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【备战2023高考】生物总复习——专题10《光合作用（一）》课件（新教材新高考）
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这是一份【备战2023高考】生物总复习——专题10《光合作用（一）》课件（新教材新高考），共57页。PPT课件主要包含了内容导航，绿叶中色素，考点1，要求细直齐，考点2，螺旋带状叶绿体，光合作用的过程及探索，考点3，考点4，考点5等内容，欢迎下载使用。
1.最新考纲（1）光合作用的基本过程Ⅱ（2）光合作用与细胞呼吸的综合应用Ⅱ（3）影响光合作用速率的环境因素Ⅱ（4）实验：光合速率的测定（5）实验：叶绿体色素的提取和分离
2.最近考情2022·全国甲卷(7)、2022·全国乙卷(2)、2022·广东卷(18)、2022·浙江卷1月(27)、2022·浙江卷6月(27)、2022·山东卷卷(21)、2021·广东卷(12、15)、2021·湖南卷(7、18)、2021·河北卷(19)、2020·全国乙卷(29)、2020·山东卷(16、21)、2020·全国卷Ⅰ(30)、2020·全国卷Ⅲ(29)、2019·全国卷Ⅰ(3、29)、2019·全国卷Ⅱ(31)
1.生命观念——结构与功能观：叶绿体的结构适于进行光合作用；物质与能量观：通过光合作用，光能转变成化学能储存在有机物中。2.科学思维——分类与比较：比较光反应和暗反应，把我二者的区别与联系；分析与综合：分析光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用的影响，分析细胞呼吸和光合作用的联系3.科学探究——表达与交流：分析色素的提取与分离的结果，制订实验方案；探究环境因素对光合作用的影响；探究光合速率的测定方法。4.社会责任——社会应用：光合作用的原理在生产中的应用，用所学知识解释自然界中的一些现象。
考点1 绿叶中色素
1、 绿叶中色素的提取和分离（1）基本原理①色素的提取 绿叶中的色素能溶于有机溶剂,而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取。②色素的分离 绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。
（2）过程①色素的提取取材：称取5 g绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中 ↓研磨： ↓过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤↓收集：用小试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞紧
叶片要绿、要新鲜：色素含量多
研磨迅速充分:提取色素多，防治溶剂挥发
过滤不能用滤纸，滤纸会吸附色素
②色素的分离制备滤纸条：①剪滤纸条：将滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条并在一端剪去两角；②画滤液细线：在距去角的一端1 cm处用铅笔,一条细的横线。↓画滤液细线：①取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液； ②画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线； ③重复画线：待滤液干后，再重画一到两次↓
防治层析液在滤纸条的边缘扩散过快
↓纸层析法：分离绿叶中的色素，将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口，注意不能让滤纸条上的滤液细线触及层析液↓观察结果：滤纸条上有四条色素带
防治色素溶解到层析液中
（3）结果分析①色素在层析液中溶解度的高低为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。②各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
在绿叶中色素的提取与分离实验中，在滤纸中央滴一滴色素滤液，然后进行分离(如图)，得到四个不同颜色的同心圆。下列说法正确的是( )
A.可以用层析液提取绿叶中的光合色素B.由外向内的第三圈呈蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光C.如实验中未加CaCO3，会导致由外向内的第一、二圈颜色较浅D.由外向内第一、二圈中的色素主要吸收红光和蓝紫光
2、“绿叶中色素的提取和分离”实验异常现象分析。①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液中的色素浓度太低。④没经过干燥处理。⑤未加碳酸钙或加入的量过少，叶绿素分子被破坏。⑥忘记画滤液细线。⑦忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏。⑧滤液细线不能达到细、直、齐的要求，使色素扩散不一致。⑨滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。⑩所用叶片为“黄叶”(1)收集到的滤液绿色过浅：(2)滤纸条上色素带重叠：(3)滤纸条上看不到色素带：(4)滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素的色素带：
3、绿叶中色素的吸收光谱及功能
（1）吸收光谱①一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。②叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。它们对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。③叶绿素a与叶绿素b的吸收光谱很相似，但也略有不同
（1）功能：捕获光能，即吸收、传递、转化光能
3、绿叶中色素的吸收光谱及功能①在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：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降低，弱光下的吸收能力增强，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。②根据色素对不同波长的光的吸收的特点，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？应该选无色透明的玻璃、塑料薄膜，目的为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；在大棚内补充光源时，照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光；
3、绿叶中色素的吸收光谱及功能③海洋中的藻类分为绿藻、褐藻、红藻，在海水中的垂直分布依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？ 水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是短波长的光。 不同颜色的藻类处于不同的水层，适应了其相应的环境，吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光。吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，反射出了红光,吸收蓝紫光较多的红藻分布于海⽔深的地方，反射出了红光,褐藻反射出黄色的光。
