第3单元 第12讲 光合作用的原理(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·生物（鲁湘黑吉辽蒙版 不定项)

该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用的原理”核心考点，依据课标要求说明叶绿体能量转换过程，结合2023-2025年山东、河北等多省高考真题分析，明确光反应与暗反应物质能量变化、反应式书写等高频考点分布，构建完整知识体系对接高考评价体系。 课件亮点在于“真题演练+科学思维建模”，通过“过程法”分析环境改变时C3/C5含量变化，以2025山东等级考不定项题为例解析H₂生成场所等易错点，培养学生科学思维与探究实践素养，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。

第12讲　光合作用的原理 课标 要求 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。 考情 分析 光合作用 的原理 ①2025山东T16、21　②2025河北T4　③2025黑吉辽蒙T21　④2025河南T17 ⑤2024湖南T17⑥2023天津T9⑦2023江苏T19⑧2023湖北T8 ⑨2023河北T19 返回导航 内 容 索 引 真题演练 体验感悟 1 1 1．光合作用的概念 光合作用是指绿色植物通过________，利用光能，将________________转化成储存着能量的有机物，并且释放出______的过程。 基础知识梳理 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 返回导航 2．光合作用的过程图解 叶绿体类囊 体的薄膜 H＋＋O2＋e－ 叶绿体基质 (CH2O) 　稳定的化学能 返回导航 [易错提醒]　暗反应不直接依赖光，若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长；暗反应过程中的C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还含有H、O等原子。 返回导航 3．反应式 (1)若有机物为(CH2O)：____________________________________________。 (2)若有机物为C6H12O6：__________________________________________。 返回导航 (必修1 P104相关信息)C3是指三碳化合物——______________________，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)。 教材隐含知识 3-磷酸甘油酸 返回导航 4．光合作用和化能合成作用的比较 [易错提醒]　绿色植物和化能合成菌为自养生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。 无机物氧化时所释放的能量 CO2和H2O 返回导航 1．高考速览 (1)(2023·湖北T11)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(　　) (2)(2022·福建T1)黑藻光合作用时，在类囊体薄膜上合成ATP。(　　) (3)(2022·湖南T13)光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降。(　　) (4)(2021·山东T16)光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2O。(　　) [高考·教材·情境] ×　　 √ √ √ 返回导航 (5)(2021·湖南T7)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原。(　　) (6)(2021·广东T12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，激活Rubisco需要黑暗条件。(　　) (7)光反应阶段的反应物包括水、还原型辅酶Ⅱ(NADPH)等。(　　) ×　　 √ ×　　 返回导航 NADP3H (C3H2O) 14C3 (14CH2O) 返回导航 (2)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。 (3)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是_______________________________________________________(答出1点即可)。 淀粉 　筛管 叶片自身呼吸消耗；参与建造植物体结构(答出1点即可) 返回导航 3．(情境导悟)(1)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 返回导航 (2)某小组在重复光合作用的实验中发现，光照停止后，暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，可能的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；CO2不足使暗反应减弱后，光反应也无法正常进行，原因是_______________________________________________________________________________________________________________。 暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH，能使暗反应持续进行一段时间；但是一段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行　 光反应需要暗反应提供的ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行 返回导航 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)“过程法”分析各物质含量的变化 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： 重点难点透析 返回导航 (2)“模型法”表示各物质含量的变化(条件改变后短时间内各物质相对含量的变化) 返回导航 考向1　光合作用的基本过程 1．下图为植物体内光合作用示意图，下列叙述错误的是(　　) A．①可进入线粒体或出细胞，②可为暗反应提供能量 B．突然停止光照，短时间内C3的含量将增多 C．图示中的NADPH可进入线粒体中参与H2O的生成 D．14CO2中14C的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)＋14C5 命题考向突破 C 返回导航 解析：①为光反应阶段水光解产生的O2，O2可进入线粒体用于有氧呼吸，也可释放到细胞外，②为ATP，可为暗反应中C3的还原提供能量，A正确； 突然停止光照，光反应停止，短时间内C3的还原速率减慢，但CO2的固定速率不变，故C3的含量将增多，B正确； 光反应产生的NADPH不能进入线粒体中被利用，C错误； 暗反应包括CO2的固定和C3的还原，故14CO2中14C的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)＋14C5，D正确。 返回导航 2．(不定项)(2025·山东等级考)在低氧条件下，某单细胞藻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2等份，1份形成松散菌—藻体，另1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，2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2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 返回导航 解析：单细胞藻叶绿体类囊体薄膜上进行水的光解产生O2，同时产生的电子和H＋用于NADPH的合成，在叶绿体基质中蛋白F利用H＋和NADPH生成H2，产生O2与产生H2的过程既有联系又相对独立，两者可以同时进行，A错误。 根据题干和题图可知，混合均匀后的致密菌—藻体比松散菌—藻体产生的H2多，故推测菌—藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确。 返回导航 题干指出单细胞藻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，故H2产生的场所是叶绿体基质，C错误。 培养至72 h，致密菌—藻体产生的H2含量明显高于松散菌—藻体，说明致密菌—藻体消耗了较多的光反应产物NADPH用于生成H2。已知任意时刻2体系之间的光反应速率无差异，故致密菌—藻体用于暗反应产生有机物的NADPH会减少，即暗反应产生的有机物少于松散菌—藻体，D错误。 返回导航 高考溯源 (1)光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。(必修1 P103正文) (2)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子，电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。(必修1 P103相关信息) (3)叶绿体中光合色素吸收的光能，一是用于将H2O分解为氧和H＋，氧直接以氧分子的形式释放出去，H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；二是用于ATP的合成。(必修1 P103正文) 返回导航 考向2　不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析 3．光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列对于改变反应条件而引起的变化的说法，正确的是(　　) A．