2026届高三生物一轮复习课件5.4 光合作用能量转化

该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用与能量转换”核心考点，覆盖光合色素提取、光反应与暗反应过程、影响因素及应用等高考高频内容，对接高考评价体系，分析实验异常分析（如色素带颜色浅原因）、曲线移动问题（如温度对光补偿点影响）等常考题型，构建完整知识网络。 课件亮点在于“真题实战+素养导向”，如以2023湖北卷PSⅡ光复合体题解析科学思维，通过半叶法、黑白瓶法等实验设计培养探究实践能力，提供“C3/C5含量变化速判口诀”等技巧，助力学生掌握答题方法，教师可据此精准突破考点，提升复习效率。

第4节 光合作用与能量转换 正常的绿色玉米幼苗可以生长 白化玉米幼苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。 植物捕获光能依靠: 叶片中的色素 生活现象 （一）实验: 绿叶中色素的提取和分离（提取: 萃取法; 分离: 纸层析法） 叶绿体中的色素能溶解在 中， 用无水乙醇可提取叶绿体中色素。 (1)色素的提取 1.实验原理 (2)色素的分离 色素在 中的 ，溶解度高的色素 分子随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。因而 可用层析液将不同的色素分离。 有机溶剂无水乙醇 溶解度不同 层析液 一. 捕获光能的色素和结构 知识梳理 2.实验目的：98页 进行......探究...... 4 4 3. 材料用具 ⑴新鲜的绿叶： ⑵提取试剂： ⑶分离试剂： 新鲜绿叶中叶绿素含量较高 无水乙醇（溶解色素、提取色素） 层析液 （20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成） ⑷二氧化硅： 有助于研磨得充分 ⑸碳酸钙： 防止研磨中色素（主要是叶绿素）被破坏 研磨时释放有机酸，碳酸钙与有机酸反应，防止有机酸与色素中的Mg+反应而破坏色素。 知识梳理 4.方法步骤 (1)提取绿叶中的色素 (2)制备滤纸条 (3)画滤液细线 (4)分离绿叶中的色素 (5)观察与记录 使色素均匀扩散 否则会形成弧形条带 知识梳理 干后重复画： 小烧杯加盖: 滤液细线不能触及层析液: 细、齐、直: 使分离出的色素带平整不重叠 增加色素含量，使色素带清晰分明 防止层析液挥发 防止色素溶解在层析液中 取材： 研磨： 过滤： 减去两个角： 5.实验结果 6.实验结论 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 色素 叶绿素 （3/4） 类胡萝卜素 （1/4） 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 知识梳理 7 7 异常现象 原因分析 所有色素带颜色浅 滤纸条最下面两条色素带较浅 色素带重叠 无色素带 ①滤液细线不直； ②滤液细线过粗 ①忘记画滤液细线； ②滤液细线触及层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 ②未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 ①使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。 ①一次加入大量的无水乙醇，导致提取液浓度太低。 ②未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。 ③画滤液细线次数较少。 知识梳理---实验异常分析 知识梳理 色素 酶 （二）叶绿体的结构和色素 1.结构 2.色素 小分子有机物 基粒 外膜 内膜 基质 （色素、酶） （酶） 知识梳理 （1）色素对光的吸收实验 叶绿素溶液 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 知识梳理 （2）色素的作用： 吸收传递光能 吸收转 化光能 大部分叶绿素a 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 天线色素 特殊状态的叶绿素a 中心色素 吸收、传递、转化光能 影响叶绿素合成的三大因素 (1)光照：光照是主要影响因素，黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶 片发黄。 (2)温度：温度可影响与叶绿素酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另 外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。 (3)矿质元素：叶绿素含N、Mg等矿质元素，若缺乏叶绿素无法合成； Fe是叶绿素酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻。 正常韭菜 韭黄 知识延伸 12 对点训练 应用：根据光合色素对不同波长的光的吸收特点，想一想，温室或大棚 种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？ 应选择无色的玻璃或塑料薄膜 13 知识梳理 1.恩格尔曼水绵实验 极 细 光 束 均匀光照 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 （三）叶绿体适于进行光合作用 实验结论：O2是由 在 条件下释放出来的， 是 光合作用的场所。 叶绿体 光照 叶绿体 14 恩格尔曼实验2 透过三棱镜的光 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 照射水绵 好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域 综合上述两个实验可以得出：叶绿体是光合作用的场所， 并且能吸收特定波长的光。 2.恩格尔曼另一实验 知识梳理 选材、实验设计 水绵： 叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 好氧细菌： 确定释放氧气多的部位 无空气黑暗环境： 排除氧气和光的干扰 极细光束： 叶绿体上可分为光照多和光照少的部位（对比实验） 暴露于光下： 进一步验证实验结果，氧气由叶绿体释放。 3. 巧妙之处 知识梳理 （2023·全国乙卷）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列 有关叶绿体中色素的叙述，错误的是( ) D A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散 得越慢 溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快 对点训练 （1）19世纪末 二. 光合作用的原理和应用 1.概念： CO2 + H2O* （CH2O)+O2* 光能 叶绿体 2.光合作用探究历程 6CO2 +12 H2O C6H12O6 + O2+ 6 H2O 酶 计算： 1928发现甲醛有毒 知识梳理 鲁宾和卡门实验 阿尔农 叶绿体在光下可合成ATP，这一过程与水的光解相伴随。 （4）1954年 （2）1937年 知识梳理 NADP+ ：e- 和H+受体 （3）1941年 光合作用中O2的释放与CO2 的还原是相互独立的反应，且O2来源于水 证明： ADP+Pi +能量 ATP 酶 ATP合酶催化ATP合成需H+产生 的电势能，H+来自水的光解 卡尔文循环 结论：光合产物中有机物的碳来自CO2 （5）20世纪40年代 知识梳理 14CO2供给小球藻 类囊体薄膜 光、色素、酶、 光能转变为ATP中活跃的化学能 2H2O 光解 4H+ + O2 +4 e- ADP+Pi +能 量 ATP 酶 （1）光反应阶段 场所: 条件: 物质变化 能量转化: 水的光解： ATP的生成： 3.光合作用过程 NADPH的合成： NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 知识梳理 叶绿体基质 有光无光都行、酶 （2）暗反应阶段 CO2+C5 2C3 酶 2C3 （CH2O）+C5 [H]、ATP 酶 ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 场所: 条件: 物质变化 能量转化: CO2的固定： C3的还原： 知识梳理 104相关信息： 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) 1.光反应消耗水，暗反应产生水。C3的还原 2.光合作用光反应生成的ATP被暗反应消耗，不能用于各项生命活动。 NADP+ + H+ + 2e 酶 NADPH 3.