2027届高考生物人教版一轮复习课件+3.4捕获光能的色素和结构

第三单元细胞的能量供应和利用第3课捕获光能的色素和结构、光合作用的原理★考点1光合色素的分布、吸收光谱及作用★考点2绿叶中色素的提取和分离试验一轮复习★考点3光合作用过程的综合分析1.提取光合色素用什么？分离色素用什么？分离方法是？二氧化硅、碳酸钙有什么用？2.色素带的分布与什么有关？顺序是？3.不同色素的含量？主要吸收什么光？★考点1绿叶中色素的提取和分离试验★考点2光合色素的分布、吸收光谱及作用【思考辨析】1.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。()分析:叶绿体中叶绿素的含量多于类胡萝卜素,叶绿素不吸收绿光,所以植物叶片呈现绿色。2.液泡中色素吸收的光能用于光合作用。()分析:液泡中色素不能吸收光能用于光合作用,叶绿体中的色素才行。3.光合作用需要的色素和酶分布在叶绿体基粒和基质中。 ()分析:叶绿体中吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上,在叶绿体基粒和基质中都有与光合作用有关的酶。×××探究·实践《绿叶中色素的提取与分离》（1）提取原理：1.实验原理p98（2）分离原理：叶绿体中的色素属于脂溶性色素,→能够溶解在有机溶剂无水乙醇中可用无水乙醇等有机溶剂来提取辨析：液泡中的花青素为水溶性

↓替代：体积分数95%乙醇+无水碳酸钠或丙酮绿叶中色素在层析液中的

不同，随层析液在滤纸上

不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。扩散速度溶解度层析液：20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成2.实验材料：新鲜的绿叶（保证色素含量高）分离方法：纸层析法2.实验步骤:A1A2A3BC1C2单层尼龙布ABC为什么研磨时要迅速？叶绿素不稳定，易被破坏，因此研磨要迅速、充分，以保证提取较多的色素。绿叶中色素的分离4.实验结果4条色素带：代表有四种色素排列顺序：代表色素的溶解度及扩散速度色素带宽窄：代表色素含量（橙黄色）（黄色）（蓝绿色）（黄绿色)类胡萝卜素（含量约占¼）叶绿素（含量约占¾）光合色素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素实验改进：圆形滤纸

●在滤纸的中央滴一滴色素提取液●再滴一滴层析液●由外向内依次是什么颜色？分别是什么色素？●色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈。胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b【扣点专练·通法悟道】P631.以新鲜菠菜叶为材料进行绿叶中色素的提取和分离实验,某小组得到如图所示结果。下列关于该结果的分析,正确的是(

)A.是正确操作后得到的理想结果B.可能是研磨时未加入CaCO3导致C.可能是研磨时未加入SiO2导致D.可能是提取时加入过量的无水乙醇√2.分析绿叶中色素的提取和分离实验中异常现象:异常现象发生的原因滤液绿色过浅(色素条带变窄)未加石英砂(SiO2),研磨不充分使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)太少一次加入大量的无水乙醇,色素浓度太低未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏滤纸条色素带重叠滤液细线不直滤液细线过粗滤纸条无色素带忘记画滤液细线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滤纸条色素带少未加碳酸钙导致叶绿素被破坏所用叶片为“黄叶”光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同，一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。不同色素对光的吸收差异阳光(白光)在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。光合色素主要吸收哪种波长的光？捕获光能的色素结论：光合色素主要吸收

