2024-2025學(xué)年高一生物學(xué)必修1（人教版）上課課件 第5章- 第4節(jié) 光合作用與能量轉(zhuǎn)化

第節(jié)4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第5

章高中生物學(xué)必修11.簡述綠葉中色素的種類及功能。2.解釋葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。3.說明光合作用的過程，并從物質(zhì)與能量觀視角闡明光合作用的原理。4.設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響。5.關(guān)注光合作用原理的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)1.葉綠體中色素的種類及其作用。2.光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史。3.光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。4.影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。難點(diǎn)1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程。2.探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。重點(diǎn)難點(diǎn)一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)葉綠體中捕獲光能的色素分布在[1]

，葉綠體內(nèi)靠[2]

增大膜面積。綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中，用[3]

提取綠葉中的色素，用[4]

分離色素，分離的原理是四種色素在其中的[5]

不同。實(shí)驗(yàn)中加入碳酸鈣的作用是[6]

，加入二氧化硅的作用是[7]

。二光合作用光合作用的光反應(yīng)需要色素的參與，因而發(fā)生在[8]

，其中葉綠素主要吸收可見光部分的[9]

，類胡蘿卜素主要吸收[10]

。從物質(zhì)轉(zhuǎn)化來看，光反應(yīng)又包含[11]

和[12]

兩步反應(yīng)。從能量轉(zhuǎn)化角度來看，光反應(yīng)是把光能轉(zhuǎn)化成[13]

。課前預(yù)習(xí)類囊體的薄膜上基粒無水乙醇層析液溶解度保護(hù)色素不被破壞有助于研磨充分葉綠體類囊體的薄膜上紅光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光水的光解ATP的合成ATP中活躍的化學(xué)能光合作用的暗反應(yīng)有光無光均可進(jìn)行，發(fā)生在[14]

中，主要包含的物質(zhì)轉(zhuǎn)化是[15]

和[16]

的還原。從能量轉(zhuǎn)化角度來看，主要是將ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為[17]

。影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素有[18]

、[19]

、[20]

、和[21]

等。三化能合成作用化能合成作用是指利用體外環(huán)境中的[22]

氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物。例如，硝化細(xì)菌能利用[23]

氧化時(shí)釋放的化學(xué)能將[24]

合成為糖類，供自身利用。

葉綠體基質(zhì)二氧化碳的固定C3有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光照二氧化碳濃度溫度土壤含水量某些無機(jī)物氨二氧化碳和水判斷題光合作用需要的色素和酶分別分布在葉綠體基粒和基質(zhì)中（） 2.葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素（）3.葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同（）4.植物葉片呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光（）5.葉片黃化，葉綠體對紅光的吸收增多（）6.綠葉中色素分離的原理是色素溶解在有機(jī)溶劑中（）7.H2O在光下分解為［H］和O2

的過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中（）8.離體的葉綠體的基質(zhì)中添加ATP、［H］和CO2

后，可完成暗反應(yīng)過程（）√×√√××××深度思考思考1為什么葉片一般呈現(xiàn)綠色？思考2為什么無色透明的大棚中植物的光合效率最高？ 提示：無色透明大棚能透過日光中各種色光，有色大棚主要透過同色光，所以無色透明的大棚中植物的光合效率最高。提示：因?yàn)槿~綠素對綠光的吸收量很少，綠光被反射出來，所以葉片一般呈現(xiàn)綠色。內(nèi)容精解一

捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)原理1.色素提取的原理：綠葉中的色素易溶于無水乙醇、丙酮、石油醚等有機(jī)溶劑。2.色素分離的原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之，則慢。方法步驟