4、影响叶绿素合成的因素(1)光照 光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。(3)矿质元素 叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。
秋天，一些叶子为什么会变黄？ 寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄秋天，另一些叶子为什么会变红？ 秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷而逐渐降解，叶片呈现红色。
植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640~660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光
叶绿体的结构适于进行光合作用
考点2 叶绿体的结构适于进行光合作用
1、叶绿体(1)形态：(2)结构：(3)功能：
一般呈扁平的椭球形或球形。
外膜；内膜；基粒（由两个以上类囊体堆叠而成）；基质。
①吸收光能的色素分布于哪里？ 吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。②与光合作用有关的酶分布于哪里？ 与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中。③类囊体和基粒的存在对叶绿体有什么意义？ 叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。④所有的植物细胞都有叶绿体吗？ 并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有进行光合作用的植物细胞才含有叶绿体。
⑤液泡中的色素进行光合作用吗？ 光合作用的色素只分布于叶绿体的类囊体薄膜上，而液泡中的色素是不能进行光合作用的。⑥叶绿体是光合作用的唯一场所吗？ 叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌没有叶绿体，它进行光合作用的场所是细胞质。
2、叶绿体功能的实验验证（1）实验者：德国科学家恩格尔曼。（2）实验过程及现象
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
b．用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
水绵细胞叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。
【学生活动】1、简述以上实验思路及结果。2、如果对恩格尔曼的第二个实验进行改进，用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液，再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上，一段时间后，需氧细菌分布有何特点？ 三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故先透过三棱镜，再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中红光和蓝紫光较弱，水绵不同部位的光合作用强度相差不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围需氧细菌分布无显著差别。
（4）实验分析——恩格尔曼实验设计的巧妙之处①实验材料的选择：选择水绵——具有细而长的螺旋带状叶绿体便于观察。②排除干扰的方法：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。③观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。④实验对照的设计：用极细的光束照射，获得光照部位和无光照部位的对照实验；进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。
恩格尔曼用极细的光束照射到载有水绵和好氧细菌的载玻片上（图①）,将装片暴露在光下,结果如图②所示。关于该实验的说法,错误 的是( )。
A.本实验的结论是叶绿体在光照下可产生氧气B.水绵和好氧细菌在实验前要进行饥饿处理C.光照的部位是该实验的自变量D.真空和黑暗是实验①的两个无关变量
考点3 光合作用的过程及探索
1、探索光合作用原理的部分实验 1937年希尔(英国)，离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照无CO2条件下可释放出氧气，说明离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。（注意：反应体系中可以还存在其他氧元素供体，不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水；因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素，说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应）
1、探索光合作用原理的部分实验 1941年鲁宾和卡门(美国)，H218O＋CO2→18O2 ,H2O＋C18O2→O2 ,光合作用释放的氧气来自水 20世纪40年代卡尔文(美国),用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性,说明CO2中的碳在光合作用中转化为有机物中的碳。 1954年、1957年阿尔农(美国)，在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随。
2、光合作用的原理（1）概念光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（2）反应式
光反应与暗反应的联系：①光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi；②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。
【注意】(1)并不是所有过程都需要酶的催化，色素吸收光能不需要酶的催化。(2)光反应中由光能转化的化学能并非只储存于ATP中，其部分能量储存于NADPH中。NADPH的作用：可作为暗反应的还原剂；储备部分能量供暗反应利用(3)光反应产生的ATP只用于叶绿体中C3的还原等叶绿体内的生命活动，不用于叶绿体外的其他生命活动。 （3）光反应与暗反应的区别
1、光系统Ⅱ（PSⅡ）进行水的光解，产生氧气和H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ（PSⅠ）主要是介导NADPH的产生。2、光系统Ⅱ和Ⅰ中的电子传递由于光能的作用。 3、质子浓度(电化学)梯度的建立：
①一些质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧；另一些质子(H＋)在类囊体的基质侧和NADP＋形成NADPH。②光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)。4、类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。
下图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，PS Ⅰ和PS Ⅱ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，其中PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中。图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程。ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H＋顺浓度梯度运输的同时催化ATP的合成。请回答下列问题：