和

。对照组实验组单一变量：有无经过光合色素红光蓝紫光结果：光屏出现明显的色光带结果：色光带变暗，且蓝紫光和红光大部分被吸收①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。②叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同。③类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光。光合色素的吸收光谱1:冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？应选无色的大棚塑料薄膜。因为太阳光由七色光组成，所以用无色的大棚塑料薄膜，植物可以获得更多的光能。2.阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？应选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。应用：结合色素的吸收光谱分析实际问题由液泡中的花青素所致黑暗或土壤缺N、Mg，都会使绿叶变黄，这是因为：_________________________________________________。叶片为何多为绿色？叶绿素＞类胡萝卜素秋天的叶为何会变黄？类胡萝卜素＞叶绿素某些植物叶为何出现红色、蓝色、紫色呢？缺光、N、Mg都会使叶绿素的合成减少而分解增多(秋天：低温、紫外线多)(叶绿素合成少而分解多)【叶色】绿色和黄色由_______中的光合色素决定，而红色、蓝色、紫色由_______中的花青素决定叶绿体液泡与生活的联系总结：植物色素比较项目光合色素细胞液色素存在部位叶绿体液泡溶解性脂溶性水溶性代表种类类胡萝卜素和叶绿素花青素颜色橙黄、黄、绿红、蓝、紫颜色变化不随pH改变变化颜色随pH改变变化颜色红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。内膜基粒类囊体基质类囊体薄膜上有吸收光能的色素、与光合作用有关的酶由类囊体堆叠而成有光合作用有关的酶外膜极大地扩展了受光面积，扩大色素和酶的附着位点。光学显微镜下（DNA、RNA、核糖体）叶绿体的结构适于进行光合作用电镜下类囊体基粒堆叠【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100)恩格尔曼的实验一

极细光束

均匀光照需氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位2.恩格尔曼在选材、实验设计上有何巧妙之处？设计： 选材：水绵：叶绿体螺旋带状，易观察

好氧细菌：可确定O2产生部位无空气的黑暗环境：对照设置：讨论：1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？极细的光束：有光与无光对照暴露阳光下：局部有光与完全曝光对照排除O2和光的干扰光合作用需要光；光合作用产生O2；光合作用的场所是叶绿体。用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域讨论：3.为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？光合色素主要吸收红光和蓝紫光在此波长照射下，叶绿体会释放氧气多4.综上所述，你认为叶绿体有何功能？捕获光能、进行光合作用物质和结构基础：【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100)恩格尔曼的实验二类囊体薄膜上——色素分子类囊体膜和叶绿体基质——光合酶四种光合色素对光的吸收有什么差别吗？练习与应用（P101）1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？反射绿光，吸收红、蓝紫光红藻绿藻褐藻反射红光，吸收蓝紫光较多反射黄光，吸收蓝紫光、绿光波长短，能到达深海区域波长长，分布在浅层波长适中，分布在中层①为什么研磨时要迅速？叶绿素不稳定，易被破坏，因此研磨要迅速、充分，以保证提取较多的色素。3.实验分析：②为什么盛放滤液的试管管口加棉塞？防止乙醇挥发和色素氧化③分析滤纸条上色素带宽窄不同的原因?不同种类的色素在绿叶中的含量不同，含量多的色素带宽，反之色素带窄。【高考警示钟】色素提取实验中的两个认识误区(1)误认为提取与分离光合色素的试剂相同:提取光合色素用无水乙醇,分离光合色素用层析液。(2)误认为观察色素提取液均呈现绿色:由于叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光,绿光几乎不被吸收,因此对着光源(透射光)为绿色,背着光源(反射光)为红色。

【拓展延伸】色素提取中的问题及应对措施(1)关于取材:①不选取:蜡质和草质的叶片。原因是蜡质和草质的叶片不易磨碎,叶绿体中的色素不易被充分释放出来,影响实验效果。②应选取:鲜绿的,光合色素含量较高,细胞含水量少且软的叶片。原因是叶绿体中的色素不溶于水,水分多了不利于叶绿体中色素的提取。(2)关于画线:①易出现画上的滤液细线中色素过少、画得过宽或不均匀的问题,影响分离效果。②应对措施。a.把滤纸条翻过来在背面同样位置再画滤液细线以增加滤液细线色素的量;b.还可以借助直尺,把直尺翻过来背面朝上,这样画的滤液细线细而直,滤液又不会画到直尺上。(3)关于滤纸条。①易出现问题:滤纸条贴在烧杯内壁或滤液细线浸没在层析液中,使实验失败。②应对措施。a.将滤纸条微斜靠着烧杯内壁插入层析液中;b.将滤纸条上端固定在培养皿盖上,并垂直放入。高频考点·通法悟道★考点1光合色素的分布、吸收光谱及作用【核心·归纳与整合】1.光合色素的吸收光谱及作用图解:(1)叶绿体中的色素只吸收可见光,而对红外光和紫外光等不吸收;叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)两类色素除吸收上述各类光外,对其他光也有不同程度的吸收,但对绿光吸收最少,故对阳光而言,最有效的光是红光和蓝紫光,最无效的光是绿光。教材深挖：新教材P一101，拓展应用1海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、

