2026届高三生物一轮复习课件光合作用与能量转化

该高中生物学高考复习课件聚焦光合作用与能量转化核心考点，依据高考评价体系梳理了色素提取分离实验、光合作用过程（光反应与暗反应）、影响因素及应用等考查维度，通过考点权重分析明确实验分析题（占30%）、物质含量变化分析题（占25%）等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“实验探究+科学思维建模”，如用“来源-去路”法解析光照减弱时C3/C5含量变化，培养科学思维，结合随堂练习（如菠菜色素提取题）和异常现象分析（滤液绿色过浅原因），帮助学生掌握实验答题模板。教师可据此开展靶向复习，提升学生应试得分率，助力高考冲刺。

追根溯源，对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是来自太阳的光能。 太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？ 光合作用与能量转化 【生物基础知识】 1.绿叶中的色素有4种，它们可以归为两大类： ①叶绿素和类胡萝卜素； ②叶绿素包含叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色），类胡萝卜素包含胡萝卜素（橙黄色) 、叶黄素（黄色)； 2.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 3.在提取和分离绿叶中的色素时，加入SiO2的目的是 充分研磨 ；加入CaCO3是 防止色素被破坏 ；加入无水乙醇是为了 溶解色素 ；加入层析液可以 分离色素 ；在分离绿叶的色素时，不能让滤液线触及层析液，防止 滤液线中的色素会被层析液溶解 。 01 捕获光能的色素和结构 提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。 分离：纸层析法---绿叶中的色素能溶解在层析液中，不同色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 实验：绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理 2.方法步骤 ①提取绿叶中的色素 称取5g新鲜绿叶(如菠菜的绿叶)→剪碎→放入研钵中。 向研钵中放入少许二氧化硅（使研磨更充分）和碳酸钙（防止研磨中色素被破坏），再加入适量无水乙醇，迅速、充分地进行研磨。 用单层尼龙布过滤，将滤液收集到试管中，用棉塞塞严。 防止乙醇挥发 防止乙醇挥发和色素被破坏(氧化) 色素不易透过滤纸 3 01 色素均匀扩散，更好地分离 防止层析液在边缘扩散过快，使色素在滤纸上扩散均匀 细、齐、直：使分离的色素带平整、不重叠 积累更多的色素，使分离出的色素带清晰 铅笔细线 捕获光能的色素和结构 2.方法步骤 4 01 不能让滤液细线触及层析液： 防止色素溶解在层析液中，导致实验失败观察不到色素带。 防止层析液中的成分挥发 (因为丙酮、苯等有毒) 捕获光能的色素和结构 2.方法步骤 ④分离绿叶中的色素 将适量的层析液倒入试管（或小烧杯）中，插入滤纸条（有滤液细线的一端朝下），随后用棉塞塞紧试管口（或盖上培养皿盖）。 5 ⑤观察与记录 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 橙黄色 _____ _____ _____ 叶黄素 黄色 较少 较高 较快 叶绿素a 蓝绿色 _____ 较低 较慢 叶绿素b 黄绿色 较多 _____ _____ 最少 最高 最快 最多 最低 最慢 01 捕获光能的色素和结构 2.方法步骤 （黄绿色） 3.实验结论 01 捕获光能的色素和结构 3.异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅: a.未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 b.使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 c.一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低(要分次加入少量无水乙醇)。 d.未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 (4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带： 没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐、直的要求，色素扩散不一致。 a.忘记画滤液细线。 b.滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。 (2)滤纸条色素带重叠： (3)滤纸条未出现色素带: 7 1.下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是( ) A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素 B.即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素 C.为获得10ml提取液，研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好 D.层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失 B 随堂练习 01 捕获光能的色素和结构 解析：在研磨叶片前加入CaCO3；乙醇会挥发，应分次加入大于10mL乙醇；层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会因色素分解而消失，但不会随溶剂挥发消失。 1.光合色素的功能： 吸收、传递和转化光能 具有转化光能是少数叶绿素a。 因此，没有叶绿素a的植物不能进行光合作用。 光合作用中，叶绿素吸收光能不需要酶的参与。 01 捕获光能的色素和结构 色素的颜色由其反射的光所决定。 2.