步驟方法原因提取綠葉中的色素稱取5g綠葉，剪碎，放入研缽中，再向研缽中加入少許二氧化硅和碳酸鈣粉及5~10mL無水乙醇，進(jìn)行迅速、充分的研磨①加入少許二氧化硅：有助于研磨得充分②加入碳酸鈣粉：防止研磨過程中色素被破壞③加入無水乙醇：溶解、提取色素步驟方法原因提取綠葉中的色素將研磨液迅速倒入基部墊有單層尼龍布的玻璃漏斗中進(jìn)行過濾。將濾液收集到試管中，及時(shí)用棉塞塞緊試管口①單層尼龍布：過濾葉脈、葉渣及二氧化硅等②塞緊試管口：防止無水乙醇揮發(fā)和色素氧化制備濾紙條①干燥的濾紙：透性好、吸收濾液多②剪去兩角：防止色素隨層析液在邊緣擴(kuò)散過快，使層析液同步到達(dá)濾液細(xì)線，隨后形成的色素帶整齊、平行畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條直的濾液細(xì)線，待濾液干后再重復(fù)畫一兩次①畫得細(xì)、直、齊：防止色素帶重疊而影響分離效果②畫兩三次：積累更多的色素，使分離后的色素帶明顯步驟方法原因分離綠葉中的色素將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口①層析液不能觸及濾液細(xì)線：防止色素溶解于層析液中而無法分離②塞緊試管口：防止層析液中的成分揮發(fā)觀察與分析【問題思考】（1）為什么需要選用新鮮綠色的葉片做實(shí)驗(yàn)材料？提示：新鮮綠色的葉片中色素含量高，從而使濾液中色素含量較高，實(shí)驗(yàn)效果明顯。（2）為什么研磨時(shí)要迅速？為什么研磨時(shí)要加入少量的碳酸鈣和二氧化硅？提示：葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分，以保證提取較多的色素。二氧化硅會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使研磨充分。碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。（3）為什么盛放濾液的試管管口加棉塞？提示：防止無水乙醇揮發(fā)和色素氧化。（4）濾紙為什么需預(yù)先干燥處理？在制備濾紙條時(shí)，為什么將一端的兩個(gè)角剪掉？提示：干燥處理的目的是使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散；剪掉兩角的目的是防止層析液沿濾紙邊緣擴(kuò)散過快，以保證色素帶分離整齊。

（5）為什么濾液細(xì)線要畫得直、細(xì)、齊，而且待濾液細(xì)線干燥后再重復(fù)畫一兩次？提示：濾液細(xì)線要畫得直、細(xì)、齊的目的是使分離出的色素帶平整、不重疊；濾液細(xì)線干燥后再重復(fù)畫一兩次，使分離出的色素帶清晰分明。（6）在層析時(shí)，為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？提示：濾紙條上的濾液細(xì)線觸及層析液，會(huì)使色素直接溶解到層析液中，結(jié)果使濾紙條上得不到色素帶。（7）分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因？提示：不同種類的色素在綠葉中的含量不同，含量多的色素帶寬；反之，色素帶窄。（8）葉綠體中各色素溶解度大小的關(guān)系是怎樣的？溶解度大?。汉}卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b。

捕獲光能的色素種類（如圖）色素含量：葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素。分布：葉綠體的類囊體薄膜上。作用：吸收光能用于光合作用。

葉綠體中的色素及色素的吸收光譜

由圖中可以看出：1.葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。2.葉綠素對紅光和藍(lán)紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍(lán)紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。

例1

在做“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對相關(guān)試劑的使用情況如下表所示（“+”表示使用，“-”表示未使用），其余操作均正常，他們所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果依次應(yīng)為圖中的（） A.①②③④

B.②④①③C.④②③①

D.③②①④【解析】無水乙醇用于溶解綠葉中的色素，甲同學(xué)未加無水乙醇，其濾紙條上應(yīng)無色素帶，對應(yīng)②。乙同學(xué)操作正確，其濾紙條上的色素帶應(yīng)是正常的，對應(yīng)④。碳酸鈣能夠防止研磨時(shí)色素被破壞，丙同學(xué)未加碳酸鈣，其濾紙條上葉綠素a、葉綠素b對應(yīng)的色素帶應(yīng)較窄，對應(yīng)①。二氧化硅能夠使研磨更充分，丁同學(xué)未加二氧化硅，其濾紙條上的四條色素帶均應(yīng)較窄，對應(yīng)③?！敬鸢浮緽

