2026届高三生物一轮复习课件必修一 第五章第四节 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”核心专题，覆盖色素提取分离实验、光合过程、影响因素及与呼吸作用综合等高考高频考点，对接高考评价体系，分析实验探究（占比30%）、过程分析（占比40%）等权重，归纳实验异常分析、曲线解读等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点是“实验建模+真题突破+素养提升”策略，如以色素提取实验异常现象分析为例，用“来源-去路”法解析C3含量变化，培养科学思维与探究实践素养。提供三率测定等答题模板，结合高考真题训练，助学生掌握技巧，教师可据此高效指导复习。

第10讲 光合作用 讲师：xxx 第三单元 细胞的能量供应和利用 1 绿叶中色素的提取和分离 白化苗由于不能形成叶绿素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。 可见，叶片中的色素与光能的捕获有关。绿叶中有哪些色素呢？ 玉米（白化苗） 玉米（正常苗） 2 捕获光能的色素和结构 光合色素的功能 吸收、传递（四种色素）、 转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能 叶绿素a: C55H72O5N4Mg 叶绿素b: C55H70O6N4Mg 胡萝卜素：C40H56 叶黄素：C40H56O2 3 绿叶中色素的提取和分离 一、实验原理 1.提取原理 2.分离原理 无水乙醇 可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代。 用 提取色素（色素能溶解在有机溶剂中）。 用 分离色素。 层析液 绿叶中的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。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 纸层析法 分离的方法： 4 绿叶中色素的提取和分离 二、材料用具 新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶：色素含量高）、干燥的定性滤纸、研钵、无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙等。 三、方法步骤 1.提取绿叶中的色素 2.分离色素 3.观察与记录 （1）制备滤纸条 （2）画滤液细线 （3）分离绿叶中的色素 5 知识夯基 考向研析 考点一 捕获光能的色素和结构 知识点1 绿叶中色素的提取和分离 实验步骤 （1）提取色素：鲜嫩、颜色深绿的叶片（ ）；称取、剪碎； 加入SiO2（ ）和CaCO3（ ）、10ml无水乙醇（ ），迅速研磨并用单层尼龙布（ ）过滤，过滤后及时用棉塞将试管塞严 色素含量高 研磨充分 溶解色素 防止滤纸吸附色素 保护叶绿素 考点一 捕获光能的色素 知识点一、实验：绿叶中色素的提取和分离 2.实验步骤： 干燥滤纸 剪两角原因？ 铅笔线 1cm ★要求：细、直、齐 ；待滤液干后，重复1—2次（ ） 积累更多色素 （3）画滤液细线 （2）制备滤纸条 减少边缘效应，造成两边色素扩散快，保证色素带整齐。 （4）分离色素 防止色素溶解在层析液中 为何要盖上培养皿？ 防止层析液挥发，因其易挥发且有毒。 插滤纸条 层析液 培养皿 将适量的层析液倒入烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）插入层析液（细线不能浸入）中，观察色素带及其颜色并记录。 2.分离色素——纸层析法 8 0.5 秒延迟符，无 意义，可删除. 叶绿素 类胡萝卜素 （含量约3/4） （含量约1/4） 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 色素含量(色素带宽度): 叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 溶解度(扩散速度): 胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 距离最远: 距离最近： 叶黄素和胡萝卜素 叶绿素a和叶绿素b 胡黄ab向前走 观察与记录 类胡萝卜素的作用：捕获光能并传递给叶绿素a及保护叶绿素 9 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 色素种类 色素含量 色素带宽度 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素ａ 叶绿素ｂ 最窄 较窄 最宽 较宽 最少 较少 最多 较多 最高 较高 较低 最低 最快 较快 较慢 最慢 色素的功能： 吸收、传递、转化光能 色素的颜色是由其反射的光所决定 观察与记录 10 考点一 捕获光能的色素和结构 知识点1 绿叶中色素的提取和分离 绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅 ①未加 ，研磨不充分。 ②使用放置数天的绿叶，滤液色素( )太少。 ③一次加入大量的 ，提取浓度太低 (正确做法：分次加入少量无水乙醇)。 ④未加 或加入过少，色素分子被破坏。 二氧化硅 叶绿素 无水乙醇 碳酸钙 研磨 考点一 捕获光能的色素和结构 知识点1 绿叶中色素的提取和分离 4.绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析 (2)滤纸条色素带重叠 ①滤纸条未经 处理。 ②滤液线未达到 的要求。 (3)滤纸条上没有色素带 ① 画滤液细线。 ②滤液细线接触到 ，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 干燥 细、直、齐 忘记 层析液 拓展实验 如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？ 提示：会出现 个同心圆的色素带， 从外往里依次为： 。 四 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 01 提出问题： 这4种色素对光的吸收有什么差别？ 实验探究： 阳光(白光)在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。 实验探究： 由图可知，光合色素主要吸收 对照组 实验组 红光和蓝紫光 光谱 9.光合色素的吸收光谱分析 (1)一般情况下,光合色素只吸收 ，不吸收红外光和紫外光。 可见光(400-760nm) (3)类胡萝卜素： 主要吸收 ，对 吸收很少，不吸收 。 (2)叶绿素： 主要吸收 ，对 吸收很少。 蓝紫光(430-470nm)和红光（640-680nm） 绿光 蓝紫光 绿光 红、黄光(大于550nm) 吸收、传递、转化光能 吸收、传递光能又可以叫做捕获光能 (4)光合色素的功能： 注意： 少数叶绿素a才能转化光能其他色素只能吸收、传递光能 考点一 捕获光能的色素 知识点一、实验：绿叶中色素的提取和分离 【教材隐性知识】源于必修1 P99“图5－12”“旁栏思考” （1）从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a (填“宽”或“窄”)。 （2）研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b ，弱光下的吸光能力 ，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。 