高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第3讲光合作用与能量转化课件

第3讲光合作用与能量转化课标考情——知考向核心素养——提考能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生命观念通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素去向分析，建立生命活动对立统一的观点科学思维通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线，培养学生能用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力科学探究通过“探究光照强度对光合作用强度影响”的实验，培养学生的实验探究能力社会责任通过分析光合作用在农业生产的应用，关心农业生产目录1自主学习·巩固基础2重难探究·素养达标3实验平台·专讲专练4典题演练·破解高考知识点一捕获光能的色素和结构［自主学习］［自主检测］思考判断(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)光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。(

)(5)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积。(

)×××√√知识点二光合作用的过程［自主学习］1.光合作用的探索历程叶绿体氧气光照需氧细菌聚集的部位水的光解氧气同位素标记光合作用释放的氧气

二氧化碳

ATP

水的光解2.光合作用的过程

光、色素、酶类囊体薄膜ATP和NADPH中活跃的化学能酶、NADPH、ATP叶绿体基质

有机物中稳定的化学能巧记光合作用过程的“一、二、三、四”

3.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区别能量来源________

代表生物绿色植物

相同点都能将____________等无机物合成有机物光能无机物氧化释放的能量硝化细菌CO2和H2O(1)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。(2)光合作用过程中的NADPH和呼吸作用中的［H］(NADH)不同，光合作用中NADPH是还原型辅酶Ⅱ的简化表示方法。(3)绿色植物和化能合成作用菌为自养型生物，人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养型生物。(4)C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子，如丙酮酸(C3H4O3)就是一种三碳化合物。［自主检测］1.思考判断(1)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。(

)(2)H2O在光下分解为NADPH和O2的过程发生在叶绿体基质中。(

)(3)只提供光照，不提供CO2，植物可独立进行光反应。(

)(4)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。(

)(5)土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖。(

)√√×××2.深挖教材光合作用过程中产生的ATP与细胞呼吸过程中产生的ATP的利用不同是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：光反应阶段产生的ATP用于暗反应阶段C3的还原和叶绿体中蛋白质、核酸的合成。细胞呼吸产生的ATP可用于除光合作用以外的生命活动3.热图导析如图1、2所示为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)，请思考：(1)图1中a~d可构成哪些对照组？其验证的结论分别是什么？(2)图2所示实验运用了何种技术？可得出何种推论？【答案】(1)提示：图1中b和c部位都是绿色叶片，即都含有叶绿体，二者的区别在于有无光照，通过对比可以说明光合作用需要光照；a和b部位都有光照，二者的区别在于有无叶绿体，通过对照可以说明光合作用需要叶绿体(2)提示：图2所示实验运用了同位素标记法，该对比实验说明光合作用产生的O2来源于H2O，而不是来自CO2知识点三光合作用原理的应用［自主学习］1.光合作用强度糖类消耗生成2.影响光合作用强度的因素

水分温度CO2浓度长短、强弱［自主检测］1.思考判断(1)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。(

)(2)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。(

)(3)停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。(

)(4)夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。(

)√√××2.深挖教材哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在哈密地区农作物生长季节里，阳光充沛、昼夜温差大。分析回答：(1)从影响哈密瓜生长的环境因素分析，哈密瓜特别甜的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)如果你的家乡想种哈密瓜并使瓜甜，仅从光合作用的角度分析，你认为应当采取的措施有_________________________________________。

提示：白天温度高，光照强，哈密瓜光合作用强，积累的有机物较多；夜间温度低，哈密瓜细胞呼吸较弱，消耗的有机物较少，一昼夜积累的有机物较多提示：增加光照强度、延长光照时间等3.热图导析如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：(1)图中显示，7~10时，光合作用强度不断增强，其原因是什么？_____________________________________________________________________________。(2)由上图可看出中午12时左右，光合作用强度明显减弱，其主要原因是____________________________________________________________________________________________。提示：在一定温度和CO2供应充足的情况下，光合作用强度随着光照强度加强而增强提示：此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱

光合作用的过程

［深度讲解］1.光反应与暗反应的比较项目光反应暗反应实质光能转换为化学能，并释放出O2同化CO2形成有机物(酶促反应)条件色素、光、酶、水、ADP、Pi多种酶、ATP、CO2、NADPH场所叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质2.同位素标记元素的转移途径

3.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：(“↑”表示增加，“↓”表示减少)(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化。起始值C3高于C5(约为2倍)。环境对光反应和暗反应的影响

(1)其他条件不变，当光照停止时，C3含量增加还是减少？为什么？(2)其他条件不变，当CO2减少时，C5含量增加还是减少？为什么？【答案】(1)提示：光照停止→ATP、NADPH含量减少→C3消耗量减少→C3含量增加。(2)提示：CO2减少→C3合成量减少→ATP、NADPH含量增加→C5含量增加。［考向预测］(一)光合作用的探究历程的有关实验(素养目标：科学探究)1.(2023年重庆巴蜀中学校考阶段练习)英国植物学家希尔发现：在光下，若给含叶绿体的叶片提取液(淡绿色)提供特定的可与氢离子结合的氢受体2，6-D(一种墨绿色染料，接受氢离子并被还原后呈无色)，在无CO2时进行光照，可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色，并释放出O2；但放在暗处，则试管中的液体仍为墨绿色，且无O2的释放，如图所示。下列有关该实验的叙述和推论错误的是(