光合色素的吸收光谱： 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光 学科交叉：叶绿体中的色素只吸收 ，而对红外光和紫外光等不吸收。 可见光 01 捕获光能的色素和结构 色素的吸收光谱 光合色素对其它波段的光并非不吸收，只是吸收量较少 拓展应用1：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? ①无色透明的大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被吸收，所以无色透明的大棚光合效率最高。 ②补充光源：用白光时光合效率高，但一般用红光或蓝紫光。 01 捕获光能的色素和结构 拓展应用2：藻类（绿藻、褐藻和红藻）的色素 色素的种类与光能的捕获有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们“反射”的光。 叶绿素中含N、Mg等必需元素，Fe是形成叶绿素过程中必需的元素，所以缺乏N、Mg、Fe将导致叶绿素无法合成，叶变黄。 必需 元素 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成； 低温时，叶绿素会被破坏。 温度 影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄(黄化现象)。 光照 【拓展】影响叶绿素合成的因素 叶绿素不稳定，易分解 01 捕获光能的色素和结构 一般是绿色：叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，且叶绿素含量是类胡萝卜素的3倍，使类胡萝卜素的颜色被掩盖，故呈绿色。 秋冬变黄：秋季低温使叶绿素大量破坏，从而使类胡萝卜素的颜色显示出来。 有些种类秋冬会变红：植物为了适应寒冷，液泡内积累较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷的原因逐渐降解，但仍有少量叶绿素。 叶子的颜色 2.红枫在生长季节叶片呈红色，叙述正确的是(　　) A．红枫叶片不含叶绿素 B．红枫叶片呈红色是因为吸收了红光 C．红枫叶片能吸收光能进行光合作用 D．液泡中色素吸收的光能用于光合作用 C 基质：光合作用暗反应相关的酶，还有少量DNA、RNA等 基粒：由类囊体堆叠而成 基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。吸收光能的四种色素分布在类囊体的薄膜。 类囊体表面分布丰富的酶。 外膜： 内膜： 双层膜 具选择透过性 01 捕获光能的色素和结构 叶绿体的结构 14 水绵是常见的淡水藻类，它明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。 （便于观察和分析研究） 用需氧细菌确定释放氧气多的部位。 为了使水绵能持续光合作用，临时装片中有NaHCO3稀溶液。 群体形式 光镜下 1881年 德国 恩格尔曼的水绵实验 叶绿体的功能 01 捕获光能的色素和结构 隔绝空气 黑暗，用极细光束照射 完全暴露在光下 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。光合作用需要光。 水绵和需氧细菌的装片 需氧细菌集中在叶绿体被光照的部位 需氧细菌均匀分布在叶绿体所有受光照的部位 （排除了光的干扰） （排除了氧气的干扰） 结论： 对照实验：叶绿体上有光和无光部位； 对比实验：叶绿体上光多和光少的部位。 叶绿体的功能 01 捕获光能的色素和结构 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，可发现需氧细菌聚集在_____________区域，由此你能得出什么结论？ 结论： 叶绿体主要吸收红光和蓝紫光，用于光合作用，释放O2。 红光和蓝紫光 叶绿体的功能 01 捕获光能的色素和结构 恩格尔曼的第二个实验 在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 02 光合作用的原理和应用 光合作用是指绿色植物通过_______，利用_____，把_____和______转化成储存着能量的_______，并且释放出____的过程。 光合作用定义 场所？ 原料？ 条件？ 产物？ 叶绿体 光能 CO2 H2O 有机物 O2 这一过程的化学反应式可以概括，(CH2O)表示糖类 CO2+H2O （CH2O）+O2 叶绿体 光能 18 1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖类。 光合作用的反应式并没有指出释放的O2是来自CO2还是H2O。 很多年来，人们一直以为光能将CO2分解成O2和C，C与H2O结合成（CH2O）。 02 光合作用的原理和应用 探索光合作用原理的部分实验 02 光合作用的原理和应用 1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气。像这样，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称作希尔反应。 探索光合作用原理的部分实验 希尔反应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。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 2.希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？ 是，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 1.希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 思考与讨论： 20 相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2是否带有18O。（同位素标记法、对比实验法） 鲁宾和卡门的实验说明：植物光合作用产生的氧气中全部都来自水。 02 光合作用的原理和应用 美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen) 研究光合作用中氧气的来源。 