高三一轮复习生物光合作用的原理课件

第13讲光合作用的原理一、探索光合作用原理的部分实验1937英国植物学家希尔发现希尔反应，即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①水的光解和糖的合成是不是不是同一个化学反应？不是，而是分阶段进行的②能不能确定O2中的O全部来自H2O？不能确定一、探索光合作用原理的部分实验1941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全部来源于H2O：H218O＋CO2→植物→18O2；H2O＋C18O2→植物→O2对比实验，即相互对照，自变量为标记物质，因变量为氧气是否含18O无放射性的同位素：15N、18O[易错提醒]同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。(必修1P102思考·讨论)1954美国科学家______发现在光照下，叶绿体可合成

。1957年，他发现该过程总是与

相伴随阿尔农ATP水的光解

1964年以后，美国科学家卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。同位素标记法结论：光合产物中有机物的碳来自CO2

上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。P103

1．探索光合作用原理的部分实验[连一连]2．光合作用的概念光合作用是指绿色植物通过________，利用光能，将________________转化成储存着能量的有机物，并且释放出______的过程。叶绿体二氧化碳和水氧气3．光合作用的过程图解叶绿体类囊体的薄膜H＋＋O2＋e－叶绿体基质(CH2O)稳定的化学能[易错提醒]暗反应有光、无光都能进行，若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长；暗反应过程中的C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子。4．反应式(1)若有机物为(CH2O)：______________________________。(2)若有机物为C6H12O6：_________________________________________。2．(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______________________________________________________________。3．(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)。4．(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。可作为暗反应阶段的还原剂；储存部分能量供暗反应阶段利用3-磷酸甘油酸淀粉筛管3CO23C56C35(磷酸丙糖)知识拓展：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)5．光合作用和化能合成作用的比较

[易错提醒]绿色植物和化能合成菌为自养生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。无机物氧化所释放的能量CO2和H2O√[经典·基础·诊断]1．(2024·上饶高三模拟)下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程)，下列判断错误的是(

)

A．绿色植物能利用a物质将光能转换成化学能储存在c中B．e物质中不储存化学能，所以e物质只能充当还原剂C．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解

D．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将会上升典例2.亚硝酸细菌和硝酸细菌是土壤中普遍存在的化能自养型细菌，前者将氨氧化为亚硝酸，后者将亚硝酸氧化为硝酸，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是A.氧化氨和亚硝酸的过程都能释放出化学能，这两种细菌都能利用相应的能量合成有机物B.细菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸盐含量，有利于植物渗透吸水C.亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的过程和发生场所均相同D.由图可知，亚硝酸细菌和硝酸细菌属于分解者√解析：e物质为水的光解生成的H＋与NADP＋结合形成的NADPH，也储存部分能量供暗反应中C3的还原，B错误。√2．(2021·湖南选择考)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是(

)A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度解析：弱光条件下叶绿体进行光合作用产生的O2较少，低于或等于呼吸作用消耗的O2，植物表现为没有O2释放，并不是未进行光合作用，A错误；在暗反应阶段，CO2先与C5结合形成C3，C3再被还原成糖类和C5，B正确；在禾谷类作物开花期，光合作用产生的有机物主要用于花穗，剪掉部分花穗后，有机物的输出减少，会造成光合产物的短期积累，从而抑制光合作用，C正确；合理密植有利于农作物充分利用光照，可提高光合作用强度，增施的有机肥可供土壤中微生物分解，释放出CO2，有利于提高CO2浓度，进而提高农作物的光合作用强度，D正确。3．(2024·广东广州一模)在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照射，在照射瞬间叶绿体中的物质所发生的变化错误的是(

)A．ATP含量下降 B．C3的含量上升C．合成C5的速率加快 D．NADPH的含量下降解析：突然改用绿色光照射，光能利用率降低，NADPH和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而短时间内CO2的固定仍在消耗C5，生成C3，故短时间内C3的含量会上升，C符合题意。√[教材新命题点思考]1．光反应的产物有哪些？产物的去向、用途如何？提示：ATP、NADPH、O2。ATP、NADPH进入叶绿体基质参与暗反应，用于C3的还原；O2进入线粒体参与细胞呼吸，或以气体形式从植物表皮的气孔释放进入大气。2．如何确定卡尔文循环中碳的同化和去向？提示：可用同位素标记CO2，每隔一段时间取样分析，根据标记物出现的时间确定碳的同化和去向。3．光合作用中，在提供C18O2较长时间后，能够检测出18O的物质有哪些？提示：糖类、水、氧气等。[模型新命题点思考]4．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图所示。回答下列问题：

(1)图中物质A是________(填“C3”或“C5”)。C3(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比物质A的低，原因是_______________________________________________________________________________________________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是____________________________________________。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比物质B的________(填“低”或“高”)。暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍C5的合成速率不变，消耗速率减慢，导致C5积累高(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(填“低”或“高”)，其原因是________________________________________________。低CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和NADPH少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，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含量的变化(条件改变后短时间内各物质相对含量的变化)√考向1光合作用的基本过程1．(2024·陕西渭南高三一模)下图为植物体内光合作用示意图，下列叙述错误的是(

