2027届高三生物人教版一轮复习课件第9讲 光合作用的原理

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，依据新课标要求覆盖捕获光能的色素和结构、光合作用过程（光反应与暗反应）、影响因素及应用等高考必备内容，通过分析近五年高考真题明确实验探究（占比约30%）和过程分析（占比约45%）的高频考点，归纳正误辨析、曲线分析等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“科学探究+科学思维+真题实战”的融合，如通过色素提取与分离实验异常现象分析培养科学探究能力，用模型法解析C3/C5含量变化深化物质与能量观，结合2023全国乙卷色素分离题、2024广东卷实验操作题等真题，总结“来源去路法”等答题技巧，助力学生高效突破考点，教师可据此精准开展针对性复习。

沈允钢（1927.12.2-），浙江杭州人，植物生理学家。1951年毕业于浙江大学农业化学系，1953年加入九三学社，1980年当选为中国科学院院士（学部委员）。 沈允钢主要从事光合作用机理和生理研究，包括光合电子传递、光合磷酸化及激发能在两种光系统间的分配与类囊体动态变化的关系；光合产物的合成、转化、输出和贮存；光合作用和作物产量形成及植物生物量累积与环境及植物生命活动的关系、光合机构运转与调控等。 沈允钢 一轮复习✸必修1：分子与细胞 第2单元 第9讲 光合作用的原理 细胞的能量供应与利用 一轮复习✸必修1：分子与细胞 课标要求 核心素养要求 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.熟悉提取和分离叶绿体色素的原理及过程。 1.通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素去向分析，建立生命活动对立统一的观点(生命观念) 2.通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，培养学生的实验探究能力(科学探究) 光合作用的原理 一轮复习✸必修1：分子与细胞 考点1 捕获光能的色素和结构 考点2 光合作用的原理 考点聚集 光合作用的原理 正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。 白化苗不能进行光合作用，无法制造 有机养料。 光合作用(photosynthesis )是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。 你知道韭菜与韭黄的区别吗？ 【联系生活】 考点1 捕获光能的色素和结构 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 1.如何将绿叶的色素提取到溶液中来？ 2.如何将溶液中的色素分离开来？ 可用 提取绿叶中的色素，因为绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 色素分离的方法称之为 ； 纸层析法 不同色素在 中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着 在滤纸上的扩散而分开。 易挥发的有毒物质！ 无水乙醇 层析液 层析液 阅读课本第98页，找出问题答案： 【提醒】提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。 一、色素的提取与分离实验 考点1 捕获光能的色素和结构 1.提取绿叶中的色素 6 （1）进行绿叶中色素的提取和分离； （2）探究绿叶中含有几种色素。 新鲜菠菜叶 定性滤纸 研钵 毛细吸管 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 一、色素的提取与分离实验 考点1 捕获光能的色素和结构 1.提取绿叶中的色素 7 1.提取绿叶中的色素 称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。 向钵体中加少许的二氧化硅和碳酸钙再加入5-10 mL无水乙醇， 迅速、充分研磨。 漏斗基部放置一块单层尼龙布进行过滤，将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 (1) (2) (3) 不能用滤纸（会吸附色素） 使研磨更充分 防止叶绿素被破坏 防止乙醇挥发和色素氧化 防止乙醇挥发 保证色素充分释放 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 一、 色素的提取与分离实验 考点1 捕获光能的色素和结构 原理：防止植物细胞破碎时，液泡中大量酸性物质（有机酸、氨基酸等）被释放出来，破坏叶绿素分子从而生成黄褐色的脱镁叶绿素。 8 2.制备滤纸条 滤纸条如何剪？ 3.画滤液细线 在哪个位置画？怎么画？ 4.分离绿叶中的色素 怎么做？要注意什么？ 细直齐； 干燥后重复1-2次，便于积累更多的色素 剪去两角，减少边缘效应，使层析液同时到达滤液细线，使滤纸上扩散出的色素带整齐。 注意：不能让滤液细线触及层析液，否则色素会被色素会被层析液溶解。 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 考点1 捕获光能的色素和结构 一、 色素的提取与分离实验 9 绿叶中 光合色素 叶绿素（含量约占3/4） 类胡萝卜素（含量约占1/4） 叶绿素a （蓝绿色） 叶绿素b （黄绿色） 胡萝卜素 （橙黄色） 叶黄素 （黄色） 黄 胡 b a 2. 滤纸条上色素带的分布情况说明了： 1. 滤纸条上有几条色素带？它们是按什么次序分布的？ ①含量最多的色素是？ ②溶解度最大的色素是？ 色素的颜色是由其 所决定 具有吸收光能、 传递光能、转化光能的作用 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 考点1 捕获光能的色素和结构 一、 色素的提取与分离实验 反射的光 10 (1)滤纸条上色素带颜色较浅: (2)滤纸条上最下面的两条色素带颜色较浅: (3)滤纸条上色素带重叠: (4)滤纸条上看不见色素带: 【拓展延伸1】实验中异常实验现象原因分析 ①未加二氧化硅，研磨不充分； ②加入无水乙醇的量过多，使色素浓度过低； ③实验材料不新鲜，色素含量较少； ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 ①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏； ②实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少。 ①忘记画滤液细线； ②滤液细线触及层析液，色素溶解到层析液中。 ①滤液线未达到细、直、齐的要求，使色素扩散不一致；②滤纸条未经干燥。 考点1 捕获光能的色素和结构 11 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（主要叶绿素）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 圆形滤纸打孔 色素提取液 笔帽 滤液细线 棉线 (灯芯) 蘸取 盖 穿过中间孔 盖 层析液 结果 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 避免了滤液细线触及层析液 1 2 3 4 6 5 层析 【拓展延伸2】色素分离的改进——灯芯法 考点1 捕获光能的色素和结构 13 【拓展延伸3】教材中与色素有关的知识 光合色素与细胞液色素： 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 【思考】一般植物的叶片在春夏季节为绿色，而在秋季呈现黄色。出现这一现象的原因是什么？ 春夏季节叶片中的叶绿素含量较多，叶绿素对绿光吸收较少，绿光大部分被反射出来，所以叶片会呈现绿色。而到了秋季，叶片中主要是类胡萝卜素，故而呈现黄色。 考点1 捕获光能的色素和结构 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同，一般情况下，光合作用所利用的光都是 光。 阳光(白光)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 。 光合色素主要吸收哪种波长的光？ 二、光合色素的吸收光谱 考点1 捕获光能的色素和结构 光谱 可见 【结论】光合色素主要吸收 和 。 对照组 实验组 单一变量： 有无经过光合色素 红光 蓝紫光 结果：光屏出现明显的色光带 结果：色光带变暗，且蓝紫光和红光大部分被吸收 考点1 捕获光能的色素和结构 分别让不同颜色的光照色素溶液，就可以得到色素的吸收光谱 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 考点1 捕获光能的色素和结构 二、光合色素的吸收光谱 三、光合色素的组成和功能 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 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。 1.组成： 2.功能： 考点1 捕获光能的色素和结构 3.影响叶绿素合成的条件： 光照： 温度： 矿质元素： 水： 光是叶绿体发育和叶绿素合成必不可少的条件。 植物在缺光条件下影响叶绿素形成而使叶子发黄的现象，称为黄化现象。 温度过高或过低均降低叶绿素合成速率，加速叶绿素降解。 （秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象，都与低温抑制叶绿素形成 有关） 植物缺水会抑制叶绿素的合成，且与蛋白质合成受阻有关。 严重缺水时，叶绿素的合成减慢，降解加速，所以干旱时叶片呈黄褐色。 氮、镁：叶绿素的组分； 铁、铜、锰、锌：叶绿素酶促合成的辅因子。 考点1 捕获光能的色素和结构 三、光合色素的组成和功能 1.有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。为什么不用发绿光的光源？ 绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线很少被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。 蓝紫光照射下生长：脂肪和蛋白质含量会增加 红光照射下生长：糖类会增加 考点1 捕获光能的色素和结构 【思考】 2.冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？ 应选无色的大棚塑料薄膜。因为太阳光由七色光组成，所以用无色的大棚塑料薄膜，植物可以获得更多的光能。 3.阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？ 应选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。 考点1 捕获光能的色素和结构 （1）将小麦色素提取液滴加到滤纸条上,然后将色素滴加部位浸入层析液进 行层析。(2025·河北卷,5C)( ) （2）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。 (2025·黑吉辽内蒙古卷,11D)( ) （3）通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用。(必修1 P99)( ) （4）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。(2023·全国乙卷,2D)( ) （5）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。 (2023·江苏卷,12A)( ) × √ × × × 习题检测 1.正误辨析 2.(2024·广东卷)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是 (　　) A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B.研磨时用水补充损失的提取液 C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D.用过的层析液直接倒入下水道 C 习题检测 3.(2024·贵州卷)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是 (　　) A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 D 习题检测 4.如图表示某同学做“提取和分离叶绿体中的色素”实验的改进装置。下列与之有关的叙述中，错误的是(　　) A.应向培养皿中倒入层析液 B.应将滤液滴在b处，而不能滴在a处 C.实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆 D.实验得到的若干个同心圆中，最大的一个圆呈橙黄色 B 习题检测 叶肉细胞中的叶绿体有哪些特殊的结构和功能？ 