第第頁第4講光合作用與能量轉化（83張2個視頻）-2024年高考生物大一輪復習課件(共83張PPT)

第4講

光合作用與能量轉化

考點由高考知核心知識點預測

光合作用與能量轉化（2023·天津）光合作用的過程及應用（2023·山西）光合作用的過程及應用（2023·湖北）影響光合作用的因素（2022·廣東）影響光合作用的因素（2023·廣東）影響光合作用的因素（2022·福建）光合作用的過程及應用（2022·天津）光合作用的過程及應用（2022·浙江）光合作用的過程及應用（2022·重慶）光合作用的過程及應用（2022·全國）光合作用的過程及應用（2022·北京）影響光合作用的因素（2022·海南）影響光合作用的因素

本專題為高頻考點，考查的知識點非常多，包括色素的種類與作用、葉綠體色素的提取與分離、光合作用的過程。本專題高考試題多為非選擇題，多結合曲線分析進行考查。

1

2

綠葉中色素的提取和分離

3

光合作用的過程

影響光合作用的因素及應用

1

綠葉中色素的提取和分離

葉肉細胞

外膜

內膜

葉片橫截面

葉脈

葉肉

葉綠體

氣孔

類囊體

膜間間隙

基粒

基質

類囊體間隙

色素在哪里？

1

綠葉中色素的提取和分離

提取色素要注意什么？

1.破壞葉表皮、細胞壁和細胞膜、葉綠體的雙層膜，使色素充分釋放。

2.保證色素的結構和活性不被破壞。

3.使色素溶解于試劑中。

二氧化硅:

碳酸鈣：

有助于研磨得充分

可防止研磨中色素被破壞

無水乙醇：

為了溶解、提取色素。

1

綠葉中色素的提取和分離

【色素提取原理】

葉綠體中的色素屬于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有機溶劑，因此可用無水乙醇等有機溶劑來提取。

若沒有無水乙醇，則可以用體積分數為95%的乙醇加入適量的無水碳酸鈉（無水碳酸鈉是干燥劑），不加的話含水量過高就會明顯影響實驗效果。

方法：萃取法。

提取劑是無水乙醇。因此使用的時候應當少量多次加入，且一次性加入大量導致提取液濃度太低。

1

綠葉中色素的提取和分離

【實驗過程】

1

綠葉中色素的提取和分離

(1)提取綠葉中的色素

①稱取5g綠葉，剪去主葉脈，剪碎，放入研缽中。

②向研缽中放入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入5~10mL無水乙醇，迅速、充分地進行研磨（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞）。

③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一塊單層尼龍布）進行過濾。將濾液收集到試管中，及時用棉塞將試管口塞嚴。

防止無水乙醇的揮發

過濾葉脈及二氧化硅等

保證色素釋放的更加充分且揮發量少

得到多種光合色素的混合溶液。

1

綠葉中色素的提取和分離

綠葉中的色素不只有一種，它們都能溶解在層析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快；反之則慢。

【色素分離原理】

1

綠葉中色素的提取和分離

【實驗過程】

1

綠葉中色素的提取和分離

①制備濾紙條

將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長度略小于試管長度的濾紙條，再將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細直的橫線。

②畫濾液細線

用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線（也可將濾液倒入培養皿，再用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻的細線）。待濾液干后，再重畫一到兩次。

防止色素帶重疊而影響分離效果；

為積累更多的色素，使分離后的色素帶明顯

(2)綠葉中色素的分離

由苯、丙酮、石油醚按一定比例混合而成。

將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。注意：不能讓濾液細線觸及層析液，否則濾液細線中的色素會被層析液溶解，而不能在濾紙上擴散。也可用小燒杯代替試管，用培養皿蓋住小燒杯。

