高考生物一輪復(fù)習(xí)第9講第2課時光合作用

目錄CONTENTS第9講光合作用與能量轉(zhuǎn)換考點一、捕獲光能的色素與結(jié)構(gòu)考點三、影響光合作用的因素與應(yīng)用考點二、光合作用的原理與過程【新舊對比】增：①光譜概念②希爾實驗和阿爾農(nóng)實驗③光合作用影響因素刪：①葉片呈綠色的原因

②普利斯特利實驗

③英格豪斯實驗

④梅耶實驗⑤薩克斯實驗。改：①水分解為氧和H＋，H＋與NADP＋結(jié)合形成NADPH②C3還原過程中NADPH既提供能量又作還原劑③化能合成作用改為小字介紹(弱化)。2025屆高考備考第一輪?必修1第3單元

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

俗話說：萬物生長靠太陽，為什么這樣說呢？請看數(shù)據(jù):地球上的綠色植物每年大約制造了4400億噸有機物！儲存的能量約7.11×1018KJ，相當(dāng)于24萬個三門峽電站每年所發(fā)出的電力！

由此可見：對絕大多數(shù)生物來說，活細(xì)胞所需能量的最終來自太陽的光能。太陽的光能通過什么途徑進(jìn)入植物體內(nèi)呢？一、探索光合作用原理的部分實驗(必修1P102“思考·討論”)19世紀(jì)末甲醛→糖

1928年甲醛對植物有毒不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾反應(yīng)水的光解產(chǎn)生氧氣1941年魯賓和卡門同位素標(biāo)記法光合作用氧氣來自于水1954年阿爾農(nóng)光照下葉綠體合成ATP總是與水的光解相伴溫馨提示：帶著預(yù)習(xí)時的疑難問題聽講，主要從場所、物質(zhì)變化、能量變化等方面捕捉重要信息！一、探索光合作用原理的部分實驗(必修1P102“思考·討論”)資料1：19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被

分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。

探索光合作用原理的部分實驗CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)1928年，發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，甲醛也不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。氧來自CO2的可能性較小，較更有可能來源于水。初步判斷一、探索光合作用原理的部分實驗資料2：1937年，英國科學(xué)家希爾離體的葉綠體懸浮液離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生H2O的光解，產(chǎn)生O2的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。O2H+討論1：希爾的實驗是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？

能夠說明，該實驗還說明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)。討論2：希爾實驗?zāi)芊裾f明植物光合作用產(chǎn)生的O2中的氧全部來自水？該實驗沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。討論3：光合作用生成的O2中的氧到底來自H2O還是CO2？如何設(shè)計實驗探究？同位素示蹤法

不能（相當(dāng)于NADP+)一.探索光合作用原理的部分實驗資料3：1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門

用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用18O分別標(biāo)記成H218O和C18O2。然后進(jìn)行了兩組實驗：第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組給同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2,第二組釋放的都是18O2。CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O18O2O2相互對照（對比實驗）自變量：標(biāo)記物質(zhì)(H218O與C18O2)因變量：O2的是否為18O。光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于CO2討論：分析魯賓和卡門做的實驗得出什么結(jié)論？一.探索光合作用原理的部分實驗資料4：1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，當(dāng)向反應(yīng)體系供

給ADP、Pi時，會有ATP產(chǎn)生。同樣方法處理四只試管，只有1號有

ATP產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。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。H2O

O2

+H+

+能量光照葉綠體ADP+Pi

ATP嘗試敘述光合作用的光反應(yīng)過程ATPADP+Pi酶O2NADP++【H+】H2O光解光反應(yīng)階段類囊體薄膜NADPH[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。2010年4月，美科研人員將金納米電極刺入海藻細(xì)胞的葉綠體中，攔截了剛被太陽光激活處于高能量狀態(tài)的電子，并產(chǎn)生微弱的電流。推測該光反應(yīng)的最終產(chǎn)物有

。H+，e-，O2，少量ATP光反應(yīng)過程的最新研究電子傳遞鏈光合磷酸化拓展：光反應(yīng)的過程詳解H++NADP+NADPH光反應(yīng)的過程詳解類囊體腔高【H+】葉綠體基質(zhì)低【H+】電子傳遞鏈光合磷酸化資料5：20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文等的小球藻實驗：情境1：向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2，光照30秒后檢測產(chǎn)物，檢測到了多種帶14C標(biāo)記的化合物，其中有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。（小球藻是一種單細(xì)胞的綠藻）

