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(共38张PPT)
2024届新高考生物一轮复习
第二单元 细胞的代谢
（4）光合作用
核心考点
捕获光能的色素和结构
1
光合作用的原理及应用
2
光合作用和细胞呼吸的关系
3
核心素养
生命观念：通过分析讨论光合作用的过程，形成物质与能量观。
科学思维：光合作用的研究过程，揭示了科学的发现不是一蹴而就的，而是由很多天才科学家的开创性工作累积而成的，科学研究是一项非常严谨的工作，需要将奇思妙想与验证求实结合起来。
科学探究：在绿叶中色素的提取和分离实验中，体会生物学研究的基本能力—物质的提取和分离。在探究影响光合作用的环境因素的实验中，体会探究实验的设计思路。
社会责任：了解植物对环境和生活的意义，理解对光合作用等问题的研究对人类生存和发展的意义。
知识梳理
考点1 获光能的色素与结构
一、绿叶中色素的种类与光能吸收
色素种类 叶绿素（3/4） 类胡萝卜（1/4） 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素
颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色
光能吸收 主要吸收蓝紫光和 主要吸收 分布 叶绿体的 的薄膜上 红光
蓝紫光
类囊体
二、叶绿体的结构和功能
球形
1.形态：一般呈扁平的椭球形或 。
2.结构：
（1）填写图中字母所代表的结构：a.外膜，b.内膜c.基质d.基粒。
（2）光合作用的色素分布在类囊体薄膜（基粒），光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和 中。
（3）叶绿体扩展膜面积的方式是类囊体薄膜堆叠成 ，其意义是分布有更多的酶和色素，有利于光合作用的进行。
4.功能：进行 的场所。
基质
基粒
光合作用
三、实验：绿叶中色素的提取和分离
1.实验原理
（1）色素提取的原理
绿叶中的色素能够溶解在 等有机溶剂中，可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素。
（2）色素分离的原理
绿叶中的色素在层析液中的 不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得 ，反之则慢。因此，不同的色素会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
2.目的要求
（1）进行绿叶中色素的提取和分离
（2）探究绿叶中含有几种色素
无水乙醇
溶解度
快
3.材料用具
（1）材料：新鲜的绿叶
（2）用具：干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，量筒，天平
（3）试剂：无水乙醇，层析液，二氧化硅和碳酸钙
4.实验设计及现象
色素提取：
色素分离：
实验结果：
叶绿素b
实验结论
（1）滤纸条上出现四条色素带，说明有四种色素。由上到下色素带依次为胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a （蓝绿色）、 （黄绿色）。
（2）四种色素含量：叶绿素a> 叶绿素b> 叶黄素>胡萝卜素。
（3）相邻色素带之间距离最宽的是胡萝卜素和叶黄素，最窄的是叶绿素 a和 。
叶绿素b
例题练习
1.如图表示叶绿体中色素的吸收光谱。据图判断，以下说法不正确的是（ ）
A.在研究叶绿素的过程中，为减少类胡萝卜素的干扰，最好选用红橙光区
B.进入到秋季，植物对420~470 nm波长的光的利用量逐渐上升
C.用450 nm左右波长的光比600 nm左右波长的光更有利于提高光合作用强度
D.将植物由光照条件550 nm转为670 nm后，短时间内叶绿体中的C3的量减少
答案与解析
答案：B
解析：由图知，类胡萝卜素主要吸收400~500 nm波长的光，即蓝紫光，研究叶绿素的过程中，为减少类胡萝卜素的干扰，最好选用红橙光；进入秋季，叶子变黄，叶绿素含量减少，植物对420~470 nm波长的光的利用量减少；由图可知叶绿体中色素吸收450 nm左右波长的光比吸收600 nm左右波长的光更有利于提高光合作用强度；由图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和[H]变多，C3的还原加快，而CO2的浓度不变，C5和CO2生成C3的速率不变，则叶绿体中C3的量减少。