突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3 的值减小 B．突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大 C．突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小 D．突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小 B 返回导航 解析：突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，叶绿体基质中C5消耗减少、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错误； 突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误； 突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP的含量增加，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，D错误。 返回导航 4．(不定项)1919年，德国生物化学家甲瓦尔波用黑藻进行闪光实验。在其他条件均相同的前提下，一组连续光照，另一组用闪光照射，中间隔一定暗期，结果发现后者光合作用效率是连续光照下的200%～400%。下列说法正确的是(　　) A．光照条件下，黑藻叶片中合成 ATP 的场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质 B．停止光照后，CO2的固定和C3的还原不能进行 C．闪光条件下暗反应充分，所以光合作用效率高 D．光反应和暗反应是两个独立的过程，互不影响 AC 返回导航 解析：光照条件下，黑藻叶片中合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，A正确； 停止光照后，光反应产物ATP和NADPH在叶绿体中有积累，故CO2的固定和C3的还原仍能进行一段时间，B错误； 闪光条件下因为有黑暗期，所以暗反应更充分，消耗更多的光反应产物ATP和NADPH，同时，暗反应为光反应提供的NADP＋、ADP和Pi也更多，因此闪光条件下，光合作用效率高，C正确，D错误。 返回导航 题后归纳 连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 返回导航 题后归纳 (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连续光照处理有机物积累量要多。 返回导航 考向3　光合产物的输出 5．(2026·河北衡水模拟)淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用的两种主要终产物，Pi在二者分配过程中起了重要调节作用，其过程如下图所示。下列叙述正确的是(　　) A．磷是生物膜的重要组分，中心体和核糖体不含磷 B．CO2形成三碳糖磷酸的过程中，NADPH不供能，只作为还原剂 C．若光照骤减，则短时间内核酮糖1，5二磷酸的含量变化为减少 D．若抑制磷酸转运器的功能，则卡尔文循环会马上停止 C 返回导航 解析：核糖体由蛋白质和RNA组成，含磷元素，A错误； CO2形成三碳糖磷酸的过程中，需要NADPH作还原剂和提供能量，B错误； 若光照骤减，光反应产生的ATP和NADPH会减少，C3还原的速率减慢，而CO2的固定速率短时间内不变，导致短时间内核酮糖1，5二磷酸的含量减少，C正确； 若抑制磷酸转运器的功能，会导致叶绿体内Pi含量下降，进而影响卡尔文循环，但卡尔文循环不会马上停止，D错误。 返回导航 真题演练 体验感悟 第一部分 32 1．(2024·广东选择考)2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是(　　) A．ATP B．NADP＋ C．NADH D．DNA D 返回导航 解析：由题干信息可知，采集到的蓝细菌细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以将ADP和Pi转化为ATP、NADP＋和H＋转化为NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA主要存在于蓝细菌的拟核中，D符合题意。 返回导航 B 返回导航 3．(2021·辽宁选择考节选)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题： (1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成____________，进而被还原生成糖类，此过程发生在____________________中。 三碳化合物　 叶绿体基质 解析：光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。 返回导航 呼吸作用和光合作用 叶绿体 返回导航 返回导航 4．(2022·重庆选择考)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 返回导航 (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是______________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。 保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂 低温 返回导航 (2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_____________________________________________________________ __________________________________。   实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差 返回导航 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是___________________________________________________。 类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是__________。 类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成悬液pH升高 水 返回导航 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有________________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有_____________________________________(答两点)。 NADPH、ATP和CO2 增加CO2浓度、适当提高环境温度 返回导航 6CO2＋12H2O eq \o(――→,\s\up17(光能),\s\do5(叶绿体)) C6H12O6＋6O2＋6H2O CO2＋H2O eq \o(――→,\s\up17(光能),\s\do5(叶绿体)) (CH2O)＋O2 2．(教材思考)结合教材，分析并回答下列问题： (1)光合作用中元素的转移途径 ①H：3H2O eq \o(――→,\s\up17(光反应)) __________ eq \o(――→,\s\up17(暗反应)) ________________________________。 ②C：14CO2 eq \o(――→,\s\up17(CO2的),\s\do5(固定)) ________ eq \o(――→,\s\up17(C3的),\s\do5(还原)) _________________________________。 2．(2023·天津等级考)如图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是(　　) A．物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO eq \o\al(－,3) 进入细胞质基质 B．HCO eq \o\al(－,3) 利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质 C．水光解产生的H＋提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质 D．光反应通过确保暗反应的CO2供应，帮助该绿藻适应水生环境 解析：HCO eq \o\al(－,3) 进入叶绿体基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误。 (2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO eq \o\al(－,3) 两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有下图所示的无机碳浓缩过程，图中HCO eq \o\al(－,3) 浓度最高的场所是________(填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”)，可为图示过程提供ATP的生理过程有___________________________。 解析：由题图可知，HCO eq \o\al(－,3) 运输需要消耗ATP，说明运输方式是主动运输，主动运输一般是逆浓度梯度进行的，由此推断题图中HCO eq \o\al(－,3) 浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质基质中需要的ATP由呼吸作用提供，叶绿体中的ATP由光合作用提供。 $