第三單元　第16課時　光合作用的原理-2025年高中生物大一輪復(fù)習(xí)

第16課時光合作用的原理課標(biāo)要求說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。考情分析1.光合作用的原理2023·湖北·T82023·江蘇·T192022·重慶·T232021·廣東·T122021·湖南·T182021·河北·T192021·重慶·T62020·天津·T52.光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系2023·天津·T92022·天津·T162021·江蘇·T202021·山東·T16考點一光合作用的原理1．光合作用的概念：綠色植物通過________________，利用________，將________________轉(zhuǎn)化成儲存著能量的____________，并且釋放出________的過程。2．光合作用的反應(yīng)式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2。3．光合作用的過程項目光反應(yīng)暗反應(yīng)過程模型實質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并放出O2同化CO2形成有機(jī)物與光的關(guān)系必須在______下進(jìn)行有光、沒有光都能進(jìn)行場所在葉綠體內(nèi)的____________________上進(jìn)行在葉綠體________中進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(色素))2H＋＋eq\f(1,2)O2＋2e－②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))C5＋(CH2O)③ATP的水解：ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量④NADPH的分解：NADPHeq\o(→,\s\up7(酶))NADP＋＋H＋＋2e－能量轉(zhuǎn)化光能→____________________________________________________ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→______________________________________________________________關(guān)系4.化能合成作用與光合作用的對比項目光合作用化能合成作用條件光、色素、酶酶原料CO2和H2O等無機(jī)物產(chǎn)物________等有機(jī)物能量來源生物種類綠色植物、藍(lán)細(xì)菌等________________、硫細(xì)菌等歸納總結(jié)環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質(zhì)變化如圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化：(2)“模型法”表示C3和C5等物質(zhì)含量變化(1)光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在ATP中()(2)暗反應(yīng)中CO2可接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原()(3)暗反應(yīng)中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)()光合作用涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應(yīng)步驟，對實現(xiàn)自然界的能量轉(zhuǎn)換、維持大氣的碳—氧平衡具有重要意義，請結(jié)合以下信息深度認(rèn)知光合作用相關(guān)原理。1．如圖為類囊體薄膜上發(fā)生的光反應(yīng)示意圖，其中PSⅠ和PSⅡ分別是光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ，是葉綠素和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體，能吸收利用光能進(jìn)行電子的傳遞。其中PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質(zhì)，PQ在傳遞電子的同時能將H＋運(yùn)輸?shù)筋惸殷w腔中，圖中實線為電子的傳遞過程，虛線為H＋的運(yùn)輸過程，ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成，則：(1)少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素分子在光能激發(fā)下失去高能e－，失去e－的葉綠素分子，能夠從水分子中奪取e－，使水分解為__________；電子(e－)由水釋放出來后，經(jīng)過一系列的傳遞體形成電子流，最終傳遞給________________(電子的最終受體)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能儲存在______________中。(2)據(jù)圖分析，使類囊體膜兩側(cè)H＋濃度差增加的過程有__________________________________________________________________________________________________。(3)由圖可知，圖中ATP合成酶的作用有____________________________。合成ATP依賴于___________________________________________________________形成的電化學(xué)勢能。2．如圖1為番茄葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用的過程及磷酸丙糖的轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸情況。(1)其中磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)器發(fā)揮作用時，并不會直接改變?nèi)~綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量，由此推測磷酸丙糖轉(zhuǎn)運(yùn)器維持葉綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量不變的原因是________________。(2)將離體的葉綠體置于磷酸濃度低的外界懸浮液中，葉綠體CO2的固定速率會減慢，請結(jié)合上述(1)中信息推測原因為________________________________________________________。(3)蔗糖是大多數(shù)植物長距離運(yùn)輸?shù)闹饕袡C(jī)物，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì)的優(yōu)點是__________________。(4)如圖2中T0～T1表示的是適宜條件下生長的番茄葉綠體(NADPH、ADP、C3或C5)中某兩種化合物的含量，T1～T3則表示改變其生長條件后兩種化合物的含量變化。