追根溯源，對絕大多數(shù)生物來說，活細胞所需能量的最終源頭是來自太陽的光能。太陽的光能又是通過什么途徑進入植物體內(nèi)的？2026屆新高考生物沖刺復(fù)習(xí)光合作用與能量轉(zhuǎn)化【生物基礎(chǔ)知識】1.綠葉中的色素有4種，它們可以歸為兩大類：①葉綠素和類胡蘿卜素；②葉綠素包含葉綠素a（藍綠色）、葉綠素b（黃綠色），類胡蘿卜素包含胡蘿卜素（橙黃色)、葉黃素（黃色)；2.葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。3.在提取和分離綠葉中的色素時，加入SiO2的目的是

充分研磨

；加入CaCO3是

防止色素被破壞

；加入無水乙醇是為了

溶解色素

；加入層析液可以

分離色素

；在分離綠葉的色素時，不能讓濾液線觸及層析液，防止

濾液線中的色素會被層析液溶解

。01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)提取：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，因此，可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。分離：紙層析法---綠葉中的色素能溶解在層析液中，不同色素溶解度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。實驗：綠葉中色素的提取和分離1.實驗原理2.方法步驟①提取綠葉中的色素稱取5g新鮮綠葉(如菠菜的綠葉)→剪碎→放入研缽中。向研缽中放入少許二氧化硅（使研磨更充分）和碳酸鈣（防止研磨中色素被破壞），再加入適量無水乙醇，迅速、充分地進行研磨。用單層尼龍布過濾，將濾液收集到試管中，用棉塞塞嚴(yán)。防止乙醇揮發(fā)防止乙醇揮發(fā)和色素被破壞(氧化)色素不易透過濾紙01色素均勻擴散，更好地分離防止層析液在邊緣擴散過快，使色素在濾紙上擴散均勻細、齊、直：使分離的色素帶平整、不重疊積累更多的色素，使分離出的色素帶清晰鉛筆細線捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2.方法步驟01不能讓濾液細線觸及層析液：防止色素溶解在層析液中，導(dǎo)致實驗失敗觀察不到色素帶。防止層析液中的成分揮發(fā)(因為丙酮、苯等有毒)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2.方法步驟④分離綠葉中的色素將適量的層析液倒入試管（或小燒杯）中，插入濾紙條（有濾液細線的一端朝下），隨后用棉塞塞緊試管口（或蓋上培養(yǎng)皿蓋）。⑤觀察與記錄色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度胡蘿卜素橙黃色_______________葉黃素黃色較少較高較快葉綠素a藍綠色_____較低較慢葉綠素b黃綠色較多__________最少最高最快最多最低最慢01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2.方法步驟（黃綠色）3.實驗結(jié)論01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)3.異常現(xiàn)象分析(1)收集到的濾液綠色過淺:a.未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。b.使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。c.一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低(要分次加入少量無水乙醇)。d.未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。(4)濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：沒經(jīng)干燥處理，濾液線不能達到細、齊、直的要求，色素擴散不一致。a.忘記畫濾液細線。b.濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。(2)濾紙條色素帶重疊：(3)濾紙條未出現(xiàn)色素帶:1.下列用鮮菠菜進行色素提取、分離實驗的敘述，正確的是()A.應(yīng)該在研磨葉片后立即加入CaCO3，防止酸破壞葉綠素B.即使菜葉剪碎不夠充分，也可以提取出4種光合作用色素C.為獲得10ml提取液，研磨時一次性加入10mL乙醇研磨效果最好D.層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會很快隨溶劑揮發(fā)消失B隨堂練習(xí)01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)解析：在研磨葉片前加入CaCO3；乙醇會揮發(fā)，應(yīng)分次加入大于10mL乙醇；層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會因色素分解而消失，但不會隨溶劑揮發(fā)消失。1.光合色素的功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能具有轉(zhuǎn)化光能是少數(shù)葉綠素a。因此，沒有葉綠素a的植物不能進行光合作用。光合作用中，葉綠素吸收光能不需要酶的參與。01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)色素的顏色由其反射的光所決定。2.光合色素的吸收光譜：葉綠素主要吸收紅光和藍紫光葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，不吸收紅光學(xué)科交叉：葉綠體中的色素只吸收

