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及光合作用的原理

陕西省山阳中学 姜 珊 高中生物学一轮复习 第10讲 捕获光能的色素 和结构及光合 作用的原理 考情分析 考点要求 2025年 2024年 2023年 捕获光能的色素和结构 2025·河北卷，5；2025·山东卷，13 2024·广东卷，3；2024·甘肃卷，17；2024·贵州卷，3；2024·河北卷，19 2023·全国乙卷，2；2023·海南卷，6；2023·江苏卷，12；2023·广东卷，18； 2023·全国甲卷，29 光合作用的原理 2025·河北卷，4；2025·江苏卷，21 2024·湖南卷，17 2023·江苏卷，19；2023·湖北卷，8；2023·河北卷，19 电子传递链与化学渗透假说 2025·安徽卷，16；2025·山东卷，21 2024·江苏卷，20 2023·江苏卷，19；2023·重庆卷，19；2023·湖北卷，8；2023·山东卷，21 课标要求 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。 活动：绿叶中色素的提取和分离。 考点目录 考点一 捕获光能的色素和结构 考点二 光合作用的原理 考点一 捕获光能的 色素和结构 绿叶中色素的提取和分离实验 【考点一】捕获光能的色素和结构 1.实验原理 提取原理 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 无水乙醇 提取试剂 分离原理 分离方法 纸层析法 由于色素在层析液的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度也不同。在层析液中溶解度大的色素在滤纸条上扩散得快，反之则慢。 或体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠 点击进行虚拟仿真实验 【考点一】捕获光能的色素和结构 提取色素 称取5g新鲜绿叶剪去主叶脉，剪碎 迅速充分地研磨 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗 滤液收集到试管，棉塞将试管口塞严 ①二氧化硅 ②碳酸钙 ③无水乙醇 剪 加 磨 滤 集 漏斗基部放一块单层尼龙布 二氧化硅：有助于研磨充分 碳酸钙：防止色素被破坏 无水乙醇：溶解色素 减少乙醇挥发，使色素充分溶解 不能用纱布或滤纸，易吸附色素 防止乙醇挥发和色素被氧化 绿叶中色素的提取和分离实验 2.实验过程 【考点一】捕获光能的色素和结构 提取色素 制备滤纸条 将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。 1cm 防止层析液在滤纸条边缘扩散过快，使形成的色素带不整齐 画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条滤液细线（要求细、直、齐）。待滤液干后，再重画一到两次。 滤液细线 防止色素带重叠而 影响色素分离效果 增加色素含量， 使分离出的色素清晰 绿叶中色素的提取和分离实验 2.实验过程 滤纸受潮会影响层析液的扩散，使形成的色素带不整齐 【考点一】捕获光能的色素和结构 提取色素 制备滤纸条 画滤液细线 分离色素 将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。注意：不能让滤液细线触及层析液。 防止层析液挥发 防止色素溶解在层析液中，无法在滤纸条上扩散 绿叶中色素的提取和分离实验 2.实验过程 【考点一】捕获光能的色素和结构 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 色素 颜色 溶解度 扩散 速度 含量 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 最高 较高 较低 最低 最快 较快 较慢 最慢 最少 较少 最多 较多 叶绿素 3/4 类胡萝卜素 1/4 速记口诀：从上到下，胡黄ab；从多到少，ab黄胡。 不同叶片提取出的色素带宽窄（含量）可能不同，但色素带排序（溶解度）不变。 绿叶中色素的提取和分离实验 3.实验结果 【考点一】捕获光能的色素和结构 定性滤纸 培养皿 灯芯棉 四个同心圆的色素带，从外往里依次为： 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 绿叶中色素的提取和分离实验 3.实验结果 【考点一】捕获光能的色素和结构 原因分析 选用不新鲜的绿叶 选用白化叶 选用黄叶 用水代替提取液 CaCO3加入过少 未加CaCO3 研磨不充分/未加SiO2 无水乙醇加入过多 滤纸条受潮 未剪去滤纸的两角 画线未达到“细-直-齐”的要求 滤液细线触及层析液 用水代替层析液 绿叶中色素的提取和分离实验 4.异常分析 异常现象 色素提取液颜色为淡绿色 滤纸条上色素带重叠 滤纸条上无任何色素带 滤纸条上仅出现橙黄色和黄色色素带 绿叶中色素的提取和分离实验 【考点一】捕获光能的色素和结构 考向1　提取和分离叶绿体色素实验[P71科学探究] 1.(2024·广东卷，3)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 绿叶中色素的提取和分离实验 【考点一】捕获光能的色素和结构 考向1　提取和分离叶绿体色素实验[P71科学探究] 2.(2025·山东卷，13)“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 光合色素的分布与作用 【考点一】捕获光能的色素和结构 1.吸收光谱 1 2 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光。 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 [教材深挖]必修一P99“学科交叉”：光是一种电磁波。可见光的波长是400-760nm；不同波长的光，颜色不同；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。 光合色素的分布与作用 【考点一】捕获光能的色素和结构 2.元素组成 叶绿素：C、H、O、N、Mg 叶黄素：C、H、O 胡萝卜素：C、H 3.功能 ①吸收、传递光能： ②转化光能： 叶绿素、类胡萝卜素 少数特殊状态的叶绿素a 光合作用中捕获光能的主要色素 少数叶绿素a将光能通过电子传递或共振传递参与光反应，将光能转化为化学能，储存在ATP和NADPH中。 