必修1 第3单元 第3讲 第1课时 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理(课件PPT)-【新高考方案】2027年高考生物一轮总复习

该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用与能量转化”专题，依据高考评价体系梳理了光合色素提取分离、光合作用过程及影响因素等核心考点，通过近五年高考真题分析明确实验探究（35%）和过程分析（40%）为高频考点，归纳了实验异常分析、物质含量变化等常考题型。 课件亮点在于“真题溯源+素养导向+技巧提炼”，如结合2025山东高考题解析色素提取实验易错点，运用“过程法”分析光照增强时C3/C5变化培养科学思维，通过“模型法”构建光反应与暗反应联系深化物质与能量观。特设“易错提醒库”和“母题变式训练”，助力学生掌握答题逻辑，教师可精准突破考点提升复习效率。

光合作用与能量转化 第3讲 明确目标 1.了解植物捕获光能的色素的种类和作用,掌握绿叶中色素提取和分离的原理和方法; 2.阐明光合作用的过程,并从物质与能量观视角理解光合作用的原理; 3.掌握探究环境因素对光合作用强度的影响实验的基本方法; 4.分析影响光合作用的因素,关注光合作用原理在生产上的应用。 建构知识体系 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 第一课时 目录 主题研习（一） 主题研习（二） 捕获光能的色素和结构 作业验收评价 光合作用的原理和应用 主题研习（一）捕获光能的色素和结构 厚基础 (一)绿叶中色素的提取和分离实验 1.实验原理 提取 ___________ (如无水乙醇)能溶解色素 分离 不同的色素在层析液中________不同,在滤纸上扩散的速度不同 溶解度 有机溶剂 2.实验步骤 防止色素被破坏 研磨充分 色素 扩散均匀 色素溶解在层析液中 3.实验结果及分析 橙黄色 色素种类 色素含量 溶解度 4.实验异常现象分析   异常现象 原因分析 色素提取 收集的滤液颜色过浅 ①未加___________,研磨不充分; ②使用放置数天的绿叶,滤液中色素(叶绿素)太少; ③一次加入大量的无水乙醇,提取液浓度太低(正确做法:分次加入少量无水乙醇提取色素); ④未加_________或加入过少,色素分子被破坏 色素分离 滤纸条色素带重叠 ①滤纸条没经干燥处理; ②滤液细线没有达到细、齐、直的要求,使色素扩散不一致 滤纸条看不见色素带 ①忘记画滤液细线; ②滤液细线接触层析液且时间较长,色素全部溶解到层析液中 二氧化硅 碳酸钙 (二)分析叶绿体色素的吸收光谱图 由图可以看出: 可见光 红光和蓝紫光 蓝紫光 (三)理解叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体的结构模式图 光反应 暗反应 2.叶绿体的功能 外膜 叶绿体基质 暗反应 类囊体 色素 光反应 光合作用 基础盘查 1.微点判断——落实基本生命观念 (1)(2025·黑吉辽蒙卷)分离菠菜叶中的色素时,因层析液有挥发性,需在通风好的条件下进行。 ( ) (2)(2024·贵州卷)分离提取液中的光合色素可采用纸层析法。 ( ) (3)(2024·广东卷)研磨时用水补充损失的提取液。 ( ) (4)(2023·全国乙卷)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢。 ( ) (5)(2023·江苏卷)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。 ( ) (6)纸层析法分离叶绿体色素时,以多种有机溶剂的混合物作为层析液。( ) (7)依据吸收光谱的差异可对光合色素进行纸层析分离。 ( ) √ √ × × × √ × 2.发掘教材——提升科学思维能力 (1)(人教版必修1 P97“问题探讨”探究思考)有的植物工厂在种植蔬菜等植物时,完全依靠LED灯等人工光源,其中常见的是红色、蓝紫色和白色的光源,选择这些光源的原因是______________________________________ _______________________________________________________________________________________________。 红色光源、蓝色光源发出的分别是红光、蓝光,光合色素对红光、蓝紫光吸收最多;白光是复合光,含有不同波长的光,光合色素能吸收其中的光 (2)(人教版必修1 P101“拓展应用T1”素材分析)海洋中绿藻、褐藻、红藻在海水中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层,从水层透光与植物光能捕获两个层面解释其中的原因:_______________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的,即红藻反射出红光,绿藻反射出绿光,褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是相对富含短波长的光,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红藻分布于海水的深层 研考向 题点(一)　绿叶中色素的提取和分离 1.(2025·山东高考)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”,下列说法错误的是(　　) A.应使用干燥的定性滤纸 B.绿叶需烘干后再提取色素 C.