光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第2課時+光合作用的基本過程）【知識精講精研】 高考一輪復(fù)習(xí) 課件（新教材新高考）

19.光合作用的基本過程魚票出品，必屬精品2024-2025學(xué)年-高考一輪復(fù)習(xí)-高中生物學(xué)主講人：魚票月半概念圖考點一探索光合作用原理的部分實驗01考點1.探索光合作用原理的部分實驗19世紀末1941年魯賓和卡門1937年希爾1928年19世紀60年代19世紀60年代，科學(xué)家總結(jié)出光合作用的反應(yīng)式.應(yīng)該注意到光合作用反應(yīng)式中所有的反應(yīng)物和產(chǎn)物都含有氧，而上面反應(yīng)式并沒有指出釋放的O2是來自CO2還是H2O。很多年來，人們一直以為光能將CO2分解成O2和C，C與H2O結(jié)合成（CH2O）1954年阿爾農(nóng)考點1.探索光合作用原理的部分實驗19世紀末1941年魯賓和卡門1937年希爾1928年19世紀60年代1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖類。糖類：(CH2O)CO2CO2分開縮合H2O甲醛：CH2O結(jié)合1954年阿爾農(nóng)考點1.探索光合作用原理的部分實驗19世紀末1941年魯賓和卡門1937年希爾1928年19世紀60年代1937年，英國植物學(xué)家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照希爾反應(yīng)水的光解希爾的實驗是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？能，因為懸浮液中沒有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。1954年阿爾農(nóng)考點1.探索光合作用原理的部分實驗19世紀末1941年魯賓和卡門1937年希爾1928年19世紀60年代1937年，英國植物學(xué)家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照希爾反應(yīng)水的光解希爾反應(yīng)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？不能，反應(yīng)體系中可以還存在其他氧元素供體。1954年阿爾農(nóng)考點1.探索光合作用原理的部分實驗19世紀末1941年魯賓和卡門1937年希爾1928年19世紀60年代1937年，英國植物學(xué)家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照希爾反應(yīng)水的光解希爾進一步研究證實，植物光合作用的光反應(yīng)是氧分子的產(chǎn)生，而不是二氧化碳的還原，氧的產(chǎn)生是由于葉綠體以草酸鐵作受氫體所致，其機理與完整細胞光合放氧過程相一致。1954年阿爾農(nóng)考點1.探索光合作用原理的部分實驗19世紀末1954年1941年魯賓和卡門阿爾農(nóng)1937年希爾1928年19世紀60年代魯賓和卡門的實驗示意圖，請分析：

相互對照，自變量為標記物質(zhì)(H218O與C18O2)，因變量為O2的是否帶有放射性。（同位素標記方法）（對比實驗的方法）魯賓和卡門的實驗說明：植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中全部都來自水?？键c1.探索光合作用原理的部分實驗19世紀末1954年1941年魯賓和卡門阿爾農(nóng)1937年希爾1928年19世紀60年代1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。H2OO2A22+光照AH22+能量+PiATPADP光合作用產(chǎn)生ATP的發(fā)現(xiàn)：（1）葉綠體中的電子受體的發(fā)現(xiàn)探索光合作用原理的部分實驗（補充）H2OO2NADPH+H+22+光照2+NADP+葉綠體水是最終的電子供體，NADP+是最終的電子受體20世紀50年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)葉綠體中具有天然的電子受體NADP+，在光照下NADP+得到電子和H+，生成NADPH?？键c1.探索光合作用原理的部分實驗1966年，美國科學(xué)家雅根多夫在黑暗條件下將葉綠體置于pH為4的緩沖液中15s后，再將葉綠體轉(zhuǎn)移至含有ADP和Pi、pH為8的緩沖液中，此時類囊體膜內(nèi)側(cè)pH為4，外側(cè)pH為8，隨后類囊體膜兩側(cè)這一pH梯度逐漸減小，同時還伴隨有ATP的生成。（2）葉綠體產(chǎn)生ATP的機制pH=4pH=7pH=4pH=4pH=8pH=8pH=7pH=7pH=4黑暗15s移至新緩沖液中考點1.探索光合作用原理的部分實驗1966年，美國科學(xué)家雅根多夫在黑暗條件下將葉綠體置于pH為4的緩沖液中15s后，再將葉綠體轉(zhuǎn)移至含有ADP和Pi、pH為8的緩沖液中，此時類囊體膜內(nèi)側(cè)pH為4，外側(cè)pH為8，隨后類囊體膜兩側(cè)這一pH梯度逐漸減小，同時還伴隨有ATP的生成。pH=8pH=8pH=4pH=4pH=4pH=4pH=4pH=4pH=8pH=4H+ADP+PiATP說明：葉綠體中ATP生成的直接驅(qū)動力是______________H+濃度梯度這與有氧呼吸中_____________

