高三一輪復(fù)習(xí)生物：捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用給的原理課件

捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用的原理第9講第三單元：細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用考點(diǎn)由高考知核心知識點(diǎn)預(yù)測捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用的原理（2024·廣東）色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)（2023·江蘇）色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)（2023·海南）色素的種類（2023·全國）色素的種類及分布（2022·遼寧）色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)（2024·廣東）葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)觀（2023·廣東、湖北、2023·全國）葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)觀（2022·廣東、2022·山東）葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)觀（2024·廣東、2024·全國）光合作用的過程（2023·天津、2023·山西）光合作用的過程（2022·福建、2022·全國）光合作用的過程題型：選擇題、解答題內(nèi)容：本專題為高頻考點(diǎn)，考查的知識點(diǎn)非常多，包括色素的種類與作用、葉綠體色素的提取與分離、光合作用的過程。本專題高考試題多為非選擇題，多結(jié)合曲線分析進(jìn)行考查。1高考解讀核心提要素養(yǎng)體現(xiàn)生命觀念：葉綠體的結(jié)構(gòu)決定光合作用功能的結(jié)構(gòu)與功能觀；光合作用過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化伴隨著能量變化的物質(zhì)與能量觀。科學(xué)思維：比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系，體會歸納和概括的重要作用?？茖W(xué)探究：學(xué)習(xí)光合作用的探索歷程，掌握科學(xué)探究的方法。社會責(zé)任：學(xué)有所用，關(guān)注光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活的聯(lián)系。課標(biāo)要求目錄考點(diǎn)一考點(diǎn)二捕獲光能的色素和葉綠體結(jié)構(gòu)光合作用的基本過程捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用的原理考點(diǎn)一

