第3单元 第10讲 第二课时 光合作用原理（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习·生物（人教版）

该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用原理”核心考点，依据高考评价体系覆盖光合作用的概念、过程（光反应与暗反应）、影响因素及化能合成作用等考查要求。通过精读教材梳理必备知识，对比分析光反应与暗反应的条件、场所、物质及能量变化，结合近五年高考真题明确“物质含量变化分析”“结构与功能适配”等高频考点，归纳实验探究、图表分析等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于“考点突破+真题演练+素养提升”的复习策略，如针对环境改变对光合作用物质含量的影响，运用“过程法”和“模型法”构建光照强度、CO₂浓度变化分析模型，培养学生科学思维与生命观念素养。精选2025山东卷、2024福建卷等真题，解析“光合膜系统功能”“同位素示踪物质路径”等典型题型，总结易错点排查与答题模板。助力学生掌握解题技巧，教师可据此精准教学，提升高考冲刺效率。

第10讲　第二课时　光合作用原理 考点一 考点二 目录索引 高考真题•演练 考点一　光合作用的原理和过程 必备知识•精读教材 1.光合作用的概念与反应式 (1)概念:绿色植物通过　　　　　　　,利用　　　　,将______________　　　　　　　　　　　　转化成储存着能量的　　　　　　,并且释放出　　　　的过程。  (2)总反应式:CO2+H2O (CH2O)+O2。 叶绿体 光能 二氧化碳和水 有机物 氧气 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 2.光合作用的原理 (1)填写图中序号所代表的物质或结构。 ①　　　　　;②　　　　　;③　　　　　;④　　　　。 Ⅰ是　　　　;Ⅱ是　　　　。  O2 NADP+ ADP+Pi　 C5　 光反应 暗反应 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 (2)光反应与暗反应的比较 阶段 光反应 暗反应 区别 条件 　　　、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+等　  多种酶、ATP、NADPH、CO2等 场所 类囊体薄膜 　　　　　　　  物质变化 ①水的光解 2H2O 　　　　　　　, 　 　　　　  NADPH ②ATP的形成 ADP+Pi+能量 ATP+H2O ①CO2的固定 　　　　　　　　  ②C3的还原 2C3 　 　　　  光 叶绿体基质 4H++O2+电子 H++NADP++电子 CO2+C5 2C3 (CH2O)+C5 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 阶段 光反应 暗反应 区别 能量变化 光能转变成 　　　　　　　　　　　　　  ATP和NADPH中活跃的化学能转变成储存在(CH2O)中的稳定的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供　　　　　　　　　　　　,暗反应为光反应提供　　　　　　　　　　　　。②没有光反应,则暗反应无法进行,没有暗反应,则有机物无法合成  ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH ADP、Pi、NADP+　 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 (3)元素的转移途径 NADP3H (C3H2O) 14C3 (14CH2O)、14C5 18O2 C3 (CO) 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 3.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 　　　  　　　　　　　　释放的能量  代表生物 绿色植物 　　　　　  相同点 都能将　　　　　　　等无机物合成有机物  光能 无机物氧化 硝化细菌 CO2和H2O 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 教材深挖 (必修1 P103图5-14拓展)光照停止后暗反应在短时间内仍然能够持续,但无法长时间正常进行,原因是   　。  提示 暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH,停止光照后光反应停止,叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间,但是这段时间后,暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 易错排查 (1)类囊体膜上消耗H2O,而线粒体基质中生成H2O。(2025·河北卷)(　　) (2)光合作用中,水的光解发生在类囊体薄膜上。(2024·江西卷)(　　) (3)高温使作物叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷)(　　) (4)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(　　) (5)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(　　) (6)光合作用的产物有淀粉和蔗糖,淀粉和蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。(　　) × √ × × × × 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 科学思维•教考衔接 1.光系统与光合磷酸化 (根据2021·重庆卷情境设计)如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图,其中PSⅠ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。其中PQ、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,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。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 (1)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　　　　　;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　　　　　(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在____________　　　　　　　中。  (2)据图分析,使类囊体膜两侧H+浓度差增加的过程有 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (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。  O2和H+ NADP+　 NADPH和ATP 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 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 2.