 B变式训练2 投射，叶绿体上可分为获得光照多和光 照少的部位，相当于一组 德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研 (4)临时装片设计得妙：进行黑暗（局部 究光合作用的吸收光谱。他将棱镜产生的散 光照)和曝光实验，进一步验证了实 射光投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中 验结果完全是由 引起的。 放入需氧细菌，观察细菌的聚集情况（如 图所示)。他由实验结果得出光合作用在红 要点精析 光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是 1.进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿 () 体，如蓝细菌、光合细菌等。 细菌 2.色素分布于叶绿体类囊体薄膜上，而与 光合作用有关的酶分布于类囊体薄膜上 和叶绿体基质中。 A. 细菌对不同的光反应不一，细菌聚集多 例4如图为叶绿体结构示意图，下列叙述 的地方，细菌光合作用强 错误的是( B. 需氧细菌聚集多的地方，O,浓度高，水 绵光合作用强 C.需氧细菌聚集多的地方，产生的有机物 多，水绵光合作用强 A. ①具有选择透过性 D. 需氧细菌大量消耗0，使水绵的光合速 B.吸收光能的色素分布在②上 率大幅度加快 C.与光合作用有关的酶只分布在③中 第4节光合作用与能量转化（第2课时) 核心素养 1.运用物质和能量观说出光合作用过程中物质和能量的变化。（生命观念） 2.利用分析与综合的方法，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。（生命观念）》 3.通过分析光合作用的发现历程，认同科学研究的基本思路和方法。（科学思维） 学 81 高中生物学必修1 (人教版) 4. 光合作用过程 知识点 光合作用的原理 02 H,0水在光虾的分7 -C0 知识梳理 ATP 20 叶绿 NADPH 体 多种酶 参加催化 1.光合作用的概念 能W 的色 NADP+ 场所 反应物 ADP+Pi (CH,O) C0,和H,0 光反应阶段 暗反应阶段 光合作用 能量来源 产物 有机物和0 (1)光反应阶段 2.光合作用的反应式 ①条件： ②场所： 3.探索光合作用原理的部分实验 ③物质变化 时间/发现者 内容 a. 将H,0分解为 其中H与 科学界普遍认为，在光合作用中， NADP+结合形成NADPH。 C02分子的C和0被分开， b. 使ADP和Pi反应形成 19世纪末 被释放，C与H20结合成甲醛，然 ④能量变化：将光能转化为储存在 后甲醛分子缩合成糖 中的化学能。 (2)暗反应阶段 科学家发现甲醛对植物有 1928年 作用，而且甲醛不能通过光合作用 ①条件： 都能进行。 转化成糖 ②场所： ③过程（卡尔文循环） 1937年 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐 酶 希尔 或其他氧化剂（悬浮液中有H0, a. C02的固定：C5+C02 (英国) 没有C02),在光照下 酶 b. C的还原：2C,AmD(CH,0)+C 用同位素示踪的方法，研究了光合作 : ④能量变化：NADPH、ATP中活跃的化学 1941年 用中氧气的来源，H0+CO,一→植 能变为 鲁宾、卡门 物一→802，H,0+C802一→植 (3)光反应与暗反应之间的联系 (美国) 物一→02，得出光合作用释放的氧 H,0 CO, 全部来自 光能 光反应 NADPH ATP 暗反应 1954年 在光照下，叶绿体可合成 02 ADP+Pi (CH,O) 阿尔农 这一过程总是与 相伴随 (美国) 光反应为暗反应提供 暗 反应为光反应提供 82)学 第5章细胞的能量供应和利用。 来探究C0,中碳原子转移路径的， 教材拓展 采用了 等技术方法。 光合作用原理的探索实验分析 要点精析 (1)实验一：希尔实验 ①希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否 1.环境改变时光合作用各物质含量的变化 能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元 分析 素全部来自水？ (1)分析方法：需从物质的生成和消耗两 个方向综合分析。 光照停止→ATP、田含量 减少→C,的消耗量减少 C,含量增加 ②希尔的实验是否能说明水的光解与糖的合 C0,供应正常→C,的生成量不变 成不是同一个化学反应？ (2)物质含量变化的比较 光照由强光照由弱C02供应C02供应 到弱， 到强， 条件 由充足到由不足到 C02供应C02供应 不足， 充足， (2)实验二：鲁宾和卡门的实验 不变 不变 光照不变光照不变 分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什 C,含量 增加 减少 减少 增加 么结论？ C,含量 减少 增加 增加 减少 NADPH 和ATP 减少 增加 增加 减少 (3)实验三： 的含量 20世纪50年代，卡尔文及其同事因在 2. 