例2下圖橫軸表示色素種類，縱軸表示色素在濾紙條上的擴(kuò)散速度，下列說法正確的是（）分離色素時(shí)濾液細(xì)線需浸沒在層析液中B.乙醇是水溶性有機(jī)溶劑，四種色素均易溶于乙醇、水或丙酮中C.4種色素中含量最多的是乙D.發(fā)黃菠菜葉中含量顯著減少的是丙和丁【解析】色素能溶于層析液，所以分離色素時(shí)濾液細(xì)線不能浸沒在層析液中，A項(xiàng)錯(cuò)誤；色素能溶于有機(jī)溶劑中，而不能溶于水中，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可知，甲為葉黃素，乙為胡蘿卜素，丙為葉綠素a，丁為葉綠素b，4種色素中葉綠素a含量最多，即丙含量最多，C項(xiàng)錯(cuò)誤；發(fā)黃菠菜葉中含量顯著減少的是丙（葉綠素a）和?。ㄈ~綠素b），D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿

葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)（如圖）1.雙層膜：分為內(nèi)膜和外膜，其主要功能是控制物質(zhì)進(jìn)出葉綠體。2.基粒：由囊狀結(jié)構(gòu)（類囊體）堆疊而成。吸收光能的四種色素和光反應(yīng)所需的酶就分布在類囊體的薄膜上。3.基質(zhì)：在基粒與基粒之間充滿基質(zhì)，基質(zhì)中含有與光合作用暗反應(yīng)有關(guān)的酶。另外，還含有少量DNA與RNA，與葉綠體的遺傳有關(guān)。 二葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能功能葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。葉綠體功能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象

【特別提示】恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的巧妙之處（1）實(shí)驗(yàn)材料選擇妙實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿。水綿不僅具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細(xì)胞中，便于觀察。（2）排除干擾的方法妙沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾。（3）觀測指標(biāo)設(shè)計(jì)妙通過好氧細(xì)菌的分布進(jìn)行檢測，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位。（4）實(shí)驗(yàn)對照設(shè)計(jì)妙用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射，葉綠體上可分為獲得光照部位和無光照部位，相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行黑暗（局部光照）和完全暴露在光下的對照實(shí)驗(yàn)；明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的等。例1下圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙是圖甲中部分結(jié)構(gòu)放大后的示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是（）A.圖甲所示結(jié)構(gòu)主要通過內(nèi)膜向內(nèi)折疊增大膜面積B.圖乙中的色素能有效吸收綠光，使植物呈現(xiàn)綠色C.圖乙所示的膜結(jié)構(gòu)位于圖甲結(jié)構(gòu)中的①或③處D.提取光合色素時(shí)常用無水乙醇作為溶劑【解析】圖甲結(jié)構(gòu)為葉綠體，葉綠體主要靠類囊體及其堆疊而成的基粒來增大膜面積，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖乙中的光合色素吸收綠光最少，綠光被反射出來使植物呈現(xiàn)綠色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；圖乙所示膜結(jié)構(gòu)上含有光合色素，是圖甲中［③］類囊體的膜結(jié)構(gòu)的放大圖，C項(xiàng)錯(cuò)誤；葉綠體中的光合色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中，因此常用無水乙醇作為溶劑提取光合色素，D項(xiàng)正確。【答案】D例2

難度★★☆

典型★★☆下列關(guān)于葉綠體的描述，錯(cuò)誤的是（）A.基粒由類囊體堆疊而成B.葉綠體的外表有雙層膜C.暗反應(yīng)發(fā)生在類囊體薄膜上D.類囊體薄膜上具有葉綠素和酶

【解析】葉綠體是具有雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，其中許多類囊體像圓餅一樣疊在一起，形成基粒；類囊體薄膜上有許多與光合作用有關(guān)的色素和酶。在暗反應(yīng)中，CO2

