2022版高考生物一轮复习第10讲光合作用的原理与过程课件新人教版

第10讲光合作用的原理与过程第一页，编辑于星期六：四点十八分。-2-第二页，编辑于星期六：四点十八分。-3-必备知识核心素养关键能力捕获光能的色素和叶绿体的结构

1.叶绿体的结构与功能

第三页，编辑于星期六：四点十八分。-4-必备知识核心素养关键能力(2)功能:进行

的场所。

(3)恩格尔曼的实验:好氧细菌只向

被光束照射的部位集中。

双层膜

暗反应基粒色素光反应光合作用叶绿体第四页，编辑于星期六：四点十八分。-5-必备知识核心素养关键能力2.叶绿体中的色素及色素的吸收光谱

叶绿素b叶绿素a胡萝卜素叶黄素第五页，编辑于星期六：四点十八分。-6-必备知识核心素养关键能力(1)色素的功能:叶绿素主要吸收

,类胡萝卜素主要吸收

。

(2)色素吸收光的范围:可见光的波长范围大约是390~760nm,叶绿体中的色素只吸收

,对红外光和紫外光等不吸收。

红光和蓝紫光蓝紫光可见光第六页，编辑于星期六：四点十八分。-7-必备知识核心素养关键能力3.光合作用的探究历程(连一连)答案:①—A—b

②—C—a

③—E—e

④—D—c

⑤—B—d第七页，编辑于星期六：四点十八分。-8-必备知识核心素养关键能力教材拾遗(必修1第99页“与社会的联系”改编)温室或大棚种植蔬菜时,最好选择

的玻璃、塑料薄膜,理由是

。

提示:无色透明

有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光,其他色光很少或不能透过,光照强度会减弱,不利于光合作用;而无色透明的玻璃或塑料薄膜能透过日光中各色光,光照强度较大,有利于光合作用的进行第八页，编辑于星期六：四点十八分。-9-必备知识核心素养关键能力正误判断(1)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。

(

)(2)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。(

)(3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(

)(4)叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多。(

)(5)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(

)(6)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(

)(7)通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用。(

)(8)黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的。(

)×√√××××√第九页，编辑于星期六：四点十八分。-10-必备知识核心素养关键能力探究1

叶绿体中的色素及色素的吸收光谱分析(科学思维)如图为叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱(暗带部分表示被吸收的光线),思考回答下列问题。第十页，编辑于星期六：四点十八分。-11-必备知识核心素养关键能力(1)从叶绿素吸收光谱图可知:叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向

波方面,且吸收光谱带比叶绿素b宽,叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a

(填“宽”“窄”)。

(2)研究表明:在漫射光环境中(比如荫蔽条件下是漫射光环境),光线以较短波长的光占优势。请预测:和上层叶片相比,同一植物底层叶片中,叶绿素a/b

,弱光下的吸收能力

,有利于提高植株的捕光能力,是对弱光环境的一种适应。

长

宽降低增强第十一页，编辑于星期六：四点十八分。-12-必备知识核心素养关键能力探究2

光合作用经典实验分析(科学探究)下面是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,请分析回答下列问题。(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处?

提示: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。第十二页，编辑于星期六：四点十八分。-13-必备知识核心素养关键能力(2)恩格尔曼实验中临时装片的环境条件和实验条件是什么?目的是什么?(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么?(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理,目的是什么?(5)两实验设计中是如何形成对照的?

提示:在没有空气的黑暗环境中进行,选用极细的光束照射,并且用好氧菌进行检测,排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰。

提示:消耗掉细胞中原有的淀粉,防止对实验结果造成干扰。

提示:防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。

提示:恩格尔曼的实验中,照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照;萨克斯的实验中,暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。第十三页，编辑于星期六：四点十八分。-14-必备知识核心素养关键能力考向1