(1)分析图中电子传递的整个过程可知，最初提供电子的物质为____________，最终接受电子的物质为________________。(2)光反应产生的氧气被用于有氧呼吸，且在______________(场所)被消耗。图中用于暗反应的物质是_______________________________________________________________。(3)合成ATP依赖于类囊体薄膜两侧的H＋浓度差，图中使膜两侧H＋浓度差增加的过程有________________________________________________________________________。(4)由图可见，光反应是一个比较复杂的过程，完成了光能转变成________能，进而转变成___________________________________________________________________能的过程。
答案 (1)水 NADP＋ (2)线粒体内膜 ATP和NADPH (3)水分解产生H＋；PQ主动运输H＋；合成NADPH消耗H＋ (4)电 化学
条件变化时光合作用各物质含量的变化及关键点的移动
考点4 条件变化时光合作用各物质含量的变化
[2021·山东济宁检测] 光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列对于改变反应条件而引起的变化的说法,正确的是( )A.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改变为绿光,会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改变为红光,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图为该植物在25 ℃条件下光合作用强度随光照强度变化的曲线图。下列相关叙述正确的是( )
A．a点时细胞呼吸只受温度的影响B．b点时植物才开始进行光合作用C．提高到30 ℃，b点右移，c点左移D．c点时，植物的氧气产生量为V2
探究光照强度对光合作用强度的影响
考点5 探究光照强度对光合作用强度的影响
1、实验原理 叶片中含有空气，放入水中会上浮，抽调氧气后叶片下沉。光合作用过程中会产生氧气，O2充满细胞间隙，叶片上浮。2、实验流程 （1）取生长旺盛的绿叶，用直径0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片，打孔时避开大叶脉。
因为大叶脉部分含有的叶绿体少。该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。
（2）将圆形小叶置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的空气逸出。重复2—3次。处理后的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。
（3）将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
（4）取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（可采用吹气法补充CO2，也可以用质量分数为1%-2%的NaHCO3溶液）
（5）分别向3只烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后置于强中弱三种光照下。利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。
（6）观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
本试验中的数值可以代表真正光合速率吗？ 本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净积累值，即光合作用与细胞呼吸的差值。
4、实验结果分析 光照越强，烧杯内圆形小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。
1.最新考纲（1）光合作用的基本过程Ⅱ（2）光合作用与细胞呼吸的综合应用Ⅱ（3）影响光合作用速率的环境因素Ⅱ（4）实验：光合速率的测定（5）实验：叶绿体色素的提取和分离
2.最近考情2022·全国甲卷(7)、2022·全国乙卷(2)、2022·广东卷(18)、2022·浙江卷1月(27)、2022·浙江卷6月(27)、2022·山东卷卷(21)、2021·广东卷(12、15)、2021·湖南卷(7、18)、2021·河北卷(19)、2020·全国乙卷(29)、2020·山东卷(16、21)、2020·全国卷Ⅰ(30)、2020·全国卷Ⅲ(29)、2019·全国卷Ⅰ(3、29)、2019·全国卷Ⅱ(31)
1.生命观念——结构与功能观：叶绿体的结构适于进行光合作用；物质与能量观：通过光合作用，光能转变成化学能储存在有机物中。2.科学思维——分类与比较：比较光反应和暗反应，把我二者的区别与联系；分析与综合：分析光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用的影响，分析细胞呼吸和光合作用的联系3.科学探究——表达与交流：分析色素的提取与分离的结果，制订实验方案；探究环境因素对光合作用的影响；探究光合速率的测定方法。4.社会责任——社会应用：光合作用的原理在生产中的应用，用所学知识解释自然界中的一些现象。
考点1 绿叶中色素
1、 绿叶中色素的提取和分离（1）基本原理①色素的提取 绿叶中的色素能溶于有机溶剂,而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取。②色素的分离 绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。
（2）过程①色素的提取取材：称取5 g绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中 ↓研磨： ↓过滤：漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤↓收集：用小试管收集色素滤液，及时将试管口用棉塞塞紧
叶片要绿、要新鲜：色素含量多
研磨迅速充分:提取色素多，防治溶剂挥发
过滤不能用滤纸，滤纸会吸附色素
②色素的分离制备滤纸条：①剪滤纸条：将滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条并在一端剪去两角；②画滤液细线：在距去角的一端1 cm处用铅笔,一条细的横线。↓画滤液细线：①取滤液：用毛细吸管吸取少量滤液； ②画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线； ③重复画线：待滤液干后，再重画一到两次↓
防治层析液在滤纸条的边缘扩散过快
↓纸层析法：分离绿叶中的色素，将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口，注意不能让滤纸条上的滤液细线触及层析液↓观察结果：滤纸条上有四条色素带
防治色素溶解到层析液中
（3）结果分析①色素在层析液中溶解度的高低为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。②各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
在绿叶中色素的提取与分离实验中，在滤纸中央滴一滴色素滤液，然后进行分离(如图)，得到四个不同颜色的同心圆。下列说法正确的是( )
