高三一轮复习生物光合作用的原理课件

第三单元细胞的能量供应和利用第13课时光合作用的原理1.光合作用的概念：绿色植物通过

，利用

，将_________

转化成储存着能量的

，并且释放出

的过程。叶绿体光能二氧化碳和水有机物氧气（2）光合作用的反应式：①若有机物为(CH2O)：______________________________。②若有机物为C6H12O6：_________________________________________。3.光合作用的过程项目光反应暗反应过程模型

实质光能转化为化学能，并放出O2同化CO2形成有机物与光的关系必须在

下进行有光、没有光都能进行场所在叶绿体内的

上进行在叶绿体

中进行光类囊体薄膜基质

根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。项目光反应暗反应物质转化C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。项目光反应暗反应能量转化光能→_____________________________ATP和NADPH中活跃的化学能→_____________________关系

ATP和NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能①光反应为暗反应提供ATP和NADPH；②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋1966年，美国科学家雅根多夫在黑暗条件下将叶绿体置于pH为4的缓冲液中15s后，再将叶绿体转移至含有ADP和Pi、pH为8的缓冲液中，此时类囊体膜内侧pH为4，外侧pH为8，随后类囊体膜两侧这一pH梯度逐渐减小，同时还伴随有ATP的生成。知识拓展：叶绿体产生ATP的机制pH=4pH=7pH=4pH=4pH=8pH=8pH=7pH=4pH=4黑暗15s移至新缓冲液中1966年，美国科学家雅根多夫在黑暗条件下将叶绿体置于pH为4的缓冲液中15s后，再将叶绿体转移至含有ADP和Pi、pH为8的缓冲液中，此时类囊体膜内侧pH为4，外侧pH为8，随后类囊体膜两侧这一pH梯度逐渐减小，同时还伴随有ATP的生成。pH=8pH=8pH=4pH=4pH=4pH=4pH=4pH=4pH=8pH=4H+ADP+PiATP说明：叶绿体中ATP生成的直接驱动力是______________H+浓度梯度这与有氧呼吸中_____________

ATP的生成机制相似。线粒体内膜上C3植物、C4植物和CAM植物光呼吸光合作用拓展光合作用拓展光系统及电子传递链C3植物C4植物CAM植物各种途径的大致过程及特点，尝试画出简图概念原因过程危害意义①光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)光系统及电子传递链②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用)，释放的能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。光系统及电子传递链③光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。光系统及电子传递链④类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度中流出的能量来合成ATP。叶绿体基质类囊体腔类囊体薄膜类囊体薄膜类囊体薄膜光反应的过程。4.拓展:考点二：光合作用的基本原理。ATP合成酶色素复合体e-色素复合体e-(光能)(光能)H+浓度势能电能电能(活跃化学能)(活跃化学能)光酶膜外侧面膜内侧面电能电能(高浓度)(低浓度)H2OO22H+4H+4H+典例解析1.下图是番茄植株的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，是吸收、传递、转化光能的光系统。下列叙述错误的是(

)BA.自然界中能发生光合作用的生物，不一定具备PSⅡ和PSⅠ系统B.光反应过程将吸收的光能转换为活跃的化学能全部储存在ATP中C.下在ATP合成酶的作用，H＋顺浓度梯度转运提供分子势能，促进ADP和Pi合成ATPD.PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为O2和H＋，产生电子传递给PSⅠ，将NADP＋和H＋结合形成NADPH典例解析2.下图表示植物叶肉细胞叶绿体的类囊体膜上发生的部分代谢过程，其中运输H＋的载体蛋白有两种类型，从而实现H＋在膜两侧间的穿梭。下列分析不正确的是A.图中过程产生了O2、ATP和NADPH等B.H＋可由叶绿体基质进入类囊

体腔，该过程属于主动运输，

但消耗的能量不是由ATP提

供的C.通过类囊体膜转运H＋的两种

机制不相同D.据图分析，O2产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜DC3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。①二氧化碳的固定：3CO2和3C5

