高三一輪復(fù)習(xí)生物光合作用的原理課件

第13講光合作用的原理一、探索光合作用原理的部分實驗1937英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)希爾反應(yīng)，即離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)①水的光解和糖的合成是不是不是同一個化學(xué)反應(yīng)？不是，而是分階段進(jìn)行的②能不能確定O2中的O全部來自H2O？不能確定一、探索光合作用原理的部分實驗1941美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣全部來源于H2O：H218O＋CO2→植物→18O2；H2O＋C18O2→植物→O2對比實驗，即相互對照，自變量為標(biāo)記物質(zhì)，因變量為氧氣是否含18O無放射性的同位素：15N、18O[易錯提醒]同位素標(biāo)記法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就沒有放射性，不能檢測其放射性；而14C有放射性，可被追蹤檢測。嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。(必修1P102思考·討論)1954美國科學(xué)家______發(fā)現(xiàn)在光照下，葉綠體可合成

。1957年，他發(fā)現(xiàn)該過程總是與

相伴隨阿爾農(nóng)ATP水的光解

1964年以后，美國科學(xué)家卡爾文用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。同位素標(biāo)記法結(jié)論：光合產(chǎn)物中有機物的碳來自CO2

上述實驗表明，光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水，氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。P103

1．探索光合作用原理的部分實驗[連一連]2．光合作用的概念光合作用是指綠色植物通過________，利用光能，將________________轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出______的過程。葉綠體二氧化碳和水氧氣3．光合作用的過程圖解葉綠體類囊體的薄膜H＋＋O2＋e－葉綠體基質(zhì)(CH2O)穩(wěn)定的化學(xué)能[易錯提醒]暗反應(yīng)有光、無光都能進(jìn)行，若光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行一段時間，但時間不長；暗反應(yīng)過程中的C3和C5并不是只含有3個或5個碳原子，還有H、O等原子。4．反應(yīng)式(1)若有機物為(CH2O)：______________________________。(2)若有機物為C6H12O6：_________________________________________。2．(必修1P103相關(guān)信息)水分解為氧和H＋的同時，被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是______________________________________________________________。3．(必修1P104相關(guān)信息)C3是指三碳化合物——______________，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)。4．(必修1P104相關(guān)信息)光合作用的產(chǎn)物有一部分是______，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入________，再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈?。可作為暗反?yīng)階段的還原劑；儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用3-磷酸甘油酸淀粉篩管3CO23C56C35(磷酸丙糖)知識拓展：還原產(chǎn)物——三碳糖的去向NADPHATPCO2的固定C3的還原C5的再生ATP磷酸丙糖葡糖糖淀粉(暫時儲存)磷酸丙糖PiPi蔗糖PiPi植物各處篩管運輸去向1去向2去向3磷酸轉(zhuǎn)運器6(磷酸丙糖)5．光合作用和化能合成作用的比較

[易錯提醒]綠色植物和化能合成菌為自養(yǎng)生物，人、動物、真菌以及大多數(shù)細(xì)菌屬于異養(yǎng)生物。無機物氧化所釋放的能量CO2和H2O√[經(jīng)典·基礎(chǔ)·診斷]1．(2024·上饒高三模擬)下圖為綠色植物光合作用過程示意圖(物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實線表示，能量傳遞用虛線表示，圖中a～g為物質(zhì)，①～⑥為反應(yīng)過程)，下列判斷錯誤的是(

)

A．綠色植物能利用a物質(zhì)將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存在c中B．e物質(zhì)中不儲存化學(xué)能，所以e物質(zhì)只能充當(dāng)還原劑C．圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解

D．在g物質(zhì)供應(yīng)充足時，突然停止光照，C3的含量將會上升典例2.亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌是土壤中普遍存在的化能自養(yǎng)型細(xì)菌，前者將氨氧化為亞硝酸，后者將亞硝酸氧化為硝酸，其過程如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是A.氧化氨和亞硝酸的過程都能釋放出化學(xué)能，這兩種細(xì)菌都能利用相應(yīng)的能量合成有機物B.細(xì)菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸鹽含量，有利于植物滲透吸水C.亞硝酸細(xì)菌化能合成作用與植物光合作用的過程和發(fā)生場所均相同D.由圖可知，亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌屬于分解者√解析：e物質(zhì)為水的光解生成的H＋與NADP＋結(jié)合形成的NADPH，也儲存部分能量供暗反應(yīng)中C3的還原，B錯誤。√2．(2021·湖南選擇考)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是(