的固定和C3

的還原在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行?！敬鸢浮緾三探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)時(shí)間及科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過程、方法和現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論19世紀(jì)末CO2

中的C與O分開，O2

被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛1928年甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖 1937年，希爾離體的葉綠體懸浮液（有H2O，沒有CO2）+鐵鹽釋放氧氣結(jié)論：離體的葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣1941年，魯賓和卡門結(jié)論：光合作用釋放的O2

來自水1954年，阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成ATP，這一過程總是與水的光解相伴隨 例

科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2

后，分別給予小球藻不同時(shí)間的光照，結(jié)果如下表：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A.小球藻沒有葉綠體，CO2的固定是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生的B.每組照光后需將小球藻進(jìn)行處理使酶失活才能測定放射性物質(zhì)分布C.本實(shí)驗(yàn)研究的是卡爾文循環(huán)D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物除糖類外還有其他有機(jī)物【解析】小球藻是綠藻的一種，是單細(xì)胞真核生物，有葉綠體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題意可知，用的是同位素標(biāo)記法探究二氧化碳中碳元素的去向，而物質(zhì)在體內(nèi)會(huì)在酶的作用下進(jìn)行代謝，要準(zhǔn)確測出碳的去向就需要將小球藻進(jìn)行處理使酶失活測定放射性物質(zhì)分布，B項(xiàng)正確；本實(shí)驗(yàn)研究的是卡爾文循環(huán)，C項(xiàng)正確；表格中的數(shù)據(jù)說明光合作用除了產(chǎn)生的有機(jī)物除糖類外還有氨基酸、有機(jī)酸等，D項(xiàng)正確。【答案】A

四

光合作用的過程光反應(yīng)階段概念：光合作用第一個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫光反應(yīng)階段。場所：葉綠體的類囊體薄膜上。條件：必須有光、葉綠體中的色素和酶。過程水的光解：2H2O→4［H］+O2

ATP的合成：ADP+Pi→ATP實(shí)質(zhì)：將光能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)存在ATP中的活躍的化學(xué)能，釋放O2。

暗反應(yīng)階段概念：光合作用第二個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都可以進(jìn)行，這個(gè)階段叫暗反應(yīng)階段。場所：葉綠體基質(zhì)中。條件：多種酶參與。過程CO2

的固定：CO2+C5→2C3

C3

的還原：2C3+［H］→（CH2O）+C5

實(shí)質(zhì)：同化CO2，將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的關(guān)系聯(lián)系：光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個(gè)整體，二者緊密聯(lián)系。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供能量（ATP）和還原劑（［H］），暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)合成ATP提供原料。區(qū)別

比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能（水光解產(chǎn)生O2

和［H］）同化CO2，形成有機(jī)物時(shí)間短促，以微秒計(jì)較緩慢條件色素、光、酶不需要色素和光，需要多種酶場所類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化2H2O→4［H］+O2

ADP+Pi→ATPCO2

的固定：CO2+C5

→2C3

C3還原：2C3+［H］→（CH2O）+C5

能量轉(zhuǎn)換光能→電能→ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能→（CH2O）中穩(wěn)定的化學(xué)能【特別注意】暗反應(yīng)在有光、無光條件下都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)可利用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的還未被利用的［H］和ATP繼續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，但時(shí)間很短，大多數(shù)植物晚上只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行暗反應(yīng)。 例1下圖為綠色植物光合作用過程示意圖（圖中a～g為物質(zhì)，①～⑤為反應(yīng)過程，物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實(shí)線表示，能量轉(zhuǎn)化用虛線表示）。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A.圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解B.c為ATP，f為NADPHC.將b物質(zhì)用18O標(biāo)記，最終在（CH2O）中能檢測到D.圖中a物質(zhì)主要吸收紅光和藍(lán)紫光，綠色植物能利用它將光能轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能【解析】圖中a～g分別代表光合色素、O2