重复画线前需等待滤液细线干燥 D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 √ 解析: “绿叶中色素的提取和分离”实验中,分离色素时使用干燥的定性滤纸可以确保层析液在滤纸上均匀扩散,形成整齐的色素带,A正确;提取色素时一般不需要对绿叶进行烘干,B错误;重复画线前需等待滤液细线干燥,否则分离的色素带会出现重叠、不整齐等现象,C正确;可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来代替无水乙醇,D正确。 2.(2026·太原模拟)某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,为了确定无水 乙醇、CaCO3和SiO2的作用,进行了4组实验来验证,结果如图所示,第④组是进行了 正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析,不正确的是 (　) A.①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果 B.②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果 C.③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果 D.①可能是滤液细线触及层析液而得到的实验结果 √ 解析:与④相比,①中叶绿素含量明显偏低,可能是由于未加CaCO3,部分叶绿素被破坏,A正确;光合色素不溶于水,用水无法提取到色素,②中没有色素带,可能是由于用水取代了无水乙醇,B正确;与④相比,③中所有色素带都偏窄,可能是由于未加SiO2,研磨不充分,提取到的色素较少,C正确;若滤液细线触及层析液,则滤液细线中的色素会被层析液溶解,而不能在滤纸条上扩散,不会出现①所示结果,D错误。 [易错提醒]　色素提取实验中的两个认识误区 (1)误区一:误认为提取与分离光合色素的试剂相同。提取光合色素用无水乙醇,分离光合色素用层析液。 (2)误区二:误认为色素扩散速度和色素带宽度有关。光合色素含量越多,在滤纸条上呈现的色素带就越宽,而不是扩散越快;扩散快慢与色素溶解度有关,溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。 题点(二)　光合色素的种类与功能 3.(2025·泰州期中)叶绿体内的类囊体薄膜上的色素可以分为两类:一类是绝大多数的叶绿素a以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,主要是完成吸收和传递光能的作用;另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a,这种叶绿素a能够捕获光能,并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。下列相关叙述错误的是(　　) A.通常用无水乙醇提取叶绿体内的色素 B.叶黄素和胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光 C.处于特殊状态的叶绿素a实现了光能的转变 D.植物生长过程中缺P会导致光合速率下降 √ 解析:叶绿体中的色素能溶于有机溶剂,但不溶于水,因此实验中常用无水乙醇提取叶绿体中的色素,A正确;叶黄素和胡萝卜素主要吸收蓝紫光,B错误;少数处于特殊状态的叶绿素a能捕获光能,将光能转换为电能,实现了光能的转变,C正确;植物生长过程中缺P会影响ATP和NADPH的合成,光合速率下降,所以在生产中应适时追施磷肥,D正确。 4.不同环境条件下,叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化,这种转化称为“叶绿素循环”。如图为叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。在遮光条件下,以蓝紫光为主的散光占利用光能百分比增加,叶绿素a/叶绿素b的值会降低。下列叙述错误的是 (　　) A.植物叶片呈现绿色主要是由于①②③吸收绿光最少 B.①表示类胡萝卜素,主要吸收蓝紫光 C.②表示叶绿素a,遮光条件下部分叶绿素a转化成叶绿素b D.③表示叶绿素a,强光条件下部分叶绿素b转化成叶绿素a √ 解析:植物叶片呈现绿色主要是由于①(类胡萝卜素)②(叶绿素b)③(叶绿素a)吸收绿光最少,因此在光下呈绿色,A正确;根据吸收光谱,①只吸收蓝紫光, 属于类胡萝卜素,B正确;根据吸收光谱,曲线③表示叶绿素a,②表示叶绿素b,遮光条件下部分叶绿素a转化成叶绿素b,叶绿素a/叶绿素b的值会降低,强光条件下部分叶绿素b转化成叶绿素a,C错误,D正确。 [归纳拓展]　植物体内色素的种类、分布及特点归纳 　植物体内的色素主要有光合色素和非光合色素两类,光合色素参与植物的光合作用,而非光合色素不参与光合作用。 ①植物叶片呈现绿色的主要原因是叶片中的色素对绿光的吸收少,绿光被反射出来。 ②植物幼嫩的茎和果实的细胞以及气孔保卫细胞中也含有吸收光能的色素,而根、叶片表皮等处的细胞中观察不到叶绿体,也不含吸收光能的色素。 ③植物细胞的液泡中的色素(花青素,为水溶性色素)不参与光合作用。 ④植物体内的另一种特殊的“色素”——光敏色素,其分布于植物体的各部位,在分生组织细胞内比较丰富,是一种接收光信号的信息分子。 主题研习（二）光合作用的原理和应用 厚基础 (一)探索光合作用的部分经典实验 叶绿体 叶绿体 O2 H2O ATP CO2 续表 (二)光合作用的过程 (1)基本过程 ①填充图中字母代表的物质:a.________,b. ____,c._________,d. ____,e.