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高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 光合作用——光能的捕获和转换第2课时导学案
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这是一份高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 光合作用——光能的捕获和转换第2课时导学案学案主要包含了光合作用过程等内容，欢迎下载使用。
一、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
1．证明实验
(1)实验过程：1937年前后，英国科学家希尔在研磨绿叶后制取叶绿体悬液，并向悬液中加入草酸铁，然后给予光照后观察。
(2)实验现象：①Fe3＋被还原为Fe2＋。
②离体的叶绿体释放出了O2。
(3)实验结论：一定程度上证明了光合作用在叶绿体中进行。
(4)该实验意义：使光合作用的研究从器官(叶片)水平进入到了细胞器(叶绿体)水平。
2．在普通光学显微镜下，叶绿体是最容易观察到的细胞器。
3．光照强度对叶肉细胞中叶绿体分布的影响
(1)细胞内的叶绿体一般分布在细胞质膜与液泡之间的细胞质中。
(2)在光照较弱的情况下，叶绿体会汇集到细胞顶面，以最大限度地吸收光能，保证高效率的光合作用。
(3)当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害。
二、光合作用过程
1．光反应
(1)场所：叶绿体的类囊体膜上(光合色素和与光反应有关的酶就分布在类囊体膜上)。
(2)条件：光、光合色素和酶等。
(3)过程：
①在类囊体膜上，叶绿素等光合色素吸收光能。
②水裂解释放O2，并将电子传递给某些基态叶绿素分子。
③电子传递：光合色素吸收光能，使某些基态叶绿素分子(接受了最初由水的裂解传递而来的电子)受到激发释放电子，电子在不同的物质(电子传递体)之间传递。
④ATP和NADPH的形成：NADP＋(还原型辅酶Ⅱ)接受电子被还原成NADPH(还原型辅酶Ⅱ，常表示为[H]，在暗反应阶段发挥作用)，能量也由光能转换为电能，再由电能转化为化学能，储存在ATP和NADPH中。
⑤在光反应中，光合色素吸收光能，水裂解释放O2，电子传递，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反应，即将太阳能最终转换为化学能并产生O2。
2．暗反应
(1)场所：叶绿体基质。
(2)发现者：卡尔文及其研究团队。
(3)条件：CO2、ATP、NADPH和酶等。
(4)过程：
①暗反应又称为卡尔文循环，简单地说，卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖(一种三碳糖)的复杂生化反应。
②CO2的固定：绿叶细胞从外界吸收的CO2进入叶绿体基质，与细胞中的一种五碳化合物(C5)结合，形成两个三碳化合物(C3)。
③C3的还原：在有关酶的催化下，C3接受光反应阶段提供的物质和能量，经过一系列生化反应，部分转变为糖类，另一部分又形成C5，继续参与CO2的固定。
④暗反应是由酶催化的一系列复杂的生化反应。在这一过程中，将光反应过程中形成的ATP和[H]中的化学能，转化为储存于糖分子中的化学能。
3．光合作用过程示意图
(1)图中Ⅰ为光反应阶段，Ⅱ为暗反应阶段，二者不仅同时进行，而且耦合在一起，共同完成光合作用过程。
(2)叶绿体中的光合色素吸收太阳能，将光能转换为化学能，形成了推动CO2和H2O合成糖的动力。
4．光合作用
(1)概念：光合作用是绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。
(2)总反应式
CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up10(光能),\s\d10(叶绿体))(CH2O)＋O2。
(3)意义
①光合作用是一项复杂的能量转换过程，也是一个无机物转变为有机物的重要途径。
②光合作用对地球表面的生态面貌、大气组成、生物进化乃至所有生物的生存，人类的生产和生活都有至关重要的意义。
5．化能合成作用
(1)概念：通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物，这种制造有机物的方式，称为化能合成作用。
(2)生物类型：自然界中的一些微生物，如土壤中的硝化细菌、硫细菌和铁细菌等。
(3)意义：对维持地球上的物质循环和能量的转换、流动也具有一定的作用。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．1937年前后，英国科学家希尔的实验使光合作用的研究从器官水平进入到了细胞器水平。( )