③分離綠葉中的色素

防止色素溶解于層析液中而無法分離

為了防止層析液中成分揮發

1

綠葉中色素的提取和分離

防止層析液中成分揮發

(2)綠葉中色素的分離

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綠葉中色素的提取和分離

胡蘿卜素（橙黃色）

葉黃素（黃色）

葉綠素a（藍綠色）

葉綠素b（黃綠色）

溶解度

含量

高

低

葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素

【分析實驗結果和結論】

擴散方向

1

綠葉中色素的提取和分離

綠葉中光合色素的種類

葉綠素

（含量約占3/4）

類胡蘿卜素（含量約占1/4）

葉綠素a（藍綠色）

葉綠素b（黃綠色）

胡蘿卜素（橙黃色）

葉黃素（黃色）

（最多）

（最少）

色素名稱元素組成分子質量

α-胡蘿卜素C、H536.8

葉黃素C、H、O568

葉綠素aC、H、O、N、Mg892

葉綠素bC、H、O、N、Mg906

1

綠葉中色素的提取和分離

1.如圖表示某同學做“綠葉中色素的提取和分離”實驗的改進裝置。應將濾液滴在a處還是b處？實驗結果應會出現四個不同顏色的同心圓，最外層應是什么顏色？

【答案】

提示：a處；橙黃色

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綠葉中色素的提取和分離

葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光

胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光

四種光合色素對光的吸收有什么差別呢？

1

綠葉中色素的提取和分離

葉綠體中的色素主要吸收紅橙光和藍紫光

吸收光譜

色素的吸光度

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料11881年，德國科學家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實驗：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個實驗

1.實驗材料為什么選擇水綿和好氧細菌？

水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。

資料11881年，德國科學家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實驗：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個實驗

2.為何要除去小室中原有的空氣？

沒有空氣的黑暗環境排出了氧氣和光的干擾。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料11881年，德國科學家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實驗：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個實驗

3.在黑暗中用極細光束照射水綿有何巧妙之處？

用極細的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料11881年，德國科學家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實驗：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個實驗

4.為何把載有水綿的臨時裝片又暴露于光下？

臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結果。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料11881年，德國科學家恩格爾曼

（T.Engelmann,1843—1909）做了這樣的實驗：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位

恩格爾曼的第一個實驗

5.由實驗能得出什么結論？

氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

緊接著，他又做了一個實驗：用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發現大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域。

恩格爾曼進一步實驗

光

三棱鏡

臨時裝片

好氧細菌

水綿

好氧細菌

6.在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域，為什么？

水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于好氧細菌在此區域分布。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

資料2在類囊體膜上和葉綠體基質中，含有多種進行光合作用所必需的酶。

7．綜合上述資料，你認為葉綠體具有什么功能？

葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？

這是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結構基礎。

1

綠葉中色素的提取和分離

(3)葉綠體的結構

基粒：由類囊體堆疊而成，分布有____和與________有關的酶)

外表：

雙層膜

內部：

基質：

含有________有關的酶；

暗反應

色素

光反應

含有________，可進行翻譯合成蛋白質；

含有______，可復制轉錄成______，屬于半自主細胞器；

DNA

RNA

核糖體

光學顯微鏡下，葉綠體一般呈扁平的橢球形或球形。

2．海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現象與光能的捕獲有關嗎？

不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。

3．生產上，用何種顏色的塑料薄膜做頂棚產量高？如果陰天或夜間給大棚內的農作物補光呢？

無色(透明)，因日光中各種顏色的光均能通過，作物光合效率高。

補紅光和藍紫光

2

光合作用的過程

(1)光合作用的探索歷程

原料科學家實驗過程和結論

土壤亞里士多德憑生活經驗推測植物生長所需的物質完全依靠于土壤

土壤和水范·海爾蒙特用定量方法研究：盆栽柳樹稱重實驗，推測植物的重量主要不是來自土壤，而是來自水。

空氣明代科學家宋應星在《論氣》中提出“人所食皆為氣所化，故復于氣耳”，從中已經注意到空氣和植物的關系

空氣黑爾斯植物生長主要以空氣為營養的觀點

空氣普利斯特萊空氣“凈化”實驗：小鼠＋綠色植物放在密封玻璃罩，發現小鼠不會窒息死亡，植物可以更新空氣

CO2和H2O索蘇爾采用定量方法研究：分析吸收的CO2和放出的O2的數量關系，認為CO2和H2O是植物中有機物的來源

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光合作用的過程

條件科學家實驗過程

光英根豪斯把帶葉的枝條放入水里，這些葉在陽光下產生O2，在黑暗處并不產生O2

薩克斯紫蘇的綠葉一半曝光一半遮光，觀察到光照是葉綠體中形成淀粉的必要條件

葉綠體恩格爾曼將水綿和需氧細菌臨時裝片放在沒有空氣的小室內，在黑暗中用極細的光束照射水綿，發現細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中，表明葉綠體是光合作用的產所