)A．弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用B．在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原C．在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降D．合理密植和增施有機肥能提高農(nóng)作物的光合作用強度解析：弱光條件下葉綠體進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的O2較少，低于或等于呼吸作用消耗的O2，植物表現(xiàn)為沒有O2釋放，并不是未進(jìn)行光合作用，A錯誤；在暗反應(yīng)階段，CO2先與C5結(jié)合形成C3，C3再被還原成糖類和C5，B正確；在禾谷類作物開花期，光合作用產(chǎn)生的有機物主要用于花穗，剪掉部分花穗后，有機物的輸出減少，會造成光合產(chǎn)物的短期積累，從而抑制光合作用，C正確；合理密植有利于農(nóng)作物充分利用光照，可提高光合作用強度，增施的有機肥可供土壤中微生物分解，釋放出CO2，有利于提高CO2濃度，進(jìn)而提高農(nóng)作物的光合作用強度，D正確。3．(2024·廣東廣州一模)在條件適宜的情況下，用自然光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強度與自然光相同的綠色光照射，在照射瞬間葉綠體中的物質(zhì)所發(fā)生的變化錯誤的是(

)A．ATP含量下降 B．C3的含量上升C．合成C5的速率加快 D．NADPH的含量下降解析：突然改用綠色光照射，光能利用率降低，NADPH和ATP含量下降，導(dǎo)致C3被還原為C5的速率減慢，而短時間內(nèi)CO2的固定仍在消耗C5，生成C3，故短時間內(nèi)C3的含量會上升，C符合題意?！蘙教材新命題點思考]1．光反應(yīng)的產(chǎn)物有哪些？產(chǎn)物的去向、用途如何？提示：ATP、NADPH、O2。ATP、NADPH進(jìn)入葉綠體基質(zhì)參與暗反應(yīng)，用于C3的還原；O2進(jìn)入線粒體參與細(xì)胞呼吸，或以氣體形式從植物表皮的氣孔釋放進(jìn)入大氣。2．如何確定卡爾文循環(huán)中碳的同化和去向？提示：可用同位素標(biāo)記CO2，每隔一段時間取樣分析，根據(jù)標(biāo)記物出現(xiàn)的時間確定碳的同化和去向。3．光合作用中，在提供C18O2較長時間后，能夠檢測出18O的物質(zhì)有哪些？提示：糖類、水、氧氣等。[模型新命題點思考]4．在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5微摩爾濃度的變化趨勢如圖所示。回答下列問題：

(1)圖中物質(zhì)A是________(填“C3”或“C5”)。C3(2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比物質(zhì)A的低，原因是_______________________________________________________________________________________________________；將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質(zhì)B濃度升高的原因是____________________________________________。(3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中C3和C5濃度達(dá)到穩(wěn)定時，物質(zhì)A的濃度將比物質(zhì)B的________(填“低”或“高”)。暗反應(yīng)速率在該環(huán)境中已達(dá)到穩(wěn)定，即C3和C5的含量穩(wěn)定。根據(jù)暗反應(yīng)的特點，此時C3的分子數(shù)是C5的2倍C5的合成速率不變，消耗速率減慢，導(dǎo)致C5積累高(4)CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光照強度比CO2濃度為1%時的________(填“低”或“高”)，其原因是________________________________________________。低CO2濃度低時，暗反應(yīng)強度低，所需ATP和NADPH少環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)“過程法”分析各物質(zhì)變化下圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化：(2)“模型法”表示C3和C5含量的變化(條件改變后短時間內(nèi)各物質(zhì)相對含量的變化)√考向1光合作用的基本過程1．(2024·陜西渭南高三一模)下圖為植物體內(nèi)光合作用示意圖，下列敘述錯誤的是(