光合色素的分布与作用 【考点一】捕获光能的色素和结构 4.光合色素与细胞液色素的比较 比较项目 光合色素 细胞液色素 存在部位 代表种类 颜色 溶解性 主要影响 作用 叶绿体 液泡 类胡萝卜素和叶绿素 花青素 绿、橙黄、黄 （颜色不受PH影响） 红、蓝、紫 （PH变化会影响颜色） 脂溶性 水溶性 叶片、茎等营养器官的颜色 花、果实、某些贮藏器官的颜色 参与光合作用，吸收、传递、转化光能 不参与光合作用，使花果显色吸引传粉者或保护组织 光合色素的分布与作用 【考点一】捕获光能的色素和结构 5.解释现象 温室或大棚种植蔬菜时，应选择透明的玻璃或塑料薄膜； 如果增加补充光源应选择红色或蓝紫色的补充光源。 春夏季绿叶中叶绿素含量比类胡萝卜素多得多，且几乎不吸收绿光而被反射； 秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。 秋天叶片变红是由于植物体为适应寒冷环境，体内积累较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因低温大量被破坏，叶片呈现红色。 光合色素的分布与作用 【考点一】捕获光能的色素和结构 考向1　提取和分离叶绿体色素实验[P71科学探究] 3.(2023·江苏卷，12)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　　) A.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 B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠 C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间 光合色素的分布与作用 【考点一】捕获光能的色素和结构 考向2　色素的种类及作用[P71生命观念] 4.(2026·河北保定调研)科学家将色素溶液与阳光之间放 置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得 到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色 素。下列说法正确的是(　　) A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能 B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 光合色素的分布与作用 【考点一】捕获光能的色素和结构 6.影响叶绿素合成的因素 光照 温度 元素 光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。 缺乏N、Mg等将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。 光合色素的分布与作用 【考点一】捕获光能的色素和结构 [教材深挖]必修一P101 “拓展应用” 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？ 绿藻反射出绿光 红、蓝紫光 叶绿素含量最多，主要吸收： 红藻反射出红光 褐藻反射出黄光 蓝紫光、绿光 藻红素含量最多，主要吸收： 蓝紫光 某叶黄素含量最多，主要吸收： 浅水层存在红光和蓝紫光 深水层存在蓝紫光 中水层存在蓝紫光和绿光 水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光。 叶绿体的结构与功能 【考点一】捕获光能的色素和结构 1.结构 外膜 内膜 叶绿体基粒 叶绿体基质 类囊体 叶绿体通过类囊体堆叠形成基粒扩大膜面积 光合色素分布于： 光合酶分布于： 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质和基粒(类囊体) 叶绿体的结构与功能 【考点一】捕获光能的色素和结构 2.功能 叶绿体是进行光合作用的场所 3.叶绿体功能的验证实验 恩格尔曼 黑藻 水绵 水绵的叶绿体呈螺旋带状分布 德国科学家恩格尔曼的水绵实验一 叶绿体的结构与功能 【考点一】捕获光能的色素和结构 3.叶绿体功能的验证实验 德国科学家恩格尔曼的水绵实验一 【第1组】没有空气 | 黑暗 | 极细光束 极细光束 完全 光照 完全 光照 【第2组】没有空气 | 光亮 | 完全光照 把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内 叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察 用于确定释放O2的部位 排除O2的干扰 叶绿体的结构与功能 【考点一】捕获光能的色素和结构 3.叶绿体功能的验证实验 德国科学家恩格尔曼的水绵实验一 实验现象 装片中需氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。 【第1组】没有空气 | 黑暗 | 极细光束 【第2组】没有空气 | 光亮 | 完全光照 实验现象 实验结论 装片中需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。 氧气是叶绿体在光照条件下释放出来的。 叶绿体的结构与功能 【考点一】捕获光能的色素和结构 [教材深挖]必修一P101 “思考讨论” 恩格尔曼的实验设计有什么巧妙之处？ 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。 叶绿体的结构与功能 【考点一】捕获光能的色素和结构 3.叶绿体功能的验证实验 德国科学家恩格尔曼的水绵实验二 恩格尔曼在证明了光合作用的放氧部位是叶绿体后，又用透过三棱镜的光照射水绵临时装片。 实验现象 实验结论 需氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光区域。 叶绿体主要吸收蓝紫光和红光来放出O2。 【考点一】捕获光能的色素和结构 [P71考点速览] (1)将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析。(2025·河北卷，5C)( ) (2)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)( ) (3)分离菠菜中的色素时，因层析液有挥发性，需在通风好的条件下进行。