希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽，在光照下進行，葉綠體有O2釋放，表明離體葉綠體能進行光合作用

(1)光合作用的探索歷程

2

光合作用的過程

(1)光合作用的探索歷程

產物科學家實驗過程和結論

氣體英恩豪斯帶葉的枝條放入水里，證明綠葉在陽光下產生氣體

O2恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，證明光合作用產生O2

O2希爾利用肌紅蛋白與氧可逆結合的靈敏性，定量測定微量氧，看到了氧氣的釋放

淀粉薩克斯用碘蒸氣處理葉片，一半曝光的一半變深藍色，遮光一半無顏色變化，證明光合作用產生了淀粉

NADPH米國實驗室離體葉綠體可在光下將NADP+還原，形成生物體內重要的還原劑NADPH

ATPNADPH阿儂利用細菌的無細胞制劑找到了光合磷酸化證據，光反應需要ADP和NADP,暗反應需要ATP和NADPH+

2

光合作用的過程

(1)光合作用的探索歷程

過程科學家實驗過程和結論

提出概念布萊克曼光反應受光影響，暗反應受溫度和CO2影響，證明光合作用是光反應和暗反應共同作用的結果

O2的來源尼爾第一次提出光在光合作用中的作用是將水光解，同時認為光合作用放出的O2來源于H2O

O2的來源魯賓和卡門用放射性同位素標記：用18O分別標記CO2和H2O，給予光照，證明了光合作用產生的O2來自于H2O

CO2的去路魯賓用反射性14C為示蹤原子，證明了光合作用中的CO2固定為暗酶促反應

CO2的去路卡爾文14CO2、雙向層析法和顯微技術揭示碳的去向，證明碳化的過程需消耗ATP與NADPH

2

光合作用的過程

總反應式：

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。

光能

CO2

+H2O

（CH2O）

+O2

葉綠體

葉綠體如何將光能轉化為化學能？

又是如何將化學能儲存在糖類等有機物中的？

光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳呢？

探索光合作用原理的部分實驗

實驗1：1937年希爾實驗

材料：

處理：

在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下進行

結果：

葉綠體有O2釋放。

（細胞器水平上）

葉綠體中H2O光解產生氧氣。

推測：

離體葉綠體

結合H2O分解產生的2H+和2e-

探索光合作用原理的部分實驗

材料：

實驗2：1954年阿爾農實驗1

處理：

加入ADP、Pi，給予光照

結果：

葉綠體生成ATP，且同時水光解產生氧氣

光照下，水光解同時ADP和Pi合成ATP。

結論：

離體葉綠體

探索光合作用原理的部分實驗

實驗3：魯賓和卡門實驗

實驗思路：

用放射性同位素標記來研究物質的去路

材料：

小球藻

處理：

用18O分別標記CO2和H2O，給予光照。

光合作用產生的O2來自于H2O，不來自CO2。

結果：A為O2，B為18O2；

結論：

探索光合作用原理的部分實驗

1．分析魯賓和卡門做的實驗，你能得出什么結論？

2．嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。

光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于二氧化碳。

H2O

光照

葉綠體

O2

+NADPH

+能量

ADP

+Pi

ATP

2

光合作用的過程

根據是否需要光能，這些化學反應可以概括地分為光反應（lightreaction）和暗反應（darkreaction，現在也稱為碳反應，carbonreaction）兩個階段。