________。 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+和H+结合形成__________。NADPH的中文名称叫还原型辅酶Ⅱ,其作用有两点:一是作为活泼的还原剂,参与暗反应阶段的化学反应,二是______________供暗反应阶段利用。 ③光合作用的产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。 储存部分能量 NADPH NADPH C3 ADP+Pi O2 (CH2O) (2)比较光反应与暗反应 项目 光反应 暗反应 场所 ______________ ______________ 条件 光、色素、酶、H2O、ADP、Pi、NADP+等 酶、CO2、ATP、________、C5等 物质 变化 NADPH 类囊体薄膜 叶绿体基质 CH2O O2 能量 变化 光能→_______________中活跃的化学能 ________________中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 联系 ①由图可知,光反应为暗反应提供________________;暗反应为光反应提供___________________。 ②没有光反应,暗反应______进行;没有暗反应,光反应_____进行。 (均填“能”或“不能”) 续表 ATP和NADPH ATP和NADPH NADPH、ATP NADP+、ADP和Pi 不能 不能 (3)光合作用的概念及反应式 ①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。 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 (4)元素的转移途径 (5)光合作用和化能合成作用的比较 无机物氧化释放的能量 硝化细菌 CO2和H2O 光能 基础盘查 1.微点判断——落实基本生命观念 (1)(2023·湖北卷)高温往往使植物叶片变黄、变褐。高温使作物叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少。 ( ) (2)(2021·山东卷)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。 ( ) (3)(2021·湖南卷)弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用。 ( ) (4)(2020·天津卷)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。 ( ) (5)(2021·湖南卷)在暗反应阶段,CO2不能直接被还原。 ( ) × × × × √ 2.发掘教材——提升科学思维能力 (1)(人教版必修1 P102“思考·讨论”分析)希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应,请说明理由:________________________________________ ______________________________________________。 (2)(人教版必修1 P103“图5⁃14”拓展)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,原因是___________________________________________; _______________________________________________________________________________________________________________________________CO2不足导致暗反应减弱后,光反应也无法正常进行,原因是_______________________________ ____________________________________________________________________。 水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的, 没有碳参与反应,而糖的合成需要碳的参与 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,但叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行 一段时间;过了这段时间后,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 (3)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖,原因是_______________________________________ _____________________。 黑暗条件下,光反应无法进行,无法为暗反应 提供ATP和NADPH 析重难 重难点(一)　光反应与光系统、电子传递 |情|境|探|究| 叶绿体进行能量转换依靠光系统(指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物,包括PSⅠ和PSⅡ)将光能转换为电能。光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成,同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H+梯度,进而驱动ATP的合成。 