(2025·黑吉辽卷，11D)( ) (4)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。(2021·北京卷，13C)( ) 考点二 光合作用 的原理 【考点二】光合作用的原理 光合作用的概念 1.概念 制造有机物，为自身及异养生物提供营养物质。 转化并储存太阳的光能，为生命活动提供能量。 维持大气中氧气和二氧化碳的平衡，从而缓解温室效应。 形成臭氧（O3），吸收紫外线，保护地球生物。 为好氧生物的出现提供了氧气，对生物的进化有重要的作用。 2.总反应式 CO2 + H2O （CH2O) + O2 光能 叶绿体 3.意义 绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。 探索光合作用原理的部分实验 【考点二】光合作用的原理 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。 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。 CO2 O2 释放 C+ H2O 糖(CH2O) 多个缩合 甲醛 1928年 探索光合作用原理的部分实验 【考点二】光合作用的原理 1937年·希尔 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。 铁盐等氧化剂 O2 只有H2O 没有CO2 离体的叶绿体悬浮液 希尔反应 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称作希尔反应。 4Fe3+ + 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 （HILL REACTION） 说明水的光解与糖类合成不是同一个化学反应，但不能说明光合作用产生的氧气全部都来自水。 探索光合作用原理的部分实验 【考点二】光合作用的原理 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。他们用16O的同位素18O分别标记成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验： →O2 →18O2 第一组：提供H2O和C18O2 第二组：提供H218O和CO2 对比实验 相互对照 光照射下的小球藻悬液 CO2 18O2 C18O2 O2 H218O H2O 结论： 光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，不来源于CO2 。 探索光合作用原理的部分实验 【考点二】光合作用的原理 1954年·阿尔农 美国阿尔农在给叶绿体光照时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 ATP的合成场所 类囊体 H2O 光能 叶绿体 O2 + H+ + 能量 合成条件 需光、酶 ADP + Pi + 能量 ATP ATP的合成与希尔反应的关系 ATP合成酶 探索光合作用原理的部分实验 【考点二】光合作用的原理 1964年·卡尔文 美国科学家卡尔文等用小球藻做了实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向。 小球藻—单细胞绿藻（真核生物） 14CO2 (14CH2O) 小球藻悬液 CO2 C3 CH2O C5 C5 C3 C5到C3再到C5的循环，可以源源不断进行下去。所以暗反应也称为卡尔文循环（碳循环）。 【考点二】光合作用的原理 [P72深度思考] 给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是_______________________________________________________________________________。 18O2 H218O C18O2 （CH218O） 有氧呼吸Ⅲ 有氧呼吸Ⅱ 光合作用暗反应 考向1　光合作用的探究历程[P74科学探究] 1.(2026·广东佛山质检)下列关于光合作用探究历程的说法，错误的是(　　) A.恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能并释放氧气 B.希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素全部来自水 C.阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 D.卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 【考点二】光合作用的原理 考向1　光合作用的探究历程[P74科学探究] 2.(2026·河南天一大联考)1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同 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。下列叙述正确的是(　　) A.18O不具有放射性，是稳定同位素，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H218O换成H2O，CO2换成C18O2，其余不变 C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O部分来自H2O 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 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 1.光反应 场所 类囊体薄膜 ADP 条件 光 色素 酶 水 Pi NADP+ 类囊体薄膜上的色素分子 可见光 H2O O2 H+ 光解 ADP+Pi ATP 酶 光反应图解 酶 NADPH NADP+ 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 1.光反应 类囊体薄膜上的色素分子 可见光 H2O O2 H+ 光解 ADP+Pi ATP 酶 光反应图解 酶 NADPH NADP+ 物质变化 光能 → ATP和NADPH中活跃的化学能 ADP + Pi + 能量 NADPH 能量转化 1 水的光解 2 NADPH的合成 3 ATP的合成 2H2O 光 色素 O2 + 4H+ + 4e- NADP+ + H+ + 2e- ATP 酶 酶 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 1.