A.可以用层析液提取绿叶中的光合色素B.由外向内的第三圈呈蓝绿色，主要吸收蓝紫光和红光C.如实验中未加CaCO3，会导致由外向内的第一、二圈颜色较浅D.由外向内第一、二圈中的色素主要吸收红光和蓝紫光
2、“绿叶中色素的提取和分离”实验异常现象分析。①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。③一次加入大量的无水乙醇，导致提取液中的色素浓度太低。④没经过干燥处理。⑤未加碳酸钙或加入的量过少，叶绿素分子被破坏。⑥忘记画滤液细线。⑦忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏。⑧滤液细线不能达到细、直、齐的要求，使色素扩散不一致。⑨滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。⑩所用叶片为“黄叶”(1)收集到的滤液绿色过浅：(2)滤纸条上色素带重叠：(3)滤纸条上看不到色素带：(4)滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素的色素带：
3、绿叶中色素的吸收光谱及功能
（1）吸收光谱①一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。②叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。它们对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。③叶绿素a与叶绿素b的吸收光谱很相似，但也略有不同
（1）功能：捕获光能，即吸收、传递、转化光能
3、绿叶中色素的吸收光谱及功能①在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：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降低，弱光下的吸收能力增强，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。②根据色素对不同波长的光的吸收的特点，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？应该选无色透明的玻璃、塑料薄膜，目的为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；在大棚内补充光源时，照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光；
3、绿叶中色素的吸收光谱及功能③海洋中的藻类分为绿藻、褐藻、红藻，在海水中的垂直分布依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？ 水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是短波长的光。 不同颜色的藻类处于不同的水层，适应了其相应的环境，吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光。吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，反射出了红光,吸收蓝紫光较多的红藻分布于海⽔深的地方，反射出了红光,褐藻反射出黄色的光。
4、影响叶绿素合成的因素(1)光照 光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。(3)矿质元素 叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。
秋天，一些叶子为什么会变黄？ 寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色而变黄秋天，另一些叶子为什么会变红？ 秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷而逐渐降解，叶片呈现红色。
植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640~660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光
叶绿体的结构适于进行光合作用
考点2 叶绿体的结构适于进行光合作用
1、叶绿体(1)形态：(2)结构：(3)功能：
一般呈扁平的椭球形或球形。
外膜；内膜；基粒（由两个以上类囊体堆叠而成）；基质。
①吸收光能的色素分布于哪里？ 吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。②与光合作用有关的酶分布于哪里？ 与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中。③类囊体和基粒的存在对叶绿体有什么意义？ 叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。④所有的植物细胞都有叶绿体吗？ 并不是所有的植物细胞都含有叶绿体，只有进行光合作用的植物细胞才含有叶绿体。
⑤液泡中的色素进行光合作用吗？ 光合作用的色素只分布于叶绿体的类囊体薄膜上，而液泡中的色素是不能进行光合作用的。⑥叶绿体是光合作用的唯一场所吗？ 叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌没有叶绿体，它进行光合作用的场所是细胞质。
2、叶绿体功能的实验验证（1）实验者：德国科学家恩格尔曼。（2）实验过程及现象
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
b．用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
水绵细胞叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。
【学生活动】1、简述以上实验思路及结果。2、如果对恩格尔曼的第二个实验进行改进，用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液，再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上，一段时间后，需氧细菌分布有何特点？ 三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故先透过三棱镜，再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中红光和蓝紫光较弱，水绵不同部位的光合作用强度相差不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围需氧细菌分布无显著差别。
（4）实验分析——恩格尔曼实验设计的巧妙之处①实验材料的选择：选择水绵——具有细而长的螺旋带状叶绿体便于观察。②排除干扰的方法：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。③观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。④实验对照的设计：用极细的光束照射，获得光照部位和无光照部位的对照实验；进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。
恩格尔曼用极细的光束照射到载有水绵和好氧细菌的载玻片上（图①）,将装片暴露在光下,结果如图②所示。关于该实验的说法,
A.本实验的结论是叶绿体在光照下可产生氧气B.水绵和好氧细菌在实验前要进行饥饿处理C.光照的部位是该实验的自变量D.真空和黑暗是实验①的两个无关变量
考点3 光合作用的过程及探索