形成6C3

。②

C3的还原：6C3在消耗6ATP和6NADPH的情况下，被还原为6G3P(一种三碳糖，即3-磷酸甘油醛)。这个过程需要很多步，总体是酸变醛的过程。③

C5的再生(和糖类的产生)：6分子的G3P有1分子离开循环，形成光合作用的第一个糖。剩余5分子G3P在消耗3分子ATP形成3分子C53CO23C56C35(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)①叶绿体基质内磷酸丙糖浓度增加，抑制暗反应；②淀粉积累，光合作用减弱；③从叶绿体外转运进的磷酸减少，抑制光反应。磷酸转运器的活性受抑制：磷酸丙糖不能被运出，导致？磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。下图为某植物光合作用产物的合成与运输示意图。下列相关说法正确的是(

)A．a表示的物质是ATP，它也可以在叶绿体基质中合成B．磷酸丙糖应该是一种五碳化合物C．磷酸丙糖是暗反应产物，在细胞质基质中合成淀粉D．若图中表示的磷酸转运器活性受抑制，会导致光合作用速率下降D考点二：光合作用的基本原理。(4)分析：连续光照与间歇光照的有机物合成量大小。4.常考点:【提示】在光照期，暗反应消耗不完光反应提供的NADPH和ATP，富余的NADPH和ATP使暗反应还能持续较短的一段时间(设为xs)。【结论】有机物合成量：间歇光照____连续光照。【应用】植物工厂或大棚栽培在人工补光时，可适当采用________策略，不仅提高光合产量，还能节省能源成本。甲组

连续光照(光照10min→黑暗10min)暗反应时间=_______________乙组间歇光照(光5s暗5s交替共20min)暗反应时间=_______________10min+xs10min+120xs＞光暗交替4.常考点:考点二：光合作用的基本原理。(5)辨析：两种制造有机物的方式——光合作用和化能合成作用。光能合成作用CO2+H2O光能(3)辨析(CH2O)+O2(1)化能合成作用：指能够利用体外环境中的______________时所释放的能量来制造有机物的合成作用。(2)实例：________、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌(都不含叶绿素)。某些无机物氧化硝化细菌2NH3+3O2硝化细菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O化学能(CH2O)+O2化能合成作用属于自养型(依据能利用CO2)【拓展提升】不能利用CO2制造有机物的生物都是______，如动物、真菌等。(氧化NH3)(氧化S)(氧化FeSO4)无机物氧化释放的能量硝化作用异养型【拓展提升】生物的代谢类型。同化作用(制造有机物)异化作用(氧化有机物)自养型：___________(绿色植物、蓝细菌)、___________(硝化细菌)异养型：如动物、真菌、多数细菌等需氧型：植物、多数动物、醋酸菌等厌氧型：蛔虫、乳酸菌等光能自养型化能自养型【思考】硝化细菌________________、水绵________________、酵母菌________________。化能自养需氧型异养兼性厌氧型光能自养需氧型人_____________异养需氧型(1)能利用CO2制造有机物的生物不一定能光合作用。如：________。(2)能光合作用的生物不一定具有叶绿体，如______。(3)能有氧呼吸的生物不一定具有线粒体，如______________。(4)植物细胞不一定能进行光合作用，如__________________。(5)植物体不一定能进行光合作用，如________________。(6)________：能将NH3转化成植物易吸收的NO3-，并起除臭作用。硝化细菌蓝细菌醋酸菌等好氧菌根细胞、叶表皮细胞菟丝子等寄生植物硝化细菌【易错提醒】(3)下列①-④代表生理过程，A-D代表能量，请在图上标注生理过程名称和能量来源。光合作用化能合成作用有氧呼吸无氧呼吸太阳葡萄糖氨氧化葡萄糖【反馈练习】4.化能合成作用与光合作用的对比项目光合作用化能合成作用条件光、色素、酶酶原料CO2和H2O等无机物产物

等有机物能量来源________________________________生物种类绿色植物、蓝细菌等

、硫细菌等糖类光能某些无机物氧化时释放的能量硝化细菌(1)植物细胞产生的O2只能来自光合作用(2021·山东，16C)(

)提示光合作用通过H2O的光解可以产生O2，另外，植物细胞中具有过氧化氢酶，可以催化H2O2水解为H2O和O2。×判断正误(2)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少(2023·湖北，11D)(

)提示光反应中生成NADPH。×(3)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原(2021·湖南，7B)(

