2027届高中生物一轮复习讲义第三单元　第13课时　光合作用的原理

第13课时　光合作用的原理

1．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

2．光合作用的反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。

3．光合作用的过程

 

点拨　(1)叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O的分解和NADPH的合成；一方面用于ATP的合成。

(2)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。

4．化能合成作用与光合作用的对比

 

(1)植物细胞产生的O2只能来自光合作用(2021·山东，16)(　×　)

提示　光合作用通过H2O的光解可以产生O2，另外，植物细胞中具有过氧化氢酶，可以催化H2O2水解为H2O和O2。

(2)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少(2023·湖北，11)(　×　)

提示　光反应中生成NADPH。

(3)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原(2021·湖南，7)(　√　)

(4)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降(2021·湖南，7)(　√　)

(5)光合作用的解析促进花期控制技术的成熟(2024·广东，4)(　×　)

提示　光合作用的解析主要是对植物的光合作用机制进行研究，而花期控制技术更多地涉及植物激素、环境因素等方面的知识，光合作用的解析与花期控制技术的成熟关系不大。

光合作用原理的拓展

光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。

1．如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PS Ⅰ和PS Ⅱ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytb6f、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则：

(1)根据以上情境素材中的信息，少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为氧和H＋；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给NADP＋(电子的最终受体)。PS Ⅰ 和PS Ⅱ 吸收的光能储存在NADPH和ATP中。

(2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋。

(3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有运输H＋和催化ATP的合成。合成ATP依赖于类囊体膜两侧的H＋浓度差形成的电化学势能。

2．如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。

(1)磷酸丙糖转运器能够协同进行磷酸的运入和磷酸丙糖的运出，这种转运严格遵循比例为1∶1的反向转运原则，即每运入1分子磷酸，就会有1分子磷酸丙糖被运出叶绿体。因此，磷酸丙糖的运出与否取决于细胞质基质和叶绿体中Pi的浓度，细胞质基质Pi浓度高，促进磷酸丙糖的输出，利于蔗糖的合成，细胞质基质Pi浓度低，磷酸丙糖滞留在叶绿体，利于淀粉的合成。

(2)和葡萄糖、淀粉相比，蔗糖具有高稳定性和高水溶性的特点，成了光合产物长距离运输的主要形式。蔗糖分子从叶肉细胞进入到叶脉维管束后，经筛管运输至其他部位或利用或贮存。

3.如图2中T0～T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体中某两种化合物(NADPH、ADP、C3或C5)的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的浓度，则物质甲、乙分别指的是C5、NADPH。若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是ADP、C3。