第3讲光合作用

第3讲光合作用考点定标1.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。2．活动：绿叶中色素的提取和分离。考情解码1.捕获光能的色素和结构2025·河北卷·T5;2025·山东卷·T13;2025·四川卷·T16；2024·河北卷·T19;2024·广东卷·T3;2024·甘肃卷·T17；2024·贵州卷·T3;2023·全国乙卷·T2;2023·江苏卷·T12；2023·浙江1月卷·T23;2023·广东卷·T18;2023·全国甲卷·T292.光合作用的原理2025·江苏卷·T21;2025·浙江1月卷·T22;2024·湖南卷·T17；2023·江苏卷·T19;2023·湖北卷·T8;2023·河北卷·T193.影响光合作用的因素及其应用2025·黑吉辽内蒙古卷·T21;2025·河南卷·T17;2025·安徽卷·T2；2024·北京卷·T4;2024·湖北卷·T4;2024·安徽卷·T16；2023·辽宁卷·T21;2023·海南卷·T16;2023·北京卷·T3；2023·福建卷·T14;2023·重庆卷·T19;2023·广东卷·T18；2023·全国乙卷·T29;2023·山东卷·T214.光合作用与细胞呼吸的联系2025·河北卷·T4;2024·黑吉辽卷·T21;2024·新课标卷·T31；2024·山东卷·T21;2024·广东卷·T20;2023·全国乙卷·T29；2023·江苏卷·T19;2023·河北卷·T19;2023·辽宁卷·T21；2023·广东卷·T18;2023·重庆卷·T19考点一捕获光能的色素和叶绿体的结构 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(2024·广东卷，3B)某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，研磨时用水补充损失的提取液。()(2)(2024·广东卷，3CD)某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，将两组滤纸条置于同一烧杯中层析，用过的层析液直接倒入下水道。()(3)(全国乙卷，2D)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。()(4)(河北卷，3C)纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。()(5)(北京卷，13C)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。()(6)(江苏卷，17A改编)提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏色素。()(7)(全国乙卷，2A)氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．绿叶中色素的提取和分离实验(1)实验原理(2)实验装置(3)实验步骤(4)实验结果及分析师说解惑1．绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析2．光合色素与细胞液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2.叶绿体的结构及其中的色素(1)光合作用的结构——叶绿体(2)叶绿体中色素的吸收光谱分析由图可以看出：师说解惑1．关于光合色素的四点提醒(1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝细菌等)，但是都含有光合色素。(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。(3)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。(4)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。2．影响叶绿素合成的三大因素任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(必修1P98“探究·实践”拓展)分离叶绿体中的色素，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4个不同颜色的同心圆，则①～④依次对应哪种色素及颜色？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(必修1P99图5-12拓展)(1)从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a________。(2)研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。预测：在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b的值________，弱光下的吸光能力________，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。3．(必修1P99“旁栏思考题”)植物工厂里不用发绿光的光源是因为________________________________________________________________________。4．(必修1P101“拓展应用”T1拓展)海洋中绿藻、褐藻、红藻在海洋中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层。分析原因：这种现象与________________________________________有关。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(必修1P98“探究·实践”拓展)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

师说拓展1．拓展花青素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同pH条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现不同的颜色。2．色素与叶片的颜色正常绿色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色叶色变黄寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄叶色变红秋天降温时，植物体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶子呈现红色2.过程评价·考向题组练经典考向1结合绿叶中色素的提取和分离实验，考查科学探究1.(2024·贵州卷，3)为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是()A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段考向2围绕叶绿体的结构和功能，考查生命观念2．(2024·湖南卷，17节选)钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下降，最终导致净光合速率下降。长期缺钾导致该植物的叶绿素含量________，从叶绿素的合成角度分析，原因是________________________________________________________________________(答出两点即可)。3．(辽宁卷，22节选)浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻席”，造成生态灾害。在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，测定三个样品的叶绿素含量，结果见表。样品叶绿素a/(mg·g－1)叶绿素b/(mg·g－1)上层0.1990.123中层0.2280.123下层0.6840.453数据表明，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为________________________________________________________________________。考点二光合作用的探究历程及原理 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(湖北卷，11D)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。()(2)(山东卷，16C)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。()(3)(湖南卷，7B)在暗反应阶段，CO2不能直接被还原。()(4)(湖南卷，7C)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。()(5)(天津卷，5C)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。()(6)(海南卷，1D)蓝细菌(蓝藻)没有叶绿体也能进行光合作用。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．光合作用的概念及反应式2．探索光合作用原理的部分实验(连线)3．