2．当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞顶面。( )
3．叶绿体中的色素分布在基质中。( )
4．光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中。( )
5．光合作用的光反应和暗反应阶段在叶绿体的不同部位进行。( )
6．光合作用中光反应必须有光才可以进行，暗反应没有光也可长时间进行。( )
7．光反应和暗反应不仅同时进行，而且耦合在一起，共同完成光合作用过程。( )
8．在光反应阶段中，能量由光能转换成电能，再由电能转换为化学能，只储存在ATP中。( )
9．卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为葡萄糖的复杂生化反应。( )
提示：1.√
2．× 当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害。
3．× 叶绿体中的色素分布在类囊体膜上。
4．× 类囊体膜上和叶绿体基质中都有。
5．√
6．× 暗反应需要光反应提供的[H]和ATP，没有光，暗反应不能长时间进行。
7．√
8．× 由电能转换成的化学能，储存在ATP和NADPH中。
9．× 卡尔文循环是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖(一种三碳糖)的复杂生化反应。
光合作用过程
1．光反应与暗反应的比较
(1)区别
(2)联系
①光反应为暗反应提供两种重要物质：NADPH和ATP，NADPH既可作还原剂，又可提供能量；暗反应为光反应提供三种物质：ADP、Pi以及NADP＋。
②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。
2．光合作用过程中的物质变化
(1)光合作用过程中C、O元素转移途径
(2)叶绿体中[H]、ATP、ADP和Pi的运动方向
①[H]和ATP：类囊体膜→叶绿体基质。
②ADP和Pi：叶绿体基质→类囊体膜。
深化探究：(1)在无光条件下，暗反应能否长期进行？
提示：不能。因为无光条件下，光反应不能进行，光反应的产物ATP和[H]减少，不能满足暗反应的需求，暗反应终将停止。
(2)若暗反应停止，光反应能否持续进行？
提示：不能，若暗反应停止，光反应产生的ATP和[H]积累过多，将抑制光反应的进行。
(3)科学研究表明，光合作用的产物除糖类和O2外，还有蛋白质和脂肪等。如何用实验证明这种观点？
提示：用14C标记参加光合作用的CO2，测定含14C的产物中是否有蛋白质、脂肪等。
1．科学家用14C标记二氧化碳，发现碳原子在植物体内的转移途径是( )
A．二氧化碳→叶绿素→葡萄糖
B．二氧化碳→ATP→葡萄糖
C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖、三碳化合物
D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖、五碳化合物
D [二氧化碳用于光合作用的暗反应，首先二氧化碳和五碳化合物结合，一分子CO2被固定后，形成两分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反应提供的ATP和NADPH的作用下一部分还原成糖类等有机物，另一部分重新转变成五碳化合物。综上所述，D符合题意，A、B、C不符合题意。]
2．(多选)如图为光合作用示意图，下列说法正确的是( )
A．①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2
B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)
C．黑暗条件下，光反应停止，暗反应将持续不断地进行下去
D．增加光照强度或降低二氧化碳浓度，C3的含量都将减少
ABD [据图分析，类囊体膜上的光合色素吸收光能，将水光解，产生NADPH与氧气，①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；光合作用的暗反应阶段，场所是叶绿体基质，CO2被C5固定形成C3，④表示CO2，A正确；暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)，B正确；黑暗条件下，光反应停止，NADPH和ATP不再产生，暗反应将逐渐停止，C错误；增加光照强度，短时间内C3的生成速率不变，而光反应产生的ATP、NADPH增多，C3被NADPH、ATP还原为(CH2O)速率加快，因此C3的含量减少；降低二氧化碳浓度，CO2的固定减弱，生成的C3减少，短时间内C3的还原速率基本不变，所以C3的含量将减少，D正确。]
光合作用条件骤变对相关物质含量变化的影响分析
1．改变某一因素(光照强度、CO2浓度)时细胞内中间产物，如C3、C5、[H]、ATP等含量的变化，强调的是突然发生改变时，短时间内的变化。
