高中生物必修一光合作用

第三节 光合作用

教学目的 1． 光合作用的发现（A ：知道）。 2． 叶绿体中的色素（C ：理解）。 3． 光合作用的过程和重要意义（D ：应用）。 重点和难点 1． 教学重点

（1） 叶绿体中的色素。 （2） 光合作用的过程。 （3） 光合作用的重要意义。 2． 教学难点 光合作用中的物质变化和能量变化。 教学过程 【板书】

光合作用的发现 叶绿体中的色素 光合作用 光反应阶段

光合作用的过程 暗反应阶段 光合作用的重要意义

【注解】

一、光合作用的概念和总反应式：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成

储存能量的有机物，并且释放出氧的过程。

CO 2+H 2O ??

??→?光能和叶绿体

（CH 2O ）+O 2

6CO 2+12H 2O ??

??→?光能和叶绿体

C 6H 12O 6+6H 2O+6O 2

二、光合作用的发现

二、光合作用的场所——叶绿体

（一）结构：双层膜，内部有无色基质和绿色基粒，每个基粒由多个类囊体垛叠而成。（二）色素

1．分布：类囊体的薄膜上

2．功能：吸收、传递和转换光能

叶绿素a 主要吸收红光和蓝紫光

叶绿素（3/4）叶绿素b

3．种类胡萝卜素

类胡萝卜素（1/4）主要吸收蓝紫光

叶黄素

【例析】

．叶片呈现绿色的原因？（色素含量；色素对色光的吸收）

．秋叶变黄的原因？（叶绿素分解快于类胡萝卜素）

三、光合作用的过程

（一）光反应（必须有光才能进行）

1． 部位：基粒类囊体的薄膜上

2． 条件：光、色素、酶

水的光解：H 2O ?→?

光

2[H]+2

1

O 2

3． 内容 供给暗反应（还原剂）

ATP 的形成：ATP+Pi+能量?→?酶

ATP （为暗反应供能）

（水的光解和色素吸收光能不需酶参与）

（二）暗反应（没有光也能进行，但必须要有光反应提供的[H]和ATP ，事实上在黑暗中无

法进行。）

1． 部位：叶绿体的基质

2． 条件：多种酶、[H]、ATP 、CO 2（“暗”这个条件并不必需；但暗反应若没有光反应提供

的[H]和ATP 就无法进行；所以暗处不能长时间进行暗反应）

【例析】

．对某植株作如下处理：（甲）持续光照10分钟；（乙）光照5秒钟后再黑暗5秒钟，连续交替进行20分钟。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物所制造的有机物总量是（B ）

A ．甲多于乙

B ．甲少于乙

C ．甲和乙相同

D ．无法确定

CO 2的固定：CO 2+C 5?→?

酶

2C 3

3． 内容

CO 2的还原：C 3+[H] ??

→?ATP

酶（CH 2O ）

（三）光合作用的过程图解（识、画、注意点）

（四）光合作用速率（强度）的表示方法：

1． CO 2的吸收速率（净量和总量）

2． O 2的释放速率（净量和总量）

3． 葡萄糖的生成速率（净量和总量）

四、光合作用的实质

1． 物质转化：无机物（CO 2和H 2O ）→有机物（糖类、一部分氨基酸和脂肪是光

合作用的直接产物）

2． 能量转换：光能??

→?光反应ATP 中的活跃化学能??→?暗反应

有机物中的稳定化学能

3． 实质：生物界最基本的物质代谢和能量代谢

五、光合作用的意义

1． 为生物界提供有机物（一切生物的最终能量来源都是太阳能）

2． 使大气中的氧气和二氧化碳的含量相对稳定

3． 把光能转换成化学能

4． 对生物进化具有重要作用

原始生命（海洋保护它免受紫外线等的伤害）

蓝藻（进行光合作用，大气中出现氧，进而出臭氧层，滤去太阳光中的大部分紫外线。）水生生物登陆（离开水，但有臭氧层的保护）

进化为各种生物（包括水生生物和陆生生物）

六、植物栽培与光能的合理利用

1．延长光合作用的时间可以提高单位面积的产量

2．增加光合作用的面积

【例析】

．下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图。图中A物质和B物质的相对分子质量之比是（B）

A．1∶2 B．8∶9 C．2∶1 D．9∶8

（看图：仔细比较两者的不同之处；双对照）

．画出光合作用的过程图解，并分析当光照强度和CO2浓度的突然变化对叶绿体中C3和C5含量的影响。

（1）光强骤增→[H]、ATP↑→C3↓、C5 ↑（CH2O积累量↑；积累速率↑）

光强骤减→[H]、A TP↓→C3↑、C5 ↓（CH2O积累量↑；积累速率↓）（骤减至低于光补偿点：[H]、ATP↓、C3↑、C5 ↓、CH2O积累量↓；积累速率↓）（2）CO2浓度骤增→C3↑、C5 ↓（CH2O积累量↑；积累速率↑）