光合作用的过程(1)填写图中序号所代表的物质或结构①________；②________；③________；④________；⑤________。(2)比较光反应与暗反应(3)元素的转移途径①H：3H2O光反应________②C：14CO2CO2的固定________C③O：H218O光反应________；C18O2CO2的4．对环境因素改变引起物质含量动态变化的判断(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的含量变化注：C3的起始值高于C5，约是其2倍。师说解惑1．有关光合作用的几点提醒(1)光合作用产生的还原态氢不同于细胞呼吸产生的还原态氢，前者是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，后者为还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(2)光合作用中水分解为氧和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。(3)在暗反应中NADPH既能作为还原剂，也能为C3的还原提供能量。(4)光反应产生的ATP用于C3的还原。(5)叶绿体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)。2．连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(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积累量要多。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(P102“思考·讨论”，节选改编)希尔的实验____(填“能”或“不能”)说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应。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________，没有合成糖的另一种必需原料——________，因此，该实验说明水的光解并非必须与________的合成直接关联，暗示着希尔反应是________的反应阶段。2．(必修1P103“相关信息”)水分解为O2和H＋的同时，被叶绿素夺去两个电子。电子经传递，可用于________________结合形成NADPH。NADPH的中文名称叫________________，其作用是________________________________，参与暗反应阶段的化学反应，同时也________________供暗反应阶段利用。3．(必修1P103图5-14拓展)假如白天突然中断了CO2的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是________。突然停止光照，叶绿体内含量减少的物质是______________________。4.(必修1P104正文拓展)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是不断________光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中________________代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。如图为小球藻同化14CO2不同时间的放射自显影图。根据实验结果请对“尿苷二磷酸葡萄糖、磷酸丙糖、PGA(C3)”三种物质出现的先后顺序进行排序：____________________________________。5．(必修1P104“相关信息”)________是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，________是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)。6．(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。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能1．(必修1P102“思考·讨论”素材分析)1937年，植物学家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)，在光下可以释放出O2，该实验被称为希尔反应。后来科学家将叶绿体破碎离心，分别收集绿色沉淀部分和无色上清液部分，绿色沉淀部分悬浮后照光可以产生O2。下列说法正确的是()A．绿色沉淀部分含量最多的色素是叶绿素bB．希尔反应场所是叶绿体类囊体薄膜C．铁盐等氧化剂是希尔反应的催化剂D．在无色上清液中加入CO2不能合成C32．(必修1P102“思考·讨论”拓展)模拟鲁宾和卡门的实验时，能对同一实验中的CO2和H2O同时进行标记吗？为什么？________________________________________________________________________。3．(必修1P106正文)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________原料CO2和H2O等无机物产物________等有机物能量来源________某些无机物氧化时释放的能量生物种类绿色植物、蓝细菌等____________、硫细菌等师说拓展1．水的光解需要酶吗？光子到达光系统Ⅱ的色素分子时，能激发电子。该电子与在酶的催化作用下从水中分解出的一个质子结成对，再沿由一系列嵌于膜上的细胞色素电子载体组成的链进行传递。水分解时，氧气从细胞中释放出来，氢离子则留在类囊体腔中。在质子泵(b6-f复合体)处，光子提供的能量被用来将质子跨膜运输到类囊体腔中。于是类囊体内部的氢离子浓度进一步增加。光系统Ⅰ吸收另一个光子后，其色素分子将第二个高能电子传递到一个还原复合体中，产生NADPH。光反应过程中水的光解是需要酶参与的。2．光反应产生的ATP只用于暗反应吗？事实上，光合作用暗反应利用光反应产生的ATP和NADPH可合成多种化合物，其中主要产物是糖类，包括单糖(葡萄糖、果糖)、蔗糖和淀粉，其中蔗糖和淀粉最为普遍。大多数植物的产物是淀粉，有些只产生葡萄糖和果糖(如洋葱、大蒜)。此外，最初产物磷酸丙糖也可进一步与磷酸甘油酸形成脂肪、脂肪酸、氨基酸等。另外，叶绿体中含有少量的DNA、RNA，在遗传上具有一定的独立性。光合作用光反应产生的ATP也可用于叶绿体中的基因表达过程。2.过程评价·考向题组练经典考向1围绕光合作用的探究历程，考查科学思维1．(2026·安徽安庆一中调研卷)卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是()资料推论(1)将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3①(2)经过5s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖②(3)在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加③(4)当停止光照后，C3明显增加，C5明显下降④A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物B．推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖C．推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物D.推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物考向2围绕光合作用过程的原理，考查科学思维2．(2023·湖北卷，8)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．Mg元素含量减少会导致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O23．(2026·辽宁锦州质检卷)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列说法正确的是()A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5与C3比值减小B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP与ADP比值增加C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3与C5比值减小D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP与ADP比值减小考点三影响光合作用的因素及在生产上的应用 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(辽宁卷，2B)植物工厂常采用无土栽培技术，生产时应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同。()(2)(湖南卷，7A)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。()(3)(湖南卷，13A)在夏季晴朗无云的白天，12时左右光合作用强度明显减弱，原因可能是叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少。