例题练习
（多选题）2.如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸条上的分离的情况，以下说法正确的是（ ）
A.色素丁在滤纸条上扩散速度最快
B.四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
C.在开花季节采下水稻的新鲜叶片做实验，其结果与图中结果相似
D.研磨时未加CaCO3，滤纸条上四秒色素可能都不出现
答案与解析
答案：AC
解析：由题图可知，四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大，在滤纸条上扩散得最快，A正确，B错误；水稻在开花时节，生长旺盛，叶片呈绿色，用开花季节采下的水稻新鲜叶片做实验，其结果与图中结果相似，C正确；CaCO3可保护叶绿素不被破坏，研磨时若未加入CaCO3，则甲、乙相对含量明显下降，但丙和丁不会消失，D错误。故选AC。
知识梳理
考点2 光合作用的原理
一、光合作用的概念
1.概念
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把 和水转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程
2.反应式：
3.光合作用可分为 和暗反应（也叫作碳反应）两个阶段
二氧化碳
有机物
氧气
光反应
（4）能量变化：光能转化为活跃化学能储存在 中
ATP
1.光反应阶段
（1）场所：叶绿体的 上。
（2）条件：必须在光下才能进行
（3）
（4）能量变化： 转化为活跃化学能储存在ATP中
类囊体薄膜
光能
2.暗反应阶段
（1）场所： 。
（2）物质变化：光合作用光反应消耗水，暗反应的C3还原过程 水
①CO2的固定
1分子CO2＋1分子五碳化合物→2分子 。
②三碳化合物的还原：在酶的催化下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量并被NADPH还原形成五碳化合物和 等。
③ATP被消耗重新形成ADP和Pi。
（3）能量变化：
活跃化学能转变成糖类等有机物中的稳定 。
叶绿体基质
产生
三碳化合物
糖类
化学能
技法提升 元素去向分析
1.光合作用过程中O元素的转移途径
2.光合作用过程中C元素的转移途径
3.光合作用过程中H元素的转移途径
H2O→NADPH→（CH2O）+H2O
例题练习
1.如图表示天竺葵叶肉细胞光合作用的过程图。下列有关说法错误的是（ ）
A.图中Ⅰ过程发生的场所是类囊体薄膜，Ⅱ过程发生的场所是叶绿体基质
B.图中的②为NADPH，它不仅是暗反应的还原剂，还可以为暗反应提供能量
C.Ⅰ过程实现了光能向活跃化学能的转化，Ⅱ过程实现了活跃化学能向稳定化学能的转化
D.若突然中断CO2供应，则短时间内细胞内C3含量上升，C5含量下降
答案与解析
答案：D
解析：图中Ⅰ过程是光反应，场所是类囊体薄膜，Ⅱ过程是暗反应，场所是叶绿体基质，A正确；图中的②为NADPH，其作用有两点：一是作为暗反应的还原剂，二是和ATP一样为暗反应提供能量，B正确；从能量转换的角度看，光反应实现了光能向活跃化学能的转化，暗反应实现了活跃化学能向稳定化学能的转化，C正确；若突然中断CO2供应，则短时间内细胞内C3含量下降，C5含量上升，D错误。
例题练习
（多选题）2.如图表示在类囊体膜上发生的部分代谢过程，运输H+的载体蛋白有两种类型，实现H+在膜两侧间穿梭。分析以下说法正确的是（ ）
A.图中过程是光合作用的光反应阶段
B.H+由叶绿体基质进入类囊体腔不消耗能量
C.分析线粒体内膜上也有相似的H+转运机制
D.据图分析O2出细胞需要穿3层生物膜
答案与解析
答案：AC
解析：由图可知，此过程发生在叶绿体类囊体薄膜上，有水的光解、ATP的合成等过程，属于光合作用的光反应阶段，A正确；据图分析，H+由叶绿体基质进入类囊体腔是逆浓度的跨膜运输过程，需要消耗能量，B错误；由图可知，此过程利用了电能将H+由叶绿体基质运入类囊体，再利用H+顺浓度跨膜运输过程产生ATP，线粒体内膜上可能也存在这种合成ATP的机制，C正确；据图分析，O2是在类囊体腔中，出细胞至少要穿4层膜，D错误。
知识梳理
考点3 光合作用的影响因素及应用
一、探究光照强度对光合作用的影响
1.实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越 ，单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多。
