2025届高考生物一轮总复习必修1第三单元细胞的能量供应和利用第13讲光合作用的原理课件

这是一份2025届高考生物一轮总复习必修1第三单元细胞的能量供应和利用第13讲光合作用的原理课件，共40页。PPT课件主要包含了叶绿体，二氧化碳和水，叶绿体类囊体的薄膜，H＋＋O2＋e－，叶绿体基质，CH2O，稳定的化学能，CO2和H2O，C3三碳化合物，NADPH和ATP等内容，欢迎下载使用。
【课标要求】　说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
1．探索光合作用原理的部分实验[连一连]
提示：①—B—c ②—C—e　 ③—A—a ④—E—b ⑤—D—d
[易错提醒]　同位素标记法中使用的同位素并非都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。
2．光合作用的概念光合作用是指绿色植物通过_________，利用光能，将_________________转化成储存着能量的有机物，并且释放出______的过程。
3．光合作用的过程图解
[易错提醒]　暗反应有光、无光都能进行，若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长；暗反应过程中的C3和C5并不是只含有3个或5个碳原子，还有H、O等原子。
4．反应式(1)若有机物为(CH2O)：_______________________________。(2)若有机物为C6H12O6： _______________________________________。
5．光合作用和化能合成作用的比较
[易错提醒]　绿色植物和化能合成菌为自养生物；人、动物、真菌以及大多数细菌属于异养生物。
无机物氧化所释放的能量
[教材命题点思考]1．光反应的产物有哪些？产物的去向、用途如何？______________________________________________________________提示：ATP、NADPH、O2。ATP、NADPH进入叶绿体基质参与暗反应，用于C3的还原；O2进入线粒体参与细胞呼吸，或以气体形式从植物表皮的气孔释放进入大气。
2．如何确定卡尔文循环中碳的同化和去向？______________________________________________________________提示：可用同位素标记CO2，每隔一段时间取样分析，根据标记物出现的时间确定碳的同化和去向。3．光合作用中，在提供C18O2较长时间后，能够检测出18O的物质有哪些？____________________________________________________________________________________________________________________________提示：糖类、水、氧气等。
[模型命题点思考]4．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)图中物质A是_________(填“C3”或“C5”)。(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比物质A的低，原因是_______________________________________________________________________________________________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_____________________________________________。
暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3的分子数是C5的2倍　
C5的合成速率不变，消耗速率减慢，导致C5积累
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比物质B的_________(填“低”或“高”)。(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_________(填“低”或“高”)，其原因是_______________________________________________。
CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和NADPH少
环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质含量的变化。下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
(2)“模型法”表示C3和C5含量的变化(条件改变后短时间内各物质相对含量的变化)。
考向1　光合作用的基本过程1．(2021·广东选择考)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Rubisc。下列叙述正确的是(　　)A．Rubisc存在于细胞质基质中B．激活Rubisc需要黑暗条件C．Rubisc催化CO2固定需要ATPD．Rubisc催化C5和CO2结合
解析：暗反应阶段CO2的固定过程为Rubisc催化C5与CO2反应的过程，该过程发生在叶绿体基质中，有光、无光条件下暗反应均可进行，故Rubisc的活性与是否有光无关，A项、B项错误，D项正确；CO2的固定过程不消耗ATP，C项错误。
2．(2024·惠州高三检测)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著提高，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μml·ml－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisc)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisc 所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisc的催化下，CO2被固定形成____________________，进而被还原生成糖类，此过程发生在______________中。
解析： CO2的固定指CO2与C5结合生成C3的过程，CO2的固定属于暗反应阶段，发生在叶绿体基质中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HCO浓度最高的场所是_________(填“细胞外”“细胞质基质”或“叶绿体”)，可为图中过程提供ATP的生理过程有________________________________。
呼吸作用和光合作用(光反应)
①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力_________(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisc。②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是______________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于______________(填“吸能反应”或“放能反应”)。③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用______________技术。
解析：①在该CO2浓缩机制中，与PEPC结合的无机碳浓度较低，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisc。②光合作用光反应可生成ATP和NADPH。图2中Pyr转变为PEP的过程消耗ATP，属于吸能反应。③常用同位素标记法研究元素的转移途径。
解析：若抑制OAA的合成，会使进入维管束鞘细胞叶绿体中的Mal减少，Rubisc附近的CO2浓度降低，CO2的固定减少，不能提高光合作用的效率，B不合理。
考向2　不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析3．(2024·茂名检测)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
解析：突然中断CO2供应导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A项错误；突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH的含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C项错误；突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP的含量增加，ATP/ADP的值增大，D项错误。
4．下图为某植物叶肉细胞光合作用示意图，图中①②③④表示相关物质。现有甲、乙两植株，甲叶色正常，乙为叶片黄化的突变植株，叶绿素含量明显少于甲。将甲、乙植株置于正常光照、温度、CO2浓度等条件相同的环境中，下列相关分析正确的是(　　)
A．被色素吸收的光能全部用于③合成ATPB．只有接受ATP释放的能量，C3才可被NADPH还原C．如果突然增加光照强度，则短时间内②的含量减少，③的含量增加D．如果突然增加光照强度，甲的叶肉细胞中C3的含量减少，乙的叶肉细胞中④的含量减少
解析：光合作用过程中色素吸收的光能有两方面的用途，一方面引起水的光解，另一方面参与ATP合成，A项错误；在光合作用暗反应阶段，C3的还原只有接受ATP释放的能量才可完成，B项正确；题图中②表示NADP＋，若突然增加光照强度，光反应增强，则短时间内②的含量减少，③为ADP和Pi，增加光照强度后短时间内③的含量也会减少，C项错误；若突然增加光照强度，则甲、乙两植株光合作用光反应过程均增强，所以C3含量均减少，题图中④(C5)含量均增加，D项错误。
高考真题体验1．(2020·天津等级考)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(　　)A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
解析：由题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸”可知，乙醇酸的合成场所相当于叶绿体基质，A项正确；该反应体系既能在类囊体上进行光反应，又能利用16种酶等物质进行暗反应，因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等，B项错误；类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP，光反应产生的O2不参与暗反应，C项错误；该反应体系中有类囊体，在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原，说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合色素，D项错误。
2．(2022·湖南选择考)将用纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10 μml/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温度为35 ℃/25 ℃，光照强度为2 μml/(s·m2)，每天光照时长为14小时。回答下列问题：
(1)在此条件下，该水稻种子______________(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是________________。答案：种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素形成　
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10 μml/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻_________(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是___________________________(答出2点即可)。答案：光照强度为10 μml/(s·m2)，等于光补偿点，不会积累有机物，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长为14小时，日照时长大于12小时植株不能开花　(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害和减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有__________________特性。
3．(2020·高考江苏卷)大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
(1)在叶绿体中，光合色素分布在___________________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和_________。(2)上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在______________中，PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于________________。(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成_________键。