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(共41张PPT)
专题6　光合作用
新高考生物一轮专题复习
考点1　光合作用的原理及应用
知识1　捕获光能的色素与结构
一、绿叶中色素的提取和分离
1.实验原理

2.实验方法:纸层析法。

注意 分离色素的过程中需要用棉塞塞紧试管口以减少吸入层析液中有毒的挥发物质。
3.实验步骤
二、光合色素
1.分布:类囊体薄膜。
2.吸收光谱分析

3.功能:吸收、传递、转化光能。
知识归纳
1.叶绿体中的色素(即光合色素)≠液泡中的色素≠光敏色素,光敏色素是一种接受光信号的分子,
调节植物的生长发育。
2.光是影响叶绿素形成的主要因素,如一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素,叶子发黄。
三、捕获光能的结构——叶绿体

1.(2020江苏,6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,提取叶绿体色素时可用
无水乙醇作为溶剂。 (　 )
答案　√
2.(2017天津理综,5)液泡中紫红色的花青苷为水溶性,用水作层析液可观察花青苷的色素带。
(　 )
答案　√
3.(2016江苏,17)即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取出4种光合作用色素。 (　 )
答案　√
4.(2022山东,21)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的颜色是　　　 。
答案　蓝紫色
针对训练
知识2　光合作用的原理
图解 场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 需光 不需要光
物质 变化 ①2H2O O2+4H+; ②NADP++H+ NADPH; ③ADP+Pi+能量 ATP ①CO2的固定:
CO2+C5 2C3;
②C3的还原:
2C3
(CH2O)+C5
能量 变化 光能→ATP和NADPH中的化学能→(CH2O)中的化学能 联系 光反应可以为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应可以为光反应提
供NADP+、ADP和Pi;没有光反应,暗反应无法进行,没有暗反应,
有机物无法合成 提醒
1.C3是指3-磷酸甘油酸,C5是核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。
2.C3还原消耗的能量不仅来自ATP,还来自NADPH。
3.暗反应有光、无光都能进行,若光反应停止,因NADPH和ATP还没有消耗完,暗反应可继续进行
一段时间。
知识拓展
1.光反应(光系统和电子传递链)

(1)镶嵌在类囊体膜上的光合色素分子有序地排列在一起,它们能够捕获光能,将光能传递给位于
反应中心的色素分子,该色素分子被激发,释放出一个高能电子。失去电子的色素分子有很强的夺
电子能力,它们从水分子中夺取电子,使水分解成H+和O2。
(2)色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获,这些蛋白质利用电子携带的能量将H+从
叶绿体基质泵入类囊体腔,并最终把电子传递给了NADP+,NADP+获得电子后与H+结合,生成
NADPH。
(3)类囊体膜上镶嵌有ATP合酶,类囊体腔中的H+顺浓度梯度经ATP合酶进入叶绿体基质,推动了
ATP的生成。
2.光呼吸
　　C3植物中,光合作用中固定二氧化碳的酶是Rubisco,即:C5(RuBP)+CO2 2C3(3-磷酸甘
油酸);O2可以与CO2竞争性地结合C5,同样是Rubisco催化的,O2+C5 C3+C2(磷酸乙醇酸),即
光呼吸,所以C3植物在高O2低CO2浓度时,固定O2的光呼吸就会很显著。
3.C4植物和CAM植物
　　一些植物在进化中形成了特殊的固定和浓缩CO2的机制,能够在高温、干旱导致气孔开放度
下降的情况下,有效利用叶肉细胞间隙低浓度的CO2进行光合作用,如C4植物和CAM植物。
　　C4植物,如玉米,CO2在叶肉细胞被PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)固定,生成C4,C4进入维管束鞘细胞
生成CO2,CO2进入卡尔文循环。
　　CAM植物,如仙人掌,夜晚,CO2在叶肉细胞被PEP固定,生成C4,C4进入液泡储存;白天,C4出液泡,
并生成CO2,CO2进入卡尔文循环。
5.(2021山东,16)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。 (　 )
答案
6.(2021广东,12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco,
激活Rubisco需要黑暗条件。 (　 )
答案
7.(2020天津,5)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。 (　 )
答案
针对训练
8.如图表示A、B两种植物适应不同环境的碳固定模式,请回答下列问题:
(1)图中A植物叶绿体中Rubisco是指一种羧化酶,能催化核酮糖-1,5-二磷酸(C5)结合CO2,产生3-磷
酸甘油酸(C3),此过程被称为　　　　　 。
(2)Rubisco还是一种催化C5加氧反应的酶,O2是Rubisco作为羧化酶的竞争性抑制剂,PEP羧化酶对
CO2的亲和力远远大于Rubisco,B植物的C4能定向地由叶肉细胞进入维管束鞘细胞并产生CO2,请
推测在干旱环境中,B植物生长比A植物更好的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　 。
答案 (1)CO2的固定 (2)干旱环境中,植物气孔部分关闭,胞间CO2含量较少,叶肉细胞中PEP羧化
酶对CO2的亲和力远远大于Rubisco,B植物产生大量C4,定向地由叶肉细胞进入维管束鞘细胞并产
生CO2,使维管束鞘细胞CO2/O2的值提高,Rubisco更多地催化CO2的固定,B植物暗反应更强,光合作
用更强,故可能生长更好
9.将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表
的双层膜破裂后再照光,有无氧气释放 原因是什么
答案　有,类囊体膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能。
知识3　影响光合作用的因素及应用
一、内部因素
1.与自身遗传特性有关,如阴生植物、阳生植物;植物的叶绿体数量、色素含量、酶的数量及活
性、叶龄、叶面积指数等会影响光合作用。
2.阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物、林间带树种的配置等都可
合理利用光能。
二、环境因素
1.单因子环境因素
影响因素 分析 应用
光照 强度 通过影响光反应ATP和NADPH
的产生来制约暗反应,从而影响
光合速率 温室生产中,适当增强光照强度,
以提高光合速率,使作物增产
CO2 浓度 通过影响暗反应阶段C3的生成,
影响光合速率 农田“正其行,通其风”;温室大
棚增施有机肥来增大CO2浓度,
提高光合速率
温度 通过影响有关酶的活性影响光
合速率 适时播种;冬季温室栽培白天可
适当提高温度,提高光合速率
水分 ①水是光合作用的原料; ②缺水时,气孔开度减小,胞间
CO2浓度减小 根据作物的需水规律合理灌溉
矿质 元素 ①N、Mg等是合成叶绿素所必
需的矿质元素; ②P参与ATP的形成 根据植物的需求合理施肥
知识归纳
　　叶圆片上浮法探究光照强度或CO2浓度对光合速率的影响
1.原理

