光合作用与能量转化 2025年高考生物基础复习

第三章细胞的能量供应和利用2025年高考地理专项复习第3节光合作用与能量转化目录捕获光能的色素和结构壹绿叶中色素的提取和分离贰光合作用的原理叁光合作用与细胞呼吸的综合伍光合作用的影响因素及其应用肆细胞代谢中的判断依据、原因等的分析陆捕获光能的色素和结构壹教材知识萃取叶绿体中的色素及叶绿体的结构（1）叶绿体中色素的功能功能吸收、传递和转化光能种类胡萝卜素叶黄素吸收光谱图示________________________________________________________________________________________续表吸收光谱图示续表由图可知：（2）叶绿体的结构和功能情境应用1.为什么有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝紫色光的灯管,并且在白天也开灯?为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源?提示

因为光合色素对红光和蓝紫光的吸收最多，补充这两种类型的光，有利于提高蔬菜的产量，而绿色光源发出的是绿光，这种波长的光几乎不能被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中提高有机物产量。2.玉米田里的白化苗长出几片叶子后会死亡,原因是什么?提示

玉米白化苗中不含叶绿素,不能进行光合作用,待种子中储存的营养物质被消耗尽后,无法产生新的有机物,因此玉米白化苗长出几片叶子后会死亡。3.蒜黄和韭黄都是黄色的，秋后的绿叶会变黄，贫瘠土壤中生长的植物叶片一般也偏黄，影响这些现象形成的因素分别是什么？

变式1

捕获光能的色素

DA.图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上B.光合作用中①主要吸收红光和蓝紫光C.植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光D.弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用教材素材变式

2.[链接人教版必修1

P98~P99正文、探究·实践，2023全国乙卷]植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(

)

DA.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢

变式2

捕获光能的结构——叶绿体3.[链接人教版必修1

P100图5-13]叶绿体中紧密垛叠的类囊体称为基粒类囊体,而与基粒相连的非垛叠的结构称为基质类囊体。下列叙述错误的是(

)

DA.基粒类囊体膜和基质类囊体膜相互连接形成连续的膜系统B.垛叠区与非垛叠区的比例会影响叶绿体对光能的捕获和利用C.类囊体垛叠形成基粒扩展了受光面积，可提高对光能的利用率D.基质类囊体中不含光合色素,是光合作用暗反应进行的场所【解析】基粒类囊体膜和基质类囊体膜相互连接形成连续的膜系统，类囊体膜上含有光合色素，光合色素与光能的利用和捕获有关，类囊体垛叠形成基粒扩展了受光面积，可提高对光能的利用率，因此，垛叠区与非垛叠区的比例会影响叶绿体对光能的捕获和利用，暗反应是在叶绿体基质中进行的，A、B、C正确，D错误。绿叶中色素的提取和分离贰教材实验攻略绿叶中色素的提取和分离（1）实验原理及方法（2）实验步骤（3）实验结果及分析（4）实验失败的原因分析异常现象原因分析收集到的滤液绿色过浅滤纸条色素带重叠①滤液细线不直；②滤液细线过粗滤纸条无色素带二氧化硅碳酸钙层析液从“两个角度”把握提取液的选取变式1

教材实验基础1.[链接苏教版必修1

P86边做边学，2023江苏卷]下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(

)

B

【解析】用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；连续多次重复画滤液细线，虽可累积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确；该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较各色素的量，（【说明】色素带的条数与色素种类有关；色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。）但该实验提取和分离色素的方法不能用于测定绿叶中各种色素含量，C错误；花青素存在于液泡中，易溶于水，其不溶于层析液，故用红色苋菜叶进行实验不能得到5条色素带，D错误。教材实验变式