()(4)(湖北卷，11)高温往往使农作物减产，其原因有：呼吸作用变强，消耗大量养分；光合作用强度减弱，有机物合成减少；蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫；叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少等。()(5)(湖南卷，7)合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．探究环境因素对光合作用强度的影响(1)光合作用强度(2)实验原理在光照下，绿色植物通过光合作用产生________。(3)实验中变量分析自变量不同________控制自变量调节________________进行控制因变量________________检测因变量同一时间段内____________对无关变量进行控制________________等保持一致(4)实验流程(5)实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片也________。(6)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也________(单位时间内圆形小叶片中产生的O2与呼吸作用消耗的O2的差值越大，浮起的圆形小叶片也越多)。师说解惑控制影响光合作用实验自变量的方法2．影响光合作用的内部因素及其应用(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶(3)叶面积指数3．影响光合作用的外部因素及其应用(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度②CO2浓度③温度④水分影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内⑤矿质元素(2)多因子对光合速率的影响及其应用师说解惑1．(1)各种环境因子对植物光合作用并不是单独发挥作用，而是综合起作用，但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓关键因子。(2)在分析多因子对光合作用的影响时，首先要识别坐标中有几个因子，它们是如何影响代谢过程的，更重要的是能对多条曲线进行对比，通过对比说明问题。对比时，要注意学会消除多变量，使多变量转换成单一变量。2．光合作用影响曲线中关键点的移动(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。(2)B点与C点的变化自变量B点(补偿点)C点(饱和点)适当增大CO2浓度(或光照强度)左移右移适当减小CO2浓度(或光照强度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移提醒细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。3．自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较(1)自然环境中，绿色植物一昼夜内CO2的吸收与释放速率的曲线分析(2)相对密闭的环境中，绿色植物一昼夜内CO2含量的变化曲线分析任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(必修1P105“探究·实践”拓展)(1)叶片上浮的原因是________________________________________________________________________。(2)打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有________，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入质量分数为1%～2%的________溶液中。2．(必修1P105“探究·实践”延伸)LED台灯会产生热量，距离越近(功率越大)热量越多，从而影响装置溶液的温度，欲避免光照对烧杯内水温产生影响，实验改进措施是________________________________________________________________________。3．(必修1P106“拓展应用”T1改编)晴天无云而太阳光照射强烈时，光合作用强度便形成双峰曲线：一个高峰在上午，一个高峰在下午。中午前后光合速率下降，呈现“午休”现象，请解释出现“午休”的原因。________________________________________________________________________。4．(必修1P105“旁栏思考题”)植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如O2的产生量，是植物光合作用实际产生的总O2量吗？________________________________________________________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能1．(必修1P105“探究·实践”素材挖掘)图甲为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉底，然后将等量的圆形小叶片转至不同温度的相同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙)。下列相关叙述错误的是()A.利用图甲装置，可研究CO2浓度对该植物光合速率的影响B.圆形小叶片上浮至液面的时间可反映圆形小叶片释放O2的速率大小C.图乙ab段说明随着水温的增加，净光合速率逐渐增大D.通过图乙能确定光合作用的最适温度在bc之间2．(必修1P106“拓展应用”T1改编)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、__________________(答出2点即可)等生理过程。师说拓展气孔结构及其开闭原理(1)组成：大多数陆生植物的气孔由两个保卫细胞(含有叶绿体)和它们之间的开口共同组成。(2)气体交换的门户：通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气等。(3)开闭原理2.过程评价·考向题组练经典考向1结合光合作用影响因素的实验，考查科学探究能力1.(2024·北京卷，4)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是()A.增加叶片周围环境CO2浓度B.将叶片置于4℃的冷室中C.给光源加滤光片改变光的颜色D.移动冷光源缩短与叶片的距离考向2围绕光合作用的影响因素，考查科学思维和科学探究2.(北京卷，3)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是()A.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大3．(广东卷，15)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图甲)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图乙)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述不正确的是()A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大考点四光合作用和细胞呼吸的综合分析任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题节选填充类(山东卷，21节选)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。请回答下列问题：在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是________________________________________________________。二、必备整合——教材双基梳理网络化1．光合作用与细胞呼吸的联系(1)物质方面(2)能量方面(3)光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路2．辨析净光合速率与总光合速率(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的________，乙图对应图1中的________，丙图对应图1中的B点，丁图对应图1中的________。②如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的________图、________图和________图。③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1________(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是________________________________________________________________________。