、ATP、ADP、NADPH、NADP+

、CO2

，①～⑤分別代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2

的固定、C3

的還原，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；18O的轉(zhuǎn)移過程如下圖所示，C項(xiàng)正確；光合色素具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用，D項(xiàng)正確。【答案】B

五化能合成作用概念某些細(xì)菌（如硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌等）能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用叫作化能合成作用。舉例硝化細(xì)菌（包括亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌）利用將土壤中的NH3

氧化成HNO2、HNO3

釋放的能量，將CO2

和H2O合成為有機(jī)物，并將能量儲(chǔ)存在有機(jī)物中。其反應(yīng)式如下：2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2

2HNO3+能量6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O

深度拓展一

影響光合作用的環(huán)境因素單一環(huán)境因素對光合作用的影響光照強(qiáng)度（如圖）1.原理分析：光照強(qiáng)度通過影響光反應(yīng)階段，影響ATP和［H］的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)階段。2.曲線分析（1）A點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸（對應(yīng)圖中甲圖）。植物表現(xiàn)為吸收O2

釋放CO2。（2）AB段，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，但是仍然小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度（對應(yīng)圖中乙圖）。植物整體表現(xiàn)為吸收O2

釋放CO2。（3）B點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度（對應(yīng)圖中丙圖）。此時(shí)植物表現(xiàn)為既不吸收CO2

和O2，也不釋放CO2

和O2，光合作用同化的有機(jī)物量與細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物量相等。這一光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。（4）BC段，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)（對應(yīng)圖中丁圖）。光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，植物表現(xiàn)為吸收CO2

釋放O2，有有機(jī)物積累。（5）C點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)，C點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的環(huán)境因素不再是光照強(qiáng)度，可能是溫度或CO2

濃度等。3.應(yīng)用分析：欲使植株正常生長，則必須使光照強(qiáng)度大于B點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度；適當(dāng)提高光照強(qiáng)度可增加大棚作物產(chǎn)量。CO2

濃度（如圖）1.原理分析：通過影響暗反應(yīng)階段，制約C3

的生成。2.曲線分析：圖中A點(diǎn)表示光合速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2

濃度，即CO2

補(bǔ)償點(diǎn)，B點(diǎn)表示CO2

飽和點(diǎn)，該圖表示在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2

濃度的增大而增大。3.應(yīng)用分析：大氣中的CO2

濃度較低時(shí)，植物無法進(jìn)行光合作用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過“正其行，通其風(fēng)”和增施農(nóng)家肥等措施增大CO2

濃度，以提高光合速率。溫度（如圖）1.原理分析：溫度通過影響與光合作用有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響光合作用。2.曲線分析：低溫導(dǎo)致酶的活性降低，引起植物的光合速率降低；在一定范圍內(nèi)，隨著溫度升高酶活性升高，進(jìn)而引起光合速率增大；溫度過高會(huì)引起酶活性降低甚至失活，使植物光合速率減小。3.應(yīng)用分析：溫室栽培中，白天適當(dāng)升高溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)的溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。（2）OB段表明干物質(zhì)量隨光合作用強(qiáng)度的增大而增加。B點(diǎn)以后，由于光合作用強(qiáng)度不再增大，但葉片隨葉面積指數(shù)的不斷增大，呼吸量（OC段）不斷增大，所以干物質(zhì)量不斷降低（BC段）。2.應(yīng)用分析：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)。

光照面積（如圖）1.曲線分析（1）OA段表明隨葉面積指數(shù)的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大，A點(diǎn)為光合作用葉面積指數(shù)飽和點(diǎn)，A點(diǎn)以后，隨著葉面積指數(shù)的增大，光合作用強(qiáng)度不再增大，原因是有很多葉被遮擋，接受光照不足。多個(gè)環(huán)境因素同時(shí)對光合作用的影響（下圖）曲線分析：P點(diǎn)及P點(diǎn)之前，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因素，隨橫坐標(biāo)所示因素的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。Q點(diǎn)及Q點(diǎn)之后，橫坐標(biāo)所表示的因素不再是光合速率的限制因素，要想提高光合速率，可適當(dāng)提高圖示中的其他因素。應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增強(qiáng)與光合作用有關(guān)的酶的活性，以提高光合速率。也可同時(shí)充入適量的CO2