2．第一步：在熟知光合作用过程的基础上，构建如下模型，明确光合作用过程中物质的来源与去路：
(1)ATP和[H]来源于Ⅰ过程，消耗于Ⅲ过程。
(2)C3来源于Ⅱ过程，消耗于Ⅲ过程。
(3)C5来源于Ⅲ过程，消耗于Ⅱ过程。
第二步：分析外界条件的变化对光合作用过程的影响：
(1)如果光照强度发生变化，则直接影响过程Ⅰ，依次影响过程Ⅲ、Ⅱ。
(2)如果CO2浓度发生变化，则直接影响过程Ⅱ，依次影响过程Ⅲ、Ⅰ。
第三步：根据外界条件的变化，从中间产物的来源(生成)和去路(消耗)两个方面综合分析。因为只考虑瞬时变化，当某一条件突然改变时，首先考虑这个因素所影响的那一环节，其他环节仍按原来的正常速率进行。如突然改变光照强度，其他条件不变时，C3含量的变化为：
3．各物质含量的变化中，C5与C3含量的变化是相反的，[H]与ATP的含量变化是一致的。
1．下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程)，下列判断错误的是( )
A．绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储存在c中
B．e中不储存化学能，所以e只能充当还原剂
C．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
D．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将会上升
B [a为光合色素，能将光能转换成活跃的化学能储存在ATP中，A正确；e为水光解生成的[H]，其含有活跃的化学能，参与暗反应C3的还原，B错误；图中①表示根系从土壤中吸收水分，③表示水的光解生成[H]和氧气，C正确；g CO2供应充足时，突然停止光照，生成[H]和ATP量下降，C3的还原速率下降，C3的消耗减少，另一方面，二氧化碳固定生成C3的速率基本不变，D正确。]
2．图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶肉细胞内C3相对含量在24 h内的变化。请据图回答下列问题：
(1)图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则A、B、C、D依次是_______________________________________。
(2)在图甲Ⅰ上发生的过程称为________，Ⅰ上含有的参与此过程的物质是________。
(3)在图甲Ⅰ上发生的反应与在Ⅱ中发生的反应之间的物质联系是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)图乙中，从________点开始合成有机物，至________点有机物合成终止。
(5)ab段C3含量较高，其主要原因是__________________________。
(6)g点C3含量极少，其原因是____________________________。
(7)与f点相比，g点时叶绿体中[H]含量较_____________________(填“高”或“低”)。
[解析] 根据光合作用过程可知，图甲中A、B、C、D依次是H2O、CO2、C3和C5。Ⅰ是叶绿体基粒，在其上发生光反应，叶绿体基粒上含有参与光反应的色素和酶。Ⅱ是叶绿体基质，在其内发生暗反应。光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi等。图乙中从b点开始C3含量下降，至i点C3含量不再变化，说明光合作用从b点开始，到i点终止。在b点前无光照，不能进行光反应，也不能进行C3的还原，因此在ab段C3含量较高，b点之后，开始进行光合作用，C3含量下降，i点无光照，光合作用停止。g点时植物气孔大量关闭，导致CO2供应不足，C3合成减少，[H]消耗减少，因此g点时叶绿体中[H]含量高于f点时。
[答案] (1)H2O、CO2、C3和C5 (2)光反应 色素和酶
(3)光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi等 (4)b i (5)无光不能进行光反应，缺少[H]和ATP，C3不能被还原 (6)气孔关闭，叶肉细胞内CO2含量低，CO2的固定减弱 (7)高
[课堂小结]
1．(多选)下图表示植物光合作用的一个阶段，下列相关叙述错误的是( )
A．该阶段的化学反应在叶绿体内膜中完成
B．C3生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多种酶
C．提高温度一定能促进(CH2O)的生成
D．该过程为暗反应阶段，包括CO2的固定和C3的还原
AC [图示暗反应阶段的化学反应在叶绿体基质中进行，A错误；C3还原生成(CH2O)的过程需要NADPH、ATP和多种酶，B正确；酶的活性受温度的影响，提高温度不一定能提高酶的活性，若此时的光合作用在最适温度下进行，提高温度反而会减少有机物的生成，C错误；图示暗反应阶段包括CO2的固定和C3的还原，D正确。]
