光合作用
一、概述
人、动物、真菌和大部分细菌直接或间接依靠自养生物的光合产物生活，这些生物都是异养生物。 光合作用和呼吸作用的比较：
细胞呼吸是将葡萄糖中的碳氧化为二氧化碳，游离的 O 2则被还原为 H 2O 中的 O ：
光合作用恰好相反，是将 CO 2还原为糖，将 H 2O 中的 O 氧化为 O 2：
呼吸作用是将有机物中储存的能量释放出来，而光合作用则是将太阳能转化为化学能储存起来。呼吸作用主要在线粒体中完成，而光合作用是在叶绿体中进行。 二、叶绿体的结构
叶绿体有内外两层膜。
其内膜里面充满了浓稠的液体，称为基质。 悬浮在基质中的是许多类囊体。 叠起来的类囊体称为基粒。
组成类囊体的膜就是所谓的光合膜。 三、化学反应中O 2中O 的来历
由反应式：6CO 2+12H2O →C 6H 12O 6+6H2O+6O2
式中的O 2中O 既可能来源于CO 2，也可能来自于H 2O ，如何检验？ 光合作用释放的氧气来自于 H 2O 中的 O 。 四、光合作用的过程
光合作用有两个阶段：光反应和碳反应(暗反应) 。
类囊体膜中发生光反应，利用光能使水氧化产生氧气，同时产生 ATP 和 NADPH 。NADPH 和 NADH 是同一类辅酶，都是氢的载体，有的时候又简写为[H]。光反应产生的 ATP 和 NADPH 是碳反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质。
而碳反应则是利用光反应的ATP 以及NADPH 来还原自己吸收的CO 2，生成有机物。这个过程实现了C 的转化以及能量的转化。将光反应所得的能量存储到有机物中。
五、光反应
条件：酶催化、光照； 发生地点：类囊体膜； 过程：
(1) 光能被吸收并转化为 A TP 和 NADPH 中的化学能； (2) 水在光下裂解为 H +、O 2和电子；
(3) 水中的氢(H++e-) 在光下将 NADP +还原为 NADPH 。
六、碳反应
条件：酶催化、无需光照； 发生地点：叶绿体基质；
过程：二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环：
(1) 1 分子的二氧化碳与 1 个RuBP 结合形成1个六碳分子； (2) 六碳分子随即分解成 2 个三碳分子；
(3) 每个三碳分子接受来自 NADPH 的氢和来自 ATP 的磷酸基团，形成 1 分子三碳糖(实际上是三碳糖
磷酸)
(4) 三碳糖以后的许多反应，都是为了再生RuBP ，以维持循环(每 3 个二氧化碳分子进入卡尔文循环, 就
形成 6 分子的三碳酸分子，这些三碳酸分子都被还原为三碳糖，其中 5 个三碳糖分子在卡尔文循环中经过一系列复杂的变化再生为RuBP ，另一个三碳糖分子则离开卡尔文循环，或在叶绿体内被利用、或运到叶绿体外) ；
(5) 三碳糖在叶绿体内能作为合成淀粉，蛋白质和脂质的原料而被利用，但大部分是运至叶绿体外，并且
转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用；
七、叶绿素的吸收光谱
⎧叶绿素a ⎫⎪⎬主要色素⎪叶绿素b ⎭⎪
叶绿素⎨
⎪
⎪叶黄素⎪⎩胡萝卜素
提取叶绿素的实验？
以某种物质对不同波长光的吸收率，可用百分率表示冤为纵坐标，以波长为横坐标作图，所得的曲线就是该物质的吸收光谱。
由图可知，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 八、环境因素影响光合速率
光合速率或称光合强度是指一定量的植物，如一定的叶面积冤在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳) 。最重要的影响因素是光强度、温度和空气中的二氧化碳浓度。
(1) 光强
(2) 温度
(3) CO 2浓度
空气中 CO 2浓度的增加会使光合速率加快，目前大气中二氧化碳的浓度约为 0.035%，当这一浓度增加至 1%以内时袁光合速率会随CO 2浓度的增高而增高。
光强度、温度和二氧化碳浓度对光合作用的影响是综合性的，任何一个因素的减弱都可能限制光合作用。
九、扩展
a) 光呼吸