進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)提高光照強(qiáng)度和CO2

濃度，以提高光合速率。【誤區(qū)警示】影響光合作用因素中的兩個(gè)易忽略點(diǎn)（1）易忽略溫度改變對光合作用的影響。溫度改變時(shí)，不管是光反應(yīng)還是暗反應(yīng)，均會(huì)受到影響，但主要影響暗反應(yīng)，因?yàn)閰⑴c暗反應(yīng)的酶的種類和數(shù)量比參與光反應(yīng)的多。（2）易忽略CO2

濃度對光合作用的影響。CO2

濃度很低時(shí)，光合作用不能進(jìn)行；當(dāng)CO2

濃度大于某值時(shí)，光合作用才能進(jìn)行。對于植物來說，存在CO2的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)，CO2

濃度過高時(shí)，會(huì)抑制植物的細(xì)胞呼吸，進(jìn)而影響光合作用?！咎嵝选恐参镒陨硪蛩貙夂献饔玫挠绊懖煌闹参铩⑼N植物的不同器官和不同的發(fā)育時(shí)期，葉綠體的數(shù)量、葉綠體中色素的含量、酶的種類和數(shù)量均有差異，光合作用強(qiáng)度亦受影響。二光照、CO2

濃度對光合作用中各物質(zhì)含量的影響圖示分析條件過程變化C3C5［H］和ATP模型分析光照由強(qiáng)到弱，CO2

供應(yīng)不變①②③過程減弱，④過程正常進(jìn)行增加減少減少或沒有條件過程變化C3C5［H］和ATP模型分析光照由弱到強(qiáng)，CO2

供應(yīng)不變①②③過程增強(qiáng)，④過程正常進(jìn)行減少增加增加光照不變，CO2

由充足到不足④過程減弱；①②③過程正常進(jìn)行，隨C3減少，②③過程減弱，①過程正常進(jìn)行減少增加增加光照不變，CO2

由不足到充足④過程增強(qiáng)；①②③過程正常進(jìn)行，隨C3增加，②③過程增強(qiáng)，①過程正常進(jìn)行增加減少減少例

難度★★★典型★★★右圖表示大棚栽培的植物在環(huán)境因素發(fā)生改變時(shí)，葉綠體內(nèi)暗反應(yīng)中C3

和C5

含量的變化情況。下列選項(xiàng)中最可能導(dǎo)致這種變化的環(huán)境因素是（）A.給植物增施氮肥和鎂肥B.大棚栽培的植物通過增施農(nóng)家肥料補(bǔ)充CO2

C.給植物補(bǔ)充適宜強(qiáng)度的人工光照D.夜間適當(dāng)降低植物的環(huán)境溫度【特別提醒】

（1）以上各種物質(zhì)的含量變化是在外界條件改變的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，且是相對含量的變化。（2）以上各物質(zhì)變化中，C3

和C5

含量的變化總是相反的，［H］和ATP含量的變化總是一致的?！窘馕觥康㈡V是構(gòu)成植物體內(nèi)葉綠素的重要元素，增施氮肥和鎂肥有利于葉綠素的合成，使光反應(yīng)產(chǎn)生的［H］和ATP增加，促進(jìn)C3

的還原，導(dǎo)致C3

的含量減少，C5

的含量增加。CO2

和C5

結(jié)合生成C3，CO2

增多會(huì)導(dǎo)致C3

的含量增加，C5

含量減少。補(bǔ)充適宜強(qiáng)度的光照，使光反應(yīng)產(chǎn)生的［H］和ATP增加，加速C3的還原，導(dǎo)致C3

含量減少，C5

含量增多。夜間適當(dāng)降低植物的環(huán)境溫度對光合作用沒有影響，C3

和C5

的含量基本不變?！敬鸢浮緽三光合作用與細(xì)胞呼吸的相關(guān)計(jì)算呼吸速率的表示方法將植物置于黑暗環(huán)境中，測定實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)CO2

