高考生物一轮复习第9讲第2课时光合作用

目录CONTENTS第9讲光合作用与能量转换考点一、捕获光能的色素与结构考点三、影响光合作用的因素与应用考点二、光合作用的原理与过程【新旧对比】增：①光谱概念②希尔实验和阿尔农实验③光合作用影响因素删：①叶片呈绿色的原因

②普利斯特利实验

③英格豪斯实验

④梅耶实验⑤萨克斯实验。改：①水分解为氧和H＋，H＋与NADP＋结合形成NADPH②C3还原过程中NADPH既提供能量又作还原剂③化能合成作用改为小字介绍(弱化)。2025届高考备考第一轮۰必修1第3单元

细胞的能量供应和利用

俗话说：万物生长靠太阳，为什么这样说呢？请看数据:地球上的绿色植物每年大约制造了4400亿吨有机物！储存的能量约7.11×1018KJ，相当于24万个三门峡电站每年所发出的电力！

由此可见：对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终来自太阳的光能。太阳的光能通过什么途径进入植物体内呢？一、探索光合作用原理的部分实验(必修1P102“思考·讨论”)19世纪末甲醛→糖

1928年甲醛对植物有毒不能通过光合作用转化成糖1937年希尔反应水的光解产生氧气1941年鲁宾和卡门同位素标记法光合作用氧气来自于水1954年阿尔农光照下叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴温馨提示：带着预习时的疑难问题听讲，主要从场所、物质变化、能量变化等方面捕捉重要信息！一、探索光合作用原理的部分实验(必修1P102“思考·讨论”)资料1：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被

分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。

探索光合作用原理的部分实验CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)1928年，发现甲醛对植物有毒害作用，甲醛也不能通过光合作用转化成糖。氧来自CO2的可能性较小，较更有可能来源于水。初步判断一、探索光合作用原理的部分实验资料2：1937年，英国科学家希尔离体的叶绿体悬浮液离体叶绿体在适当条件下发生H2O的光解，产生O2的化学反应称作希尔反应。O2H+讨论1：希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？

能够说明，该实验还说明水的光解并非必须与糖的合成相关联。讨论2：希尔实验能否说明植物光合作用产生的O2中的氧全部来自水？该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没直接观察到氧元素的转移。讨论3：光合作用生成的O2中的氧到底来自H2O还是CO2？如何设计实验探究？同位素示踪法

不能（相当于NADP+)一.探索光合作用原理的部分实验资料3：1941年，美国科学家鲁宾和卡门

用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用18O分别标记成H218O和C18O2。然后进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。CO2H218O光照射下的小球藻悬液C18O2H2O18O2O2相互对照（对比实验）自变量：标记物质(H218O与C18O2)因变量：O2的是否为18O。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CO2讨论：分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论？一.探索光合作用原理的部分实验资料4：1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，当向反应体系供

给ADP、Pi时，会有ATP产生。同样方法处理四只试管，只有1号有

ATP产生。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。讨论.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。H2O

O2

+H+

+能量光照叶绿体ADP+Pi

ATP尝试叙述光合作用的光反应过程ATPADP+Pi酶O2NADP++【H+】H2O光解光反应阶段类囊体薄膜NADPH[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。2010年4月，美科研人员将金纳米电极刺入海藻细胞的叶绿体中，拦截了刚被太阳光激活处于高能量状态的电子，并产生微弱的电流。推测该光反应的最终产物有

。H+，e-，O2，少量ATP光反应过程的最新研究电子传递链光合磷酸化拓展：光反应的过程详解H++NADP+NADPH光反应的过程详解类囊体腔高【H+】叶绿体基质低【H+】电子传递链光合磷酸化资料5：20世纪40年代，美国科学家卡尔文等的小球藻实验：情境1：向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物，其中有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。（小球藻是一种单细胞的绿藻）

如何确定二氧化碳中的C先转移到C3、C5和C6中的哪个化合物呢？缩短反应时间一、探索光合作用原理的部分实验资料5：卡尔文等的小球藻实验一、探索光合作用原理的部分实验情境2：反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的C5化合

物和C6化合物。缩短工作时间到几分之一秒时，90%以上的放射性

14C集中在一种C3化合物上。大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径。CO2C3(CH2O)C5C5C3实验发现，在光照条件下，突然降低CO2的浓度，C3和C5含量有如右图变化：结论：CO2与C5结合形成C3化合物CO2与什么物质结合形成C3?源于必修1P104正文拓展：光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一个产物，可能的实验思路是____________________________________________________________________________________________________________________________。

不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物一、探索光合作用原理的部分实验资料6：阿尔农还发现，黑暗条件下，只要供给了ATP和NADPH，叶绿

