第4讲 光合作用与能量转化（83张2个视频）-2024年高考生物大一轮复习课件

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第4讲

光合作用与能量转化

考点由高考知核心知识点预测

光合作用与能量转化（2023·天津）光合作用的过程及应用（2023·山西）光合作用的过程及应用（2023·湖北）影响光合作用的因素（2022·广东）影响光合作用的因素（2023·广东）影响光合作用的因素（2022·福建）光合作用的过程及应用（2022·天津）光合作用的过程及应用（2022·浙江）光合作用的过程及应用（2022·重庆）光合作用的过程及应用（2022·全国）光合作用的过程及应用（2022·北京）影响光合作用的因素（2022·海南）影响光合作用的因素

本专题为高频考点，考查的知识点非常多，包括色素的种类与作用、叶绿体色素的提取与分离、光合作用的过程。本专题高考试题多为非选择题，多结合曲线分析进行考查。

1

2

绿叶中色素的提取和分离

3

光合作用的过程

影响光合作用的因素及应用

1

绿叶中色素的提取和分离

叶肉细胞

外膜

内膜

叶片横截面

叶脉

叶肉

叶绿体

气孔

类囊体

膜间间隙

基粒

基质

类囊体间隙

色素在哪里？

1

绿叶中色素的提取和分离

提取色素要注意什么？

1.破坏叶表皮、细胞壁和细胞膜、叶绿体的双层膜，使色素充分释放。

2.保证色素的结构和活性不被破坏。

3.使色素溶解于试剂中。

二氧化硅:

碳酸钙：

有助于研磨得充分

可防止研磨中色素被破坏

无水乙醇：

为了溶解、提取色素。

1

绿叶中色素的提取和分离

【色素提取原理】

叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇等有机溶剂来提取。

若没有无水乙醇，则可以用体积分数为95%的乙醇加入适量的无水碳酸钠（无水碳酸钠是干燥剂），不加的话含水量过高就会明显影响实验效果。

方法：萃取法。

提取剂是无水乙醇。因此使用的时候应当少量多次加入，且一次性加入大量导致提取液浓度太低。

1

绿叶中色素的提取和分离

【实验过程】

1

绿叶中色素的提取和分离

(1)提取绿叶中的色素

①称取5g绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中。

②向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙，再加入5~10mL无水乙醇，迅速、充分地进行研磨（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏）。

③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。

防止无水乙醇的挥发

过滤叶脉及二氧化硅等

保证色素释放的更加充分且挥发量少

得到多种光合色素的混合溶液。

1

绿叶中色素的提取和分离

绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。

【色素分离原理】

1

绿叶中色素的提取和分离

【实验过程】

1

绿叶中色素的提取和分离

①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处用铅笔画一条细直的横线。

②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细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次。

防止色素带重叠而影响分离效果；

为积累更多的色素，使分离后的色素带明显

(2)绿叶中色素的分离

由苯、丙酮、石油醚按一定比例混合而成。

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。注意：不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。

③分离绿叶中的色素

防止色素溶解于层析液中而无法分离

为了防止层析液中成分挥发

1

绿叶中色素的提取和分离

防止层析液中成分挥发

(2)绿叶中色素的分离

1

绿叶中色素的提取和分离

胡萝卜素（橙黄色）

叶黄素（黄色）

叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素b（黄绿色）

溶解度

含量

高

低

叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素

【分析实验结果和结论】

扩散方向

1

绿叶中色素的提取和分离

绿叶中光合色素的种类

叶绿素

（含量约占3/4）

类胡萝卜素（含量约占1/4）

叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素b（黄绿色）

胡萝卜素（橙黄色）

叶黄素（黄色）

（最多）

（最少）

色素名称元素组成分子质量

α-胡萝卜素C、H536.8

叶黄素C、H、O568

叶绿素aC、H、O、N、Mg892

叶绿素bC、H、O、N、Mg906

1

绿叶中色素的提取和分离

1.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置。应将滤液滴在a处还是b处？实验结果应会出现四个不同颜色的同心圆，最外层应是什么颜色？