捕获光能的色素和结构1.(2019福建厦门外国语学校月考)现用叶绿素b完全缺失水稻叶片(下称色素缺失水稻)进行的相关实验中,正确的是(

)A.用色素缺失水稻叶片进行光合色素分离实验,滤纸条上距画线处最近的色素带呈黄绿色B.自然光照下色素缺失水稻叶片放氧速率表示叶片总光合作用速率与其有氧呼吸速率差值C.色素缺失水稻叶片能进行光合作用表明各种绿色植物中叶绿素b均不参与吸收传递光能D.同色素正常水稻叶片相比,自然光照下色素缺失水稻叶片能吸收红光但不吸收蓝紫光答案解析解析关闭用色素缺失水稻叶片进行光合色素分离实验,滤纸条上距画线处最近的色素带呈蓝绿色,因为叶绿素b完全缺失,没有黄绿色,A项错误;自然光照下色素缺失水稻叶片放氧速率表示叶片总光合作用速率与其有氧呼吸速率差值,B项正确;色素缺失水稻叶片能进行光合作用,不能表明各种绿色植物中叶绿素b均不参与吸收传递光能,只能说明色素缺失水稻叶片中有其他色素能参与吸收传递光能,C项错误;同色素正常水稻叶片相比,自然光照下,色素缺失水稻叶片能吸收红光也能吸收蓝紫光,因为叶绿素a能吸收红光和蓝紫光,D项错误。答案解析关闭B第十四页，编辑于星期六：四点十八分。-15-必备知识核心素养关键能力第十五页，编辑于星期六：四点十八分。-16-必备知识核心素养关键能力考向2

光合作用的探究历程2.下列关于光合作用探究历程的实验的说法,错误的是(

)A.饥饿处理后,天竺葵叶片曝光部分可向遮光部分运输小分子有机物B.受到均匀光照,好氧菌分布在水绵带状叶绿体所有受光照部位C.改变水中O所占的比例,小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随之变化D.供给小球藻14CO2,叶绿体内含14C的C3和C5不断积累答案解析解析关闭饥饿处理后,天竺葵叶片的曝光部分能进行光合作用,光合作用的产物(如葡萄糖、蔗糖)可以运输到遮光部分,A项正确;水绵叶绿体受光照后进行光合作用产生氧气,好氧菌的代谢活动需要氧气,B项正确;光合作用产生的氧气来自水,C项正确;在暗反应过程中,二氧化碳与C5反应形成C3,C3进一步转化为(CH2O)和C5,叶绿体内的C5和C3的量保持动态平衡,故供给小球藻14CO2,叶绿体内含14C的C3和C5不会不断积累,D项错误。答案解析关闭D第十六页，编辑于星期六：四点十八分。-17-必备知识核心素养关键能力光合作用的基本过程

1.光合作用的过程

第十七页，编辑于星期六：四点十八分。-18-必备知识核心素养关键能力(1)根据上图分析光反应与暗反应的区别。

光反应

暗反应叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质光O2(CH2O)第十八页，编辑于星期六：四点十八分。-19-必备知识核心素养关键能力ATP

CO22C32C3(CH2O)活跃的化学能

活跃的化学能

第十九页，编辑于星期六：四点十八分。-20-必备知识核心素养关键能力(2)根据下图分析光反应与暗反应的联系。

①光反应为暗反应提供

。

②暗反应为光反应提供

。

(3)写出光合作用总反应式,并用箭头标注反应物中H、O的去向。ATP和[H]ADP、Pi、NADP+提示:第二十页，编辑于星期六：四点十八分。-21-必备知识核心素养关键能力2.光合作用和化能合成作用的比较

光能

氧化无机物放出的能量硝化细菌CO2和H2O第二十一页，编辑于星期六：四点十八分。-22-必备知识核心素养关键能力

教材拾遗(必修1第94页和第103页“相关信息”改编)光合作用过程中[H]与细胞呼吸过程中[H]有什么不同?光反应三碳化合物的还原三水第二十二页，编辑于星期六：四点十八分。-23-必备知识核心素养关键能力正误判断(1)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中。(

