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高中二~高中三年级 (16-18岁)

高中生物 光合作用

光合作用是叶绿体利用光能，把二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的过程。 类囊体膜上的光反应分解水、放出 O₂，并生成 ATP 和 NADPH；基质中的卡尔文循环再用这些 ATP 和 NADPH 固定 CO₂，造出合成葡萄糖的原料。 植物始终在进行呼吸作用，所以光弱时呼吸消耗的 O₂ 更多；光逐渐增强，光合作用就会超过呼吸作用，而过了光饱和点就不再加快。 在图中改变光照强度，可以看到光反应送出的 ATP、NADPH 箭头变粗，下方曲线上的点依次经过光补偿点和光饱和点。

把光能变成化学能

🌿 光合作用把什么变成了什么
①植物、藻类等生产者把光能转化为葡萄糖中的化学能储存起来
②光合作用在叶绿体中进行，类囊体膜上的叶绿素等色素吸收光能
③第一阶段光反应必须有光才能进行，生成 ATP、NADPH 和 O₂
④第二阶段暗反应（卡尔文循环）利用光反应生成的 ATP 和 NADPH，把 CO₂ 转变为有机物
⑤这样合成的葡萄糖既供植物自身呼吸，也沿着食物链传给其他生物

光照强度与光合速率

5
💡 从曲线中读出什么
①没有光时光合作用停止，只进行呼吸作用，所以净光合速率为负值，植物吸收 O₂、放出 CO₂
②光越强，光反应越快，生成的 ATP 和 NADPH 越多，卡尔文循环也随之加快
③总光合速率等于呼吸速率时的光照强度叫光补偿点，此时表观气体交换为 0
④光照再增强、光合速率也不再增加时的光照强度叫光饱和点
⑤超过光饱和点后，限制速率的不再是光，而是 CO₂ 浓度或温度

反应式与两个阶段

光合作用总反应式
6CO₂ ＋ 12H₂O → C₆H₁₂O₆ ＋ 6O₂ ＋ 6H₂O
把水同时写在两边，就能看出放出的 O₂ 中的 12 个氧原子全部来自反应物 H₂O

光合作用的两个阶段

光反应与卡尔文循环
类别光反应卡尔文循环
场所类囊体膜基质
光必须有光不直接用光，但需要光反应的产物
输入H₂O、光能、ADP、NADP⁺CO₂、ATP、NADPH
输出O₂、ATP、NADPHG3P（合成葡萄糖的原料）、ADP、NADP⁺
主要过程水的光解、光合磷酸化CO₂ 的固定、C₃ 的还原、RuBP 的再生

光合作用与细胞呼吸

光合作用与呼吸作用

光合作用与细胞呼吸的比较
类别光合作用细胞呼吸
场所叶绿体细胞质基质和线粒体
反应CO₂ ＋ H₂O → 葡萄糖 ＋ O₂葡萄糖 ＋ O₂ → CO₂ ＋ H₂O
能量转换把光能储存为化学能把葡萄糖中的化学能释放到 ATP 中
进行的生物植物、藻类等能进行光合作用的生物几乎所有生物（包括植物）

例题与真题检验

例题 1
光合作用的光反应和卡尔文循环分别在叶绿体的什么部位进行？两个阶段之间交换什么物质？
1
光反应在含有光合色素和电子传递链的类囊体膜上进行，卡尔文循环在类囊体周围的基质中进行。
2
光反应生成的 ATP 和 NADPH 进入卡尔文循环，用于固定 CO₂；用过的 ADP 和 NADP⁺ 再回到光反应。
▸ 光反应在类囊体膜，卡尔文循环在基质；光反应送出 ATP、NADPH，卡尔文循环送回 ADP、NADP⁺
图中的两个箭头就是这种交换。把光照强度调到 0，ATP、NADPH 箭头消失，卡尔文循环也随之变淡。
例题 2
用光照射某植物，表观气体交换变为 0。此时总光合速率与呼吸速率是什么关系？
1
净光合速率 ＝ 总光合速率 − 呼吸速率。
2
净光合速率为 0 时，总光合速率等于呼吸速率，此时的光照强度叫光补偿点。
▸ 总光合速率 ＝ 呼吸速率（光补偿点）
在光补偿点，光合作用放出的 O₂ 全部被呼吸作用消耗，所以看不出变化。在图中把光照强度调到 1，点正好落在横轴上。
韩国高考类题
下列关于植物光合作用的说法，正确的是哪一项？
①光反应在基质中进行
②光反应中水被分解，放出 O₂
③没有光反应的产物，卡尔文循环也能持续进行
④葡萄糖是光反应的直接产物
⑤超过光饱和点后，继续增强光照，光合速率仍不断增加
▸ ② 光反应中水被分解，放出 O₂
1
光反应中，光能使水分解，放出 O₂，产生的电子用于生成 ATP 和 NADPH。
2
光反应在类囊体膜上进行（①），卡尔文循环需要光反应生成的 ATP 和 NADPH（③），葡萄糖是卡尔文循环的产物（④），超过光饱和点后增强光照速率不再增加（⑤）。

总结

光合作用的过程
光 → 光反应（生成 ATP、NADPH）→ 卡尔文循环（固定 CO₂）→ 葡萄糖
光反应把光能储存在 ATP 和 NADPH 中，卡尔文循环再用这些能量把 CO₂ 转变为葡萄糖
🎯 考试要点
①光反应在类囊体膜上进行，水被分解放出 O₂，同时生成 ATP 和 NADPH
②卡尔文循环在基质中进行，利用 ATP 和 NADPH 固定 CO₂，生成 G3P
③光合作用放出的 O₂ 来自 H₂O，而不是 CO₂
④在光补偿点，总光合速率等于呼吸速率，净光合速率为 0
⑤超过光饱和点后，增强光照不能再提高速率，CO₂ 浓度和温度成为限制因素
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