若T1時刻降低了培養(yǎng)液中NaHCO3的濃度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是________________。若T1時刻降低了光照強(qiáng)度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是____________。(5)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(jìn)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?？枷蛞还夂献饔玫脑?．(2021·重慶，6)類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖如下。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)2．(2022·重慶，23)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，光能會被類囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”，并用于驅(qū)動產(chǎn)生ATP(如圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式，他們開展了后續(xù)實驗。(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”)。(2)在圖Ⅰ實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行圖Ⅱ?qū)嶒?，發(fā)現(xiàn)該實驗條件下，也能產(chǎn)生ATP。但該實驗不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差，原因是___________________________________________________________________________________________________。(3)為探究自然條件下類囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H＋濃度差的原因，對無緩沖液的類囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理，結(jié)果如圖Ⅲ所示，懸液的pH在光照處理時升高，原因是_________________。類囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差是通過光合電子傳遞和H＋轉(zhuǎn)運(yùn)形成的，電子的最終來源物質(zhì)是______________。(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(biāo)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(qiáng)度，產(chǎn)量也不再增加，若要增產(chǎn)，可采取的有效措施有_____________________(答兩點)?？键c二光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系(1)物質(zhì)方面(2)能量方面(1)提取完整的線粒體和葉綠體懸浮液，可以獨立完成有氧呼吸和光合作用過程()(2)用Heq\o\al(18,2)O澆灌植物，周圍空氣中的H2O、O2、CO2都能檢測到18O()(3)植物細(xì)胞都能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)()考向二光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系3．(2023·天津，9)如圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程的圖，關(guān)于此圖說法錯誤的是()A．HCOeq\o\al(－,3)經(jīng)主動運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B．HCOeq\o\al(－,3)通過通道蛋白進(jìn)入葉綠體基質(zhì)C．光反應(yīng)生成的H＋促進(jìn)了HCOeq\o\al(－,3)進(jìn)入類囊體D．光反應(yīng)生成的物質(zhì)X保障了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)4．(2022·天津，16)利用藍(lán)細(xì)菌將CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料，有助于實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。(1)藍(lán)細(xì)菌是原核生物，細(xì)胞質(zhì)中同時含有ATP、NADPH、NADH(呼吸過程中產(chǎn)生的[H])和丙酮酸等中間代謝物。ATP來源于__________和__________等生理過程，為各項生命活動提供能量。(2)藍(lán)細(xì)菌可通過D－乳酸脫氫酶(Ldh)，利用NADH將丙酮酸還原為D－乳酸這種重要的工業(yè)原料。研究者構(gòu)建了大量表達(dá)外源Ldh基因的工程藍(lán)細(xì)菌，以期提高D－乳酸產(chǎn)量，但結(jié)果并不理想。分析發(fā)現(xiàn)，是由于細(xì)胞質(zhì)中的NADH被大量用于_______________產(chǎn)生ATP，無法為Ldh提供充足的NADH。(3)藍(lán)細(xì)菌還存在一種只產(chǎn)生ATP不參與水光解的光合作用途徑。研究者構(gòu)建了該途徑被強(qiáng)化的工程菌K，以補(bǔ)充ATP產(chǎn)量，使更多NADH用于生成D－乳酸。測定初始藍(lán)細(xì)菌、工程菌K中細(xì)胞質(zhì)ATP、NADH和NADPH含量，結(jié)果如表。注：數(shù)據(jù)單位為pmol/OD730。菌株ATPNADHNADPH初始藍(lán)細(xì)菌6263249工程菌K8296249由表可知，與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三階段________(填“被抑制”“被促進(jìn)”或“不受影響”)，光反應(yīng)中的水光解__________(填“被抑制”“被促進(jìn)”或“不受影響”)。(4)研究人員進(jìn)一步把Ldh基因引入工程菌K中，構(gòu)建工程菌L。與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌L能積累更多D－乳酸，是因為其________(雙選)。A．光合作用產(chǎn)生了更多ATPB．光合作用產(chǎn)生了更多NADPHC．有氧呼吸第三階段產(chǎn)生了更多ATPD．有氧呼吸第三階段節(jié)省了更多NADH1．(必修1P103)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______________________________________。2．(必修1P104)光合作用的產(chǎn)物有一部分是____________，還