注:类囊体膜上主要有光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP合酶蛋白复合体四类蛋白复合体,参与光能吸收、传递和转化,以及电子传递、H+输送和ATP合成等过程。 据图回答下列问题: (1)光反应过程中,ATP的形成与光系统____ (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”)发挥作用产生的H+浓度梯度有关。 (2)叶绿素a(P680和P700)接受光的照射后被激发,释放势能高的电子,电子的最初供体(供给电子的物质)是____。通过光合电子传递链,光能最终转化为________________中的化学能。 (3)图中ATP合酶的作用是_____________________________;据图分析,增加膜两侧的H+浓度差的生理过程有___________________________ _________________________________________ (答三点)。 Ⅱ 水 ATP和NADPH 催化ATP的合成,协助H+跨膜运输 水的光解产生H+、PQ蛋白 将H+从A侧运输到B侧、合成NADPH消耗H+ (4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)是质体醌(PQ)的类似物,可充当PQ的电子受体。DBMIB能够和细胞色素b6f特异性结合,阻止光合电子传递到细胞色素b6f。若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体,会导致ATP含量显著下降,其原因可能是_____________________________________ _____________________________________________________________________________________。 二溴百里香醌(DBMIB)阻断电子传递,会抑制水光解产生H+和H+从A侧运输到B侧,使类囊体膜内外H+的浓度差减小甚至消失 |认|知|生|成|　光合作用和有氧呼吸的电子传递 重难点(二)　环境改变时短时间内光合作用各物质含量变化分析 1.“过程法”分析各物质含量变化 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,相关物质含量在短时间内的变化如下: 2.“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化 注:C3的起始值高于C5,约是其2倍。 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、总黑暗时间均相同的条件下,光照和黑暗间隔处理的频率越高有机物积累量越多。原因分析如下: A组:先光照后黑暗 B组:光暗交替 B组暗处理频度较高,在其全时段,暗反应几乎未停止且强度基本不变, B组处理接近A组光合作用时间的2倍 (3)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。 [典例]　(2026·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。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 √ [解析]　D组光合作用产物总量略小于A组的两倍,说明增大光照—黑暗的交替频率,光合速率可以提高,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正确;在短暂黑暗期间,植物还能利用光照时期残留的少量ATP和NADPH继续进行暗反应过程来合成有机物,B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等均能被光合色素吸收,红外光不能被叶片吸收进行光合作用,所以条件改变后,光合色素捕获的光能情况不同,有机物的积累不同,C错误;实验说明在光照时间相同的前提下增大“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,不利于增产,D错误。 研考向 题点(一)　光合作用探究历程的相关分析 1.(人教版必修1 P102“思考·讨论”素材分析)1937年,植物学家希尔 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),在光下可以释放出O2,该实验被称为希尔反应。后来科学家将叶绿体破碎离心,分别收集绿色沉淀部分和无色上清液部分,绿色沉淀部分悬浮后照光可以产生O2。下列说法正确的是(　　) A.绿色沉淀部分含量最多的色素是叶绿素b B.希尔反应场所是叶绿体类囊体薄膜 C.铁盐等氧化剂是希尔反应的催化剂 D.在无色上清液中加入CO2不能合成C3 √ 解析:绿色沉淀部分含量最多的色素是叶绿素a,A错误;离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应被称为希尔反应,场所是叶绿体类囊体薄膜,B正确;铁盐等氧化剂是氢受体,接受H+,参与反应,不是催化剂,C错误;叶绿体破碎离心获得无色上清液,其中含有C5及相关的酶,因此在无色上清液中加入CO2能合成C3,D错误。 2.