D

【解析】实验操作的分析及相应实验结果：选项实验操作分析及相应实验结果判断A√B用水取代无水乙醇√C√D滤液细线触及层析液×异常现象原因分析提取到的滤液绿色过浅①研磨不充分，色素未能充分提取出来；#b#②称取绿叶过少；#b#③加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度较小；#b#④未加碳酸钙或加入的量过少，色素分子部分被破坏滤纸条色素带不整齐①画滤液细线时，没有做到细且直；#b#②滤纸条一端两角剪得不对称滤纸条上无色素带①忘记画滤液细线；#b#②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中；#b#③把自来水当成层析液要点速记绿叶中色素的提取和分离实验中的异常现象原因分析3.[链接人教版必修1

P98~P99探究·实践]如图甲～丁表示用新鲜菠菜进行“绿叶中色素的提取和分离”实验的几个主要操作步骤，有关叙述错误的是(

)

B

变式2

教材实验拓展4.[链接人教版必修1

P98~P99探究·实践]羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析和分离，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同的色素。下列分析错误的是(

)

D

【解析】图示分析：光合作用的原理叁教材知识萃取时间结论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为糖1937年1941年水的光解水1.探索光合作用原理的部分过程时间结论1954年、1957年（1954年）美国科学家阿尔农发现，在光照下,叶绿体可合成[3]______，随后（1957年）他发现这一过程总是与水的光解相伴随20世纪40年代ATP同位素示踪续表阶段Ⅰ.光反应阶段Ⅱ.

暗反应阶段过程图解_____________________________________________________________________________________________场所条件类囊体薄膜叶绿体基质光

2.光合作用的过程物质变化续表能量变化____________________________________________________________________________________________________________________________________联系续表3.光合作用的总反应式及各元素的去向

（2）[必修1

P104“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。（3）[必修1

P106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不同点生物类型绿色植物和光合细菌硝化细菌等能量来源光能体外物质氧化时释放的化学能相同点代谢类型自养需氧型物质变化4.环境因素骤变对光合作用过程的动态影响借助光合作用过程图解从物质的生成和消耗两个方面综合分析：

（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连续光照后再连续黑暗处理有机物积累量要多。5.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析深度思考1.希尔实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，原因是什么？

3.卡尔文的实验设计思路是什么？

变式1

光合作用探究历程中的重要实验1.[链接人教版必修1

P100~P101、P102~P103思考·讨论,P104正文]光合作用探究过程中的经典实验，在一定程度上反映了科学探究的一般方法。下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是(

)

C

教材素材变式

科学家相关实验结论或观点主要技术或方法恩格尔曼水绵和需氧细菌实验叶绿体是水绵进行光合作用产生氧气的场所显微观察法用透过三棱镜的光照射水绵实验叶绿体主要吸收红光和蓝紫光进行光合作用并产生氧气鲁宾、卡门

18O

标记实验光合作用释放的氧气来自水同位素标记法卡尔文

14C

标记实验希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气阿尔农要点速记光合作用探究历程中的重要实验和实验结论2.[链接人教版必修1

P102~P103思考·讨论]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，实验部分过程及结果如图所示。下列叙述正确的是(

)

A

变式2

光合作用的过程

D

4.[链接人教版必修1

P104思考·讨论、正文]光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列相关说法正确的是(

)

B

B

C

叶绿体基质

蓝细菌等原核生物没有叶绿体，但含有光合色素（叶绿素和藻蓝素）和与光合作用有关的酶，也能进行光合作用

实验前

同位素标记

光合作用的影响因素及其应用肆教材知识萃取1.内部因素（1）植物自身的遗传特性（如植物品种不同）。以阴生植物、阳生植物为例,如图所示：（3）叶面积指数（2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶2.外部因素（1）单因素对光合作用的影响因素曲线分析及应用光照强度

因素曲线分析及应用光照强度①补偿点：使光合速率与呼吸速率相等的光照强度（或二氧化碳浓度）叫光补偿点（或二氧化碳补偿点）。②饱和点：使光合速率达到最大时的最小光照强度（或二氧化碳浓度）叫光饱和点（或二氧化碳饱和点）因素曲线分析及应用