探索光合作用原理的部分实验 02 光合作用的原理和应用 1954年，美国科学家阿尔农（D.Arnon)发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 探索光合作用原理的部分实验 尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系： 20世纪40年代，美国科学家卡尔文(M.Calvin)等用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中碳的去向，称为卡尔文循环。 14CO2 14C3 （14CH2O） ②NADP＋＋H+＋2e- →NADPH 02 H2O ADP ＋Pi 酶 ATP 光能 2C3 多种酶 参加催化 还原 （CH2O） CO2 C5 固定 条件： 场所： 物质变化： 光、色素、酶 类囊体薄膜 ③ADP+Pi+能量 ATP 酶 能量转变： 光能→ NADPH和ATP中活跃的化学能 O2 NADPH 光解 供氢供能 供能 条件： 场所： 物质变化： CO2、多种酶、ATP、NADPH 叶绿体基质 CO2+C5 酶 2C3 2C3 C5+(CH2O) ATP、NADPH 酶 能量转变： NADPH和ATP活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 光合作用的原理和应用 NADP＋ 光反应 暗反应 ①CO2的固定： ②C3的还原： ①H2O → O2＋2H+＋2e- 光能 酶 色素 叶绿体 中的色素 23 02 光反应和暗反应的联系 光合作用的原理和应用 光反应是暗反应的物质和能量准备阶段；暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段；两者相辅相成。 ①光反应为暗反应提供：NADPH和ATP， 暗反应为光反应提供：ADP、Pi以及NADP＋。 ②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。 ③光反应产生的ATP只用于暗反应和叶绿体中的物质合成，其他生命活动所需的ATP只能来自细胞呼吸。 ④光反应产生的是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，细胞呼吸产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)，二者不相同。 24 1.光合作用过程中的元素转移途径 (1)H元素： (2)C元素： (3)O元素： 合成有机物，储存能量 ATP、NADPH (CH2O） 光能→活跃化学能→稳定化学能 2.光合作用的实质 (1)物质上： (2)能量上： 无机物CO2、H2O→有机物(CH2O) 代谢类型: 合成代谢(光能自养型) 拓展 归纳 条件 C3 C5 NADPH,ATP (CH2O)合成量 光照减弱 CO2供应不变 光照增强 CO2供应不变 光照不变 CO2供应减少 光照不变 CO2供应增加 光照和CO2不变，(CH2O)运输受阻 注：以上均为短时间内的含量变化 3.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 拓展 归纳 当光照减弱，CO2供应不变时，C3含量增多，原因： 光照减弱，光反应速率变慢，ATP和NADPH的合成减少，则C3的还原减弱，C3的消耗减少；但CO2固定为C3的速率基本不变，故C3含量增多。 当光照减弱，CO2供应不变时，C5含量减少，原因： 光照减弱，光反应速率变慢，ATP和NADPH的合成减少，则C3的还原减弱，C5的合成减少；但C5固定CO2的速率基本不变,所以C5的含量减少。 当CO2供应减少，光照不变时，C3含量减少，原因： CO2减少，CO2固定为C3的速率变慢，C3的合成减少；而C3的还原速率基本不变，所以C3的含量减少。 “来源－去路”法：需从物质的合成和消耗两个方向综合分析 ①图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ②图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ③图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ④图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C3 C5、NADPH、ATP 用“模型法”分析环境改变时光合作用C3、C5、NADPH、ATP的变化 03 影响光合作用的因素及应用 实验：探究环境因素对光合作用强度的影响 ①真空渗水法：将绿色的嫩叶抽气，使其内部气体全部逸出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底。 ②光合作用产生的氧气会充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起（O2在水中的溶解度很小）。 ③通过观察同一时间内装置中叶片浮起的数量，或观察不同光照强度下浮起相同数量叶片所需的时间，来探究光照强度对光合作用强度的影响。 1.【实验原理】 光合作用强度:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 29 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 2.【实验仪器和试剂】 可以用相同功率的光源在不同的距离照射水中的嫩叶，来调节光照的强度，形成光照强度不同的条件。 3.【方法步骤】 用打孔器制备圆形小叶片30片 ⑤光照 同一时间内装置中叶片浮起的数量 3.【方法步骤】 不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25 ℃） 台灯灯泡的功率（W） 40 40 40 台灯与烧杯的距离（cm） 10 20 30 叶片漂起的数量 5min 0 0 0 10min 9 8 9 15min 10 9 9 20min 13 10 10 25min 13 10 11 4.【结果分析】 光照强度对光合作用强度有影响： 在一定的范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用也不断增强。 