捕獲光能的色素和葉綠體的結(jié)構(gòu)【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)。2.光合色素的種類、作用、分布和葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能。復(fù)習(xí)指導(dǎo)1閱讀教材P98-99內(nèi)容，解決以下問題：(3min)1.色素提取和分離的原理分別是什么？研磨過程中加入無水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？2.過濾時為什么選用單層尼龍布而不用濾紙？收集濾液后試管口為什么要加棉塞？3.制備濾紙條時需剪去兩角的目的是什么？4.畫濾液細(xì)線時要求怎樣操作？目的是？放置濾紙條時，為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？總結(jié)綠葉中色素的種類和含量?！揪G葉中色素的提取和分離】1.實(shí)驗(yàn)原理注意:如果實(shí)驗(yàn)室沒有無水乙醇，也可以用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇，但需要加入適量的無水碳酸鈉。紙層析法一、綠葉中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)提取方法：原理：分離方法：原理：用有機(jī)溶劑提取，如無水乙醇(或丙酮)綠葉中的色素不溶于水，溶于有機(jī)溶劑。不同色素在層析液中的溶解度不同。溶解度高的色素，在濾紙上隨層析液的擴(kuò)散速度快；溶解度低的色素，在濾紙上隨層析液的擴(kuò)散速度慢。由石油醚、丙酮、苯按一定比例混合而成。加入稱取新鮮去主葉脈綠色葉片研磨：收集濾液：收集到試管內(nèi)并用棉塞塞嚴(yán)試管口。SiO2(石英砂)：CaCO3：無水乙醇：增大摩擦，使研磨更充分防止色素被破壞，主要保護(hù)葉綠素溶解色素一、綠葉中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)2.實(shí)驗(yàn)步驟（1）提取色素取材：過濾：色素含量高用帶單層尼龍布的漏斗過濾。少量多次加入，否則會使色素提取液濃度降低。防止色素吸附防止乙醇揮發(fā)和色素被氧化研磨要迅速、充分：防止乙醇揮發(fā)；并保證色素能被充分釋放出來。判斷:可以用洋蔥鱗片葉提取和分離葉綠體中的色素?！翞V液細(xì)線要細(xì)、直、齊待濾液干后，再畫一兩次濾液細(xì)線不觸及層析液加蓋一、綠葉中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)2.實(shí)驗(yàn)步驟（2）制備濾紙條預(yù)先干燥處理一端剪去兩角使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散防止邊緣效應(yīng)，保證色素均勻擴(kuò)散，否則會形成弧形帶（3）畫濾液細(xì)線使分離出的色素帶平整不重疊增加色素的附著量，使分離出的色素帶清晰明顯（4）分離色素防止層析液中的成分揮發(fā)防止色素溶解于層析液中而無法分離濾液細(xì)線色素帶色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色最少最高最快黃色較少較高較快藍(lán)綠色最多較低較慢黃綠色較多最低最慢葉綠素(含量約占3/4)類胡蘿卜素(含量約占1/4)一、綠葉中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析①色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)，四條色素帶說明有四種色素。②色素帶的寬窄(顏色深淺)與含量有關(guān)，色素帶越寬(顏色越深)說明這種色素含量越多。③色素帶擴(kuò)散速度與溶解度有關(guān)，在濾紙條上分布越高，說明擴(kuò)散速度越快，溶解度越大。不穩(wěn)定過程注意事項(xiàng)原因分析提取色素選新鮮綠色的葉片研磨時加無水乙醇加少量SiO2和CaCO3迅速、充分研磨盛放濾液的試管試管口口加棉塞分離色素濾紙預(yù)先干燥處理濾液細(xì)線要直、細(xì)、勻?yàn)V液細(xì)線干燥后再重畫一到兩次濾液細(xì)線不觸及層析液使濾液中色素含量高溶解色素研磨充分和保護(hù)色素減少乙醇揮發(fā)，充分釋放色素減少乙醇揮發(fā)和色素氧化4.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及原因分析使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散使分離出的色素帶平整不重疊使分離出的色素帶清晰分明防止色素直接溶解到層析液中層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素在光下容易被分解而難以觀察。④畫濾液細(xì)線的次數(shù)太少，濾紙條上的色素含量少。①選材不當(dāng)，未選擇新鮮綠葉或稱取的新鮮綠葉量過少，色素含量少。②一次加入大量的無水乙醇，使色素提取液濃度太低。（正確操作：少量多次加入）③未加SiO2，研磨不充分或研磨速度太慢，乙醇揮發(fā)，色素未能充分提取出來。(1)濾紙條上色素帶過淺，其原因有：5.實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象分析正常分離(2)濾紙條下面兩條色素帶過淺，其原因有：②未加碳酸鈣或加入的過少，色素分子（主要是葉綠素）被破壞。①所用葉片為“黃葉”；②濾液細(xì)線沒有達(dá)到細(xì)、齊、直要求，使色素?cái)U(kuò)散不一致。③濾液細(xì)線接觸層析液且時間較長，色素溶解到層析液中。①沒經(jīng)干燥處理；②忘記畫濾液細(xì)線；(3)濾紙條色素帶重疊，其原因有：(4)濾紙條看不見色素帶，其原因有：5.實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象分析正常分離①用清水代替乙醇進(jìn)行提??；拓展實(shí)驗(yàn)在圓心處滴加適量濾液，待干燥后再滴加適量層析液進(jìn)行層析，會看到什么現(xiàn)象？會出現(xiàn)四個同心圓的色素帶，從外往里依次為：

。胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b1.（2020·江蘇卷）采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，下列敘述錯誤的是()。BA.提取葉綠體色素時可用無水乙醇作為溶劑B.研磨時加入CaO

可以防止葉綠素被氧化破壞C.研磨時添加石英砂有助于色素提取D.畫濾液細(xì)線時應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散新考案P78實(shí)驗(yàn)的基本原理和過程分析及拓展考向1二、光合色素的種類、作用、分布和葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能可見光與色散光是一種電磁波，分為可見光和不可見光，可見光的波長是400~760nm。不同波長的光，顏色不同。太陽光是由不同波長的光組合成的復(fù)合光。P99學(xué)科交叉1.葉綠體色素及其吸收光譜葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光二、光合色素的種類、作用、分布和葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能◎葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光◎類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜這4種色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用。色素功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化(只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a)光能。二、光合色素的種類、作用、分布和葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能2.不同色素對光的吸收差異一般葉綠體中的色素只吸收可見光.由于葉綠素的含量大大超過類胡蘿卜素，而使類胡蘿卜素的顏色被掩蓋，同時色素對綠光吸收最少，綠光被反射出來。由于葉綠素比類胡蘿卜素易受到低溫的破壞，秋季低溫使葉綠素大量破壞，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來。那為什么秋天植物有的葉片是紅色的？液泡中含有大量的的花青素，又因葉綠素逐漸降解，葉片呈現(xiàn)紅色。【思考】為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金黃呢？關(guān)于光合色素的4點(diǎn)提醒(1)可進(jìn)行光合作用的細(xì)胞不一定都含有葉綠體（如藍(lán)細(xì)菌等），但是都含有光合色素。(2)葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波長的光并非都不吸收，只是對有些波長的光吸收量較少。(3)植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中的色素對綠光的吸收少，綠光被反射出來。(4)植物的液泡中含有的色素不參與光合作用?！疽族e提醒】(3)植物葉片呈現(xiàn)綠色的原因是？發(fā)綠光的光源發(fā)出綠色的光，綠光被光合色素吸收的最少，不適合作為植物工廠的光源。光敏色素主要吸收紅光和遠(yuǎn)紅光。植物體內(nèi)除了光敏色素，還有感受藍(lán)光的受體。含葉綠體且色素對綠光吸收最少，反射綠光。新考案P77(1)（必修P99旁欄思考）植物工廠不用發(fā)綠光的光源，原因是？(2)（選擇性必修1P106