(2026·安庆模拟)卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照,研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料,提出了一些推论,下列推论不合理的是 (　　) 资料 推论 (1)将光照时间逐渐缩短至几分之一秒,发现90%含放射性的物质是一种C3 ① (2)经过5 s光照后,检测到含有放射性的C5和葡萄糖 ② (3)在适宜光照和CO2充足的条件下,C3和C5的含量很快达到稳定状态,含有放射性的糖类不断增加 ③ (4)当停止光照后,短时间内C3明显增加、C5明显下降 ④ A.推论①:C3是CO2被还原的第一个产物 B.推论②:C3进一步反应生成C5和葡萄糖 C.推论③:C3是暗反应的中间产物,糖类是终产物 D.推论④:C3转化为C5需要依赖光反应的产物 √ 解析:由资料(1)可知,C3是CO2被固定的第一个产物,A符合题意;由资料(1)、(2)可知,C3进一步反应生成C5和葡萄糖,B不符合题意;根据C3的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加可知,C3是暗反应的中间产物,糖类是终产物,C不符合题意;根据光照停止后,短时间内C3明显增加、C5明显下降可知,光照与C3和C5的转化有关,且C3转化为C5需要依赖光反应的产物,D不符合题意。 [归纳拓展]　光合作用探究历程中的经典结论和方法 ①希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应,原因是水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的,没有碳参与反应,而糖的合成需要碳的参与。 ②鲁宾和卡门的实验以及卡尔文的实验都用到了同位素标记法。 ③同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性,如18O就没有放射性,不能通过检测放射性的方式进行检测;而14C有放射性,可追踪放射性对其进行检测。 题点(二)　光合作用的原理和过程 3.(2025·广州高三期中)如图表示绿色植物光合作用的部分过程,图中A~C表示相关物质。下列有关分析错误的是(　　) A.图中A为O2,可释放部分到空气中 B.图中B为NADPH,外界CO2浓度升高时,B的含量暂时升高 C.该过程消耗的NADP+和C来自叶绿体基质 D.该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中 √ 解析:题图中B是在NADP+、H+和e-参与下形成的,为NADPH,当外界CO2浓度升高时,暗反应中生成的C3增多,则消耗的NADPH增多,导致NADPH的含量暂时降低,B错误。 4.(2025·山东高考)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。 解析:生物膜的基本支架是磷脂双分子层,叶绿体膜属于生物膜。基粒由类囊体堆叠形成,可增大膜面积以捕获更多光能。 磷脂双分子层 基粒 (2)据图分析,生成NADPH所需的电子源自___________。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___________。 H2O的光解 丙酮酸、[H] O2、CO2 解析: 由图示可知,生成NADPH所需的电子来源于光反应中H2O的光解。3H2O参与光合作用生成葡萄糖(含3H标记),葡萄糖(含3H标记)经有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸(含3H标记)和[H](含3H标记),被3H标记的丙酮酸进入线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段,[H](含3H标记)参与有氧呼吸第三阶段。在含O的培养液中,绿藻进行光合作用,使O光解产生18O2;O参与有氧呼吸第二阶段生成C18O2,故绿藻产生的带18O标记的气体有O2、CO2。 (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_______________________________________________ _________________________________________________________。 途径①:消耗过剩的电子并消除H2O2,减轻H2O2 解析: 分析图示可知,绿藻通过途径①消耗过剩的电子并消除H2O2,减轻H2O2对光合系统的氧化损伤;通过途径②将过剩的光能转化为热能散失,进而减轻光合系统损伤。 对光合系统的氧化损伤;途径②:将过剩的光能转化为热能散失 [易错提醒] (1)在暗反应中NADPH既作为还原剂,也能为C3的还原提供能量。 (2)光反应产生的ATP用于C3的还原,不用于其他生命活动。 题点(三)　外界条件改变时光合作用中物质含量的变化分析 5.(2026·济宁模拟)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,短时间内叶绿体基质中C5/C3 的值会暂时减小 B.突然中断CO2供应,直接影响C3的生成,而叶绿体基质中ATP/ADP的值随后会暂时增大 C.突然将红光改变为绿光,叶绿体基质中C3/C5的值会暂时减小 D.突然将绿光改变为红光,叶绿体基质中ATP/ADP的值会暂时减小 √ 解析:突然中断CO2供应,导致CO2的固定速率降低,短时间内叶绿体中C5含量增加、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,进而短时间内使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,ATP/ADP的值会暂时增大,D错误。 6.