光合作用中的[H]是还原型辅酶Ⅱ（NADPH），既能供能，又是还原剂。 思维延伸 ADP、NADP+: 从叶绿体基质 类囊体薄膜 ATP、NADPH: 从类囊体薄膜 叶绿体基质 4.光合作用过程中ATP、ADP的移动方向是什么？ 5.光合作用和呼吸作用都生成ATP和[H]，来源和去路分析 光合作用 有氧呼吸 [H] 来源 去路 ATP 来源 去路 思维延伸 水的光解 C3的还原 光反应产生 用于C3的还原 有氧呼吸第一、第二阶段 有氧呼吸第三阶段，与O2结合 三个阶段都产生 用于各项生命活动 C3、 C5、 ATP和[H]、(CH2O) ①光强 弱，CO2不变： ②光弱 强，CO2不变： ③高CO2 低CO2，光不变： ④低CO2 高CO2，光不变： 两方面原因：C3还原消耗减少， CO2固定生成不变 C3、C5从来源和去路分析： 6. 短时间内C3、C5、(CH2O)、ATP和[H]的含量变化 ？ 思维延伸 C3、 C5、ATP和[H]、(CH2O) 简记：C3同，光3反。既C3变化与CO2相同，与光照强弱相反。 识记[H]、ATP的含量变化是一致的；C5与C3的含量变化相反；有机物变化看条件。 解题技巧 ①光强 弱，CO2不变： ②光弱 强，CO2不变： ③高CO2 低CO2，光不变： ④低CO2 高CO2，光不变： ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ C3还原消耗不变， CO2固定生成减少 思维延伸 拓展延伸1---卡尔文循环 磷 酸 丙 糖 C5 C3 (G3P) 磷酸丙糖并非单一化合物，而是3-磷酸甘油醛（G3P）和二羟丙酮磷酸（DHAP）两种同分异构体的动态平衡混合物，因此无单一化学式；两种成分的化学式均C3H7O6P，但结构不同。 底物磷酸化 三个阶段 拓展延伸2---光合产物的输出 暗反应中CO2固定和C3还原后最先形成的直接产物磷酸丙糖， 磷酸丙糖会快速转化为葡萄糖、蔗糖等糖类，也可进一步合成淀粉、蛋白质或脂肪。 叶绿体 细胞质基质 筛管 韧皮部 植物各处 细胞膜 拓展延伸3---电子传递链和光合磷酸化 PQ PC Fd 叶绿体基质侧 光系统PSⅡ b6-f复合物 光系统PSⅠ NADP还原酶 ATP合酶 色素复合体 （吸收传递转化） 接受e- 传递e- 泵入H+ 色素复合体 （吸收传递转化） （低能e-变高能e-） 生NADPH 生ATP PQ、PC、Fd：传递e- 1. 光系统的组成 拓展延伸3---电子传递链和光合磷酸化 2. 过程 (1)H+泵从叶绿体基质的泵入类囊体腔 (2)类囊体腔内水的光解产生H+ (3)叶绿体基质侧消耗H+ 4. 建立H+浓度差的原因: （类囊体腔H+浓度高的原因） 3. 电子供体: H2O 电子受体：NADP+ H+ 拓展延伸3---电子传递链和光合磷酸化 1.(2021·重庆，6)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图如下。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 真题再现 出叶绿体3层，进同一细胞线粒体2层， 共穿5层膜 2.(2023·湖北，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( ) A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 C 真题再现 LHC通过与PSⅡ结合和分离来增 强或减弱对光能的捕获。LHC酶活性下降，不分离 Mg2＋减少，叶绿素减少，PSⅡ对光能的捕获减弱 有利于 正确 品种、叶龄、叶面积、C5 光照强度 CO2浓度 温度、PH 水 矿质元素 光照长短 光的成分 三. 影响光合作用强度的因素及应用 色素含量及种类、 酶的含量及活性、 外因： 内因： 知识梳理 酶 色素 A B 光照强度 光合速率 0 吸收 CO2 应用：根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。 （一）内因 1.品种： 阳生植物 阴生植物 A：光补偿点 B：光饱和点 B1 无关变量： 温度、 pH CO2浓度 酶 光照长短（时间） 阳生、阴生 知识梳理 2. 叶龄 应用： AB：壮叶。 叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率基 本稳定。 BC：老叶。 