“相關(guān)信息”）為什么植物體主要吸收紅光和藍(lán)光？(4)蔬菜大棚薄膜最好選用______（填“無色”、“紅色”或“藍(lán)色”）塑料薄膜，原因是__________________________________________________________________。(5)（2021·海南卷）植物工廠選用紅藍(lán)光組合LED燈培植生菜，選用紅藍(lán)光的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________。無色無色材料可透過各種波長的光，光合色素可捕獲更多的光能葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，所以選用紅藍(lán)光組合LED燈培植用于光合作用生菜可以提高植物的光合作用，從而提高生菜的產(chǎn)量1.海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？綠藻褐藻紅藻拓展應(yīng)用教材P101不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光。水對紅、橙光的吸收比對藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是短波長的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水中較深的地方。①光照:②溫度：③礦質(zhì)元素：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中不能合成葉綠素，使葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱為黃化現(xiàn)象。高溫和低溫都會抑制葉綠素的合成，破壞已有的葉綠素分子，從而使葉片變黃。葉綠素中含N、Mg等元素，若缺少這些元素，將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉片變黃。另外，F(xiàn)e是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導(dǎo)致葉綠素合成受阻，葉片變黃。影響葉綠素合成的因素【知識拓展】正常韭菜韭黃④水：葉片缺乏水不但影響葉綠素的合成，而且促進(jìn)已合成的葉綠素加速分解，造成葉片發(fā)黃。結(jié)構(gòu)功能：外表：雙層膜內(nèi)部葉綠體基質(zhì):基粒:綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。含有與暗反應(yīng)有關(guān)的酶由類囊體堆疊而成，分布有色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶二、光合色素的種類、作用、分布和葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能3.葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用基粒內(nèi)膜外膜基質(zhì)色素酶類囊體判一判(新考案P77)：（1）葉綠體的類囊體膜上分布著光合色素和蛋白質(zhì)。（2）葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞，吸收和傳遞光能的效率降低。（3）葉綠體中存在催化ATP合成的蛋白質(zhì)?！痢獭?.下面是光合作用探究歷程中恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)示意圖，請分析：(1)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)材料的選取上有什么巧妙之處？(2)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)要在沒有空氣的黑暗