增加量、O2

減少量或有機(jī)物減少量，則可用單位時(shí)間內(nèi)CO2增加量、O2

減少量或有機(jī)物減少量表示呼吸速率。凈光合速率和真正光合速率的表示方法凈光合速率，又叫表觀光合速率：常用在光照條件下測得的單位時(shí)間內(nèi)O2

釋放量、CO2

吸收量或有機(jī)物積累量表示。真正光合速率，又叫實(shí)際光合速率、總光合速率：常用單位時(shí)間內(nèi)O2

產(chǎn)生量、CO2

固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量（或制造量）表示。呼吸速率、凈光合速率與真正光合速率的關(guān)系（如圖）由圖可知，在不考慮光照強(qiáng)度對呼吸速率影響的情況下，OA段表示植物呼吸速率，OD段表示植物凈光合速率，OA+OD段表示真正光合速率，即真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。當(dāng)植物的光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行時(shí)，存在如下關(guān)系光合作用實(shí)際產(chǎn)氧量（葉綠體產(chǎn)氧量）=實(shí)測植物氧氣釋放量+細(xì)胞呼吸耗氧量。光合作用實(shí)際CO2

消耗量（葉綠體固定CO2

量）=實(shí)測植物CO2

吸收量+細(xì)胞呼吸CO2

釋放量。光合作用葡萄糖凈產(chǎn)生量（葡萄糖積累量）=光合作用實(shí)際葡萄糖產(chǎn)生量（葉綠體產(chǎn)生或合成的葡萄糖量）-細(xì)胞呼吸葡萄糖消耗量。以凈光合速率的大小來判斷植物能否正常生長（自然狀態(tài)下，以一天24h

為單位）凈光合速率大于0時(shí)，植物因積累有機(jī)物而正常生長。凈光合速率等于0時(shí)，植物因沒有有機(jī)物積累而不能生長。凈光合速率小于0時(shí)，植物因有機(jī)物減少而不能生長，且長時(shí)間處于此種狀態(tài)下植物將死亡?！疽族e(cuò)提醒】植物進(jìn)行光合作用的同時(shí)，一定進(jìn)行細(xì)胞呼吸，但在進(jìn)行細(xì)胞呼吸時(shí)不一定進(jìn)行光合作用。因?yàn)楣夂献饔弥挥性谟泄鈼l件下才能進(jìn)行，而細(xì)胞呼吸有光無光都能進(jìn)行。例

難度★★★典型★★☆以測定的CO2

吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是（）A.光照相同時(shí)間，35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃時(shí)相等B.光照相同時(shí)間，在20℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多C.溫度高于25℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少D.兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的有機(jī)物的量與細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物的量相等【解析】圖中虛線表示的是光照下CO2

的吸收量，即光合作用有機(jī)物凈合成量。在光照時(shí)間相同的情況下（以1h為例），30℃時(shí)光合作用有機(jī)物合成的總量為3.50（有機(jī)物凈合成量）+3.00（細(xì)胞呼吸消耗量）=6.50mg，35℃時(shí)光合作用有機(jī)物合成的總量為3.00（有機(jī)物凈合成量）+3.50（細(xì)胞呼吸消耗量）=6.50mg，兩者相等。在25℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)CO2

吸收量最大，即光合作用有機(jī)物凈合成量最大。溫度高于25℃（如30℃）時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量還在增加。兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用的有機(jī)物凈合成量等于細(xì)胞呼吸消耗量?！敬鸢浮緼例1［2019·江蘇卷］下圖為某次光合作用色素紙層析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)細(xì)菌經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是（）研磨時(shí)加入CaCO3

