2027届高三生物学一轮复习课件 第11课时 光合作用与能量转化（二）

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影响因素（光照、CO₂、温度等）、实验探究、拓展知识三大考查维度，通过近五年真题分析明确实验设计与变量分析占比超50%的高频考点，构建完整知识网络与题型体系。 课件亮点在于“真题情境+实验建模+素养提升”策略，如以2025广东卷光质实验为案例，运用科学思维构建变量关系模型，通过探究实践强化叶圆片法等实验操作。特设“易错公式对比”和“C3/C4植物曲线辨析”，助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准复习，提升备考效率。

光合作用与能量转化 第4课时 第3单元 细胞的能量供应和利用 木每老师 >>>2027届高三生物学一轮复习必修1 1 内部因素 光合色素含量 光合酶的活性 气孔导度 有机物输出情况 叶龄、植物种类 环境因素 光照 CO2浓度 温度 水 无机盐 胞内、胞间、大气 04 影响光合作用的因素 光照强度 指光照的强弱，以单位面积上所接受可见光的能量来度量，单位勒克斯（Lx） 光合作用强度 可以通过测定一段时间内原料消耗或产物生成的数量来定量的表示。 简单的说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 1、探究光照强度对光合作用强度的影响 04 影响光合作用的因素 打孔 抽气 沉底 光照 小圆叶片 水 抽 NaHCO3溶液 水柱 (置于黑暗处) 上浮相同数量小圆叶片所需时间 烧杯离台灯的距离 NaHCO3浓度 结果 1、探究光照强度对光合作用强度的影响 4 光合速率 的测定 叶圆片上浮法——测氧气(定性) 液滴移动法——测氧气 叶圆片称重法——测有机物 半叶法——测有机物 黑白瓶法——测氧气 叶绿体的？ 叶肉细胞的？ 整个植株的？ 叶片的 分析：因变量的测定 1、探究光照强度对光合作用强度的影响 大本90页 汉水丑生侯伟作品 O2 CO2 该叶肉细胞的 光合速率 = 呼吸速率 该叶肉细胞的 光合速率 < 呼吸速率 该叶肉细胞的 光合速率 > 呼吸速率 该叶肉细胞 只呼吸不光合 分析：因变量的测定 1、探究光照强度对光合作用强度的影响 光合细胞 氧气的产生量 光合细胞和非光合细胞 呼吸耗氧量 氧的气释放量 密闭容器中氧气的增加量 分析：因变量的测定 1、探究光照强度对光合作用强度的影响 下面请同学们思考，实验所测是否为叶片实际光合作用强度呢？我们看一下叶肉细胞的结构模式图★ 在光照较强时，光合作用产生的氧气★★一部分去线粒体参加有氧呼吸，★剩下的扩散出细胞★★，我们测的应该是 光合作用产生的减去呼吸作用消耗的氧气量，不是真正的光合作用强度。CO2的消耗量也是如此。叶绿体实际参加光合作用的 CO2量★★等于呼吸产生的和从外界吸收的CO2量★★。我们把实际测到的叶片CO2吸收量称为净光合速率，而叶绿体参与光合的C02量为总光合速率， 细胞有氧呼吸释放的CO2为呼吸速率的话，那么净光合速率等于总光合速率-呼吸速率 那么，在这些内容的基础上，如何修改光强与光合作用强度的关系图呢？ 7 从环境中 吸收的CO2量 呼吸产生 的CO2量 密闭容器中CO2的减少量 CO2固定量 植物光合作用吸收CO2量 1、探究光照强度对光合作用强度的影响 分析：因变量的测定 下面请同学们思考，实验所测是否为叶片实际光合作用强度呢？我们看一下叶肉细胞的结构模式图★ 在光照较强时，光合作用产生的氧气★★一部分去线粒体参加有氧呼吸，★剩下的扩散出细胞★★，我们测的应该是 光合作用产生的减去呼吸作用消耗的氧气量，不是真正的光合作用强度。CO2的消耗量也是如此。叶绿体实际参加光合作用的 CO2量★★等于呼吸产生的和从外界吸收的CO2量★★。我们把实际测到的叶片CO2吸收量称为净光合速率，而叶绿体参与光合的C02量为总光合速率， 细胞有氧呼吸释放的CO2为呼吸速率的话，那么净光合速率等于总光合速率-呼吸速率 那么，在这些内容的基础上，如何修改光强与光合作用强度的关系图呢？ 8 净光合速率 ＝ 总（真）光合速率 - 呼吸速率 氧气的产生量 呼吸耗氧量 氧气释放量 光合作用固定的CO2量 从环境中吸收的CO2量 呼吸产CO2量 有机物的制造量 （产生量） 有机物的积累量 呼吸消耗的有机物量 1、探究光照强度对光合作用强度的影响 实验结果 黑暗下液滴左移的距离： 测呼吸速率 光照下液滴右移的距离： 测净光合速率 若实验组液滴右移x，对照组右移y或左移y。则光合作用引起的液滴移动的距离____________ x-y或x+y 实验结果——液滴移动法 黑白瓶法测某水层浮游藻类的光合速率 从池塘不同深度采集水样，分别装入黑白瓶中（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，同时测定各水层剩余水样溶氧量，作为初始溶氧量。24h后，测定各黑白瓶中溶氧量。若测得某水层初始溶氧量为A mg·L-1,白瓶溶氧量为B mg·L-1,黑瓶溶氧量为C mg·L-1,则该 水层浮游藻类的呼吸速率为________mg·L-1·d-1， 该水层浮游藻类的净光合速率为_________mg·L-1·d-1， 该水层浮游藻类的总光合速率为_________mg·L-1·d-1。 