，而對紅外光和紫外光等不吸收?？梢姽?1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)色素的吸收光譜光合色素對其它波段的光并非不吸收，只是吸收量較少拓展應(yīng)用1：溫室或大棚種植蔬菜時，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源?①無色透明的大棚日光中各色光均能透過，有色大棚主要透過同色光，其他光被吸收，所以無色透明的大棚光合效率最高。②補充光源：用白光時光合效率高，但一般用紅光或藍紫光。01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)拓展應(yīng)用2：藻類（綠藻、褐藻和紅藻）的色素色素的種類與光能的捕獲有關(guān)，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是它們“反射”的光。葉綠素中含N、Mg等必需元素，F(xiàn)e是形成葉綠素過程中必需的元素，所以缺乏N、Mg、Fe將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉變黃。必需元素溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進而影響葉綠素的合成；低溫時，葉綠素會被破壞。溫度影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃(黃化現(xiàn)象)。光照【拓展】影響葉綠素合成的因素葉綠素不穩(wěn)定，易分解01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)一般是綠色：葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，且葉綠素含量是類胡蘿卜素的3倍，使類胡蘿卜素的顏色被掩蓋，故呈綠色。秋冬變黃：秋季低溫使葉綠素大量破壞，從而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來。有些種類秋冬會變紅：植物為了適應(yīng)寒冷，液泡內(nèi)積累較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷的原因逐漸降解，但仍有少量葉綠素。葉子的顏色2.紅楓在生長季節(jié)葉片呈紅色，敘述正確的是()A．紅楓葉片不含葉綠素B．紅楓葉片呈紅色是因為吸收了紅光C．紅楓葉片能吸收光能進行光合作用D．液泡中色素吸收的光能用于光合作用C基質(zhì)：光合作用暗反應(yīng)相關(guān)的酶，還有少量DNA、RNA等基粒：由類囊體堆疊而成基粒和類囊體，極大地擴大了受光面積。吸收光能的四種色素分布在類囊體的薄膜。類囊體表面分布豐富的酶。外膜：內(nèi)膜：雙層膜具選擇透過性01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)葉綠體的結(jié)構(gòu)水綿是常見的淡水藻類，它明顯的特點是：葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細胞里。

（便于觀察和分析研究）用需氧細菌確定釋放氧氣多的部位。為了使水綿能持續(xù)光合作用，臨時裝片中有NaHCO3稀溶液。群體形式光鏡下1881年德國恩格爾曼的水綿實驗葉綠體的功能01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)隔絕空氣黑暗，用極細光束照射完全暴露在光下氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。光合作用需要光。水綿和需氧細菌的裝片需氧細菌集中在葉綠體被光照的部位需氧細菌均勻分布在葉綠體所有受光照的部位（排除了光的干擾）（排除了氧氣的干擾）結(jié)論：對照實驗：葉綠體上有光和無光部位；對比實驗：葉綠體上光多和光少的部位。葉綠體的功能01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，可發(fā)現(xiàn)需氧細菌聚集在_____________區(qū)域，由此你能得出什么結(jié)論？結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍紫光，用于光合作用，釋放O2。紅光和藍紫光葉綠體的功能01捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)恩格爾曼的第二個實驗在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進行光合作用所必需的酶。這是葉綠體捕獲光能、進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。02光合作用的原理和應(yīng)用

光合作用是指綠色植物通過_______，利用_____，把_____和______轉(zhuǎn)化成儲存著能量的_______，并且釋放出____的過程。光合作用定義場所？原料？條件？產(chǎn)物？葉綠體光能CO2H2O有機物O2這一過程的化學(xué)反應(yīng)式可以概括，(CH2O)表示糖類CO2+H2O（CH2O）+O2

葉綠體光能1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖類。光合作用的反應(yīng)式并沒有指出釋放的O2是來自CO2還是H2O。很多年來，人們一直以為光能將CO2分解成O2和C，C與H2O結(jié)合成（CH2O）。02光合作用的原理和應(yīng)用探索光合作用原理的部分實驗02光合作用的原理和應(yīng)用1937年，英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O,沒有CO2),在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。探索光合作用原理的部分實驗希爾反應(yīng)僅說明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實驗沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。2.希爾的實驗是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？是，因為懸浮液中沒有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。1.希爾反應(yīng)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？思考與討論：相互對照，自變量為標(biāo)記物質(zhì)(H218O與C18O2)，因變量為O2是否帶有18O。（同位素標(biāo)記法、對比實驗法）魯賓和卡門的實驗說明：植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中全部都來自水。02光合作用的原理和應(yīng)用美國科學(xué)家魯賓（S.Ruben)和卡門（M.Kamen)研究光合作用中氧氣的來源。探索光合作用原理的部分實驗02光合作用的原理和應(yīng)用1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)（D.Arnon)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。探索光合作用原理的部分實驗嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系：

