光合作用与能量转化（第2课时+光合作用的基本过程）【知识精讲精研】 高考一轮复习 课件（新教材新高考）

19.光合作用的基本过程鱼票出品，必属精品2024-2025学年-高考一轮复习-高中生物学主讲人：鱼票月半概念图考点一探索光合作用原理的部分实验01考点1.探索光合作用原理的部分实验19世纪末1941年鲁宾和卡门1937年希尔1928年19世纪60年代19世纪60年代，科学家总结出光合作用的反应式.应该注意到光合作用反应式中所有的反应物和产物都含有氧，而上面反应式并没有指出释放的O2是来自CO2还是H2O。很多年来，人们一直以为光能将CO2分解成O2和C，C与H2O结合成（CH2O）1954年阿尔农考点1.探索光合作用原理的部分实验19世纪末1941年鲁宾和卡门1937年希尔1928年19世纪60年代1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖类。糖类：(CH2O)CO2CO2分开缩合H2O甲醛：CH2O结合1954年阿尔农考点1.探索光合作用原理的部分实验19世纪末1941年鲁宾和卡门1937年希尔1928年19世纪60年代1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，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)，在光照下可以释放出氧气。离体叶绿体铁盐(或其他氧化剂)H2O2H++O2光照希尔反应水的光解希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。1954年阿尔农考点1.探索光合作用原理的部分实验19世纪末1941年鲁宾和卡门1937年希尔1928年19世纪60年代1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，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)，在光照下可以释放出氧气。离体叶绿体铁盐(或其他氧化剂)H2O2H++O2光照希尔反应水的光解希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？不能，反应体系中可以还存在其他氧元素供体。1954年阿尔农考点1.探索光合作用原理的部分实验19世纪末1941年鲁宾和卡门1937年希尔1928年19世纪60年代1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，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)，在光照下可以释放出氧气。离体叶绿体铁盐(或其他氧化剂)H2O2H++O2光照希尔反应水的光解希尔进一步研究证实，植物光合作用的光反应是氧分子的产生，而不是二氧化碳的还原，氧的产生是由于叶绿体以草酸铁作受氢体所致，其机理与完整细胞光合放氧过程相一致。1954年阿尔农考点1.探索光合作用原理的部分实验19世纪末1954年1941年鲁宾和卡门阿尔农1937年希尔1928年19世纪60年代鲁宾和卡门的实验示意图，请分析：

相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2的是否带有放射性。（同位素标记方法）（对比实验的方法）鲁宾和卡门的实验说明：植物光合作用产生的氧气中全部都来自水。考点1.探索光合作用原理的部分实验19世纪末1954年1941年鲁宾和卡门阿尔农1937年希尔1928年19世纪60年代1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。H2OO2A22+光照AH22+能量+PiATPADP光合作用产生ATP的发现：（1）叶绿体中的电子受体的发现探索光合作用原理的部分实验（补充）H2OO2NADPH+H+22+光照2+NADP+叶绿体水是最终的电子供体，NADP+是最终的电子受体20世纪50年代中期，科学家发现叶绿体中具有天然的电子受体NADP+，在光照下NADP+得到电子和H+，生成NADPH。考点1.探索光合作用原理的部分实验1966年，美国科学家雅根多夫在黑暗条件下将叶绿体置于pH为4的缓冲液中15s后，再将叶绿体转移至含有ADP和Pi、pH为8的缓冲液中，此时类囊体膜内侧pH为4，外侧pH为8，随后类囊体膜两侧这一pH梯度逐渐减小，同时还伴随有ATP的生成。（2）叶绿体产生ATP的机制pH=4pH=7pH=4pH=4pH=8pH=8pH=7pH=7pH=4黑暗15s移至新缓冲液中考点1.探索光合作用原理的部分实验1966年，美国科学家雅根多夫在黑暗条件下将叶绿体置于pH为4的缓冲液中15s后，再将叶绿体转移至含有ADP和Pi、pH为8的缓冲液中，此时类囊体膜内侧pH为4，外侧pH为8，随后类囊体膜两侧这一pH梯度逐渐减小，同时还伴随有ATP的生成。pH=8pH=8pH=4pH=4pH=4pH=4pH=4pH=4pH=8pH=4H+ADP+PiATP说明：叶绿体中ATP生成的直接驱动力是______________H+浓度梯度这与有氧呼吸中_____________

ATP的生成机制相似。线粒体内膜上考点1.探索光合作用原理的部分实验

ⅠⅡ（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”）。维持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂低温解析

制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，维持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂，以保证其结构完整；为避免膜蛋白被降解，提取液应该保持低温，降低蛋白酶的活性。

Ⅲ

水

（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2点）。

光合作用的过程考点2.光合作用的过程

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。

这一过程可以用下面的化学反应式来概括，其中(CH2O)表示糖类。合成有机物，储存能量（将无机物合成有机物，光能转换为有机物中稳定的化学能）实质1.定义考点2.光合作用的过程2.光合作用过程项目光反应暗反应场所叶绿体_________________________条件___、色素、酶酶、_____________等类囊体的薄膜叶绿体基质光NADPH、ATP14141414考点2.光合作用的过程2.光合作用过程项目光反应暗反应物质变化O2＋H＋2C3NADP＋＋H＋＋2e-―→NADPH14141414考点2.光合作用的过程2.光合作用过程能量变化