2．如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中含量的变化将会是( )
A．a上升、b下降B．a、b都上升
C．a、b都下降D．a下降、b上升
B [由题图分析，c是CO2，a和b分别是NADPH、ATP，若在其他条件不变的情况下，将c降低至极低水平，CO2的固定减弱，C3还原减慢，消耗NADPH和ATP减少，则a、b在叶绿体中含量都将会上升。]
3．将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自于( )
A．水、矿质元素和空气B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤D．光、矿质元素和空气
A [水是占细胞鲜重最多的化合物，矿质元素是构成细胞中主要化合物的基础，植物幼苗生长过程中可从土壤中吸收水分和矿质元素使植株质量增加；另外，植物在光照条件下可进行光合作用，通过吸收空气中的CO2合成有机物使植株质量增加。故A符合题意。]
4．下列物质中，可以在叶绿体类囊体膜上被消耗的有( )
A．水、二氧化碳、ATPB．氧气、水、ATP
C．水、ADP、PiD．ADP、C3、水
C [在叶绿体类囊体膜上发生的是光反应，该过程有ATP的形成和水的光解。]
5．改变全球气候变暖的主要措施是：减少CO2等温室气体的排放；植树造林，利用植物的光合作用吸收过多的CO2等。下图是光合作用过程的图解，请据图回答下列问题：
(1)光合作用过程可以分为两个阶段：②表示________阶段，③表示________阶段。
(2)图中表示CO2固定过程的序号是________。
(3)写出图中所示物质，B：________；C: ________。
(4)②阶段为③阶段提供____________和____________。
(5)经过②和③阶段，A最终转化为储存在________(用图中字母表示)中的化学能。
[解析] (1)根据光合作用对光照的需求情况，可以将光合作用分为②光反应阶段和③暗反应阶段。(2)图中表示CO2固定过程的是④。(3)图中B是水分子光解后释放的氧气，C是光反应生成的ATP。(4)②光反应阶段可以为③暗反应阶段提供NADPH和ATP。(5)图中光合作用经过②光反应阶段和③暗反应阶段，光能A最终转化为储存在有机物F中的稳定的化学能。
[答案] (1)光反应 暗反应 (2)④ (3)O2 ATP (4)NADPH ATP (5)F
课标内容要求
核心素养对接
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。
1．生命观念——能初步用结构和功能观，说明叶绿体是光合作用的场所。
2．生命观念——用物质和能量观，阐明光合作用过程。
3．科学思维——分析归纳，比较光反应和暗反应。
项目
光反应(准备阶段)
暗反应(完成阶段)
场所
叶绿体的类囊体膜上
叶绿体的基质中
条件
光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋
多种酶、NADPH、ATP、CO2、C5
物质变化
水裂解释放O2、电子传递、ATP和NADPH形成
①CO2固定：CO2＋C5eq \(――→,\s\up10(酶))2C3
②C3的还原：2C3
eq \(―――――→,\s\up10(NADPH、ATP),\s\d10(酶))(CH2O)
能量变化
光合色素吸收光能，光能转换为电能，再由电能转换为化学能储存在ATP和NADPH中
ATP和NADPH中的化学能转化为储存于糖分子中的化学能
示意图
知识网络构建
核心语句背诵
1.光合作用的反应式：CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up10(光能),\s\d10(叶绿体))(CH2O)＋O2。
2.光反应的场所是类囊体膜上，产物是O2、NADPH和ATP。
3.暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。
4.光合作用中的物质转变：
(1)14CO2―→14C3―→(14CH2O)；(2)Heq \\al(18,2)O―→18O2。
5.光合作用的能量转变：光能―→电能―→ATP和NADPH中的化学能―→糖分子中的化学能。
6.光反应和暗反应不仅同时进行，而且耦合在一起，共同完成光合作用过程。
7.在光反应中，光合色素吸收光能，水裂解释放O2，电子传递，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反应，即将太阳能最终转换为化学能并产生O2。
8.卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖(一种三碳糖)的复杂生化反应。
9.叶绿体中的光合色素吸收太阳能，将光能转换为化学能，形成了推动CO2和H2O合成糖的动力。
