2027届高考生物人教版一轮复习课件第10捕获光能的色素和结构及光合作用的原理

该高中生物学高考复习课件聚焦“捕获光能的色素和结构”“光合作用的原理”核心考点，依据新课标要求明确叶绿体色素功能、光合作用过程及实验考查要求。通过2023-2025年多省真题考情分析，梳理出色素提取分离、光反应暗反应过程等高频考点，归纳实验分析、过程推导等常考题型，体现高考备考的针对性。 课件亮点在于“真题训练+方法突破+素养培育”，如结合2024河北卷、2025山东卷真题，用“来源-去路”法和模型法解析环境改变时C3、C5含量变化，培养科学思维。通过绿叶中色素提取分离实验异常现象分析，强化探究实践素养。助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准规划复习，提升备考效率。

HORMONE 2027 第10讲 捕获光能的色素和结 构及光合作用的原理 高考总复习 1 课标要求 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 2.活动：绿叶中色素的提取和分离。 考情分析 1.捕获光能的色素和结构 2025·河北卷，5；2025·山东卷，13；2024·广东卷，3；2024·甘肃卷，17；2024·贵州卷，3；2024·河北卷，19；2023·全国乙卷，2；2023·海南卷，6；2023·江苏卷，12；2023·广东卷，18； 2023·全国甲卷，29 2.光合作用的原理 2025·河北卷，4；2025·江苏卷，21；2024·湖南卷，17；2023·江苏卷，19；2023·湖北卷，8；2023·河北卷，19 3.电子传递链与化学渗透假说 2025·安徽卷，16；2025·山东卷，21；2024·江苏卷，20；2023·江苏卷，19；2023·重庆卷，19；2023·湖北卷，8；2023·山东卷，21 体系构建·思维领航 光照强度 （酶的活性）温度 二氧化碳浓度 水 光合作用 捕获光能的色素 叶绿体 原理 影响因素 提取：无水乙醇 分离：层析液 叶绿素：占3/4 种类 类胡萝卜素：占1/4 两层膜 基粒：类囊体堆叠而成 叶绿体基质：含有与暗反应有关的酶 光反应 暗反应 场所：叶绿体类囊体薄膜 过程 水的光解 ATP的合成 NADPH的合成 场所：叶绿体基质 CO2的固定 过程 C3的还原 内因 遗传属性决定 外因 微网梳理目录 色素 1 光合作用的原理 3 叶绿体及相关实验 2 01 目录 03 情境 · 探究 · 长句 捕获光能的色素和结构 04 02 光合作用的原理 真题必刷 玉米中有时会出现白化苗，与正常苗相比，白化苗因其不含色素不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细胞中的色素有关。 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 经典例题·深研 植物的叶片中含有哪些色素？ 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 （1）原理 提取 色素 分离 色素 绿叶中的色素能溶解在 无水乙醇等有机溶剂中 不同色素在层析液中溶解度不同，溶 解度高的随层析液在滤纸上扩散快。 （2）步骤 1 有助于充分研磨 防止色素被破坏 溶解色素 新鲜的深绿叶，剪碎研磨 提取色素 2 过滤取滤液 为什么研磨时要迅速、充分？ 防止乙醇挥发以及色素氧化 滤纸吗？ 纸层析法 为什么盛放滤液的试管管口加棉塞？ 1.绿叶中色素的提取和分离 可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代。 考点一 捕获光能的色素和结构 一、捕获光能的色素 核心要点·细研 10 考点一 捕获光能的色素和结构 要求： ①细—直—齐 ②待滤液干后，再重复1-2次 3 制备滤纸条 4 画滤液细线 5 分离色素 增加色素含量 剪去两角的目的 防止层析液在边缘处扩散过快 （保证色素在滤纸条上扩散均匀） 防止色素带重叠 注意： ①层析液不能没及滤液线！！ 防止色素溶解于层析液中 ②密闭 核心要点·细研 实验步骤 操作或试剂 原因或目的 提取绿叶中的色素 无水乙醇 提取色素 二氧化硅 有助于研磨充分 碳酸钙 防止色素被破坏 迅速、充分研磨 减少乙醇挥发， 提取更多色素 漏斗基部放一块单层尼龙布 过滤杂质，不用滤纸是因为滤纸会吸附色素 将试管口用棉塞塞严 防止乙醇挥发 制备滤纸条 制备滤纸条剪去两角 防止色素带扩散不整齐 画滤液细线 画滤液细线要细、直、匀 防止色素带重叠 画滤液细线要重复画几次 增加滤液细线中色素含量 分离绿叶中的色素 层析液 分离色素 用棉塞塞紧试管口或培养皿盖住小烧杯 防止层析液挥发 不能让滤液细线触及层析液 防止色素溶解在层析液中 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素 ( ) 类胡萝卜素 ( ) （橙黄色） （蓝绿色） （黄绿色） （黄 色） 滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？ （3）结果 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 （3）结果 色素种类 色素含量 扩散速度 叶绿素b 叶绿素a 叶黄素 胡萝卜素 较多 最多 较少 最少 最慢 较慢 较快 最快 最小 较小 较大 最大 溶解度 决定 黄 胡 b a 色素带宽度 这4种色素对光的吸收有什么差别？ 从上到下:胡黄ab 从多到少:ab黄胡 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 异常现象 原因分析 提取滤液为浅绿色 色素带异常 色素带重叠 无色素带 仅上2条带 ①乙醇过多 ②加CaCO3过少 ④绿色叶片放置时间稍长 ③几乎未加SiO2 ①滤纸条未干燥 ②未剪滤纸的两角 ③画线未达到“细-直-齐”的要求 ①白化叶 ②蒸馏水提取或层析 ④滤液细线触及层析液 ③未画滤液细线 ①未加CaCO3 ②黄叶 考点一 捕获光能的色素和结构 （4）有关色素提取和分离的4个常见异常现象原因分析： 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 阳光是由不同波长的光组合成的复合光，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。 2.光合色素的吸收光谱 考点一 捕获光能的色素和结构 一、捕获光能的色素 核心要点·细研 16 A.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 B.叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同 C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光 P一99，学科交叉：叶绿体中的色素只吸收 ， 而对红外光和紫外光等不吸收。 可见光 2.