1、探索光合作用原理的部分实验 1937年希尔(英国)，离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照无CO2条件下可释放出氧气，说明离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。（注意：反应体系中可以还存在其他氧元素供体，不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水；因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素，说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应）
1、探索光合作用原理的部分实验 1941年鲁宾和卡门(美国)，H218O＋CO2→18O2 ,H2O＋C18O2→O2 ,光合作用释放的氧气来自水 20世纪40年代卡尔文(美国),用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性,说明CO2中的碳在光合作用中转化为有机物中的碳。 1954年、1957年阿尔农(美国)，在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随。
2、光合作用的原理（1）概念光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（2）反应式
光反应与暗反应的联系：①光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi；②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。
【注意】(1)并不是所有过程都需要酶的催化，色素吸收光能不需要酶的催化。(2)光反应中由光能转化的化学能并非只储存于ATP中，其部分能量储存于NADPH中。NADPH的作用：可作为暗反应的还原剂；储备部分能量供暗反应利用(3)光反应产生的ATP只用于叶绿体中C3的还原等叶绿体内的生命活动，不用于叶绿体外的其他生命活动。 （3）光反应与暗反应的区别
1、光系统Ⅱ（PSⅡ）进行水的光解，产生氧气和H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ（PSⅠ）主要是介导NADPH的产生。2、光系统Ⅱ和Ⅰ中的电子传递由于光能的作用。 3、质子浓度(电化学)梯度的建立：
①一些质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧；另一些质子(H＋)在类囊体的基质侧和NADP＋形成NADPH。②光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)。4、类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。
下图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，PS Ⅰ和PS Ⅱ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，其中PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中。图中实线为电子的传递过程，虚线为H＋的运输过程。ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H＋顺浓度梯度运输的同时催化ATP的合成。请回答下列问题：
(1)分析图中电子传递的整个过程可知，最初提供电子的物质为____________，最终接受电子的物质为________________。(2)光反应产生的氧气被用于有氧呼吸，且在______________(场所)被消耗。图中用于暗反应的物质是_______________________________________________________________。(3)合成ATP依赖于类囊体薄膜两侧的H＋浓度差，图中使膜两侧H＋浓度差增加的过程有________________________________________________________________________。(4)由图可见，光反应是一个比较复杂的过程，完成了光能转变成________能，进而转变成___________________________________________________________________能的过程。
答案 (1)水 NADP＋ (2)线粒体内膜 ATP和NADPH (3)水分解产生H＋；PQ主动运输H＋；合成NADPH消耗H＋ (4)电 化学
条件变化时光合作用各物质含量的变化及关键点的移动
考点4 条件变化时光合作用各物质含量的变化
[2021·山东济宁检测] 光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列对于改变反应条件而引起的变化的说法,正确的是( )A.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改变为绿光,会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改变为红光,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图为该植物在25 ℃条件下光合作用强度随光照强度变化的曲线图。下列相关叙述正确的是( )
A．a点时细胞呼吸只受温度的影响B．b点时植物才开始进行光合作用C．提高到30 ℃，b点右移，c点左移D．c点时，植物的氧气产生量为V2
探究光照强度对光合作用强度的影响
考点5 探究光照强度对光合作用强度的影响
1、实验原理 叶片中含有空气，放入水中会上浮，抽调氧气后叶片下沉。光合作用过程中会产生氧气，O2充满细胞间隙，叶片上浮。2、实验流程 （1）取生长旺盛的绿叶，用直径0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片，打孔时避开大叶脉。
因为大叶脉部分含有的叶绿体少。该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。
（2）将圆形小叶置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的空气逸出。重复2—3次。处理后的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。
（3）将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
（4）取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（可采用吹气法补充CO2，也可以用质量分数为1%-2%的NaHCO3溶液）
（5）分别向3只烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后置于强中弱三种光照下。利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。
（6）观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
本试验中的数值可以代表真正光合速率吗？ 本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净积累值，即光合作用与细胞呼吸的差值。
4、实验结果分析 光照越强，烧杯内圆形小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。
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