過量會(huì)破壞葉綠素B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液C.在敞開的燒杯中進(jìn)行層析時(shí)，需通風(fēng)操作D.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該種藍(lán)細(xì)菌沒有葉綠素b【解析】研磨時(shí)加入CaCO3

的目的是防止葉綠素被破壞，故研磨時(shí)加入CaCO3

過量不會(huì)破壞葉綠素，但會(huì)影響色素提取液的純度，A項(xiàng)錯(cuò)誤。光合色素易溶于有機(jī)溶劑不溶于水，故層析液應(yīng)選用有機(jī)溶劑，而生理鹽水和磷酸鹽緩沖液為無機(jī)溶劑，B項(xiàng)錯(cuò)誤。層析液易揮發(fā)，故進(jìn)行層析時(shí)要用培養(yǎng)皿覆蓋燒杯，C項(xiàng)錯(cuò)誤。比較題圖所示分離結(jié)果可知，該種藍(lán)細(xì)菌沒有葉黃素和葉綠素b，D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿走向高考一

光合作用例2

［2020·江蘇卷］采用新鮮菠菜葉片開展“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A.提取葉綠體色素時(shí)可用無水乙醇作為溶劑B.研磨時(shí)加入CaO可以防止葉綠素被氧化破壞C.研磨時(shí)添加石英砂有助于色素提取D.畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)盡量減少樣液擴(kuò)散【解析】無水乙醇常作為提取葉綠體色素的溶劑，A項(xiàng)正確；研磨時(shí)加入碳酸鈣（CaCO3

），可防止葉綠素被破壞，B項(xiàng)錯(cuò)誤；研磨時(shí)添加石英砂，能夠使菠菜葉研磨更充分，有助于色素的提取，C項(xiàng)正確；畫濾液細(xì)線時(shí)要做到細(xì)、直、齊，減少樣液擴(kuò)散，以保證濾紙條上形成的色素帶清晰、整齊，D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽例3

［2017·全國Ⅱ高考］

難度★★☆典型★★★下圖是表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。據(jù)圖回答下列問題：（1）圖中①、②、③、④代表的物質(zhì)依次是

、

、

、

，［H］代表的物質(zhì)主要是

。（2）B代表一種反應(yīng)過程，C代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，D代表線粒體，則ATP合成發(fā)生在A過程，還發(fā)生在

（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。（3）C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精，出現(xiàn)這種情況的原因是

?！窘馕觥浚?）由圖可知，A、B過程分別為光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段，類囊體薄膜上發(fā)生水的光解，產(chǎn)生［①］O2、NADPH和ATP；暗反應(yīng)首先發(fā)生CO2

的固定，④為C5，再進(jìn)行C3

的還原，消耗ATP和NADPH，產(chǎn)生［②］NADP+、［③］ADP和Pi；細(xì)胞呼吸（呼吸作用）的第一和第二階段產(chǎn)生的［H］為還原型輔酶Ⅰ（NADH）。（2）植物葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的生理過程有：光合作用的光反應(yīng)階段（A）和有氧呼吸的三個(gè)階段（C和D）。（3）植物葉肉細(xì)胞中，有氧條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體最終分解成CO2

和H2O；在缺氧條件下，轉(zhuǎn)化成酒精和CO2?！敬鸢浮浚?）O2

NADP+

ADP+Pi

C5

NADH（或答：還原型輔酶Ⅰ）（2）C和D（3）在缺氧條件下進(jìn)行無氧呼吸 例4［2021·湖南卷］綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A.弱光條件下植物沒有O2

的釋放，說明未進(jìn)行光合作用B.在暗反應(yīng)階段，CO2

不能直接被還原C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降D.合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度二影響光合作用的因素【解析】弱光條件下，當(dāng)光合速率小于或等于呼吸速率時(shí)，植物不會(huì)釋放O2

，但進(jìn)行了光合作用，A項(xiàng)錯(cuò)誤。在暗反應(yīng)階段，CO2

先和C5