3.5 光合作用将光能转化为化学能-（ppt同步课件）【学而思】2026-2027学年高一生物必修一（浙科版）

该高中生物学课件围绕光合作用展开，涵盖其与呼吸作用的关系、叶绿体结构功能、光合色素、光反应与碳反应及环境影响等核心知识点，通过对比呼吸作用导入，构建前后知识脉络作为学习支架。 其亮点在于结合实验操作（如色素提取分离步骤与异常分析）、曲线模型解读（环境因素对光合速率影响）及光呼吸等拓展内容，体现科学思维与探究实践，助力学生理解生命观念，也为教师提供系统教学资源。

1.光合作用和呼吸作用的物质变化 (1)细胞呼吸是将葡萄糖中的C氧化为CO2,游离的O2则被还原为H2O中的O。 (2)光合作用则是将CO2还原为糖,将H2O中的O氧化为O2。 知识点 1 光合作用与呼吸作用的关系 第五节 光合作用将光能转化为化学能 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 2.光合作用和呼吸作用的能量变化 (1)细胞呼吸是一个放能反应,它将储存在葡萄糖中的化学能释放出来,供细胞利用。 (2)光合作用是一个吸能反应,它利用太阳能将二氧化碳转变为糖,并将能量储存在糖分子内, 即光合作用是一个将光能转化为化学能的过程。 特别提醒 　　尽管光合作用从总反应上看好像是细胞呼吸的逆转,但光合作用不是细胞呼吸的逆反 应。与细胞呼吸比较,光合作用过程更加复杂,并不像它的反应式所表示的那样简单。 第1讲　描述运动的基本概念 1.适用生物:主要为绿色植物。 2.同位素标记法探究光合作用氧气来源:运用氧的同位素18O标记的CO2和H2O进行实验。 6C18O2+12H2O  C6 O6+6 O+6O2 6CO2+12 O  C6H12O6+6H2O+618O2 　　结果发现,只有供给 O时,光合作用释放的才是18O2,由此证实了光合作用释放的氧气 来自H2O中的O。 3.叶绿体的结构与功能 (1)结构 ①两层膜:内膜、外膜。 ②基粒:由类囊体堆叠而成,组成类囊体的膜被称为光合膜。 知识点 2 光合作用在叶绿体中进行 第1讲　描述运动的基本概念 a.光合膜上分布着叶绿素和其他光合色素及可将光能转化为化学能的多种蛋白质。 b.类囊体的空腔内含有多种酶,这些酶与H2O的裂解有关。 ③基质:类囊体悬浮在其中。基质中含有与光合作用有关的酶、少量的DNA。 (2)功能:绿色植物进行光合作用的场所。 4.叶绿体中光合色素的种类、颜色、吸收光谱和功能 (1)光合色素的种类及颜色 ①叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)都是含镁的有机分子,主要吸收红光和蓝紫光。 ②叶绿体中还有类胡萝卜素,其中最多的是胡萝卜素(橙色)和叶黄素(黄色),它们都是由碳氢 链组成的分子,主要吸收蓝紫光。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)光合色素的吸收光谱 ①一般情况下,叶绿体中的色素只吸收可见光,而对红外光和紫外光等不吸收。 ②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大,类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大,它们对其他波段的 光并非不吸收,只是吸收量较少。 (3)光合色素的功能:吸收可见光,将光能转化为化学能,用于有机物的合成。 第1讲　描述运动的基本概念 1.实验原理 (1)提取色素原理:光合色素是一类脂溶性物质,可用酒精等脂溶剂溶解、提取色素。 (2)分离色素原理:各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的色素随层析液在滤纸条上 扩散得快,反之则扩散得慢,从而使各种色素分离。 知识点 3 光合色素的提取与分离 第1讲　描述运动的基本概念 2.实验步骤及现象 (1)实验步骤 第1讲　描述运动的基本概念 3.实验结果分析 (1)从色素带的宽度可推知色素含量大小:叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。 (2)从色素带的位置可推知色素在层析液中的溶解度大小:胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿 素b。 (3)在滤纸上相邻色素带间,距离最近的色素带是叶绿素a与叶绿素b,距离最远的是胡萝卜素 与叶黄素。 (2)实验现象 　　滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带,如图所示: 第1讲　描述运动的基本概念 知识拓展 纸层析法分离色素时,也可以用圆形滤纸进行。此时应在圆心处点样,滤液在圆形滤纸上的 扩散原理和在滤纸条上是一样的,可看到4个同心圆,结果如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 1.光反应与碳反应的比较 知识点 4 光反应和碳反应 光反应 碳反应 场所 光合膜 叶绿体基质 物质 变化 a.水的光解:H2O  H++O2+e-; b.NADPH的合成: H++e-+NADP+  NADPH; c.ATP的合成:ADP+Pi+能量  ATP a.CO2的固定: CO2+五碳糖  三碳酸; b.三碳酸的还原: 三碳酸  三碳糖; c.五碳糖的再生:三碳糖  五碳糖 第1讲　描述运动的基本概念 能量 变化 光能转化为ATP、NADPH中 活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学 能转化为有机物中稳定的化学能 联系 a.光反应产生的NADPH和ATP是碳反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质; b.NADPH在碳反应中是还原剂; c.碳反应虽然不直接需要光,但只有在有光的条件下才能一轮一轮地循环 归纳总结 a.光合作用中光反应和碳反应不是独立的,而是息息相关的两个过程,没有光反应,碳反应也 无法进行。 b.光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体,在原核生物中为细胞质中含有光合色素的光 合膜。 c.光合作用过程中,ATP提供能量;NADPH提供能量并作为还原剂。 第1讲　描述运动的基本概念 2.光合产物在植物细胞中的利用 　　三碳糖是CO2分子进入卡尔文循环后形成的第一个糖,其形成标志着光合作用合成糖的 过程已经完成。在叶绿体内,三碳糖作为原料用于淀粉、蛋白质和脂质的合成。大部分三碳 糖运至叶绿体外,并且转变成蔗糖,供植物体所有细胞利用。 第1讲　描述运动的基本概念 1.光合速率(光合强度):一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的光合作用,如释 放多少氧气、消耗多少二氧化碳。光合作用的强弱一般用光合速率来表示。 2.表观光合速率(净光合速率):光照条件下,人们测得的CO2吸收量,即植物从外界环境吸收的 CO2总量。 3.真正光合速率(总光合速率):光照条件下,植物从外界环境中吸收的CO2的量+细胞呼吸释放 的CO2的量。 4.影响光合速率的重要因素 (1)光强度:光合速率随光强度的增加而增加,但在强度达到全日照之前,光合作用已达到光饱 和点时的速率,即光强度再增加,光合速率也不会增加。因为在光饱和点的光强度下,光合作 用的光反应已达到最快的速率,所以光强度再增加也不能使光合速率增加。 知识点 5 光合作用受环境因素的影响 第1讲　描述运动的基本概念   (2)温度:一定范围内光合速率随温度的升高而加快。光合作用对温度比较敏感,温度过高则 酶的活性减弱或丧失,所以光合作用有一个最适温度。 (3)CO2浓度:CO2直接影响碳反应速率。空气中CO2浓度的增加会使光合速率加快。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.在提取液中加入无水CaCO3可提高光合色素的溶解度,加入SiO2可以防止色素被破坏,这种 说法正确吗? 不正确。在提取液中加入无水CaCO3可防止光合色素被破坏,加入SiO2使研磨充分。 2.滤纸条上的色素从上至下的顺序是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素b、叶绿素a,这种说法正确 吗? 不正确。滤纸条上的色素从上至下的顺序是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。 3.类胡萝卜素中仅包含胡萝卜素和叶黄素,它们都是由碳氢链组成的分子,主要吸收蓝紫光, 这种说法正确吗? 