光合作用产物的运输 (根据2020·江苏卷情境设计)大豆与根瘤菌是互利共生关系,下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题。 (1)上图所示的代谢途径中,催化固定CO2形成PGA的酶在　　　　　　中, PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于　　　　　　　中。  叶绿体基质 细胞质基质 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 (2)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自　　　　　;根瘤中合成ATP的能量主要源于　　　　　的分解。  (3)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是　　　　　　　　　　　　。  光能 糖类 非还原糖较稳定 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 关键能力•练透考法 命题角度一　光合膜系统结构与功能的适配 1.(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜,下列叙述正确的是(　　) A.ATP、ADP和Pi通过NTT时,无需与NTT结合 B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输 C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生 D.光照充足,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止 D 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 解析 载体蛋白运输物质时,需与被运输物质结合,A项错误。NTT顺浓度梯度运输物质,运输方式属于协助扩散,B项错误。黑暗条件下,叶绿体不能进行光反应产生ATP,进入叶绿体基质的ATP主要由线粒体产生,细胞质基质是有氧呼吸第一阶段的场所,也可提供少量ATP,C项错误。光照充足时,叶绿体光反应产生ATP,叶绿体基质内ATP增多、ADP减少,NTT顺浓度梯度运出ADP的数量会减少甚至停止,D项正确。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 2.(2025·重庆模拟)类囊体膜蛋白排列和光反应产物的形成过程如图所示。据图分析,下列叙述错误的是(　　) A.水光解产生的O2被有氧呼吸利用,最少要穿过5层生物膜 B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH C.完成光能转换所需电子(e-)的最终来源是水 D.光反应产生的ATP只能用于暗反应中C3的还原 D 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 解析 水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜内侧,若被有氧呼吸利用,O2在线粒体内膜上被利用,O2从叶绿体类囊体薄膜开始,穿过叶绿体2层膜,然后进入同一细胞中的线粒体,穿过线粒体的2层膜,所以至少要穿过5层膜,A项正确。光反应中NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH,然后在暗反应过程中被消耗,B项正确。完成光能转换所需电子(e-)的最终来源是水,C项正确。由题图可知,光反应产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应,D项错误。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 命题角度二　能量转化链与物质追踪路径 3.(2025·广东广州模拟)在光合作用的光反应中,叶绿素吸收的光能会被转化成电子进行传递。电子从光系统Ⅱ(PSⅡ)转移到光系统Ⅰ(PSⅠ),最终生成NADPH。除此之外,PSⅡ还负责光合生物中水的光依赖性氧化,同时释放O2和质子(H+),质子可以推动ATP合成,过程如图所示。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 下列相关叙述错误的是(　　) A.PSⅡ具有吸收、利用光能,并进行电子传递的作用 B.破坏PSⅡ会影响光反应中氧气的释放和ATP的合成 C.若降低B侧的H+浓度,则有利于光反应过程中产生ATP D.通过光合电子传递链,光能可转化到NADPH和ATP中 C 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 解析 由题图可知,类囊体薄膜上的PSⅡ具有吸收、利用光能,并进行电子传递的作用,A项正确。由题意可知,PSⅡ负责光合作用过程中水的光解,同时释放O2和质子(H+),质子可以推动ATP合成,因此破坏PSⅡ会影响该过程中O2的释放和ATP的合成,B项正确。降低B侧的H+浓度,会减小类囊体薄膜两侧H+浓度差,不利于H+顺浓度运输到膜外,不利于ATP的合成,C项错误。叶绿素接受光的照射后被激发,在PSⅡ发生H2O的光解,释放势能高的电子,电子的最终供体是H2O,通过光合电子传递链,光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能,D项正确。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 考点二　环境改变与光合作用各物质含量的变化分析 突破题型•掌握解法 1.“过程法”分析各物质变化 下图中Ⅰ表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的还原,当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化。 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 2.“模型法”分析各物质变化 (1)光照强度变化: 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 (2)CO2浓度变化: 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 关键能力•练透考法 1.(2025·广西北海模拟)研究人员取生长状态相同的绿色植物为材料,在相同的条件下分别给予A、B、C组t秒的光照—黑暗交替频率处理,且A、B、C组交替频率依次加大,给予D组连续光照t秒,检测到单位光照时间内D组光合作用产物总量略小于A组的两倍,具体处理过程如图所示。 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 下列叙述正确的是(　　) A.A~C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、A B.植物无法在黑暗条件下利用ATP和NADPH继续进行暗反应过程合成有机物 C.若将条件“光照—黑暗”交替改为“红光—红外光”交替处理,则可以得到相同的结果 D.