A—C B—A B—C 实验结果——黑白瓶法 将植物对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）则留在光下进行光合作用（即不做处理），并采用适当方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后（h）在这两部分叶片的对应部位截取相同面积（s）的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB。 MA= MB= MB-MA： 净光合量 + 呼吸消耗量 原叶重 - __________ 原叶重 + ___________ 呼吸消耗量 净光合量 实验结果——半叶法 上午10时 置于黑暗中 上午12时 置于光下 14时叶圆片干重z克 烘干 12时叶圆片干重y克 烘干 叶圆片面积为S 10时叶圆片干重x克 烘干 环割 叶柄处环割的目的：___________________________________ 阻止叶片的光合产物向外运输 净光合速率=_____________，呼吸速率= ____________，总光合速率=______________ (z-y)/2S (x-y)/2S (x＋z-2y)/2S 实验结果——叶圆片称重法 光照强度 光合速率 (μmolCO2·m-2·s-1) 0 光饱和点 光补偿点 限制因素主要是光照强度 限制因素主要是CO2浓度 CO2固定酶活性 CO2扩散速率 CO2固定速率 CO2 浓度 饱和阶段限制因素 光强 光反应 影响 暗反应 影响 1、探究光照强度对光合作用强度的影响 实验结论 14 (2025广东,18,11分)我国科学家以不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线(图a);比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图b),鉴定到突变体发生了PIL15基因的功能缺失,并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 04 影响光合作用的因素 回答下列问题: (1)图a中,当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol·mol-1范围时,红光下光合速率的限制因子是 ,推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。  (2)图b中,突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近,推测其原因是  。  (3)归纳上述两个研究内容,总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1中,①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。 突变体水稻PIL15基因的功能缺失，使得脱落酸信号通路异常，无法正常调控气孔的开闭 光照强度 植物对蓝光利用效率更高 有机物中稳定的化学能 光敏色素 CO2饱和点 CO2补偿点 限制因素主要是CO2浓度 限制因素主要是光照强度 CO2浓度 0 光合速率 (μmolCO2·m-2·s-1) CO2浓度 暗反应 影响 影响 光反应 饱和阶段的限制因素 NADPH和ATP的产生速率(即光反应速率) RuBP的再生速率 光反应跟不上暗反应 2、CO2浓度对光合作用强度的影响 CO2浓度 0 C4植物 光合速率 (μmolCO2·m-2·s-1) C3植物 加强通风、增施CO2(CO2发生器、燃烧秸秆等) 温室栽培 正其行、通其风， 增施有机肥(经微生物分解释放CO2 ) 大田生产 与C3植物比C4植物 CO2补偿点更低 CO2浓缩机制 CO2饱和点更低 CO2浓缩消耗ATP 2、CO2浓度对光合作用强度的影响 17 2.(2025黑吉辽蒙,21,11分)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S),并做了相关研究。实验结果表明,这一改良提高了该作物的光合速率(如图)和产量潜力。回答下列问题。 04 影响光合作用的因素 注:光照强度在曲线②和③中为n,在曲线①中为n×120%。 (1)Rubisco在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O),这一过程中能量转换是 。  (2)据图分析,当胞间CO2浓度高于B点时,曲线②与③重合是由于 不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300 μmol·mol-1时,曲线①比②的光合速率高的具体原因是    。  (3)研究发现,在饱和光照和适宜CO2浓度条件下,S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证,简要写出实验思路。 