不正确。类胡萝卜素中最多的是胡萝卜素和叶黄素,它们都是由碳氢链组成的分子,主要吸收蓝紫光。 提示 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 4.水在光下裂解形成的H+和e-在光下将NADP+还原为NADPH,光照停止后,碳反应在消耗完 光反应的ATP和NADPH后停止,这种说法正确吗? 正确。水在光下裂解为H+、O2和电子,H+和e-在光下将NADP+还原为NADPH,若没有光反 应提供的ATP和NADPH,碳反应无法进行。 5.1分子的二氧化碳与1个五碳糖结合,形成1个六碳分子,这个六碳分子随即分解成2个三碳酸, 然后2个三碳酸被还原成2分子三碳糖,这个过程需要经过1轮卡尔文循环,这种说法正确吗? 正确。1分子的二氧化碳与1个五碳糖结合,形成1个六碳分子,这个六碳分子随即分解成2个三碳酸分子,然后这2个三碳酸分子被还原成2分子三碳糖,该过程经过1轮卡尔文循环。 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 6.离开卡尔文循环的三碳糖大部分运至叶肉细胞外,转变成蔗糖,再运至其他细胞,供植物体 所有细胞利用,这种说法正确吗? 不正确。离开卡尔文循环的三碳糖在叶绿体内能作为合成淀粉、蛋白质、脂质的原料。大部分三碳糖运至叶绿体外,转变成蔗糖,才能从叶肉细胞运至其他细胞,供植物体所有细胞 利用。 7.在一定范围内,光合速率随光强度的增加而增加,在强度达到全日照时,光合作用才刚达到 光饱和点时的速率,这种说法正确吗? 不正确。在一定范围内,光合速率随光强度的增加而增加,在强度达到全日照之前,光合作用已达到光饱和点时的速率。 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点 1 光合色素的提取与分离 1.提高实验效果的操作及目的 过程 操作 操作目的 提取 色素 选材 取新鲜绿色的叶片放入40~50 ℃的烘箱中烘干 使滤液中色素含量高 实验试剂 研磨时加95%的酒精 溶解叶片中的色素 研磨时加少量SiO2和CaCO3 使研磨充分和保护叶绿素 实验操作 迅速、充分研磨 防止溶剂挥发,充分溶解色素 盛放滤液的试管管口加棉塞 防止溶剂挥发和色素分子被氧化 第1讲　描述运动的基本概念 分离 色素 滤纸 条 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散 滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快 滤液 细线 滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整不重叠 滤液细线干燥后再重复画,共画3~4次 增加色素量,使分离的色素带清晰分明 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中 第1讲　描述运动的基本概念 2.异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅 ①未加二氧化硅,研磨不充分。 ②使用放置数天的绿叶,色素(叶绿素)太少。 ③一次加入大量的酒精,提取液浓度过低(正确做法:分次加入少量酒精)。 ④未加碳酸钙或加入过少,叶绿素被破坏。 (2)滤纸条色素带重叠:滤液细线过粗或连续画滤液细线。 (3)滤纸条上无色素带 ①忘记画滤液细线或没有提取出色素。 ②滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。 第1讲　描述运动的基本概念 定点 2 环境改变时,短时间内光合作用的中间产物和终产物含量的变化 条件 过程变化 模型分析 光照由强到弱,CO2供应不变 ①过程减弱,随ATP、 NADPH减少②③过程减弱, ④过程正常进行   第1讲　描述运动的基本概念 条件 过程变化 模型分析 光照由弱到强,CO2供应不变 ①过程增强,随ATP、 NADPH增加②③过程增强, ④过程正常进行   光照不变,CO2由充足到不足 ④过程减弱,随三碳酸减少② ③过程减弱,①过程正常进行   光照不变,CO2由不足到充足 ④过程增强,随三碳酸增加② ③过程增强,①过程正常进行 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒 a.