高三一轮学案生物（人教版）第三单元第3课时光合作用的原理

第13课时光合作用的原理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。考情分析光合作用的原理2023·天津·T92023·湖北·T82023·全国甲·T·重庆·T232021·广东·T·湖南·T·河北·T·重庆·T62020·天津·T51．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用________，将________________转化成储存着能量的______________，并且释放出________的过程。2．光合作用的反应式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(叶绿体))(CH2O)＋O2。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______下进行不直接依赖光场所在叶绿体内的______________上进行在叶绿体____________中进行物质转化①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(色素))2H＋＋eq\f(1,2)O2＋2e－②NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3②C3的还原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))C5＋(CH2O)③ATP的水解：ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量④NADPH的分解：NADPHeq\o(→,\s\up7(酶))NADP＋＋H＋＋2e－能量转化光能→____________ATP和NADPH中的化学能→______________联系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＋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(1)植物细胞产生的O2只能来自光合作用(2021·山东，16C)()(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)()(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)()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。(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。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________________。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________________。4．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。环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质变化如图中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等物质含量变化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”)。(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___________________。(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____________。(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)。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HCOeq\o\al(－,3)进入细胞质基质B．HCOeq\o\al(－,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一、过教材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．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NADPHD．光反应吸收光能形成ATP和NADPH，暗反应将ATP和NADPH中的化学能储存在有机物中E．小麦CO2的固定需要消耗能量F．光合作用的暗反应能为光反应提供Pi、ADP和NADP＋G．生产者都通过光合作用固定CO2H．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二、过高考1．(2022·全国甲，29节选)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是_____________________________________________________________(答出1点即可)。2．(2023·全国甲，29节选)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。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(2021·河北，19节选)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与______离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动________________________两种物质的合成以及______的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到__________________________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。答案精析整合1．光能二氧化碳和水有机物氧气3．光类囊体薄膜基质ATP和NADPH中的化学能有机物中的化学能4．糖类光能某些无机物氧化时释放的能量硝化细菌判断正误(1)×[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。](2)×[光反应中生成NADPH。](3)√(4)√(5)×[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。]提升1．(1)氧和H＋NADP＋NADPH和ATP(2)水的光解产生H＋；PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋(3)运输H＋和催化ATP的合成类囊体膜两侧的H＋浓度差2．(1)1∶1(2)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(3)非还原糖较稳定3．C5、NADPHADP、C34．大于充分利用光合作用光反应产生的NADPH和ATP更快等于[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。]评价1．A[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．(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂低温(2)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)类囊体膜外H＋被转移到