宽 降低 增强 思考 冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？ 思考 阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？ 无色。因为太阳光由七色光组成， 用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。 选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。 色素的吸收光谱【P75】 02 1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗? 提示：有关。不同颜色的藻类吸收 波长的光。 ①藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出 光， 绿藻反射出 光，褐藻反射出 光。 ②水对红、橙光( 波长)的吸收比对蓝、绿光( 波长)的吸收要多， 即到达深水层的光线是 波长的光。 因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的 层， 吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的 层。 不同 红 绿 黄 浅 长 短 短 深 【回归课本】(必修一·P101·拓展应用) 02 光合色素与细胞液色素的比较 比较项目 光合色素 细胞液色素 存在部位 叶绿体 液泡 溶解性 脂溶性 水溶性 代表种类 类胡萝卜素和叶绿素 花青素 颜色 橙黄、黄、绿 红、蓝、紫 颜色变化 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色 红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。 胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。 考点一 捕获光能的色素 知识点二、教材中与色素有关的知识（拓展延伸） 类胡萝卜素 （含量约1/4） 胡萝卜素 胡萝卜素主要有α、β、γ三种形式，其中最为重要的为β-胡萝卜素。它是自然界中最普遍存在也是最稳定的天然色素。它是一种最常见的维生素A补充剂。维生素A对于人体视觉发育至关重要。 叶黄素 叶黄素在蔬菜、水果、花卉等植物中广泛存在，也是存在于人眼视网膜黄斑区的主要色素。人类等哺乳动物不能自行合成叶黄素，外来食物是唯一的叶黄素摄入来源。 组成元素为C、H、O 组成元素为C、H 1.光合色素： 考点一 捕获光能的色素 知识点二、光合色素有关的知识（拓展延伸） 叶绿素 （含量约3/4） ①组成元素： C、H、O、N、Mg ②影响叶绿素合成的三大因素 光照 温度 必需元素 韭黄，同属于韭菜的一种，韭黄是韭菜通过培土，遮光等在黑暗环境中软化栽培后产生的黄化韭菜。 秋天叶片变黄 柑橘缺镁，叶面黄化 1.光合色素： 影响叶绿素合成的三大因素 叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。 1.光照 光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 2.温度 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；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。 3.矿质元素 1.银杏的叶秋季为什么变黄了？ 秋季，叶片的叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。 2.秋天枫叶变红色的原因是什么？ 秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。 3.叶片呈绿色？ 正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1， 且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。 习题巩固 24 叶绿体的结构适于进行光合作用 PART 02 色素　 酶 1.分布： 2.形态： 3.结构： ②基粒：由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含有光合色素和光合作用所需的酶 ③基质：含光合作用所需的酶，及少量DNA、RNA和核糖体 ①内、外膜：透明，利于光线透过 4.功能： 光合作用的场所 主要存在于绿色植物叶肉细胞 一般呈扁平的椭球形或球形 捕获光能的色素和结构 叶绿体功能的实验验证 1.实验者 德国科学家恩格尔曼 2.实验材料 水绵 水绵是丝状绿藻，真核生物 每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。 特点：叶绿体呈螺旋带状 27 材料 水绵 +需氧细菌 水绵 +需氧细菌 步骤 将临时装片放在没有空气的黑暗小室中，用极细光束照射水绵。观察需氧细菌的分布。 将临时装片放在光下，观察需氧细菌的分布。 现象 结论 恩格尔曼第一个实验 需氧细菌集中在叶绿体被光束照射的部位，在未被光束照射的部位分布较少 需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位 O2是叶绿体进行光合作用释放出来的，叶绿体是水绵进行光合作用的场所 无空气 黑暗 无空气 完全曝光 无空气 黑暗 思考：该实验需要设置对照组吗？ 答：不需要，实验一中叶绿体可分为光照多和光照少的部位（相当于对比实验） 恩格尔曼第二个实验 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在 。 实验结论： 叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用释放氧气 红光区和蓝紫光区 恩格尔曼的实验直接证明：叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气结合其他的实验证据，科学家们得出结论：叶绿体是光合作用的场所 知识夯基 考向研析 考点一 捕获光能的色素和结构 知识点3　叶绿体的结构和功能 恩格尔曼实验设计的巧妙之处 (1)实验材料用  ，水绵的叶绿体   分布，便于观察，用需氧细菌可确定 的部位。 (2)没有空气的黑暗环境排除了    的干扰。 (3)用极细的光束照射，叶绿体上可分为  和   的部位，相当于一组对比实验。 (4)临时装片 曝光与 暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 水绵和需氧细菌 呈螺旋带状  释放氧气 氧气和光 有光照 无光照 局部 完全 易错辨析 (1)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(　　) (2)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　　) (3)秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的。