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,而非长时间。 b.以上各物质变化中,三碳酸和五碳糖含量的变化是相反的,NADPH和ATP含量的变化是一 致的。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与 白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是 (　    ) A.红光,ATP下降　　    B.红光,三碳酸上升 C.绿光,NADPH下降　　    D.绿光,五碳糖上升 C 思路点拨    光源改变→光能的吸收量改变→光反应产物(NADPH和ATP)量变化→碳反应过 程中物质含量变化。 解析    在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与 白光相同的红光照射,光反应增强,产生NADPH和ATP的速率加快,三碳酸还原加快,而二氧 化碳固定速率暂时不变,因此三碳酸含量减少,五碳糖、ATP、NADPH含量增加;在适宜反应 条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的绿光照 射,光反应减弱,产生NADPH和ATP的速率减慢,三碳酸还原减慢,而二氧化碳固定速率暂时 不变,因此三碳酸的含量增加,五碳糖、ATP、NADPH含量减少,C正确。 第1讲　描述运动的基本概念 1.光强度、CO2浓度、温度对光合作用的影响分析 (1)光强度   ①曲线解读 a.A点:只进行细胞呼吸。 b.AB段:随光强度增大,光合速率也逐渐增大,但光合速率小于细胞呼吸速率。 定点 3 影响光合作用的环境因素 第1讲　描述运动的基本概念 c.B点:光合速率等于细胞呼吸速率,B点时的光强度称为光补偿点(细胞呼吸释放的CO2全部 用于光合作用)。 d.BC段:光强度不断加强,光合速率不断增加,光合速率大于细胞呼吸速率。 e.C点对应的光强度为光饱和点(光合速率达到最大时的最低光强度)。C点以后光强度加强, 光合速率不再增加。 ②在生产上的应用:间作套种的农作物合理搭配,可充分利用光能。 (2)CO2浓度        第1讲　描述运动的基本概念 ①曲线解读 a.图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一 定范围后,光合速率不再增加。 b.图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;图2中的A'点表示进 行光合作用所需CO2的最低浓度。图1中的B点和图2中的B'点都表示CO2饱和点。 ②在生产上的应用:施用有机肥增加产量;温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度;大田 生产“正其行,通其风”,即提高CO2浓度,增加产量。 (3)温度 第1讲　描述运动的基本概念 ①曲线解读:温度主要通过影响与光合作用有关的酶的活性进而影响光合速率。 ②在生产上的应用:冬季种植蔬菜用大棚来提高温度,保证光合作用的进行。 2.水和营养元素对光合作用的影响分析 (1)水:既是光合作用重要的反应物,又可影响气孔的开闭,间接影响CO2的吸收,还可影响光合 产物的运输,从而影响光合速率。 (2)营养元素:影响细胞内许多化合物的合成,从而影响植物体的光合作用,如氮是构成细胞内 叶绿素、酶、ATP等物质的基本元素之一,可以影响叶面积和叶片数量,从而影响光合作用。 3.多因素对光合作用的影响分析 第1讲　描述运动的基本概念 (1)曲线解读 ①P点及P点之前,限制光合速率的因素主要是横坐标所示因素,随该因素的不断增强,光合速 率不断提高。 ②Q点及Q点之后,横坐标所示因素不再影响光合速率,若要提高光合速率,可采取适当提高图 中其他因素的方法。 (2)应用 ①温室栽培植物时,在光强度一定的条件下,白天适当提高温度,可增加与光合作用有关的酶 的活性,提高光合速率,也可同时适当补充CO2进一步提高光合速率。 ②当温度适宜时,可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作),测得两种植物的光合速率 如图所示(注:光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光强度)。