【答案】

提示：a处；橙黄色

1

绿叶中色素的提取和分离

叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光

胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光

四种光合色素对光的吸收有什么差别呢？

1

绿叶中色素的提取和分离

叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光

吸收光谱

色素的吸光度

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？

资料11881年，德国科学家恩格尔曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位

恩格尔曼的第一个实验

1.实验材料为什么选择水绵和好氧细菌？

水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。

资料11881年，德国科学家恩格尔曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位

恩格尔曼的第一个实验

2.为何要除去小室中原有的空气？

没有空气的黑暗环境排出了氧气和光的干扰。

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？

资料11881年，德国科学家恩格尔曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位

恩格尔曼的第一个实验

3.在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？

用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？

资料11881年，德国科学家恩格尔曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位

恩格尔曼的第一个实验

4.为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？

临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果。

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？

资料11881年，德国科学家恩格尔曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位

恩格尔曼的第一个实验

5.由实验能得出什么结论？

氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？

紧接着，他又做了一个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。

恩格尔曼进一步实验

光

三棱镜

临时装片

好氧细菌

水绵

好氧细菌

6.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？

水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？

资料2在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。

7．综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？

叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？

这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。

1

绿叶中色素的提取和分离

(3)叶绿体的结构

基粒：由类囊体堆叠而成，分布有____和与________有关的酶)

外表：

双层膜

内部：

基质：

含有________有关的酶；

暗反应

色素

光反应

含有________，可进行翻译合成蛋白质；

含有______，可复制转录成______，属于半自主细胞器；

DNA

RNA

核糖体

光学显微镜下，叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。

2．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？

不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。

3．生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？如果阴天或夜间给大棚内的农作物补光呢？

无色(透明)，因日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。

补红光和蓝紫光

2

光合作用的过程

(1)光合作用的探索历程

原料科学家实验过程和结论

土壤亚里士多德凭生活经验推测植物生长所需的物质完全依靠于土壤

土壤和水范·海尔蒙特用定量方法研究：盆栽柳树称重实验，推测植物的重量主要不是来自土壤，而是来自水。

空气明代科学家宋应星在《论气》中提出“人所食皆为气所化，故复于气耳”，从中已经注意到空气和植物的关系

空气黑尔斯植物生长主要以空气为营养的观点

空气普利斯特莱空气“净化”实验：小鼠＋绿色植物放在密封玻璃罩，发现小鼠不会窒息死亡，植物可以更新空气

CO2和H2O索苏尔采用定量方法研究：分析吸收的CO2和放出的O2的数量关系，认为CO2和H2O是植物中有机物的来源

2

光合作用的过程

条件科学家实验过程

光英根豪斯把带叶的枝条放入水里，这些叶在阳光下产生O2，在黑暗处并不产生O2

萨克斯紫苏的绿叶一半曝光一半遮光，观察到光照是叶绿体中形成淀粉的必要条件

叶绿体恩格尔曼将水绵和需氧细菌临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中，表明叶绿体是光合作用的产所

希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐，在光照下进行，叶绿体有O2释放，表明离体叶绿体能进行光合作用

(1)光合作用的探索历程

2

光合作用的过程

(1)光合作用的探索历程

产物科学家实验过程和结论

气体英恩豪斯带叶的枝条放入水里，证明绿叶在阳光下产生气体

O2恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，证明光合作用产生O2

O2希尔利用肌红蛋白与氧可逆结合的灵敏性，定量测定微量氧，看到了氧气的释放

淀粉萨克斯用碘蒸气处理叶片，一半曝光的一半变深蓝色，遮光一半无颜色变化，证明光合作用产生了淀粉

NADPH米国实验室离体叶绿体可在光下将NADP+还原，形成生物体内重要的还原剂NADPH

ATPNADPH阿侬利用细菌的无细胞制剂找到了光合磷酸化证据，光反应需要ADP和NADP,暗反应需要ATP和NADPH+

2

光合作用的过程

(1)光合作用的探索历程

过程科学家实验过程和结论

提出概念布莱克曼光反应受光影响，暗反应受温度和CO2影响，证明光合作用是光反应和暗反应共同作用的结果

O2的来源尼尔第一次提出光在光合作用中的作用是将水光解，同时认为光合作用放出的O2来源于H2O

O2的来源鲁宾和卡门用放射性同位素标记：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照，证明了光合作用产生的O2来自于H2O