ATP的生成機制相似。線粒體內(nèi)膜上考點1.探索光合作用原理的部分實驗

ⅠⅡ（1）制備類囊體時，提取液中應(yīng)含有適宜濃度的蔗糖，以保證其結(jié)構(gòu)完整，原因是________________________________________；為避免膜蛋白被降解，提取液應(yīng)保持______（填“低溫”或“常溫”）。維持類囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類囊體破裂低溫解析

制備類囊體時，其提取液中需要添加適宜濃度的蔗糖，維持類囊體內(nèi)外的滲透壓，避免類囊體破裂，以保證其結(jié)構(gòu)完整；為避免膜蛋白被降解，提取液應(yīng)該保持低溫，降低蛋白酶的活性。

Ⅲ

水

（4）用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體，能在光下生產(chǎn)目標多碳化合物。若要實現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn)，需穩(wěn)定提供的物質(zhì)有___________________。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強度，產(chǎn)量也不再增加，若要增產(chǎn)，可采取的有效措施有___________________________________（答2點）。

光合作用的過程考點2.光合作用的過程

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。

這一過程可以用下面的化學(xué)反應(yīng)式來概括，其中(CH2O)表示糖類。合成有機物，儲存能量（將無機物合成有機物，光能轉(zhuǎn)換為有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能）實質(zhì)1.定義考點2.光合作用的過程2.光合作用過程項目光反應(yīng)暗反應(yīng)場所葉綠體_________________________條件___、色素、酶酶、_____________等類囊體的薄膜葉綠體基質(zhì)光NADPH、ATP14141414考點2.光合作用的過程2.光合作用過程項目光反應(yīng)暗反應(yīng)物質(zhì)變化O2＋H＋2C3NADP＋＋H＋＋2e-―→NADPH14141414考點2.光合作用的過程2.光合作用過程能量變化

14141414考點2.光合作用的過程2.光合作用過程說明：①光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP主要用于暗反應(yīng),呼吸作用產(chǎn)生的ATP用于各項生命活動②光合作用產(chǎn)生的是NADPH，呼吸作用產(chǎn)生的[H]（有氧呼吸第一、第二階段產(chǎn)生）是NADH，所以它們不是同一種物質(zhì)。P一93,10314141414教材隱性知識：①源于必修1P103“思考·討論”：嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。提示：如圖所示考點2.光合作用的過程2.光合作用過程教材隱性知識：②源于必修1P103“相關(guān)信息”：水分解為氧和H＋的同時，被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是什么？提示：可作為暗反應(yīng)的還原劑；儲備部分能量供暗反應(yīng)利用。③源于必修1P104“相關(guān)信息”：C3是指三碳化合物——_______________，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。3－磷酸甘油酸考點2.光合作用的過程2.光合作用過程（3）葉綠體中光反應(yīng)產(chǎn)生的能量既用于固定CO2,也參與葉綠體中生物大分子

的合成。核酸、蛋白質(zhì)2016年江蘇高考第32題第3小題（4）乙產(chǎn)生的ATP被甲利用時，可參與的代謝過程包括

（填序號）。①C3的還原②內(nèi)外物質(zhì)的運輸③H2O裂解釋放O2④酶的合成下圖為某植物葉肉細胞中有關(guān)甲、乙兩種細胞器的部分物質(zhì)及能量代謝途徑示意圖（NADPH指【H】）,請回答下列問題：①②④2018年江蘇高考第29題第4小題

D

教材隱性知識：①源于必修1P104“相關(guān)信息”：光合作用的產(chǎn)物有一部分是_____，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進入

，再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈?。淀粉篩管②源于必修1P106“小字部分”：光合作用和化能合成作用的比較項目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源__________________________代表生物綠色植物_________相同點都能將

等無機物合成有機物光能無機物氧化釋放的能量硝化細菌CO2和H2O考點2.光合作用的過程2H2OO24H+e-e-e-e-H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+NADPH+NADP+e-ATPADP+Pi類囊體膜類囊體腔光光光系統(tǒng)Ⅰ光系統(tǒng)ⅡATP合酶(1)光反應(yīng)階段H+考點2.光合作用的過程3.光合作用過程的拓展