光呼吸是叶绿体中与光合作用同时发生的一个过程。在有光照的情况下，吸收氧气而释放二氧化碳。
b) C-4植物
为了降低光呼吸，有些植物发生了特殊的适应，这类植物被称为C-4植物。C-4植物在发生卡尔文循环之前，二氧化碳先被固定在一种四碳的酸中。
十、回顾：
1、 叶绿体结构； 2、 光合作用反应式 3、 光合作用的过程 4、 光反应 5、 碳反应
6、 叶绿素、吸收光谱 7、 环境因素影响光合速率 8、 光呼吸、C-4植物
【练习】
1（温州市2012届高三上学期期末八校联考）．有关下图所示生物学意义的叙述中，正确的是
A ．甲图中，害虫种群中抗药性基因出现的频率，A 点比B 点高
B ．乙图中，黑方框表示男性患者，该病的致病基因只可能为X 染色体上的隐性基因 C ．丙图中，植物净光合作用最高点所对应的温度就是植物体内酶的最适温度 D ．丁图中，曲线表示动物肌肉细胞内ATP 产生量与O 2供给量之间的关系 【答案】：D
2（温州市2012届高三上学期期末八校联考）．对下列甲~丁图的描述中，正确的是
A ．图甲是生活在适宜环境中的C 3植物光合作用部分过程图解，A 、B 、C 表示化合物，a 、b 表示生理过程，则C
能为b 过程提供还原剂，但不能提供能量
B ．图乙曲线表示水稻叶片光合作用的强度。如果该图表示甘蔗叶片的光合作用强度，则a 点应向右侧移动 C ．图丙中，b 点限制光合作用强度的外部因素主要是光照强度，如果A 、B 曲线分别代表人参和小麦两种植物的
光合作用强度，那么曲线B 应代表小麦
D ．图丁表示用相同培养液在相同光下分别培养小球藻，则B 试管中小球藻繁殖速度加快、而C 试管中小球藻繁
殖速度要减慢 【答案】：D
(本溪一中、庄河高中2012届高三上学期期末联考) . 为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下
培养，实验结果如图所示。以下说法正确的是：
A ．施肥与CO 2吸收量无关
B ．与B 点相比，A 点条件下限制CO 2吸收量的主要因素是光照强度 C ．与D 点相比，限制C 点玉米吸收CO 2的主要因素是土壤含水量 D ．与C 点相比，A 点施肥过少，限制了CO 2吸收量 【答案】：C
4(台州市2012届高三上学期期末质量评估15题) . 某学校生物兴趣小组用小球藻进行实验，探究影响光合速率的因素。将小球藻浸在有适宜培养液的大试管中, 以白炽灯作光源, 移动白炽灯调节管的距离，分别在20℃和30℃下进行实验，观察并记录不同距离下单位
其与大试时间内
产
生的气泡数目，根据实验结果绘制成曲线1、曲线2, 结果如图所示。下列相关叙述不正确的是 A. 限制D 点光合速率的主要因素是温度
B.F 点条件下，O 2释放量为0，因为小球藻光合作用停止 C. 该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响 D. 若减少实验装置中的CO 2浓度，则F 点向左移动 【答案】：B
5（滁州中学2012届高三第一学期期末考试）．用放射性同位素标记的化合物，化学性质不变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清生化反应的详细过程，因此，同位素标记法在生物学研究是较为常用的一种方法。下列相关叙述正确的是
A ．给杂交瘤细胞提供N 标记的氨基酸，细胞膜上不能检测到放射性 B ．在正常的光照条件下，给小麦供应CO 2，C 会出现在线粒体中
C ．给小鼠注射碘-131，再给小鼠注射一定量的甲状腺激素，小鼠甲状腺的放射性会很快消失 D ．赫尔希和蔡斯用P 标记噬菌体的DNA 时，大肠杆菌裂解释放的子代噬菌体中，所有DNA 具有放射性 【答案】：B
某农科所为研究影响植物生长的外界因素，在大棚内种植了玉米、大豆等多种植物。请回答下列问题:
(1)与大豆根尖细胞吸收N03离子密切相关的生理过程是，其中的N 元素在叶肉细胞中可参与构成的生物大分子有。
(2)如果密闭大棚内（温度恒定）一昼夜空气中的C02含量变化如甲图所示，则:
①植物光合作用和呼吸作用强度相等的点是，积累有机物最多的是点。
