2027届高三生物一轮复习课件：第3单元　第10讲　第二课时　光合作用原理

第10讲第二课时光合作用原理考点一考点二目录索引

高考真题•演练考点一光合作用的原理和过程必备知识•精读教材1.光合作用的概念与反应式(1)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。

(2)总反应式:CO2+H2O(CH2O)+O2。叶绿体光能二氧化碳和水有机物氧气2.光合作用的原理

(1)填写图中序号所代表的物质或结构。①

;②

;③

;④

。Ⅰ是

;Ⅱ是

。

O2NADP+ADP+Pi

C5

光反应

暗反应

(2)光反应与暗反应的比较

阶段光反应暗反应区别条件

、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+等

多种酶、ATP、NADPH、CO2等场所类囊体薄膜

物质变化①水的光解2H2O

,

NADPH②ATP的形成ADP+Pi+能量

ATP+H2O①CO2的固定

②C3的还原2C3

光叶绿体基质4H++O2+电子

H++NADP++电子

CO2+C52C3(CH2O)+C5阶段光反应暗反应区别能量变化光能转变成

ATP和NADPH中活跃的化学能转变成储存在(CH2O)中的稳定的化学能联系①光反应为暗反应提供

,暗反应为光反应提供

。②没有光反应,则暗反应无法进行,没有暗反应,则有机物无法合成

ATP和NADPH中活跃的化学能

ATP和NADPHADP、Pi、NADP+

(3)元素的转移途径

NADP3H(C3H2O)14C3(14CH2O)、14C518O2C3

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能量来源

释放的能量

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

无机物氧化硝化细菌CO2和H2O教材深挖(必修1

P103图5-14拓展)光照停止后暗反应在短时间内仍然能够持续,但无法长时间正常进行,原因是

。

提示

暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH,停止光照后光反应停止,叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间,但是这段时间后,暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行易错排查(1)类囊体膜上消耗H2O,而线粒体基质中生成H2O。(2025·河北卷)(

)(2)光合作用中,水的光解发生在类囊体薄膜上。(2024·江西卷)(

)(3)高温使作物叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷)(

)(4)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(

)(5)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(

)(6)光合作用的产物有淀粉和蔗糖,淀粉和蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。(

)×√××××科学思维•教考衔接1.光系统与光合磷酸化(根据2021·重庆卷情境设计)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。(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。

O2和H+NADP+

NADPH和ATP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.光合作用产物的运输(根据2020·江苏卷情境设计)大豆与根瘤菌是互利共生关系,下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题。(1)上图所示的代谢途径中,催化固定CO2形成PGA的酶在

中,PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于

中。

叶绿体基质

细胞质基质(2)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自

;根瘤中合成ATP的能量主要源于

的分解。

(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

。

光能糖类非还原糖较稳定关键能力•练透考法命题角度一

光合膜系统结构与功能的适配1.(2025·黑吉辽蒙卷)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜,下列叙述正确的是(

)A.ATP、ADP和Pi通过NTT时,无需与NTT结合B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生D.光照充足,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止D解析

载体蛋白运输物质时,需与被运输物质结合,A项错误。NTT顺浓度梯度运输物质,运输方式属于协助扩散,B项错误。黑暗条件下,叶绿体不能进行光反应产生ATP,进入叶绿体基质的ATP主要由线粒体产生,细胞质基质是有氧呼吸第一阶段的场所,也可提供少量ATP,C项错误。光照充足时,叶绿体光反应产生ATP,叶绿体基质内ATP增多、ADP减少,NTT顺浓度梯度运出ADP的数量会减少甚至停止,D项正确。2.(2025·重庆模拟)类囊体膜蛋白排列和光反应产物的形成过程如图所示。据图分析,下列叙述错误的是(

)A.水光解产生的O2被有氧呼吸利用,最少要穿过5层生物膜B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPHC.完成光能转换所需电子(e-)的最终来源是水D.光反应产生的ATP只能用于暗反应中C3的还原D解析

水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜内侧,若被有氧呼吸利用,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,穿过线粒体的2层膜,所以至少要穿过5层膜,A项正确。光反应中NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH,然后在暗反应过程中被消耗,B项正确。完成光能转换所需电子(e-)的最终来源是水,C项正确。由题图可知,光反应产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应,D项错误。命题角度二

能量转化链与物质追踪路径3.(2025·广东广州模拟)在光合作用的光反应中,叶绿素吸收的光能会被转化成电子进行传递。电子从光系统Ⅱ(PSⅡ)转移到光系统Ⅰ(PSⅠ),最终生成NADPH。除此之外,PSⅡ还负责光合生物中水的光依赖性氧化,同时释放O2和质子(H+),质子可以推动ATP合成,过程如图所示。下列相关叙述错误的是(