(　　) (4)光合作用需要的光合色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(　　) (5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(　　) √ √ × × × 气温降低，叶绿素分子易被破坏，而使银杏的叶子变黄，由于缺少叶绿素a和叶绿素b 光合色素在类囊体薄膜上 几乎相等 光合作用的原理 PART 04 考点二 知识夯基 考向研析 光合作用的原理 知识点 光合作用的过程 1．概念：绿色植物通过叶绿体，利用 ，将 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 2．反应式： 3．过程 ①光反应(类囊体薄膜) ②暗反应(叶绿体基质) 绿叶体中的色素 可见光 吸收 固定 (CH2O)糖类 C5 2C3 CO2 ATP ADP+Pi NADP+ NADPH H2O O2 光解 H+ 还原 光能 二氧化碳和水 有机物 氧气 CO2+H2O (CH2O)+O2 叶绿体 光能 考点二　细胞的多样性和统一性 资料1：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被 分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 CO2 O2 C + H2O 甲醛 (CH2O) 初步判断： 氧来自 的可能性较小，较可能来源于 。 资料2：1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用 甲醛不能通过光合作用转化成糖 2 探索光合作用原理的部分实验 CO2 H2O 35 资料3：1937年，英国科学家希尔。 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。 O2 H+ 离体的叶绿体 悬浮液 能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 讨论1. 希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 出去二氧化碳，水能生成氧气吗 36 思考：如何追踪O的转移？用什么方法？如何设计实验进行探究？ 同位素标记法 p51 用16O的同位素18O 不能。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。 讨论2. 希尔的实验说明水的光解产生氧气，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？ 希尔反应: 37 4.1941年，鲁宾和卡门 二、探索光合作用原理的部分实验 O2全部来自于H2O吗？ 相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2的相对分子质量不同。（同位素标记方法）（对比实验的方法） 鲁宾和卡门的实验说明 光合作用释放的氧来自于水。 延伸思考2：该实验有对照组吗？满足对照原则吗？ 无单独对照组 实验组相互对照（对比实验） 延伸思考1：如何检测试管中释放的是18O2还是O2？ 通过检测相对分子质量判断：O2（32）、18O2（36） 注意：不能通过检测放射性判断：18O2是无放射性的同位素 2 探索光合作用原理的部分实验 资料4：1941年 美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法） CO2 H218O C18O2 H2O 18O2 O2 光照射下的小球藻悬浮液 39 5.1954年，阿尔农 二、探索光合作用原理的部分实验 1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：在给叶绿体光照时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 H2O O2 + 2H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP ATP的合成与希尔反应的关系 6.1964年，卡尔文 二、探索光合作用原理的部分实验 1964年以后，美国科学家卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。 同位素标记法、显微自显影技术。 结论：光合产物中有机物的碳来自CO2 上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。P103　 考点三 光合作用的原理 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。 叶绿体 中的色素 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 酶 知识点三、光合作用的过程 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ 3.条件： 光、色素、酶等 4.场所： 类囊体薄膜上 5.主要产物： O2、ATP、NADPH 光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。 1.物质变化： 2.能量变化： 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 光反应阶段 光反应的三个反应如何进行呢 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段。 43 1964年以后，美国科学家卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。 方法：同位素标记法、放射性自显影技术。 结论：光合产物中有机物的碳来自CO2 探索光合作用原理的部分实验 思考：CO2如何参与光合作用？ ——碳反应或暗反应 上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成 ，而是分阶段进行的。p103 不是同一个化学反应 44 考点三 光合作用的原理 2.暗反应 叶绿体基质 （1）场所： ①CO2的固定： ②C3的还原： （2）物质变化： 有无光均可 注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。 NADPH NADP+ 酶 （3）能量变化： ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 （4）暗反应的条件： ATP、NADPH、CO2、C5，多种酶 知识点三、光合作用的过程 考点二 知识夯基 考向研析 光合作用的原理 知识点2 光合作用的过程 【名师提醒】 教材隐性知识：1.（必修1 P103相关信息）水分解为O2和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于 结合形成NADPH。NADPH的中文名称叫 ，其作用是 ，参与暗反应阶段的化学反应，同时也 供暗反应阶段利用。 2.（必修1 P104相关信息） 是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸， 是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）。 3.（必修1 P104相关信息）光合作用的产物有一部分是 ，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入 ，再通过韧皮部运输到植株各处。 