光合色素的吸收光谱 考点一 捕获光能的色素和结构 光是一种电磁波；可见光的波长是400-760nm；不同波长的光，颜色不同；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。 核心要点·细研 它们对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。 17 恩格尔曼实验——示意图 1881年,德国科学家恩格尔曼(T. Engelmann,1843-1909)做了这样的实验。 水绵(叶绿体呈螺旋带状分布) 色素吸收用于光合作用的光都是 ，吸收蓝紫光最多，红光次之，绿光最少。 可见光 可见光的波长是400-760nm 实验证据： 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 18 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.光合色素的组成和功能 考点一 捕获光能的色素和结构 类胡萝卜素：主要吸收蓝紫光，并传递光能至叶绿素分子。 叶绿素：主要吸收红光和蓝紫光，是光合作用中捕获光能的主要色素。在光反应阶段，少数叶绿素a，将捕获的光能通过电子传递或共振传递参与光反应，最终将光能转化为化学能，储存在ATP和NADPH中，用于暗反应阶段的二氧化碳固定和还原过程。 组成： 功能： 一、捕获光能的色素 核心要点·细研 19 (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 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。 小结1:光合色素—影响叶绿素合成的三大因素 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 20 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。 小结2:植物色素 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 21 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。 银杏的叶秋季为什么变黄了？ 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。 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。 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 22 1.用这种方法有什么好处？不同 颜色的光照对植物的光合作用 会有什么影响？ 2.为什么不使用绿色的塑料薄膜 或补充绿色光源？ 选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选红光和蓝紫光。 红光是长波更容易被吸收。 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 23 教材深挖：新教材P一101，拓展应用1 海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻、红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？ 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 24 藻类 色素种类 含量最多的色素 绿藻 叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光， 反射绿光 褐藻 叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素 某种叶黄素 主要吸收绿光蓝紫光， 反射红黄光 红藻 叶绿素a、叶绿素d、 胡萝卜素、叶黄素、 藻红素、藻蓝素 藻红素 主要吸收蓝紫光, 反射红光 扩展：藻类都必须含有的光合色素是叶绿素a,因为叶绿色a是转化 光能的色素。其他色素主要是吸收和传递光能。 教材深挖：新教材P一101，拓展应用1 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 25 藻类 含量最多的色素 水层及主要存在的光 绿藻 叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光， 反射绿光 浅水层：存在红光和蓝紫光。 褐藻 某种叶黄素 主要吸收绿光和蓝紫光， 反射黄光 中水层：存在绿光、蓝紫光 红藻 藻红素 主要吸收蓝紫光, 反射红光 深水层：存在蓝紫光 教材深挖：新教材P一101，拓展应用1 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 26 海洋中的藻类垂直分布是海洋群落垂直结构的体现，有效的避免的竞争，充分利用了光能。 水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是短波长的光,因此,吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层。 教材深挖：新教材P一101，拓展应用1 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 27 1、叶绿体结构和功能 （1）光合色素分布于 上。光合作用的酶分布于______________________________。 (2)叶绿体中色素的能： 、 、 光能。 (3)叶绿体的功能： （类囊体堆叠而成，增大叶绿体膜面积） 类囊体薄膜 叶绿体基质、基粒(或类囊体膜） （暗反应） （光反应） 吸收 传递 转化 进行光合作用的场所 色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 思考：光合作用一定发生在叶绿体内吗？ 二、 叶绿体的结构和功能 外膜 内膜 基质 核糖体 DNA 类囊体 基粒 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 （1）实验者： 德国科学家恩格尔曼 （2）实验材料： 水绵 易于观察，作为释放氧气的观察指标。 注：水绵的叶绿体呈螺旋 带状分布，细菌为需氧菌，可以运动。 2.叶绿体功能的实验证据 二、 叶绿体的结构和功能 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 29 （3）实验过程及现象 极 细 光 束 均匀光照 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 结论：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所。 选用黑暗并且没有空气的环境， 可排除光线和氧的干扰。 