光反应 类囊体薄膜 类囊体腔 叶绿体基质 P680 PSⅡ 光 H2O O2 + H+ e- PQ PQH2 H+ H+ 细胞色素b6f PC P700 PSⅠ 光 NADP+H+ NADPH Fd FNR ATP合酶 (F型质子泵) H+ ADP+Pi ATP 电子传递链 光合磷酸化 高H+ 低H+ 具体过程 电子供体 电子 【考点二】光合作用的原理 考向3　光合作用拓展应用[P75科学思维] 6.(2025·山东卷，21)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。 磷脂双分子层 基粒 【考点二】光合作用的原理 (2)据图分析，生成NADPH所需的电子源于______。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H218O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____________。 (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______________________________________________________。 H2O 丙酮酸、[H] O2、CO2 ①以电能方式耗散光能，②以热能方式耗散光能 【考点二】光合作用的原理 [P80情境·探究·长句]如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PS Ⅰ和PS Ⅱ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构 成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。 其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ 在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中， 图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输 过程，ATP合酶由CF0和CF1两部分组成，则： (1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为__________；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给__________ (电子的最终受体)合成NADPH。PS Ⅰ和PS Ⅱ吸收的光能储存在_________________中。 氧和H＋ NADP＋ NADPH和ATP 【考点二】光合作用的原理 [P80情境·探究·长句]如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PS Ⅰ和PS Ⅱ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构 成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。 其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ 在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中， 图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输 过程，ATP合酶由CF0和CF1两部分组成，则： (2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有___________________________________ _________________________________________________________________________________________。 (3)由图可知，图中ATP合酶的作用有____________________________。合成ATP依赖________ ______________________形成的电化学势能。 ①水光解产生H＋释放到类囊体腔；②PQ将H＋从叶绿体基质运输到类囊体腔；③合成NADPH消耗叶绿体基质中的H＋ 运输H＋和催化ATP的合成 类囊体膜两侧的H＋浓度差 【考点二】光合作用的原理 [P90阶段落实（二）]5.ATP合酶是一种功能复杂的蛋白质，与生物膜结合后能催化ATP的合成，其作用机理如图所示。 (1)在真核细胞中，ATP合酶主要分布于_____________________________。 (2)分析此图可知H＋跨越该膜的运输方式是__________，判断依据是________________________________________________。 (3)ATP在细胞内的作用是____________________________；推测好氧 型细菌细胞的________上存在该酶，理由是_______________________ ________________________________________________________________________________。 线粒体内膜、类囊体薄膜 协助扩散 顺浓度梯度，需转运蛋白协助且不消耗能量 生命活动的直接能源物质 细胞膜 该酶与膜结合后能催化 ATP合成，而好氧型细菌的膜结构只有细胞膜 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 1.光反应 实验验证ATP合成与H+浓度梯度的关系 缓冲液 (PH=4) 类囊体 充分平衡 PH=4 PH=4 类囊体薄膜内外PH均为4 转移 类囊体 PH=4 PH=8 PH=4 PH=4 加入ADP、Pi 黑暗环境 加入ADP、Pi 黑暗环境 检测到ATP 未检测到ATP 结论：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。 避免光照影响ATP合成 电子 【考点二】光合作用的原理 考向3　光合作用拓展应用[P74科学思维] 5.