光合作用第一個階段的化學反應，必須有光才能進行，這個階段叫作光反應階段。

光反應階段是在類囊體的薄膜上進行的

(2)光反應階段

色素

復合體

膜蛋白

膜蛋白

ATP

合成酶

色素

復合體

類囊體薄膜

2

光合作用的過程

(2)光反應階段

葉綠體中光合色素吸收的光能，有以下兩方面用途：

ADP

+Pi

ATP

光能

酶

H2OO2+H＋；

H++NADP+＋能量NADPH;

光解

酶

黑暗條件下，CO2合成糖類需要ATP和NADPH。

2

光合作用的過程

(3)暗反應階段

實驗4：阿爾農實驗2

材料：離體葉綠體

處理：供給ATP、NADPH和CO2，黑暗條件

結果：離體葉綠體中有糖類生成

結論：

光反應階段提供

光合作用第二個階段中的化學反應，有沒有光都能進行，這個階段叫作暗反應階段。暗反應階段的化學反應是在葉綠體的基質中進行的。在這一階段，CO2被利用，經過一系列的反應后生成糖類。

2

光合作用的過程

實驗5：卡爾文實驗1

實驗思路：同位素標記14CO2，研究物質轉化過程

材料：小球藻

處理：光照、提供14CO2；不同時間殺死小球藻，再紙層析分離，最后鑒定放射性物質。

(3)暗反應階段

結果：

先出現14C3，最后出現14C5、14C6

CO2C3C6

C5

結論：

2

光合作用的過程

(3)暗反應階段

卡爾文實驗2：

實驗現象：如果光照下突然中斷CO2供應，C3急劇減少而C5量增加；突然停止光照，C3濃度急速升高而C5的濃度急速降低。

結論：

C3與C5之間是相互循環的。

C5

2C3

還原的C3

CO2

（CH2O）

多種酶

2

光合作用的過程

(4)光合作用過程

2

光合作用的過程

同位素標記元素的轉移途徑

H：3H2ONADP3H(C3H2O)

C：14CO214C3(14CH2O)

O：

光反應

暗反應

CO2的固定

C3的還原

H218O

18O2

光反應

C18O2

CO2的固定

C3的還原

C3

(CH218O)

2

光合作用的過程

光反應暗反應

所需條件

進行產所

物質變化

能量轉化

光反應和暗反應的區別與聯系

必須有光

有光無光都均可

類囊體膜

葉綠體基質

水光解為O2和H＋

ATP和NADPH的合成

CO2的固定；C3的還原；

ATP和NADPH的分解

光能轉化為ATP和NADPH中的化學能

ATP和NADPH的化學能轉化為有機物中穩定的化學能

2

光合作用的過程

光反應和暗反應的區別與聯系

物質聯系：

光反應生成的ATP和NADPH供暗反應的C3的還原，暗反應為光反應提供了ADP、Pi和NADP+。

能量聯系：

光反應為暗反應提供了活躍的化學能，

暗反應將活躍的化學能再轉化為有機物中穩定的化學能。

2

光合作用的過程

(5)光合作用和化能合成作用的比較

項目光合作用化能合成作用

區別能量來源________________________

代表生物綠色植物________

相同點都能將____________等無機物合成有機物

光能

無機物氧化釋放的能量

硝化細菌

CO2和H2O

2

光合作用的過程

(6)環境改變時光合作用各物質含量的變化分析

3

影響光合作用的因素及應用

光照

光照強弱直接影響光反應

二氧化碳

CO2是光合作用的原料，直接影響暗反應

溫度

溫度高低主要影響光合作用相關酶的活性

水分

水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質，特別是水分的多少還影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體

無機鹽

無機鹽是光合作用產物進一步合成許多有機物（如酶等）所必需的物質

光合作用強度：植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數量。

探究環境因素對光合作用強度的影響

自變量：

光照（強度、光質）、溫度、CO2濃度等

因變量：

光合速率

無關變量：

植物葉片、其他環境條件處理、實驗操作

問題：如何測量光合速率？

CO2的吸收：可以用紅外線CO2傳感器測量

O2的釋放：小葉片浮起數量法

有機物合成：淀粉含量測量法

【實驗目的】

探究光照強度對光合作用強度的影響

【實驗材料】

【實驗步驟】

打孔器，注射器，5WLED臺燈，米尺，燒杯，綠葉（如菠菜等）。有條件的學校可以使用化學傳感器來測量O2的濃度。

1．取生長旺盛的綠葉，用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開大的葉脈）。

2．將圓形小葉片置于注射器內。注射器內吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內的氣體逸出。這一步驟可能需要重復2~3次。處理過的小葉片因為細胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底。