環(huán)境中進(jìn)行的原因是什么？(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中是如何形成對照的？水綿的葉綠體大呈螺旋式帶狀，便于觀察；好氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣部位。排除氧氣和極細(xì)光束外的其他光的干擾照光處理與不照光、黑暗與完全曝光葉綠體能吸收光能用于光合作用釋放氧氣。(4)由此實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？黑暗，無空氣極細(xì)光束照射好氧細(xì)菌完全光照，沒有空氣因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，大量的好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。4.下面是光合作用探究歷程中恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)示意圖，請分析：(5)在第二個實(shí)驗(yàn)中，大量的好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？三棱鏡好氧細(xì)菌實(shí)驗(yàn)二結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光用于光合作用，放出氧氣。【思考】如果對恩格爾曼的第二個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，用透過三棱鏡的光先通過葉綠體色素提取液，再照射到載有水綿和需氧細(xì)菌的臨時裝片上，一段時間后，需氧細(xì)菌會如何分布？4.下面是光合作用探究歷程中恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)示意圖，請分析：葉綠體色素提取液主要吸收紅光和藍(lán)紫光，故先透過三棱鏡，再通過葉綠體色素提取液后照射到水綿臨時裝片上的光中沒有紅光和藍(lán)紫光，水綿不同部位的光合作用強(qiáng)度相差不大，產(chǎn)生氧氣的量大致相同，因此水綿周圍需氧細(xì)菌分布無顯著差別。2.（2023·全國乙卷）植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是()。DA.氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素B.葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C.用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍(lán)紫光區(qū)有吸收峰D.葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越慢新考案P78葉綠體的功能及光合色素的種類和作用考向23.恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿時，發(fā)現(xiàn)需氧細(xì)菌大量集中在如圖所示區(qū)域。下列分析正確的是()。A.水綿光合作用產(chǎn)生的氧氣能進(jìn)入細(xì)菌的線粒體中與[H]結(jié)合生成水B.實(shí)驗(yàn)過程中裝片需放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，目的是隔絕二氧化碳C.圖中細(xì)菌分布的差異是由水綿不同區(qū)域有機(jī)物的含量不同造成的D.圖中細(xì)菌分布的差異是由在不同波長光下氧氣的產(chǎn)量不同造成的D新考案P78葉綠體的功能及光合色素的種類和作用考向2考點(diǎn)二光合作用的基本過程【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)。2.掌握光合作用的過程及其過程中的物質(zhì)變化和能量變化。復(fù)習(xí)指導(dǎo)閱讀教材P102-106內(nèi)容，解決以下問題：(5min)1.概述探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)。2.簡述光合作用的概念、總反應(yīng)式。3.光合作用分為哪幾個階段？分類依據(jù)是什么？每個階段反應(yīng)的條件、場所、物質(zhì)變化、能量變化如何？4.什么是化能合成作用？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，____被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有______作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾(英國)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________________1941年魯賓和卡門（美國）用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，H2O+C18O2→植物→O2<m></m>，H218O+CO2→植物→18O2<m></m>，檢測兩組實(shí)驗(yàn)氧氣的質(zhì)量，得出光合作用釋放的氧全部來自____1954年阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成____，這一過程總是與__________相伴隨卡爾文用經(jīng)過14C標(biāo)記的14CO2,供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向，最終探明了CO2中的碳是如何轉(zhuǎn)化為________中的碳的毒害可以釋放出氧氣希爾反應(yīng)O2一、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)思考：1.希爾的實(shí)驗(yàn)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)？2.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)體系中可能還存在其他氧元素供體，沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒有觀察到O元素的轉(zhuǎn)移。能，因?yàn)閼腋∫褐袥]有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。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，____被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有______作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾(英國)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________________1941年魯賓和卡門（美國）用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，H2O+C18O2→植物→O2<m></m>，H218O+CO2→植物→18O2<m></m>，檢測兩組實(shí)驗(yàn)氧氣的質(zhì)量，得出光合作用釋放的氧全部來自____1954年阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成____，這一過程總是與__________相伴隨卡爾文用經(jīng)過14C標(biāo)記的14CO2,供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向，最終探明了CO2中的碳是如何轉(zhuǎn)化為________中的碳的毒害可以釋放出氧氣水ATP水的光解希爾反應(yīng)有機(jī)物O2一、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)必修1

P103討論：3.嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。二、光合作用的過程1.概念：綠色植物通過_________，利用_______，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的_________，且釋放出_______的過程。2.實(shí)質(zhì)：_______________________。葉綠體光能有機(jī)物氧氣合成有機(jī)物，儲存能量3.光合作用的反應(yīng)式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體糖類4.根據(jù)是否需要光能分為：光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段（碳反應(yīng)）光合作用的第二階段，有沒有光都可以進(jìn)行。光合作用的第一階段，必須有光才能進(jìn)行。（一）光反應(yīng)1.場所：類囊體薄膜上2.條件：光、色素、酶2H2O

O2+4H++4e-色素①

水的光解：光③

ATP的合成：ADP+Pi+能量（光能)

ATP酶3.物質(zhì)變化：4.能量變化：光能→(NADPH和ATP中)活躍的化學(xué)能

酶NADP++H+

+2e-

NADPH(還原型輔酶Ⅱ)②NADPH的合成：（二）暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）葉綠體基質(zhì)CO2的固定：C3的還原：CO2