(3)光合速率与呼吸速率的常用表示方法项目含义表示方法(单位面积的叶片在单位时间内的变化量)O2CO2有机物真正光合速率植物在光下实际合成有机物的速率O2______速率或叶绿体释放O2量CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量有机物____________速率净光合速率植物有机物的________速率植物或叶片或叶肉细胞O2________速率植物或叶片或叶肉细胞CO2________速率有机物积累速率呼吸速率单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率________中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率师说解惑总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量。②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念教材知识深化拓展，创设情境提素能(必修1P93、109图示挖掘)如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O的转移途径。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2.过程评价·考向题组练经典考向1结合细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化，考查科学思维1．拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题：(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在________________合成，经细胞质基质进入叶绿体。(2)光照时，叶绿体类囊体薄膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和________________中的化学能，这些化学能经________________阶段释放并转化为糖类中的化学能。(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显____________。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被________(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度________。(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调________________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体________________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。考向2结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维和探究2．(2024·新课标卷，31)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是________________，原因是________________________________________________________________________。(2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是________组，判断依据是________________________________________________________________________。(4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。课堂评价过教材过真题实战演练一、过教材——判断正误并找到课本原话1．(必修1P98“探究·实践”)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。()2．(必修1P98“探究·实践”)未加入CaCO3，色素会被破坏。()3．(必修1P98“探究·实践”)滤纸条上扩散速度最快的是叶绿素a。()4．(必修1P98正文)阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时形成的不同颜色的光带称为光谱。()5．(必修1P99图5－12)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。()6．(必修1P99“学科交叉”)叶绿体中的色素一般只利用波长在400～760nm之间的可见光。()7．(必修1P101正文)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。()8．(必修1P101正文)光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。()9．(必修1P101“概念检测”T1)夏天叶片呈绿色是叶片吸收绿光导致的，秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的。()10．(必修1P103正文)光反应必须在光照下进行，暗反应必须在暗处进行。()11．(必修1P103正文)NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。()12．(必修1P104正文)光合作用制造的有机物中的氧来自水。()13．(必修1P104“相关信息”)光合作用的产物有淀粉和蔗糖，淀粉和蔗糖可以进入筛管，通过韧皮部运输到植株各处。()14．(必修1P104正文)光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。()二、过真题——真题真做测达标1．(2025·河北卷)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是()A．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2OB．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物2．(2025·山东卷)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”，下列说法错误的是()A．应使用干燥的定性滤纸B．绿叶需烘干后再提取色素C．重复画线前需等待滤液细线干燥D．无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代3．(2025·安徽卷)关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是()A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关4．(2025·全国卷)在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是()A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低5．(2025·山东卷)在低氧条件下，某单细胞藻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2等份，1份形成松散菌—藻体，另1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，2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2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是()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6．(2025·江苏卷)科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：(1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破________膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入________溶液重新悬浮，并保存备用。(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的________溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg/mL，则类囊体的浓度为________μg/mL。(3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有____________。(4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度________(填“变强”“不变”或“变弱”)，说明类囊体膜具有的功能有________________________________________________________________________。(5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有________________________________。7．(2025·黑吉辽内蒙古卷)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率(如下图)和产量潜力。回答下列问题。(1)Rubisco在叶绿体的________中催化