)A．①可进入线粒体或出细胞，②可为暗反应提供能量B．突然停止光照，短时间内C3的含量将增多C．图示中的NADPH可进入线粒体中参与H2O的生成D．14CO2中14C的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)解析：①为光反应阶段水光解产生的O2，O2可进入线粒体用于有氧呼吸，也可释放到细胞外，②为ATP，可为暗反应C3的还原提供能量，A正确；突然停止光照，光反应停止，不能为暗反应提供ATP和NADPH，短时间内C3的还原速率减慢，但CO2的固定速率不变，故C3的含量将增多，B正确；光反应产生的NADPH不能进入线粒体中被利用，C错误；暗反应包括CO2的固定和C3的还原，故14CO2中14C的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)，D正确。2．(2024·陕西咸阳高三检测)科学家往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照，结果如下表所示：实验组别光照时间/s放射性物质分布12大量3­磷酸甘油酸(三碳化合物)22012种磷酸化糖类360除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等根据实验结果分析，下列叙述正确的是(

)A.本实验通过控制光照时间，研究光反应阶段物质的转化途径B.小球藻无叶绿体，CO2的消耗是在细胞质基质中进行的C.每组光照后，需立即处理小球藻使酶失活才能测定放射性物质分布D.实验结果说明光合作用产物是糖类√解析：通过追踪检测14C最终探明了CO2中的碳在光合作用这一过程中转化成有机物中的碳的转移途径，根据实验结果可知本实验最终证明了碳在光合作用中的循环途径，即卡尔文循环，A错误；小球藻中CO2的消耗是在叶绿体基质中进行的，B错误；由题意可知，本实验用的是同位素示踪法探究CO2中的碳元素的去向，而物质在体内会在酶的作用下进行代谢，要准确测出碳的去向就需要将小球藻进行处理使酶失活测定放射性物质分布，C正确；题表中的数据说明光合作用产物除了糖类外还有氨基酸、有机酸等其他有机物，D错误。3．(2024·湖北孝感高三质检)下图为某植物叶肉细胞光合作用示意图，图中①②③④表示相关物质。现有甲、乙两植株，甲叶色正常，乙为叶色黄化的突变植株，叶绿素含量明显少于甲。将甲、乙植株置于正常光照、温度、CO2浓度等条件相同的环境中，下列相关分析正确的是(

)

A．被色素吸收的光能全部用于③合成ATPB．只有接受ATP释放的能量，C3才可被NADPH还原C．如果突然增加光照强度，则短时间内②含量减少，③的含量增加D．如果突然增加光照强度，甲的叶肉细胞C3含量减少，乙的叶肉细胞④含量减少√考向2不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析解析：光合作用过程中色素吸收的光能有两方面的用途，一方面引起水的光解，另一方面参与ATP合成，A错误；在光合作用暗反应阶段，C3的还原只有接受ATP释放的能量才可完成，B正确；题图中②表示NADP＋，若突然增加光照强度，光反应增强，则短时间内②含量减少，③为ADP和Pi，增加光照强度后短时间内③的含量也会减少，C错误；若突然增加光照强度，则甲、乙两植株光合作用光反应过程均增强，所以C3含量均减少，题图中④(C5)含量均增加，D错误。4．(多选)(2024·山东济宁高三检测)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列对于改变反应条件而引起的变化的说法，正确的是(

)A.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3

的值增大B.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小√√解析：突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A、B正确；突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误；突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP的含量增加，ATP/ADP的值增大，D错误。√1．(2020·天津等级考)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(

)A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素解析：由题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸”可知，乙醇酸的合成场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系既能在类囊体上进行光反应，又能利用16种酶等物质进行暗反应，因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等，B错误；类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP，光反应产生的O2不参与暗反应，C错误；该反应体系中有类囊体，在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原，说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素，D错误。2．(2022·湖南选择考)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温度为35℃/25℃，光照强度为2μmol/(s·m2)，每天光照时长为14小时。回答下列问题：(1)在此条件下，该水稻种子________(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是___________________________________________________________________________________________________。解析：种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为2μmol/(s·m2)，每天光照时长为14小时的条件下，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。能种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻________(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。解析：将该水稻适龄秧苗栽植于题述沙床上，光照强度为10μmol/(s·m2)，等于光补偿点，不会产生有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长为14小时，大于12小时，植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。不能

光照强度为10μmol/(s·m2)，等于光补偿点，不会产生有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长为14小时，大于12小时，植株不能开花(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害和减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有______________特性。解析：该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害和减少杂草生长，须灌水覆盖，此时种子获得氧气较少，需通过无氧呼吸分解有机物供能，而无氧呼吸产生的酒精