内容正文:
专题6
光合作用
考什么
高效复习必备
⊙
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①色素的提取和分离实验;②光合色素的分布及功能;③光合作用的发现历程;④光合作
复习要点
用的过程;⑤影响光合作用的因素及应用;⑥光合作用与呼吸作用的联系
考查题型:选择题、非选择题(每年必考)」
命题趋势:(1)绿叶中色素的提取和分离实验,如2025年山东卷第13题;(2)以科技论文
考情
为载体,考查光抑制和光呼吸,如2025年山东卷第21题,2023年山东卷第21题,2022年
山东卷第21题;(3)以实验设计的形式考查影响光合作用的内在机制,如2025年山东卷
第16题;(4)联系作物产量,结合实验数据分析考查光合作用,如2024年山东卷第21题
⊙
学什么
考点内容梳理
考点1光合作用的原理及应用(山东高考6年5考)
、捕获光能的色素
1.绿叶中色素的提取和分离
实
绿一二氧化硅:研磨充分
提取原理:绿叶中的色素能溶解在有机溶剂(如
无水乙醇剪中
①研磨
叶
碳酸钙:保护色素
原
剪
分离原理:各种色素在层析液中的溶解度不同
提取绿叶
理
②过滤
无水乙醇:溶解色素
溶解度高的随层析液在滤纸上扩散
中的色素
得快,反之则慢
实
收集滤液
色素
色素
色素
溶解度
扩散
验
③制备滤纸条一滤纸条一端剪去两角
种类
颜色
含量
速度
步
胡萝卜素橙黄色最少最高
最快
骤
④画滤液细线一细、齐、直(待滤液干后重画一到两次)
验结
叶黄素黄色
较少
较高
较快
滤纸条插入层析液
叶绿素a蓝绿色最多
较低较慢
⑤分离绿叶_中,滤液细线不能
防止色素溶
中的色素
触及层析液
于层析液中
叶黄素b黄绿色较多最低最慢
2.光合色素的分布及功能
(1)光合色素位于类囊体薄膜上,具有吸收、传递和转化光能的功能
(2)不同色素吸收光谱不同,其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
二、光合作用的原理
光能
1.光合作用的反应式:C02十H2O
叶绿体
(CH2O)+O2。
2.光合作用的过程
项目
光反应
暗反应
实质
光能转化为化学能,并放出O2
同化CO2形成有机物
与光的关系
必须在光下进行
有光、没有光都能进行
场所
在叶绿体内的类囊体的薄膜上进行
在叶绿体基质中进行
248
0专题6光合作用
续表
项目
光反应
暗反应
①C0,的固定:C0,+C,鹰,2C
①水的光解:H0幸2Hr+20+2e
②C的还原:2C
ATP,NADPH"C+(CH O)
酶
②NADPH的合成:NADP++Ht+2e
物质转化
NADPH
③ATP的水解:ATP群ADP+Pi十能量
③ATP的合成:ATP+Pi+能量腾ATP
④NADPH的分解:NADPH鹿NADP+十
H++2e
ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中
能量转化
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能
稳定的化学能
在老下的分透
NADPH
2CC02
ATP
多种酶固定
过程模型
能
参加催化
ADP+Pi
还原C
NADP+
+(H,O)
光反应阶段
暗反应阶段
(I)光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应
为光反应提供NADP+、ADP和Pi;
H20
NADP
C02
(2)暗反应有光、无光都能进行,若光反应停止,因光能
光反应
÷XPPH
暗反应
关系
NADPH和ATP还没有消耗完,暗反应可继续进
0
ADP+Pi
(CH2O)
行一段时间;若暗反应无法进行,则导致ATP和
NADPH积累,从而抑制光反应进行
3.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
如图中I表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C的还原。
光
I变弱
+NADPH、ATPI
2C3≤