)D

A.该实验不能证明光照条件下释放的O2完全来自H2O的光解B.该实验证明了光照条件下叶绿体内合成了H+和O2C.实验过程中，给A组提供14CO2，可能会检测到(14CH2O)的生成D.该实验还可以证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所【解析】该实验说明了光照条件下释放了O2，但是不能说明O2来自水的光解，A正确；该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质(氢离子)和O2，B正确；CO2是光合作用暗反应的原料，若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到(14CH2O)的生成，C正确；该实验只能证明叶绿体在光照条件下产生了O2和H+，无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所，D错误。(二)光合作用的过程(素养目标：科学思维)2.(2023年山东菏泽统考期末)下图表示植物叶肉细胞中光合作用、有氧呼吸的过程及两者之间的联系。①~⑤表示过程，甲~丁表示物质。下列说法正确的是(

)

A.乙、丙代表的物质分别是CO2、丙酮酸B.发生在生物膜上的过程有①③⑤C.过程①产生的物质中，能为过程②提供能量的是NADH和ATPD.用18O同时标记H2O和CO2，可探究光合产物O2中O元素的来源A

【解析】①过程能吸收光能，表示光反应，②过程可形成葡萄糖，为暗反应，④利用葡萄糖，生成丙和［H］，是有氧呼吸第一阶段，丙代表丙酮酸，③过程利用丙和水生成乙和［H］，为有氧呼吸第二阶段，则乙是CO2，A正确；①为光反应，②为暗反应，④是有氧呼吸第一阶段，③是有氧呼吸第二阶段，⑤是有氧呼吸第三阶段，光反应在类囊体薄膜上进行，有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，因此发生在生物膜上的过程有①⑤，B错误；过程①光反应产生的物质中，能为过程②暗反应提供能量的是NADPH和ATP，C错误；用18O同时标记H2O和CO2，不能探究光合产物O2中O元素的来源，应用18O分别标记H2O和CO2，才可探究光合产物O2中O元素的来源，D错误。环境因素对光合作用的影响及在农业生产上的应用

［深度讲解］1.探究单因子对光合作用速率的影响(1)光照强度。原理：影响光反应，制约NADPH和ATP产生。A点：光照强度为0，只进行呼吸作用。AB段：光合作用强度小于呼吸作用强度。B点：光补偿点(光合作用强度与呼吸作用强度相等时的光照强度)。BC段：光合作用强度大于呼吸作用强度。C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。应用：温室大棚内适当提高光照强度可以提高光合速率；欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。(2)CO2浓度。原理：影响暗反应，制约C3的生成。A点：CO2补偿点(表示光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度)。A'点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B'点：CO2饱和点(CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度的增加而增加)。应用：①大田中增加空气流动，以增加CO2浓度，如“正其行，通其风”；②温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度。(3)温度。

原理：影响酶的活性，主要制约暗反应。B点：最适温度，酶的活性最强，光合速率达到最大值。应用：在大棚内，白天调到最适温度，增强光合速率；晚上适当降低温度，降低呼吸速率，利于有机物积累。2.探究多种因子对光合作用的影响

图解：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高除横坐标所表示的因子之外的其他因子。3.光合作用坐标图中关键点移动规律(1)关键点移动。如图为光照强度对某一植物光合作用强度的影响，若适当提高CO2浓度：①A点(光补偿点)：呼吸作用不变，光合作用增强，A点光合作用强度等于呼吸作用强度，需要降低光照强度，故A点左移；②B点(光饱和点)：B点是光合作用强度达到最大值所需的最低的光照强度，需要增加光照强度，故B点右移；③C点(光合强度最高点)：光合作用最强的点，需要增加光照强度，故C点右上移。(2)规律总结。若条件的改变(提高CO2浓度、提高光照强度)有利于光合作用，则A、B、C三点围成的三角形变大。［考向预测］(一)影响光合作用的单一环境因素(素养目标：科学探究)1.为研究环境因素对某植物光合作用强度的影响，设计图甲所示实验装置若干(已知密闭小室内的CO2充足，光照不影响温度变化)，在相同温度条件下进行实验，一段时间后测量每个小室中的气体释放量绘制曲线如图乙。下列叙述正确的是(