(2026·重庆八中模拟)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下实验，有关分析错误的是(　　) A.黑暗的目的是与光照作对照 B.pH＝4的缓冲液模拟的是叶绿体类囊体内部的环境 C.ADP和Pi形成ATP后进入叶绿体基质 D.类囊体膜两侧的pH差是叶绿体形成ATP的动力 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 2.暗反应 场所 叶绿体基质 条件 暗反应图解 NADPH NADP+ 酶 酶 ATP ADP+Pi C5 2C3 (CH2O) 糖类 CO2 多种酶 酶 CO2 ATP NADPH 由光反应提供 有、无光均可进行 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 2.暗反应 暗反应图解 NADPH NADP+ 酶 酶 ATP ADP+Pi C5 2C3 (CH2O) 糖类 CO2 多种酶 物质变化 ATP和NADPH中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能 能量转化 1 CO2的固定 2 C3的还原 3 ATP和NADPH的水解 CO2 + C5 酶 2C3 2C3 酶 ATP、NADPH C5 + (CH2O) ADP + Pi + 能量 NADPH NADP+ + H+ + 2e- ATP 酶 酶 暗反应阶段产生的NADP+、ADP、Pi可提供给光反应用于NADPH、ATP的合成。 ①作为还原剂②提供能量 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 2.暗反应 具体过程 核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP） 3-磷酸甘油酸 CO2的固定 CO2 RuBP羧化酶 3-磷酸甘油醛 （G3P，三碳糖） C3的还原 ATP ADP+Pi NADPH NADP+ C5的再生 ADP+Pi ATP 磷酸丙糖（TP） 淀粉 Pi 暂时储存在叶绿体内 叶绿体基质 磷酸 转运器 蔗糖 Pi 暂时储存在液泡内 韧皮部 其他部位 细胞质基质 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 类囊体薄膜上的色素分子 可见光 H2O O2 H+ 光解 ADP+Pi ATP 酶 酶 NADPH NADP+ 酶 酶 C5 2C3 (CH2O) 糖类 CO2 CO2的固定 C3的还原 多种酶 光反应阶段 （类囊体薄膜） 暗反应阶段 （叶绿体基质） 反应时间非常短 反应时间缓慢 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 3.光反应与暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 区别 条件 场所 物质 变化 能量 转化 联系 物质联系 能量关系 关系 ①水的光解 ②NADPH的合成 ③ATP的合成 ①CO2的固定 ②C3的还原 ATP、NADPH 光、色素、酶等 酶、ATP、NADPH等，不需光 叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体基质 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH， 暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。 光反应是暗反应所需物质和能量的准备阶段；暗反应是是物质和能量转化的完成阶段。若光反应突然停止，暗反应还可持续一段时间，但时间不长。 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 光反应 暗反应 色素 【考点二】光合作用的原理 考向2　光合作用的过程[P74科学思维] 3.(2025·河北卷，4)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是(　　) A.类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B.叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 【考点二】光合作用的原理 考向2　光合作用的过程[P74科学思维] 4.(2025·江苏卷，21)科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题： (1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破________膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入_____溶液重新悬浮，并保存备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的___________溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg·mL－1，则类囊体的浓度为_____μg·mL－1。 (3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有_________________________。 叶绿体 等渗 无水乙醇 600　 H＋、NADPH、ATP 【考点二】光合作用的原理 考向2　光合作用的过程[P74科学思维] 4.(2025·江苏卷，21)科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题： (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的 人工细胞，在适宜光照下，荧光强度______，说明类囊体膜具有的 功能有____________________________。 (5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳(暗)反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有________________________________。 