CO2浓度骤减→C3↓、C5 ↑（CH2O积累量↑；积累速率↓）

（骤减至0：C3↓、C5 ↑、CH2O积累量↓；积累速率↓）

[瞬时变化与后继变化：改变条件→瞬时变化→后继变化→新平衡]

（3）在上述过程中可循环利用的物质有：C5、ADP、PI、酶。

．下图曲线可称为“表现光合速率”变化曲线。请分析曲线上各点或段的含义：

a点：光照强度为0时，C O 2的释放速率，即呼

吸速率。（可推算呼吸作用释放C O 2量）

ab段（不含A．b点）：随光照强度由O上升到b，

C O 2的表现释放速率渐小。是由于光合速率

随光照强度上升而上升，C O 2的吸收速率渐增；呼吸速率不变，C O 2的真正释放速率

不变，两者的代数和渐小导致的。表现光合速率为负值。

b点：光照强度为b时，C O 2的真正释放速率刚好等于C O 2的真正吸收速率，是由于此时的光合速率等于呼吸速率导致的。即表现光合速率为0，把此时的光照强度（b）称

为“光补偿点”。

bc 段（不含B ．c 点）：光照强度大于光补偿点以后，C O 2的真正吸收速率开始在大于C O

2

的真正释放速率，是由于此时的光合速率开始大于呼吸速率导致的。表现光合速率渐增。

c 点：光照强度为

d 时（或大于d 时），C O 2的真正吸收速率达到最大值，不再变化；呼吸

速率也不变，C O 2的真正释放速率不变；两者的代数和不再变化。表现光合速率达最大值。把此时的光照强度（d ）称为“光饱和点”。

．下图是夏季晴朗的白天，某绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：

（1）限制ＡＢ段、ＢＣ段光合作用强度的主要外界因素分别是 光、二氧化碳 ；

（2）ＤＥ段光合作用强度下降的主要原因是：

光照不断减弱 ；致使光合作用光反应产生的 [H]和ATP 减少，因而影响了暗反应的进行。

（３）写出ＡＢ段能量转换的过程：光能??

→?光反应

ATP 中的活跃化学能??→?暗反应

有机物中的稳定化学能。

【同类题库】

光合作用的发现（A ：知道）

．1771年，英国科学家普利斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭。今天我们对这一现象的合理解释是（A ）

A ．植物可以更新空气

B ．蜡烛燃烧所需物质来自绿色植物

C ．绿色植物在烛光下能制造有机物

D ．绿色植物在烛光下能释放氧气

．范·海尔蒙特用桶盛着称好重量的土壤，插入称好重量的柳条，浇以雨水，并精确收集全部落叶等脱落物，5年后，柳树共增加干重74．4K g，而土壤的全部损失还不到62．2g。请回答：

（1）土壤中损失的少量物质是。

（2）柳树增加干重的绝大部分物质来源是。

[（1）矿质元素（2）雨水和空气中的CO2]

．下图表示萨克斯的实验，在叶片照光24小时后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验说明（C）

①光合作用需要CO2②光合作用需要光

③光合作用需要叶绿素④光合作用放出

氧⑤光合作用制造淀粉

A．①②

B．③⑤

C．②⑤

D．①③

叶绿体中的色素（C：理解）

．绿色植物的色素在光合作用中不具有的作用是（C）

A．吸收光能 B．转换光能 C．贮存光能 D．传递光能

．下列不属于叶绿素功能的是（D）

A．吸收太阳光能B．利用光能使水分解C．利用光能合成ATP D．固定和还原CO2

．叶绿体中的色素在光合作用中作为（D）

A．最终产物B．水分解产生氢的受体C．原材料D．能量的吸收及转换者

．在做植物实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（B）

A．红光灯B．绿光灯C．白炽灯D．蓝光灯

．把叶绿体色素滤液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中，变暗的区域主要是（A）

A．红光和蓝紫光区B．黄光和蓝光区C．黄光和绿光区D．绿光和红光区．某人为检验叶绿体中色素的吸收光谱，进行实验，装置如下图。则他在光屏上看到的吸收光谱为（B）

．用三棱镜可使太阳光折射成一条色谱带如图，请问将一瓶绿藻放在A．B．C．D的哪一位置上，绿藻生长和增殖最慢（C）

．有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲添加品红光；乙添加绿色光；丙添加品红光滤光片A；丁添加绿色滤光片B（如下图），经过一段时间后，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组（C）