随着年龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。 OA：幼叶。 随幼叶的生长，叶面积不断增大，叶绿体和叶绿素不断增加，光合 速率不断增加。 农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶、黄叶，减少细胞呼吸有机物的消耗。 知识梳理 叶面积指数 = 土地面积 叶片总面积 应用：摘除下层叶、合理密植 3. 叶面积指数 物质 量 A：叶片相互遮挡，叶片吸收光一定。 知识梳理 P105实验---探究环境因素对光合作用强度的影响 （二）外因： 光合作用强度的表示方法：单位时间内 光合作用强度的概念：是指..........P105 原料的消耗量 产物生成量 也叫光合速率 知识梳理 1. 实验：探究环境因素对光合作用强度的影响 （1）实验原理： ①叶片含有空气，上浮 叶片下沉 O2充满细胞间隙，叶片上浮 抽气 光合作用 产生O2 （2）实验变量： ①自变量： 光照强弱 ②因变量： 光合作用强度 （观测指标：单位时间叶圆片上浮的数量） （调整台灯与烧杯之间的距离） 探究实验 ②分析 呼吸强度＞光合强度 只呼吸 = 光合强度＞呼吸强度 （3）实验过程： ①取材： ②排气： ③沉水： ④分组： ⑤不同光照处理： 吸收光的热量，避免光照时实验装置中温度的变化对实验结果造成干扰。 盛水玻璃柱： ⑥观察并记录 探究实验 避开叶脉,无叶绿体,上浮延长 （4）实验结果： 项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量 1 10片 20 mL 强 2 10片 20 mL 中 3 10片 20 mL 弱 在一定范围内，随着光照强度 增强，光合作用强度也增强。 多 中 少 探究实验 （5）实验结论： 项　目 表示方法 真正光合速率 (又称实际光合速率) 净光合速率 (又称表观光合速率) 呼吸速率（黑暗） O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量 O2的吸收量、CO2的释放量、有机物的消耗量 （6）三种速率表示方法： O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量 探究实验 总光合速率=净光合速率+呼吸速率 温度、CO2浓度 主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生 (1)光照强度: 大棚作物 白天适当增加光照强度 晚上适当降低温度 A B 光照强度 0 CO2吸收量 CO2释放量 C 总 ①曲线 ②应用： 分析： A： AB： B： C: 2. 外因 只呼吸 呼吸速率>光合速率 相等。光补偿点 光合速率>呼吸速率对应光强是光饱和点 知识梳理 3 光照强度 0 CO2吸 收量 9 -15 30 CO2释 放量 1.如图所示 光合速率等于呼吸速率的光照强度（ ）KIX 3 光饱和时的光合速率等于（ ） 呼吸速率是（ ） 15 45 B C A 对点训练 光照强度 吸收 A B C 释放 CO2 A CO2 B CO2 C CO2 CO2 D 2.下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过 实测一片叶子在不同光照条件下CO2 吸收和释放的情况。 能代表细胞 中发生的情况与曲线中AB段（不包括A、B两点）相符的一项是（ ） A 只呼吸 AB段： 呼吸强度＞光合强度 呼吸强度＞光合强度 呼吸强度=光合强度 光合强度＞呼吸强度 对点训练 A1 （2）CO2浓度： A B CO2的浓度 0 CO2吸收量 CO2释放量 温度、光照强度 原理是影响暗反应阶段C3的生成。 温室：施放干冰、多施农家肥 大田：合理密植， “正其行，通其风”多施有机肥 ①曲线 ②应用： A1： A： B： 分析： 知识梳理 开始光合作用 光合速率=呼吸速率 光合速率最大 CO2饱和点 20 （3）温度： 大田：适时播种 大棚：保持昼夜温差 光合 速率 温度℃ 0 温度直接影响酶的活性，主要制约暗反应。 30 40 50 10 ①曲线 ②应用： 知识梳理 温度还可以间接影响 ，进而影响光合作用。 气孔导度 植物： 呼吸最适温度>光合最适温度 水: 是光合作用的原料和产物,缺水导致气孔关闭，限制CO2进入叶片； 缺水引起光合产物输出缓慢等。 N：是叶绿素、各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分。 