探究環境因素對光合作用強度的影響

【實驗目的】

探究光照強度對光合作用強度的影響

【實驗材料】

【實驗步驟】

打孔器，注射器，5WLED臺燈，米尺，燒杯，綠葉（如菠菜等）。有條件的學校可以使用化學傳感器來測量O2的濃度。

1．取生長旺盛的綠葉，用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開大的葉脈）。

2．將圓形小葉片置于注射器內。注射器內吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內的氣體逸出。這一步驟可能需要重復2~3次。處理過的小葉片因為細胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底。

探究環境因素對光合作用強度的影響

3．將處理過的圓形小葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。

【實驗步驟】

4．取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（可以事先通過吹氣的方法補充CO2，也可以用質量分數為1%~2%的NaHCO3溶液來提供CO2）

5．向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，然后分別置于強、中、弱三種光照下。實驗中，可用5W的LED燈作為光源，利用小燒杯與光源的距離來調節光照強度。

6．觀察并記錄同一時間段內各實驗裝置中圓形小葉片浮起的數量。

探究環境因素對光合作用強度的影響

【實驗結果】

探究環境因素對光合作用強度的影響

【實驗結論】

隨光照強度的增強光合作用強度增加

問題：實驗所測是否為葉片實際光合作用強度？

（CH2O）

O2

CO2

H2O

總光合速率=凈光合速率+呼吸速率

探究環境因素對光合作用強度的影響

①原理：光照強度通過影響植物的_____反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度_______，產生的__________________增多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產物增加。

光補償點

光飽和點

D點：光飽和點(光照強度達到D點后，光合作用強度不再隨光照強度增強而增強)。

BC段：光合作用強度大于呼吸作用強度。

B點：光補償點(光合作用=呼吸作用)

AB段：光合作用強度小于呼吸作用強度。

A點：光照強度為0，只進行呼吸作用。

(1)光照強度

3

影響光合作用的因素及應用

光

加快

NADPH和ATP

內部因素：光合色素含量、酶的數量和活性

②曲線解讀

外部限制因素：CO2濃度等。

(1)光照強度

3

影響光合作用的因素及應用

③應用：

溫室生產中，適當增強__________，以提高光合速率，使作物增產；

光照強度

陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，間作套種農作物，可合理利用光能。

陽生植物

陰生植物

（2）CO2濃度

①原理：CO2影響______反應階段，制約______的形成。

A點：CO2補償點(表示光合作用速率等于呼吸作用速率時的CO2濃度)。

A′點：表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。

B和B′點：CO2飽和點(CO2濃度達到該點后，光合作用強度不再隨CO2濃度的增加而增加)。

3

影響光合作用的因素及應用

暗

C3

②曲線解讀:

3

影響光合作用的因素及應用

（2）CO2濃度

溫室

增施有機肥料

使用二氧化碳發生器

大田

確保良好的通風

增施有機肥

我國北魏時期的農書《齊民要術》中，有關于栽種農作物要“正其行，通其風”的記載。

③應用：通風透光，既有利于充分利用光能，又可以使空氣不斷流過葉面，提供較多的CO2，從而提高光合作用強度來光合產量。h還可以增施農家肥等

(3)溫度

①原理：影響，主要制約暗反應。

B點：最適溫度，酶的活性最強，光合速率達到最大值。

3

影響光合作用的因素及應用

酶的活性

②曲線解讀:

③應用：溫室栽培植物時，白天調到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當______室內溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。

降低

（4）水或無機鹽

3

影響光合作用的因素及應用

①原理：

水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內。

礦質元素通過影響與光合作用有關的化合物的合成，對光合作用產生直接或間接的影響。如鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應。