CO2的去路鲁宾用反射性14C为示踪原子，证明了光合作用中的CO2固定为暗酶促反应

CO2的去路卡尔文14CO2、双向层析法和显微技术揭示碳的去向，证明碳化的过程需消耗ATP与NADPH

2

光合作用的过程

总反应式：

光合作用是指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。

光能

CO2

+H2O

（CH2O）

+O2

叶绿体

叶绿体如何将光能转化为化学能？

又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？

光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？

探索光合作用原理的部分实验

实验1：1937年希尔实验

材料：

处理：

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），在光照下进行

结果：

叶绿体有O2释放。

（细胞器水平上）

叶绿体中H2O光解产生氧气。

推测：

离体叶绿体

结合H2O分解产生的2H+和2e-

探索光合作用原理的部分实验

材料：

实验2：1954年阿尔农实验1

处理：

加入ADP、Pi，给予光照

结果：

叶绿体生成ATP，且同时水光解产生氧气

光照下，水光解同时ADP和Pi合成ATP。

结论：

离体叶绿体

探索光合作用原理的部分实验

实验3：鲁宾和卡门实验

实验思路：

用放射性同位素标记来研究物质的去路

材料：

小球藻

处理：

用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。

光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。

结果：A为O2，B为18O2；

结论：

探索光合作用原理的部分实验

1．分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？

2．尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。

光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于二氧化碳。

H2O

光照

叶绿体

O2

+NADPH

+能量

ADP

+Pi

ATP

2

光合作用的过程

根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应（lightreaction）和暗反应（darkreaction，现在也称为碳反应，carbonreaction）两个阶段。

光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。

光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的

(2)光反应阶段

色素

复合体

膜蛋白

膜蛋白

ATP

合成酶

色素

复合体

类囊体薄膜

2

光合作用的过程

(2)光反应阶段

叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途：

ADP

+Pi

ATP

光能

酶

H2OO2+H＋；

H++NADP+＋能量NADPH;

光解

酶

黑暗条件下，CO2合成糖类需要ATP和NADPH。

2

光合作用的过程

(3)暗反应阶段

实验4：阿尔农实验2

材料：离体叶绿体

处理：供给ATP、NADPH和CO2，黑暗条件

结果：离体叶绿体中有糖类生成

结论：

光反应阶段提供

光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成糖类。

2

光合作用的过程

实验5：卡尔文实验1

实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程

材料：小球藻

处理：光照、提供14CO2；不同时间杀死小球藻，再纸层析分离，最后鉴定放射性物质。

(3)暗反应阶段

结果：

先出现14C3，最后出现14C5、14C6

CO2C3C6

C5

结论：

2

光合作用的过程

(3)暗反应阶段

卡尔文实验2：

实验现象：如果光照下突然中断CO2供应，C3急剧减少而C5量增加；突然停止光照，C3浓度急速升高而C5的浓度急速降低。

结论：

C3与C5之间是相互循环的。

C5

2C3

还原的C3

CO2

（CH2O）

多种酶

2

光合作用的过程

(4)光合作用过程

2

光合作用的过程

同位素标记元素的转移途径

H：3H2ONADP3H(C3H2O)

C：14CO214C3(14CH2O)

O：

光反应

暗反应

CO2的固定

C3的还原

H218O

18O2

光反应

C18O2

CO2的固定

C3的还原

C3

(CH218O)

2

光合作用的过程

光反应暗反应

所需条件

进行产所

物质变化

能量转化

光反应和暗反应的区别与联系

必须有光

有光无光都均可

类囊体膜

叶绿体基质

水光解为O2和H＋

ATP和NADPH的合成

CO2的固定；C3的还原；

ATP和NADPH的分解

光能转化为ATP和NADPH中的化学能

ATP和NADPH的化学能转化为有机物中稳定的化学能

2

光合作用的过程

光反应和暗反应的区别与联系

物质联系：

光反应生成的ATP和NADPH供暗反应的C3的还原，暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。

