【人教版】高一生物必修一知識講解11光合作用(二)光合作用的原理和應用

1、光合作用（二）光合作用的原理和應用編稿：閆敏敏 審稿：宋辰霞【學習目標】1、理解光合作用的過程及原理，掌握光反應、暗反應的過程及其相互關系2、描述葉綠體的結構、說明葉綠體的功能。3、理解環(huán)境因素對光合作用強度的影響。4、重點： 光合作用的發(fā)現及研究歷史、光合作用的光反應和暗反應過程及其相互關系5、重點：影響光合作用強度的外界因素。6、難點：光反應和暗反應的過程、探究影響光合作用的環(huán)境因素【要點梳理】要點一、光合作用及其探究歷程1、光合作用光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉換成儲存著能量的有機物，并且釋放出 氧氣的過程。2、光合作用的探究歷程時間、人物實驗結論實驗特點17

2、71 年，英國人：普利斯特利密召閉玻璃罩 +綠色植物+蠟燭蠟燭k不易熄滅L小鼠不易窒息死亡植物可以更新空氣缺少空白對照1779 年，荷蘭人英格豪斯同上只有在陽光下照射和有 綠葉時植物才可以更新 空氣缺少空白對照1845 年，德國人：梅耶能量轉換和守恒定律光合作用時：光能_k 化學能理論推理1864 年，德國人：薩克斯黑郎音中饑餓處理的綠葉L 一半曝光碘蒸氣變藍一半遮光碘蒸氣不變藍綠葉中光合作用產生淀 粉自身對照： 自變量：光照 因變量：顏色1941年，美國人：魯賓和卡門Fb183 CQ 植物.J8QC18Q+ HQ植物 Q光合作用釋放的氧氣來 自水相互對照：自變量：標記物質因變量：Q的放射性要

3、點二、光合作用過程及原理的應用1、光合作用過程圖解2、光反應階段和暗反應階段的區(qū)別和聯系項目光反應暗反應區(qū)別場所類囊體囊狀結構的薄膜上葉綠體基質條件需色素、光、酶不需色素、光，需要酶物質變化（1）水的光解（2）ATP的生成（1）CO的固定（2）G的還原能量變化葉綠素將光能轉化為活躍的化學能儲 存在ATP中。ATP中活躍的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定的化 學能。兩者聯系（1） 光反應為暗反應提供 ATP和還原劑H，暗反應為光反應提供 ADP和Pi（2）沒有光反應，暗反應無法進行；沒有暗反應，有機物無法合成。總之，光反應是暗反應的物質和能量的準備階段，暗反應是光反應的繼續(xù)，是 物質和能量轉化的完成階段

4、。二者是光合作用全過程的兩個階段，是相輔相成的。要點詮釋： 光反應必須在光下進行，而暗反應有光無光都可以進行。 催化光反應與暗反應的酶，其種類和場所均不同，前者分布在類囊狀膜上，后者分布在葉綠體基質中。3、光合作用反應式及其元素去向6CO+ 12H0 葉綠體C6H12Q+ 6fO+ 6Q要點詮釋：上述方程式表示光合產物只是單糖，實際上光合產物主要是糖類，包括單糖（葡萄糖和果糖）、二糖（蔗糖）、多糖（淀粉），其中以蔗糖和淀粉最為普遍，但也有一些實驗證明，蛋白質、脂肪也是光合作用的直接產物。因 此對光合作用應該理解為有機物和氧更為確切。要點三、光合速率（光合強度）及其影響因素【高清課堂：光合作用（

5、二）光合作用原理及其應用】1、光合速率的概念及表示方法光合速率是指一定量的植物（如一定的葉面積）在單位時間內進行光合作用的量可以用CO吸收量、Q釋放量、有機物的生成量作指標2. 光合速率的測定下實測值：表觀光合速率（凈光合速率）暗處：呼吸速率真光合速率=表觀光合速率+呼吸速率3、影響光合速率的因素光照強度探究光照強度對光合作用強度的影響實驗流程：打出小圓形葉片（30片）：用打孔器在生產旺盛的綠葉上打出（直徑=1cm）抽出葉片內氣體：用注射器（內有清水、小圓形葉片）抽出葉片內氣體（O?等）片全部沉到小圓形葉片沉水底：將內部氣體逸出的小圓形葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中，小圓形葉 水底對照實驗及結