连续光照和间隔光照下的有机物合成量 光合作用方面的研究成果，获得了1961年 分析 的诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在一个 (1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP 密闭容器中，通过一个通气管向容器中通入 在叶绿体中有少量的积累，在光反应 C02,通气管上有一个开关，可控制C02的 停止时，暗反应仍可持续进行一段时 供应，容器周围有光源，通过控制电源开关 间，有机物还能继续合成。 可控制光照的有无。 (2)连续光照条件下，会造成NADPH、 他向密闭容器中通入4C02,当反应进 ATP的过度积累，利用不充分；光照 行到5s时，14C出现在一种五碳化合物 和黑暗间隔条件下，NADPH、ATP基 (C)和一种六碳糖（C6)中，将反应时间 本不积累，能够被充分利用；因此在 缩短到0.5s时，4C出现在一种三碳化合物 光照时间相同的条件下，光照和黑暗 (C?)中，上述实验中卡尔文等是通过控制 间隔处理比连续光照处理有机物积累 83 高中生物学必修1 (人教版) 量要多。 A. 氧气的释放量 例如：若同一植物处于两种不同情况下 B. ATP的生成量 进行光合作用，甲连续光照l0min,黑暗处 C. 二氧化碳的消耗量 理10min;乙光照5s,黑暗处理5s,持续 D.糖类的合成量 20min,则光合作用制造的有机物：甲 例2适宜条件下，离体叶绿体的悬浮液 <乙。 (悬浮液中有H0,无CO,)在光照条件下 例1希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现 可以释放出氧气，即水的光解。下列关于该 在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放 反应的推测，正确的是（) 出O2,同时使电子受体还原。希尔反应式： A.水的光解不需要二氧化碳 H,0+氧化态电子受体→还原态电子受体+ B.水的光解伴随着葡萄糖的合成 。在希尔反应的基德上，阿尔农又发现 C.水的光解与ATP的合成有关联 D.产生的O,中的氧元素全部来自水 在光下的叶绿体，不供给C02时，既积累 答案：A NADPH也积累ATP;进一步实验，撤去光 解析：离体叶绿体在无C02条件下发生水 照，供给CO2,发现NADPH和ATP被消 的光解、产生氧气，故水的光解不需要 耗，并产生有机物。下列关于希尔反应和阿 C02,A正确；悬浮液中只有水，没有C02, 尔农发现的叙述错误的是() 不能合成糖类，说明水的光解与糖的合成不 A.光合作用释放的02来自水而不是C02 是同一个化学反应，水的光解没有伴随着葡 B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类 萄糖的合成，B错误；反应中没有直接证明 囊体的薄膜上 水的光解与ATP间能量的转化关系，C错 C.希尔反应与CO2合成有机物的过程是两 误；该实验并没有直接观察到氧元素的转移 个过程 途径，也没有证明氧气不能来自CO,，故不 D.光合作用的光反应过程为CO2合成有机 能证明产生的O2中的氧元素全部来自水， 物提供ATP和NADPH D错误 答案：B 例3如果某植物正常进行光合作用时，其 解析：从希尔反应和阿尔农的发现来看，无 叶绿体中NADPH的含量相对稳定，若在下 法证明NADPH和ATP的形成发生在叶绿体 图a点时突然停止供给CO,,则能表示该植物 类囊体的薄膜上，B错误。 叶绿体中NADPH含量变化的曲线是（) 剑 变式训练 2 在实验室中，如果要测定藻类是否完成 a时间 a时间 a时间 a时间 光反应，最好是检验其（) B D 84 第5章细胞的能量供应和利用 答案：B 进行，NADPH的产生速率不变，故NADPH 解析：根据光合作用的反应过程，如果突然 的量增多。随着时间延长，由于叶绿体内部 停止供给C02,暗反应中C02的固定受到抑 因素的限制，NADPH含量达到最大后将不 制，NADPH的消耗量减少，但光反应正常再增加。 第4节光合作用与能量转化（第3课时) 核心素养 1.通过构建模型分析影响光合作用的因素，形成利用科学的思维方法解决问题的习惯。 (科学探究) 2.主动关注光合作用原理在生产实践中的应用，培养社会责任感。（社会责任） (2)图1中的关键点分析 知识点一 光合作用与呼吸作用的 综合应用 ①A点：光照强度为0，此时只进行 释放的CO2的量即此时的 (如 知识梳理 图2)。 ②AB段：细胞呼吸作用强度 光合 1.图解法理解光合作用和有氧呼吸的关系 光合作用C,H,0。 有氧呼吸C0 作用强度（如图3）。 CO.- ATP ③B点：光照强度为 细胞呼吸释 各项生 NADPH ATP ADP+Pi ADP+Pi* 命活动 放的CO2全部用于光合作用，此时光合 02 >HO 作用强度 呼吸作用强度，净光合 释放在 吸收主要 叶绿体 在线粒体 量为 (如图4)。 2.真正光合速率、净光合速率与呼吸速率 ④BC段：光合作用强度 细胞呼吸 的关系 强度，净光合量 就植物来说， 兰D 真 0 CO, 净光合 只有净光合量大于」 才能正常生 8 速率 光照 呼吸速率强度 光合速率 长（如图5)。 ⑤C点：对应的光照强度表示光合速率达到 图1 图2 0 CO. C02 最大值时的 光照强度。 c0. CO 0 0- (3)光合速率与植物生长 图3 图4 图5 ①当 时，植物因积累有机 (1)真正光合速率= 物而生长。 85 N