续表因素曲线分析及应用温度

水分或矿质元素__________________________________________________________________________________________________________________________续表图像_______________________________________________________________________________________________________________（2）多因素对光合作用的影响曲线分析应用自变量1续表情境应用农业生产中，为提高作物产量，常常进行松土、施用有机肥，并适时进行浇水。（1）中耕松土主要是防止土壤板结而引起光合速率下降，其原因是土壤板结导致土壤缺氧，根细胞进行__________产生酒精和少量的ATP，一方面会影响根细胞对__________的吸收，另一方面还会影响根系的生长发育，从而影响光合作用的进行。无氧呼吸矿质元素

有机物

（3）科学研究表明，在不同光质下光合作用的产物也有差异，例如，植物在蓝紫光照射下，其光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量增加；在红光照射下，其光合作用产物中糖类的含量会增加，因此在植物工厂中若种植大豆，则最好用________照射，若种植甘蔗，最好用______照射。蓝紫光红光（4）随着全球气候变暖，干旱灾害时常发生，因此种植作物时需要及时浇水。干旱对光合作用的影响主要有：①缺水初期，气孔开度降低，_____供应不足。

叶绿素

深度思考变式1

影响光合作用的因素1.[链接人教版必修1

P105探究·实践]下列有关“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验的叙述，错误的是(

)

D

教材素材变式

D

【解析】图示分析：3.[链接人教版必修1

P105探究·实践]科研人员研究不同光照条件对柑橘生长的影响，部分检测结果见表。据此无法推断的是(

)

光照强度叶色强浅绿13.64.33中绿20.34.17弱深绿28.43.87D

【解析】表格分析：

B

5.[人教版必修1

P106拓展应用T1变式，2022湖南卷]（不定项）在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(

)

AD

施肥种类及钾肥浓度

光照强度大于【解题思路】

图1、图2分析：

变式2

光合作用原理的应用7.[链接苏教版必修1P102~P103走进实验室]（多选）为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组，测定了不同遮光环境下的光照强度，通过不同遮光处理一周后，测得结果如表所示。下列分析正确的是(

)

处理无遮光（A组）40.925.4红色透光膜（B组）410.340.010.7蓝色透光膜（C组）409.939.613.2黄色透光膜（D组）930.742.121.2ACD

解题指导分析题意，本实验的自变量是不同的遮光环境，因变量是光照强度、叶绿素含量和净光合作用。根据表中实验数据可知，黄色透光膜处理组中的光照强度、叶绿素含量和净光合作用强度均高于红色透光膜和蓝色透光膜处理组。

光合作用与细胞呼吸的综合伍教材知识萃取一、光合作用与呼吸作用的联系1.辨析光合作用与呼吸作用类型光合作用呼吸作用发生范围含叶绿体的植物细胞、含光合色素的蓝细菌等所有活细胞发生条件在光下进行时时刻刻都进行实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量图解联系____________________________________________________________________________________________________________________能量联系____________________________________________________________________________________________________________________续表项目来源去路光合作用光反应中水的光解有氧呼吸第一、二阶段产生ATP光合作用光反应阶段产生主要用于暗反应有氧呼吸第一、二、三阶段均能产生，第三阶段产生的最多作为能量“通货”，用于各项生命活动2.光合作用与有氧呼吸过程中<m>[𝐇]</m>和ATP的来源与去路

甲图:自然环境中，一昼夜植物净光合速率的变化曲线乙图：密闭环境中一昼夜CO2浓度变化曲线二、光合作用与呼吸作用曲线分析甲图区段甲图曲线变化原因乙图区段乙图曲线变化原因黑暗时仅进行细胞呼吸出现光照且逐渐增强，此时光合速率小于呼吸速率（1）甲、乙图曲线各段变化的原因甲图区段甲图曲线变化原因乙图区段乙图曲线变化原因光照增强且光合速率大于呼吸速率续表甲图区段甲图曲线变化原因乙图区段乙图曲线变化原因光照逐渐减弱，且光合速率大于呼吸速率光照较弱，光合速率小于呼吸速率黑暗时仅进行细胞呼吸续表（2）甲、乙图曲线中要点对比项目甲图曲线乙图曲线光合速率与呼吸速率相等曲线的最高点（C）和最低点（G）积累有机物的时间（光合速率大于呼吸速率）有机物积累最多的点开始进行光合作用的时间C点之前（大约B点）一昼夜后能否积累有机物计算：Ⅱ-（Ⅰ+Ⅲ）是否大于02.细胞呼吸和光合作用曲线中关键点的移动分析三、植物“三率”的辨析与测定方法1.植物“三率”的辨析2.植物“三率”的测定方法