10.叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。光合作用是绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。
一、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
1．证明实验
(1)实验过程：1937年前后，英国科学家希尔在研磨绿叶后制取叶绿体悬液，并向悬液中加入草酸铁，然后给予光照后观察。
(2)实验现象：①Fe3＋被还原为Fe2＋。
②离体的叶绿体释放出了O2。
(3)实验结论：一定程度上证明了光合作用在叶绿体中进行。
(4)该实验意义：使光合作用的研究从器官(叶片)水平进入到了细胞器(叶绿体)水平。
2．在普通光学显微镜下，叶绿体是最容易观察到的细胞器。
3．光照强度对叶肉细胞中叶绿体分布的影响
(1)细胞内的叶绿体一般分布在细胞质膜与液泡之间的细胞质中。
(2)在光照较弱的情况下，叶绿体会汇集到细胞顶面，以最大限度地吸收光能，保证高效率的光合作用。
(3)当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害。
二、光合作用过程
1．光反应
(1)场所：叶绿体的类囊体膜上(光合色素和与光反应有关的酶就分布在类囊体膜上)。
(2)条件：光、光合色素和酶等。
(3)过程：
①在类囊体膜上，叶绿素等光合色素吸收光能。
②水裂解释放O2，并将电子传递给某些基态叶绿素分子。
③电子传递：光合色素吸收光能，使某些基态叶绿素分子(接受了最初由水的裂解传递而来的电子)受到激发释放电子，电子在不同的物质(电子传递体)之间传递。
④ATP和NADPH的形成：NADP＋(还原型辅酶Ⅱ)接受电子被还原成NADPH(还原型辅酶Ⅱ，常表示为[H]，在暗反应阶段发挥作用)，能量也由光能转换为电能，再由电能转化为化学能，储存在ATP和NADPH中。
⑤在光反应中，光合色素吸收光能，水裂解释放O2，电子传递，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反应，即将太阳能最终转换为化学能并产生O2。
2．暗反应
(1)场所：叶绿体基质。
(2)发现者：卡尔文及其研究团队。
(3)条件：CO2、ATP、NADPH和酶等。
(4)过程：
①暗反应又称为卡尔文循环，简单地说，卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖(一种三碳糖)的复杂生化反应。
②CO2的固定：绿叶细胞从外界吸收的CO2进入叶绿体基质，与细胞中的一种五碳化合物(C5)结合，形成两个三碳化合物(C3)。
③C3的还原：在有关酶的催化下，C3接受光反应阶段提供的物质和能量，经过一系列生化反应，部分转变为糖类，另一部分又形成C5，继续参与CO2的固定。
④暗反应是由酶催化的一系列复杂的生化反应。在这一过程中，将光反应过程中形成的ATP和[H]中的化学能，转化为储存于糖分子中的化学能。
3．光合作用过程示意图
(1)图中Ⅰ为光反应阶段，Ⅱ为暗反应阶段，二者不仅同时进行，而且耦合在一起，共同完成光合作用过程。
(2)叶绿体中的光合色素吸收太阳能，将光能转换为化学能，形成了推动CO2和H2O合成糖的动力。
4．光合作用
(1)概念：光合作用是绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。
(2)总反应式
CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up10(光能),\s\d10(叶绿体))(CH2O)＋O2。
(3)意义
①光合作用是一项复杂的能量转换过程，也是一个无机物转变为有机物的重要途径。
②光合作用对地球表面的生态面貌、大气组成、生物进化乃至所有生物的生存，人类的生产和生活都有至关重要的意义。
5．化能合成作用
(1)概念：通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物，这种制造有机物的方式，称为化能合成作用。
(2)生物类型：自然界中的一些微生物，如土壤中的硝化细菌、硫细菌和铁细菌等。
(3)意义：对维持地球上的物质循环和能量的转换、流动也具有一定的作用。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．1937年前后，英国科学家希尔的实验使光合作用的研究从器官水平进入到了细胞器水平。( )
2．当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞顶面。( )
3．叶绿体中的色素分布在基质中。( )
4．光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中。( )
5．光合作用的光反应和暗反应阶段在叶绿体的不同部位进行。( )