如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5相对浓度的变化趋势,该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是 (　　) A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C.Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D.Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 √ 解析:根据相对浓度初始值可知,物质甲是C5,物质乙是C3,CO2的固定不需要消耗光反应提供的ATP,A错误;Ⅱ阶段改变的条件是降低了CO2浓度,导致C3含量下降,C5含量增多,条件改变影响暗反应的进行,所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低,B、C错误,D正确。 [归纳拓展]　光合作用过程中相关物质的变化规律 (1)变化一致者:C5、NADPH、ATP。 (2)变化相反者:C3与C5(NADPH、ATP)。 (3)C3、C5起始值:C3高于C5。 (4)(CH2O)变化:对光合作用有利,(CH2O)合成增加,反之则减少。 作业验收评价 　(标 的题目为推荐讲评题目，配有精品课件) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 一、选择题 1.(2026·武汉模拟)某兴趣小组利用色素的提取和分离技术,设计实验验证:光照会影响韭菜叶绿素的合成,但不会影响类胡萝卜素的合成。下列叙述错误的是(　　) A.提取色素时加入碳酸钙是为了避免色素被破坏 B.将暗处生长的韭菜幼苗等分为两组,一组光照,一组暗处理 C.分离色素时滤液细线不能触及层析液,否则色素会被溶解 D.暗处理组比光照组色素带窄,缺少自下而上的第3、4条色素带 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析:在提取绿叶中的光合色素时加入碳酸钙的主要目的是中和细胞内的有机酸,从而保护色素分子不被降解,A正确;根据实验目的可知,实验的自变量是有无光照,将暗处生长的韭菜幼苗等分为两组,一组光照,一组暗处理,B正确;若滤液细线触及层析液,其中的各种光合色素会直接溶解到层析液中,而不会在滤纸上分离,C正确;叶绿素的合成需要光,叶绿素a、叶绿素b是自上而下的第3、4条色素带,D错误。 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 2.(2025·廊坊三模)某兴趣小组以新鲜菠菜成熟叶作为材料进行“绿叶中色素的 提取和分离”实验。将材料用清水清洗、沥干、切碎后加入丙酮—无水乙醇 混合提取剂,同时加入少量碳酸钙(CaCO3)和二氧化硅(SiO2)进行浸提、研磨、过滤,过滤后采用纸层析法分离光合色素。下列叙述错误的是 (　　) A.丙酮—无水乙醇为有机溶剂,用于溶解叶片中的色素 B.加入SiO2的作用是使研磨更充分,以利于光合色素的释放 C.光合色素的浸提等工序应在避光处进行,以防止色素被光解 D.采用纸层析法分离色素后,滤纸条上类胡萝卜素的条带宽于叶绿素的条带 √ 1 5 6 7 8 10 2 4 9 解析:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中,本实验提取色素时加入的丙酮—无水乙醇属于有机溶剂,A正确;加入SiO2的作用是使研磨更充分,以利于光合色素的释放,B正确;光合色素的浸提等工序应在避光处进行,以防止色素在光下分解,C正确;类胡萝卜素含量少于叶绿素,采用纸层析法分离色素后,滤纸条上叶绿素的条带宽于类胡萝卜素的条带,D错误。 3 1 5 6 7 8 10 2 3 4 √ 9 3.(2026·南京模拟)科研人员将某绿色植物叶片色素提取液装入含有碳酸钙粉末的色谱柱中,并用石油醚自上而下淋洗,过程及实验结果如图所示。下列叙述错误的是 (　　) A.混合色素可以溶解在石油醚中 B.固定相相当于纸层析法中的滤纸条 C.绿色层的色素主要吸收蓝紫光和红光 D.黄色层的胡萝卜素在石油醚中溶解度最小 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 解析:石油醚作为流动相洗脱色素,说明混合色素能溶解在石油醚中(若不溶解则无法被洗脱),A正确。纸层析法中,滤纸条是固定相,色素在滤纸条上因溶解度差异而分离;本实验中“固定相”的作用与纸层析的滤纸条类似,B正确。绿色层主要含叶绿素(叶绿素 a、叶绿素 b),叶绿素的吸收光谱主要集中在蓝紫光和红光区域,C正确。色素在流动相(石油醚)中溶解度越大,随流动相移动的速度越快,胡萝卜素位于层析结果的最远处,说明其在石油醚中溶解度最大(移动最快),D错误。 1 5 6 7 8 10 2 3 4 √ 9 4.(2026·肇庆模拟)图甲是绿叶中色素的吸收光谱图,图乙是绿叶中色素分离的结果。下列叙述不正确的是 (　　) A.图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3 B.图甲中①是类胡萝卜素 C.图乙的实验可以用无水乙醇进行色素的提取和分离 D.秋天植物叶片变黄主要是因为图甲中的②③被分解 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 解析:分析图甲,①是类胡萝卜素,②是叶绿素b,③是叶绿素a;分析图乙,条带1是胡萝卜素,条带2是叶黄素,条带3是叶绿素a,条带4是叶绿素b,故图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3,A、B正确。