6、果:項目燒杯小圓形葉片加富含CO?的清水光照強調葉片浮起數量甲10片20ml強多乙10片20ml中r中丙10片20ml弱少 實驗結論：在一定范圍內，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強（校園行葉片中產生的 O?多, 浮起的多（2）二氧化碳濃度對光合作用的影響 二氧化碳是光合作用的原料，通過影響暗反應來影響光合效率。植物的光合效率在一定范圍內隨著CO濃度的增強而增強， 但當CC?濃度達到一定濃度時， 光合效率不再增強。 如果CO濃度繼續(xù)升高，光合作用 不但不會增加，反而要下降，甚至引起植物CC?中毒而影響植物正常的生長發(fā)育。 植物的光合作用的最適 CO濃度為0.1%，而空氣中的 CC?濃

7、度僅為0.03%，因此適當增加空氣中 C?濃度, 可以提高光合作用速率。要點詮釋：易錯易混概念：CC?補償點和CO飽和點植物光合作用吸收的 CO與呼吸作用釋放的 CO相等時的CO？濃度稱為CO補償點。CO達到一定濃度后，光合作用強度就不再增加，這時的CO？濃度稱為CO?的飽和點（見下圖）輝邛 * 4* 4 44* * A=IM»m 農業(yè)生產啟示溫室栽培植物時適當提高室內CO?的濃度，如放一定量的干冰或多施有機肥，使其吸收CCEt增多。（3 ）溫度對光合作用的影響 溫度直接影響光合作用中所需酶的活性，對光合作用的影響很大。在低溫中，植物酶促反映速率下降，限制了光合作用的進化；在高溫環(huán)境

8、中，葉綠體和細胞質的結構會遭到破壞、葉綠體的酶反應鈍化。 低溫會影響光合酶的活性，植物凈化光合速率較低；較高溫度使呼吸作用加強，凈光合速率下降。 最適溫度：一般植物可在10C35C正常地進行光合作用，其中以25C30C最適宜，在 35C以上時光合作用開始下降，40C50C時即完全停止。 農業(yè)生產啟示：適時播種；溫室栽培植物時，白天適當提高溫度，晚上適當降低溫度。要點四、 光合作用和呼吸作用的關系、化能合成作用1、光合作用和呼吸作用的關系光合作用（以C3植物為例）呼吸作用（以有氧呼吸為例）相關細胞葉肉細胞所有生物細胞（哺乳動物成熟的紅細胞除外）相關細胞器葉綠體細胞質基質和線粒體生物類型自養(yǎng)生物綠

9、色組織自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物實質物質無機物t有機物有機物T無機物或不徹底氧化產物能量光能t活潑化學能t穩(wěn)定化學能穩(wěn)定化學能t ATP中活潑化學能反應階段光反應階段、暗反應階段有氧呼吸分三個階段相關反應式光反應：HKT Q+ H （ NADPHADN Pi t ATP一 C6H12QT 2C3HO + 4H + Q二 2C3HO+61HH6CO>20H+Q暗反應：COT2CTCH2O+HO三 24H +6OT12HO+Q （大量）總反應式酶6CO+ 12H2O 酶C6H2Q + 6fO + 6Q酶八二GH2O + 6H 2O + 6026CO + 12H 2O+ 能量2、光合作用和呼吸作用在

10、H和ATP方面的比較來源去路H光合 作用光反應中水的光解作為還原劑用于暗反應階段中還原C形成（CHO）等有氧 呼吸第一階段從葡萄糖到丙酮酸及第二階段 丙酮酸和水分解產生用于第三階段還原 Q產生HO,冋時釋放大量 能量ATP光合 作用光反應階段 ATP合成所需能量來自色素 吸收的太陽光能用于暗反應階段 C3還原時能量之需，以穩(wěn)定化 學能形式儲存于有機物中。有氧 呼吸第一、二、三階段均產生，第三階段產 生最多，能量來自有機物氧化分解作為能量通貨用于各項生命活動3、生物的代謝類型及化能合成作用（1 ）新陳代謝類型:同化作用陳代謝類 異化作用（2）土壤中硝化細菌的化能合成作用：除了綠色植物，自然界中少

11、數種類的細菌，雖然細胞內沒有葉綠素，不能進行光合作用，但是能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用，叫做化能合成作用， 這些細菌也屬于自養(yǎng)生物。例如，生活在土壤中的硝化細菌，不能利用光能，但是能將土壤中的氨（NH）氧化成亞硝酸（HNO）,進而將亞硝酸氧化成硝酸（HNO）。硝化細菌能夠利用這兩個化學反應中釋放出的化學能，將二氧化碳和水合成 為糖類，這些糖類可供硝化細菌維持自身的自命活動。硝化細菌化能合成反應式如下：【典型例題】類型一：文字題例1、番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降，原因是（）A. 光反應強度升高，暗反應強