（2）黑白瓶法——测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。“黑白瓶”试题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总（真）光合作用强度的试题。一般规律为黑瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的增加量）为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。（3）半叶法——测定光合作用有机物的产生量半叶法又叫半叶称重法。在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干物质质量，进而计算叶片的呼吸速率、净光合速率和总（真）光合速率,即曝光侧叶重-遮光侧叶重=总光合量，进一步可算出总光合速率。此方法和“黑白瓶法”的原理基本相同，需要注意的是该种方法在实验之前需将叶片大叶脉切断，以防止有机物的运输。

AC

教材素材变式

（1）植物叶肉细胞中的色素分布在______________（填细胞器的名称），其中光合色素中的叶绿素主要吸收____________光。叶绿体、液泡蓝紫光和红

细胞质基质、线粒体Ⅰ

右移，不动

1

细胞代谢中的判断依据、原因等的分析陆

不能

加热会破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性

4.[链接人教版必修1

P93思考·讨论]与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有的意义是________________________________________________________________________________________________________。

6.[链接人教版必修1

P93~P94正文]如图表示甲、乙两名运动员在不同运动强度下，摄氧量与血液中乳酸含量的变化情况。据此可知，运动员____（填“甲”或“乙”）更适合从事马拉松运动,你得出此结论的依据是_____________________________________________________。乙

在同等摄氧量条件下，运动员乙的乳酸含量低于运动员甲

8.[链接人教版必修1

P105边栏]甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是____，判断的依据是_________________________________________________________________________________________________________________________。甲

光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大

不变

方法技巧正确解答曲线坐标题的析题原则可分为识标、析线、明点三个步骤：（1）识标：弄清横、纵坐标的含义及它们之间的联系，这是解答此类题的基础。（2）析线：根据横、纵坐标的含义可以得出“在一定范围内（或超过一定范围时），随横坐标量的变化，纵坐标量会有怎样的变化”，从而揭示出各段曲线的变化趋势及其含义。注意：若为多重变化曲线坐标图，则可先分析每一条曲线的变化规律，再分析不同曲线变化的因果关系、先后关系，分别揭示其变化趋势，然后对比分析，找出符合题意的曲线、结论或者是教材中的结论性语言。（3）明点：坐标图上的曲线有些特殊点，明确这些特殊点的含义是解答此类题的关键。若为多重变化曲线坐标图，则应以行或列为单位进行对比、分析，揭示其变化趋势。

叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，选用红蓝光可以提高植物的光合速率，从而提高生菜的产量B向右上方移动11.[链接人教版必修1

P104正文、相关信息，选自2023全国甲卷]某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。（1）将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下叶绿体悬浮液中不能产生糖,原因是______________________________________________________________。

（2）叶片进行光合作用时,叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在,简要写出实验思路和预期结果。【答案】实验思路：分离叶绿体，用碘液进行显色反应。预期结果：反应结果显蓝色。12.[人教版必修1

P106拓展应用T1变式]如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用和呼吸作用强度的曲线图。分析曲线图并回答下列问题：（1）C点时光合作用强度明显减弱，其原因是_________________________________________________________________________________________________________。若在大棚生产实践中，解决的办法有______________________（写出一种即可）。

C点时发生“光合午休”现象，植物细胞为了降低蒸腾作用，气孔部分关闭，二氧化碳吸收量不足，光合作用强度下降适当遮阴或者适当灌溉

不相同

（3）该整株植物中午12：00时的净光合作用强度无法判断，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________