②经过一昼夜后，大棚内植物有机物的含量会。（填“增加”“减少”或“不变”）据图分析原因是。 (3)乙图中曲线代表在一定光照强度下玉米的光合作用强度与C02浓度的关系，则: ①若降低光照强度，曲线中A 点将向移动。
②若其它条件不变，乙图中纵坐标含义改为二氧化碳吸收速率，请在右边坐标系中画出相应的变化曲线。
【答案】：
(1)呼吸作用 蛋白质、核酸（只答一种不得分）
(2)①B 、D D②增加 E点C02含量低于A 点，说明光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物 (3)①左下（答出下移也可得分） ②如右图
-32
14
14
15
下图为甲、乙两种植物CO 2吸收量随光照强度变化的曲线图。据图回答：
2
（1）甲、乙两种植物呼吸作用较强的是植物。在A 、C 点时，植物细胞中可以产生ATP 的细胞器有。当光照强度达到E 点后，限制甲植物光合作用的主要环境因素有。
（2）如果在图中F 点突然停止光照，短期内叶绿体中C 3化合物的含量将，其主要原因是发生在停止，使减少， 影响；同时过程仍继续进行
（3）当平均光照强度在B 和D 之间，光照和黑暗的时间各为12h 。实验前后，甲植物中有机物总量将，乙植物中有机物总量将。 【答案】 （1）甲
线粒体、叶绿体（答全2分，仅答出线粒体、叶绿体其中一个给1分。仅答出“细胞溶胶”不给分） CO 2浓度和温度（答全2分，仅答出CO 2浓度、温度其中一个给1分，另答出光质、水、矿质元素、无机盐给分，即CO 2浓度+无机盐，给2分；答内部因素，如：叶绿素的多少不给分） （2）增加（答出趋势给分如：增多给分，但只答“多”不给分） 类囊体膜（上）的光反应（必需都有得分） ．．．．．．．
ATP 和NADPH （答全得分），答[H]给分，多答O2给分；答NADH 不给分；
C 3化合物的还原（C 3酸还原成C 3糖给分；C 3化合物的消耗不给分） CO 2与C 5化合物结合（CO 2的固定给分；答暗反应；碳反应不给分） （3）减少 增加（答出趋势给分；不答出趋势不给分如：少、多）
光合作用
一、概述
人、动物、真菌和大部分细菌直接或间接依靠自养生物的光合产物生活，这些生物都是异养生物。 光合作用和呼吸作用的比较：
细胞呼吸是将葡萄糖中的碳氧化为二氧化碳，游离的 O 2则被还原为 H 2O 中的 O ：
光合作用恰好相反，是将 CO 2还原为糖，将 H 2O 中的 O 氧化为 O 2：
呼吸作用是将有机物中储存的能量释放出来，而光合作用则是将太阳能转化为化学能储存起来。呼吸作用主要在线粒体中完成，而光合作用是在叶绿体中进行。 二、叶绿体的结构
叶绿体有内外两层膜。
其内膜里面充满了浓稠的液体，称为基质。 悬浮在基质中的是许多类囊体。 叠起来的类囊体称为基粒。
组成类囊体的膜就是所谓的光合膜。 三、化学反应中O 2中O 的来历
由反应式：6CO 2+12H2O →C 6H 12O 6+6H2O+6O2
式中的O 2中O 既可能来源于CO 2，也可能来自于H 2O ，如何检验？ 光合作用释放的氧气来自于 H 2O 中的 O 。 四、光合作用的过程
光合作用有两个阶段：光反应和碳反应(暗反应) 。
类囊体膜中发生光反应，利用光能使水氧化产生氧气，同时产生 ATP 和 NADPH 。NADPH 和 NADH 是同一类辅酶，都是氢的载体，有的时候又简写为[H]。光反应产生的 ATP 和 NADPH 是碳反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质。
而碳反应则是利用光反应的ATP 以及NADPH 来还原自己吸收的CO 2，生成有机物。这个过程实现了C 的转化以及能量的转化。将光反应所得的能量存储到有机物中。
五、光反应
条件：酶催化、光照； 发生地点：类囊体膜； 过程：
(1) 光能被吸收并转化为 A TP 和 NADPH 中的化学能； (2) 水在光下裂解为 H +、O 2和电子；
(3) 水中的氢(H++e-) 在光下将 NADP +还原为 NADPH 。
六、碳反应
条件：酶催化、无需光照； 发生地点：叶绿体基质；
过程：二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环：