6．光合作用中光反应必须有光才可以进行，暗反应没有光也可长时间进行。( )
7．光反应和暗反应不仅同时进行，而且耦合在一起，共同完成光合作用过程。( )
8．在光反应阶段中，能量由光能转换成电能，再由电能转换为化学能，只储存在ATP中。( )
9．卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为葡萄糖的复杂生化反应。( )
提示：1.√
2．× 当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害。
3．× 叶绿体中的色素分布在类囊体膜上。
4．× 类囊体膜上和叶绿体基质中都有。
5．√
6．× 暗反应需要光反应提供的[H]和ATP，没有光，暗反应不能长时间进行。
7．√
8．× 由电能转换成的化学能，储存在ATP和NADPH中。
9．× 卡尔文循环是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖(一种三碳糖)的复杂生化反应。
光合作用过程
1．光反应与暗反应的比较
(1)区别
(2)联系
①光反应为暗反应提供两种重要物质：NADPH和ATP，NADPH既可作还原剂，又可提供能量；暗反应为光反应提供三种物质：ADP、Pi以及NADP＋。
②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。
2．光合作用过程中的物质变化
(1)光合作用过程中C、O元素转移途径
(2)叶绿体中[H]、ATP、ADP和Pi的运动方向
①[H]和ATP：类囊体膜→叶绿体基质。
②ADP和Pi：叶绿体基质→类囊体膜。
深化探究：(1)在无光条件下，暗反应能否长期进行？
提示：不能。因为无光条件下，光反应不能进行，光反应的产物ATP和[H]减少，不能满足暗反应的需求，暗反应终将停止。
(2)若暗反应停止，光反应能否持续进行？
提示：不能，若暗反应停止，光反应产生的ATP和[H]积累过多，将抑制光反应的进行。
(3)科学研究表明，光合作用的产物除糖类和O2外，还有蛋白质和脂肪等。如何用实验证明这种观点？
提示：用14C标记参加光合作用的CO2，测定含14C的产物中是否有蛋白质、脂肪等。
1．科学家用14C标记二氧化碳，发现碳原子在植物体内的转移途径是( )
A．二氧化碳→叶绿素→葡萄糖
B．二氧化碳→ATP→葡萄糖
C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖、三碳化合物
D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖、五碳化合物
D [二氧化碳用于光合作用的暗反应，首先二氧化碳和五碳化合物结合，一分子CO2被固定后，形成两分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反应提供的ATP和NADPH的作用下一部分还原成糖类等有机物，另一部分重新转变成五碳化合物。综上所述，D符合题意，A、B、C不符合题意。]
2．(多选)如图为光合作用示意图，下列说法正确的是( )
A．①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2
B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)
C．黑暗条件下，光反应停止，暗反应将持续不断地进行下去
D．增加光照强度或降低二氧化碳浓度，C3的含量都将减少
ABD [据图分析，类囊体膜上的光合色素吸收光能，将水光解，产生NADPH与氧气，①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；光合作用的暗反应阶段，场所是叶绿体基质，CO2被C5固定形成C3，④表示CO2，A正确；暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)，B正确；黑暗条件下，光反应停止，NADPH和ATP不再产生，暗反应将逐渐停止，C错误；增加光照强度，短时间内C3的生成速率不变，而光反应产生的ATP、NADPH增多，C3被NADPH、ATP还原为(CH2O)速率加快，因此C3的含量减少；降低二氧化碳浓度，CO2的固定减弱，生成的C3减少，短时间内C3的还原速率基本不变，所以C3的含量将减少，D正确。]
光合作用条件骤变对相关物质含量变化的影响分析
1．改变某一因素(光照强度、CO2浓度)时细胞内中间产物，如C3、C5、[H]、ATP等含量的变化，强调的是突然发生改变时，短时间内的变化。
2．第一步：在熟知光合作用过程的基础上，构建如下模型，明确光合作用过程中物质的来源与去路：
(1)ATP和[H]来源于Ⅰ过程，消耗于Ⅲ过程。
(2)C3来源于Ⅱ过程，消耗于Ⅲ过程。
(3)C5来源于Ⅲ过程，消耗于Ⅱ过程。
第二步：分析外界条件的变化对光合作用过程的影响：
(1)如果光照强度发生变化，则直接影响过程Ⅰ，依次影响过程Ⅲ、Ⅱ。