恩格尔曼实验一 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 30 三棱镜 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 恩格尔曼实验二 综合上述两个实验可以得出： 照射水绵 好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域 叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2。 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 31 （4）实验分析——恩格尔曼实验设计的巧妙之处 ①实验材料的选择：选择水绵——具有细而长的螺旋带状叶绿体 便于观察。 ②排除干扰的方法：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光 的干扰。 ③观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释 放氧气的部位。 ④实验对照的设计：用极细的光束照射，获得光照部位和无光照 部位的对照实验；进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结 果是由光照引起的。 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·细研 32 光合作用 光束照射 受光 所有 外膜 叶绿体基质 暗反应 类囊体 色素 光反应 考点一 捕获光能的色素和结构 光反应 暗反应 叶绿体的结构和功能 核心要点·细研 1.(2023·江苏卷，12)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　　) A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 B 考点一 捕获光能的色素和结构 经典例题·深研 2.(2026·河北保定调研)科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是(　　) C A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP 中的化学能 B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 考点一 捕获光能的色素和结构 经典例题·深研 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 经典例题·深研 19世纪60年代，科学家总结出光合作用的反应式。 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 CO2 O2 C + H2O 甲醛 多个缩合 糖类 很多年来，人们一直以为： 甲醛→糖 1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖类。 一、探索光合作用原理的部分实验 19世纪末 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 37 1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)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。 希尔反应 4Fe3+ （或其他氧化剂）+ 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 一、探索光合作用原理的部分实验 考点二 光合作用的原理 1937年，希尔 核心要点·细研 38 4Fe3+ （或其他氧化剂）+ 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 1.希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？ 能。因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 2.希尔反应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？ 不能，反应体系中可以还存在其他氧元素供体。 希尔进一步研究证实，植物光合作用的光反应是氧分子的产生，而不是二氧化碳的还原，氧的产生是由于叶绿体以草酸铁作受氢体所致，其机理与完整细胞光合放氧过程相一致。 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 39 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。 1941年，鲁宾和卡门 一、探索光合作用原理的部分实验 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 40 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 1954年，阿尔农 考点二 光合作用的原理 一、探索光合作用原理的部分实验 核心要点·细研 41 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 1964年，卡尔文 一、探索光合作用原理的部分实验 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 42 [深度思考] (1)给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________________。 (2)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是_________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 指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。 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 2.反应式 1.概念 (CH2O)表示糖类 3.实质 合成有机物，储存能量。 将无机物合成有机物，光能转换为有机物中稳定的化学能。 二、光合作用 教材隐性知识：①源于必修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。 淀粉 筛管 考点二 光合作用的原理 核心要点·再研 44 光反应： 类囊体薄膜 (1)场所： (3)能量变化： ①水的光解： ②NADPH的合成： （氧化型辅酶Ⅱ） （还原型辅酶Ⅱ） ③ATP的合成： (2)物质变化： 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 (4)光反应的条件： 水、ADP、NADP＋、Pi、色素、光、酶 （必须有光） 光反应 光合色素 4.