据图分析,下列叙述正 确的是 (　    )   A A.大豆植株开始积累有机物时的最低光强度单作大于间作 B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大 C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率 D.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨   解析    据题图分析可知,大豆植株开始积累有机物时的最低光强度单作大于间作,A正确;与 单作相比,间作时桑树光合作用的光饱和点增大,而大豆的光饱和点减小,B错误;由题图可知, 大豆在弱光时的光合速率间作大于单作,C错误;题图中的曲线显示大豆间作时呼吸强度比单 作时小,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 1.净光合速率、真正光合速率和细胞呼吸速率 (1)图示 定点 4 测定绿色植物光合速率与呼吸速率 第1讲　描述运动的基本概念 项目 表示方法 真正光合速率 (总光合速率) 光照下,单位时间O2的产生量、CO2的固定 量、有机物的制造量 细胞呼吸速率 黑暗下,单位时间CO2的释放量、O2的消耗 量、有机物的消耗量 净光合速率 (表观光合速率) 光照下,单位时间O2的释放量、CO2的吸收 量、有机物的积累量 (2)表示方法 ①植物总光合速率=植物呼吸速率+植物净光合速率。 ②植物光合作用固定的CO2总量=呼吸作用产生的CO2量+从外界吸收的CO2量。 ③光合作用产生的O2量=呼吸作用消耗的O2量+释放到外界的O2量。 第1讲　描述运动的基本概念 2.液滴移动法——测定呼吸速率和净光合速率        (1)装置甲测定呼吸速率 ①烧杯中的NaOH溶液用于吸收细胞呼吸产生的CO2。 ②将装置甲置于黑暗条件下,植物只进行细胞呼吸,单位时间内红色液滴左移的距离表示植 物O2的消耗速率,可代表呼吸速率。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)装置乙测定净光合速率 ①烧杯中的CO2缓冲液保证了容器内CO2浓度的恒定,也满足了光合作用需求。 ②将装置乙置于光照条件下,植物进行光合作用和细胞呼吸,单位时间内红色液滴右移的距 离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。 (3)为防止气压、温度等物理因素引起实验误差,应设置对照实验,即用死亡的相同大小的同 种绿色植物进行相关实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 第1讲　描述运动的基本概念 1.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 定点 5 光合作用的日变化曲线分析 第1讲　描述运动的基本概念 b点 开始进行光合作用 c点 光合作用强度=呼吸作用强度 d点 “光合午休” e点 光合作用强度=呼吸作用强度,有机物积累量最大 bf段 制造有机物 ce段 积累有机物 第1讲　描述运动的基本概念 2.密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线   第1讲　描述运动的基本概念 AB段 无光照,植物只进行呼吸作用 BC段 无光照,植物只进行呼吸作用,温度降低,呼吸作用减弱 C点 有光照,开始进行光合作用 CD段 光照较弱,光合作用强度<呼吸作用强度 D点 光合作用强度=呼吸作用强度 DH段 光照增强,光合作用强度>呼吸作用强度(FG段表示“光合午休”) H点 光合作用强度=呼吸作用强度,有机物积累量最大 HI段 光照减弱,光合作用强度<呼吸作用强度,直至光合作用停止 　　该植物一昼夜表现为生长,其原因是I点时玻璃罩内CO2浓度低于A点时玻璃罩内CO2浓 度,说明经过一昼夜,密闭容器中CO2浓度减小,即植物光合作用制造的有机物总量>呼吸作用 消耗的有机物量,植物有有机物积累。 第1讲　描述运动的基本概念 1.物质联系 (1)氧元素 定点 6 光合作用和呼吸作用中物质和能量的联系 第1讲　描述运动的基本概念   (3)氢元素   2.