褐藻、

红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？藻类色素种类含量最多的色素绿藻叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光褐藻叶绿素a、叶绿素c、胡萝卜素、6种叶黄素某种叶黄素主要吸收绿光蓝紫光，反射红黄光红藻叶绿素a、叶绿素d、胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素藻红素主要吸收蓝紫光,反射红光扩展：藻类都必须含有的光合色素是叶绿素a,因为叶绿色a是转化光能的色素。其他色素主要是吸收和传递光能。藻类含量最多的色素水层及主要存在的光绿藻叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光浅水层：存在红光和蓝紫光。褐藻某种叶黄素主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光中水层：存在绿光、蓝紫光红藻藻红素主要吸收蓝紫光,反射红光深水层：存在蓝紫光水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是短波长的光,因此,吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光和绿光较多的褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层。海洋中的藻类垂直分布是海洋群落垂直结构的体现，有效的避免的竞争，充分利用了光能。根据色素对不同波长的光的吸收的特点，想一想温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光；与生活的联系2.如图表示叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。下面说法正确的是(

)A.土壤中缺乏镁时,植物叶片对420~470nm波长的光的利用量会增加B.用纸层析法分离色素后得到的色素带的宽度,反映了色素在层析液中溶解度的大小C.叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作用,且在转化光能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化D.用不同波长的光照射植物叶片,得到的光合作用产物完全相同√教材隐性知识：①源于必修1P104“相关信息”：光合作用的产物有一部分是_____，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入

，再通过韧皮部运输到植株各处。淀粉筛管【解析】选C。镁是组成叶绿素的重要元素,土壤中缺乏镁时,叶绿素合成减少,因此植物叶片对420~470nm波长的光的利用量会减少,A错误;用纸层析法分离色素后得到的色素带的宽度,反映了色素的含量,B错误;叶绿素和类胡萝卜素吸收的不同波长的光都可以用于光合作用,且在转化光能过程中会引起叶绿体基质pH发生变化,C正确;植物对不同波长的光有不同的吸光率,因此用不同波长的光照射植物叶片,得到的光合作用产物不完全相同,D错误。3.光合作用是整个自然界最根本的化学反应之一。因为有了光合作用的存在,绝大多数的动物和微生物才得以生存在这个星球上。下列关于光合作用的说法正确的是(

)A.叶绿体内的光合色素都能吸收、传递、转化光能促进光反应的顺利进行B.暗处理会得到黄化幼苗,说明色素的合成需要一定的光照条件C.在植物细胞中,ATP合成酶只存在于叶绿体类囊体膜上D.参与CO2固定为糖分的酶只在叶绿体基质中存在√【解析】选D。叶绿体内的光合色素都能吸收、传递光能,但只有少数的叶绿素a才能转化光能,A错误;暗处理会得到缺少叶绿素的黄化幼苗,说明叶绿素的合成需要一定的光照条件,B错误;ATP合成过程发生在光合作用和细胞呼吸中,在植物细胞中,ATP合成酶存在于叶绿体类囊体膜上,也存在于线粒体内膜等结构中,C错误;暗反应过程将CO2最终转化为糖类等有机物,而暗反应的场所是叶绿体基质,故参与CO2固定为糖的酶只在叶绿体基质中存在,D正确。课前提问

6.51、实验：绿叶中色素的提取与分离中，提取液是

。分离方法是

。2、分离结果有几条色素带？由上至下分列是什么颜色？代表哪种色素？3、4种光合色素主要吸收哪种光？反应阶段光反应暗反应反应部位物质变化能量变化联系实质②光反应停止后，暗反应很快也会停止。①光反应为暗反应提供