能量联系：

光反应为暗反应提供了活跃的化学能，

暗反应将活跃的化学能再转化为有机物中稳定的化学能。

2

光合作用的过程

(5)光合作用和化能合成作用的比较

项目光合作用化能合成作用

区别能量来源________________________

代表生物绿色植物________

相同点都能将____________等无机物合成有机物

光能

无机物氧化释放的能量

硝化细菌

CO2和H2O

2

光合作用的过程

(6)环境改变时光合作用各物质含量的变化分析

3

影响光合作用的因素及应用

光照

光照强弱直接影响光反应

二氧化碳

CO2是光合作用的原料，直接影响暗反应

温度

温度高低主要影响光合作用相关酶的活性

水分

水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，特别是水分的多少还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体

无机盐

无机盐是光合作用产物进一步合成许多有机物（如酶等）所必需的物质

光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

探究环境因素对光合作用强度的影响

自变量：

光照（强度、光质）、温度、CO2浓度等

因变量：

光合速率

无关变量：

植物叶片、其他环境条件处理、实验操作

问题：如何测量光合速率？

CO2的吸收：可以用红外线CO2传感器测量

O2的释放：小叶片浮起数量法

有机物合成：淀粉含量测量法

【实验目的】

探究光照强度对光合作用强度的影响

【实验材料】

【实验步骤】

打孔器，注射器，5WLED台灯，米尺，烧杯，绿叶（如菠菜等）。有条件的学校可以使用化学传感器来测量O2的浓度。

1．取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）。

2．将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。这一步骤可能需要重复2~3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。

探究环境因素对光合作用强度的影响

【实验目的】

探究光照强度对光合作用强度的影响

【实验材料】

【实验步骤】

打孔器，注射器，5WLED台灯，米尺，烧杯，绿叶（如菠菜等）。有条件的学校可以使用化学传感器来测量O2的浓度。

1．取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）。

2．将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。这一步骤可能需要重复2~3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。

探究环境因素对光合作用强度的影响

3．将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。

【实验步骤】

4．取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（可以事先通过吹气的方法补充CO2，也可以用质量分数为1%~2%的NaHCO3溶液来提供CO2）

5．向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。

6．观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。

探究环境因素对光合作用强度的影响

【实验结果】

探究环境因素对光合作用强度的影响

【实验结论】

随光照强度的增强光合作用强度增加

问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？

（CH2O）

O2

CO2

H2O

总光合速率=净光合速率+呼吸速率

探究环境因素对光合作用强度的影响

①原理：光照强度通过影响植物的_____反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度_______，产生的__________________增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。

光补偿点

光饱和点

D点：光饱和点(光照强度达到D点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。

BC段：光合作用强度大于呼吸作用强度。

B点：光补偿点(光合作用=呼吸作用)

AB段：光合作用强度小于呼吸作用强度。

A点：光照强度为0，只进行呼吸作用。

(1)光照强度

3

影响光合作用的因素及应用

光

加快

NADPH和ATP

内部因素：光合色素含量、酶的数量和活性

②曲线解读

外部限制因素：CO2浓度等。

(1)光照强度

3

影响光合作用的因素及应用

③应用：

温室生产中，适当增强__________，以提高光合速率，使作物增产；

光照强度

阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。

阳生植物

阴生植物

（2）CO2浓度

①原理：CO2影响______反应阶段，制约______的形成。

A点：CO2补偿点(表示光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度)。

A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。

B和B′点：CO2饱和点(CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度的增加而增加)。

3

影响光合作用的因素及应用

暗

C3

②曲线解读:

3

影响光合作用的因素及应用

（2）CO2浓度

温室

增施有机肥料

使用二氧化碳发生器

大田

确保良好的通风

增施有机肥

我国北魏时期的农书《齐民要术》中，有关于栽种农作物要“正其行，通其风”的记载。

③应用：通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度来光合产量。h还可以增施农家肥等

(3)温度

①原理：影响，主要制约暗反应。

B点：最适温度，酶的活性最强，光合速率达到最大值。

3

影响光合作用的因素及应用

酶的活性

②曲线解读:

③应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当______室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。

降低

（4）水或无机盐

3

影响光合作用的因素及应用

①原理：

水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。

矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。

（4）水或无机盐

3

影响光合作用的因素及应用

②曲线解读:

③应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。

探究多种因子对光合作用的影响

P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。

当到Q点时，横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高除横坐标所表示的因子之外的其他因子。

自变量1

自变量1

自变量1

自变量2温度

自变量2光照强度

自变量2CO2浓度

3

影响光合作用的因素及应用

主要吸收

蓝紫光和红光

主要吸收蓝紫光

操作：

研磨：

无水乙醇：溶解色素

二氧化硅：有助于研磨得充分

碳酸钙：可防止研磨中色素被破坏

过滤：

单层尼龙布

画滤液细线：

重复1到2次

层析分离：

层析液不能没过滤液细线，小烧杯要加盖。

分离色素：

用层析液分离

层析液成分：石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成

原理：都能溶解在层析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。

提取色素原理：

用无水乙醇提取

原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。

①捕获光能的色素

②捕获光能的结构

③影响光合作用的因素

基粒：由类囊体堆叠而成，分布有____和与________有关的酶)

外表：

双层膜

内部：

基质：

含有________有关的酶；

暗反应

色素

光反应

含有________，可进行翻译合成蛋白质；

含有______，可复制转录成______;

DNA

RNA

核糖体

光照强度或光的波长（即，颜色）、温度、CO2浓度、水、无机盐（矿质元素）

环境因素:

遗传及生理因素:

阳生植物与阴生植物；气孔开放程度；叶面积指数

④光合作用的过程

光反应与暗反应：

光反应必需有光；暗反应不需要光，但需要光反应产生的ATP与NADPH

光合作用的总反应式：

光合作用的能量变化：

光能

ATP与NADPH中活跃的化学能

（CH2O）中稳定的化学能

【答案】B

考点1光合作用的过程及应用

1.（2023·天津·统考高考真题）下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是（）

A．HCO3-经主动运输进入细胞质基质

B．HCO3-通过通道蛋白进入叶绿体基质

C．光反应生成的H+促进了HCO3-进入类囊体D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应

2．（2023·山西·统考高考真题）我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。

①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物关于这些措施，下列说法合理的是（）

A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系

B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗

C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用

D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度

【答案】A

【答案】C

3.（2022·福建·统考高考真题）下列关于黑藻生命活动的叙述，错误的是（）

A．叶片细胞吸水时，细胞液的渗透压降低

B．光合作用时，在类囊体薄膜上合成ATP

C．有氧呼吸时，在细胞质基质中产生CO2

D．细胞分裂时，会发生核膜的消失和重建

【答案】B

4．（2022·天津·高考真题）天津市针对甘肃古浪县水资源短缺现状，实施“农业水利现代化与智慧灌溉技术帮扶项目”，通过水肥一体化智慧灌溉和高标准农田建设，助力落实国家“药肥双减”目标，实现乡村全面振兴。项目需遵循一定生态学原理。下列原理有误的是（）A．人工生态系统具有一定自我调节能力

B．项目实施可促进生态系统的物质与能量循环

C．对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质投入

D．根据实际需要，合理使用水肥

【答案】B

5.（2022·浙江·统考高考真题）膜蛋白的种类和功能复杂多样，下列叙述正确的是（）

A．质膜内、外侧的蛋白质呈对称分布

B．温度变化会影响膜蛋白的运动速度

C．叶绿体内膜上存在与水分解有关的酶

D．神经元质膜上存在与K+、Na+主动转运有关的通道蛋白

【答案】A

6.（2023·重庆·高考真题）类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是（）

A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜B．NADP+与电子（e-）和质子（H+）结合形成NADPH

C．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应

D．电子（e-）的有序传递是完成光能转换的重要环节

(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持（填“低温”或“常温”）。(2)在图I实验基础上进行图II实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差，原因是。

7．（2022·重庆·统考高考真题）科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP（如图I）。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。

保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂

低温

实验II是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差

(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图III所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的，电子的最终来源物质是。

(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有（答两点）。

类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高

水

NADPH、ATP和CO2

增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度

8.（2022·全国·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。

(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是（答出3点即可）。

(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是（答出1点即可）。(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是。

O2、[H]和ATP

自身呼吸消耗或建造植物体结构

C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2

A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱

C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获

D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2

【答案】C

考点2影响光合作用的因素

1.（2023·湖北·统考高考真题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（）

A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高

B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C．CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小

D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高

【答案】D

2.（2022·北京·统考高考真题）光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（）

3.（2022·海南·统考高考真题）某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（）

【答案】B

A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量

B．叶圆片上