C02
弱
Ⅲ减弱
C,消耗减少,合成暂不变C,
光
I NADPHII
Ⅱ暂不
C消耗暂不变,合成减少Cl
暗反应
C0,
ATP
供
Ⅱ减弱
C,合成减少,消耗暂不变C,}
(CH,O)
应
Ⅲ暂不变
G消耗减少,合成暂不变C
Ⅲ随后减弱
I暂不变
NADPH↑、ATP↑
少
三、光合作用和化能合成作用的比较
项目
光合作用
化能合成作用
能量来源
光能
无机物氧化分解释放的化学能
区别
代表生物
绿色植物
硝化细菌
条件
光、色素、酶
酶
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
249
讲解
实战高考·生物学
考点2光合作用的影响因素及应用(山东高考6年4考)
一、内部因素
影响光合作用的内部因素有植物的遗传特性、酶、叶面积指数、叶龄、叶绿素含量等。
二、外部环境因素
1.单因子变量对光合速率的影响
(1)光照强度对光合速率的影响(图甲)
(2)CO2浓度对光合速率的影响(图乙)
原理:光照强度影响光反应,
制约ATP、NADPH的产生,
原理:CO,影响暗反应阶段,
进而制约暗反应
制约C,的形成
A点表示C0,补偿点,
光补偿点(光照
大于此点时植
只进行呼吸
图1此点植物代谢特点为
A点
作用,不进
00
植物吸收C0,量等于
↑物方可生长)
行光合作用
B
放出C0,量
净光合速率
0
分
不含A、B
C02
8
A
C0,浓度
7
总光合
AB段
点)呼吸量
A'点表示光合作用开始
BC
速
分
光合量
0
CO
图2的CO浓度;B点和B点
O
光照析
图1
C02
对应的C0浓度都表示C02
B点光合量=呼
光饱和点
强度
饱和点
吸量
02
B'
大田中增加空气
黑暗条件下细
B点光合量>呼
02
-CO
流动,以增加CO
胞呼吸所释放
之后吸量
OA'
浓度,如“正其
的C0,量
C0,浓度
0
图2
应
行,通其风”
应用:温室生产中,适当增加
用
温室中可增施
光照强度,可以提高光合速率,
干冰、有机肥,
使作物增产
以增大C0,浓度
甲
乙
(3)温度对光合速率的影响(图丙)
(4)水分或矿质元素对光合速率的影响(图丁)
水既是光合作用的
原理:温度通过影响酶的活性影响光合作用
原料,又是体内各
AB段在B点之前,随着温度升高,
种化学反应的介质。
光合速率增大
水分还能影响气孔
分
的开闭,间接影响
B
原理
析
B点酶的最适温度,光合
C0,进入植物体内
速率最大
矿质元素影响叶绿
A
BC段随着温度升高,酶的活性下
素等有关化合物的
降,光合速率减小
温度/℃
水分或矿质元素
应用:适时播种、适当增加温室昼夜温
合成
差,保证有机物积累量
应用:合理灌溉和施肥
丙
丁
2.多因子变量对光合速率的影响
高C0,浓度
中C0,浓度
0
低C0,浓度
B
光照强度
C0,浓度
光照强度
250
0专题6光合作用
A点
曲
线
之前限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,依次为光照强度、C0,浓度和光照强度
分B点
:之后横坐标所表示的因子不再是限制光合速率的主要因素
温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也
应_可同时适当增加C0,浓度进一步提高光合速率;当温度适宜时,可适当增加光照强度和C0,浓度
用
以提高光合速率
三、光呼吸和光抑制
1.光呼吸
C0,
02
(1)发生条件:①干旱、炎热条件下,气孔关闭,阻止
Cs
羧化
加氧土C、广(CH,0)
ATP、
(CHO)
CO2进入叶片和O2逸出叶片;②Rubisco具有两面AP、,
卡尔文
NADPH
Rubisco
光呼吸
循环
NADPH
02
C×2
性(或双功能)。
2C
C0,
(2)过程:如图。
NADPH
RuBP(C)羧化加氧酶
(3)发生场所:叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。
2.光抑制
植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时,光合功能便降低,这就是光合作