)(2)叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉。(

)(3)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后,可完成暗反应过程。(

)(4)进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原。(

)(5)正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,其叶绿体内CO2的固定立即停止。(

)(6)硝化细菌是原核生物,可以利用化学能将H2O和CO2合成糖类,属于自养生物。(

)××√√×√第二十三页，编辑于星期六：四点十八分。-24-必备知识核心素养关键能力(7)CO2的固定实际上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能。(

)(8)光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环。(

)(9)化能合成作用也能将无机物合成为有机物,但所需要的能量来源与光合作用不同。(

)××√第二十四页，编辑于星期六：四点十八分。-25-必备知识核心素养关键能力探究

探索光合作用原理的经典实验分析(科学思维)1.在光照下,向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),可以释放出氧气。像这样,离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。(1)希尔的实验说明水的光解产生氧气,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?

提示:不能。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解,产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也并没有直接观察到氧元素的转移。第二十五页，编辑于星期六：四点十八分。-26-必备知识核心素养关键能力(2)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?

提示:能。希尔反应是离体叶绿体在无CO2的条件下完成的,因此,水的光解并非必须与糖的合成相关联,暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。第二十六页，编辑于星期六：四点十八分。-27-必备知识核心素养关键能力2.1941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16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成O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O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。(1)分析鲁宾和卡门做的实验,你能得出什么结论?

提示: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。第二十七页，编辑于星期六：四点十八分。-28-必备知识核心素养关键能力(2)用于标记化合物的同位素都有放射性吗?(3)高中生物里涉及同位素标记法的有哪些?(举出两例即可)

提示:不,同位素分为放射性同位素和稳定性同位素,二者都可作为示踪剂。

提示:稳定性同位素示踪技术有光合作用中氧气的来源、DNA的半保留复制等。放射性同位素示踪技术有分泌蛋白的合成与分泌、光合作用中有机物的生成、噬菌体侵染细菌的实验、DNA分子杂交技术、基因诊断等。第二十八页，编辑于星期六：四点十八分。-29-必备知识核心素养关键能力3.美国科学家阿尔农也用离体的叶绿体做实验发现,在光照下,当向反应体系中供给ADP、Pi时叶绿体可合成ATP,并且发现这一过程总是与水的光解相伴随。(1)分析阿尔农做的实验,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。

提示:ADP在光下与Pi结合生成ATP,即在光下同时进行两个反应。

提示:合理即可。例如:第二十九页，编辑于星期六：四点十八分。-30-必备知识核心素养关键能力4.1951年,卡尔文因发现光合作用合成己糖(葡萄糖)反应中CO2的固定途径获得诺贝尔奖。将小球藻装在一个密闭容器中,通过通气管向密闭容器中通入14CO2,通气管上有一个开关,可以控制14CO2的供应,密闭容器周围有光源,通过控制电源开关可以控制光照的有无。向密闭容器中通入14CO2,给予实验装置不同时间(0<t1<t2<t3<t4<t5)的光照,分析14CO2去向,结果见表,据表分析回答下列问题。注表中①~⑥依次代表:3-磷酸甘油酸(C3H7O7P)、1,3-二磷酸甘油酸(C3H8O10P2)、3-磷酸甘油醛(C3H7O7P)、己糖、C5化合物、淀粉。第三十页，编辑于星期六：四点十八分。-31-必备知识核心素养关键能力

(1)本实验的自变量是什么?(2)写出14C的转移途径。(3)只做光照时间为t5的实验,能不能确定出放射性化合物出现的先后顺序?提示:不同时间的14C的去向。

提示:14CO2→①→②→③→④⑤→⑥。

提示:不能确定出放射性化合物出现的先后顺序,只能确定出放射性化合物。第三十一页，编辑于星期六：四点十八分。-32-必备知识核心素养关键能力考向1

光合作用的过程1.(2019安徽安庆期末)植物叶片中所含RuBP羧化酶大约占总叶绿体蛋白的一半,其功能是催化C5+CO2→C3,下列有关分析正确的是(

)A.上述反应必须在无光条件下进行B.RuBP羧化酶能为上述反应提供能量C.上述反应所需CO2部分来自空气D.RuBP羧化酶分布在类囊体薄膜上答案解析解析关闭答案解析关闭第三十二页，编辑于星期六：四点十八分。-33-必备知识核心素养关键能力2.(2019四川成都三诊)下图表示植物细胞中的某些代谢过程,其中①~⑥代表各种物质。下列叙述错误的是