+C52C3酶1.場所：2.條件：3.物質(zhì)變化：4.能量變化：ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP→ADP+PiNADPH→NADP+有光無光都可，多種酶卡爾文循環(huán)暗反應(yīng)，NADPH既作為還原劑，也能為C3的還原提供能量（三）光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+。②光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間相互制約，相互影響。暗反應(yīng)不能長期在無光環(huán)境進(jìn)行。類囊體薄膜上的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH酶可見光（類囊體薄膜上）（葉綠體基質(zhì)中）光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量準(zhǔn)備階段；暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。判斷：植物在夜晚不能進(jìn)行光反應(yīng)，只能進(jìn)行暗反應(yīng)。×（四）光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別光反應(yīng)暗反應(yīng)場所條件物質(zhì)變化能量變化葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)光、色素、酶有光無光都可，多種酶色素2H2O

O2+4H+光ADP+Pi+

能量

ATP酶水的光解：ATP的形成：酶NADP++H+

NADPHCO2固定：C3

的還原：2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能酶CO2＋C52C3NADPH的合成：①C3和C5并不是只含有3個或5個碳原子，還有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一種三碳化合物。②暗反應(yīng)不直接需要光，但是如果沒有光，光反應(yīng)停止后，暗反應(yīng)很快也會停止。③光合作用的產(chǎn)物主要是糖類，還有一些類脂、有機(jī)酸、氨基酸和蛋白質(zhì)等。④葉綠體產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應(yīng)(C3的還原)，不能用于細(xì)胞中其他部位的生命活動。對光合作用過程的4點(diǎn)說明【注意事項(xiàng)】①H的轉(zhuǎn)移：②C的轉(zhuǎn)移：③O的轉(zhuǎn)移：光合作用過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)移途徑【思維提升】3H2O→NADP3H→(C3H2O)

14CO2→14C3

→（14CH2O）+14C5C18O2

→C3

→（CH218O）；H218O→18O2

同位素示蹤法CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2新考案P79(4)（鏈接科學(xué)史)光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，一定時間后殺死球藻，同時提取產(chǎn)物并分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，僅僅30s的時間，放射性代謝物多達(dá)幾十種，縮短時間到7s，發(fā)現(xiàn)放射性代謝物減少到12種。如果要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物是什么，可能的實(shí)驗(yàn)思路是__________________________________________________________________。繼續(xù)縮短殺死小球藻的時間，直至放射性產(chǎn)物只有一種(1)（2021·山東卷）植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來自光合作用。()×有些植物細(xì)胞含有過氧化氫酶，可以分解過氧化氫生成O2。(2)（2021·山東卷）光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來自H2O

。()√(3)往離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后，可以完成暗反應(yīng)過程。()√(4)將一株質(zhì)量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時間后植株達(dá)到40g

，其增加的質(zhì)量來自水、礦質(zhì)元素和土壤。()×新考案P79新考案P79小思小考內(nèi)容答案錯誤，且第（3）小題不用做。三、環(huán)境條件改變各物質(zhì)含量的變化分析類囊體薄膜上的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH酶可見光條件光照減弱光照增強(qiáng)CO2濃度減少CO2濃度增加C3C5(CH2O)ATP、NADPH增加↑減少↓減少↓增加↑減少↓增加↑增加↑減少↓減少↓增加↑增加↑減少↓1.當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時,相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化減少↓增加↑減少↑增加↓答題時原因務(wù)必答到各物質(zhì)的消耗、合成2個方向。三、環(huán)境條件改變各物質(zhì)含量的變化分析2.“模型法”表示C3和C5的含量變化C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP注：C3的起始值高于C5，約是其2倍。在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的綠光照射，則NADPH含量下降。()光照停止后暗反應(yīng)短時間仍然能夠持續(xù)，但無法長時間正常進(jìn)行，原因是?光反應(yīng)需要暗反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+，CO2不足使暗反應(yīng)減弱后，光反應(yīng)在缺少原料的情況下無法正常進(jìn)行。暗反應(yīng)中C3的還原需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH，停止光照使光反應(yīng)停止，葉綠體中仍有少量ATP和NADPH能使暗反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行一段時間，但是這段時間后，暗反應(yīng)因缺少ATP和NADPH而無法進(jìn)行。新考案P80√CO2不足，暗反應(yīng)減弱后光反應(yīng)也無法正常進(jìn)行，原因是?四、化能合成作用能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌。注意區(qū)分硝化細(xì)菌和固氮型微生物：固氮菌將N2轉(zhuǎn)化為植物可利用的氮肥，提高土壤肥力項(xiàng)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(diǎn)都能將_____________等無機(jī)物合成有機(jī)物光能氧化無機(jī)物釋放的能量硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等CO2和H2O四、光合作用和化能合成作用的比較能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。判斷:硝化細(xì)菌主要從硝酸還原成氨的過程中獲取能量?！翗?gòu)建網(wǎng)絡(luò)光合作用概念NADPHNADP+ATPADP+Pi214C314C514C6H1218O6

基粒（增大膜面積）H2180H+e-14C18O2光反應(yīng)暗反應(yīng)18O2類囊體類囊體類囊體類囊體類囊體輔酶ⅱ還原型輔酶ⅱC3的還原CO2的固定H2O場所：類囊體薄膜場所：葉綠體基質(zhì)

吸收傳遞轉(zhuǎn)化（少數(shù)葉綠素a）光能光能ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能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(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。色素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素(橙黃色)葉黃素(黃色)雙層膜基質(zhì)中有許多由囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成的基粒光合色素分布在類囊體薄膜上，酶分布在類囊體薄膜和基質(zhì)葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。結(jié)構(gòu)功能葉綠體1.(2022·重慶卷）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(shí)驗(yàn)。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新考案P80探究光合作用過程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)拓展考向11.(2022·重慶卷）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(shí)驗(yàn)。ⅠⅡ（2）在圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)條件下，也能產(chǎn)生ATP。但該實(shí)驗(yàn)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______________________________________________________________________________________________。新考案P80探究光合作用過程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)拓展考向1實(shí)驗(yàn)Ⅱ是在光照條件下對類囊體進(jìn)行培養(yǎng)，無法證明某種能量是來自光能還是來自膜內(nèi)外H+濃度差Ⅲ(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____。類囊體膜外的H+被轉(zhuǎn)移到水(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(biāo)多碳化合物。若要實(shí)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2點(diǎn)）。增加CO2的濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度新考案P80探究光合作用過程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)拓展考向1NADPH、ATP和CO2類囊體膜內(nèi)2.（2023·湖北卷）植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PS

Ⅱ光復(fù)合體，PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過與PSⅡ結(jié)合或分離來增強(qiáng)或減弱對光能的捕獲（如圖所示）。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是()。CA.葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PS

Ⅱ光復(fù)合體對光能的捕獲增強(qiáng)B.Mg2+含量減少會導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲減弱C.弱光下LHCⅡ與PS

Ⅱ結(jié)合，不利于對光能的捕獲D.PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和O2新考案P80光合作用原理的綜合考查(高頻)考向23.（2021·重慶卷）下圖為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

4.如果改變光合作用的反應(yīng)條件會引起相應(yīng)的變化，下列說法正確的是()。A

新考案P81不同條件下光合作用過程中物質(zhì)含量的變化分析考向31.（2021·廣東卷）在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3

的酶被稱為Rubisco

。下列敘述正確的是()。A.Rubisco存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B.激活Rubisco

需要黑暗條件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2結(jié)合D2.（2021·湖南卷）綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是()。A.弱光條件下植物沒有O2

的釋放，說明未進(jìn)行光合作用B.在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降D.合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度A3.（2020·天津卷）研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2

固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是()。A.產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2

C.類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2

固定與還原D.與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素A練習(xí)與應(yīng)用1.基于對葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用。（

）（2）葉綠體的類囊體上有巨大的膜面積，有利于充分吸收光能。（

）（3）植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因?yàn)槿~片中的葉綠體吸收了綠光。()一、概念檢測《必修一》P101√××2.下列關(guān)于高等植物細(xì)胞內(nèi)色素的敘述，錯誤的是（

）A.所有植物細(xì)胞中都含有4種色素B.有些植物細(xì)胞的液泡中也含有色素C.

葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收光能D.植物細(xì)胞內(nèi)的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類A二、拓展應(yīng)用2.與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相比，植物工廠生產(chǎn)蔬菜等食物有哪些優(yōu)勢？又面臨哪些困難？你對植物工廠的發(fā)展前景持什么觀點(diǎn)？請搜集資料，結(jié)合自己的思考寫一篇綜述性短文。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，植物工廠生產(chǎn)蔬菜可以精確控制植物的生長周期、生長環(huán)境、上市時間等，但同時面臨技術(shù)難度大、操控要求高、需要掌握各種不同蔬菜的生理特性等問題。練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測《必修一》P1061.依據(jù)光合作用的基本原理，判斷