P： 是叶绿素、叶绿体膜、 NADP+和ATP的重要组成成分。 合理灌溉,合理施肥 光合 速率 水或矿质元素 0 （4）水和矿质元素 ①曲线 ②应用： 知识梳理 光 合 速 率 光照强度 0 无关变量 温度 CO2浓度 pH 酶 3.多因子(多自变量)对光合速率的影响 P点: 横轴 Q点: 曲线 OP段: 横轴 PQ段: 横轴和曲线 总结：限制因素 知识梳理 异养生物： 自养生物 人、动物等 绿色植物、蓝藻 1.异养生物和自养生物 光能自养： 化能自养： 硝化细菌等 （光合作用） (化能合成作用） 四. 化能合成作用 知识梳理 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。 3.实例：硝化细菌、铁细菌、硫细菌 2.概念： 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量（化学能） 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量（化学能） 硝化细菌 6CO2+12H2O C6H12O6+ 6O2+ 6H20 能量 知识梳理 4. 反应式： 1.(2022·海南，3)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( ) A.本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放 氧气的速率 C.四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D.若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 B 高考再现 温度、光照无关变量 0.5%上浮时间最长，光合速率最小 低温酶活性降低，反应减慢，各组叶圆片上浮时间延长 2.(2022·北京，2)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出 （ ） A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用 最适温度升高 C.CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影 响小 D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 D 高考再现 10 ℃，CO2为370和1000的曲线基本重合，此时限制因素是低温 3.(2024·北京房山区高三联考)某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。下列说法正确的是( ) A.该实验中小圆叶片上浮到液面 的时间属于无关变量 B.图乙bc段平缓，可适当缩短台 灯与烧杯的距离使曲线进一步下降 C.图乙c点之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加光合作用增强 D.将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度 B 对点训练 时间是因变量 bc段平缓，限制因素是光照强度，可缩短距离 说明光合作用下降 换成NaOH，呼吸消耗O2，CO2被NaOH 吸收，叶片不上浮，不能测细胞呼吸强度 作业：册子与课程同步 影响光合作用的因素： 1. 品种：阳生、阴生 2.光照强度 3.CO2浓度 4.温度 光照强度 V 阴生 画阳生曲线？ b ,c , a o b c 光照强度 V 0.01% CO2 画CO2增加到1%曲线？ b ,c . a 0 b c 归纳提升1---光合作用移动曲线问题 影响光合作用的因素： 1. 品种：阳生、阴生 2.光照强度 3.CO2浓度 4.温度 光照强度 V 阴生 画阳生曲线？ b 右移 ,c 右上 阳生 a o b c 光照强度 V 0.01% CO2 画CO2增加到1%曲线？ b 左移 ,c 右上 1% CO2 a 0 b c 归纳提升1---光合作用移动曲线问题 光照强度 V 画温度升高到30℃曲线？ b ,c , 25℃ a o b c CO2浓度 V 画光照强度下降到4KLX曲线？ b ,c , 8KLX   a 0 b c 25℃光合作用最适温度，30℃呼吸作用最适温度 归纳提升1---光合作用移动曲线问题 光照强度 V 30℃ 画温度升高到30℃曲线？ b 右移 ,c 左下 25℃ a o b c V 4KLX   画光照强度下降到4KLX曲线？ b 右移 ,c 左下 8KLX   a 0 b c 25℃光合作用最适温度，30℃呼吸作用最适温度 CO2浓度 归纳提升1---光合作用移动曲线问题 A. 光照强度低于b时，影响玉米植物光合作用的限制因子是CO2浓度 B. 光照强度为2.5×103lx时，要使红豆的光合作用强度升高，可以考 虑的措施是提高CO2浓度。 C. 若适当降低温度，则a点释放的能量中以热能形式散失的会增加， b点会右移 D. b点时玉米叶肉细胞的光合作用强度等于其呼吸作用强度 6.下图表示适宜温度下玉米和红豆植株的光合作用强度随光照强度变化 的曲线，下列叙述正确的是（ ） 黄皮册子---65页 B 限制因子是光照强度 此时限制因子不是光照强度，是CO2浓度等 降温，呼吸减弱，a点释放的能量少 ，b点可能会右移 b点植株光合强度=呼吸强度，叶肉细胞光合强度>呼吸强度 10.如图甲表示水稻叶肉细胞在光照强度别为0、4、8、12 klx时,单位时间释放的体总量的变化，图乙表示用水稻叶片实验时光合速率与光照强度的关系。下列有关叙述正确的是( ) A.图甲中,光照强度为klx时,细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率 B.图乙中,限制 E、F、G点叶片光合速率的主要环境因素为光照强度 C.图乙中,如果增大CO2浓度，曲线和X轴的交点F点可能向右移动 D.图甲中,光照强度为12 klx时,单位时间内叶肉细胞固定了12个单位的CO2 黄皮册子---66页 O2释放>0，净光合>0 光合速率＞呼吸速率 G点影响因素不是光照强度 左移 光为0：呼吸释放CO2=4，则呼吸强度为4。光为12：净光合=8，总光合=12 D 光合作用 有氧呼吸 CO2 C3 (CH2O) C3 H4O3 CO2 H2O的转化： H2O 光合作用 有氧呼吸 有氧Ⅱ 暗反应 H2O 光反应 有氧Ⅲ [H] (CH2O) [H] H2O O2 H2O CO2 (CH2O ) CO2的转化： H O C 归纳提升2---光合和呼吸的物质、能量变化 1.物质变化：C、H、O 2.能量变化 暗反应 (CH2O)中稳定的化学能 ATP中活跃 的化学能 光反应 光能 热能 ATP中活跃化学能 各项生命活动 散失 维持体温 呼吸 作用 归纳提升2---光合和呼吸的物质、能量变化 1.自然环境 夏季晴朗的一天中CO2的吸收和释放变化曲 线如图，分析曲线的各点含义及形成原因。 B点 C点、E点 F点 CE段 BF段 开始光合作用： 光合作用=呼吸作用： 停止光合作用： 积累有机物时间段: 制造有机物时间段: 消耗有机物时间段: 一昼夜有机物积累最多的点: E点 OG段 D点下降的原因是什么？ （气孔关闭,出现“光合午休”现象） 思考： 归纳提升3---光合和呼吸曲线分析 有机物产生与消耗情况的分析 P表示： M+N表示： 一昼夜有机物的净积累量表示： 白天的净积累量 P-M-N 夜晚的净消耗量 归纳提升3---光合和呼吸曲线分析 2.密封容器: 如图为某植物在密闭玻璃罩内CO2浓度与时 间的关系曲线，分析各点含义及形成原因。 CD段，光合<呼吸 D点、H点 HI段,光合<呼吸，直至光合停止。 DH段 开始光合作用： 光合强度 = 呼吸强度： 停止光合作用： 光合强度>呼吸强度： (不同。FG是气孔关闭,出现“光合午休”；GH是光照减弱) （有，因为CO2降低） 1.FG段和GH段下降的原因相同吗？ 思考？ 2.该植物一天中有有机物的积累吗？ 3.若图中纵轴是O2浓度，曲线如何画？ 归纳提升3---光合和呼吸曲线分析 图2 玻 璃 罩 内 O2 浓 度 将下图1中的曲线，纵坐标改为玻璃罩内O2浓度，其余条件不变。 请在图2的坐标轴中画出曲线。 图1 以虚线为对称轴，与图1的曲线对称 对点训练 一昼夜：若I<A，净光合速率0 若I>A，净光合速率<0 若I=A，净光合速率=0 密封容器中的植物经过一昼夜，有机物的积累情况如何分析？ 变式训练 校对装置 排除气压、 温度等物 理因素所 引起的误差 右移： 测定： NaHCO3： 左移距离： 测定： 条件： 归纳提升4---光合速率的测定 1.