2026届高三生物二轮专题复习课件 光合作用与光合呼吸综合

二轮复习 光合作用与光合呼吸综合 人教版 生物 高三生物复习 基础知识串讲 色素的提取和分离实验 提取、分离的试剂： 无水乙醇、层析液 提取原理： 分离原理： 色素能溶解在无水乙醇中 不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 二氧化硅、碳酸钙的作用： 使研磨充分、防止研磨中色素被破坏 滤纸条从上到下色素（颜色、含量）依次是： 叶绿素、类胡萝卜素主要吸收什么光： 蓝紫光、红光 蓝紫光 真题练习 色素的提取和分离实验 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量,可用　　　　　 　　提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量,为减少类胡萝卜素的干扰,应选择　　　　(填“蓝紫光”或“红光”)来测定叶绿素含量。 无水乙醇 红光 3.(2025·广东模拟)某生物兴趣小组为了探究光合色素的种类及其功能,对绿叶中的色素进行了提取和分离,所得结果如图所示。下列相关叙述正确的是( ) A.可用无水乙醇作为溶剂提取和分离色素 B.色素丁在层析液中的溶解度最高 C.甲和乙主要吸收红外光和蓝紫光 D.乙为叶绿素b,是细胞中含量最多的色素 B 真题练习 色素的提取和分离实验 1.(2025·广州二模)金叶复叶槭是一种观赏性高的彩叶树种。其叶片春季呈金黄色(金黄叶),后逐渐变为黄绿色(复绿叶)。某研究小组以不同叶片为实验材料,测定相关指标,结果如下表。下列叙述正确的是 (　　) 种类 金黄叶 复绿叶 叶绿素/(mg·g-1) 0.24 2.59 类胡萝卜素/(mg·g-1) 0.15 0.49 类胡萝卜素/叶绿素 0.64 0.19 叶绿体长度/μm 0.17 1.60 叶绿体宽度/μm 0.08 0.86 A.叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体基质中能捕获并转化光能 B.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中,可用无水乙醇分离叶片中的色素 C.叶片呈金黄色的重要原因是叶绿素含量低,类胡萝卜素/叶绿素的比值高 D.光学显微镜下可观察到金黄叶的叶绿体较小,类囊体数量较少 C 基础知识串讲 光合作用过程 总反应式： CO2+H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 光反应阶段反应式、场所、物质、能量变化 暗反应阶段反应式、场所、物质、能量变化 考点二 光合作用的原理和应用 光合电子传递链相关知识： ① 构建H+浓度差的途径有哪些？________________________________________ ② H+进入类囊体腔的运输方式？____________________ 通过ATP合酶出类囊体腔的运输方式是？___________________________________ ③ ATP合酶具有哪些功能？__________________________________________________ ④ 请描述光反应中光能的转换过程。________________________________________ 命题点 2 光合作用的过程和原理 （1）光反应本质 水的光解、H+的主动运输、合成NADPH 主动运输 协助扩散 运输H+、催化合成ATP 光能→电能→H+的电化学势能→NADPH、ATP中活跃的化学能 考点二 光合作用的原理和应用 光合电子传递链 呼吸电子传递链 场所 电子供体 电子受体 能量转化 路径 反应式 类囊体薄膜 线粒体内膜 H2O NADH NADP+ O2 光能→电能→H+电化学势能→ATP化学能 NADPH中化学能 NADH中化学能→电能→H+电化学势能→ATP化学能 H2O→O2+H++2e- NADP++H++2e-→NADPH ADP+Pi+能量→ATP NADH→NAD++H++2e- 2H++O2+2e-→H2O 真题练习 光合作用过程 【变式 】（2024.湖南卷。 17 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）。 H⁺, O₂和e- NADPH和ATP 下降 缺钾影响光合产物的运输和转化，叶绿素合成的底物供应不足；缺钾影响叶绿素合成相关酶的活性。 真题练习 光合作用过程 组别 光照强度/ (μmol·m-2·s-1) CO2浓度/ (μmol·mol-1) 净光合速率/ (μmol·m-2·s-1) 气孔导度/ (mol·m-2·s-1) 叶绿素含量/ (mg·g-1) 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 (2)与对照组相比,甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的___________ 　　　　　　,从而提高了净光合速率。 ATP和 NADPH 真题练习 光合作用过程 8.(2025·山东)高光强环境下,植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤,引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长,其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是___________；叶绿体中含有许多由类囊体组成的　　　,扩展了受光面积。 