A．甲和乙B．乙和丙C．甲和丁D．丙和丁

．（多选）1915年、1930年、1965年三年度的诺贝尔化学奖授予在研究叶绿素方面有突出贡献的化学家们，下列关于叶绿素的说法，错误的有（BCD）

A．叶绿素在高等植物体内有两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色

B．绿色植物的叶片中，叶绿素的含量是类胡萝卜素的1/4

C．在叶绿体中色素的提取和分离实验中，叶绿素的扩散速度比类胡萝卜素快得多

D．叶绿素是光合作用中最重要的催化剂，主要功能是吸收光能，并将水分解

．下列关于叶绿素合成和功能的叙述，错误的是（D）

A．光是叶绿素合成的必须条件

B．低温抑制叶绿素的合成

C．矿质元素影响叶绿素的合成

D．提取的叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照和CO2，可进行光合作用

．用显微镜观察黑藻幼叶的细胞质时，如果光照强度大大增加，叶绿体在体位上的变化是（B）A．椭球形的长径与光线垂直 B．椭球形的长径与光线平行

C．叶绿体的长径与短径和光线的关系是随机的D．椭球形的短径与光线平行

．下图表示夏季某植物叶肉细胞中叶绿体的分布情况，

图中数字为一天中的时间，请回答：

(1)叶绿体的功能是。

(2)中午12时左右，叶绿体的方向与其它时段不同，表现为，其意义为。

(3)图中其他时段显示叶绿体在不同方向的光照下能够随时改变椭球体的方向，其意义是

。

[(1)进行光合作用(2)以较小的受光面积正对阳光不至于被强光灼伤(3)使叶绿体能接受较多的光照进行光合作用]

光合作用的过程（D：应用）

光反应

．在叶绿体中，与光合作用的光反应正常进行相适应的结构是（C）

A．叶绿体外膜B．叶绿体内膜C．基粒中囊状结构的薄膜D．基质．光合作用过程中，光最初用于（D）

A．碳和氧的化学组成B．氢和二氧化碳的合成

C．将淀粉分解成葡萄糖D．将水分解为氢和氧

．在光合作用中实验里，如果所用的水中有0.20%的水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中18O的比例为（A）

A．0.20% B．0.44% C．0.64% D．0.88%

．光合作用过程中，不在叶绿体基粒片层薄膜上进行的是（C）

A．ADP变成ATP B．氧气的产生C．CO2的固定和还原D．[H]的产生．欲测定植物是否进行光反应，可以检测是否有（C）

A．葡萄糖生成B．淀粉生成C．O2的释放D．CO2有吸收．在光合作用中，不需要酶参与的过程是（B）

A．CO2的固定B．叶绿素吸收光能C．三碳化合物的还原D．ATP的形成．农村种返季节蔬菜时，用什么颜色的塑料薄膜封盖大棚最有利于棚内植物的光合作用？

（A）

A．无色B．红色C．蓝紫色D．绿色

．下列强度相同的四种光，哪种对植物进行光合作用最有利？（B）

A．白光B．红光C．绿光D．蓝紫光

．将一株天竺葵在黑暗中部叶脉切断，光照2h-4h，检测结果叶片下半部产生淀粉，而上半

部无淀粉生成，这是因为切断叶脉（A）

A．阻断了水分的运输B．阻断了有机物的运输

C．阻断CO2 的运输D．影响了上部细胞的呼吸作用

．把一株绿色植物的一个叶片包在黑纸中放置一天（饥饿处理），然后

半部产生了淀粉，而叶片上部无淀粉生成。原因是（B）

A．切断叶脉阻断了有机物的运输

B．切断叶脉阻断了水分的运输

C．切断叶脉阻断了CO2的运输

D．切断叶脉影响了上部细胞的呼吸作用

暗反应

．对叶绿体进行成分分析，发现某部分磷酸的含量较多。该部分最可能是（D）

A．外膜B．内膜C．基粒D．基质

．某科学家用含14C的二氧化碳来追踪光合作用中碳原子的转移途径，下列各项中，能正确表示碳原子转移途径的是（D）

A．CO2→叶绿素→ADP B．CO2→叶绿素→ATP

C．CO2 →酒精→葡萄糖D．CO2→三碳化合物→葡萄糖

．光合作用的产物一般是葡萄糖，在暗反应中，它的形成与下列哪组物质有关（B）

A．O2、CO2、H2O B．酶、氢、CO2、ATP C．CO2、H2O、氢D．O2、酶、CO2、ATP

．光合作用的暗反应中，没有消耗的物质是（C）

A．[H]和ATP B．[H]和CO2 C．五碳化合物和酶 D．三碳化合物和五碳化合物．下面是改变光照和CO2浓度后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线，请分析并回答下列问题：