如何確定二氧化碳中的C先轉(zhuǎn)移到C3、C5和C6中的哪個化合物呢？縮短反應(yīng)時間一、探索光合作用原理的部分實驗資料5：卡爾文等的小球藻實驗一、探索光合作用原理的部分實驗情境2：反應(yīng)進(jìn)行到5秒光照時，卡爾文等檢測到同時含有放射性的C5化合

物和C6化合物?？s短工作時間到幾分之一秒時，90%以上的放射性

14C集中在一種C3化合物上。大致描述CO2轉(zhuǎn)化成有機物過程中，C的轉(zhuǎn)移途徑。CO2C3(CH2O)C5C5C3實驗發(fā)現(xiàn)，在光照條件下，突然降低CO2的濃度，C3和C5含量有如右圖變化：結(jié)論：CO2與C5結(jié)合形成C3化合物CO2與什么物質(zhì)結(jié)合形成C3?源于必修1P104正文拓展：光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析。實驗發(fā)現(xiàn)，僅僅30s的時間，放射性代謝產(chǎn)物多達(dá)幾十種?？s短時間到7s，發(fā)現(xiàn)放射性代謝產(chǎn)物減少到12種，想要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物，可能的實驗思路是____________________________________________________________________________________________________________________________。

不斷縮短光照時間后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物，該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物一、探索光合作用原理的部分實驗資料6：阿爾農(nóng)還發(fā)現(xiàn)，黑暗條件下，只要供給了ATP和NADPH，葉綠

體就能將CO2轉(zhuǎn)化為糖類，同時ATP和NADPH含量急劇下降?？栁难h(huán)呈現(xiàn)出了有機物的形成過程，與前面水的光解產(chǎn)生氧氣

過程是否存在一定聯(lián)系？ATP和NADPH參與生成C5和C6時。光能又是怎樣轉(zhuǎn)化儲存到糖類中的？水的光解為卡爾文循環(huán)提供了ATP和NADPH

光能首先被光合色素吸收，轉(zhuǎn)化成ATP、NADPH中的化學(xué)能，再轉(zhuǎn)移到糖類等有機物中。H2OO2+H++能量光照葉綠體ADP+Pi

ATPNADP+

+H+

+e

NADPH

小結(jié)：

上述資料表明：光合作用吸收的二氧化碳與C5結(jié)合形成C3，C3經(jīng)過一系列變化，轉(zhuǎn)化為糖類的同時又形成C5。這些C5又參與C3的形成。這樣，C5到C3再到C5的循環(huán)，可以源源不斷進(jìn)行下去。所以暗反應(yīng)也稱為卡爾文循環(huán)（碳循環(huán)）。完善光合作用的示意圖。2C3CO2（CH2O）多種酶參加反應(yīng)固定暗反應(yīng)階段葉綠體基質(zhì)還原C5光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段CO2+C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶2C3CO2固定C5多種酶(CH2O)還原12O2ATP酶ADP+Pi葉綠體中色素分子光能H2O水在光下分解供能酶NADPHNADP+供能供氫2H2O光解4e+4H++O2ADP+Pi+電能酶ATP酶NADP++2e+H+NADPHATPADP+PiNADPHNADP+NADPH的作用？1.活潑的還原劑；2.為暗反應(yīng)供量；光能→活潑的化學(xué)能光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系？二、光合作用的過程分析1.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP2.暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP＋、ADP和Pi為什么CO2濃度降低會使光反應(yīng)速率降低？CO2↓，CO2固定和C3還原減慢，[H]和ATP消耗減少，NADP+、ADP、Pi減少從而使光反應(yīng)速率降低光能H2OCO2還原（CH2O）葉綠體

色素供氫供能酶供能多種酶暗反應(yīng)（葉綠體基質(zhì)）2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2NADPHNADP+光反應(yīng)（葉綠體類囊體薄膜）如何分析葉綠體中C3、C5、NADPH、ATP的動態(tài)變化？光照增強CO2供應(yīng)不變光照減弱CO2供應(yīng)不變？光照不變CO2供應(yīng)增加？光照不變CO2供應(yīng)減弱？方法1：“來源－去路”法分析物質(zhì)含量的變化：如何分析葉綠體中C3、C5、NADPH、ATP的動態(tài)變化？方法2：“模型”法分析物質(zhì)含量的變化：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、ATP判斷技巧

圖示中，C3和C5含量變化相反，

[H]、ATP和C5的含量變化一致。為什么C3是C5的兩倍？光合速率達(dá)到平衡時，一分子CO2和一分子C5反應(yīng)生成2分子C3三、光合作用的反應(yīng)式、概念、意義：1.概念：