C

(2021,重慶卷)類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是（）A.水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜B.NADP+與電子(e-)和質(zhì)子(H+)結(jié)合形成NADPHC.產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)D.電子(e-)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)PQPQH2H2OO2+H+e-H+H+e-H+H+H+H+e-NADP+NADPHH+ADP+PiATPH+暗反應(yīng)色素合成核酸代謝……葉綠體基質(zhì)(低H+)類囊體腔(高H+)光光A考點2.光合作用的過程3.光合作用過程的拓展(2)暗反應(yīng)階段3CO23C56C35(磷酸丙糖)還原產(chǎn)物——三碳糖的去向NADPHATPCO2的固定C3的還原C5的再生ATP磷酸丙糖葡糖糖淀粉(暫時儲存)磷酸丙糖PiPi蔗糖PiPi植物各處篩管運輸去向1去向2去向3磷酸轉(zhuǎn)運器6(磷酸丙糖)植物葉肉細胞光合作用的碳反應(yīng)、糖與淀粉合成代謝途徑如圖所示。圖中葉綠體內(nèi)膜上的磷酸轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運出1分子三碳糖磷酸的同時轉(zhuǎn)運進1分子Pi(無機磷酸)請據(jù)圖回答:(1)淀粉和蔗糖的合成場所分別是____________、____________?？栁难h(huán)三碳糖磷酸磷酸轉(zhuǎn)運器Pi三碳糖磷酸Pi蔗糖Pi細胞外細胞質(zhì)基質(zhì)淀粉PiCO2葉綠體內(nèi)膜葉綠體基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)(2)若磷酸轉(zhuǎn)運器功能正常，________合成或輸出受阻，則進入葉綠體的Pi數(shù)量減少，使三碳糖磷酸大量積累于_____________中，也導(dǎo)致了光反應(yīng)中合成_______數(shù)量下降，卡爾文循環(huán)減速。上述這種三碳糖磷酸對卡爾文循環(huán)的調(diào)節(jié)屬于_____________。此時過多的三碳糖磷酸將用于合成___________，以此卡爾文循環(huán)運行?？栁难h(huán)三碳糖磷酸磷酸轉(zhuǎn)運器Pi三碳糖磷酸Pi蔗糖Pi細胞外細胞質(zhì)基質(zhì)淀粉PiCO2葉綠體內(nèi)膜蔗糖葉綠體基質(zhì)ATP負反饋調(diào)節(jié)淀粉合成①分析方法：（“來源－去路”法）需從物質(zhì)的生成和消耗兩個方向綜合分析。示例：CO2供應(yīng)正常，光照停止時C3的含量變化考點2.光合作用的過程4.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析①分析方法：（“來源－去路”法）考點2.光合作用的過程4.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析①圖1中曲線甲表示

，曲線乙表示

。②圖2中曲線甲表示

，曲線乙表示

。③圖3中曲線甲表示

，曲線乙表示

。④圖4中曲線甲表示

，曲線乙表示

。C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP②分析方法：（“模型法”）考點2.光合作用的過程4.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析

連續(xù)光照和間隔光照下的有機物合成量分析(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累，在光反應(yīng)停止時，暗反應(yīng)仍可持續(xù)進行一段時間，有機物還能繼續(xù)合成。(2)在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下，光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機物的積累量要多。原因是（廣東高考題節(jié)選）：

。隨著光照和黑暗的交替進行，光照和黑暗間隔處理處理組在光下產(chǎn)生的NADPH和ATP能夠及時的利用和再生，從而促進了暗反應(yīng)的進行。106201062020406080光斑開始光斑移開O2CO2O2釋放速率(μmol/m2·S)CO2吸收速率(μmol/m2·S)時間(s)（高考題）樹林中，陽光穿過枝葉的空隙，會在地上投下光斑，它們隨著太陽的偏移和枝葉的擺動而移動，下圖顯示在實驗時人工光斑照射某植物葉片前后，測得CO2吸收速率和O2釋放速率的變化情況，請據(jù)圖分析回答(1)描述光斑開始照射后的5秒內(nèi)，O2釋放速率和CO2吸收速率的變化：_____________ABCDO2釋放速率快速增加，CO2吸收速率緩慢上升(節(jié)選)科研人員利用“間隙光”來測定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替進行12小時，并用靈敏傳感器記錄環(huán)境中氧氣和二氧化碳的變化，實驗結(jié)果部分記錄如圖3所示。據(jù)實驗結(jié)果部分記錄圖分析，與連續(xù)光照6小時，再連續(xù)黑暗6小時相比，“間隙光”處理的光合作用效率

(填“大于”“等于”或“小于”)連續(xù)光照下的光合作用效率，原因是“間隙光”處理時能__________________________________________。圖3中曲線出現(xiàn)的原因是光合作用光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)的速率_____

(填“更快”或“更慢”)。圖3中兩條曲線所圍成的面積S1

(填“大于”“等于”或“小于”)S2。大于充分利用光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP更快等于106201062020406080光斑開始光斑移開O2CO2O2釋放速率(μmol/m2·S)CO2吸收速率(μm