(

)A.光照强度是影响①②间循环速率的重要因素B.③转化为④时光能就转化成了活跃的化学能C.物质⑤和⑥进行跨膜运输时都不需消耗能量D.①②的循环速率与③④的循环速率相互制约答案解析解析关闭根据光合作用过程中的物质变化可判断①~⑥分别为C5、C3、ATP和NADPH、ADP和NADP+、H2O、O2。光照强度直接影响③④间循环速率,进而影响①②间循环速率,A项正确;③转化为④时ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能,B项错误;H2O和O2通过自由扩散进行跨膜运输,自由扩散不需要消耗能量,C项正确;①②的循环速率减慢会导致ATP和NADPH的消耗减慢,进而发生反馈抑制,导致③④的循环速率减慢,二者相互制约,D项正确。答案解析关闭B第三十三页，编辑于星期六：四点十八分。-34-必备知识核心素养关键能力【易错警示】在光照条件下,植物既进行光反应,也进行暗反应;如果植物长期处于黑暗环境中,光反应和暗反应都会停止。在暗反应停止时,ATP和[H]积累,光反应也要停止。第三十四页，编辑于星期六：四点十八分。-35-必备知识核心素养关键能力考向2

环境条件骤变对叶绿体中物质含量的影响3.(2019湖南岳阳一模)如图表示某植物叶肉细胞中C3和C5浓度的变化情况,该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,Ⅱ阶段是某个环境条件降低引起的瞬时变化。下列分析正确的是(

)A.Ⅰ阶段在类囊体膜上进行,Ⅱ阶段在叶绿体基质中进行B.图中Ⅱ阶段的变化很可能是降低光照强度引起的C.图中物质甲转变成乙需要光反应提供的ATP和NADPHD.达到最大光合作用强度时,所需最小光照强度Ⅱ阶段的比Ⅰ阶段低答案解析解析关闭题图表示植物叶肉细胞中C3和C5浓度的变化情况,因此两个阶段均表示光合作用暗反应,发生在叶绿体基质中,A项错误。当光照强度降低,短时间内光反应产生的[H]、ATP减少,导致C3的还原减少,而C5与CO2反应生成的C3不变,因此C3含量上升,C5下降。当CO2浓度降低,短时间内光反应产生的[H]、ATP不变,C5与CO2反应生成的C3减少,导致C5的消耗减少,而C3的还原继续进行,因此C3含量下降,C5上升。所以,图中Ⅱ阶段的变化很可能是降低光照强度和降低CO2浓度引起的,B项错误。图中物质甲可能是C3或C5。若甲是C3,则乙是C5,甲转变成乙需要光反应提供的ATP和NADPH。若甲是C5,则乙是C3,甲转变成乙需要CO2,C项错误。由题意可知,发生改变的是CO2浓度降低,达到最大光合作用强度时,Ⅱ阶段所需的光照强度比Ⅰ阶段低,D项正确。答案解析关闭D第三十五页，编辑于星期六：四点十八分。-36-必备知识核心素养关键能力科学思维“来源去路法”分析环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化

下图中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,可从物质的生成和消耗两个方面,综合分析相关物质含量在短时间内的变化。第三十六页，编辑于星期六：四点十八分。-37-必备知识核心素养关键能力示例:CO2供应正常,光照停止时C3的含量变化

注意:(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。(2)以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,[H]和ATP含量变化是一致的。(3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能避开试题陷阱。第三十七页，编辑于星期六：四点十八分。-38-实验解读应用探究链接高考1.实验原理