；暗反应为光反应提供

；光合作用的过程及反应式?(1)概念：指绿色植物通过

，利用光能，把

转化成储存着能量的

，并且释放出

的过程。

(2)总反应式：

。

叶绿体

二氧化碳和水

氧气

场所条件产物原料CO2+H2O(CH2O)+O2叶绿体光能1光合作用的概念及反应式有机物1、叶绿体如何将光能转化为储存在糖类中的化学能（能量转化情况）？2、光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？糖类叶绿体并不是进行光合作用的必要条件:能进行光合作用的生物不一定含有叶绿体,如蓝细菌(只要有与光合作用有关的色素和酶,在条件适宜时即可进行光合作用)。资料1：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被

分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。

CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)初步判断：氧来自

的可能性较小，较可能来源于

。资料2：1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用

甲醛不能通过光合作用转化成糖2探索光合作用原理的部分实验CO2H2O资料3：1937年，英国科学家希尔。希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应称作希尔反应。O2H+离体的叶绿体悬浮液

能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。讨论1.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？思考：如何追踪O的转移？用什么方法？如何设计实验进行探究？同位素标记法p51用16O的同位素18O

不能。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接

观察到氧元素的转移。讨论2.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产

生的氧气中的氧元素全部都来自水？希尔反应:CO2H218OC18O2H2O18O2O2讨论3：分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论？光合作用释放的O2中的氧元素全部来源于H2O，而并不来源于CO22探索光合作用原理的部分实验光照射下的小球藻悬浮液资料4：1941年美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）延伸思考2：该实验有对照组吗？满足对照原则吗？无单独对照组实验组相互对照（对比实验）延伸思考1：如何检测试管中释放的是18O2还是O2？通过检测相对分子质量判断：O2（32）、18O2（36）注意：不能通过检测放射性判断：18O2是无放射性的同位素2探索光合作用原理的部分实验资料4：1941年美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）CO2H218OC18O2H2O18O2O2光照射下的小球藻悬浮液时间/发现者内容19世纪末科学界普遍认为,在光合作用中,CO2分子的C和O被分开,___被释放,C与H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖1928年科学家发现甲醛对植物有_____作用,而且甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年希尔(英国)在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下_______________1941年鲁宾、卡门(美国)用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气的来源,+CO2→植物→18O2,H2O+C18O2→植物→O2,得出光合作用释放的氧全部来自___1954年阿尔农(美国)在光照下,叶绿体可合成_____,这一过程总是与_________相伴随20世纪40年代卡尔文(美国)用经过14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪放射性14C的去向,最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的O2毒害可以释放出氧气水ATP水的光解2探索光合作用原理的部分实验检测相对分子质量注意：不能通过检测放射性判断：18O2是无放射性的同位素

√【解析】选D。恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布,直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧,A正确;鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法,用18O分别标记两组实验中的H2O和CO2,证明光合作用产生的O2中的O全部来自H2O,B正确;希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下可释放氧气,说明离体叶绿体在适当条件下能进行水的光解,阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随,但是不能证明植物光合作用可以合成ATP,因而发现ATP和NADPH的形成发生在光反应过程中,场所为叶绿体类囊体的薄膜上,C正确;卡尔文采用14C标记CO2,供小球藻利用,探明了二氧化碳中的碳是如何转化为有机物中的碳的,即从CO2→C3→有机物,D错误。教材隐性知识：①源于必修1P103“思考·讨论”：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。提示：如图所示类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ3.主要产物：O2、ATP、NADPH1.物质变化：2.能量变化：光能

ATP、NADPH中活跃的化学能3光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上场所：条件：C5CO22C3NADPH供氢酶(CH2O)[糖类]还原酶ATPADP+PiNADPH(1)CO2的固定：CO2＋C52C3酶(2)C3的还原：ATP

叶绿体的基质中NADPH和ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)糖类+C5酶NADPH、ATP、酶场所：条件：1.物质变化2.能量变化：NADP+ADP+Pi4暗反应阶段必修1P104“相关信息”：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)。ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2课本p1061.NADPH和ATP的移动路径是什么？类囊体薄膜→叶绿体基质①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量2.NADPH的作用？3.光反应为暗反应提供什么？ATP、NADPH反应阶段光反应暗反应反应部位反应条件物质变化原料产物能量变化联系实质类囊体薄膜叶绿体基质光、色素、酶酶CO2的固定:C3的还原:

光能→ATP、NADPH中活跃的化学能活跃的化学能→有机物中稳定的化学能H2O、ADP、Pi、NADP+

ADP、Pi、

NADP+

、（CH2O）合成有机物，贮存能量O2、ATP、NADPHCO2、ATP、NADPH水的光解：ATP的合成：NADPH的合成：H2OH++O2光能叶绿体ADP+Pi

+能量ATP酶NADP++H+

NADPH酶NADPHATP、酶2C3（CH2O）+C5②光反应停止后，暗反应很快也会停止。光反应与暗反应的比较①光反应为暗反应提供

；暗反应为光反应提供

；NADPH、ATPNADP+、ADP、PiC5+CO2→2C3酶吸收、传递、转化光能NADPH①3H的转移②14C的转移③18O的转移：3H2O(C3H2O)光反应暗反应（14CH2O）14CO2

CO2的固定14C3

C3的还原（CH218O）18O2

H218O光反应C18O2

C3CO2的固定C3的还原光合作用中元素的转移2.光合作用:(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。(2)光合作用的过程:叶绿体光能二氧化碳和水有机物氧气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CO2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光照不变C3C5

（CH2O）NADPH、ATPCO2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2.“模型法”表示C3和C5等的含量变化C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP【命题探究·释疑解惑】【典例】人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是_________________________________________________________。

聚焦考查点:环境变化对光合作用的影响情况。【解析】正常运转过程中气泵突然停转,系统中CO2突然减少,CO2的固定减弱,但短时间内C3的还原不变,则短时间内乙(C3)的含量将减少。若气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+就会不足,进而影响模块2中的能量转换效率。减少模块3为模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+不足2.(2026·潮州模拟)桑树是一种多功能树种,它适应性强、易于栽培,既可用于城市绿化和水土保持,也可作为养蚕业的基础资源。如图是生物兴趣小组绘制的桑叶光合作用过程的示意图,其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用过程的两个阶段,①~④表示物质。下列叙述正确的是(

)A.Ⅰ过程只在有光照下进行,Ⅱ过程有无光照都能持续进行B.①②均可参与Ⅱ过程,②、ATP均可为④的合成提供能量C.与光合作用有关的色素、酶分别位于类囊体薄膜、基质中D.适宜光照条件下突然提高③的浓度,短时间内叶绿体中C5/C3的值会降低√【解析】选D。题图中的Ⅰ、Ⅱ分别是光反应和暗反应,没有光照则光反应不能进行,虽然暗反应不直接依赖于光,但暗反应需要光反应提供物质NADPH和ATP,如果光反应不能进行,则暗反应也不能持续进行,A错误;①是水光解的产物,包括氧气等,氧气不参与Ⅱ暗反应过程,②是NADPH,与ATP均可为④的合成提供能量,B错误;与光合作用有关的色素只存在于叶绿体的类囊体薄膜上,而酶在叶绿体的类囊体薄膜和基质中均含有,C错误;③是CO2,适宜光照条件下突然提高CO2的浓度,短时间内C3的产生速率加快,而固定CO2会消耗更多的C5,则C5的含量会降低,短时间内C3的还原不变,C3含量增多,故短时间内叶绿体中C5/C3的值会降低,D正确。能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量注意区分硝化细菌和固氮型微生物:固氮菌将N2转化为植物可利用的氮肥，提高土壤肥力五、化能合成作用化能自养型生物(3)光合作用的化学反应式:________________________,其中_______表示糖类。(4)光合作用的意义:①光合作用产生的有机物除供自身利用外,还为所有异养生物提供食物。②光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。3.化能合成作用:(1)概念:自然界中还有一些微生物利用体外环境中的某___________________来制造有机物,此过程称为化能合成作用,此类生物属化能自养型生物。(2)过程:CO2+H2O(CH2O)+O2(CH2O)无机物氧化时所释放的能量(3)代表生物:_________、硫细菌、铁细菌等。(4)合成有机物时所用的能量是不同的，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是化学能。硝化细菌教材隐性知识：①源于必修1P104“相关信息”：光合作用的产物有一部分是_____，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入