液滴移动法—测光合作用气体变化 （1）装置 （2）原理 维持CO2的稳定 呼吸速率 黑暗 O2吸收量 净光合速率 O2释放量，净光合>0 底物脂肪： 左移： 不移： O2吸收量，净光合<0 左移更多 O2=CO2， 净光合=0 例：某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在室温25 ℃下进行 了一系列的实验，下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是(　) A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动 距离可表示净光合作用强度大小 B.若要测真光合强度，需另加设一装置遮光 处理，X溶液为NaOH溶液 C.若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移 D.若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移 C 对点训练 光照，液滴移动距离代表净光合 遮光可测呼吸，NaOH吸收CO2 没有气体补充，液滴不移 70 黑瓶：测呼吸速率（O2减少量） 白瓶：测净光合速率（O2增加量） 例：若初始值O2为X，一段时间后黑瓶O2为Y、白瓶O2为W，总光合速率？ 归纳提升4---光合速率的测定 2.黑白瓶法—测溶氧量的变化 （1）待测 : 小型水生植物（黑藻等） （2）过程: （3）计算: 黑瓶呼吸=X-Y 白瓶净光合=W-X 总光合速率＝W-Y= 例：研究小组从池塘不同深度采集水样，分别装入大小相同的黑白瓶中（白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布包裹的玻璃瓶）并封闭。然后将黑白 瓶对应悬挂于原水样采集位置。24h后，测定各黑白瓶中溶氧量。若测 得白瓶溶氧量为Amg•L﹣1，黑瓶溶氧量为Bmg•L﹣1。下列说法正确 的是（ ） A.该方法可以在未测得呼吸作用的条件下，测得实际光合作用的强度 B.B可表示在24h内黑瓶呼吸作用强度的大小 C.（A﹣B）可表示24h内白瓶中的净光合作用强度的大小 D.该实验设计缺少对照组，无法测得光合作用的强度 A 对点训练 总光合速率＝ =A- B 呼吸=B-初始量 净光合=A-初始量 可通过黑白瓶对比测得总光合强度 72 注意：在实验之前需切断左右叶片间 的联系，以防止有机物的运输。 = MB －MA 总光合速率 = 3.半叶法—测有机物的产生量 归纳提升4---光合速率的测定 测：细胞呼吸强度 测：净光合作用强度 遮光 曝光 （1）实例: （2）计算: 例：若实验前截取等面积的叶片，烘干称重为M0，一段时间后遮光为 MA,曝光为MB，总光合速率？ 呼吸速率＝ M0－MA 净光合速率＝MB－M0 总光合速率＝(MB－M0)+(M0－MA) 移走的圆叶片X（干重x g） 随后立即将整个 装置移动至黑暗 中处理2小时 移走的圆叶片Y（干重y g） 随后立即将整个 装置移动至光照 下处理2小时 移走的圆叶片Z（干重z g） 呼吸速率＝ ; (x - y)/2S 净光合速率＝ ; 总光合速率＝ ; (z－y)/2S (x＋z－2y)/2S 归纳提升4---光合速率的测定 4.叶圆片称重法—测有机物的变化量 （1）实例： （2）计算: （S为叶圆片面积） 拓展知识 光呼吸、C3植物、C4植物和CAM植物 光呼吸、光合作用、呼吸作用是生物不同的3个生理过程 光呼吸：是所有进行光合作用的细胞在光照和高O2低CO2 情况下发生的一个生化过程。 它是光合作用过程中一个损耗能量的副反应。 概念：植物消耗O2、将C5转化为的CO2的过程。 拓展延伸1---光呼吸 1.光呼吸的原因： 卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco)具有两面性 (双功能) （RuBP羧化加氧酶） （1）高CO2浓度、低O2时，进行羧化： C5 + CO2 2C3 Rubisco酶 C5+O2 C2+C3 Rubisco酶 （2）低CO2浓度、高O2时，进行加氧： O2 光呼吸 2.过程： ATP、[H] CO2 拓展延伸1---光呼吸 O2 C5 C3 + C2 Rubisco酶 O2 CO2 叶绿体基质 过氧化物酶体 线粒体 氧循环 3.光呼吸过程：简图 次品。三个细胞器还原次品 氧循环的意义： （1）减弱O2与CO2的竞争 （2）减少碳的损耗，提高光合 效率 4.实质：消耗O2、生成CO2、消耗能量 5.条件：光照、高O2、低CO2 6.意义： 7.