第三十八页，编辑于星期六：四点十八分。-39-实验解读应用探究链接高考2.实验步骤

第三十九页，编辑于星期六：四点十八分。-40-实验解读应用探究链接高考3.实验结果

第四十页，编辑于星期六：四点十八分。-41-实验解读应用探究链接高考4.实验注意事项及操作目的

第四十一页，编辑于星期六：四点十八分。-42-实验解读应用探究链接高考第四十二页，编辑于星期六：四点十八分。-43-实验解读应用探究链接高考1.(2019山东烟台期末)秋季枫树等植物的叶片变为红色,主要是花青素增多而一些光合色素含量降低所致,实验小组对此进行实验验证:用无水乙醇提取叶片中色素,用层析液进行分离,结果滤纸条上出现四条色素带,靠近层析液的两条色素带非常窄,下列推断合理的是(

)A.低温类胡萝卜素容易被破坏B.变窄的是叶黄素和叶绿素aC.叶绿素难溶于无水乙醇D.滤纸条未显现花青素的原因可能是其为水溶性色素答案解析解析关闭叶绿体中色素分离实验中色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,因此变窄的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b,A、B两项错误;提取色素的依据是相关色素易溶于有机溶剂无水乙醇,C项错误;提取光合色素用的有机溶剂,如果花青素溶于有机溶剂,则滤纸条上会有花青素,所以滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素,D项正确。答案解析关闭D第四十三页，编辑于星期六：四点十八分。-44-实验解读应用探究链接高考2.(2019江西新余、上高两校联考)高浓度重金属会影响植物的光合色素含量,降低植物的光合速率。某科研小组研究了锶对油菜幼苗叶片叶绿素a、b的影响,实验结果如图。请回答下列问题。第四十四页，编辑于星期六：四点十八分。-45-实验解读应用探究链接高考(1)叶绿素主要功能是

。

(2)提取色素时,加入CaCO3是为了

。

(3)该实验的自变量的设计存在的缺陷是

。各组处理中,选择油菜幼苗的要求是

。

(4)实验结果表明:

。高浓度的SrCl2对

的减少量影响更大。

审题指导分析柱形图:该实验的自变量为SrCl2的浓度,因变量为叶绿素a和叶绿素b的含量变化,无关变量为油菜幼苗的状况等。柱形图表明:随SrCl2溶液浓度的增加,叶绿素a和叶绿素b的含量均是先增加后减少,且在高浓度SrCl2作用下,叶绿素a的减少量更为明显。第四十五页，编辑于星期六：四点十八分。-46-实验解读应用探究链接高考

答案:(1)吸收、传递、转化光能(2)防止色素被破坏(3)SrCl2溶液浓度应设置成等浓度梯度生长状况相同(4)随SrCl2溶液浓度的增加,叶绿素含量先增加后减少叶绿素a

解析:(1)叶绿素的功能主要是吸收、传递、转化光能。(2)色素的提取过程中,需要加入少许的CaCO3,其目的是防止研磨中色素被破坏。(3)分析题图可知,该实验的自变量为SrCl2的浓度,因变量为叶绿素a和叶绿素b的含量变化,为使实验结果更准确,应将SrCl2溶液浓度设置为等浓度梯度;本实验中油菜幼苗的状况属于无关变量,应保持一致,故应选择生长状况(苗龄、长势)相同的幼苗。(4)分析柱状图可知:随SrCl2溶液浓度的增加,叶绿素a和叶绿素b的含量均是先增加后减少,且在高浓度SrCl2作用下,叶绿素a的减少量更为明显。第四十六页，编辑于星期六：四点十八分。-47-实验解读应用探究链接高考第四十七页，编辑于星期六：四点十八分。-48-实验解读应用探究链接高考1.(2018北京)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色,该反应过程中(

)A.需要ATP提供能量

B.DCIP被氧化C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气答案解析解析关闭光反应过程中有H2O的光解,产生O2和还原剂[H]。氧化还原指示剂DCIP由蓝色变为无色,说明DCIP被[H]还原。光合色素吸收、传递、转化光能。答案解析关闭D第四十八页，编辑于星期六：四点十八分。-49-实验解读应用探究链接高考2.(2017全国Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(

)A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640~660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的答案解析解析关闭类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光