(1) 1 分子的二氧化碳与 1 个RuBP 结合形成1个六碳分子； (2) 六碳分子随即分解成 2 个三碳分子；
(3) 每个三碳分子接受来自 NADPH 的氢和来自 ATP 的磷酸基团，形成 1 分子三碳糖(实际上是三碳糖
磷酸)
(4) 三碳糖以后的许多反应，都是为了再生RuBP ，以维持循环(每 3 个二氧化碳分子进入卡尔文循环, 就
形成 6 分子的三碳酸分子，这些三碳酸分子都被还原为三碳糖，其中 5 个三碳糖分子在卡尔文循环中经过一系列复杂的变化再生为RuBP ，另一个三碳糖分子则离开卡尔文循环，或在叶绿体内被利用、或运到叶绿体外) ；
(5) 三碳糖在叶绿体内能作为合成淀粉，蛋白质和脂质的原料而被利用，但大部分是运至叶绿体外，并且
转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用；
七、叶绿素的吸收光谱
⎧叶绿素a ⎫⎪⎬主要色素⎪叶绿素b ⎭⎪
叶绿素⎨
⎪
⎪叶黄素⎪⎩胡萝卜素
提取叶绿素的实验？
以某种物质对不同波长光的吸收率，可用百分率表示冤为纵坐标，以波长为横坐标作图，所得的曲线就是该物质的吸收光谱。
由图可知，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 八、环境因素影响光合速率
光合速率或称光合强度是指一定量的植物，如一定的叶面积冤在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳) 。最重要的影响因素是光强度、温度和空气中的二氧化碳浓度。
(1) 光强
(2) 温度
(3) CO 2浓度
空气中 CO 2浓度的增加会使光合速率加快，目前大气中二氧化碳的浓度约为 0.035%，当这一浓度增加至 1%以内时袁光合速率会随CO 2浓度的增高而增高。
光强度、温度和二氧化碳浓度对光合作用的影响是综合性的，任何一个因素的减弱都可能限制光合作用。
九、扩展
a) 光呼吸
光呼吸是叶绿体中与光合作用同时发生的一个过程。在有光照的情况下，吸收氧气而释放二氧化碳。
b) C-4植物
为了降低光呼吸，有些植物发生了特殊的适应，这类植物被称为C-4植物。C-4植物在发生卡尔文循环之前，二氧化碳先被固定在一种四碳的酸中。
十、回顾：
1、 叶绿体结构； 2、 光合作用反应式 3、 光合作用的过程 4、 光反应 5、 碳反应
6、 叶绿素、吸收光谱 7、 环境因素影响光合速率 8、 光呼吸、C-4植物
【练习】
1（温州市2012届高三上学期期末八校联考）．有关下图所示生物学意义的叙述中，正确的是
A ．甲图中，害虫种群中抗药性基因出现的频率，A 点比B 点高
B ．乙图中，黑方框表示男性患者，该病的致病基因只可能为X 染色体上的隐性基因 C ．丙图中，植物净光合作用最高点所对应的温度就是植物体内酶的最适温度 D ．丁图中，曲线表示动物肌肉细胞内ATP 产生量与O 2供给量之间的关系 【答案】：D
2（温州市2012届高三上学期期末八校联考）．对下列甲~丁图的描述中，正确的是
A ．图甲是生活在适宜环境中的C 3植物光合作用部分过程图解，A 、B 、C 表示化合物，a 、b 表示生理过程，则C
能为b 过程提供还原剂，但不能提供能量
B ．图乙曲线表示水稻叶片光合作用的强度。如果该图表示甘蔗叶片的光合作用强度，则a 点应向右侧移动 C ．图丙中，b 点限制光合作用强度的外部因素主要是光照强度，如果A 、B 曲线分别代表人参和小麦两种植物的
光合作用强度，那么曲线B 应代表小麦
D ．图丁表示用相同培养液在相同光下分别培养小球藻，则B 试管中小球藻繁殖速度加快、而C 试管中小球藻繁
殖速度要减慢 【答案】：D
(本溪一中、庄河高中2012届高三上学期期末联考) . 为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下
培养，实验结果如图所示。以下说法正确的是：
A ．施肥与CO 2吸收量无关
B ．与B 点相比，A 点条件下限制CO 2吸收量的主要因素是光照强度 C ．与D 点相比，限制C 点玉米吸收CO 2的主要因素是土壤含水量 D ．与C 点相比，A 点施肥过少，限制了CO 2吸收量 【答案】：C