（4）水或無機鹽

3

影響光合作用的因素及應用

②曲線解讀:

③應用：農業生產中，可根據作物的生長規律，合理灌溉和施肥。

探究多種因子對光合作用的影響

P點時，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高。

當到Q點時，橫坐標所表示的因子不再影響光合速率，要想提高光合速率，可適當提高除橫坐標所表示的因子之外的其他因子。

自變量1

自變量1

自變量1

自變量2溫度

自變量2光照強度

自變量2CO2濃度

3

影響光合作用的因素及應用

主要吸收

藍紫光和紅光

主要吸收藍紫光

操作：

研磨：

無水乙醇：溶解色素

二氧化硅：有助于研磨得充分

碳酸鈣：可防止研磨中色素被破壞

過濾：

單層尼龍布

畫濾液細線：

重復1到2次

層析分離：

層析液不能沒過濾液細線，小燒杯要加蓋。

分離色素：

用層析液分離

層析液成分：石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成

原理：都能溶解在層析液中，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。

提取色素原理：

用無水乙醇提取

原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中。

①捕獲光能的色素

②捕獲光能的結構

③影響光合作用的因素

基粒：由類囊體堆疊而成，分布有____和與________有關的酶)

外表：

雙層膜

內部：

基質：

含有________有關的酶；

暗反應

色素

光反應

含有________，可進行翻譯合成蛋白質；

含有______，可復制轉錄成______;

DNA

RNA

核糖體

光照強度或光的波長（即，顏色）、溫度、CO2濃度、水、無機鹽（礦質元素）

環境因素:

遺傳及生理因素:

陽生植物與陰生植物；氣孔開放程度；葉面積指數

④光合作用的過程

光反應與暗反應：

光反應必需有光；暗反應不需要光，但需要光反應產生的ATP與NADPH

光合作用的總反應式：

光合作用的能量變化：

光能

ATP與NADPH中活躍的化學能

（CH2O）中穩定的化學能

【答案】B

考點1光合作用的過程及應用

1.（2023·天津·統考高考真題）下圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程的圖，關于此圖說法錯誤的是（）

A．HCO3-經主動運輸進入細胞質基質

B．HCO3-通過通道蛋白進入葉綠體基質

C．光反應生成的H+促進了HCO3-進入類囊體D．光反應生成的物質X保障了暗反應的CO2供應

2．（2023·山西·統考高考真題）我國勞動人民在漫長的歷史進程中，積累了豐富的生產、生活經驗，并在實踐中應用。生產和生活中常采取的一些措施如下。

①低溫儲存，即果實、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放②春化處理，即對某些作物萌發的種子或幼苗進行適度低溫處理③風干儲藏，即小麥、玉米等種子收獲后經適當風干處理后儲藏④光周期處理，即在作物生長的某一時期控制每天光照和黑暗的相對時長⑤合理密植，即栽種作物時做到密度適當，行距、株距合理⑥間作種植，即同一生長期內，在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物關于這些措施，下列說法合理的是（）

A．措施②④分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關系

B．措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗

C．措施②⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用

D．措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度

【答案】A

【答案】C

3.（2022·福建·統考高考真題）下列關于黑藻生命活動的敘述，錯誤的是（）

A．葉片細胞吸水時，細胞液的滲透壓降低

B．光合作用時，在類囊體薄膜上合成ATP

C．有氧呼吸時，在細胞質基質中產生CO2

D．細胞分裂時，會發生核膜的消失和重建

【答案】B

4．（2022·天津·高考真題）天津市針對甘肅古浪縣水資源短缺現狀，實施“農業水利現代化與智慧灌溉技術幫扶項目”，通過水肥一體化智慧灌溉和高標準農田建設，助力落實國家“藥肥雙減”目標，實現鄉村全面振興。項目需遵循一定生態學原理。下列原理有誤的是（）A．人工生態系統具有一定自我調節能力