答案： (1)基质 C5 (ATP和NADPH中)活跃的化学能转换为有机物中稳定的化学能 (2)光照强度 CO2浓度 与曲线②相比,曲线①中S植株获得的光照更强,光反应生成了更多的ATP和NADPH,用于暗反应还原C3,生成有机物的速率更快 (3)用放射性同位素14C标记CO2供作物进行光合作用,在饱和光照、适宜CO2浓度等相同条件下,同时培养相同数量的长势良好且生理状况相似的WT植株和S植株,检测并比较相同时间内两组植株中的14C标记的C3的量。 温度 酶活性 光反应 暗反应 思考、适当增大昼夜温差可提高农作物产量的原因是？ 影响 影响 白天温度高，有利于光合作用积累有机物；晚上温度低，减少细胞呼吸消耗有机物 3、温度对光合作用强度的影响 3.(2023北京,3,2分)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是 (　　) A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用 D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 04 影响光合作用的因素 　C　 直接影响 间接影响 水作为光合作用的原料 气孔导度下降 缺水对光合速率的影响 CO2供应减少 光合产物输出慢 糖类积累，光合速率下降 光合结构受损 叶绿体结构被破坏 （主要） 4、水对光合作用强度的影响 4.(2018浙江4月选考,26,2分)各取未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)数株,分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3,24 h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素),测得未胁迫和胁迫8 h时的光合速率如图所示。已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列叙述正确的是(　　) A.寡霉素在细胞呼吸过程中抑制线粒体外膜上[H]的传递 B.寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的基质 C.转Z基因提高光合作用的效率,且增加寡霉素对光合速率的抑制作用 D.喷施NaHSO3促进光合作用,且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降 04 影响光合作用的因素 D　 5.(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题: (1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在　　　(从①~④中选填); NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有　　　(从①~④中选填)。 液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、　　(填写2种)等。  (2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有　　　　(从①~④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为　　　进入线粒体,经过TCA循环产生的　　　　最终通过电子传递链氧化产生ATP。  (3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的　　　,驱动细胞吸收K+等离子。  (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞　　　　　,促进气孔张开。  04 影响光合作用的因素 5.(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题: (5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有　　　　。  A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关 C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用 D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 答案　(1)④　①④　K+、苹果酸　(2)①②④　丙酮酸　NADH或[H]　(3)电化学势梯度(或H+浓度差)　(4)吸收水分　(5)ABD 04 影响光合作用的因素 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因___________而导致光合作用速率下降。 失水过多 N：是各种酶以及NADPH和ATP的重要组成成分，叶绿素中也有N元素。 P：是叶绿体膜、 NADPH和ATP的重要组成成分。 Mg：叶绿素的重要组成成分。 