能量联系   (2)碳元素 第1讲　描述运动的基本概念 学科素养 情境破 情境探究 素养 1 生命观念——主动转运的能量来源 　　主动转运可通过ATP驱动泵、协同转运蛋白或光驱动泵逆浓度梯度或电化学梯度进行, 分为ATP直接驱动、ATP间接驱动和光驱动三种类型,如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 问题1　通道蛋白与ATP驱动泵、协同转运蛋白、光驱动泵在物质运输特点上的不同之处 是什么?     通道蛋白运输物质的方向是顺浓度梯度或电化学梯度,不消耗能量。 问题2　已知小肠绒毛上皮细胞外是高Na+环境,小肠绒毛上皮细胞膜上的协同转运蛋白将 Na+转运进细胞的同时完成了葡萄糖进入细胞的过程,协同转运蛋白运输Na+和葡萄糖的方式 一样吗?     不一样。细胞外Na+浓度高于细胞内,Na+顺浓度梯度进入细胞不消耗能量,运输方式 是易化扩散;小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖是伴随着Na+易化扩散进入细胞发生的,即Na+运 输驱动了葡萄糖的主动转运。 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 问题3　协同转运蛋白可以运输不止一种物质,能否说明膜转运蛋白运输物质不具有特异性?     不能。协同转运蛋白在运输物质时,物质与蛋白质特定部位特异性结合才能实现转 运,运输具有特异性。 问题4　从进行主动转运的不同方式的结构基础谈谈你对蛋白质是生命活动的主要承载者 的认识。     主动转运是细胞获取生命活动所需营养物质的重要方式之一,图示3种类型的主动转 运都需要载体蛋白,体现了膜蛋白在生命活动中的重要地位。 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 主动转运的三种类型 (1)ATP直接驱动:直接利用ATP水解提供的能量,实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯 度的跨膜运输。如Na+-K+泵,又称钠钾ATP酶,不仅是载体蛋白,也是催化ATP水解的酶。 (2)ATP间接驱动:需要借助协同转运蛋白进行。协同转运蛋白分为同向协同转运蛋白和反 向协同转运蛋白。 同向协同转运 反向协同转运 特点 两种物质运输方向相同,一种 物质顺浓度梯度(或电化学梯 度)的转运为另一种物质逆浓 度梯度(或电化学梯度)的转 运提供驱动力 两种物质运输方向相反,一种 物质顺浓度梯度(或电化学梯 度)的转运为另一种物质逆浓 度梯度(或电化学梯度)的转 运提供驱动力 第1讲　描述运动的基本概念 举例   a.H+通过质子泵逆浓度梯度 运输到细胞外,从而使细胞外 H+浓度高于细胞内; b.细胞膜上的SU载体将H+由 细胞外顺浓度梯度运输到细 胞内的同时,将蔗糖主动转运 到细胞内   a.H+消耗能量逆浓度梯度进 入液泡,液泡中H+浓度高于细 胞质基质; b.液泡膜上的NHX载体将H+ 由液泡顺浓度梯度运输到细 胞质基质的同时将Na+主动 转运到液泡中 (3)光驱动:主要发现于细菌细胞,光驱动泵可以利用光能逆浓度梯度或电化学梯度运输物质。 第1讲　描述运动的基本概念 典例呈现 例题　钠钾ATP酶(Na+/K+-ATPase)普遍存在于动物细胞膜上,能够利用ATP水解释放的能量 将细胞内的Na+泵出细胞,而相应地将细胞外的K+泵入细胞,从而维持膜内外一定的电化学梯 度。该电化学梯度能驱动葡萄糖同向转运载体以同向协同转运的方式将葡萄糖运入细胞,然 后膜上的转运载体GLUT2将葡萄糖运至细胞外液,完成对葡萄糖的吸收。如图为人小肠上 皮细胞吸收葡萄糖的过程示意图,下列相关分析正确的是 (　    ) A.葡萄糖进出小肠绒毛上皮细胞的方式不同,但运输的载体相同 B.Na+通过Na+/K+-ATPase的跨膜运输是主动转运,K+通过Na+/K+- ATPase的跨膜运输是易化扩散 C.图示细胞的膜蛋白有物质运输、信息交流等功能 D.