2.实验流程
强
3.实验结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断 。
增强
二、影响光合作用的环境因素
环境因素为影响光合作用的外因，影响光合作用的内因包括色素的种类和含量，酶的含量和活性等因素。
1.光照强度
光照强度低时，植物光合速率低。光照强度增强，光合速率变大；光照强度进一步提高，光合速率增加幅度减小；光照强度超过某一定值时，光合速率不再增加。
2.CO2的浓度
CO2是光合作用的原料之一。在一定范围内，植物光合速率随着CO2浓度的上升而增加，达到某一定值后，再增加CO2浓度，光合速率不再 （如上图所示）。
3.温度
温度影响酶活性，因而对光合速率也有明显的影响。
（1）不同植物光合作用的最适温度 ，一般在25～30 ℃。
（2）低温下植物光合速率变低的原因主要是酶活性 。
（3）高温下光合速率变低的原因主要是高温使植物失水过多，影响气孔的开闭，减少了 进入细胞的量。
增加
不同
降低
CO2
4.水和矿质元素
会直接或间接地影响植物光合速率
（1） 是光合作用的原料，能直接影响植物光合速率；
（2）矿质元素：缺少N会影响 的合成，缺少P会影响 的合成，缺少 会影响叶绿素的合成。
土壤矿质元素过多，会引起细胞渗透失水，光合速率下降。
三、光合作用原理的应用
（1）大田：利用套种、 等措施充分吸收阳光以达到目的。
（2）大棚：适当延长 ，提高CO2浓度和温度以提高光合作用效率。
水
酶
ATP
Mg
合理密植
光照时间
（3）提供适宜浓度的矿质元素，如施用含N、P、K、Mn、Zn元素的肥料。
四、化能合成作用
（1）概念：利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来制作有机物的合成作用。
（2）实例：硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，这两个过程中释放的 将二氧化碳和水合成为糖类，供自身利用。
无机物
化学能
例题练习
1.某兴趣小组同学欲研究昼夜温差对番茄茎生长的影响，做了一系列实验得到如图所示结果。图甲是根据日温为26 ℃、夜温在不同温度下测得的数据绘制的番茄茎生长曲线图，图乙是根据昼夜恒温条件下测得的数据绘制的番茄茎生长曲线图。下列说法错误的是（ ）
A.图甲中日温为26 ℃时，夜间温度越高越有利于番茄茎的生长
B.夜温过低影响了呼吸作用，对植物生长不利
C.5 ℃时，昼夜恒温番茄茎的生长速度小于有昼夜温差的生长速度
D.番茄茎在夜间温度为10 ℃时的生长速度小于夜间温度为20 ℃时的生长速度
答案与解析
答案：A
解析：本题考查细胞呼吸和光合作用的影响因素。题图甲中的曲线显示，日温为26 ℃时，并非夜间温度越高越有利于番茄茎的生长，如夜温30 ℃时茎的生长速度反而低于25 ℃时茎的生长速度，A错误；从题图中可以看出，夜间温度为10 ℃时茎的生长速度小于夜间温度为25 ℃时茎的生长速度，因此可以推断，夜温过低影响了呼吸作用，对植物生长不利，B正确；根据题图曲线可以看出，5 ℃时昼夜恒温番茄茎的生长速度小于有昼夜温差的生长速度，C正确；根据题图可看出，番茄茎在夜间温度为10 ℃时的生长速度小于夜间温度为20 ℃时的生长速度，D正确。
例题练习
（多选题）2.人工智能温室增产增收，能使农民发家致富快速脱贫。下列有利于温室无土栽培番茄增产的措施是（ ）
A.采用无色透明玻璃不用红玻璃
B.晚上用同功率的白炽灯替代红光灯补光
C.定期施用一定量的富含无机盐的营养液
D.喷洒一定浓度的IAA提高坐果率
答案：ACD
解析：采用无色透明玻璃不用红玻璃，有利于植物白天吸收各种光源，提高光合作用强度，利于番茄增产，A正确；晚上植物只进行细胞呼吸，消耗有机物，为使番茄增产，人工温室应补充光照，且植物对红光吸收率高，晚上用红光灯补光更有利于光合作用，B错误；无土栽培时，需定期施用一定的营养液，以提高番茄产量，C正确；IAA可防止落花落果，提高坐果率，能提高番茄产量，D正确。
知识梳理
考点4 光合作用与细胞呼吸的关系
一、光合作用与细胞呼吸的区别
光合作用 细胞呼吸
物质变化
能量变化 光能→化学能 化学能→ATP中活跃的化学能+热能
实质 合成有机物，储存能量 分解有机物、释放能量，供细胞利用
场所 叶绿体 活细胞（有氧呼吸主要在线粒体）
条件 只在光下进行 有光、无光都能进行
二、光合作用与细胞呼吸的联系
①过程联系