K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。 5、无机盐对光合作用强度的影响 6.(2024湖南,17,12分)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)。  答案 (1)O2和H+　ATP和NADPH　(2)减少　缺钾会使与叶绿素合成相关的酶的活性降低;缺钾会影响细胞的渗透调节,进而影响细胞对Mg、N等的吸收,使叶绿素合成减少　 04 影响光合作用的因素 光合产量 光合速率 光合面积 光合时间 呼吸消耗 = × × - 提高光合产量 满足外界环境条件 光/温/水/肥/气等 间作 合理密植 改变株形 抑制光呼吸 夜间降低温度 套种 人工补光 28 1955年科学家发现：正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后的很短时间内，二氧化碳的释放量会急剧增高。 1920年，科学家发现：较高氧气浓度可以抑制小球藻的光合作用。 ①A表示光下________________。 ④B和C表示光下植物________速率。 ②B表示________________。 ③遮光后，CO2释放速率的变化表明，在光下，除了暗呼吸外，还存在一条释放CO2的途径，即光呼吸现象。C表示________速率。 净光合速率 暗呼吸速率 光呼吸 总呼吸 1、光呼吸 05 光合作用相关知识的拓展 光呼吸 竞争 Rubisco C5 2C3 C5 C2 C3 ATP、NADPH (CH2O) C3 O2 ATP、NADH CO2 (CH2O) O2 CO2 卡尔文循环 光呼吸 羧化 加氧 ATP、NADPH Rubisco即RuBP(C5)羧化 加氧酶 光呼吸(C2循环)：植物的绿色细胞依赖光照，吸收O2和放出CO2的过程。 1、光呼吸 31 比较项目 光呼吸 细胞呼吸(暗呼吸) 产物 发生部位 反应条件 能量 共同点 C2化合物 叶绿体、线粒体、过氧化物酶体 光照 消耗能量 消耗O2、释放CO2 糖类等有机物 细胞质基质、线粒体 光照或黑暗都可以 产生能量 1、光呼吸 竞争 消耗暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低 消耗了 ATP 和 NADPH，造成了能量的损耗 光呼吸的危害 1、光呼吸 33 竞争 强光时，光反应速率大于暗反应速率，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，自由基会损伤叶绿体；强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。 光呼吸的意义 在干旱和高辐射胁迫下，叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低、CO2进入受阻时，光呼吸释放的CO2能被卡尔文循环再利用，以维持糖类等有机物的合成。 1、光呼吸 蓝细菌：碳泵与羧化体配合进行CO2浓缩 2、CO2浓缩机制 05 光合作用相关知识的拓展 碳泵 2、CO2浓缩机制 05 光合作用相关知识的拓展 ①PEP羧化酶固定CO2的能力比Rubisco强，C4途径具有相当于CO2泵的功能。C4植物的CO2补偿点低，能利用低浓度CO2。高温干旱使气孔关闭，在这样的条件下C4植物还能利用细胞间隙中的含量很低的CO2，进行光合作用。 ②C4途径使维管束鞘细胞中CO2浓度高，Rubisco起羧化酶的作用，抑制了光呼吸，所以C4植物光呼吸较C3植物低。 C4植物适应高温、高光强的环境 2、CO2浓缩机制 OAA(C4) 苹果酸(C4) 淀粉 PEP(C3) 苹果酸(C4) CO2 苹果酸(C4) 丙酮酸(C3) ATP 液泡 叶绿体 CO2 夜间 白天 CO2 气孔开放 气孔关闭 干旱地区CAM植物的CO2浓缩机制 C5 2C3 PEP羧化酶 Rubisco PEP: 磷酸烯醇式丙酮酸 OAA: 草酰乙酸 PEP 2、CO2浓缩机制 05 光合作用相关知识的拓展 2、CO2浓缩机制 05 光合作用相关知识的拓展 植物类型 C3植物 C4植物 CAM植物 代表植物 小麦、水稻 玉米、高粱 仙人掌、芦荟 碳同化途径 CO2固定酶 CO2最初受体 CO2最初 固定产物 光呼吸 C3途径 (卡尔文循环) C4途径→C3途径 CAM(C4)途径→C3途径 Rubisco Rubisco PEP羧化酶 Rubisco PEP羧化酶 RuBP(C5) PEP(C3) PEP(C3) 3-磷酸甘油酸(C3) 草酰乙酸(C4) 暗中：草酰乙酸(C4) 光下：3-磷酸甘油酸(C3) 高 低 低 05 光合作用相关知识的拓展 05 光合作用相关知识的拓展 3、光抑制 在光照强度超过光饱和点后，暗反应无法消耗过量的NADPH和ATP，光反应产生的过多电子无法传递给NADP+，只能传给O2生成活性氧（ROS，如超氧阴离子自由基），造成光系统的破坏，光合生物就会出现光合功能下降的现象，即是光抑制现象。 光系统是指由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。 $