B．項目實施可促進生態系統的物質與能量循環

C．對人類利用強度較大的生態系統，應給予相應的物質投入

D．根據實際需要，合理使用水肥

【答案】B

5.（2022·浙江·統考高考真題）膜蛋白的種類和功能復雜多樣，下列敘述正確的是（）

A．質膜內、外側的蛋白質呈對稱分布

B．溫度變化會影響膜蛋白的運動速度

C．葉綠體內膜上存在與水分解有關的酶

D．神經元質膜上存在與K+、Na+主動轉運有關的通道蛋白

【答案】A

6.（2023·重慶·高考真題）類囊體膜蛋白排列和光反應產物形成的示意圖。據圖分析，下列敘述錯誤的是（）

A．水光解產生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿過4層膜B．NADP+與電子（e-）和質子（H+）結合形成NADPH

C．產生的ATP可用于暗反應及其他消耗能量的反應

D．電子（e-）的有序傳遞是完成光能轉換的重要環節

(1)制備類囊體時，提取液中應含有適宜濃度的蔗糖，以保證其結構完整，原因是；為避免膜蛋白被降解，提取液應保持（填“低溫”或“常溫”）。(2)在圖I實驗基礎上進行圖II實驗，發現該實驗條件下，也能產生ATP。但該實驗不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內外的H+濃度差，原因是。

7．（2022·重慶·統考高考真題）科學家發現，光能會被類囊體轉化為“某種能量形式”，并用于驅動產生ATP（如圖I）。為探尋這種能量形式，他們開展了后續實驗。

保持類囊體內外的滲透壓，避免類囊體破裂

低溫

實驗II是在光照條件下對類囊體進行培養，無法證明某種能量是來自于光能還是來自膜內外氫離子濃度差

(3)為探究自然條件下類囊體膜內外產生H+濃度差的原因，對無緩沖液的類囊體懸液進行光、暗交替處理，結果如圖III所示，懸液的pH在光照處理時升高，原因是。類囊體膜內外的H+濃度差是通過光合電子傳遞和H+轉運形成的，電子的最終來源物質是。

(4)用菠菜類囊體和人工酶系統組裝的人工葉綠體，能在光下生產目標多碳化合物。若要實現黑暗條件下持續生產，需穩定提供的物質有。生產中發現即使增加光照強度，產量也不再增加，若要增產，可采取的有效措施有（答兩點）。

類囊體膜外H+被轉移到類囊體膜內，造成溶液pH升高

水

NADPH、ATP和CO2

增加二氧化碳的濃度和適當提高環境溫度

8.（2022·全國·高考真題）根據光合作用中CO2的固定方式不同，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補償點比C3植物的低。CO2補償點通常是指環境CO2濃度降低導致光合速率與呼吸速率相等時的環境CO2濃度。回答下列問題。

(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反應階段的產物是相同的，光反應階段的產物是（答出3點即可）。

(2)正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位，原因是（答出1點即可）。(3)干旱會導致氣孔開度減小，研究發現在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補償點的角度分析，可能的原因是。

O2、[H]和ATP

自身呼吸消耗或建造植物體結構

C4植物的CO2補償點低于C3植物，C4植物能夠利用較低濃度的CO2

A．葉肉細胞內LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光復合體對光能的捕獲增強B．Mg2+含量減少會導致PSⅡ光復合體對光能的捕獲減弱

C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結合，不利于對光能的捕獲

D．PSⅡ光復合體分解水可以產生H+、電子和O2

【答案】C

考點2影響光合作用的因素

1.（2023·湖北·統考高考真題）植物光合作用的光反應依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復合體，PSⅡ光復合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發現，PSⅡ光復合體上的蛋白質LHCⅡ，通過與PSⅡ結合或分離來增強或減弱對光能的捕獲（如圖所示）。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是（）

A．低于最適溫度時，光合速率隨溫度升高而升高

B．在一定的范圍內，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高C．CO2濃度為200μL·L-1時，溫度對光合速率影響小

D．10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會持續提高

【答案】D

2.（2022·北京·統考高考真題）光合作用強度受環境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關系如下圖。據圖分析不能得出（）

3.（2022·海南·統考高考真題）某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時長，結果如圖。下列有關敘述正確的是（）

【答案】B

A．本實驗中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量

B．葉圓片上