4(台州市2012届高三上学期期末质量评估15题) . 某学校生物兴趣小组用小球藻进行实验，探究影响光合速率的因素。将小球藻浸在有适宜培养液的大试管中, 以白炽灯作光源, 移动白炽灯调节管的距离，分别在20℃和30℃下进行实验，观察并记录不同距离下单位
其与大试时间内
产
生的气泡数目，根据实验结果绘制成曲线1、曲线2, 结果如图所示。下列相关叙述不正确的是 A. 限制D 点光合速率的主要因素是温度
B.F 点条件下，O 2释放量为0，因为小球藻光合作用停止 C. 该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响 D. 若减少实验装置中的CO 2浓度，则F 点向左移动 【答案】：B
5（滁州中学2012届高三第一学期期末考试）．用放射性同位素标记的化合物，化学性质不变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清生化反应的详细过程，因此，同位素标记法在生物学研究是较为常用的一种方法。下列相关叙述正确的是
A ．给杂交瘤细胞提供N 标记的氨基酸，细胞膜上不能检测到放射性 B ．在正常的光照条件下，给小麦供应CO 2，C 会出现在线粒体中
C ．给小鼠注射碘-131，再给小鼠注射一定量的甲状腺激素，小鼠甲状腺的放射性会很快消失 D ．赫尔希和蔡斯用P 标记噬菌体的DNA 时，大肠杆菌裂解释放的子代噬菌体中，所有DNA 具有放射性 【答案】：B
某农科所为研究影响植物生长的外界因素，在大棚内种植了玉米、大豆等多种植物。请回答下列问题:
(1)与大豆根尖细胞吸收N03离子密切相关的生理过程是，其中的N 元素在叶肉细胞中可参与构成的生物大分子有。
(2)如果密闭大棚内（温度恒定）一昼夜空气中的C02含量变化如甲图所示，则:
①植物光合作用和呼吸作用强度相等的点是，积累有机物最多的是点。
②经过一昼夜后，大棚内植物有机物的含量会。（填“增加”“减少”或“不变”）据图分析原因是。 (3)乙图中曲线代表在一定光照强度下玉米的光合作用强度与C02浓度的关系，则: ①若降低光照强度，曲线中A 点将向移动。
②若其它条件不变，乙图中纵坐标含义改为二氧化碳吸收速率，请在右边坐标系中画出相应的变化曲线。
【答案】：
(1)呼吸作用 蛋白质、核酸（只答一种不得分）
(2)①B 、D D②增加 E点C02含量低于A 点，说明光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物 (3)①左下（答出下移也可得分） ②如右图
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下图为甲、乙两种植物CO 2吸收量随光照强度变化的曲线图。据图回答：
2
（1）甲、乙两种植物呼吸作用较强的是植物。在A 、C 点时，植物细胞中可以产生ATP 的细胞器有。当光照强度达到E 点后，限制甲植物光合作用的主要环境因素有。
（2）如果在图中F 点突然停止光照，短期内叶绿体中C 3化合物的含量将，其主要原因是发生在停止，使减少， 影响；同时过程仍继续进行
（3）当平均光照强度在B 和D 之间，光照和黑暗的时间各为12h 。实验前后，甲植物中有机物总量将，乙植物中有机物总量将。 【答案】 （1）甲
线粒体、叶绿体（答全2分，仅答出线粒体、叶绿体其中一个给1分。仅答出“细胞溶胶”不给分） CO 2浓度和温度（答全2分，仅答出CO 2浓度、温度其中一个给1分，另答出光质、水、矿质元素、无机盐给分，即CO 2浓度+无机盐，给2分；答内部因素，如：叶绿素的多少不给分） （2）增加（答出趋势给分如：增多给分，但只答“多”不给分） 类囊体膜（上）的光反应（必需都有得分） ．．．．．．．
ATP 和NADPH （答全得分），答[H]给分，多答O2给分；答NADH 不给分；
C 3化合物的还原（C 3酸还原成C 3糖给分；C 3化合物的消耗不给分） CO 2与C 5化合物结合（CO 2的固定给分；答暗反应；碳反应不给分） （3）减少 增加（答出趋势给分；不答出趋势不给分如：少、多）