12、度降低B. 光反應強度降低，暗反應強度降低C. 反應強度不變，暗反應強度降低D. 反應強度降低，暗反應強度不變【答案】B【解析】Mg是葉綠素的成分，而葉綠素存在葉綠體的類囊體薄膜上，光反應也在類囊體薄膜上進行，因此在缺Mg的培養(yǎng)液中培養(yǎng)光反應受影響，暗反應在葉綠體基質中進行，需要光反應提供能量，因此光反應強度降低， 暗反應強度也降低?！究偨Y升華】本考查光合作用的過程，需要同學生深刻理解光合作用的過程?！九e一反三】：【變式一】下列關于葉肉細胞能量代謝的敘述中，正確的是（）A .適宜光照下，葉綠體和線粒體合成ATP都需要O2B .只要提供O2,線粒體就能為葉綠體提供 CO和ATPC .無光條件下，

13、線粒體和葉綠體都產生ATPD.葉綠體和線粒體都有 ATP合成酶，都能發(fā)生氧化還原反應【答案】D【變式二】下列關于葉綠體和線粒體的比較的敘述，正確的是()A .葉綠體中可發(fā)生 CQtC3t C6H2Q，在線粒體中則會發(fā)生 C6H2QT Gt COB . ATP和H在葉綠體中隨水的分解而產生，在線粒體中隨水的生成而產生C .光能轉變成化學能發(fā)生在葉綠體中，化學能轉變成光能發(fā)生在線粒體中D.都具有較大膜面積和復雜的酶系統(tǒng)，有利于新陳代謝高效而有序地進行【答案】D【變式三】用18Q標記的H2Q澆灌植物，在光照充足的條件下，植物體內及周圍空氣中存在 18Q同位素的物質及其相應生理過程的敘述中，不正確的是

14、()A. 植物周圍的氧氣中光合作用的光反應B. 植物體內的二氧化碳中有氧呼吸的第二階段C. 植物周圍的水蒸氣中一一植物的蒸騰作用D. 植物體內的有機物中一一利用外界二氧化碳進行光合作用暗反應【答案】D類型二：圖解題例2、下圖為某植物葉肉細胞中的兩種膜結構以及發(fā)生的化學反應，下列有關敘述錯誤的是()+的HQA. 圖A B中兩種生物膜分別存在于葉綠體和線粒體B. 圖B膜上已主要來源于葡萄糖的分解，其反應速率受溫度的影響C. 圖A上產生的Q2能被圖B所在的結構利用，至少穿過4層生物膜D. 圖A和圖B所示的反應，除了產生圖中所示的物質外，都能產生ATP等物質【答案】B【舉一反三】：【變式一】ae表示有

15、關物下圖是綠色植物葉肉細胞中光合作用與有氧呼吸過程及其關系的圖解，其中AD表示相關過程,質，據圖回答：CtHjA(1) 圖中b物質表示。(2) A過程表示，它為B過程提供了 d、e。(3) C過程進行的主要場所是 。(4) 在利用塑料大棚栽培蔬菜時，如果遇到陰雨連綿的天氣，可采取適當降低的措施，抑制 (填字母)過程，以利于有機物的積累?！敬鸢浮?1) Q(2) 光反應H、ATP(3) 線粒體(4) 溫度C、D類型三：曲線題例4、下圖是夏季晴朗的白天，玉米和花生凈光合速率(時間單位、單位葉面積吸收CO的量)的變化曲線，下列敘述錯誤的是()A. 在9: 3011: 00之間，花生凈光合率下降的原因

16、是暗反應過程減緩B. 在11: 0012: 30之間，花生的單位葉面積有機物積累量比玉米得多C. 在17: 00時，玉米和花生的單位葉面積釋放02速率相同D. 在18: 30時，玉米即能進行光反應，也能進行暗反應【答案】B【解析】從圖中可知，在 9:30 11:00之間，花生凈光合速率下降，原因是CQ的不足，導致暗反應過程減慢;在11:00 12:30之間，花生的凈光合速率低于玉米，因此花生的單位葉面積有機物積累量比玉米少。由于凈光 合速率可用單位葉面積釋放02速率表示，因此在 17:00時，玉米與花生的凈光合速率相等，即單位面積釋放的02速率相同。在18: 30時，玉米凈光合速率大于零，表明此時仍能進行光合作用，即光反應與暗反應都能進行?！究偨Y升華】本題考查光合作用強度及圖像識別相關知識?！九e一反三】：【變式一】下圖表示在一定范圍內，不同環(huán)境因素與水稻葉片光合作用強度的關系，對其描述不正確的是()A. 如果橫坐標是 CO含量，則a為強光，b為弱光B. 如果橫坐標是 CQ含量，則a為紅光，b為白光C 如果橫坐標是光照強度，a溫度較適宜，b溫度較低D.如果橫坐標是光照強度，a的CO含量較高，b的CO含量較低【答案】B【變式二】此值越）下圖所示葉面積指數與光合作用和呼吸作用的關