)A.PSⅡ具有吸收、利用光能,并进行电子传递的作用B.破坏PSⅡ会影响光反应中氧气的释放和ATP的合成C.若降低B侧的H+浓度,则有利于光反应过程中产生ATPD.通过光合电子传递链,光能可转化到NADPH和ATP中C解析

由题图可知,类囊体薄膜上的PSⅡ具有吸收、利用光能,并进行电子传递的作用,A项正确。由题意可知,PSⅡ负责光合作用过程中水的光解,同时释放O2和质子(H+),质子可以推动ATP合成,因此破坏PSⅡ会影响该过程中O2的释放和ATP的合成,B项正确。降低B侧的H+浓度,会减小类囊体薄膜两侧H+浓度差,不利于H+顺浓度运输到膜外,不利于ATP的合成,C项错误。叶绿素接受光的照射后被激发,在PSⅡ发生H2O的光解,释放势能高的电子,电子的最终供体是H2O,通过光合电子传递链,光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能,D项正确。考点二环境改变与光合作用各物质含量的变化分析突破题型•掌握解法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”分析各物质变化(1)光照强度变化:(2)CO2浓度变化:关键能力•练透考法1.(2025·广西北海模拟)研究人员取生长状态相同的绿色植物为材料,在相同的条件下分别给予A、B、C组t秒的光照—黑暗交替频率处理,且A、B、C组交替频率依次加大,给予D组连续光照t秒,检测到单位光照时间内D组光合作用产物总量略小于A组的两倍,具体处理过程如图所示。下列叙述正确的是(

)A.A~C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、AB.植物无法在黑暗条件下利用ATP和NADPH继续进行暗反应过程合成有机物C.若将条件“光照—黑暗”交替改为“红光—红外光”交替处理,则可以得到相同的结果D.该实验说明,在白天给予植物一定频率的遮光处理,更有利于农作物的增产A解析

D组光合作用产物总量略小于A组的两倍,说明光照结束后仍可进行一段时间的暗反应,由于光照—黑暗交替频率依次加大(A组最低、C组最高),单位光照时间产物随交替频率增加而增加,C组高频交替时黑暗时间短,暗反应中断少,效率最高,故A~C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、A,A项正确。在短暂黑暗期间,植物还能利用光照时期光反应残留的少量ATP和NADPH继续进行暗反应过程合成有机物,B项错误。若将条件“光照—黑暗”交替改为“红光—红外光”交替处理,因普通白光中红光和蓝紫光能被光合色素吸收,红外光不能被光合色素吸收,所以条件改变后,光合色素捕获的光能情况不同,有机物的积累情况不同,C项错误。实验说明增大光照—黑暗的交替频率,光合速率可以提高,但白天遮光会缩短农作物的光照时间,同样不利于增产,D项错误。【以题悟道】

连续光照和间隔光照下的有机物分析

(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累,在光反应停止时,暗反应仍可持续进行一段时间,有机物还能继续合成。(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一直连续光照处理有机物的积累量要多。2.(2024·福建卷)叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系,科研人员将大豆叶片分为两组,A组不处理,B组用壳梭孢素处理,将两组叶片从黑暗中转移到光照下,测定光合速率,结果如图所示。下列分析正确的是(

)A.0min时,A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度B.30min时,B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组C.30min时,限制A组光合速率的主要因素是光照时间D.与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更长B解析

题图横坐标是光照时间,在0

min之前,A和B两组处于黑暗环境中一段时间,而B组已经用壳梭孢素处理,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放,所以B组和A组胞间CO2浓度不相等,A项错误。30

min时,B组的光合速率相对值高于A组,叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组,B项正确。随着光照时间增加,A组光合速率相对值不再改变,故30

min时,限制A组光合速率的主要因素不是光照时间,C项错误。由题意可知,叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期,B组达到最高平衡点用的光照时间比A组短,与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更短,D项错误。高考真题•演练1.(2025·山东卷改编)在低氧条件下,某单细胞藻的叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件,将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成两等份,一份形成松散菌—藻体,另一份形成致密菌—藻体,在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量,两种菌—藻体培养体系中的O2含量变化相同,结果如图所示。培养过程中,任意时刻两体系之间的光反应速率无差异。下列说法正确的是(

)A.菌—藻体不能同时产生O2和H2B.菌—藻体的致密程度可影响H2生成量C.H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜D.培养至72h,致密菌—藻体暗反应产生的有机物多于松散菌—藻体B解析

单细胞藻在叶绿体类囊体膜上进行光反应可以产生NADPH、O2和ATP,在叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NAD