20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文(M.Calvin)等用經(jīng)過14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向，最終探明了CO2中碳的去向，稱為卡爾文循環(huán)。14CO214C3（14CH2O）②NADP＋＋H+＋2e-→NADPH02H2OADP＋Pi酶ATP光能2C3多種酶參加催化還原（CH2O）CO2C5固定條件：場所：物質(zhì)變化：光、色素、酶類囊體薄膜③ADP+Pi+能量ATP

酶能量轉(zhuǎn)變：光能→

NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能O2NADPH光解供氫供能供能條件：場所：物質(zhì)變化：CO2、多種酶、ATP、NADPH葉綠體基質(zhì)CO2+C5酶2C32C3C5+(CH2O)ATP、NADPH酶能量轉(zhuǎn)變：

NADPH和ATP活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能光合作用的原理和應(yīng)用NADP＋光反應(yīng)暗反應(yīng)①CO2的固定：②C3的還原：

光能酶色素葉綠體中的色素02光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系光合作用的原理和應(yīng)用光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量準(zhǔn)備階段；暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段；兩者相輔相成。①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供：NADPH和ATP，

暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供：ADP、Pi以及NADP＋。②暗反應(yīng)有光無光都能進行。若光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)可持續(xù)進行一段時間，但時間不長，故晚上一般認為只進行呼吸作用，不進行光合作用。③光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)和葉綠體中的物質(zhì)合成，其他生命活動所需的ATP只能來自細胞呼吸。④光反應(yīng)產(chǎn)生的是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，細胞呼吸產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅰ(NADH)，二者不相同。

1.光合作用過程中的元素轉(zhuǎn)移途徑(1)H元素：(2)C元素：(3)O元素：合成有機物，儲存能量

ATP、NADPH

(CH2O）光能→活躍化學(xué)能→穩(wěn)定化學(xué)能2.光合作用的實質(zhì)(1)物質(zhì)上：(2)能量上：無機物CO2、H2O→有機物(CH2O)代謝類型:合成代謝(光能自養(yǎng)型)拓展歸納條件C3C5NADPH,ATP(CH2O)合成量光照減弱CO2供應(yīng)不變光照增強CO2供應(yīng)不變光照不變CO2供應(yīng)減少光照不變CO2供應(yīng)增加光照和CO2不變，(CH2O)運輸受阻注：以上均為短時間內(nèi)的含量變化3.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析拓展歸納當(dāng)光照減弱，CO2供應(yīng)不變時，C3含量增多，原因：

光照減弱，光反應(yīng)速率變慢，ATP和NADPH的合成減少，則C3的還原減弱，C3的消耗減少；但CO2固定為C3的速率基本不變，故C3含量增多。當(dāng)光照減弱，CO2供應(yīng)不變時，C5含量減少，原因：

光照減弱，光反應(yīng)速率變慢，ATP和NADPH的合成減少，則C3的還原減弱，C5的合成減少；但C5固定CO2的速率基本不變,所以C5的含量減少。當(dāng)CO2供應(yīng)減少，光照不變時，C3含量減少，原因：CO2減少，CO2固定為C3的速率變慢，C3的合成減少；而C3的還原速率基本不變，所以C3的含量減少?！皝碓矗ヂ贰狈ǎ盒鑿奈镔|(zhì)的合成和消耗兩個方向綜合分析①圖1中曲線甲表示

，曲線乙表示

。②圖2中曲線甲表示

，曲線乙表示

。③圖3中曲線甲表示

，曲線乙表示

。④圖4中曲線甲表示

，曲線乙表示

。C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP用“模型法”分析環(huán)境改變時光合作用C3、C5、NADPH、ATP的變化03影響光合作用的因素及應(yīng)用實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響①真空滲水法：將綠色的嫩葉抽氣，使其內(nèi)部氣體全部逸出，細胞間隙充滿了水，浮力減小，葉片就會沉到水底。②光合作用產(chǎn)生的氧氣會充斥在葉片的細胞間隙中，浮力增大，葉片會從水底浮起（O2在水中的溶解度很?。?。③通過觀察同一時間內(nèi)裝置中葉片浮起的數(shù)量，或觀察不同光照強度下浮起相同數(shù)量葉片所需的時間，來探究光照強度對光合作用強度的影響。1.【實驗原理】光合作用強度:植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。①