考点1 捕获光能的色素和结构 四、叶绿体的结构适于进行光合作用 类囊体薄膜 外膜 内膜 类囊体 基质 基质 基粒 基粒 2.叶绿体的结构（电镜下） ①叶绿体由双层膜包被，内含许多基 粒（由类囊体堆叠而成），基粒和 基粒之间充满基质。 ②吸收光能的色素分布在类囊体薄膜 上。叶绿体内有众多的基粒和类囊 体，极大地扩展了受光面积。 考点1 捕获光能的色素和结构 1.叶绿体的形态（光镜下） 一般呈扁平的椭球形或球形。 四、叶绿体的结构适于进行光合作用 色素　 酶 3.分布： 主要分布在绿色植物的叶肉细胞，幼茎皮层细胞、未成熟的果皮细胞中也有。 4.功能： 光合作用 考点1 捕获光能的色素和结构 进行 的场所。 四、叶绿体的结构适于进行光合作用 叶绿体除了吸收光能以外，还有什么功能吗？ 5.叶绿体功能的实验验证 （1）实验者： （2）实验材料： 德国科学家恩格尔曼 水绵、好氧细菌 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 可排除氧气和极细光束以外的光线的干扰。 考点1 捕获光能的色素和结构 资料1：恩格尔曼实验1 ②易于观察，作为释放氧气的观察指标。 注：①水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，细菌为需氧菌，可以运动。 结论一：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所。 四、叶绿体的结构适于进行光合作用 恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 结论二：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光，用于光合作用放出氧气。 【思考】如何解释好氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光照射的水绵细胞附近？ 5.叶绿体功能的实验验证 考点1 捕获光能的色素和结构 资料2：恩格尔曼实验2 思考：综合上述两个实验，你认为叶绿体具有什么功能？ 叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。 四、叶绿体的结构适于进行光合作用 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： 2.排除干扰的方法： 3.观察指标的设计： 4.实验对照的设计： 水绵具有细长的螺旋带状叶绿体，易于观察现象。 好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。 黑暗无空气的环境，排除了环境中氧气和光的干扰。 通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。 用极细的光束照射叶绿体，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1 捕获光能的色素和结构 31 ◎归纳小结 1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 (1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。（ ） (2)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南 卷,7A)( ) (3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。（ ） (4)光合作用需要的色素和酶只分布在叶绿体基粒中(　　) (5)没有叶绿体的生物无法进行光合作用(　　) (6)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中(　　) × × × × × 习题检测 × 1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 （7）光合作用的暗反应不消耗ATP。(2025·河北卷,1B)( ) （8）绿色植物的光合作用和呼吸作用过程中，类囊体膜上消耗H2O、而线 粒体基质中生成H2O。(2025·河北卷,4A)( ) （9）离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，在合适的条件下可 完成暗反应过程。(必修1 P103图5-14)( ) （10）高温使作物叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北 卷,11D)( ) × × √ × 习题检测 2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ） A.所有植物细胞中都含有4种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素 C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类 A 习题检测 3.甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(　　) C A.甲可能误用蒸馏水作提取液 B.乙可能是研磨时加入无水乙 醇过多 C.丙可能是正确操作得到的理 想结果 D.丁可能是因为研磨时未加入 CaCO3 习题检测 叶绿体中的色素属于有机物，易溶于酒精等有机溶剂，难溶于水，所以不能用蒸馏水作提取液和层析液，A正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B正确；丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素 和叶绿素 含量较少，这不应该是正确操作得到的理想结果，C错误；丁中叶绿素 和叶绿素 含量很少，可能是研磨时未加入 破坏了叶绿素，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D正确。 4. 在光照强度相同的情况下,为绿色植物提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作用的产物较多（ ） A.红光 B.蓝紫光 C.白光 D.绿光 B 习题检测 5.(2021·辽宁，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是（ ） A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度 B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同 C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量 D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度 B 习题检测 38 6. 如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是(　　) A.色素乙在滤纸上的扩散速度最快 B.提取色素时加入乙醇是为了防止叶绿素分解 C.水稻在开花时节,叶片中色素量是(甲+乙)<(丙+丁) D.四种色素都能溶解在层析液中,丁色素的溶解度最大 D 习题检测 解析:从坐标图看,丁色素扩散距离最远,即丁色素在层析液中的溶解度最大,扩散速度最快,故D正确,A错误。在提取色素时,色素能够溶解在乙醇中,故B错误。水稻在开花时节,光合作用旺盛,叶片中叶绿素的含量远大于类胡萝卜素的含量,故C错误。 39 1.光合作用的过程（示意图）及场所 2.光反应的物质变化和能量变化；暗反应的物质变化 和能量变化； 3.光照环境下，CO2下降，C5、C3的变化；CO2不变，光 照强度增加，C5、C3的变化；说明光反应与暗反应的 联系； 4.举例说明影响光合作用的内部因素有哪些？在农业 生产及生活有哪些应用？ 5.举例说明影响光合作用的环境因素有哪些？在农业 生产及生活有哪些应用？ 问题聚焦 考点2 光合作用的原理 一、光合作用的探究历程 CO2 O2 C + H2O 甲醛 多个缩合 糖类 氧来自 的可能性较小，较可能来源于 。 【资料1】19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 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。 二氧化碳 水 1. 基于以上材料，你对O2来源的可能性有怎样的初步判断？ 考点2 光合作用的原理 【资料2】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 考点2 光合作用的原理 一、光合作用的探究历程 离体的叶绿体悬浮液（有H2O，没有CO2） 铁盐或其他氧化剂 O2 42 不能说明，希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 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？ 3.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？ 4Fe3+ （或其他氧化剂）+ 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 考点2 光合作用的原理 【资料3】1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法研究了光合作用中O2的来源，他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2，然后进行了两组实验： 甲组 乙组 18O H218O C18O2 C18O2 H2O O2 H218O CO2 18O2 4.甲组和乙组实验形成一组什么实验？ 5.本实验可得出什么结论？ 对比实验 光合作用释放的氧全部来自水，不来源于CO2 同位素标记法 注意： 不能通过检测放射性判断，18O2是无放射性的同位素。 考点2 光合作用的原理 一、光合作用的探究历程 【资料4】1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照、无CO2条件下，向反应体系供给ADP、Pi、NADP+(氧化型辅酶Ⅱ)时，体系中就会有ATP和NADPH(还原型辅酶Ⅱ)的产生。1957年，他发现这一过程，总是与水的光解相伴随。 6.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 H2O O2 + NADPH+ 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 7.上述三个实验共同表明了什么？ 以上说明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。　 一、光合作用的探究历程 考点2 光合作用的原理 45 【资料5】1964年以后，美国科学家卡尔文等用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 。（教材P104） 8.卡尔文实验的结论是什么？ 14CO2 小球藻 有机物的14C 卡尔文循环：CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。 结论： 光合产物中有机物的碳来自CO2 考点2 光合作用的原理 一、光合作用的探究历程 卡尔文 卡尔文循环 46 划分依据:反应过程是否需要光能 光反应 暗反应（碳反应） 两个阶段 暗反应 NADPH ATP 光反应 H2O O2 (CH2O) CO2 ADP+Pi NADP+ 考点2 光合作用的原理 一、光合作用的探究历程 47 指绿色植物通过 ，利用光能，把二氧化碳和水转化成 ，并且释放出 的过程。 1.光合作用概念： 反应过程是否需要光能 2.光合作用过程分类依据： 必须有光才能进行 不直接依赖光 光反应（光合作用第一阶段） 暗反应（光合作用第二阶段）又称碳反应 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 (CH2O)表示糖类 光合作用反应式： 考点2 光合作用的原理 一、光合作用的探究历程 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。 叶绿体 储存着能量的有机物 氧气 二、 光合作用的过程 1.光反应阶段 ①在C3的还原中作还原剂； ②为C3的还原提供能量 场所： 条件： 物质转化： 产物： 能量转化： 叶绿体类囊体薄膜 光、色素和多种酶 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP主要用于暗反应，也参与叶绿体中生物大分子的合成 水的光解： 2H2O → O2 +4H++4e- ATP的合成： ADP+Pi → ATP NADPH的合成： NADP++H++2e- → NADPH 光 酶 酶 O2、ATP、NADPH 叶绿体 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 H+ NADPH 酶 光解 考点2 光合作用的原理 2.