)(4)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(2021·湖南，7C)(

)(5)光合作用的解析促进花期控制技术的成熟(2024·广东，4C)(

)√提示光合作用的解析主要是对植物的光合作用机制进行研究，而花期控制技术更多地涉及植物激素、环境因素等方面的知识，光合作用的解析与花期控制技术的成熟关系不大。√×光合作用原理的拓展光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。1.如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程，ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，则：

(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为

；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给_______(电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在________

中。氧和H＋NADP＋NADPH和ATP(2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有________________

。(3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有

。合成ATP依赖于

形成的电化学势能。水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋运输H＋和催化ATP的合成类囊体膜两侧的H＋浓度差2.如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。(1)其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器对这两类物质的转运比例为

。(2)将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为______________________________________________________________________________________________________。(3)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是

。1∶1外界磷酸浓度低，不利于磷酸丙糖的输出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受阻，从而影响CO2的固定非还原糖较稳定3.如图2中T0～T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体中某两种化合物(NADPH、ADP、C3或C5)的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的浓度，则物质甲、乙分别指的是

。若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是

。C5、NADPHADP、C34.科研人员利用“间隙光”来测定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如图3所示。据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时相比，“间隙光”处理的光合作用效率

(填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合作用效率，原因是“间隙光”处理时能

。图3中曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率

(填“更快”或“更慢”)。图3中两条曲线所围成的面积S1

(填“大于”“等于”或“小于”)S2。大于充分利用光合作用光反应产生的NADPH和ATP更快等于提示S1面积相当于光照时光反应积累的NADPH和ATP，而这些NADPH和ATP在后续的黑暗处理时被暗反应所消耗，所以S1与S2大致相等。

环境改变时光合作用各物质含量的变化分析1.“来源－去路”法叶绿体中的色素可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPHCO2浓度不变NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照减弱光照增强减少减少减少减少增加增加增加增加环境改变时光合作用各物质含量的变化分析1.“来源－去路”法叶绿体中的色素可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH光照不变NADPH、ATPC3C5

（CH2O）CO2浓度减少CO2浓度增加增加增加增加增加减少减少减少减少环境改变时光合作用各物质含量的变化分析2.模型法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考向一光合作用的原理1.(2021·重庆，6)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图如下。据图分析，下列叙述错误的是A.水光解产生的O2若被有氧呼吸

利用，最少要穿过4层膜B.NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)

结合形成NADPHC.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节√水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜的内侧，若被有氧呼吸利用，则O2在线粒体内膜上被利用，O2从叶绿体类囊体薄膜开始，穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，再穿过线粒体的2层膜，所以至少要穿过5层膜，A错误。2.(2022·重庆，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持_____(填“低温”或“常温”)。保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂低温(2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_________________________________________________________________________________________。

实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是_______________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是_____。类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高水(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有____________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有______________________________(答两点)。NADPH、ATP和CO2增加CO2浓度和适当提高环境温度考向二光合作用中光反应和暗反应的关系3.(2023·天津，9)如图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是A.物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO－3进入细胞质基质B.HCO－3利用通道蛋白从细胞质基质

进入叶绿体基质C.水光解产生的H＋提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质D.光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境√进入叶绿体基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误。4.(2025·黑龙江省实验中学检测)如图是黑农5号大豆叶肉细胞光合作用过程示意图(字母代表物质)，PSBS是一种类囊体膜蛋白，它能感应类囊体腔内H＋的浓度而被激活，从而抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，防止强光对叶肉细胞造成损伤，下列相关说法错误的是A.H＋经过Z蛋白外流的同时，细胞利用C物质来合成B物质B.叶绿素分子中被光激发的e－，经传递

到达D结合H＋后生成NADPHC.提高Z蛋白的活性不利于PSBS发挥功能D.物质F浓度降低至原浓度一半时，短时间内C5化合物的含量将升高√由图可知，C、E可用于C3的还原，故E是NADPH，B是ADP和Pi，C是ATP，当H＋顺浓度梯度经过Z蛋白运输时，利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP，即B物质被用来合成了C物质，A错误；下列关于光合作用的叙述，错误的是A.能进行光合作用的生物都含有叶绿体B.光反应在叶绿体的类囊体上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行C