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子来源于 。 磷脂双分子层 基粒 H2O 真题练习 光合作用过程 蓝细菌所处水生环境随时会发生光线强弱变化。蓝细菌通过调控图1中关键酶XPK的活性以适应这种变化。 (1)图1所示循环过程为蓝细菌光合作用的暗反应，反应场所为______。 (2)光暗循环条件下，将蓝细菌的野生型和xpk基因敲除株（Δxpk）分别用含NaH14CO3的培养基培养，测定其碳固定率和胞内ATP浓度，结果如图2。 在第10-11分钟，野生型菌XPK被激活，将暗反应的中间产物6-磷酸果糖等转化为其它物质，导致暗反应快速终止。推测ATP是XPK的______（激活剂/抑制剂）。 细胞质基质 抑制剂 真题练习 光合作用过程 在同一时期，Δxpk会继续进行暗反应，此时消耗的ATP和NADPH来源于______。 在第11-13分钟，Δxpk碳固定率继续升高，胞内______过程来源的ATP被用于______而消耗，导致Δxpk的生长速率比野生型更慢。 (3)蓝细菌在高密度培养时，由于互相遮挡，菌体环境也会出现光线强弱变化。为验证该条件下，蓝细菌是否采用上述机制进行调节，可分别使用野生型和Δxpk、选用如下______条件组合进行实验，定时测定14C固定率和胞内ATP浓度。 ①高浓度蓝细菌②低浓度蓝细菌③持续光照④光暗循环⑤培养基中加入NaH14CO3⑥培养基中加入14C6H12O6 第10min前的光反应 呼吸作用 暗反应 ①③⑤ 基础知识串讲 光合作用和呼吸作用的联系 绘制光合作用和呼吸作用的物理模型 C元素的转移过程： H元素的转移过程： 基础知识串讲 光合作用和呼吸作用的联系 O元素的转移过程： 能量变化： 真题练习 (3)采用同位素示踪法可追踪物质的去向，用含3H2O的溶液培养绿藻一段时间后，以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质被3H标记的物质有 。离心收集绿藻并重新放入含H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，绿藻产生的带18O标记的气体有 。 光合作用和呼吸作用的联系 H2O、丙酮酸、NADH 18O2和C18O2 真题练习 光合作用和呼吸作用的联系 【典例】（2023·天津·9）下图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的 机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是（ ） B A. 物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO3-进入细胞质基质 B. HCO3-利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质 C. 水光解产生的的H+提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质 D. 光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境 基础知识串讲 光合作用的“三率”问题 净光合速率 真光合速率 呼吸速率 CO2 O2 有机物 CO2吸收 CO2固定 CO2产生 O2释放 O2产生/制造 O2消耗 有机物积累 有机物产生/制造 有机物消耗 基础知识串讲 光合作用的“三率”问题 判断此时的净光合速率大小（大于/小于/等于0） ＜0 光合 ＜呼吸 =0 光合＝呼吸 ＜0 只进行呼吸 ＞0 光合＞呼吸 基础知识串讲 影响光合作用的因素 气孔开闭情况 CO2浓度 水分 光 光质 光照强度 光照时间 光照面积 酶 色素 温度 矿质元素 内因 外因 ①酶的活性、数量、色素种类含量 ②植物自身遗传因素（遗传特性、叶龄、叶面积指数等） ①光（强度、时间、光质等） ⑤矿质元素 ④水分 ②CO2浓度 ③温度 影响 因素 基础知识串讲 影响光合作用的因素 真题练习 影响光合作用的因素 6.(2024·福建)叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系,科研人员将大豆叶片分为两组,A组不处理,B组用壳梭孢素处理,将两组叶片从黑暗中转移到光照下,测定光合速率,结果如图所示。下列分析正确的是 (　　) A.0 min时,A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B.30 min时,B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C.30 min时,限制A组光合速率的主要因素是光照时间 D.与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更长 B 真题练习 影响光合作用的因素 2.(2025·佛山二模)研究人员对茶树幼苗与不同药用植物间作时的光合生理指标进行了研究,结果如下表所示。下列叙述错误的是 (　　) 组别 ① ② ③ ④ 种植方式 茶树单作 元胡— 茶树间作 紫云英— 茶树间作 菘蓝— 茶树间作 叶绿素含量/(mg·g-1) 1.50 1.75 1.27 1.14 气孔导度/ (mol H2O·m-2·s-1) 0.31 0.34 0.27 0.24 净光合速率/ (μmol CO2·m-2·s-1) 15.41 21.28 14.88 13.08 D A.叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关 B.