注:NaHCO3溶液可提供CO2。
2.结果:在一定范围内,光照越强或CO2浓度越高,一定时间内叶圆片浮起数量越多。知识拓展
气孔是植物进行气体交换的主要结构,有很多因素(如光照、含水量、二氧化碳浓度、植物激素
等)会影响气孔的开闭,从而影响光合作用,但并不是单一的因素影响气孔开闭,而是不同因素协调
作用,如干旱会影响ABA(脱落酸)的合成,从而影响植物气孔开闭。
2.多因子变量
(1)A点前:限制因子主要为光照强度。
(2)B点后:光照强度不再是限制因子,光合速率还受温度、CO2浓度等的影响。
三、影响光合作用的因素分析
1.分析原理:写出光合作用的相关反应式或画出光合作用简图→结合反应物、生成物、反应条件
进行分析。
(1)反应物:一定范围内,反应物越多,则光合速率越快。
(2)生成物:生成物积累,可能会抑制反应,使光合速率降低。如开花期剪掉部分花,光合产物因不能
运至花而在叶片积累,叶片光合速率会降低。
(3)反应条件
①酶:酶的数量、酶的活性(受温度影响)。
②光合色素含量:影响光能的吸收、传递和转化。
③ATP、NADPH的含量(与光照强度有关):影响C3的还原。
2.实例分析
例1　如图为CO2浓度对光合速率的影响曲线,B点前,光合速率随CO2浓度增加而增大的原因是
　　　　　　　　 。B点后,CO2浓度增加光合速率不再增加,此时限制光合速率的因素可能是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

解题导引　第一步:写出CO2所涉及的光合作用过程:
CO2+C5 2C3 (CH2O)+C5。
第二步:分析。
B点前,光合速率随CO2浓度增加而增大的原因:CO2↑→C3↑→(CH2O)↑→光合速率↑。
B点后,CO2浓度增加光合速率不再增加,此时限制光合速率的因素有①反应物:C5含量不足;②反应
条件:酶活性不够高或数量不足,ATP、NADPH的含量较低;③生成物:(CH2O)积累。
答案　CO2参与光合作用的暗反应,在光照充足的情况下,CO2浓度增加,其单位时间内与C5结合生
成的C3也会增加,C3反应形成的糖类增加,故光合速率增大　NADPH和ATP的供应限制、固定CO2
的酶活性不够高、C5的再生速率较低、有机物在叶绿体中积累较多等
例2　光照减弱、CO2供应不变时,在短时间内ATP、NADPH、C3、C5含量的变化分别为　　
　　　　 ;光照不变、CO2供应减少时,在短时间内ATP、NADPH、C3、C5含量的变化分别为
　　　　　　 。
解题导引　第一步:画出光合作用简图。
第二步:分析。