，再通过韧皮部运输到植株各处。淀粉筛管②源于必修1P106“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【教材·挖掘与延伸】植物工厂里不用发绿光的光源,原因________________________________________。2.习题改编(必修1P101):“练习与应用·拓展应用”海洋中的藻类,习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻,它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。分析原因:这种现象与_____________________________________________。3.资料延伸(必修1P104):“相关信息”光合作用的产物有一部分是_____,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入_____,再通过韧皮部运输到植株各处。淀粉筛管这种波长的光很少被光合色素吸收,因此不能驱动合成有机物光能捕获有关,即不同颜色的藻类吸收不同波长的光★考点3光合作用过程的综合分析【核心·归纳与整合】1.明确光反应与暗反应的联系:(1)光反应为暗反应提供NADPH、ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi。(2)没有光反应,暗反应无法进行,没有暗反应,有机物无法合成。(3)光反应中光能转换为化学能并非只储存于ATP中,NADPH中也含有能量。(4)C3还原消耗的能量不只来自ATP,还可由NADPH提供。（3）光反应和暗反应之间的联系①光反应为暗反应提供两种重要物质：NADPH([H])和ATP，NADPH既可作还原剂，又可提供能量；暗反应为光反应也提供三种物质：ADP、Pi以及NADP＋，注意产生位置和移动方向。②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。③光反应产生的ATP主要用于暗反应，呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动④光合作用产生的[H]（光反应产生）是NADPH，呼吸作用产生的[H]（有氧呼吸第一、第二阶段产生）是NADH，所以它们不是同一种物质。P一93,103[2016年江苏高考第32题第3小题]（3）叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2,也参与叶绿体中生物大分子

的合成。核酸、蛋白质2.厘清光合作用中元素去向:(1)反应式:(2)同位素标记元素转移途径:3.分析环境改变时光合作用各物质含量的变化曲线:(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的含量变化:①以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。②以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,NADPH和ATP含量变化是一致的。③具体分析时只有厘清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能准确作出判断。④起始值C3高于C5(约为其2倍)。易错辨析1.鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用的产物是淀粉。()分析:鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用的产物——氧气中的氧来自水。2.植物细胞产生的O2只能来自光合作用。()分析:植物细胞中H2O2分解也能产生O2。3.颤蓝细菌也能进行光合作用制造有机物。()××√4.光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。()分析:ATP移动方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质。5.在光合作用中C从CO2开始先后经C3、C5最后形成糖类。()分析:在光合作用中C元素从CO2经C3形成糖类,不经过C5。××长句表达1.(必修1P102“思考·讨论”拓展)鲁宾、卡门实验中,不能对同一实验中的CO2和H2O同时进行标记,因为___________________________________________。2.(必修1P103“图5-14”延伸)光照停止后暗反应短时间仍然能够持续,但无法长时间正常进行,原因是:暗反应中C3还原需要光反应提供ATP和NADPH,停止光照后________________________________________________________________________。若同时标记CO2和H2O,则无法分辨氧气的来源光反应停止,暗反应将ATP和NADPH消耗尽后,因缺少ATP和NADPH而无法进行破解策略

分析环境改变时光合作用各物质变化下图中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:结论:C3和C5变化趋势始终相反,C5和NADPH、ATP变化趋势始终相同。从教材走向高考3.(必修1P101“拓展应用”T2改编)植物工厂会在人工精密控制光照、温度、湿度、CO2浓度和营养液成分等条件下,生产蔬菜和其他植物。为提高植物工厂的产量,某科研团队研究不同红、蓝光配比和光强对生菜叶片光合能力的影响。实验结果如图甲、乙所示。注:B表示蓝光,R表示红光;R/B表示红、蓝光按一定的配比同时照射;各处理组的光照强度为图甲400klx、图乙200klx。(1)植物工厂的塑料大棚常选用__________色塑料薄膜,所以生菜光合速率高。根据实验结果,该植物工厂水培生产生菜时,应配置________________(填写颜色和配比)的LED灯,理由是_____________________________________________________________________________。

无(或白)

红、蓝光配比为1

在光照强度为200klx或400klx时,均是红、蓝光配比为1时生菜的光合速率最大【解析】(1)无色或白色塑料薄膜允许各色光透过,因此生菜光合速率高。依据题图可知,在光照强度为200klx或400klx时,均是红、蓝光配比为1时生菜的光合速率最大,因此要配置红、蓝光配比为1的LED灯。(2)依据图甲和图乙,分析不同红、蓝光配比和光强对生菜叶片光合能力的影响:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(至少写出两点)。