)A．①可進(jìn)入線粒體或出細(xì)胞，②可為暗反應(yīng)提供能量B．突然停止光照，短時間內(nèi)C3的含量將增多C．圖示中的NADPH可進(jìn)入線粒體中參與H2O的生成D．14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑為14CO2→14C3→(14CH2O)解析：①為光反應(yīng)階段水光解產(chǎn)生的O2，O2可進(jìn)入線粒體用于有氧呼吸，也可釋放到細(xì)胞外，②為ATP，可為暗反應(yīng)C3的還原提供能量，A正確；突然停止光照，光反應(yīng)停止，不能為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH，短時間內(nèi)C3的還原速率減慢，但CO2的固定速率不變，故C3的含量將增多，B正確；光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH不能進(jìn)入線粒體中被利用，C錯誤；暗反應(yīng)包括CO2的固定和C3的還原，故14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑為14CO2→14C3→(14CH2O)，D正確。2．(2024·陜西咸陽高三檢測)科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時間的光照，結(jié)果如下表所示：實驗組別光照時間/s放射性物質(zhì)分布12大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)22012種磷酸化糖類360除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機酸等根據(jù)實驗結(jié)果分析，下列敘述正確的是(

)A.本實驗通過控制光照時間，研究光反應(yīng)階段物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑B.小球藻無葉綠體，CO2的消耗是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的C.每組光照后，需立即處理小球藻使酶失活才能測定放射性物質(zhì)分布D.實驗結(jié)果說明光合作用產(chǎn)物是糖類√解析：通過追蹤檢測14C最終探明了CO2中的碳在光合作用這一過程中轉(zhuǎn)化成有機物中的碳的轉(zhuǎn)移途徑，根據(jù)實驗結(jié)果可知本實驗最終證明了碳在光合作用中的循環(huán)途徑，即卡爾文循環(huán)，A錯誤；小球藻中CO2的消耗是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的，B錯誤；由題意可知，本實驗用的是同位素示蹤法探究CO2中的碳元素的去向，而物質(zhì)在體內(nèi)會在酶的作用下進(jìn)行代謝，要準(zhǔn)確測出碳的去向就需要將小球藻進(jìn)行處理使酶失活測定放射性物質(zhì)分布，C正確；題表中的數(shù)據(jù)說明光合作用產(chǎn)物除了糖類外還有氨基酸、有機酸等其他有機物，D錯誤。3．(2024·湖北孝感高三質(zhì)檢)下圖為某植物葉肉細(xì)胞光合作用示意圖，圖中①②③④表示相關(guān)物質(zhì)?，F(xiàn)有甲、乙兩植株，甲葉色正常，乙為葉色黃化的突變植株，葉綠素含量明顯少于甲。將甲、乙植株置于正常光照、溫度、CO2濃度等條件相同的環(huán)境中，下列相關(guān)分析正確的是(

)

A．被色素吸收的光能全部用于③合成ATPB．只有接受ATP釋放的能量，C3才可被NADPH還原C．如果突然增加光照強度，則短時間內(nèi)②含量減少，③的含量增加D．如果突然增加光照強度，甲的葉肉細(xì)胞C3含量減少，乙的葉肉細(xì)胞④含量減少√考向2不同條件下光合作用過程中物質(zhì)含量的變化分析解析：光合作用過程中色素吸收的光能有兩方面的用途，一方面引起水的光解，另一方面參與ATP合成，A錯誤；在光合作用暗反應(yīng)階段，C3的還原只有接受ATP釋放的能量才可完成，B正確；題圖中②表示NADP＋，若突然增加光照強度，光反應(yīng)增強，則短時間內(nèi)②含量減少，③為ADP和Pi，增加光照強度后短時間內(nèi)③的含量也會減少，C錯誤；若突然增加光照強度，則甲、乙兩植株光合作用光反應(yīng)過程均增強，所以C3含量均減少，題圖中④(C5)含量均增加，D錯誤。4．(多選)(2024·山東濟(jì)寧高三檢測)光合作用通過密切關(guān)聯(lián)的兩大階段——光反應(yīng)和暗反應(yīng)實現(xiàn)。下列對于改變反應(yīng)條件而引起的變化的說法，正確的是(