)D

A.若距离s突然由a时变为b，短时间内叶绿体中C3的含量减少B.K点时，叶肉细胞产生NADPH的细胞器是细胞质基质、叶绿体和线粒体C.IK段表示该植物光合作用逐渐减弱，KL段表示呼吸作用逐渐增强D.L点时该植物仍能进行光合作用【解析】若距离s突然由a变为b，光照减弱，光反应减弱，光反应产生的ATP、NADPH减少，使暗反应中C3的还原受阻，短时间内C3的合成量不变，所以叶绿体中C3含量增加，A错误；K点时气体释放量为0，表示该植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，此时该植物叶肉细胞产生NADPH的场所是叶绿体，B错误；IK段表示该植物光合作用强度逐渐减弱，KL段释放的二氧化碳量增加，是因为光合作用强度逐渐减弱，由于实验中温度不变，所以呼吸速率不变，C错误；L点时仍然有光照，该植物仍在进行光合作用，只是光合作用强度小于呼吸作用强度，D正确。(二)多因子变量对光合作用的影响(素养目标：科学思维)2.(2023年安徽滁州二中校联考期中)如图是车前草在不同条件下的光合作用速率。据图不能得出的结论是(

)A.该实验的自变量是温度、CO2浓度以及植物种类B.在CO2浓度为1000μL·L-1时，光合作用速率随外界温度的升高而升高C.在30℃时，CO2浓度的改变对光合作用速率的影响大于10℃时D.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用升高A

【解析】根据图示可知，该实验的自变量是温度、CO2浓度，A符合题意；据图可知，在CO2浓度为1

000

μL·L-1时，光合作用速率随外界温度的升高而升高，B不符合题意；据图可知，在30

℃时，随着CO2浓度升高增加的光合作用速率值大于温度为10

℃时，因此在30

℃时，CO2浓度的改变对光合作用速率的影响大于10

℃时，C不符合题意；对比三条曲线可知，温度相同时，CO2浓度升高可使光合作用升高，D不符合题意。绿叶中色素的提取和分离

［实验理论］

［方法透析］1.绿叶中色素的提取和分离的实验操作分析步骤方法原因提取绿叶中的色素

①加入二氧化硅：有助于研磨充分；②加入碳酸钙：防止研磨中色素被破坏；③加入无水乙醇：为了溶解、提取色素过滤将研磨液迅速倒入基部垫有单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，滤液收集到试管中，及时用棉塞塞紧试管口①单层尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等；②试管口塞紧：防止乙醇挥发步骤方法原因制备滤纸条

①干燥滤纸：透性好、吸收滤液多；②剪去两角：使层析液同步到达滤液细线画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细而直的滤液细线，待干后再重复画一两次①画得细而直：防止色素带重叠而影响分离效果；②画两三次：为积累更多的色素，使分离后的色素带明显分离绿叶中的色素

①层析液不能触及滤液细线，以防止色素溶解于层析液中而无法分离；②烧杯加盖是为了防止层析液中成分挥发步骤方法原因观察与分析

2.绿叶中色素提取分离异常现象分析(1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析。①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。(2)滤纸条色素带重叠：滤液细线不直；滤液细线过粗。(3)滤纸条看不见色素带：①忘记画滤液细线；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。(1)提取叶绿体中的色素，也可用如图所示的方法：即在圆心处滴加适量滤液，待干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的4个同心圆，则①~④依次对应哪种色素及颜色？(2)生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？如果阴天或夜间给大棚内的农作物补光，补哪几种颜色最好呢？【答案】(1)提示：①胡萝卜素(橙黄色)、②叶黄素(黄色)、③叶绿素a(蓝绿色)、④叶绿素b(黄绿色)。(2)提示：无色(透明)，因日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。补红光和蓝紫光。［诊断小练］(一)对实验原理和操作的考查1.采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(

)A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散B

【解析】绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因而可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，A正确；研磨时需要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止研磨时色素被破坏，B错误；研磨时加入少许石英砂(SiO2)有助于充分研磨，利于破碎细胞使色素释放，C正确；画滤液细线时应尽量减少滤液扩散，要求细、直、齐，才有利于色素均匀地分离，D正确。(二)对实验结果的分析2.(2023年江西上饶一中阶段练习)在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环，如上图。下列说法错误的是(

)A.提取色素时加入少许CaCO3保护色素，加入少许SiO2有助于充分研磨B.若提取的是缺镁叶片中的色素，则①②两圈色素环颜色较淡C.①色素溶解度最高，③色素含量最多D.②色素环呈现黄色，③色素环呈现蓝绿色B

【解析】提取色素时加少许SiO2可使研磨更充分，加少许CaCO3可保护色素，A正确；镁是合成叶绿素的原料，若叶片缺镁，则叶绿素含量少，会使最内侧的两圈色素环叶绿素a、叶绿素b的颜色较淡，B错误；①色素环在最外层，溶解度高，扩散最快，为胡萝卜素，③色素环条带最宽，含量最多，为叶绿素a，C正确；②色素环为叶黄素，呈现黄色，③色素环为叶绿素a，呈现蓝绿色，D正确。1.(2022年全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(

)A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率D

【解析】初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2含量下降，O2含量上升，A错误；在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降，说明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐渐降低，说明植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。2.(2023年天津卷)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(

)

B

3.(2023年全国卷)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(

)A.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D

【解析】叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，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，C正确；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快，D错误。4.(2022年广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。图a图b回答下列问题：(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________，原因可能是________________________________________________。(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的

，因而生长更快。

高遮