该实验说明,在白天给予植物一定频率的遮光处理,更有利于农作物的增产 A 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 解析 D组光合作用产物总量略小于A组的两倍,说明光照结束后仍可进行一段时间的暗反应,由于光照—黑暗交替频率依次加大(A组最低、C组最高),单位光照时间产物随交替频率增加而增加,C组高频交替时黑暗时间短,暗反应中断少,效率最高,故A~C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、A,A项正确。在短暂黑暗期间,植物还能利用光照时期光反应残留的少量ATP和NADPH继续进行暗反应过程合成有机物,B项错误。若将条件“光照—黑暗”交替改为“红光—红外光”交替处理,因普通白光中红光和蓝紫光能被光合色素吸收,红外光不能被光合色素吸收,所以条件改变后,光合色素捕获的光能情况不同,有机物的积累情况不同,C项错误。实验说明增大光照—黑暗的交替频率,光合速率可以提高,但白天遮光会缩短农作物的光照时间,同样不利于增产,D项错误。 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 【以题悟道】　连续光照和间隔光照下的有机物分析 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 (1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累,在光反应停止时,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。 (2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下,光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 2.(2024·福建卷)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 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 解析 题图横坐标是光照时间,在0 min之前,A和B两组处于黑暗环境中一段时间,而B组已经用壳梭孢素处理,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放,所以B组和A组胞间CO2浓度不相等,A项错误。30 min时,B组的光合速率相对值高于A组,叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组,B项正确。随着光照时间增加,A组光合速率相对值不再改变,故30 min时,限制A组光合速率的主要因素不是光照时间,C项错误。由题意可知,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,B组达到最高平衡点用的光照时间比A组短,与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更短,D项错误。 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 高考真题•演练 1.(多选)(2025·山东卷)在低氧条件下,某单细胞藻的叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件,将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成两等份,一份形成松散菌—藻体,另一份形成致密菌—藻体,在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量,两种菌—藻体培养体系中的O2含量变化相同,结果如图所示。培养过程中,任意时刻两体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是( 　　) A.菌—藻体不能同时产生O2和H2 B.菌—藻体的致密程度可影响H2生成量 C.H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D.培养至72 h,致密菌—藻体暗反应产生的有机物多于松散菌—藻体 ACD 解析 单细胞藻在叶绿体类囊体膜上进行光反应可以产生NADPH、O2和ATP,在叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2,两个过程既有联系又相对独立,因此菌—藻体能同时产生O2和H2,A、C两项错误。由题图可知,松散菌—藻体和致密菌—藻体在相同时间产生的H2含量相对值不同,说明菌—藻体的致密程度可影响H2生成量,B项正确。任意时刻两体系之间的光反应速率无差异,说明光反应产生的NADPH相同,致密菌—藻体产生的H2多,说明消耗的NADPH多,则用于暗反应的NADPH减少,因此培养至72 h,致密菌—藻体暗反应产生的有机物少于松散菌—藻体,D项错误。 2.(2025·山东卷节选)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。 注: 表示电子的传递路径;Y、Z表示光合色素分子。 (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所需的电子源自于　　　　　　。采用同位素示踪法可追踪物质的去向,用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后,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H2O、　　 　　　　。离心收集绿藻并重新放入含O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　　　　　　。  磷脂双分子层 基粒 H2O 丙酮酸(C3H4O3)、[H] O2、CO2 解析 (1)叶绿体膜(生物膜)的基本支架是磷脂双分子层;类囊体堆叠成基粒,扩展了受光面积。 (2)光反应中,水光解产生电子参与NADPH生成,故电子源自H2O。用含3H2O的溶液培养绿藻,光合产物葡萄糖含3H,有氧呼吸时,葡萄糖先分解为含有3H的丙酮酸(C3H4O3)和[H]进入线粒体基质,第三阶段产生的H2O中含有3H,因此线粒体基质中被3H标记的是H2O、丙酮酸、[H]。含O培养液中,光反应中O光解产生18O 2;有氧呼吸第二阶段O参与生成C18O2,所以带18O标记的气体是O2、CO2。 【能力素养·思维链】 (1)叶绿体结构与功能适配(第1问) [关键点]光合膜系统空间扩展与光能捕获效率的关联。 [思维链]磷脂双分子层(膜基本支架)→类囊体堆叠形成基粒→增大色素分布面积→提升光能吸收率 [结论句]①叶绿体膜以磷脂双分子层为基本支架,类囊体堆叠形成基粒扩大受光面积。 →核心结论:膜结构与基粒扩展是高效捕获光能的结构基础 ②类囊体膜上光系统空间排列定向传递电子,驱动NADPH和ATP合成。 →核心结论:光反应的能量转化依赖膜蛋白的有序分布 (2)能量与物质转化路径(第2问) [关键点]电子传递链驱动能量载体合成与碳流动追踪。 [思维链]H2O光解→电子传递→NADPH合成 3H标记H2O→3H进入葡萄糖→呼吸产生3H-丙酮酸/3H-[H] [结论句]①光反应中电子源自H2O光解,经传递链生成NADPH和ATP。 →核心结论:水光解是电子传递链的起点,能量载体为暗反应供能 ②3H标记H2O可追踪至呼吸产物丙酮酸和[H];O标记产生18O2(光解)和C18O2(呼吸)。 →核心结论:同位素示踪揭示光合—呼吸的物质循环与能量流动关联 ①H:3H2O　　　 　　　　。  ②C:14CO2　　 　　　　　　　　　　。  ③O:O　　　　　　;  C18O2　　 　　　　。  $