体就能将CO2转化为糖类，同时ATP和NADPH含量急剧下降。卡尔文循环呈现出了有机物的形成过程，与前面水的光解产生氧气

过程是否存在一定联系？ATP和NADPH参与生成C5和C6时。光能又是怎样转化储存到糖类中的？水的光解为卡尔文循环提供了ATP和NADPH

光能首先被光合色素吸收，转化成ATP、NADPH中的化学能，再转移到糖类等有机物中。H2OO2+H++能量光照叶绿体ADP+Pi

ATPNADP+

+H+

+e

NADPH

小结：

上述资料表明：光合作用吸收的二氧化碳与C5结合形成C3，C3经过一系列变化，转化为糖类的同时又形成C5。这些C5又参与C3的形成。这样，C5到C3再到C5的循环，可以源源不断进行下去。所以暗反应也称为卡尔文循环（碳循环）。完善光合作用的示意图。2C3CO2（CH2O）多种酶参加反应固定暗反应阶段叶绿体基质还原C5光反应阶段暗反应阶段CO2+C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶2C3CO2固定C5多种酶(CH2O)还原12O2ATP酶ADP+Pi叶绿体中色素分子光能H2O水在光下分解供能酶NADPHNADP+供能供氢2H2O光解4e+4H++O2ADP+Pi+电能酶ATP酶NADP++2e+H+NADPHATPADP+PiNADPHNADP+NADPH的作用？1.活泼的还原剂；2.为暗反应供量；光能→活泼的化学能光反应与暗反应的联系？二、光合作用的过程分析1.光反应为暗反应提供NADPH和ATP2.暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi为什么CO2浓度降低会使光反应速率降低？CO2↓，CO2固定和C3还原减慢，[H]和ATP消耗减少，NADP+、ADP、Pi减少从而使光反应速率降低光能H2OCO2还原（CH2O）叶绿体

色素供氢供能酶供能多种酶暗反应（叶绿体基质）2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2NADPHNADP+光反应（叶绿体类囊体薄膜）如何分析叶绿体中C3、C5、NADPH、ATP的动态变化？光照增强CO2供应不变光照减弱CO2供应不变？光照不变CO2供应增加？光照不变CO2供应减弱？方法1：“来源－去路”法分析物质含量的变化：如何分析叶绿体中C3、C5、NADPH、ATP的动态变化？方法2：“模型”法分析物质含量的变化：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、ATP判断技巧

图示中，C3和C5含量变化相反，

[H]、ATP和C5的含量变化一致。为什么C3是C5的两倍？光合速率达到平衡时，一分子CO2和一分子C5反应生成2分子C3三、光合作用的反应式、概念、意义：1.概念：

指绿色植物通过_______，利用光能，把____________转化成储存着能量的有机物，并且释放出______的过程。叶绿体

CO2和H2O场所条件原料氧气

产物书写时用：CO2+H2O*

（CH2O）+O2*光能叶绿体计算时用：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能叶绿体思考：蓝细菌能进行光合作用的内在条件是？没有叶绿体，但是有藻蓝素和叶绿素，以及与光合作用有关的酶。必修1P104“相关信息”：光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。C6H12O6淀粉（植物细胞内的储能物质）①储存蔗糖）②运输幼叶、根、茎、果实、种子筛管激素调节细胞呼吸底物（C6H12O6）③细胞呼吸的过程①蔗糖是非还原糖，较稳定，适宜长距离运输②属二糖，维持渗透压相对稳定（组培过程中培养基加蔗糖）生长素三、光合作用的反应式、概念、意义：2.光合作用产物的“三个去向”三、光合作用的反应式、概念、意义3.意义：⑴有机物的来源:→把无机物合成有机物，不仅是自身的

营养物质,而且是人和动物的食物来源.⑵能量来源:→将光能转换成化学能，贮存在有机物中，

提供了生命活动的能量来源.⑶O2来源：为有氧呼吸的生物提供氧气；维持大气中O2和CO2的平衡。⑷形成臭氧（O3），吸收紫外线，保护地球生物。⑸对生物的进化有重要的作用。（为好氧生物的出现提供了氧气）光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。四、光合作用原理的应用之---测定光合速率1.光合作用速率(光合作用强度):概念：简单地说，指植物在__________内通过光合作用_________的数量.单位时间制造糖类产生O2利用CO2

通常我们用测量到的密闭容器内的O2释放量或CO2吸收量来表示光合速率，但是因为叶肉细胞中光合作用和呼吸作用同时进行的，我们测量到的其实是光合作用减去细胞呼吸的差数，即净光合速率。植物真正的光合速率是不能直接测量到的。真正光合速率，只能根据净光合速率和呼吸速率计算得出：

实际/真正/总光合速率==表观/净光合速率+呼吸速率测净光合速率：将植物置于密闭容器，并置于光下，测定容器内O2释放量

或CO2吸收量或糖类积累量；测呼吸速率：将植物置于密闭容器，并置于黑暗中，测定容器内O2消耗量、

CO2产生量、有机物消耗量。五、光合作用原理的应用之---测定光合速率2.光合速率（呼吸速率）常见的表示方式与“关键词”：实际/真正/总光合速率==表观/净光合速率+呼吸速率有机物(葡萄糖)产生量制造量合成量累积量/剩余量增加量净产生消耗量O2量产生量生成量释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环境减少量吸收量释放量植株/细胞/叶绿体？叶绿体？四、光合作用原理的应用之---测定光合速率3.测定光合速率的3种方法：⑴密闭装置法(也叫“黑白瓶法”）装置甲黑暗条件下可测细胞呼吸速率，由于NaOH

溶液吸收CO2，所以单位时间红色液滴左移的距

离表示植物吸收O2速率，即呼吸速率。乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。实际/真正/总光合速率=表观/净光合速率+呼吸速率忽略温度对气体膨胀的影响如何排除其干扰呢?①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为

；白瓶中氧气的增加量为

；二者之和为

。【规律归纳】②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即

。有氧呼吸量净光合作用量总光合作用量总光合作用量四、光合作用原理的应用之---测定光合速率3.测定光合速率的3种方法：⑵半叶法/称重法