(3)除红、蓝光配比和光强外,植物工厂在光照方面还可以采取什么措施提高生菜的产量?____________________________________________________(写出一点)。

除B处理组外,生菜叶片的光合速率随着R/B值的减小而增大;B处理组下生菜叶片的光合速率略低于R/B=1处理组;不同光强下R/B处理组对生菜叶片光合速率影响的变化趋势一致,但提高光照强度显著增强了生菜叶片的光合速率控制适宜的光照时间或强弱光照交替照射【解析】(2)由题图甲、乙分析,可得出以下几点:除B处理组外,生菜叶片的光合速率随着R/B值的减小而增大;B处理组下生菜叶片的光合速率略低于R/B=1处理组;不同光强下R/B处理对生菜叶片光合速率影响的变化趋势一致,但提高光照强度显著增强了生菜叶片的光合速率。(3)影响植物光合作用的因素有光照强度、光照时间、光质、温度等,因此可通过控制适宜的光照强度、控制适宜的光照时间、控制红蓝光适宜的比例、强弱光照的交替来提高光合产物量,进而实现增产。悟高考·瞻动向体验高考·淬炼考能1.(2024·广东高考)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是(

)A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨B.研磨时用水补充损失的提取液C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析D.用过的层析液直接倒入下水道√【解析】选C。本题考查光合色素的提取与分离实验。本实验目的是用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,应选择新鲜程度不同的叶片分开研磨,A错误;色素溶于有机溶剂,提取液为无水乙醇,光合色素不溶于水,B错误;由于滤纸条不会相互影响,且层析液成分相同,故两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析,C正确;用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯,不能直接倒入下水道,D错误。2.(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(

)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√【解析】选D。本题考查叶绿体中的色素的元素组成、分布、功能和提取的相关知识。氮元素和镁元素是构成叶绿素的重要元素,A正确;叶绿体中的光合色素均分布在叶绿体类囊体的薄膜上,B正确;由于类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,所以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,随层析液在滤纸条上的扩散速度越快,D错误。3.(2023·湖北高考)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体,PSⅡ光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现,PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(

)A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,不利于对光能的捕获D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2√【解析】选C。本题考查植物光合作用中的光反应阶段。叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,LHCⅡ与PSⅡ分离减少,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强,A正确;Mg2+是叶绿素的组成成分,其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少,导致对光能的捕获减弱,B正确;弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,增强对光能的捕获,C错误;PSⅡ光复合体能吸收光能,并分解水,水的光解产生H+、电子和O2,D正确。4.(2022·山东高考)强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。分组处理甲清水乙BR丙BR+L(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光是___________。

(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有________________________________、_________________________________________________(答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是________________________________________________。

蓝紫光NADPH、ATP等的浓度不再增加CO2浓度有限(或其他合理答案,两空答案顺序可颠倒)光能的吸收速率继续增加,使水的光解速率继续增加(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制___________(填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过___________________________发挥作用。

减弱促进光反应关键蛋白的合成【解析】本题考查光合色素的作用、影响光合速率的因素及对照实验的分析。(1)胡萝卜素在层析液中溶解度最高,所以随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素,主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的浓度、温度等;内部因素有酶的活性、色素的含量、NADPH和ATP的含量等。强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,可能的原因有NADPH、ATP等的浓度不再增加、CO2浓度有限等;氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内,光能的吸收速率继续增加,水光解产生氧气的速率继续增加。【解析】(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光合作用强度较高,说明加入BR后光抑制减弱;乙组用BR处理,丙组用BR和试剂L处理,与丙组相比,乙组光合作用强度较高,由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成,说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。瞭望高考·探悟动态锁定新情境:人造叶绿体研究科学家成功研制了人造叶绿体,该研究从菠菜中分离出类囊体,与多种酶一起包裹在磷脂构成的油包水小液滴中,该系统在光照条件下实现了CO2的固定。人造叶绿体的结构及相关反应过程如图所示,CETCH循环是一种新的二氧化碳—有机物化学循环。基于核心素养的新考向:1.(结构与功能观)由图可推测人