指綠色植物通過_______，利用光能，把____________轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出______的過程。葉綠體

CO2和H2O場所條件原料氧氣

產(chǎn)物書寫時用：CO2+H2O*

（CH2O）+O2*光能葉綠體計算時用：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體思考：藍(lán)細(xì)菌能進(jìn)行光合作用的內(nèi)在條件是？沒有葉綠體，但是有藻藍(lán)素和葉綠素，以及與光合作用有關(guān)的酶。必修1P104“相關(guān)信息”：光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入篩管，再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈帯6H12O6淀粉（植物細(xì)胞內(nèi)的儲能物質(zhì)）①儲存蔗糖）②運輸幼葉、根、莖、果實、種子篩管激素調(diào)節(jié)細(xì)胞呼吸底物（C6H12O6）③細(xì)胞呼吸的過程①蔗糖是非還原糖，較穩(wěn)定，適宜長距離運輸②屬二糖，維持滲透壓相對穩(wěn)定（組培過程中培養(yǎng)基加蔗糖）生長素三、光合作用的反應(yīng)式、概念、意義：2.光合作用產(chǎn)物的“三個去向”三、光合作用的反應(yīng)式、概念、意義3.意義：⑴有機物的來源:→把無機物合成有機物，不僅是自身的

營養(yǎng)物質(zhì),而且是人和動物的食物來源.⑵能量來源:→將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存在有機物中，

提供了生命活動的能量來源.⑶O2來源：為有氧呼吸的生物提供氧氣；維持大氣中O2和CO2的平衡。⑷形成臭氧（O3），吸收紫外線，保護(hù)地球生物。⑸對生物的進(jìn)化有重要的作用。（為好氧生物的出現(xiàn)提供了氧氣）光能通過驅(qū)動光合作用而驅(qū)動生命世界的運轉(zhuǎn)。四、光合作用原理的應(yīng)用之---測定光合速率1.光合作用速率(光合作用強度):概念：簡單地說，指植物在__________內(nèi)通過光合作用_________的數(shù)量.單位時間制造糖類產(chǎn)生O2利用CO2

通常我們用測量到的密閉容器內(nèi)的O2釋放量或CO2吸收量來表示光合速率，但是因為葉肉細(xì)胞中光合作用和呼吸作用同時進(jìn)行的，我們測量到的其實是光合作用減去細(xì)胞呼吸的差數(shù)，即凈光合速率。植物真正的光合速率是不能直接測量到的。真正光合速率，只能根據(jù)凈光合速率和呼吸速率計算得出：

實際/真正/總光合速率==表觀/凈光合速率+呼吸速率測凈光合速率：將植物置于密閉容器，并置于光下，測定容器內(nèi)O2釋放量

或CO2吸收量或糖類積累量；測呼吸速率：將植物置于密閉容器，并置于黑暗中，測定容器內(nèi)O2消耗量、

CO2產(chǎn)生量、有機物消耗量。五、光合作用原理的應(yīng)用之---測定光合速率2.光合速率（呼吸速率）常見的表示方式與“關(guān)鍵詞”：實際/真正/總光合速率==表觀/凈光合速率+呼吸速率有機物(葡萄糖)產(chǎn)生量制造量合成量累積量/剩余量增加量凈產(chǎn)生消耗量O2量產(chǎn)生量生成量釋放量消耗量利用量黑暗下O2的吸收量)CO2量固定量利用量消耗量環(huán)境減少量吸收量釋放量植株/細(xì)胞/葉綠體？葉綠體？四、光合作用原理的應(yīng)用之---測定光合速率3.測定光合速率的3種方法：⑴密閉裝置法(也叫“黑白瓶法”）裝置甲黑暗條件下可測細(xì)胞呼吸速率，由于NaOH

溶液吸收CO2，所以單位時間紅色液滴左移的距

離表示植物吸收O2速率，即呼吸速率。乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。實際/真正/總光合速率=表觀/凈光合速率+呼吸速率忽略溫度對氣體膨脹的影響如何排除其干擾呢?①有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量為

；白瓶中氧氣的增加量為

；二者之和為

?！疽?guī)律歸納】②沒有初始值的情況下，白瓶中測得的現(xiàn)有氧氣量與黑瓶中測得的現(xiàn)有氧氣量之差即

。有氧呼吸量凈光合作用量總光合作用量總光合作用量四、光合作用原理的應(yīng)用之---測定光合速率3.測定光合速率的3種方法：⑵半葉法/稱重法