参与细胞器：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 拓展延伸1---光呼吸 （1）不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物 C5，导致光合作用减弱，作物产量降低 （2）有利影响 ①消除乙醇酸对细胞的不利影响 ②防止强光对光合结构的破坏 8.光呼吸与细胞呼吸的比较 C2、O2 拓展延伸1---光呼吸 1.叶的结构 2.维管束 表皮：有气孔 叶肉（海绵、栅栏） 叶脉：有输导组织 输导组织 木质部的导管 韧皮部的筛管 主要由 成束存在 维管束 叶内的维管束：叶脉 维管束外有一圈薄壁细胞：叫维管束鞘细胞 拓展延伸2---C3植物、C4植物 3. C3植物、C4植物 C3植物 C4植物 C3植物：维管束鞘细胞不含叶绿体 外侧的叶肉细胞排列疏松，含叶绿体（有类囊体，有Rubisco酶） C4植物：维管束鞘细胞有叶绿体（无类囊体，有Rubisco酶） 外侧的叶肉细胞排列紧密，含叶绿体（有类囊体，无Rubisco酶） 呈“花环型”结构 大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等 玉米、甘蔗、高粱、苋菜等 拓展延伸2---C3植物、C4植物 根据暗反应过程中CO2的固定途径不同，植物分为C3、C4和CAM三种类型 4. C3植物的C3途径： 同一个叶肉细胞，同一时间，固定CO2一次，固定产物C3 拓展延伸2---C3植物、C4植物 5. C4植物的C4途径： 同一时间，不同细胞，固定CO2两次，固定产物C4、C3 胞间连丝 叶肉细胞 维管束鞘细胞 拓展延伸2---C3植物、C4植物 6. C3、C4植物的补偿点和饱和点 拓展延伸2---C3植物、C4植物 1.过程： 同一个叶肉细胞，不同时间，固定CO2 2次，固定产物...苹果酸、C3 拓展延伸3---CAM植物 3.CAM途径的意义 ： 菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等 2.常见的CAM植物： （1）白天：气孔关闭，减少蒸腾作用；分解苹果酸产生CO2进行光合作用。 （2）夜晚：气孔打开，吸收CO2，并以苹果酸形式储存CO2，供白天光合所需。 使植物能适应高温干旱环境。 4.CAM途径 ： 最早发现于景天科植物，所以也叫景天酸代谢途径 拓展延伸3---CAM植物 C3、C4、CAM植物的比较 拓展延伸 对点训练 A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体 B．植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少 C．光合作用过程中，CO2和C5反应需要消耗NADPH要消耗和ATP D．植物黑暗中细胞呼吸产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质 C 光呼吸消耗C5生成了CO2 C3还原，消耗NADPH要消耗和ATP 细胞呼吸场所为细胞质基质或线粒体基质 O2与C5反应在叶绿体基质，生成CO2在线粒体 1. Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应，进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是（　　） 2.百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析错误的是（ ） A.图中B物质可能是葡萄糖 B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2 C.PEP、RuBP均能与CO2结合 D.夜间细胞液pH可能会下降 A 对点训练 进入线粒体的是丙酮酸 夜间苹果酸进入液泡，pH可能会下降 3.(2024·山东潍坊一模)光呼吸是O2/CO2偏高时与光合作用同时发生的生理过程，是经长期进化形成的适应机制。光呼吸和暗反应关系密切，机理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.光呼吸可保证CO2不足时，暗反应仍能正常进行 B.光合作用的光反应强于暗反应容易导致 光呼吸发生 C.光呼吸过程虽消耗有机物，但不产生ATP D.抑制光呼吸能大幅度提高光合作用强度 D 对点训练 光呼吸可产生CO2 光反应强，O2/CO2偏高，光呼吸易进行 消耗ATP 抑制光呼吸能减少有机物消耗 $