图乙的实验可以用无水乙醇进行色素的提取,用层析液进行色素的分离,C错误。②是叶绿素b,③是叶绿素a,秋天植物叶片变黄是因为图甲中的②③被分解,叶黄素和胡萝卜素成为主要成分,所以最终叶片变黄,D正确。 1 5 6 7 8 10 2 3 4 √ 9 5.1941年,鲁宾和卡门用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气的来源,实验部分过程及结果如图所示。下列叙述错误的是 (　　) A.18O不具有放射性,是稳定的同位素,可用于示踪物质运行和变化规律 B.另一组实验及结果图应为将O换成H2O,CO2换成C18O2,18O2换成O2,其余不变 C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的氧全部来自水 D.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素,没有完整的叶绿体 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 解析:小球藻是真核生物,不同于蓝细菌,具有完整的叶绿体,含有叶绿素和类胡萝卜素,D错误。 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 6.(2026·淄博模拟)研究发现,光照条件下,当外界CO2浓度突然降至极低水平时,某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量会突然上升,三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照,则不出现上述情况。下列说法正确的是 (　　) A.叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物 B.在五碳化合物上升的同时,叶肉细胞中的NADP+/NADPH的值上升 C.光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成 D.五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动 √ 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 解析:叶肉细胞中的三碳化合物是五碳化合物固定CO2后的产物,A错误; CO2浓度突然降低时,CO2的固定减弱,五碳化合物消耗减少,短时间内五碳化合物增加,三碳化合物的生成减少,三碳化合物的还原减慢,NADPH消耗减少,NADPH积累增多,则叶肉细胞中的NADP+/NADPH的值下降,B错误;光反应产生的NADPH和ATP参与三碳化合物的还原,促进五碳化合物的形成,C正确;五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与,不需要光能的直接驱动,D错误。 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 √ 7.卡尔文等研究发现,当植物所处环境由光照转为黑暗时,RuBP(C5)含量急剧下降,PGA(C3)含量迅速上升;当骤然降低CO2浓度时,PGA含量迅速下降,而RuBP含量上升。下列叙述错误的是 (　　) A.CO2的固定过程在叶绿体的基质中进行 B.RuBP可以与CO2反应并消耗ATP C.PGA的还原阶段消耗NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有机物 D.叶绿体中RuBP含量不多,因为RuBP消耗后会再生 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 解析:CO2的固定过程是暗反应的组成部分,在叶绿体的基质中进行,A正确;根据题干可知,RuBP是C5,而PGA是C3,RuBP可以与CO2反应但是不消耗ATP,B错误;PGA的还原阶段消耗光反应产生的NADPH和ATP并合成蔗糖或淀粉等有机物,C正确;在光合作用的卡尔文循环中,CO2与RuBP结合后,经过一系列反应,RuBP被消耗并生成PGA,PGA在光反应阶段的产物作用下,可被还原生成RuBP,D正确。 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 √ 8.淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用两种主要终产物,Pi在二者分配过程中起到了重要调节作用,其过程如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.磷脂是生物膜的重要组分, 中心体和核糖体不含磷元素 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,C5含量短时间内减少 D.若抑制磷酸转运器的功能,卡尔文循环会立刻停止 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 解析:磷脂构成生物膜的基本支架;中心体主要由蛋白质组成,不含磷元素;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,短时间内光反应产生的ATP和NADPH减少,C3还原过程减慢,即C5的形成减少,且C5的消耗暂时不变,导致C5的含量短时间内减少,C正确。若抑制磷酸转运器的功能,会导致叶绿体内Pi下降,进而影响卡尔文循环,但卡尔文循环不会立刻停止,D错误。 