三、光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP来源、去路的比较
比较项目 来源 去路
[H] 光合作用 光反应中水的光解 作为暗反应阶段的还原剂，用于还原C3
有氧呼吸 第一阶段、第二阶段产生 用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量
ATP 光合作用 在光反应阶段合成，其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能 用于暗反应阶段C3还原，其中活跃的化学能以稳定的化学能形式储存在 中
有氧呼吸 第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生 ，其合成所需能量来自有机物的分解 水解释放的能量直接用于各项生命活动
有机物
最多
技法提升常考易错的“三率”分析与计算
一、常考易错的植物“三率”
（1）呼吸速率：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定组织的CO2释放量或O2吸收量。
（2）真正（总）光合速率：表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量。
（3）净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率=总光合速率-呼吸速率。
二、植物“三率”的判断
（1）根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值代表呼吸速率，该曲线则代表净光合速率；
若CO2吸收值为0，该曲线代表真正（总）光合速率。
（2）根据实验条件判定：实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值，则为呼吸速率；若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率
（3）根据关键词判定：（单位时间内的变化量）
呼吸速率 真正（总）光合速率 净光合速率
主体 线粒体 叶绿体 植物体或细胞
O2 吸收量（黑暗） 产生量 释放量
有机物 消耗量（黑暗） 制造量 积累量
CO2 释放量（黑暗） 利用量、固定量、消耗量 吸收量
例题练习
光合作用和呼吸作用是植物生命活动的两个非常重要的生理过程，它们既有区别又有联系，下列与这两个过程相关的叙述，正确的是（ ）
A.光合作用产生ATP必须有光，呼吸作用产生ATP必须有O2
B.光合作用和细胞呼吸对于维持空气CO2含量稳定有重要的意义
C.叶绿体和液泡中都有色素，这些色素均能参与光合作用
D.光合作用只能在光下进行，呼吸作用只能在黑暗中进行
答案：B
解析：光合作用产生ATP的过程是光反应，必须有光的存在，无氧呼吸也能产生少量ATP，不需要O2的参与，A错误；光合作用吸收CO2，细胞呼吸产生CO2，两者对于维持空气CO2含量稳定有重要的意义，B正确；液泡中的色素不能参与光合作用，C错误；呼吸作用在光下和黑暗条件下都能进行，光合作用的暗反应不需要光的直接参与，D错误。
例题练习
（多选题）2.如图表示在不同温度下，测定某植物叶片重量（单位：mg，均指有机物）变化情况的操作流程及结果，下列相关叙述中，正确的是（ ）
A.该植物叶片的实际光合速率为（Y+2X）mg/h
B.14℃时植物呼吸作用和实际光合作用都大于13℃时
C.分别在上述四种温度下给予适宜光照维持10h再暗处理10h，则该植物叶片在14℃时增重最多达30mg
D.16℃时植物进行光合作用所需CO2都来自线粒体
答案与解析
答案：ABC
解析：由题图操作流程可知，该植物叶片的呼吸速率为X mg/h，净光合速率为（Y+X）mg/h，则实际光合速率为（Y+2X）mg/h，A正确；由题图实验结果可知，14℃时植物呼吸速率的相对值为2mg/h、实际光合速率的相对值为7mg/h，13℃时植物呼吸速率的相对值为1mg/h、实际光合速率的相对值为4mg/h，则14℃时植物呼吸作用和实际光合作用都大于13℃时，B正确；若给予适宜光照维持10h再暗处理10h，则该植物叶片在14℃时增重最多达30mg，C正确；16℃时植物的光合速率大于呼吸速率，所需CO2除来自线粒体外，还可以从外界吸收，D错误。
好好学习 天天向上

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