过程 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 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） （需要水参与 ） NADPH NADP+ 酶 C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸 C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP) 光合色素 暗反应 4.过程 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 △暗反应形成了从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断的进行下去，称为碳循环，也叫卡尔文循环 (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 暗反应： 注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。 思考：光反应产生的ATP的主要用途？ 光合色素 暗反应 4.过程 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 项目 光反应 暗反应 过程模型 实质 时间 ，以微秒计 较_____ 条件 场所 在叶绿体内的 上进行 在叶绿体 中进行 短促 缓慢 光能转换为化学能，并放出O2 同化CO2形成有机物 光反应与暗反应的比较 类囊体薄膜 基质 色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 项目 光反应 暗反应 物质转化 ①水的光解：______________________________； ②ATP的合成：_________________________； ③NADPH的合成： _________ . ①CO2的固定：________________； ②C3的还原： 能量转化 关系 ADP＋Pi＋能量 光 色素 2H2O O2+4H++2e- ATP 酶 NADP++ H++ 2e- NADPH 酶 CO2+C5 2C3 酶 ③没有光反应，暗反应无法进行；若光反应突然停止，暗反应可持续 进行一段时间，但时间不长。没有暗反应，有机物无法合成。 ATP和NADPH中活跃的化学能 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 ①物质联系： 光反应为暗反应提供ATP和NADPH， 暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。 光反应为暗反应提供了活跃的化学能， 暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 ②能量联系： 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 1.NADPH和ATP的移动途径是什么？ 从类囊体薄膜到叶绿体基质。 2.NADP+和ADP的移动途径呢？ 从叶绿体基质到类囊体薄膜。 3.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的作用是什么？ ①活泼的还原剂； ②储存部分能量供暗反应阶段利用。 总之，光反应是暗反应所需物质和能量的准备阶段， 暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。 考点二 光合作用的原理 二、光合作用 4.过程 核心要点·细研 50 1.若有机物为(CH2O)： 2.若有机物为C6H12O6： CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 6CO2 + 12H2O 光能 叶绿体 C6H12O6+ 6O2+6H2O 三、光合作用中元素的转移 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 51 1.3H的转移： 2.14C的转移： 3.18O的转移： 3H2O (C3H2O ) 光反应 NADPH 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 考点二 光合作用的原理 三、光合作用中元素的转移 核心要点·细研 52 1.“来源－去路”法 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 NADP+ NADPH CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） 光照减弱 光照增强 减少 减少 减少 减少 增加 增加 增加 增加 四、环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 注意： 1：短时间变化 2：C3和C5含量变化是相反的 3：NADPH和ATP含量变化是一致的 53 2.模型法 ①图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ②图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ③图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ④图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C3 C5、NADPH、ATP 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 54 3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 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 理有机物积累量要多。 A、B、C组依次加大光照一黑暗的交替频率，D组全程光照，每组处理的总时间均相同。 应用：人工补光时，可适当采用“光暗交替”策略，这样，在提高光合 产量的情况下，可大量节省能源成本。 单位光照时间内光合作用产物的相对含量： C＞B＞A=D 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 1.制造有机物，为自身及异养生物提供营养物质。 2.转化并储存太阳的光能，为生命活动提供能量。 3.为有氧呼吸的生物提供氧气；维持大气中氧气和二氧化碳的平衡， 从而缓解温室效应。 光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。 4.形成臭氧（O3），吸收紫外线，保护地球生物。 5.对生物的进化有重要的作用。