（1）曲线a表示的化合物是，在无光照时，其量迅速上升的原因是：

①；②。

（2）曲线b表示的化合物是，在CO2浓度降低时，其量迅速上升的原因是：①；②。（3）光照强度和CO2浓度均影响光合作用的速度，但前者主要影响光合作用的过程，后者主要影响过程。

[（1）C3；C3的还原停止；CO2固定仍在进行（2）C5；CO2固定速度减慢；C3的还原仍在进行（3）光反应；暗反应]

光合作用全过程

．在叶绿体中，ATP、ADP的运动方向是(D)

A．ATP和ADP同时由叶绿体的基质向类囊体膜运动

B．ATP和ADP同时由类囊体膜向叶绿体的基质运动

C．ATP由叶绿体基质向类囊体膜运动，ADP则是向相反方向运动

D．ADP由叶绿体基质向类囊体膜运动，ATP则是向相反方向运动

．下列可作为光合作用［H］供体和受体的物质分别是（A）

A．H2O；C3 B．H2O；C5 C．H2；C3 D．H2；C5

．在下列有关光合作用的叙述中，正确的是（D）

A．光反应不需要酶，暗反应需要多种酶B．光反应消耗ATP，暗反应形成ATP C．光反应固定CO2，暗反应还原CO2 D．光反应消耗水，暗反应消耗ATP ．在光合作用不需要酶参与的过程是（）

A．CO2的固定B．叶绿体吸收光能C．三碳化合物的还原D．ATP的生成．光合作用过程中物质的转变途径，错误的是（C）

A．氧原子：H2O →O2

B．氢原子：H2O →H2 →C6H12O6

C．碳原子：CO2→C3化合物→C6H12O6

D．氧原子：CO2 →C3化合物→C6H12O6+H2O

．将一株植物培养在H218O和14CO2的环境中进行光照，在光合作用产物中，下列物质的元素存在形式正确的是（C）

A．18O2，14C6H1218O6B．18O2，C6H1218O6C．18O2，14C6H12O6D．O2，14C6H1218O6

．将两个枝条分别置于营养液中。其中一枝仅保留一张叶片（甲），另一枝保留两张叶片（乙、丙），叶片置玻璃盒中密封（玻璃盒大小足以保证实验顺利进行），在甲叶和乙叶的盒中注入14CO2，装置如图。光照一段时间后，可以检测到放射性的叶片是（D）

A．仅在甲中B．仅在甲和乙中C．仅在甲和丙中D．在甲、乙和丙中．光照增强，光合作用增强，但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱，这是由于（D）

A．水分解产生的氧数量不足B．叶绿体利用光能合成ATP不足

C．暗反应中三碳化合物产生的太少D．暗反应中还原剂数量不足

．生长于较弱光照条件下的植物，提高CO2浓度时，其光合作用速度并未随之增加，主要限制因素是（B）

A．呼吸作用和暗反应 B．光反应 C．暗反应 D．呼吸作用

．在光照最强的夏季中午，叶肉细胞中的C3、C5和

C）

A．升、降、升B．降、升、降C

D．升、降、降

．在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内C5含量突然上升，则改变的条件为（D）

A．停止光照B．停止光照并降低CO2浓度C．升高CO2浓度D．降低CO2浓度

．右图表示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内

的光合作用过程中C3、C5化合物的数量变化。若

第二天中午天气由光照强烈转向阴天时，叶绿体

中C3含量的变化、C5含量的变化分别相当于曲线

中的（B）

A．c→d段(X)，b→C段(y)

B．d→e段(X)，d→e段(y)

C．d→e段(y)，c→d段(X)

D．b→c段(y)，b→c段(X)

．对某植株作如下处理：（甲）持续光照10分钟；（乙）光照5秒钟后再黑暗5秒钟，连续交替进行20分钟。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物所制造的有机物总量是（B）A．甲多于乙B．甲少于乙C．甲和乙相同D．无法确定