NADP＋与H＋ 还原型辅酶Ⅱ NADPH作为活泼的还原剂 储存部分能量 C3 C5 淀粉 筛管 考点二　细胞的多样性和统一性 ATP NADPH ADP+Pi NADP+ C3 C5 O2 课本p106 1.NADPH和ATP的移动路径是什么？ 类囊体薄膜→叶绿体基质 ①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量 2.NADPH的作用？ 47 NADPH 1.3H的转移 2.14C的转移 3.18O的转移： 3H2O (C3H2O ) 光反应 暗反应 （14CH2O） 14CO2 CO2的固定 14C3 C3的还原 （CH218O） 18O2 H218O 光反应 C18O2 C3 CO2的固定 C3的还原 元素的转移途径： 48 考点二 知识夯基 考向研析 光合作用的原理 知识点2 光合作用的过程 【易错提醒】 （1）叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH； 一方面用于ATP的合成。 （2）水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子，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。 （3）供氢：NADPH。 （4）供能：ATP和NADPH。　 考点二　细胞的多样性和统一性 考点三 光合作用的原理 示例一：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化。 1.过程法（“来源－去路”法）： 知识点四、环境改变时光合作用各物质含量的变化（常考点） 考点三 光合作用的原理 1.过程法（“来源－去路”法）： 示例二：光照正常，CO2供应停止时C3的含量变化。 知识点四、环境改变时光合作用各物质含量的变化（常考点） 考点二 光合作用的原理 重难点透析  环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 知识夯基 考向研析 2.模型法表示C3和C5等物质含量变化 （1）以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。 （2）以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，NADPH和ATP含量变化是一致的。 （3）起始值C3高于C5（约为其2倍）。   考点二　细胞的多样性和统一性 1.光合作用强度： 指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 单位时间内光合作用 ②固定CO2的量 ①制造或产生有机物（糖类）量 ③产生O2的量 表示方法 光合作用强度直接关系到农作物的产量，影响光合作用强度的因素可以影响到农作物的产量 思考：研究光合作用强度有什么现实意义？ 光合作用强度 53 线粒体 叶绿体 O2 释放O2 （可以测得） 叶肉细胞 CO2 吸收CO2 （可以测得） 总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用 有机物的制造量 CO2的固定量 O2的产生量 有机物积累量 CO2的吸收量 O2的释放量 有机物的消耗量 CO2的释放量 O2的吸收量 光合作用强度 54 ①先将植物置于黑暗中，测量呼吸速率 。 ②在有光条件下，测定净光合速率。 ③计算：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 光合作用强度 2.测定对象：叶绿体 测得的就是总光合作用。 1.测定对象：植株、叶片、细胞 55 探究环境因素对光合作用的影响 自变量 不同_________________________ 控制自变量 调节 进行控制 因变量 _____________ 检测因变量 同一时间段内_____________ 对无关变量进行控制 等保持一致 光照强度（强光、中光、弱光） 光源与烧杯的距离 光合作用强度 叶片浮起数量 叶片大小、NaHCO3溶液的浓度 叶片含有空气，上浮 叶片下沉 O2充满细胞间隙，叶片上浮 抽气 光合作用 产生O2 NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2，维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2。 实验原理： 变量分析： 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 课本p105 57 01 取材打孔 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片。 02 排气 将圆形小叶片置于吸入清水的注射器内，用手指堵住注射器前端小孔拉动活塞，使叶片内气体逸出。 03 沉水 将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 04 分组实验观察 分别将10片叶圆片投入3只20mlNaHCO3的小烧杯中并调整40W台灯距离（10（强光）、20（中光）、30CM（弱光）） 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 课本p105 实验步骤： 58 实验结果： 不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25 ℃） 在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强。 实验结论： 注意：光照强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤) 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 课本p105 59 如何探究CO2浓度对光合作用的影响 数量相同的叶圆片置于烧 杯底部等距离（10cm）置于40W 的光源下 1 蒸馏水 2 2% NaHCO3溶液 3 10% NaHCO3溶液 如何探究温度 对光合作用的影响 1 低温 2% NaHCO3溶液 2 常温 2% NaHCO3溶液 3 高温 2% NaHCO3溶液 水浴控制温度数量相同的叶圆片置于烧杯底部等距离（10cm）置于40W 的光源下 思维拓展 60 问题1：实验前需要将处理过的圆形小叶片放在黑暗环境中，请在下图绘出黑暗条件下CO2和O2的产生及消耗情况。并说出黑暗条件下可用哪些指标表示呼吸速率？ CO2 O2 黑暗：只进行呼吸作用 呼吸速率的表示方法： 黑暗条件下O2的吸收量 黑暗条件下CO2的释放量 有机物消耗量 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 课本p105 61 问题2：在5min时，弱光和中等光强度下，叶片仍然没有上浮，在这两种光照强度下，叶片有无产生O2？请在下图绘出在这两种光照下O2和CO2的产生及消耗情况。 