变强 吸收并转化光能、转运H＋ 暗反应相关的酶、C5、CO2等 光合作用的过程 【考点二】光合作用的原理 5.元素的转移 CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 H的转移 C的转移 O的转移 H2O NADPH (CH2O ) CO2 C3 (CH2O ) CO2 C3 (CH2O ) H2O O2 环境变化光合作用各物质含量的变化分析 【考点二】光合作用的原理 1.来源去路法 CO2不变，光照强度减弱或增强时，叶绿体内ATP、NADPH、C3、C5、(CH2O)含量变化。 → 抑制光反应 光照强度↓ → ATP和NADPH含量↓ →抑制C3的还原 →C3↑，(CH2O)和C5↓ → 促进光反应 光照强度↑ → ATP和NADPH含量↑ →促进C3的还原 →C3↓，(CH2O)和C5↑ 环境变化光合作用各物质含量的变化分析 【考点二】光合作用的原理 1.来源去路法 光照不变，CO2供应减少或增加时，叶绿体内ATP、NADPH、C3、C5、(CH2O)含量变化。 → 抑制CO2的固定 CO2供应↓ → C3↓，C5↑ →抑制C3的还原 →ATP和NADPH↑，(CH2O)↓ → 促进CO2的固定 CO2供应↑ → C3↑，C5↓ →促进C3的还原 →ATP和NADPH↓，(CH2O)↑ 环境变化光合作用各物质含量的变化分析 【考点二】光合作用的原理 2.曲线法 起始值C3高于C5(约为其2倍) C3 C5、ATP、NADPH、（CH2O) C3 C5、ATP、NADPH、（CH2O) C5、ATP、NADPH C3、（CH2O) C5、ATP、NADPH C3、（CH2O) 环境变化光合作用各物质含量的变化分析 【考点二】光合作用的原理 3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 A组 B组 C组 D组 光照时长 黑暗时长 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 光 暗 光 暗 光 暗 光 暗 光 暗 光 暗 光 暗 光 暗 光照时长 →有机物含量最少 →有机物含量较少 →有机物含量较多 →有机物含量最多 现象 光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量积累，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。 总光照时间相同时，光照和黑暗间隔处理比连续光照处理有机物积累量多。 原因 应用 人工补光时可采用“光暗交替”策略，不仅提高光合产量，还可节省能源成本。 【考点二】光合作用的原理 [P75情境·探究·长句]1.某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进行如下实验： 注：DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。 (1)A组气泡中成分是____，DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是__________________________ ______________。 (2)B组(CH2O)/C3比值增高原因是_________________________________________________________ _______________________________。 组别 加入物质 条件 实验现象 A组 DCPIP溶液 适宜温度和光照等条件 产生气泡，DCPIP溶液变为无色 B组 适量磷酸、NaHCO3 (CH2O)/C3比值增高 O2 DCPIP被光反应产生的NADPH还原 磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原，形成(CH2O) 化能合成作用 【考点二】光合作用的原理 1.生物代谢类型 同化作用 （异己→自己） 自养型 异养型 无机物→有机物 有机物→有机物 光能自养型 化能自养型 CO2 ( CH2O ) 植物叶肉细胞、蓝细菌 硝化细菌、硫细菌、铁细菌 异化作用 （自己→异己） 主要指呼吸作用 需氧型 厌氧型 兼性厌氧型 醋酸菌、毛霉 乳酸菌 酵母菌 （光能合成作用） （化能合成作用） 光能 化学能 化能合成作用 【考点二】光合作用的原理 少数种类的细菌，能够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，这种合成作用称化能合成作用。 以硝化细菌为例 2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + 能量 硝化细菌 2HNO2 + O2 硝化细菌 2HNO3 + 能量 CO2 + H2O 能量 （CH2O） + O2 2.含义 3.过程 4.与光合作用的比较 ①本质相同：都是把无机物转化为储存能量的有机物 ②利用能源不同：光合作用—光能；化能合成作用—化学能 【考点二】光合作用的原理 [P73考点速览] (1)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)( ) (2)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)( ) (3)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)( ) (4)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(2020·天津卷，5C)( ) (5)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。（必修一P106）（ ） (6)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。（必修一P106）（ ） (7)影响光反应的因素不会影响暗反应。（ ） 长句规范表达 1.实验“绿叶中色素的提取和分离”的提取原理和分离原理分别是什么？(必修一P98) 2.叶绿素和类胡萝卜素主要吸收什么光？(必修一P99) 3.写出光合作用的概念。(必修一P102) 4.叶绿体中光合色素吸收的光能有哪些用途？(必修一P103) 5.画出光合作用的基本过程图。(必修一P105) （注意：以上问题请大家在课本上寻找原句来回答，并规范抄写在作业本上） $