(2)如果CO2浓度发生变化，则直接影响过程Ⅱ，依次影响过程Ⅲ、Ⅰ。
第三步：根据外界条件的变化，从中间产物的来源(生成)和去路(消耗)两个方面综合分析。因为只考虑瞬时变化，当某一条件突然改变时，首先考虑这个因素所影响的那一环节，其他环节仍按原来的正常速率进行。如突然改变光照强度，其他条件不变时，C3含量的变化为：
3．各物质含量的变化中，C5与C3含量的变化是相反的，[H]与ATP的含量变化是一致的。
1．下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程)，下列判断错误的是( )
A．绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储存在c中
B．e中不储存化学能，所以e只能充当还原剂
C．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
D．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将会上升
B [a为光合色素，能将光能转换成活跃的化学能储存在ATP中，A正确；e为水光解生成的[H]，其含有活跃的化学能，参与暗反应C3的还原，B错误；图中①表示根系从土壤中吸收水分，③表示水的光解生成[H]和氧气，C正确；g CO2供应充足时，突然停止光照，生成[H]和ATP量下降，C3的还原速率下降，C3的消耗减少，另一方面，二氧化碳固定生成C3的速率基本不变，D正确。]
2．图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶肉细胞内C3相对含量在24 h内的变化。请据图回答下列问题：
(1)图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则A、B、C、D依次是_______________________________________。
(2)在图甲Ⅰ上发生的过程称为________，Ⅰ上含有的参与此过程的物质是________。
(3)在图甲Ⅰ上发生的反应与在Ⅱ中发生的反应之间的物质联系是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)图乙中，从________点开始合成有机物，至________点有机物合成终止。
(5)ab段C3含量较高，其主要原因是__________________________。
(6)g点C3含量极少，其原因是____________________________。
(7)与f点相比，g点时叶绿体中[H]含量较_____________________(填“高”或“低”)。
[解析] 根据光合作用过程可知，图甲中A、B、C、D依次是H2O、CO2、C3和C5。Ⅰ是叶绿体基粒，在其上发生光反应，叶绿体基粒上含有参与光反应的色素和酶。Ⅱ是叶绿体基质，在其内发生暗反应。光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi等。图乙中从b点开始C3含量下降，至i点C3含量不再变化，说明光合作用从b点开始，到i点终止。在b点前无光照，不能进行光反应，也不能进行C3的还原，因此在ab段C3含量较高，b点之后，开始进行光合作用，C3含量下降，i点无光照，光合作用停止。g点时植物气孔大量关闭，导致CO2供应不足，C3合成减少，[H]消耗减少，因此g点时叶绿体中[H]含量高于f点时。
[答案] (1)H2O、CO2、C3和C5 (2)光反应 色素和酶
(3)光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi等 (4)b i (5)无光不能进行光反应，缺少[H]和ATP，C3不能被还原 (6)气孔关闭，叶肉细胞内CO2含量低，CO2的固定减弱 (7)高
[课堂小结]
1．(多选)下图表示植物光合作用的一个阶段，下列相关叙述错误的是( )
A．该阶段的化学反应在叶绿体内膜中完成
B．C3生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多种酶
C．提高温度一定能促进(CH2O)的生成
D．该过程为暗反应阶段，包括CO2的固定和C3的还原
AC [图示暗反应阶段的化学反应在叶绿体基质中进行，A错误；C3还原生成(CH2O)的过程需要NADPH、ATP和多种酶，B正确；酶的活性受温度的影响，提高温度不一定能提高酶的活性，若此时的光合作用在最适温度下进行，提高温度反而会减少有机物的生成，C错误；图示暗反应阶段包括CO2的固定和C3的还原，D正确。]
2．如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中含量的变化将会是( )
A．a上升、b下降B．a、b都上升
C．a、b都下降D．a下降、b上升