O2 O2 光合速率＜呼吸速率 CO2 CO2 O2 CO2 光合速率=呼吸速率 弱光照射 中等光强照射 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 课本p105 O2（实际光合） CO2 O2（净光合） CO2 光合速率＞呼吸速率 强光照射： 62 影响光合作用强度的因素 PART 内因： 外因（环境因素）： ①光照 ②CO2浓度 ③温度 ④水 ⑤矿质元素（肥） CO2 + H2O (CH2O) + O2 光能 叶绿体 CO2 、H2O 气孔开闭 光照时间、光照强度、 光的成分（光质） 叶绿体（色素、酶） 温度 有机物积累，不利于光合作用 N、Mg 色素、酶的数量和活性 一般情况下，叶片的有机物输出越多，其光合速率 。 若将一株植物的果实去除，则去除的果实越多，光合速率如何变化，为什么？ 去除的果实越多，叶片的光合产物无法输出，光合速率越慢 越快 影响光合作用强度的因素 原料： 产物： 能量： 场所： 请根据光合作用反应式，从内、外因分析影响光合作用强度的因素有哪些？ 主要因素（外因：“三度”）：光照强度、温度、CO2浓度 64 【讨论1】A点时，光照强度为0，对应的CO2 来源于哪些生理过程？其释放量的含义是什么？ 答：A点时，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸。 思考 尝试绘制此时的叶肉细胞气体交换图。 O2 CO2 只进行细胞呼吸 此时单位时间内释放的CO2量， 可表示细胞呼吸强度(呼吸速率)。 影响光合作用强度的外部因素：①光照强度【P81】 02 【讨论2】B点时，所对应的CO2吸收量和释放量为0，试分析此时光合速率与细胞呼吸速率的关系及B点的含义。 答：B点时,细胞呼吸产生的CO2全部用于光合作用， 即光合速率＝呼吸速率，此点为光补偿点。 思考 尝试绘制此时的叶肉细胞气体交换图。 O2 CO2 光补偿点 影响光合作用强度的外部因素：①光照强度【P81】 02 【讨论3】C点时，对应的CO2吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析CO2吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？ 答：当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。 光饱和点 CO2吸收量达到最高前的主要限制因素是： ; CO2吸收量达到最高后的主要限制因素是： 。 光照强度 温度（酶活性）和CO2浓度 影响光合作用强度的外部因素：①光照强度【P81】 02 【讨论3】C点时，CO2吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析CO2吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？ 答：当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。 光饱和点 思考 尝试绘制此时的叶肉细胞气体交换图。 O2 CO2 CO2 O2 此时光合速率＞呼吸速率。 影响光合作用强度的外部因素：①光照强度【大本62】 02 【小结】 A点：只进行 ； B点： 点，光合速率 呼吸速率； C点： 点，光合速率 呼吸速率； AB段：光合速率 呼吸速率； BC段：光合速率 呼吸速率； 细胞呼吸 光补偿 = 光饱和 ＞ ＜ ＞ 提示：阴生植物呼吸作用较弱，对光的利用能力也不强， 所以起点、光补偿点、光饱和点、均 阳生植物。 小于 思考 如果该曲线代表阳生植物，那阴生植物的曲线要怎么画？ 影响光合作用强度的外部因素：①光照强度【大本63】 02 光质 一、外部因素 红光>蓝紫光>白光 >绿光 虽然四种光合色素都能吸收蓝紫光， 但它是短波，没有红光容易吸收。 让相同强度的日光照射 （1）大棚颜色 白色透明>红色>蓝紫色>绿色 （2）用相同强度光源照射（灯泡） 影响光合作用强度的外部因素：②CO2浓度【大本62】 02 1.原理： 影响 阶段，制约 化合物的生成。 2.曲线分析： 在一定范围内， 植物光合速率随CO2浓度的增大而 ； 但达到一定浓度时， 再增加CO2浓度，光合速率也 。 3.应用： 在农业生产上可以通过“ ”、 等措施 增大CO2浓度，提高光合速率。 暗反应 C3 正其行，通其风 增施农家肥 增加 不再增加 影响光合作用强度的外部因素：②CO2浓度 02 【讨论】 图中A 点表示 ，即光合速率 呼吸速率时的CO2浓度， 图中A’点表示 。 图中B点和B’点表示 ，即光合速率最大时所对应的最小CO2浓度。 CO2补偿点 = 光合作用所需CO2的最低浓度 CO2饱和点 影响光合作用强度的外部因素：③温度【P81】 02 1.原理： 温度主要通过影响与光合作用有关 而影响光合速率。 注：主要制约 反应。 2.应用： 冬季温室栽培，可适当 ， 即白天适当 温度，晚上可适当 温度，以 。 酶的活性 提高 降低 保证植物有机物的积累 增加昼夜温差 暗 光合作用的最适温度 一般在25 ℃左右。 注：光合作用的最适温度比细胞呼吸的最适温度低。 影响光合作用强度的外部因素：④水分【P82】 02 1.原理： ①水分作为植物光合作用的 。 ②水分可影响 ， 间接影响CO2进入植物体内； 因此，植物体水分减少会使光合速率 。 2.应用： 在农业生产中，可根据作物的需水规律， ； 原料 下降 合理灌溉 气孔的开闭(气孔导度) [扩展]缺水时，叶片中的淀粉水解减弱，糖类堆积， 光合产物输出减慢，会抑制光合作用。 3 光合作用的影响因素及其应用 大本p63及练表达 温度 下植物光合作用最大。 温度过高时植物 或 降低，光合速率会减弱。 “午休”现象 气孔关闭 酶活性 最适温度 BC段光合作用强度不断减弱的主要原因是 ，导致光合作用的 受阻，从而影响光合作用。 温度过高导致气孔部分关闭，CO2吸收量减少 CO2的固定 75 补充：多因子变量对光合速率的影响【P82】 【曲线分析】 P点：限制光合速率的因素应为 所表示的因子， 随着因子的不断加强，光合速率不断 。 Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子， 影响因素主要为 所表示的因子。 横坐标 各曲线 02 提高 补充：多因子变量对光合速率的影响【P64】 02 【应用】 温室栽培时， 当光照强度适宜时， 可以提高光合速率。 当温度适宜时， 可以提高光合速率。 适当提高温度，同时增加CO2浓度 适当增加光照强度，同时增加CO2浓度 影响光合作用强度的外部因素：⑤矿质元素 02 1.原理： 是各种酶以及NADPH和ATP的重要组成成分； 是NADPH和ATP的重要组成成分； 是叶绿素的重要组成成分； 2.应用： ， 注；由于肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收， 施肥的同时，往往需要适当的 。 N P Mg 适时、适量增施肥料 浇水 超过一定浓度后， 植物会因土壤溶液 浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。 影响光合作用强度的内部因素：①植物自身的遗传特性【P63】 03 1.原理： 以阳生植物、阴生植物为例， 阳生植物的细胞呼吸强度、光补偿点、光饱和点、 最大光合作用强度均 阴生植物。 2.应用： 阳生农作物和阴生农作物 或 。 高于 间作 套种 【间作】指在同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种或两种以上作物。 该农业种植方式可有效提高农田的光能利用率。 【套种】在前季作物生长后期，在其行间或株间播种或移栽后季作物。 该农业种植方式可提高土地复种指数，实现一年多种多收，增加总产量。 