②组茶树气孔导度增加与局部温度降低有关 C.与③组相比,②组茶树光反应和暗反应速率均提高 D.④组茶树光合速率降低由CO2供应不足引起 真题练习 影响光合作用的因素 将一植物放在密闭的玻璃罩内,置于室外进行培养,假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。在室外培养一昼夜获得的实验结果如下图所示。下列有关说法错误的是(　　) 图甲 图乙 图丙 　A.图乙中的c点对应图甲中的C点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的① 　B.图甲中的F点对应图乙中的h点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③ 　C.图乙中的d点时玻璃罩内CO2浓度最高,此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③ 　D.经过这一昼夜之后,植物体的有机物含量会增加 A 真题练习 影响光合作用的因素 如图1表示甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势。如图2表示将植物甲置于CO2浓度不同的环境条件下,其光合速率受光照强度影响的变化趋势。下列相关说法错误的是 图1 图2 　A.甲、乙两种植物单独种植时,若种植密度过大,则净光合速率下降幅度较大的是植物乙 　B.甲、乙两种植物光合作用过程中都可以通过水的光解为其细胞代谢提供O2和NADPH 　C.若图2中光照强度由D点升高至E点,则短时间内ATP/ADP的值会增大 　D.与图2中的E点相比,限制F点光合速率的主要因素是CO2浓度 A 基础知识串讲 增加 减少 减少 减少 减少 增加 增加 增加 减少 增加 减少 增加 增加 减少 减少 增加 以下条件变化时，短时间内各物质合成量的动态变化: 规律：C3与C5总是相反的，C5和ATP、NADPH是相同变化的。 基础知识串讲 光呼吸 光呼吸发生的原因： Rubisco酶：CO2/O2高,可催化C5固定CO2合成有机物;当CO2/O2,可催化C5结合O2发生氧化分解,消耗有机物,此过程称为光呼吸。 抑制光呼吸的措施： 适当降低环境中的O2浓度或提高CO2浓度 光呼吸发生的条件： 在干旱天气和过强光照下,因为温度很高,蒸腾作用很强,气孔大量关闭,CO2供应减少。 光呼吸的意义： ①光呼吸可以消耗光反应阶段多余的NADPH、ATP，避免破坏光系统 ②光呼吸的产物有CO2，可以弥补CO2的不足，维系暗反应，暗反应也可以消耗NADPH、ATP。 ③光照下会产生乙醇酸，乙醇酸对细胞有毒害作用，光呼吸可以消耗乙醇酸。 基础知识串讲 光呼吸 光呼吸 有氧呼吸 相同点 底物 场所 条件 能量变化 意义 消耗氧气，释放二氧化碳 C2（乙醇酸） 糖类、脂肪等有机物 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 光照、高O2低CO2 消耗ATP、NADPH 1. 消耗过多的ATP、NADPH，降低自由基的产生，防止强光对叶绿体的损害； 2. 产生CO2，保证CO2不足时暗反应的运转； 3. 光呼吸过程中产生的甘氨酸和丝氨酸可为蛋白质合成提供部分原料 细胞质基质、线粒体 适宜O2浓度 有机物中化学能→ATP中化学能 供能、代谢枢纽 基础知识串讲 C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比较 C3植物 大麦、小麦、大豆、水稻、马铃薯等。 玉米、甘蔗、高粱、苋菜等 C4植物 基础知识串讲 C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比较 菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等 CAM植物 C3植物 C4植物 CAM植物 CO2固定产物 CO2固定酶 CO2固定场所 卡尔文循环场所 光反应场所 有无光合午休 光呼吸强弱 C3 C4 C3 C4(夜晚）C3（白天） Rubisco酶 PEP羧化酶 Rubisco酶 PEP羧化酶 Rubisco酶 叶肉细胞叶绿体基质 叶肉细胞细胞质基质 维管束鞘细胞叶绿体基质 叶肉细胞细胞质基质 叶肉细胞叶绿体基质 叶肉细胞叶绿体基质 叶肉细胞类囊体薄膜 有 强 无 弱 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 无 弱 叶肉细胞叶绿体基质 维管束鞘细胞叶绿体基质 真题练习 C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比较 （2023，湖南卷）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。 真题练习 C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比较 3-磷酸甘油醛 高于 a、玉米的PEPC酶的Km小，可以利用低浓度的二氧化碳 b、玉米的叶肉细胞光解水释放氧气，加上PEPC酶起到的二氧化碳泵的作用，维管束鞘细胞内二氧化碳/氧气的比值高，Rubsico的羧化大于加氧，光呼吸很弱 c、玉米的光合产物能及时从维管束运走 蔗糖 筛管(韧皮部或韧皮部的筛管) 真题练习 C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比较 a、光反应生成的ATP、NADPH有限(同化力有限) b、暗反应的酶活力有限 c、光合产物输出速率有限 $