用的光抑制。光抑制机理:光合系统的破坏。PSⅡ是光破坏的主要场所。发生光破坏后,电子
传递受阻,光合效率下降。
考点3光合作用与细胞呼吸的综合(山东高考6年1考)
一、光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系
根空气
空气
线粒
细胞分裂、
①H,002
ATP
②
C©方④C0,+H,0+能量酶】物质合成等
NADPH-/2C3
0酶
ADP+Pi
光一色素南人酶
酶
C,H,OH+CO2ATP
、ADP+Pix-
↑酶
酶
叶绿体
③CH,O)1
C,H0,能量
细胞质基质
二、聚焦自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线
1.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
120
100
20
0
-20
12
18
24时间时
(1)a点:凌晨,低温,细胞呼吸减弱,C0○2释放量减少
(2)开始进行光合作用的点:b点。结束光合作用的点:m点。
(3)光合速率与呼吸速率相等的点:c、h点。有机物积累量最大的点:h点。
251
讲解册
实战高考·生物学
(4)d段下降的原因是部分气孔关闭,CO2吸收量减少;fh段下降的原因是光照强度减弱。
2.密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线
M
M
8
N
0
C
E时间
时间
图1
图2
(1)植物光合速率等于呼吸速率的点:C、E点。
(2)若图1中N点低于虚线,该植物一昼夜表现为生长,其原因是N点低于M点,说明一昼夜
密闭容器中CO2浓度减小,即植物总光合量大于总呼吸量,植物生长。
(3)若图2中N点低于虚线,该植物一昼夜不能生长,其原因是N点低于M点,说明一昼夜密
闭容器中O2浓度减小,即植物总光合量小于总呼吸量,植物不能生长。
怎么考
题型各个击破
题型光吸收、电子传递、光合磷酸化—
递体形成电子流,最终传递给NADP+(电子
光合作用过程拓展
的最终受体)合成NADPH。PSI和PSI吸
收的光能储存在ATP和NADPH中。
题型解读
(2)使类囊体膜两侧H+浓度差增加的过程有
如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图,其
水光解产生H+、PQ运输H+、合成NADPH
中;PSI和PSⅡ分别是光系统I和光系统Ⅱ,
消耗H+。
是叶绿素和蛋白质构成的复合体,能吸收、利
(3)ATP合酶能通过协助扩散方式运输H+,
用光能进行电子的传递;PQ、Cytbf、P℃是传
还能催化ATP合成。合成ATP依赖于类囊
递电子的蛋白质,PQ在传递电子的同时能将
体膜两侧的H+浓度差形成的电化学势能。
H+运输到类囊体腔中;实线为电子的传递过
(4)ATP合酶的结构中,CF(亲脂)嵌入脂双
程,虚线为H+的运输过程;ATP合酶由CFo
层中,CF(亲水)位于叶绿体基质侧。
和CF1两部分组成。
典例如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产
3H
ADP+Pi
ATP+HO
物形成的示意图。据图分析,下列叙述错误的
NADP++H+
光
NADPH
2H
光
是(
)
CF
暗反应、色素合成、核酸代谢…
PS I
PO
Cytbf
PS I
NADPH
CFo
类囊体膜
2e
叶绿体基质(低H
NADP
2
ADP+
2e
光甲
光
H+
2H+
ATP合酶
类囊体腔
2H,0
02+4H
(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激
H,002+H+
H+
发下失去高能e,失去e的叶绿素分子,能
类裘体腔(高H)
够从水分子中夺取e,使水分解为氧和H+,
A水光解产生的O2若被有氧呼吸利用,最少
电子(e)由水释放出来后,经过一系列的传
要穿过4层膜
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