间作的优势：提高光能利用率，充分利用不同层次土壤内的水分、养分、光能、空间等 光照强度——应用 ①阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低农业生产上一般间作。 玉米——大豆间作 高于 原因是： a.两种植物的根系深浅搭配， 合理的利用了不同层次土壤内水分和养分。 b.两种植物高矮结合， 充分利用了不同层次的阳光。 （与P选二25，群落的垂直结构联系，P选二32，立体农业联系） 80 影响光合作用强度的内部因素：②植物叶片的叶龄【P63】 03 1.原理： ①一定范围内，随着叶龄增大， 色素含量 ，酶的含量和活性 ， 光合速率 。 ②生长到一定程度， 色素和酶的含量等达到稳定状态，光合作用效率也基本稳定。 ③伴随着叶片的衰老，部分色素遭到破坏，光合速率 。 2.应用： 农作物果树管理后期，适时摘除 。 增大 增大 加快 下降 老叶 概念：单位土地面积上植物叶片的总面积占土地面积的倍数。 应用：①增加光合作用面积，如合理密植、间作套种； ②适当摘除林冠下叶层； ③合理施肥、浇水，避免枝叶徒长。 叶面积指数（光合面积） 净光合量 呼吸量 A点前: ； A点后:虽然总光合量上升,但因 。 O 叶面积指数 物质的量 A 光合作用实际量 2 4 6 8 随叶面积指数增大，光合效率增大 呼吸量上升更快，导致净光合量下降 ③叶面积指数 记！ ①OA段，随叶面积指数的增大，光合作用实际量不断增大。 超过A点，随着叶面积指数的增大，光合作用实际量不再增加（叶片互相遮挡）。 ②OB段，净光合量随光合作用增强而增加，B点以后随呼吸量的增加，净光合量逐渐减少，当净光合量小于0时，植物将无法正常生长。 82 1.下图是夏季晴朗的白天， 某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。 分析曲线图并回答： （1）7～10时的光合作用强度不断增强原因： （2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因： （3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因： 光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。 光照不断增强，光合作用强度不断增强。 温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭， CO2供应减少，光合作用强度明显减弱。 习题巩固 大本P63 83 习题巩固 光合速率＝呼吸速率的点： 。 Oc段：只进行 。 cd段：光合速率 呼吸速率。 dh段：光合速率 呼吸速率。 hi段：光合速率 呼吸速率。 ij段：只进行 。 积累有机物最多的点： 。 f点光合速率下降原因：气温过高，导致部分 关闭， 导致 供应不足。 d、h 呼吸作用 ＜ ＜ 呼吸作用 ＞ h 气孔 CO2 大本p65 一昼夜积累有机物 = P -( M + N ) 开始积累有机物的点：净光合速率大于0，即d-h（不含d、h点） 开始光合作用的点/有机物积累最少的点：c 84 习题巩固 大本p66 光合速率＝呼吸速率的点： 。 OC段：只进行 。 CD段：光合速率 呼吸速率。 DH段：光合速率 呼吸速率。 HI段：光合速率 呼吸速率。 IJ段：只进行 。 积累有机物最多的点： 。 J点低于O点，植物体有机物总量 ； J点高于O点，植物体有机物总量 ； J点等于O点，植物体有机物总量 。 D、H 呼吸作用 ＜ ＜ ＞ 呼吸作用 H 增多 减少 不变 一昼夜积累有机物： 比较J点时CO2浓度是否比O点时低 CD段：CO2释放速率减小，曲线上升缓慢 D点：CO2释放量达到最大 H点：装置中CO2含量最小 光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。 85 光合作用影响曲线中关键点的移动 大本p64 代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 ；反之，A点 。 1.A点 下移 上移 光合作用影响曲线中关键点的移动 2.B点与C点的变化 自变量 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大光照强度(或CO2浓度) 适当减小光照强度(或CO2浓度) 土壤缺Mg2＋ 左移 左移 左移 右移 右移 右移 【提醒】细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 光合作用影响曲线中关键点的移动 3.D点 代表最大光合速率，若增大光照强度（或增大CO2浓度）使光合速率增大时，D点向 移动；反之，移动方向相反。 右上方 化能合成作用 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的合成作用。 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 硝化细菌 89 项目 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 代表生物 绿色植物 相同点 光能 无机物氧化释放的能量 硝化细菌 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 光合作用与化能合成作用 90 1.光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气和H＋和自由电子(e－)， 光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 光系统及电子传递链 大本p58 91 2.类囊体膜两侧的质子浓度(电化学)梯度主要靠以下途径建立 光系统及电子传递链 ①电子传递过程是高电势到低电势，因此，电子传递过程中释放能量，质体醌利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧。 ②光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧 进行的水的光解产生质子(H＋)。 ③在类囊体的基质侧H＋ 和NADP＋形成NADPH。 92 3.类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。 光系统及电子传递链 93 【素养提升】光合系统中光系统和电子传递链【P79】 03 【资料】类囊体薄膜上发生的光反应示意图： ①PSⅠ和PSⅡ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。 ②PQ、Cytbf、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， ③ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成。 注：图中实线为电子的传递过程，虚线为H+的运输过程。 主 叶绿体基质H+少 类囊体腔H+多 协 (1)据图分析，使类囊体膜两侧H+浓度差增加的过程有： ① ；② ；③ ； (3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有 ； 合成ATP依赖于 形成的电化学势能。 水的光解产生H+ PQ运输H+ 合成NADPH消耗H+ 运输H+和催化ATP的合成 类囊体膜两侧的H+浓度差 光合作用和细胞呼吸的综合分析 95 1.