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 9.(2026·重庆模拟)如图表示常春藤清除甲醛(HCHO)的部分作用机制，其中FALDH为甲醛脱氢酶，可催化甲醛氧化成甲酸。据图推测，下列相关表述错误的是 (　　) 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 A.甲醛含量适当升高时，常春藤细胞内FALDH的活性或含量可能会提高 B.甲醛含量适当升高时，若常春藤光合作用强度不变，则从外界吸收的CO2会减少 C.图中b为核酮糖-1，5-二磷酸，光照突然增强，短时间内可引起b的含量减少 D.利用常春藤去除甲醛时，适当延长光照时间，可增强去甲醛效果 √ 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 解析： FALDH为甲醛脱氢酶，可催化甲醛氧化成甲酸，当甲醛含量适当升高时，细胞为了更高效代谢甲醛，酶的活性或含量可能通过适应性调节提高，A正确；甲醛含量适当升高时，在FALDH的作用下生成的甲酸增多，可提供更多的CO2用于暗反应，若常春藤光合作用强度不变，则从外界吸收的CO2会减少，B正确；图中b为核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)，光照突然增强时，光反应产生的ATP和NADPH增加，会加速三碳化合物的还原，短时间内，RuBP的生成增多，而RuBP的消耗速率暂时不变，因此，光照突然增强，短时间内RuBP的含量会增加，C错误；适当延长光照时间，光反应产生的ATP和NADPH总量增加，暗反应增强，能利用更多由甲醛转化而来的碳源，从而增强甲醛代谢效率，即增强去甲醛效果，D正确。 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 二、非选择题 10.(14分)细胞的功能绝大多数基于化学反应,这些反应发生在细胞的特定区域。图1、图2分别表示与O2有关的两种真核细胞内的膜结构,图中e-表示电子,①和②是可移动载体,据图分析,回答下列问题: 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 (1)图中可表示类囊体膜的是___________(填“图1”或“图2”),判断依据是______________________________________________________________ _____________。(3分) 解析:分析题图可知,图1中发生的变化有光合色素吸收光能,光能将水裂解为H+、e-和O2,H+和e-将NADP+还原为NADPH,并产生ATP,因此图1表示类囊体膜。 图1 光合色素吸收光能将水裂解成H+、e-和O2、H+和e-将NADP+还原为NADPH, 并产生ATP 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 (2)图1所示复合物Ⅳ的功能是_________________________________,图2所示膜结构中电子的最初供体为______________________。(2分) 解析: 图1中复合物Ⅳ能运输H+,还能催化ATP的合成,因此复合物Ⅳ是ATP合酶。有机物(葡萄糖等)氧化分解会产生[H],即NADH,[H]经过线粒体内膜上电子传递链的传递,最终与氧结合形成水,因此图2所示膜结构中电子的最初供体为有机物(葡萄糖等)。 催化合成ATP、运输H+ 有机物(葡萄糖等) 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 (3)图1可表示叶绿体中光合作用的_________过程,环境中CO2浓度增加时,图中的e-在磷脂双分子层上传递的速度将___________。(2分) 解析: 图1中的膜表示类囊体膜,其上进行的是光合作用的光反应过程。当环境中CO2浓度增加时,暗反应增强,光反应也会随之增强,所以图中的电子在磷脂双分子层上传递的速度将加快。 光反应 加快 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 (4)图2可表示有氧呼吸的第___________阶段,其膜间腔的pH____________ (填“<”或“>”)基质中的pH,理由是______________________________。(4分) 解析:图2中发生了电子传递和ATP合成,且有氧气参与反应,故图2可表示有氧呼吸的第三阶段。由图2可知,膜间腔H+浓度高,基质中H+浓度低,因此膜间腔的pH小于基质中的pH。 三 < 膜间腔H+浓度高,基质中H+浓度低 1 5 6 7 8 10 2 3 4 9 (5)在适宜的条件下离体培养叶绿体,若向培养液中加入物质A,它能将H+从类囊体腔内直接大量运输到叶绿体基质中,产生ATP的量将________,理由是________________________________________________________ _______________________________________________________。(3分) 解析: 在适宜的条件下离体培养叶绿体,若向培养液中加入物质A,它能将H+从类囊体腔内直接大量运输到叶绿体基质中,减小了膜两侧的H+浓度差,使得H+通过复合物Ⅳ的运输减少,导致ATP合成减少。 减少 H+从类囊体腔内直接大量运输到叶绿体基质中,减小了膜两侧的 H+浓度差,使得H+通过复合物Ⅳ的运输减少,导致ATP合成减少 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $