2027届高三生物人教版一轮复习课件第10讲 捕获光能的色素和结构、光合作用的原理

第10讲　捕获光能的色素和结构、光合作用的原理 SHENG WU XUE 01 02 光合作用的原理 捕获光能的色素和结构 考点 考点分类 命题规律 2026 2025 2024 考点01 捕获光能的色素和结构 2026·江西卷 2025·云南卷 2025·江西卷 2024·广东卷 考点02 光合作用的原理 2026·北京卷 2026·湖北卷 2026·江西卷 2025·河北卷 2025·江苏卷 2024·湖南卷 命题规律·考情解读 考情・靶向定位 对标素养，研判高考命题趋势 考情・靶向定位 考情分析 1．从命题题型与内容看，高考对光合作用的考查融合选择题与非选择题，侧重基础知识迁移、综合分析能力与实验设计能力，选择题：聚焦概念辨析（如光系统与光反应场所、C3/C5变化规律、总反应式配平）与图像分析（如曲线拐点分析、柱状图数据解读）； ；非选择题：依托生命情境（如设施农业增产措施、不同植物光合特性比较、生态修复中的光合适应） 2．核心覆盖：光合作用的过程（光反应与暗反应的联系、物质与能量转化、C3/C5含量变化分析）； 课标要求 明确目标 1.通过“绿叶中色素的提取与分离”实验，培养学生的实验探究能力。（科学探究） 2.运用结构与功能观，分析叶绿体结构适于进行光合作用的特点；通过分析恩格尔曼实验，归纳总结叶绿体的功能。(生命观念) 3. 阐明光合作用的概念与过程：概括光反应和暗反应的物质变化和能量变化，理解两者之间的相互联系；阐明环境因素对光合作用强度的影响。（生命观念、科学思维） 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 典例·精心深研 二氧化硅: 碳酸钙： 无水乙醇： 提取色素要注意什么？ （1）破坏叶表皮、细胞壁和细胞膜、叶绿体的双层膜，使色素充分释放。 （3）保证色素的结构和活性不被破坏。 （2）使色素溶解于试剂中。 有助于研磨得充分 可防止研磨中色素被破坏 为了溶解、提取色素。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 一、色素的提取与分离实验　 1.实验原理 方法 叶绿体中的色素溶于有机溶剂，不溶于水。 原理 原理 方法 提取 分离 用无水乙醇提取 不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同。 纸层析法 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得越快 如果实验室没有无水乙醇，也可以用95%的乙醇，但需要加入适量的无水碳酸钠 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 7 2.实验步骤 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 防止色素被破坏　 研磨充分　 色素　 保证色素在滤纸条上扩散均匀、整齐，否则会形成弧形带。 不可用滤纸或纱布过滤，滤纸或纱布会吸附色素 2.实验步骤 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 分离出的色素带平整不重叠　 清晰　 防止色素溶解在层析液中 滤纸条 层析液 培养皿 2.实验步骤 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 3.实验结果及分析 橙黄色 色素种类 色素含量 溶解度 黄色 蓝绿色 黄绿色 含量最少，扩散最快 色素带最宽，含量最多 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 （1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析 思考讨论：绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析？ 未 加 碳 酸 钙 未 加 二 氧 化 硅 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 ②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 ③一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低 (正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 ⑤滤液细线画的次数不够 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 12 (4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带： ①滤液细线不直；②滤液细线过粗 a.忘记画滤液细线。 b.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。 忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。 (2)滤纸条色素带重叠： (3)滤纸条看不到色素带 思考讨论：绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析？ 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 提取绿叶中的色素，也可用右图所示的方法：在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①～④对应的色素及颜色依次为 实验拓展： ①胡萝卜素(橙黄色)、②叶黄素(黄色)、 ③叶绿素a(蓝绿色)、 ④叶绿素b(黄绿色) 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 1.（2024·广东卷，T3）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( )。 C 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 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 B 2.（2025·山东卷，T13）“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 乙醇替代 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 二、光合色素的功能 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 这4种色素对光的吸收有什么差别呢？ 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 三、光合色素的吸收光谱分析 阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）的光带,称为（可见）光谱。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 三、光合色素的吸收光谱分析 吸收光谱 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 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 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 蓝紫光 红光和蓝紫光 色素种类 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 3/4 1/4 吸收范围 叶绿体中的光合色素只吸收可见光，对 不吸收 可见光的波长范围大约是___ ___________nm 400～760 色素功能 红外光和紫外光 叶绿素 类胡萝卜素 _____________ _____________ 主要吸收 主要吸收 叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同 三、光合色素的吸收光谱分析 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 (1)(必修1 P97问题探讨)生产上，蔬菜大棚薄膜最好选用_________（填“无 色”“红色”或“蓝色”）塑料薄膜做顶棚，原因是_______________________________ __________________________________________________。 阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？ _______________________________________________________________。 发绿光的光源发出绿色的光，绿光被光合色素吸收的最少，不适合作为植物工厂的光源 (2)(必修 旁栏思考)植物工厂不用发绿光的光源，原因是: ______________________________________________________________ ___________________。 无色 无色材料可透过各种波长的光， 光合色素可捕获更多的光能用于光合作用，作物光合效率高 教材隐含知识 应选择补红光和蓝紫光的照明灯 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 1. 叶绿素的特点： 不稳定，易被分解 2. 影响叶绿素合成的因素： 1）温度： 低温影响相关酶活性，叶绿素合成受阻； 低温时叶绿素易被破坏 2）光照： 光照是叶绿素合成的主要条件，黑暗条件下不能合成叶绿素 3）必要元素： ① Mg、N是叶绿素合成的重要元素 ② Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分。 四、影响叶绿素合成的因素 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 2.银杏的叶秋季为什么变黄了？ 秋季，叶片的叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。 3.秋天枫叶变红色的原因是什么？ 秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。 【联系生活】 1.叶片为什么往往是绿色的呢？ 叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，再加上叶绿素含量多，所以叶片才呈现绿色 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 【拓展1】色素与叶片的颜色 正常绿色 正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3：1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色 叶色变黄 寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄 叶色变红 秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶子呈现红色 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 【拓展2】:植物色素 比较项目 光合色素 细胞液色素 存在部位 溶解性 代表种类 颜色 颜色变化 红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。 胡萝卜：炖汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。 叶绿体 脂溶性 类胡萝卜素和叶绿素 橙黄、黄、绿 不随pH改变变化颜色 液泡 水溶性 花青素 红、蓝、紫等 随pH改变变化颜色 光敏色素： 一种光受体，主要吸收红光和远红光，能感受和传导信号，影响和调节植物生长发育。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 补：海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？ 反射绿光，吸收红、蓝紫光 红藻 绿藻 褐藻 反射红光，吸收蓝紫光较多 波长长， 分布在浅层 波长短， 能到达深海区域 反射黄光，吸收蓝紫光、绿光 波长适中， 分布在中层 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 26 五、叶绿体的结构和功能 1.叶绿体的结构 光学显微镜下，叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。 双层膜 外表： 内部： 基质： 基粒： 含有________有关的酶； 暗反应 由类囊体堆叠而成，分布有____和与________有关的酶) 色素 光反应 分布在叶肉细胞中，根尖和表皮细胞等无 功能： 色素和酶是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 极大地扩展了受光面积 进行光合作用的场所 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 2.叶绿体功能的实验验证 极 细 光 束 均匀光照 结论：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所。 恩格尔曼实验一 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 恩格尔曼实验二 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。 2.叶绿体功能的实验验证 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 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：选择水绵——具有细而长的螺旋带状叶绿体 便于观察。 ②排除干扰的方法：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光 的干扰。 ③观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释 放氧气的部位。 ④实验对照的设计：用极细的光束照射，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。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 3.（2025·贵州·高考真题）牡丹绿色系品种“豆绿”开花初期花瓣绿色逐渐加深，中后期逐渐褪绿转为淡粉色。叶绿素是影响该花呈色的主要色素，其合成与降解需多种酶参与。回答下列问题： (1)开花初期花瓣绿色逐渐加深，影响这一过程的主要环境因素是____________，叶绿素分布在叶绿体的____________上，开花初期叶绿素使花呈现绿色的原因是 ______________________________________________________________。 (2)为研究不同时期花瓣中叶绿素含量变化，需在不同时间取样，并将样品低温保存，低温保存的目的___________________________________________。用于提取“豆绿”花瓣中叶绿素的试剂是__________。 温度和光照 类囊体薄膜 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光，绿光被反射出来 低温条件下，酶活性低，叶绿素不易被降解 无水乙醇 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 (3)研究表明，PSNAC5蛋白通过调控叶绿素代谢相关基因的表达影响叶绿素含量。下图所示为“豆绿”开花初期PSNAC5基因沉默对花瓣中叶绿素含量的影响。据图推测，PSNAC5基因沉默后叶绿素含量变化的根本原因可能是_______________________________________________________________________________________。 （答出2点） PSNAC5基因沉默后促进了叶绿素合成相关基因的表达，抑制了与叶绿素分解相关基因的表达 考点一 细胞的多样性和统一性 考点一　捕获光能的色素和结构 基础·精细梳理 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 疑难·精准突破 典例·精心深研 一、光合作用的概念 1.概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 实质： 把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能储存起来。 （合成有机物，储存能量） 教材隐性知识：必修1 P104“相关信息”：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。 淀粉 筛管 2.总反应式： 叶绿体如何将光能转化为储存在糖类中的化学能（能量转化情况）？ 光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 19世纪末 甲醛不能通过光合作用转化成糖，甲醛对植物有毒。 1928年 初步判断： 氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。 基本否定了光合作用中的O2来源于CO2的猜测。 二、【生物科学史】探索光合作用原理的部分实验 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 1937年 希尔反应 给离体叶绿体悬浮液加入铁盐（Fe3+)或其他氧化剂，不通入CO2； 给予光照后，Fe3+被还原为Fe2+，同时叶绿体释放出氧气。 铁盐的作用： 作为氧化剂，接收电子 O2 H+ 4Fe3+ （或其他氧化剂）+ 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 二、【生物科学史】探索光合作用原理的部分实验 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 1937年 希尔反应 (1)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？ 能。因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 (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？ 不能，反应体系中可能还存在其他氧元素供体。也并没有直接观察到氧元素的转移。 二、【生物科学史】探索光合作用原理的部分实验 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 1941年鲁宾和卡门的实验 （1）实验方法： 同位素示踪法 （2）实验结论： 光合作用释放的O2中的氧元素全部来自水 二、【生物科学史】探索光合作用原理的部分实验 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 1941年鲁宾和卡门的实验 二、【生物科学史】探索光合作用原理的部分实验 思考2：该实验有对照组吗？满足对照原则吗？ 无单独对照组 实验组相互对照（对比实验） 思考1：如何检测试管中释放的是18O2还是O2？ 通过检测相对分子质量判断：O2（32）、18O2（36） 注意： 不能通过检测放射性判断，18O2是无放射性的同位素。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 二、【生物科学史】探索光合作用原理的部分实验 1954年阿尔农实验 1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：向反应体系中加入ADP、Pi和NADP+等物质，发现有ATP、NADPH生成。 1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 ATP的合成与希尔反应的关系 H2O O2 + 2H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 考点二 光合作用的基本过程 一、【生物科学史】探索光合作用原理的部分实验 30s 几十种化合物中 5s C5和(CH2O) C3 几分之1s 光照下卡尔文等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30s，的时间，放射性代谢物多达几十种，缩短时间到7s，发现放射性代谢物减少到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______________________________________________________。 继续缩短光照时间后杀死小球藻，直至放射性产物只有一种 卡尔文实验 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 卡尔文实验 二、【生物科学史】探索光合作用原理的部分实验 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，14CO2→14C3→(14CH2O) （1）方法： （2）结论： 上述实验表明，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。P103　 同位素标记法。 光合产物中有机物的碳来自CO2 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 三、光合作用的过程 （1）场所： （2）条件： （3）物质变化： （4）能量变化: 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 水的光解： ATP的合成： NADPH的合成： 光、色素、多种酶 类囊体薄膜 1.光反应 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 三、光合作用的过程 2.暗反应 （1）场所： （2）条件： （3）物质变化： （4）能量变化: 叶绿体基质 CO2、ATP、 NADPH 、多种酶 CO2的固定： C3的还原： ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 必修1 P104“相关信息”： 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)。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 项目 光反应 暗反应 条件 场所 在叶绿体内的 上进行 在叶绿体 中进行 物质变化 能量转化 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能 色素、光、酶、水、ADP、NADP＋、Pi 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5 类囊体薄膜 基质 三、光合作用的过程 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 3.光反应和暗反应之间的联系： 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 可见光 三、光合作用的过程 ①物质关系：光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi等原料。 ②能量关系：光反应阶段产生的ATP和NADPH中活跃的化学能转化为暗反应阶段中储存在糖类中的稳定化学能。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 46 光反应产生的ATP一般只用于暗反应，不为其他生命活动供能； 暗反应形成了从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断的进行下去，称为碳循环，也叫卡尔文循环 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 可见光 三、光合作用的过程 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 【思考】 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。 光反应是暗反应所需物质和能量的准备阶段; 暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 5.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多B＞A，原因是? 4.光反应停止时，暗反应是否会立即停止？ 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。 随着光照和黑暗的交替进行，光照和黑暗间隔处理处理组在光下产生的NADPH和ATP能够及时的利用和再生，从而促进了暗反应的进行。 【思考】 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。 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 拓展1:光合作用中ATP的合成机制 【资料1】1963年，美国科学家贾格道夫在黑暗条件下将叶绿体置于pH为4的缓冲液中15s后，再将叶绿体转移至含有ADP和Pi、pH为8的缓冲液中，此时类囊体膜内侧pH为4，外侧pH为8。随后类囊体膜两侧这一pH梯度逐渐减小，同时还伴随有ATP的生成。 贾格道夫实验表明：类囊体薄膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力 考点一 细胞的多样性和统一性 1.光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、 H＋和自由电子(e－)，电子(e－)经过 电子传递链传递，最终介导还原型 辅酶Ⅱ(NADPH)的产生。 2.类囊体薄膜两侧的质子浓度(电化 学)梯度主要靠以下途径建立： ①电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度梯度从叶绿体基质侧泵入类囊体腔侧； ②光系统Ⅱ在类囊体腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)； ③在叶绿体基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程消耗H＋。通过以上途径建立了质子浓度(电化学)梯度。 3.类囊体薄膜对质子(H＋)是高度不通透的，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出的能量来合成ATP。 高分破译 光合作用的光系统及电子传递链 拓展1:光合作用中ATP的合成机制 考点一 细胞的多样性和统一性 拓展2:暗反应与卡尔文循环 磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。 考点一 细胞的多样性和统一性 光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。 拓展2:暗反应与卡尔文循环 考点一 细胞的多样性和统一性 1.(2025·云南省拟联考高三期中)叶绿体与线粒体中的部分物质变化如图所示，其中，CO2和O2会竞争酶R，当CO2/O2比值低时，会发生反应②、③，下列叙述错误的是(　　) A．①发生在叶绿体基质中，参与反应的C5可来自C3的还原 B．若细胞中CO2/O2比值升高，②的速率会减慢 C．③中NADH可作为还原剂参与暗反应，并储存部分能量供暗反应利用 D．③中生成的CO2可被叶绿体再次用于光合作用 C 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 例2(2026·周口联考)黑暗条件下，Rubisco与C5结合呈钝化状态。光照条件下，光激活Rubisco活化酶，使Rubisco构象发生变化，释放C5而暴露出活性位点，然后Rubisco活性位点与CO2结合后进入活化状态，催化CO2固定。下列叙述错误的是(　　) A．叶肉细胞中的Rubisco在叶绿体基质中起作用 B．Rubisco发挥作用时要与C5和CO2结合 C．抑制Rubisco活性会使ATP和NADPH合成减少 D．Rubisco催化CO2固定的过程不消耗 ATP B 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 例3(2025·成都月考)如图是叶绿体中进行的光反应示意图，类囊体薄膜上的光系统Ⅰ(PS Ⅰ)和光系统Ⅱ(PS Ⅱ)是色素和蛋白质复合体，可吸收光能进行电子传递，电子最终传递给NADP＋后与其反应生成NADPH。膜上的ATP合成酶在顺浓度梯度运输H＋的同时催化ATP的合成。下列叙述正确的是(　　) A.膜蛋白仅有催化及物质运输功能 B.若CO2浓度降低，暗反应速率减慢， 叶绿体中NADP＋减少，则图中电子 传递速率会减慢 C.H＋由叶绿体基质进入类囊体腔的过程 属于协助扩散 D.据图分析，O2产生后扩散到细胞外共需 要穿过3层生物膜 B 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 例4：植物体内光系统Ⅰ（ Ⅰ）、细胞色素复合体、光系统Ⅱ（ Ⅱ）等结构能形成如图所示的线性电子传递和环式电子传递两条途径。线性电子传递中，电子经Ⅱ、和Ⅰ最终产生和 。环式电子传递中，电子在Ⅰ和间循环，仅产生不产生 。高温胁迫会引发活性氧（如自由基、 等）的积累而造成光抑制。下列说法错误的是( )。 A.Ⅰ和 Ⅱ具有吸收利用光能，并进行 电子传递的作用 B.膜两侧浓度梯度的形成与水的光解、 蛋白的运输及的合成密切相关 C. 会催化光系统中的蛋白质水解造成 光抑制 D.与线性电子传递相比，环式电子传递能够提高 的值 C 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 四、光合作用过程中元素的转移 CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 1.若有机物为(CH2O)： (1)3H的转移： (2)14C的转移： (3)18O的转移： 3H2O (C3H2O ) 光反应 NADPH 暗反应 （14CH2O） 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 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 2.若有机物为C6H12O6： 6CO2 + 12H2O 光能 叶绿体 C6H12O6+ 6O2+6H2O 四、光合作用过程中元素的转移 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 五、环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） 光照减弱 光照增强 减少 减少 减少 减少 增加 增加 增加 增加 1.“来源－去路”法 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） CO2浓度减少 CO2浓度增加 增加 增加 增加 增加 减少 减少 减少 减少 C5、NADPH、ATP变化一致， C3、C5相反。 C3和C5的变化相反，C3跟着CO2走 ，C5跟着光照走。 五、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 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 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 C3 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C3 C5、NADPH、ATP 五、环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 2.模型法 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 六、化能合成作用 利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌 注意区分硝化细菌和固氮型微生物: 固氮菌将N2转化为植物可利用的氮肥，提高土壤肥力 项目 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 代表生物 相同点 光能 无机物氧化释放的能量 硝化细菌 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 绿色植物 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 代谢 类型 同化作用 异化作用 自养 异养 化能自养 需氧呼吸 厌氧呼吸 硝化细菌的代谢类型是： 自养需氧型 生物(人、动物、真菌、大部分细菌) 光能自养 利用环境中现成的有机物来维持生命活动。 生物(硝化细菌、铁细菌、硫细菌) 生物(绿色植物) 小结：生物的代谢类型 考点一 细胞的多样性和统一性 考点二　光合作用的原理 基础·精细梳理 4.(2026·山东济宁高三检测)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 考点一 细胞的多样性和统一性 疑难·精准突破 考点二　光合作用的原理 在叶绿体中：C5＋CO22C3　　 ① C5＋O2C3＋C2　 　 ② 在线粒体中：2C2＋NAD＋C3＋CO2＋NADH＋H＋　③ $