（为好氧生物的出现提供了氧气） 五、光合作用的意义 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 56 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 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 注意区分硝化细菌和固氮型微生物:固氮菌将N2转化为植物可利用的氮肥，提高土壤肥力 六、化能合成作用 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 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的对比 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 58 代谢 类型 同化作用 异化作用 自养 异养 化能自养 需氧呼吸 厌氧呼吸 硝化细菌的代谢类型是： 自养需氧型 生物(人、动物、真菌、大部分细菌) 光能自养 利用环境中现成的有机物来维持生命活动。 生物(硝化细菌、铁细菌、硫细菌) 生物(绿色植物) 旧识回顾： 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 创新拓展1：光系统及电子传递链 光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)。 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 1.光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、 H＋和自由电子(e-)，光系统Ⅰ主 要是介导NADPH的产生。 2.电子(e-)经过电子传递链：质体醌 →细胞色素b6f复合体→质体蓝素→ 光系统Ⅰ→铁氧还蛋白→NADPH。　 3.质子浓度(电化学)梯度的建立： ①一些质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧；另一些质子(H＋)在类囊 体的基质侧和NADP＋形成NADPH。 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＋)。 4.类囊体膜对质子高度不通透，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。 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 创新拓展2：暗反应与卡尔文循环 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 创新拓展3：光合产物及运输 (1)磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 (2)光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 研究人员在黑暗条件下把离体的叶绿体类囊体置于pH＝4的酸性溶液中平衡，让类囊体腔的pH下降至4。平衡后将类囊体转移到含有ADP和Pi的pH＝8的缓冲溶液中，一段时间后有ATP产生。 该实验表明：类囊体薄膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。 考点二 光合作用的原理 创新拓展4：化学渗透假说 核心要点·细研 拓展创新5：光反应和有氧呼吸第三阶段ATP产生机制——ATP合酶 考点二 光合作用的原理 核心要点·细研 1.(2025·山东卷，21)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。 (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。 磷脂双分子层 基粒 考点二 光合作用的原理 经典例题·深研 (3)据图分析，通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为_______________________________________________________________。 H2O 丙酮酸、[H] O2、CO2 考点二 光合作用的原理 途径①以电能的方式耗散光能，途径②以热能的方式耗散光能 经典例题·深研 关键 · 真题必刷 1.(2024·河北卷，19)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如下图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g－1) 类胡萝卜素含量/(mg·g－1) 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 关键·真题必刷 回答下列问题： (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中________光可被位于叶绿体__________________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为_________________和________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 蓝 类囊体薄膜 (CH2O)(或糖类) C5 紫外光 关键·真题必刷 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用_________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是_______________________________________________________________________________________。 无水乙醇 叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰 关键·真题必刷 (3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。 蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均高于白膜和绿膜，藏川杨幼苗光合速率较强；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害 关键·真题必刷 有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物 NADP＋＋H＋NADPH ADP+Pi+能量ATP 2H2O4H＋＋O2 CO2＋C52C3 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源于________。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，能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、________。离心收集绿藻并重新放入含HO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________。 $