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2024届高三生物一轮复习课件第三单元 第16课时 光合作用的原理
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这是一份2024届高三生物一轮复习课件第三单元 第16课时 光合作用的原理，共47页。PPT课件主要包含了光合作用的原理，叶绿体，二氧化碳，有机物，光合作用的过程，类囊体薄膜，ATP和NADPH中，活跃的化学能，有机物中稳定的化学能，硝化细菌等内容，欢迎下载使用。
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。
考点一 光合作用的原理
考点二 光合作用与细胞呼吸的关系
1.光合作用的概念：绿色植物通过 ，利用 ，将_________ 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。2.光合作用的反应式：CO2＋H2O (CH2O)＋O2。
4.化能合成作用与光合作用的对比
某些无机物氧化时释放的能量
环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质变化如图中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等物质含量变化
(1)光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中( )
(2)暗反应中CO2可接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原( )
(3)暗反应中14C的转移途径是14CO2―→14C3―→14C5―→(14CH2O)( )
光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。
1.如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ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。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，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，则：
(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为 ；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给 (电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在 中。
(2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有______________________________________________。(3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有________________________。合成ATP依赖于________________________形成的电化学势能。
PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋
运输H＋和催化ATP的合成
类囊体膜两侧的H＋浓度差
2.如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。
(1)其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器维持叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量不变的原因是____________________________________________________________。
Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙
糖转运器严格按照1∶1反向交换进行转运
(2)将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为__________________________
________________________________________________________________________________。(3)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 。
外界磷酸浓度低的不利于磷酸
丙糖的输出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受阻，从而影响CO2的固定
(4)如图2中T0～T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体(NADPH、ADP、C3或C5)中某两种化合物的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的
浓度，则物质甲、乙分别指的是 。 若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是 。
(5)科研人员利用“间隙光”来测定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如图3所示。
据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时相比，“间隙光”处理的光合作用效率 (填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合作用效率，原因是“间隙光”处理时能 。图3中曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率 (填“更快”或“更慢”)。图3中两条曲线所围成的面积S1 (填“大于”“等于”或“小于”)S2。
充分利用光合作用光反应产生的NADPH和ATP
考向一 光合作用的原理1.(2021·重庆，6)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图如下。据图分析，下列叙述错误的是A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用， 最少要穿过4层膜B.NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPHC.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
2.(2022·重庆，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。
(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是_______________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持_____(填“低温”或“常温”)。
保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂
(2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是___________________________________________________________________________________________。
实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是__________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是____。
类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH
(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有___________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有______________________________(答两点)。
增加CO2浓度和适当提高环境温度
光合作用与细胞呼吸的关系
(1)提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，可以独立完成有氧呼吸和光合作用过程( )
(2)用H218O浇灌植物，周围空气中的H2O、O2、CO2都能检测到18O( )
(3)植物细胞都能产生还原型辅酶Ⅱ(NADPH)( )
考向二 光合作用与细胞呼吸的关系3.(2023·天津，9)如图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是A. 经主动运输进入细胞质基质B. 通过通道蛋白进入叶绿体基质C.光反应生成的H＋促进了 进入类囊体D.光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应
4.(2022·天津，16)利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。(1)蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于__________和__________等生理过程，为各项生命活动提供能量。
(2)蓝细菌可通过D－乳酸脱氢酶(Ldh)，利用NADH将丙酮酸还原为D－乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D－乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，是由于细胞质中的NADH被大量用于___________产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D－乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如表。注：数据单位为pml/OD730。
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)，光反应中的水光解__________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)。
(4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D－乳酸，是因为其______(双选)。A.光合作用产生了更多ATPB.光合作用产生了更多NADPHC.有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD.有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
1.(必修1 P103)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的作用是_________________________________________________________。2.(必修1 P104)光合作用的产物有一部分是 ，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入 ，再通过韧皮部运输到植株各处。