暗反应阶段 场所： 条件： 物质转化： 能量转化： 叶绿体基质 CO2、ATP、 NADPH 、多种酶 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 CO2的固定： CO2+C5 → 2C3 C3的还原： 2C3 C5+（CH2O） 酶 ATP NADPH 酶 ADP+Pi ATP NADP+ C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 必修1 P104：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)。 二、 光合作用的过程 考点2 光合作用的原理 叶绿体 中的色素 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 酶 光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料； 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。 3.光反应和暗反应之间的联系： 二、 光合作用的过程 考点2 光合作用的原理 可见光 51 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。 4.暗反应能在无光的环境中长期进行吗？ 不能，因光反应无法进行，缺乏光反应提供的ATP和NADPH。 二、 光合作用的过程 考点2 光合作用的原理 52 ①把无机物合成有机物，不仅是自身的 物质,而且是人和动 物的 来源. ②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动的 来源. ③维持了大气成分的基本 。 4.光合作用的意义 总结 营养 食物 能量 稳定 二、 光合作用的过程 考点2 光合作用的原理 比较项目 光反应阶段 暗反应阶段 区别 反应场所 需要条件 反应速度 与光的关系 能量变化 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体基质 较快 较缓慢 必须有光 光、光合色素、酶 多种酶 ATP中活跃的化学能、NADPH的能量 光能 ATP中活跃的化学能、NADPH的能量 有机物中稳定的化学能 不直接依赖光 联系 物质联系 能量联系 光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了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 【思维拓展1】光反应与暗反应的比较: 考点2 光合作用的原理 NADPH 1. 3H的转移： 2. 14C的转移： 3. 18O的转移： 3H2O (C3H2O ) 光反应 暗反应 （14CH2O）+14C5 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 三、光合作用中元素的转移 考点2 光合作用的原理 55 四、光合作用的物质变化分析 光能 O2 H2O ATP NADPH NADP+ ADP+Pi CO2 （CH2O） 2C3 C5 条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由不足到充足，光照不变 C3含量 C5含量 NADPH和ATP的含量 （CH2O）的合成量 在以上各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的；[H]、ATP和C5的含量变化是一致的。 考点2 光合作用的原理 ①“来源去路” 减少 增加 减少 减少 减少 减少 减少 减少 减少 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 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、(CH2O) C3 C5、NADPH、ATP、(CH2O) C3 C5、NADPH、ATP C3、(CH2O) C3、(CH2O) C5、NADPH、ATP 起始值C3高于C5(约为其2倍) 考点2 光合作用的原理 四、光合作用的物质变化分析 ②模型法 (1)植物细胞产生的O2只能来自光合作用(　　) (2)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少(　　) (3)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原(　　) (4)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降(　　) (5)光合作用的解析促进花期控制技术的成熟(　　) 1.易错辨析 【解析】　光合作用的解析主要是对植物的光合作用机制进行研究，而花期控制技术更多地涉及植物激素、环境因素等方面的知识，光合作用的解析与花期控制技术的成熟关系不大。 习题检测 × × √ × √ 2.将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的CO2条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，则下列叙述中不会发生的是(　 　) A．光反应停止，不能形成NADPH和ATP B．短时间内暗反应仍进行，CO2与C5继续结合形成C3 C．短时间内绿藻体内C3的含量会上升 D．由于没有NADPH和ATP供应，C3不能形成糖类等物质，积累了许多C5 D 习题检测 59 3.（2023·全国·统考高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（     ） A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D.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 D 习题检测 3. 对3株大小，长势相同的植株分别进行如下处理：甲连续光照5h，再在黑暗中5h；乙先光照1h，再在黑暗中1h，连续交替共10h；丙先光照5s，再在黑暗中5s，连续交替共10h。在其他条件相同的情况下，它们体内有机物含量是（　　） A. 丙=乙>甲　　 B. 甲=乙=丙　　 C. 丙>乙>甲　　 D. 