第3章 第2节 第2课时 绿色植物光合作用的过程（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（苏教版）

本高中生物学讲义聚焦绿色植物光合作用的过程，从叶绿体的结构与功能入手，系统梳理光反应（类囊体膜上的水裂解、NADP+还原及ATP生成）和暗反应（叶绿体基质中的CO2固定与C3还原）的物质变化与能量转化，衔接化能合成作用，构建完整知识支架。 以生命观念和科学思维为核心，通过任务驱动分析外界条件对光合物质含量的影响，运用来源—去路法等模型辅助理解，判断正误和课时对点练助力学生课后查漏补缺，课中任务互动提升教学效果，凸显学科特色教学方法。

第2课时　绿色植物光合作用的过程 [学习目标]　1.能初步用结构和功能观，说明叶绿体是光合作用的场所。2.用物质和能量观，阐明光合作用过程。3.分析归纳，比较光反应和暗反应。 1．叶绿体 (1)结构 (2)功能：绿色植物进行光合作用的场所。 (3)分布：一般分布在细胞质膜与液泡之间的细胞质中。在光照较弱时，汇集到细胞顶面，最大限度吸收光能；在光照强度很高时，移动到细胞侧面，以避免强光的伤害。 2．光合作用的过程 (1)光反应阶段 ①场所：叶绿体的类囊体膜上。 ②条件：必须有光、叶绿体中的光合色素和酶。 ③过程 a．水的裂解：H2O2H＋＋2e－＋O2。 b．NADP＋的还原：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH。 c．ATP的生成：ADP＋Pi＋能量ATP。 ④能量转化 光能→电能→ATP和NADPH中的化学能 (2)暗反应阶段 ①场所：叶绿体基质。 ②条件：有光无光均可，需要多种酶参与。 ③过程 a．CO2的固定：CO2＋C52C3。 b．C3的还原：2C3＋[H](CH2O)＋C5。 ④能量转化 ATP和[H]中的化学能→糖分子中的化学能。 (3)光合作用的概念：绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖和O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。 (4)光合作用的总反应式： CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 3．化能合成作用 (1)概念：通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物的方式。 (2)①实例：硝化细菌能将NH3氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸。 ②过程 a．2NH3＋3O2―→2HNO2＋2H2O＋能量。 b．2HNO2＋O2―→2HNO3＋能量。 (3)意义：利用上述过程中释放的化学能，将CO2和H2O合成糖，以维持自身的生命活动。 判断正误 (1)暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行(　　) (2)与光合作用有关的酶只分布在叶绿体类囊体膜上(　　) (3)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体膜(　　) (4)光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量(　　) (5)硫细菌、铁细菌和蓝细菌一样都是自养生物(　　) (6)化能合成作用区别于光合作用的关键是能量来源不同，化能合成作用能量来源于有机物中的化学能(　　) (7)14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ (6)×　(7)× 提示　(2)与光合作用有关的酶分布在类囊体膜上和叶绿体基质中。(3)光合作用中ATP的移动方向是从类囊体膜到叶绿体基质。(4)光合作用过程中产生的ATP只用于暗反应。(6)化能合成作用能量来源于无机物氧化过程中释放的化学能。(7)14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→(14CH2O)。 任务一：分析光合作用的过程 如图是光合作用的图解，结合该图和教材内容分析回答下列问题： (1)写出各种物质的名称或者符号 ①叶绿体中的光合色素；②O2；③[H]；④ATP；⑤C3；⑥CO2；⑦(CH2O)。 (2)写出反应过程的名称 Ⅰ：光反应；Ⅱ：暗反应；Ⅲ：水的光解；Ⅳ：CO2的固定；Ⅴ：C3的还原。 (3)光反应和暗反应有什么联系？ 提示　光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系。光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋。 (4)总结光合作用过程中能量的转化过程。 提示　光能→电能→ATP和NADPH中的化学能→糖分子中的化学能。 (5)请写出光合作用的总反应式 提示　CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 任务二：分析外界条件的变化对相关物质含量的影响 CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 (CH2O) 光照减弱 减少 增加 减少 减少 光照增强 增加 减少 增加 增加 核心归纳　 1．光反应的过程 如图为放大的类囊体膜结构的模式图。PSⅡ和PSⅠ是色素和一些蛋白形成的色素复合体，上面的色素可以吸收光能，裂解水产生氧气、氢离子和电子，有的膜蛋白用来传递氢离子，造成膜两侧氢离子具有浓度差；有的膜蛋白传递电子给NADP＋，在某种膜蛋白的催化下合成NADPH；还有的膜蛋白是ATP合酶，利用膜两侧的氢离子浓度差催化合成ATP。同时，光能转变成的化学能就储存在了ATP和NADPH中。 2．光合作用过程中元素的去向分析 3．环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 (1)来源—去路法分析物质含量的变化 如图中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。 (2)“模型法”表示C3和C5的含量变化，起始值C3高于C5(约是其2倍) (3)光合作用过程中相关物质的变化规律 1．图示为光合作用示意图。下列说法错误的是(　　) A．类囊体膜上有吸收光能的4种色素 B．物质②中可储存化学能，物质③为NADPH C．在光照供应充足时，突然停止供应物质④，C5的含量将迅速下降 D．在整个光合作用过程中，植物将太阳能最终转化为有机物中的化学能 答案　C 解析　在光照供应充足时，突然停止供应物质④(CO2)，短时间内，C5与CO2固定形成C3减少(即C5消耗速率减慢)，C3还原形成C5不变(即C5产生速率不变)，因此C5含量上升，C错误。 2．如图表示某农作物叶肉细胞内光合作用的过程，已知在叶绿体类囊体膜上存在两个不同的光系统：光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)，是以串联的方式协同作用的。请回答下列问题： (1)类囊体上的光合色素的作用是_________________________________________________； 在“提取和分离叶绿体中的光合色素”实验中，用到CaCO3，其作用是___________________ ______________________________________________________________________________。 (2)结合图示分析，光系统Ⅰ与___________________________________________________ 有关(填写光反应中的相关物质变化过程)。 (3)写出图中编号或字母所代表的过程或物质：②__________，F是具有催化作用的________________________________________________________________________。 答案　(1)吸收、传递、转化光能　防止叶绿素分子被破坏　(2)NADP＋的还原　(3)CO2的固定　ATP合酶 课时对点练 [分值：100分] 第1～2题，每题4分；第3～12题，每题5分，共58分。 题组一　叶绿体的结构和功能 1．(2024·常州高一期中)下列关于叶绿体的叙述，错误的是(　　) A．叶绿体与线粒体一样都是具有双层膜的细胞器 B．叶绿体类囊体膜是吸收、传递和转化光能的场所 C．叶绿体内膜附着与光合作用光反应有关的酶 D．叶绿体外膜能实现叶绿体内外的物质交换 答案　C 解析　叶绿体类囊体膜分布有捕获光能的色素分子，是光反应的场所；叶绿体类囊体膜是吸收、传递和转化光能的场所，叶绿体类囊体膜附着与光合作用光反应有关的酶，B正确，C错误。 题点　叶绿体的结构 2．(2025·南京高一期中)图甲为叶绿体的结构模式图，图乙为图甲中部分结构放大图。下列叙述错误的是(　　) A．图甲④中存在光合作用所需要的酶和少量的DNA B．图甲③大大地扩展了叶绿体的受光面积 C．图乙所示结构属于图甲中的③ D．图甲中的①②和图乙的结构和成分完全相同 答案　D 解析　图甲④为叶绿体基质，含有暗反应所需的酶，还含有DNA和RNA，A正确；③为基粒，类囊体堆叠形成基粒增大了叶绿体的膜面积，B正确；乙表示叶绿体的类囊体膜，对应图甲中的③，C正确；生物膜功能的复杂程度与蛋白质的种类和数量有关，图甲中的①②(叶绿体的双层膜)与图乙中类囊体膜功能不同，结构和成分相似，但不完全相同，D错误。 题点　叶绿体的结构 题组二　光合作用的过程 3．如图所示为叶绿体中的某部分结构及其上发生的物质和能量变化，下列相关叙述错误的是(　　) A．图中①是参加反应的水 B．图中②上有光合色素 C．图示过程光能转换成了化学能 D．图中的NADPH和ATP用于固定CO2 答案　D 解析　图示过程为光反应过程，其主要的物质变化是水的裂解，即图中①是参加光反应的水，A正确；②是叶绿体的类囊体，其上有光合色素，B正确；光反应将光能转换成ATP和NADPH中的化学能，C正确；NADPH和ATP用于暗反应过程中C3的还原，CO2的固定不需要NADPH和ATP，D错误。 题点　光反应阶段 4．(2024·淮安高一期末)NADPH(还原型辅酶Ⅱ)，学名为还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，常作为光合作用的还原剂。下列相关叙述错误的是(　　) A．据学名可知其组成元素是C、H、O、N、P B．NADPH的化学本质是蛋白质 C．光反应中NADP＋接受电子被还原成NADPH D．NADPH也可为暗反应中C3的还原提供能量 答案　B 解析　由题意可知，NADPH的化学本质就是还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，而不是蛋白质，B错误。 题点　光反应阶段 5．下列有关光合作用的叙述，正确的是(　　) A．光反应完成能量转化过程，暗反应完成物质转变过程 B．光反应在光下进行，暗反应在黑暗中进行 C．光反应固定CO2，暗反应还原C3 D．光反应产生ATP，暗反应消耗ATP 答案　D 解析　光反应和暗反应都可以完成能量的转化和物质的转变，A错误；光反应必须有光，暗反应不直接依赖光，B错误；CO2的固定和C3的还原均发生在暗反应阶段，C错误；光反应中，光能转化为ATP中的化学能，暗反应阶段，ATP中的化学能转化为有机物中的化学能，D正确。 题点　光反应和暗反应的区别与联系 6．(2024·泰州高一期中)图示为植物细胞光合作用过程的图解，下列相关叙述错误的是(　　) A．图中a物质包含叶绿素和类胡萝卜素，具有吸收光能的作用 B．图中b代表O2，可供植物呼吸所用；c代表ATP，可供植物主动运输所用 C．图中c的运动方向，是从叶绿体的基粒到叶绿体基质 D．图中f过程将储存在ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中的化学能 答案　B 解析　光反应产生的ATP只供给暗反应利用，不能供植物主动运输所用，B错误。 题点　光合作用过程综合分析 题组三　化能合成作用 7．如图是某种细菌内发生的生化反应，据此判断其新陈代谢类型是(　　) A．自养厌氧型 B．异养厌氧型 C．自养需氧型 D．异养需氧型 答案　C 解析　通过图示可以看出，该过程需要氧气，同时能将水和二氧化碳合成为有机物，所以该生物为自养需氧型生物，C符合题意。 题点　化能合成作用 8．下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是(　　) ①都需要叶绿素　②都将CO2和水合成为有机物　③都属于自养生物的营养方式　④合成作用所利用的能量相同 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 答案　C 解析　光合作用需要叶绿素，而化能合成作用不需要叶绿素，①错误；光合作用是利用光能将CO2和水合成为有机物，化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能将CO2和水合成为有机物，②正确，④错误；光合作用和化能合成作用都属于自养生物的营养方式，③正确，综上所述，选C。 题点　化能合成作用 9．一般情况下光照增强，绿色植物的光合作用增强。但是在光照最强的夏季中午，由于气孔关闭，CO2进入叶肉细胞减少，绿色植物的光合作用不但不继续增强，反而下降，这是因为(　　) A．水裂解后产生的NADPH数量不足 B．叶绿体利用光能合成的ATP的数量不足 C．供给光反应裂解的水的数量不足 D．暗反应生成的C3化合物数量不足 答案　D 解析　夏季中午，蒸腾作用强，气孔部分关闭，二氧化碳进入细胞间隙减少，形成的C3化合物少，影响暗反应，D正确。 题点　条件骤变后光合作用相关物质变化的规律 10．植物进行光合作用时，CO2可与RuBP羧化酶(Rubisco)的活性中心结合，使之催化CO2与C5反应生成1分子不稳定的C6化合物，并立即分解为2分子C3化合物。下列相关分析错误的是(　　) A．CO2既是Rubisco的底物，又是活性调节物 B．突然降低环境中CO2浓度短时间内C5含量增多 C．激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程需要光反应提供ATP和NADPH D．对正常进行光合作用的植物停止光照后，C3的消耗速率和生成速率将会降低 答案　C 解析　突然降低环境中CO2浓度，CO2固定速率减慢，消耗的C5减少，而短时间内C3还原生成C5的速率不变，故C5含量会增多，B正确；激活的Rubisco催化合成不稳定C6的过程不需要光反应提供ATP和NADPH，NADPH、ATP用于暗反应C3的还原，C错误；对正常进行光合作用的植物停止光照后，光反应停止，无NADPH、ATP生成，暗反应速率降低，C3的消耗速率和生成速率将会降低，D正确。 题点　光合作用过程综合分析 11．