②

③

④

⑤

⑥⑦

⑧

⑨

⑩2.【實驗儀器和試劑】可以用相同功率的光源在不同的距離照射水中的嫩葉，來調(diào)節(jié)光照的強度，形成光照強度不同的條件。3.【方法步驟】用打孔器制備圓形小葉片30片⑤光照同一時間內(nèi)裝置中葉片浮起的數(shù)量3.【方法步驟】不同光照強度處理下葉片漂起的狀況（室溫：25℃）臺燈燈泡的功率（W）404040臺燈與燒杯的距離（cm）102030葉片漂起的數(shù)量5min00010min98915min109920min13101025min1310114.【結(jié)果分析】光照強度對光合作用強度有影響：在一定的范圍內(nèi)，隨著光照強度的不斷增強，光合作用也不斷增強。03影響光合作用的因素及應(yīng)用①

植物自身的遺傳特性，如植物品種不同，以陰生植物、陽生植物為例:<<（1）內(nèi)部因素陰生植物的葉片一般比陽生植物的顏色深，原因是能增加葉綠素的含量，吸收更多的光照，提高光合速率，適應(yīng)陰暗的環(huán)境。②

植物葉片的葉齡、葉綠素含量、酶的活性和數(shù)量、有機物的輸出情況、氣孔導(dǎo)度等活性性活03影響光合作用的因素及應(yīng)用（1）內(nèi)部因素③同一植物不同生長發(fā)育階段光合作用速率：幼苗期<營養(yǎng)生長期<開花期（在外界條件相同的情況下）03影響光合作用的因素及應(yīng)用（1）內(nèi)部因素④

植物葉面積指數(shù)合理密植①光照強度光照強度BCO2吸收量CCO2釋放量光補償點光飽和點O（光合作用的動力）OA:可表示呼吸作用強度AA點：光照強度=O，細胞只進行呼吸作用B點：光合強度=呼吸強度→光補償點C點：光合強度最大→光飽和點要保證植物能正常生長,白天光照強度應(yīng)____________光飽和現(xiàn)象限制因素:____________________高于光補償點CO2濃度、溫度、水等03影響光合作用的因素及應(yīng)用（2）外部因素光合速率最大時所需的最低光照強度光合速率等于呼吸速率時對應(yīng)的光照強度圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的__________。B和B′點都表示_________。若圖1表示某植株的CO2吸收情況，則在A點時該植株的一個葉肉細胞的光合速率____呼吸速率。最低濃度

CO2飽和點>

應(yīng)用：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可“正其行，通其風(fēng)”；增施農(nóng)家肥等增大溫室或大棚內(nèi)CO2濃度。②CO2濃度（2）外部因素03影響光合作用的因素及應(yīng)用（光合作用的原料之一）CO2補償點光合速率最大時所需的最低CO2濃度

溫度主要通過影響_________來影響光合作用。

酶的活性低溫抑制酶的活性，高溫破壞酶的結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度改變時，光反應(yīng)和暗反應(yīng)都會受影響，但主要是影響暗反應(yīng)，因為參與暗反應(yīng)的酶的種類和數(shù)量都比參與光反應(yīng)的多。03影響光合作用的因素及應(yīng)用③溫度（2）外部因素溫度CO2吸收或釋放量光合作用呼吸作用一般情況下，光合作用最適溫度低于呼吸作用最適溫度。應(yīng)用:溫室栽培作物可適當(dāng)提高晝夜溫差

可通過構(gòu)成與光合作用相關(guān)的化合物，對光合作用產(chǎn)生直接或間接影響。是光合作用的原料，也是各種生化反應(yīng)的介質(zhì)；缺水導(dǎo)致植物氣孔關(guān)閉，限制二氧化碳進入葉片，從而間接影響光合作用。N：葉綠素、光合酶等的重要組分P：ATP的重要組分K：促進光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分“燒苗”合理施肥合理灌溉03影響光合作用的因素及應(yīng)用④水（2）外部因素⑤礦質(zhì)元素（無機鹽離子）光照強度、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用（3）多因子對光合速率的影響及應(yīng)用P點：限制光合速率