03 影响光合作用的因素及应用 ① 植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例: < < （1）内部因素 阴生植物的叶片一般比阳生植物的颜色深，原因是能增加叶绿素的含量，吸收更多的光照，提高光合速率，适应阴暗的环境。 34 ② 植物叶片的叶龄、叶绿素含量、酶的活性和数量、有机物的输出情况、气孔导度等 活性 性 活 03 影响光合作用的因素及应用 （1）内部因素 ③ 同一植物不同生长发育阶段 光合作用速率： 幼苗期 < 营养生长期 < 开花期 （在外界条件相同的情况下） 03 影响光合作用的因素及应用 （1）内部因素 ④ 植物叶面积指数 合理密植 ① 光照强度 光照强度 B CO2吸收量 C CO2释放量 光补偿点 光饱和点 O （光合作用的动力） OA:可表示呼吸作用强度 A A点：光照强度=O，细胞只进行呼吸作用 B点：光合强度=呼吸强度→光补偿点 C点：光合强度最大→光饱和点 要保证植物能正常生长, 白天光照强度应____________ 光饱和现象限制因素:____________________ 高于光补偿点 CO2浓度、温度、水等 03 影响光合作用的因素及应用 （2）外部因素 光合速率最大时所需的最低光照强度 光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度 图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的__________。 B和B′点都表示_________。 若图1表示某植株的CO2吸收情况，则在A点时该植株的一个叶肉细胞的光合速率____呼吸速率。 最低浓度 CO2饱和点 > 应用：农业生产上可“正其行，通其风”；增施农家肥等增大温室或大棚内CO2浓度。 ② CO2浓度 （2）外部因素 03 影响光合作用的因素及应用 （光合作用的原料之一） CO2补偿点 光合速率最大时所需的最低CO2浓度 温度主要通过影响_________来影响光合作用。 酶的活性 低温抑制酶的活性， 高温破坏酶的结构。 当温度改变时，光反应和暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。 03 影响光合作用的因素及应用 ③ 温度 （2）外部因素 温度 CO2 吸 收 或 释 放 量 光合作用 呼吸作用 一般情况下，光合作用最适温度低于呼吸作用最适温度。 应用:温室栽培作物可适当提高昼夜温差 可通过构成与光合作用相关的化合物，对光合作用产生直接或间接影响。 是光合作用的原料，也是各种生化反应的介质；缺水导致植物气孔关闭，限制二氧化碳进入叶片，从而间接影响光合作用。 N：叶绿素、光合酶等的重要组分 P：ATP的重要组分 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 “烧苗” 合理施肥 合理灌溉 03 影响光合作用的因素及应用 ④ 水 （2）外部因素 ⑤ 矿质元素 （无机盐离子） 光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用 （3）多因子对光合速率的影响及应用 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断 。 Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。 提高 03 影响光合作用的因素及应用 在农业生产上，农作物的种植密度过大时，农作物的产量反而会降低，原因是什么？ 种植密度过大时，会造成作物下部的叶片通风和透光度低，下部叶片因光照强度和CO2浓度低，光合速率降低；而种植密度大又造成整体上作物的细胞呼吸强度的增大，因此作物的净光合速率降低。 与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是什么？ 在温室大棚生产中，施用农家肥能够提高作物的产量，原因是什么？ 农家肥中的有机物被微生物分解能够产生无机盐和CO2，为大棚作物的生长补充CO2和无机盐，提高大棚作物的产量。 与夏季相比，冬季的温度较低，与光合作用有关酶的活性下降，故光合速率低。 思考与讨论 42 光合作用在提高作物产量方面的主要应用 途径 措施或方法 延长光照时间 补充光照 增大光合作用面积 间作、合理密植 提高光合作用效率 控制适宜光强、提高CO2浓度(如通风)、合理施肥(供应适量必需矿质元素) 提高净光合作用速率 维持适当昼夜温差(白天升温，晚上降温) 1.提高了光合作用效率也就提高了光能利用率，但提高了光能利用率不一定提高光合作用效率。 2.间种、套种：增加光合面积；轮种：延长光合时间。 三者都是为了提高光能利用率，而不是提高光合作用效率。 注意 43 化能合成作用 硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量。 土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖。 × √ 定义：自然界中少数种类的细菌，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。如硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等。 实质：合成有机物，储存能量（自养） 例：硝化作用(硝化细菌) 能量 一定条件下 2NH3+3O2 → 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 → 2HNO3+能量 6CO2+6H2O C6H12O6 + 6O2 判断 H2O→NADPH→(CH2O) Heq \o\al(18,2)Oeq \o(―――→,\s\up17(光反应))18O2 C18O2eq \o(―――――→,\s\up17(CO2的固定))C3eq \o(――――→,\s\up17(C3的还原))(CHeq \o\al(18,2)O) 14CO2eq \o(―――――→,\s\up17(CO2的固定))14C3eq \o(―――――→,\s\up17(C3的还原))(14CH2O) $