光合作用与细胞呼吸的关系 (1)图解光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系。 一、光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向 1.C元素 97 2.H元素 3.O元素 光合作用与细胞呼吸的综合 二、光合作用和有氧呼吸的能量联系 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 （CH2O）中稳定的化学能 NADH中活跃的化学能 热能散失 光反应电能 暗反应 有氧呼吸 Ⅰ、Ⅱ ATP中 活跃的化学能 细胞中各项生命活动 机械能、化学能、光能、电能等 各种形式的能 有氧呼吸 Ⅲ 100 检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正(总) 光合速率 CO2 O2 有机物 释放量(黑暗) 吸收量 利用量、固定量、消耗量 吸收量(黑暗) 释放量 产生量 消耗量(黑暗) 积累量 制造量、产生量 1.根据关键词判定 光合作用与细胞呼吸的综合 三、真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的判断 101 2.根据坐标曲线判定 三、真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的判断 【图甲】 当光照强度为0时， 若CO2吸收值为负值， 该值绝对值代表呼吸速率， 该曲线代表净光合速率； 【图乙】 当光照强度为0时， 若CO2吸收值为0， 该曲线代表真正光合速率。 光合速率的测定方法 1.“液滴移动法”——测定装置中O2的变化 提醒　①真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。②物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 光合作用与细胞呼吸的综合 三率测定的6种实验模型 1.气体体积变化法（液滴移动法） ①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。 ②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。 ③置于适宜温度环境中。 ④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。 （1）测定呼吸速率 105 1.气体体积变化法（液滴移动法） （2）测定净光合速率 ①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液， 用于保证容器内CO2浓度恒定， 满足光合作用需求。 ②必须给予足够光照处理，且温度适宜。 ③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。 （3）物理误差矫正 为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物、烧杯中放入蒸馏水分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 106 四、三率测定的6种实验模型 2.黑白瓶法——测溶氧量的变化 黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。 瓶身 是否放入长势良好的植物 放入适 宜水深 测定时间 测定项目 取值表示量 A 黑瓶 不放 相同 放入时测定 水中溶氧量 水中溶氧量为： 初始量x B 黑瓶 放入 相同 一段时间后测定水中溶氧量 与初始值的差值为：有氧呼吸量 C 白瓶 放入 相同 与B瓶相同时间后测定水中溶氧量 与初始值的差值为：净光合量 【解析】净光合量 = M白 – x，呼吸量 = x - M黑 总光合量 = 净光合量 + 呼吸量 =（M白 - x） + （x - M黑）= M白 - M黑 设初始值为x，白瓶现有量为M白， 黑瓶现有量为M黑，则：总光合量=？ 108 3.半叶法 四、三率测定的6种实验模型 将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需切断左右叶片间的联系，以防止有机物的运输。计算可参考黑白瓶法： 总光合量 = MB - MA 四、三率测定的6种实验模型 4.叶圆片称重法——测定有机物的变化量 （1）操作图示 本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 （2）结果分析 净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S； 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 光呼吸、C4植物等特殊代谢类型 PART C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸 大本p70 一、C3植物、C4植物和CAM植物 自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为C3、C4和CAM三种类型。 1.C3途径 也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到C5再生结束，在叶绿体基质中进行， 可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。 大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。 常见的C3植物有 112 (2)C4途径：通过C4途径固定CO2的植物称为C4植物， 它们主要是生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中，植物若长时间开放气孔吸收CO2，会导致水分通过蒸腾作用过快散失。所以，植物只能短时间开放气孔，CO2的摄入量必然少。植物必须利用这少量的CO2进行光合作用，合成自身生长所需的物质。 C4植物的两次固定在空间上分开：在叶肉细胞内固定CO2，在维管束鞘细胞中同化CO2。 维管束鞘细胞 叶肉细胞 2.C4途径 CO2 PEP（C3） PEP羧化酶 草酰乙酸（C4） 苹果酸（C4） CO2 NADP+ NADPH 丙酮酸（C3） 丙酮酸（C3） ATP ADP+Pi ADP+Pi ATP NADP+ C5 2C3 多种酶 (CH2O) NADPH 细胞质基质 （1）CO2固定场所 叶肉细胞细胞质基质、 维管束鞘细胞叶绿体 （2）光反应场所 叶肉细胞类囊体薄膜 （3）暗反应场所 维管束鞘细胞叶绿体基质 某些植物叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2在PEP羧化酶的作用下被整合到C4化合物中，随后C4化合物被运输进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物分解释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。 114 3.CAM途径 一、C3植物、C4植物和CAM植物 CAM植物夜间气孔开放吸进CO2，CO2经一系列反应转化为苹果酸储存在液泡中。白天气孔关闭，苹果酸经一系列反应转化为CO2，进入C3途径合成淀粉。 