说明:“↓”表示减少,“↑”表示增加。
答案　减少、减少、增多、减少　增多、增多、减少、增多
注意 因植物主要吸收红光和蓝紫光,几乎不吸收绿光,故将光照改为绿光时,相关物质的变化
与光照强度减弱时的物质变化相同。
10.(2021辽宁,2)合理控制昼夜温差、适时通风有利于提高作物产量。 (　 )
答案　√
11.(2021湖南,7)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。 (　 )
答案　√
12.(2016天津理综,2)用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的
红光照射,未被还原的C3上升。 (　 )
答案
针对训练
13.(2020海南,21)在晴朗无云的夏日,某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变
化,结果如图。回答下列问题。
(1)据图分析,与10时相比,7时蔬菜的光合作用强度低,此时,主要的外界限制因素是　　　　 ;从1
0时到12时,该蔬菜的光合作用强度　　　 。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度,小组成员将菜地分成A、B两块,10~14时在A菜地上方遮
阳,B菜地不遮阳,其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高,主要原因
是 。
答案 (1)光照强度　降低 (2)B菜地光照强度过高,导致蔬菜气孔关闭,二氧化碳吸收受阻,光合
作用速率降低
14.(2020全国Ⅰ,30)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方
法提高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率
达到最大时所需的光照强度)见表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物
是　　　 ,选择这两种作物的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
答案　A和C　作物A光饱和点高且长得高,可以利用上层光照进行光合作用;作物C光饱和点低且
长得矮,与作物A间作后,能利用下层的弱光进行光合作用
15.增施有机肥为什么可以提高作物产量
答案　有机肥被土壤中的微生物分解成CO2和无机盐,CO2是光合作用的原料,无机盐利于植物生
长。
考点2　光合作用与呼吸作用
知识　光合作用与呼吸作用
一、物质和能量联系
1.物质转变(以光合作用和有氧呼吸为例)


2.能量转化
二、植物“三率”分析
　　绿色植物在有光的条件下,同时进行光合作用和呼吸作用,呼吸作用产生的CO2可用于光合作
用,故单位时间的CO2吸收量可表示净光合速率,净光合速率=总光合速率-呼吸速率。

点(段) 分析
A点 光照强度为0,只进行呼吸作用,不进行光合作用
AB(不含 A、B点)段 呼吸作用>光合作用,故表现为释放CO2
B点 呼吸作用=光合作用
B点后 光合作用>呼吸作用,故表现为吸收CO2
方法技巧　根据关键词辨析“三率”
总(真正) 光合速率 净(表观) 光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”“消耗”
“叶绿体吸收”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或
“环境(容器)中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量
“产生”或“制造”的O2的量 “释放至容器(环境)中”或
“容器(环境)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量
“产生”“合成”或“制造”
的有机物的量 “积累”“增加”或“净产
生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量
三、光合作用的日变化曲线分析
1.自然环境中一昼夜代谢曲线

疑难突破
1.a点前后CO2释放量变化的原因是夜间温度变化。
2.光合作用开始于c点前(b点),结束于d点后,因光合速率小于呼吸速率,表现为释放CO2。
3.A~B:中午气温过高,为减少蒸腾作用,叶片气孔部分关闭,CO2吸收减少,光合作用强度减弱,称光
合午休。
4.曲线在第一象限与横轴围成的图形面积减去曲线在第四象限与横轴围成的图形面积即一昼夜
有机物的积累量,该值大于0时植物表现为生长。
2.密闭的环境中,一昼夜代谢曲线分析
(1)D、H时植株光合作用与呼吸作用强度相等。
(2)该植物一昼夜表现为生长,因为CO2浓度I点低于A点。
四、“补偿点和饱和点”移动问题
　　补偿点:光合速率等于呼吸速率时的光照强度或CO2浓度。
　　饱和点:使光合速率达到最大值的最小光照强度或CO2浓度。

16.(2021湖南,7)弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用。 (　 )
答案
17.(2019海南,12)绿色植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的。 (　 )
答案
18.(2014海南,9)将水生植物和小鱼放入盛有水的玻璃缸中,密闭后置于光照、温度等适宜条件
下。植物为鱼的生存提供氧气,鱼可为植物的光合作用提供CO2。 (　 )
答案　√
19.(1)研究人员对自然条件下生长的美花石斛植株光合作用特性进行研究,8:00时测定植株净光合
速率为0,此时叶肉细胞合成ATP的场所有　　　　　　　　 ;叶肉细胞的光合速率　　 (填
“等于”“大于”或“小于”)呼吸速率。
(2)若将该植株在缺镁环境中培养,其他条件不变,预测其达到净光合速率为0的时间　　 (填“早
于”“等于”或“晚于”)8:00。
答案 (1)细胞质基质、线粒体、叶绿体　大于 (2)晚于
针对训练
20.以测定的CO2吸收量与释放量为指标研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,结果
如图所示:

(1)图中虚线表示植物的　　　 ,实线表示植物的　　　 。
(2)两曲线交点表示植物的　　　　　　　 ,此时植物的总光合速率是净光合速率的　 倍。
(3)在　 ℃条件下最有利于植物生长。
答案 (1)净光合速率　呼吸速率 (2)净光合速率与呼吸速率相等　2 (3)25

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