B [由题图分析，c是CO2，a和b分别是NADPH、ATP，若在其他条件不变的情况下，将c降低至极低水平，CO2的固定减弱，C3还原减慢，消耗NADPH和ATP减少，则a、b在叶绿体中含量都将会上升。]
3．将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自于( )
A．水、矿质元素和空气B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤D．光、矿质元素和空气
A [水是占细胞鲜重最多的化合物，矿质元素是构成细胞中主要化合物的基础，植物幼苗生长过程中可从土壤中吸收水分和矿质元素使植株质量增加；另外，植物在光照条件下可进行光合作用，通过吸收空气中的CO2合成有机物使植株质量增加。故A符合题意。]
4．下列物质中，可以在叶绿体类囊体膜上被消耗的有( )
A．水、二氧化碳、ATPB．氧气、水、ATP
C．水、ADP、PiD．ADP、C3、水
C [在叶绿体类囊体膜上发生的是光反应，该过程有ATP的形成和水的光解。]
5．改变全球气候变暖的主要措施是：减少CO2等温室气体的排放；植树造林，利用植物的光合作用吸收过多的CO2等。下图是光合作用过程的图解，请据图回答下列问题：
(1)光合作用过程可以分为两个阶段：②表示________阶段，③表示________阶段。
(2)图中表示CO2固定过程的序号是________。
(3)写出图中所示物质，B：________；C: ________。
(4)②阶段为③阶段提供____________和____________。
(5)经过②和③阶段，A最终转化为储存在________(用图中字母表示)中的化学能。
[解析] (1)根据光合作用对光照的需求情况，可以将光合作用分为②光反应阶段和③暗反应阶段。(2)图中表示CO2固定过程的是④。(3)图中B是水分子光解后释放的氧气，C是光反应生成的ATP。(4)②光反应阶段可以为③暗反应阶段提供NADPH和ATP。(5)图中光合作用经过②光反应阶段和③暗反应阶段，光能A最终转化为储存在有机物F中的稳定的化学能。
[答案] (1)光反应 暗反应 (2)④ (3)O2 ATP (4)NADPH ATP (5)F
课标内容要求
核心素养对接
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。
1．生命观念——能初步用结构和功能观，说明叶绿体是光合作用的场所。
2．生命观念——用物质和能量观，阐明光合作用过程。
3．科学思维——分析归纳，比较光反应和暗反应。
项目
光反应(准备阶段)
暗反应(完成阶段)
场所
叶绿体的类囊体膜上
叶绿体的基质中
条件
光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋
多种酶、NADPH、ATP、CO2、C5
物质变化
水裂解释放O2、电子传递、ATP和NADPH形成
①CO2固定：CO2＋C5eq \(――→,\s\up10(酶))2C3
②C3的还原：2C3
eq \(―――――→,\s\up10(NADPH、ATP),\s\d10(酶))(CH2O)
能量变化
光合色素吸收光能，光能转换为电能，再由电能转换为化学能储存在ATP和NADPH中
ATP和NADPH中的化学能转化为储存于糖分子中的化学能
示意图
知识网络构建
核心语句背诵
1.光合作用的反应式：CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up10(光能),\s\d10(叶绿体))(CH2O)＋O2。
2.光反应的场所是类囊体膜上，产物是O2、NADPH和ATP。
3.暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。
4.光合作用中的物质转变：
(1)14CO2―→14C3―→(14CH2O)；(2)Heq \\al(18,2)O―→18O2。
5.光合作用的能量转变：光能―→电能―→ATP和NADPH中的化学能―→糖分子中的化学能。
6.光反应和暗反应不仅同时进行，而且耦合在一起，共同完成光合作用过程。
7.在光反应中，光合色素吸收光能，水裂解释放O2，电子传递，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反应，即将太阳能最终转换为化学能并产生O2。
8.卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖(一种三碳糖)的复杂生化反应。
9.叶绿体中的光合色素吸收太阳能，将光能转换为化学能，形成了推动CO2和H2O合成糖的动力。
10.叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。光合作用是绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。
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