(多选)(2025·盐城中学高一检测)如图是黄瓜植株叶肉细胞中进行光合作用的示意图，PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是光合色素和蛋白质构成的复合体，具有吸收、传递、转换光能的功能。下列有关叙述正确的是(　　) A．过程②③发生的场所为细胞质基质 B．光反应过程将光能转换成的化学能全部储存在ATP中 C．ATP合酶顺浓度梯度转运H＋，促进ADP和Pi合成ATP D．H2O裂解为O2和H＋，产生的电子传递给PSⅠ参与合成NADPH 答案　CD 解析　据图分析可知，H2O裂解为O2和H＋，产生的电子经PSⅡ传递给PSⅠ，参与合成NADPH，D正确。 题点　光反应阶段 12．(多选)(2024·无锡高一阶段检测)磷酸转运器是叶绿体膜上的重要蛋白质，磷酸转运器发挥作用如图所示，a～d表示物质。下列叙述不正确的是(　　) A．叶绿体膜含有4层磷脂分子层，其上含有光合色素 B．CO2形成磷酸丙糖过程与光反应无关，其场所是叶绿体基质 C．若光照强度突然减弱，则短时间内物质d的相对含量将增加 D．若磷酸转运器的活性受抑制，则转运进叶绿体内的磷酸将减少 答案　ABC 解析　叶绿体是双层膜细胞器，其膜含有4层磷脂分子层，光合色素分布于类囊体膜，A错误；CO2形成磷酸丙糖过程需要光反应的产物，其场所是叶绿体基质，B错误；若光照强度突然减弱，光反应产物减少，d(C5)的来源减少，去路不变，则短时间内物质d的相对含量将减少，C错误；磷酸转运器可将磷酸转运进叶绿体，将磷酸丙糖转运出叶绿体，若活性受抑制，则转运进叶绿体内的磷酸将减少，D正确。 题点　光合作用过程综合分析 13．(20分)(2024·扬州高一期末)如图是光合作用过程的图解。请据图回答下列问题： (1)图中Ⅰ和Ⅱ分别表示光合作用过程的__________和__________阶段，发生的场所分别是_____________、__________；光合作用过程中能量的转化过程是由光能转化为_______________，再转化为___________________________________。 (2)图中①③代表的物质分别是____________________________。 (3)图中B过程表示C3的_________________________________。 若光照突然停止，则短时间内叶绿体中C3的含量会__________。 (4)夏季晴朗的白天12时左右，由于部分叶片气孔关闭，图中__________过程首先受到影响，导致光合作用强度减弱。 答案　(1)光反应　暗反应　类囊体膜　叶绿体基质　ATP、NADPH中的化学能　有机物中的化学能　(2)O2、ATP　(3)还原　增加　(4)Ⅱ(或A) 题点　光合作用过程综合分析 14．(22分)(2024·盐城高一期末)淀粉和蔗糖是光合作用的两种主要产物，马铃薯叶片合成的有机物主要运向块茎储存，红薯叶片合成的有机物主要运向块根储存。图a是马铃薯和红薯光合作用产物的形成及运输示意图；图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。请回答下列问题： (1)图a中物质A是指______，光反应为过程Ⅱ提供的物质是________，叶肉细胞中产生蔗糖的场所是________。 (2)如果突然将太阳光照改为等强度的蓝紫色光照，其他条件不变，则短时间内物质B的含量变化是________。 (3)若将马铃薯叶片置于C18O2的环境，给予正常光照，一段时间后，块茎中的淀粉会含有18O，请写出元素18O转移的路径：______________________________________________________ ________________________________________________________________________________ (用图中相关物质及箭头表示)。 (4)图b表示叶绿体中的________结构，参与捕获光能的两类色素是________________，分离色素可用________法。 (5)图b膜上发生的光反应过程将水裂解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为______和ATP中的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)，图中ATP合酶的作用为__________。 答案　(1)CO2　ATP和NADPH　细胞质基质 (2)升高　(3)C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉　(4)类囊体膜　叶绿素和类胡萝卜素　纸层析　(5)NADPH　减慢　催化和运输 解析　(5)在光反应中，光能转化为NADPH和ATP中的化学能。若CO2浓度降低，将会影响暗反应的速率，暗反应速率减慢，导致叶绿体中NADP＋减少，根据图b可知，NADP＋与H＋在电子的作用下结合生成NADPH，若NADP＋减少，则图b中电子传递速率减慢。图中ATP合酶作为催化剂，催化ATP合成，也可作为载体蛋白，协助H＋运输。 题点　光合作用过程综合分析 学科网（北京）股份有限公司 $