)A.突然中斷CO2供應(yīng)，會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3

的值增大B.突然中斷CO2供應(yīng)，會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值增大C.突然將紅光改變?yōu)榫G光，會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5的值減小D.突然將綠光改變?yōu)榧t光，會暫時引起葉綠體基質(zhì)中ATP/ADP的值減小√√解析：突然中斷CO2供應(yīng)，導(dǎo)致CO2的固定速率降低，葉綠體中C5含量增加、C3含量減少，因此會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C5/C3的值增大，A、B正確；突然將紅光改變?yōu)榫G光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量減少，進(jìn)而使C3含量增加、C5含量減少，因此會暫時引起葉綠體基質(zhì)中C3/C5的值增大，C錯誤；突然將綠光改變?yōu)榧t光后，光能利用率提高，ATP的含量增加，ATP/ADP的值增大，D錯誤?！?．(2020·天津等級考)研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機物乙醇酸。下列分析正確的是(

)A．產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B．該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C．類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原D．與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素解析：由題干信息“該反應(yīng)體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機物乙醇酸”可知，乙醇酸的合成場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)，A正確；該反應(yīng)體系既能在類囊體上進(jìn)行光反應(yīng)，又能利用16種酶等物質(zhì)進(jìn)行暗反應(yīng)，因此該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)有CO2、H2O等，B錯誤；類囊體上進(jìn)行的光反應(yīng)為暗反應(yīng)中C3的還原提供了NADPH和ATP，光反應(yīng)產(chǎn)生的O2不參與暗反應(yīng)，C錯誤；該反應(yīng)體系中有類囊體，在光照條件下還可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，說明該反應(yīng)體系中有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的光合作用色素，D錯誤。2．(2022·湖南選擇考)將純凈水洗凈的河沙倒入潔凈的玻璃缸中制成沙床，作為種子萌發(fā)和植株生長的基質(zhì)。某水稻品種在光照強度為8～10μmol/(s·m2)時，固定的CO2量等于呼吸作用釋放的CO2量；日照時長短于12小時才能開花。將新采收并解除休眠的該水稻種子表面消毒，浸種1天后，播種于沙床上。將沙床置于人工氣候室中，保濕透氣，晝/夜溫度為35℃/25℃，光照強度為2μmol/(s·m2)，每天光照時長為14小時。回答下列問題：(1)在此條件下，該水稻種子________(填“能”或“不能”)萌發(fā)并成苗(以株高≥2厘米，至少1片綠葉視為成苗)，理由是___________________________________________________________________________________________________。解析：種子萌發(fā)形成幼苗的過程中，消耗的能量主要來自種子胚乳中儲存的有機物，因此在光照強度為2μmol/(s·m2)，每天光照時長為14小時的條件下，雖然光照強度低于光補償點，但光照有利于葉片葉綠素的形成，種子仍能萌發(fā)并成苗。能種子萌發(fā)形成幼苗的過程中，消耗的能量主要來自種子胚乳中儲存的有機物，且光照有利于葉片葉綠素的形成(2)若將該水稻適齡秧苗栽植于上述沙床上，光照強度為10μmol/(s·m2)，其他條件與上述實驗相同，該水稻________(填“能”或“不能”)繁育出新的種子，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。解析：將該水稻適齡秧苗栽植于題述沙床上，光照強度為10μmol/(s·m2)，等于光補償點，不會產(chǎn)生有機物的積累，黑暗中細(xì)胞呼吸仍需消耗有機物，且每天光照時長為14小時，大于12小時，植株不能開花，因此該水稻不能繁育出新的種子。不能

光照強度為10μmol/(s·m2)，等于光補償點，不會產(chǎn)生有機物的積累，黑暗中細(xì)胞呼吸仍需消耗有機物，故全天沒有有機物積累；且每天光照時長為14小時，大于12小時，植株不能開花(3)若該水稻種子用于稻田直播(即將種子直接撒播于農(nóng)田)，為防鳥害、鼠害和減少雜草生長，須灌水覆蓋，該種子應(yīng)具有______________特性。解析：該水稻種子用于稻田直播(即將種子直接撒播于農(nóng)田)，為防鳥害、鼠害和減少雜草生長，須灌水覆蓋，此時種子獲得氧氣較少，需通過無氧呼吸分解有機物供能，而無氧呼吸產(chǎn)生的酒精