甲>乙>丙 C 光反应停止后，暗反应还会继续进行一段时间，设光反应停止后，暗反应继续进行3s。 暗反应时间越长，（CH2O）含量越多。 习题检测 61 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 ，原因： 。 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 【补充】连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 考点2 光合作用的原理 多 NADPH和ATP能够及时的利用和再生 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 2HNO2+O2 2HNO3+能量 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 硝化细菌 五、化能合成作用 自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些 氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。 无机物 考点2 光合作用的原理 63 【思维拓展1】△注意区分硝化细菌和固氮型微生物 1.硝化细菌：NH3→HNO2→HNO3，并利用该过程释放的能量合成有机物， 属于生产者（自养型） 2.固氮菌：将N2转化为植物可利用的氮肥，提高土壤肥力（） 考点2 光合作用的原理 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 等有机物 能量来源 _____ 某些无机物氧化时释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 、硫细菌、铁细菌等 糖类 光能 硝化细菌 【思维拓展2】比较光合作用与呼吸作用 考点2 光合作用的原理 代谢类型 同化作用 异化作用 自养型 异养型 需氧型 厌氧型 光合自养型 化能自养型 捕食型 寄生型 腐生型 光合作用的原理 考点2 【小结】 1.易错辨析 （1）植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应(　　) （2）光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜(　　) （3）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 (　　) （4）14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(　　) × × × × 习题检测 2.(2025·襄阳模拟)所示，将草酸铁(含F)加入含有离体叶绿体的溶液中，除去空气并给予适宜的光照后，溶液颜色发生变化并产生氧气。在相同条件下，不添加草酸铁时，则不产生氧气。下列有关论述正确的是(　　) A.可通过差速离心法提取叶绿体并置于蒸馏水中保存 B.相较于蓝紫光，绿光照射时叶绿体释放氧气量更多 C.颜色变化是由于F被还原，F相当于叶绿体基质内的NADH D.实验说明叶绿体中氧气的产生过程与糖类的合成过程相对独立 D 习题检测 3.(2026·吉林模拟)如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程,下列叙 述正确的是 (　　) A.图中膜结构表示叶绿体内膜，B侧为叶绿体基质 B.图示过程的能量变化是光能转变成ATP中稳定 的化学能 C.甲可表示色素分子，其中类胡萝卜素主要吸收蓝 紫光和红光 D.图示为光反应部分过程,水分解为O2和H+的同时还产生电子 D 习题检测 4.(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,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 B 习题检测 5.(必修1 P103~104光合作用的过程分析)我国科学家模拟植物光合作用,设 计了一条利用CO2合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列相关分析正确 的是 (　　) A.①②过程与光反应的过程完全相同，③④过程与暗反应过程完全相同 B.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储藏于有机物中 C.该过程与光合作用合成淀粉都是在常温常压下进行的较温和的反应 D.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 B 习题检测 6.（2023·湖北·统考高考真题）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是 （　　） A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 D 习题检测 7.如果改变光合作用的反应条件会引起相应的变化，下列说法正确的是 ( )。 A.突然中断供应会暂时引起叶绿体基质中的值增大 B.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中的值增大 C.突然中断供应会暂时引起叶绿体基质中的值减小 D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中的值减小 A 习题检测 73 8.(2022·石家庄二模)将正常生长的绿萝盆栽，由夏季中午炎热环境转移到温度适宜但光照强度相同的环境中培养，短时间内叶绿体会发生的变化是( ) A. <m></m> 在光下分解速率减慢 B.卡尔文循环减弱 C. <m></m> 的值下降 D. <m></m> 的值上升 D 习题检测 74 9.(2025·朝阳模拟)如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质。下列叙述错误的是 (　　) A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中 B.①上产生的B物质移动到②上参与C3的还原 C.②中产生的NADP+移动到①上参与H2O的光解 D.①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原 D 习题检测 本讲结束，记得点个赞哦！ Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 $