第三单元　第16课时　光合作用的原理-2025年高中生物大一轮复习

第16课时光合作用的原理课标要求说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。考情分析1.光合作用的原理2023·湖北·T82023·江苏·T192022·重庆·T232021·广东·T122021·湖南·T182021·河北·T192021·重庆·T62020·天津·T52.光合作用和细胞呼吸的关系2023·天津·T92022·天津·T162021·江苏·T202021·山东·T16考点一光合作用的原理1．光合作用的概念：绿色植物通过________________，利用________，将________________转化成储存着能量的____________，并且释放出________的过程。2．光合作用的反应式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(叶绿体))(CH2O)＋O2。3．光合作用的过程项目光反应暗反应过程模型实质光能转化为化学能，并放出O2同化CO2形成有机物与光的关系必须在______下进行有光、没有光都能进行场所在叶绿体内的____________________上进行在叶绿体________中进行物质转化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的还原：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－能量转化光能→____________________________________________________ATP和NADPH中活跃的化学能→______________________________________________________________关系4.化能合成作用与光合作用的对比项目光合作用化能合成作用条件光、色素、酶酶原料CO2和H2O等无机物产物________等有机物能量来源生物种类绿色植物、蓝细菌等________________、硫细菌等归纳总结环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质变化如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：(2)“模型法”表示C3和C5等物质含量变化(1)光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中()(2)暗反应中CO2可接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原()(3)暗反应中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)()光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。1．如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则：(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为__________；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给________________(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在______________中。(2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有__________________________________________________________________________________________________。(3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有____________________________。合成ATP依赖于___________________________________________________________形成的电化学势能。2．如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。(1)其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器维持叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量不变的原因是________________。(2)将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为________________________________________________________。(3)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是__________________。(4)如图2中T0～T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体(NADPH、ADP、C3或C5)中某两种化合物的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的浓度，则物质甲、乙分别指的是________________。若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是____________。(5)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。考向一光合作用的原理1．(2021·重庆，6)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图如下。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2．(2022·重庆，23)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。(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___________________________________________________________________________________________________。(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)。考点二光合作用与细胞呼吸的关系(1)物质方面(2)能量方面(1)提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，可以独立完成有氧呼吸和光合作用过程()(2)用Heq\o\al(18,2)O浇灌植物，周围空气中的H2O、O2、CO2都能检测到18O()(3)植物细胞都能产生还原型辅酶Ⅱ(NADPH)()考向二光合作用与细胞呼吸的关系3．(2023·天津，9)如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．HCOeq\o\al(－,3)经主动运输进入细胞质基质B．HCOeq\o\al(－,3)通过通道蛋白进入叶绿体基质C．光反应生成的H＋促进了HCOeq\o\al(－,3)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4．(2022·天津，16)利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。(1)蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于__________和__________等生理过程，为各项生命活动提供能量。(2)蓝细菌可通过D－乳酸脱氢酶(Ldh)，利用NADH将丙酮酸还原为D－乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D－乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，是由于细胞质中的NADH被大量用于_______________产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D－乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如表。注：数据单位为pmol/OD730。菌株ATPNADHNADPH初始蓝细菌6263249工程菌K8296249由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)，光反应中的水光解__________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)。(4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D－乳酸，是因为其________(双选)。A．光合作用产生了更多ATPB．光合作用产生了更多NADPHC．有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD．有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH1．(必修1P103)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______________________________________。2．(必修1P104)光合作用的产物有一部分是____________，还