14141414考点2.光合作用的过程2.光合作用过程说明：①光反应产生的ATP主要用于暗反应,呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动②光合作用产生的是NADPH，呼吸作用产生的[H]（有氧呼吸第一、第二阶段产生）是NADH，所以它们不是同一种物质。P一93,10314141414教材隐性知识：①源于必修1P103“思考·讨论”：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。提示：如图所示考点2.光合作用的过程2.光合作用过程教材隐性知识：②源于必修1P103“相关信息”：水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的作用是什么？提示：可作为暗反应的还原剂；储备部分能量供暗反应利用。③源于必修1P104“相关信息”：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－磷酸甘油酸考点2.光合作用的过程2.光合作用过程（3）叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2,也参与叶绿体中生物大分子

的合成。核酸、蛋白质2016年江苏高考第32题第3小题（4）乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括

（填序号）。①C3的还原②内外物质的运输③H2O裂解释放O2④酶的合成下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图（NADPH指【H】）,请回答下列问题：①②④2018年江苏高考第29题第4小题

D

教材隐性知识：①源于必修1P104“相关信息”：光合作用的产物有一部分是_____，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入

，再通过韧皮部运输到植株各处。淀粉筛管②源于必修1P106“小字部分”：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考点2.光合作用的过程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类囊体膜类囊体腔光光光系统Ⅰ光系统ⅡATP合酶(1)光反应阶段H+考点2.光合作用的过程3.光合作用过程的拓展

C

(2021,重庆卷)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NADPHC.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PQPQH2H2OO2+H+e-H+H+e-H+H+H+H+e-NADP+NADPHH+ADP+PiATPH+暗反应色素合成核酸代谢……叶绿体基质(低H+)类囊体腔(高H+)光光A考点2.光合作用的过程3.光合作用过程的拓展(2)暗反应阶段3CO23C56C35(磷酸丙糖)还原产物——三碳糖的去向NADPHATPCO2的固定C3的还原C5的再生ATP磷酸丙糖葡糖糖淀粉(暂时储存)磷酸丙糖PiPi蔗糖PiPi植物各处筛管运输去向1去向2去向3磷酸转运器6(磷酸丙糖)植物叶肉细胞光合作用的碳反应、糖与淀粉合成代谢途径如图所示。图中叶绿体内膜上的磷酸转运转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi(无机磷酸)请据图回答:(1)淀粉和蔗糖的合成场所分别是____________、____________。卡尔文循环三碳糖磷酸磷酸转运器Pi三碳糖磷酸Pi蔗糖Pi细胞外细胞质基质淀粉PiCO2叶绿体内膜叶绿体基质细胞质基质(2)若磷酸转运器功能正常，________合成或输出受阻，则进入叶绿体的Pi数量减少，使三碳糖磷酸大量积累于_____________中，也导致了光反应中合成_______数量下降，卡尔文循环减速。上述这种三碳糖磷酸对卡尔文循环的调节属于_____________。此时过多的三碳糖磷酸将用于合成___________，以此卡尔文循环运行。卡尔文循环三碳糖磷酸磷酸转运器Pi三碳糖磷酸Pi蔗糖Pi细胞外细胞质基质淀粉PiCO2叶绿体内膜蔗糖叶绿体基质ATP负反馈调节淀粉合成①分析方法：（“来源－去路”法）需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化考点2.光合作用的过程4.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析①分析方法：（“来源－去路”法）考点2.光合作用的过程4.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析①图1中曲线甲表示

，曲线乙表示

。②图2中曲线甲表示

，曲线乙表示

。③图3中曲线甲表示

，曲线乙表示

。④图4中曲线甲表示

，曲线乙表示

。C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP②分析方法：（“模型法”）考点2.光合作用的过程4.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析

连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。原因是（广东高考题节选）：

。随着光照和黑暗的交替进行，光照和黑暗间隔处理处理组在光下产生的NADPH和ATP能够及时的利用和再生，从而促进了暗反应的进行。106201062020406080光斑开始光斑移开O2CO2O2释放速率(μmol/m2·S)CO2吸收速率(μmol/m2·S)时间(s)（高考题）树林中，阳光穿过枝叶的空隙，会在地上投下光斑，它们随着太阳的偏移和枝叶的摆动而移动，下图显示在实验时人工光斑照射某植物叶片前后，测得CO2吸收速率和O2释放速率的变化情况，请据图分析回答(1)描述光斑开始照射后的5秒内，O2释放速率和CO2吸收速率的变化：_____________ABCDO2释放速率快速增加，CO2吸收速率缓慢上升(节选)科研人员利用“间隙光”来测定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如图3所示。据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时相比，“间隙光”处理的光合作用效率

(填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合作用效率，原因是“间隙光”处理时能__________________________________________。图3中曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率_____

(填“更快”或“更慢”)。图3中两条曲线所围成的面积S1

(填“大于”“等于”或“小于”)S2。大于充分利用光合作用光反应产生的NADPH和ATP更快等于106201062020406080光斑开始光斑移开O2CO2O2释放速率(μmol/m2·S)CO2吸收速率(μm