115 3.CAM途径 菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等，可适应干旱炎热的环境。 白天气孔关闭，减少蒸腾作用，保持植物体内水分并分解苹果酸产生CO2进行光合作用；夜晚开放气孔，吸收光合作用所需的CO2，使植物适应高温干旱环境。 CAM途径的意义 常见的CAM植物有 116 习题巩固 1.研究发现，玉米、甘蔗等植物 除了和其他C3植物一样具有 卡尔文循环(固定CO2的初产物为C3， 简称C3途径)外，还有另一条固定CO2 的途径，固定CO2的初产物为C4，简称C4途径，这种植物为C4植物，其固定CO2的途径如图。研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍。下列有关叙述错误的是(　 ) A.图中CO2进入叶肉细胞被固定的最初产物是草酰乙酸 B.高温条件下，C4植物光合效率高的原因是气孔不关闭 C.低浓度CO2条件下，C4植物可能比C3植物生长得好 D.苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞 B 高温条件下，C4植物部分气孔关闭，叶肉细胞内CO2浓度下降，其光合效率高的原因是C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco，故C4植物能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，B错误。 117 学以致用·能力提升 长句作答类 2．光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭， 阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco具有两面性(或双功能)。 (2)过程 118 (3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (4)不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 (5)有利影响 ①光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径； ②在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。 119 (6)二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 (7)光呼吸与细胞呼吸的区别 反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。   120 习题巩固 1.(2023·广东茂名检测)研究发现，水稻叶肉细胞在强光、高浓度O2条件下，存在吸收O2，释放CO2的现象，该过程与光合作用同时发生，称为光呼吸，具体过程见下图。请分析回答： (1)据图推测，水稻叶片中消耗O2的具体场所____________________。 线粒体内膜和叶绿体基质 (2)若用放射性同位素14C标记C5，则在正常细胞光呼吸过程中的转移途径为C5→________________________________，参与该过程的细胞结构有______________________________。 乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 习题巩固 (1)植物叶肉细胞的叶绿体基质在光下可进行光呼吸过程，可进行吸收O2、释放CO2；在有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜上，O2和[H]结合生成水，因此水稻叶片中消耗O2的具体场所有线粒体内膜和叶绿体基质。若突然停止光照，光反应阶段产生的ATP和NADPH的含量降低，导致C3还原速率下降，C5的生成速率降低，而CO2的固定过程正常进行，C5的消耗速率不变，因此，突然停止光照，短时间内C5的含量将减少。(2)由图可知，在正常细胞光呼吸过程中，首先在叶绿体中，C5与O2反应生成1C3酸与乙醇酸，乙醇酸从叶绿体转移至过氧化物酶体中变为乙醛酸，在过氧化物酶体上乙醛酸转化成甘氨酸，甘氨酸在线粒体上转化为CO2，因此，若用放射性同位素14C标记C5，则在正常细胞光呼吸过程中的转 移途径为：C5→乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→ CO2，参与该过程的细胞结构有叶绿体、过氧 化物酶体、线粒体。 (3)水稻叶肉细胞在强光、高浓度O2条件下，存在吸收O2，释放CO2的现象，即光呼吸现象，当环境中CO2与O2含量比值偏低时，叶片容易发生光呼吸。当光呼吸现象较强时，O2竞争性的与Rubisco酶结合，导致其催化CO2与C5的固定过程减弱，光合作用合成的有机物减少，因此，光呼吸的存在会明显降低水稻产量。(4)通过多基因转化技术将GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因导入水稻叶绿体基因组，光呼吸产生的部分乙醇酸能直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，提高叶绿体中CO2浓度，从而抑制光呼吸，提高植物的光合效率，使水稻增产。 (3)当环境中CO2与O2含量比值________(填“偏高”或“偏低”)，叶片容易发生光呼吸。光呼吸的存在会明显降低水稻产量，原因是: 偏低 O2竞争性的与Rubisco酶结合，导致其催化CO2与C5的固定过程减弱，光合作用合成的有机物减少。　 习题巩固 (1)植物叶肉细胞的叶绿体基质在光下可进行光呼吸过程，可进行吸收O2、释放CO2；在有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜上，O2和[H]结合生成水，因此水稻叶片中消耗O2的具体场所有线粒体内膜和叶绿体基质。若突然停止光照，光反应阶段产生的ATP和NADPH的含量降低，导致C3还原速率下降，C5的生成速率降低，而CO2的固定过程正常进行，C5的消耗速率不变，因此，突然停止光照，短时间内C5的含量将减少。(2)由图可知，在正常细胞光呼吸过程中，首先在叶绿体中，C5与O2反应生成1C3酸与乙醇酸，乙醇酸从叶绿体转移至过氧化物酶体中变为乙醛酸，在过氧化物酶体上乙醛酸转化成甘氨酸，甘氨酸在线粒体上转化为CO2，因此，若用放射性同位素14C标记C5，则在正常细胞光呼吸过程中的转 移途径为：C5→乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→ CO2，参与该过程的细胞结构有叶绿体、过氧 化物酶体、线粒体。 (3)水稻叶肉细胞在强光、高浓度O2条件下，存在吸收O2，释放CO2的现象，即光呼吸现象，当环境中CO2与O2含量比值偏低时，叶片容易发生光呼吸。当光呼吸现象较强时，O2竞争性的与Rubisco酶结合，导致其催化CO2与C5的固定过程减弱，光合作用合成的有机物减少，因此，光呼吸的存在会明显降低水稻产量。(4)通过多基因转化技术将GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因导入水稻叶绿体基因组，光呼吸产生的部分乙醇酸能直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，提高叶绿体中CO2浓度，从而抑制光呼吸，提高植物的光合效率，使水稻增产。 CO2＋C52C3 $