当细胞内外Na+浓度相等时,Na+和葡萄糖的协同转运不能进行 D 第1讲　描述运动的基本概念 解题思路     第1讲　描述运动的基本概念 根据上图分析,A、B错误;图示细胞的膜蛋白具有物质运输功能,并未体现具有信息交流功 能,C错误;细胞利用细胞膜两侧Na+浓度梯度主动转运葡萄糖,当细胞内外Na+浓度相等时,Na+ 浓度梯度消失,Na+和葡萄糖的协同转运停止,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 情境探究 　　Rubisco是普遍分布于玉米、大豆等作物叶绿体中的一种双功能酶,它既是光呼吸中不 可缺少的加氧酶,也是卡尔文循环中固定CO2最关键的羧化酶。在较强光照下,Rubisco以五 碳化合物(RuBP)为底物,在CO2/O2的值高时,催化RuBP结合CO2发生羧化;在CO2/O2的值低时, 催化RuBP结合O2发生氧化产生光呼吸,具体过程如图所示。   素养 2 生命观念——光合作用的特殊类型 第1讲　描述运动的基本概念 问题1　从物质变化的角度看,光呼吸和需氧呼吸的共同点是什么?     光呼吸和需氧呼吸都需要消耗O2,都产生CO2。 问题2　在天气晴朗、气候干燥的中午,大豆叶肉细胞中光呼吸的强度较通常条件下会升高 还是降低?为什么?     升高。在天气晴朗、气候干燥的中午,光强度较强,植物部分气孔关闭,CO2/O2的值较 低,此时Rubisco催化RuBP结合O2发生氧化产生光呼吸,故光呼吸强度升高。 问题3　光呼吸的存在会明显降低作物产量,原因是什么?     光呼吸存在时,光呼吸消耗参与碳反应的ATP、NADPH和RuBP,使碳反应速率降低, 从而使光合作用合成有机物减少。 问题4　研究表明,光呼吸是植物在长期进化过程中为适应环境变化、提高抗逆性而形成的 一条代谢途径。据图推测,光呼吸提高抗逆性的作用机理是什么?     光呼吸可以为光合作用提供CO2。 提示 提示 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.光呼吸与光合作用碳反应的比较 光合作用碳反应 光呼吸 过程 CO2+C5  2C3; 2C3  C5+(CH2O) C5+O2  C2+C3; C2+C3  C5+CO2 反应物 C5、CO2 C5、O2 条件 CO2/O2的值高 CO2/O2的值低 意义 合成糖类,储存能量 消耗能量,生成的CO2可用于光合作用 第1讲　描述运动的基本概念 2.一些植物在进化中形成了特殊的固定和浓缩CO2的机制,能够在高温、干旱导致气孔开放 度下降的情况下,有效利用叶肉细胞间隙低浓度的CO2进行光合作用,如C4植物和CAM植物。 (1)C4植物:CO2在叶肉细胞被PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)固定,生成C4,C4通过胞间连丝进入维管 束鞘细胞生成CO2,CO2被C5固定,从而进入卡尔文循环。   (2)CAM植物:夜晚,植物气孔开放吸收CO2,CO2在叶肉细胞被固定为苹果酸,储存在液泡中;白 天,苹果酸出液泡,在细胞质基质中分解并释放CO2,CO2被C5固定,从而进入卡尔文循环。 第1讲　描述运动的基本概念 第1讲　描述运动的基本概念 C3植物 C4植物 CAM植物 植物类型 典型温带植物 典型热带或亚热带植物 典型干旱地区植物 主要CO2固定酶 Rubisco PEP羧化酶、Rubisco PEP羧化酶、Rubisco 发生CO2固定的细胞 叶肉细胞 叶肉细胞和维管束鞘细胞 叶肉细胞 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的叶绿体基质 最初CO2接受体 RuBP(C5) PEP 光下:RuBP(C5); 黑暗中:PEP CO2固定的最初产物 C3 C4 光下:C3; 黑暗中:草酰乙酸(C4) 3.C3植物、C4植物和CAM植物的比较 　　C3途径是碳同化的基本途径,C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用,最终还是通过C3 途径合成有机物。 第1讲　描述运动的基本概念 典例呈现 例题　植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程,即在光照下叶肉细胞吸收 O2,释放CO2。由于这种反应需叶绿体参与,并与光合作用同时发生,故称光呼吸。Rubisco是 一个双功能的酶,具有催化羧化反应和加氧反应两种功能。 RuBP(C5)既可与CO2结合,经此酶催化生成PGA(C3),进行 光合作用;又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分 子PG(C2),进行光呼吸。