．（多选）用两株同样的绿色植物做光合作用实验，给其中一株以连续光照，给另一株一定频率的间歇光照，一段时间后，测得光合作用的产物量相等。原因是（AB）

A．参与暗反应的酶数量有限B．间歇光照能维持细胞内有足够的ATP和[H] C．间歇光照时，酶的活性相应升高D．光并不一定是影响光合作用效率的因素

．在光合作用的安反应中，没有消耗的物质是（C）

A．[H]和[ATP] B．[H]和CO2C．五碳化合物和酶D．C3和C5

．将单细胞绿藻置于25O C适宜的光照和充足的CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内三碳化合物的含量突然上升，这是由于（B）

①没有[H]和ATP供应，暗反应停止，三碳化合物不能形成糖类等物质，积累了许多的三碳化合物所致②暗反应仍进行，CO2与五碳化合物结合，继续形成三碳化合物③光反应停止，不能形成[H]和ATP④光反应仍进行形成[H]和ATP

A．④③②B．③②①C．④②D．③②

．如图装置甲是用来验证绿色植物在有光条件下释放氧气的装置，装置乙和丙是另外两个装置，通常可作为本实验的对照实验装置是（B）

A．乙和丙

B．乙

C．丙

D．乙和丙都不是

．下图表示3株脱淀粉（经充分“饥饿”处理）的同种相似植株放在不同的钟罩内，以下关于

本实验的目的叙述正确的是（A）

A．证明光合作用速率随CO2浓度增大增大B．证明光合作用的必须条件是CO2

C．证明过多的CO2阻碍光合作用D．证明NaOH能促进光合作用

．下列措施中与提高温室蔬菜产量无关的是（A）

A．增大O2浓度B．增大CO2浓度C．增强光照强度D．调节室温．科学工作者从植物细胞中提取叶绿体，放入含有ADP、磷酸盐以及氢的载体等物质的溶

液中，按图示控制条件进行光合作用的有关实验并不断测定

有机物的合成量，用此数据绘成如下曲线，分析曲线各段特

点并回答：

（1）ab段由于缺乏CO2，使光合作用过程中的

不能进行，因此无有机物生成。

（2）bc段在提供CO2之后，由于ab

物质，所以有机物快速合成。

（3）cd段在无光照条件下，由于光合作用过程中的

无法进行，又由于ab段积累的物质的原因，使有机物的合成

[（1）暗反应（2）[H]和ATP（3）光反应；被逐渐用完]

．以下是光合作用过程示意图，请据图回答：

（1）请填写字母所代表的物质：

a b c d e f g 。

（2）由f到g的过程包括两阶段。

（3）如果用同位素３Ｈ标记参加光合作用的水并并跟踪，它最可能的途径是（用图中字母表示）。

（4）根据题意，简述光合作用过程中能量变化的过程。

［（1）H2O、O2、ADP+PI、ATP、[H]、CO2、有机物（贮存能量）（2）CO2的固定和C3的还原（3）a→e→g（4）光能→ATP中的活跃化学能→有机物中的稳定化学能］

．下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图回答：

(1)上图应为下观察到的结构图。

(2)在A中发生的反应称，参与此反应的特有物质有。

(3)CO2进入叶绿体后，在基质中经后形成甲物质。若突然停止光照，C3的含量变化曲线是下图中的 (填图中字母)，其原因为，用14C标记CO2进行光合作用，可在结构中测到放射性。光合作用产生的甲物质遇呈砖红色。

(4)能溶解于丙酮中的是存在于A结构的，其中决定叶片绿色的是。

(5)下列能最体现光合作用效率的表达式是。

[(1)电子显微镜 (2)光反应色素、酶等 (3)固定和还原 C 缺少还原C3所需要的ATP 和[H](或NADPH) 基质(或B) 斐林试剂(或班氏试剂) (4)色素叶绿素 (5)D]

．下面是光合作用过程实验图解，请分析回答：

（1）装置C中产生含碳有机物是由于装置A中的结构［］进行了反应，为在结构［］中进行的反应提供了的缘故。（2）装置B中不能产生含14C的有机物，主要是结构①中缺少和。

（3）此试验说明叶绿体是进行光合作用的完整的单位。

（4）适当增强，增加，以及适当提高温度可提高，从而提高含碳有机物的产量。

[（1）1，基粒，光，2，叶绿体基质，暗，NADPH、ATP（2）参与暗反应的酶，C5等（3）结构（4）光照，CO2浓度，光合作用强度]

．有人设计了一个光合作用的实验，实验前在溶液中加入破损了外膜和内膜的叶绿体及一定量的ATP和［H］，然后分连续的Ⅰ、Ⅱ两个阶段，按下图所示的条件进行实验，试分析回答：