暗反应阶段的还原剂；储存部分能量供暗反应阶段利用
3.(必修1 P106)请根据光合作用的基本过程，填充下图：
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。
考点一 光合作用的原理
考点二 光合作用与细胞呼吸的关系
1.光合作用的概念：绿色植物通过 ，利用 ，将_________ 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。2.光合作用的反应式：CO2＋H2O (CH2O)＋O2。
4.化能合成作用与光合作用的对比
某些无机物氧化时释放的能量
环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)“过程法”分析各物质变化如图中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等物质含量变化
(1)光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中( )
(2)暗反应中CO2可接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原( )
(3)暗反应中14C的转移途径是14CO2―→14C3―→14C5―→(14CH2O)( )
光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳—氧平衡具有重要意义，请结合以下信息深度认知光合作用相关原理。
1.如图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ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。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，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，则：
(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为 ；电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给 (电子的最终受体)合成NADPH。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在 中。
(2)据图分析，使类囊体膜两侧H＋浓度差增加的过程有______________________________________________。(3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有________________________。合成ATP依赖于________________________形成的电化学势能。
PQ运输H＋；合成NADPH消耗H＋
运输H＋和催化ATP的合成
类囊体膜两侧的H＋浓度差
2.如图1为番茄叶肉细胞进行光合作用的过程及磷酸丙糖的转化和运输情况。
(1)其中磷酸丙糖转运器发挥作用时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，由此推测磷酸丙糖转运器维持叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量不变的原因是____________________________________________________________。
Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙
糖转运器严格按照1∶1反向交换进行转运
(2)将离体的叶绿体置于磷酸浓度低的外界悬浮液中，叶绿体CO2的固定速率会减慢，请结合上述(1)中信息推测原因为__________________________
________________________________________________________________________________。(3)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 。
外界磷酸浓度低的不利于磷酸
丙糖的输出，叶绿体中淀粉等光合产物积累，导致暗反应过程受阻，从而影响CO2的固定
(4)如图2中T0～T1表示的是适宜条件下生长的番茄叶绿体(NADPH、ADP、C3或C5)中某两种化合物的含量，T1～T3则表示改变其生长条件后两种化合物的含量变化。若T1时刻降低了培养液中NaHCO3的
浓度，则物质甲、乙分别指的是 。 若T1时刻降低了光照强度，则物质甲、乙分别指的是 。
(5)科研人员利用“间隙光”来测定番茄的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如图3所示。
据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时相比，“间隙光”处理的光合作用效率 (填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合作用效率，原因是“间隙光”处理时能 。图3中曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率 (填“更快”或“更慢”)。图3中两条曲线所围成的面积S1 (填“大于”“等于”或“小于”)S2。
充分利用光合作用光反应产生的NADPH和ATP
考向一 光合作用的原理1.(2021·重庆，6)类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图如下。据图分析，下列叙述错误的是A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用， 最少要穿过4层膜B.NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPHC.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
2.(2022·重庆，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。
(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是_______________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持_____(填“低温”或“常温”)。
保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂
(2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是___________________________________________________________________________________________。
实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是__________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是____。
类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH
(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有___________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有______________________________(答两点)。
增加CO2浓度和适当提高环境温度
光合作用与细胞呼吸的关系
(1)提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，可以独立完成有氧呼吸和光合作用过程( )
(2)用H218O浇灌植物，周围空气中的H2O、O2、CO2都能检测到18O( )
(3)植物细胞都能产生还原型辅酶Ⅱ(NADPH)( )
考向二 光合作用与细胞呼吸的关系3.(2023·天津，9)如图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是A. 经主动运输进入细胞质基质B. 通过通道蛋白进入叶绿体基质C.光反应生成的H＋促进了 进入类囊体D.光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应
4.(2022·天津，16)利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。(1)蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于__________和__________等生理过程，为各项生命活动提供能量。
(2)蓝细菌可通过D－乳酸脱氢酶(Ldh)，利用NADH将丙酮酸还原为D－乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D－乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，是由于细胞质中的NADH被大量用于___________产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D－乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如表。注：数据单位为pml/OD730。
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)，光反应中的水光解__________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)。
(4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D－乳酸，是因为其______(双选)。A.光合作用产生了更多ATPB.光合作用产生了更多NADPHC.有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD.有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
1.(必修1 P103)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的作用是_________________________________________________________。2.(必修1 P104)光合作用的产物有一部分是 ，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入 ，再通过韧皮部运输到植株各处。
暗反应阶段的还原剂；储存部分能量供暗反应阶段利用
3.(必修1 P106)请根据光合作用的基本过程，填充下图：
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