具体过程如图1: (1)在光照条件下,Rubisco催化RuBP与CO2生成PGA的过程称为　　　　    ,该过程发生在     　 　　    (填场所)中。Rubisco也可以催化RuBP与O2反应,推测O2与CO2比值　　    (填 “高”或“低”)时,有利于光呼吸而不利于光合作用。 CO2的固定 叶绿体基质 高 第1讲　描述运动的基本概念 (2)分析表格,　　    遮光比例条件下植物积累的有机物最多。结合已学的生物学知识和图 中的信息,从两个方面解释为什么该条件下比不遮光条件下积累的有机物多?　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 10% 适当遮光可以提高叶绿素的含量增强光合速率;可以抑制光呼吸进而提高光合速率 遮光比例(%) 叶绿素含量(mg/g) 净光合速率(μmol·m-2·s-1) 植株干重(g) 0 2.1 8.0 7.5 10 2.3 9.6 9.9 30 2.4 8.9 9.2 50 2.6 5.0 7.2 70 2.9 2.7 4.8 90 3.0 0 3.2 第1讲　描述运动的基本概念 (3)在干旱和过强光照下,因为温度高,蒸腾作用强,植物气孔大量关闭。此时的光呼吸可以消 耗光反应阶段生成的多余的　　　　　    ,光呼吸产生的　　　    又可以作为碳反应阶段的 原料,因此有观点指出光呼吸在一定条件下对植物也有重要的正面意义。 (4)1955年,科学家通过实验观察到对正在进行光合作用的叶片突然 停止光照,短时间内叶片会释放出大量的CO2,他们称之为“CO2的猝 发”。某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的 速率和遮光后(完全黑暗)释放CO2的速率,图2为吸收或释放CO2的速率 随时间变化趋势的示意图(吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释 放CO2的量)。突然停止光照时,植物所释放CO2的来源是　　　 　　　　　　　　　　         。在光照条件下,该植物单位面积叶片光合作用固定的CO2总量是　　　　　    (用图形的 面积表示,图中A、B、C表示每一块的面积大小)。 细胞呼吸释放的CO2和光呼吸释放的CO2　 ATP和NADPH CO2 A+B+C 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨     (1)在光照条件下,细胞进行呼吸作用和光合作用的同时还进行光呼吸。 (2)RuBP(C5)可以与O2在Rubisco催化下生成1分子PGA(C3)和1分子PG(C2)。 (3)光呼吸消耗光反应产生的ATP和NADPH。 解题思路    (1)在光照条件下,Rubisco催化RuBP(C5)与CO2生成PGA(C3)的过程是碳反应阶段 CO2的固定,场所是叶绿体基质。RuBP也可以与O2在Rubisco催化下生成1分子PGA(C3)和1分 子PG(C2),进行光呼吸。当O2含量较高时,即O2与CO2比值高时,有利于光呼吸而不利于光合作 用。(2)分析表格数据可知:当遮光比例为10%时,植物的净光合速率最大,因此该条件下植物 积累的有机物最多。   第1讲　描述运动的基本概念 因此10%遮光比不遮光条件下积累的有机物多。(3)在干旱和过强光照下,植物气孔大量关 闭,CO2吸收减少,碳反应速率降低,此时光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的ATP和 NADPH,起到保护叶绿体的作用。另外光呼吸产生的CO2又可以作为碳反应阶段的原料,提 高碳反应速率,因此有观点指出光呼吸在一定条件下对植物也有重要的正面意义。(4)据图2 可知,完全黑暗后(遮光后),CO2释放速率趋于稳定,B表示细胞呼吸释放的CO2量。突然停止 光照时,CO2释放量除了B外还有C,C是光呼吸释放的CO2量。由此可知,突然停止光照,植物释 放CO2的来源有细胞呼吸释放的CO2和光呼吸释放的CO2。据图2可知,在光照条件下,细胞进 行呼吸作用和光合作用的同时还进行光呼吸,该植物单位面积叶片光合作用固定的CO2总量 (总光合量)=A+B+C。 第1讲　描述运动的基本概念 $