光合作用的原理和應用基礎強化學案

光合作用的原理和應用基礎強化一、填基礎一、光合作用的原理.探索光合作用原理的部分實驗綜合教材102頁探索光合作用原理的部分實驗，光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自,不是同一個化學反應，而是分階段進行的。實際上，光合作用的過程十分復雜，它包括一系列化學反應。根據是否需要,這些化學反應可以概括地分為（現在也稱為碳反應）兩個階段,下圖為光合作用過程示意圖。.光反應階段⑴光合作用第一個階段的化學反應，必須才能進行，這個階段叫作階段。此階段是在（圖中序號）的薄膜上進行的。（2）葉綠體中光合色素吸收的光能，有以下兩方面用途。一是將水分解為氧和H+,氧直接以（圖中序號）的形式釋放出去，H+與（圖中序號）結合，形成（圖中序號）。作為活潑的還原劑，參與暗反應階段的化學反應，同時也儲存部分供暗反應階段利用；二是在有關的催化作用下，提供能量促使（圖中序號）反應形成ATP，這樣，光能就轉化為儲存在ATP中的。這些ATP將參與第二個階段合成有機物的化學反應.暗反應階段⑴光合作用第二個階段中的化學反應，都能進行，這個階段叫作暗反應階段。暗反應階段的化學反應是在（圖中序號）中進行的。在這一階段，CO2被利用，經過一系列的反應后生成（圖中序號）。（2）20世紀40年代，美國科學家卡爾文等用小球藻（一種單細胞的綠藻）做了這樣的實驗:用經過14C標記的14CO，供小球藻進行光合作用，2然后追蹤放射性14C的去向，最終探明了。⑶綠葉通過從外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，與（一種五碳化合物）（圖中序號）結合，這個過程稱作。一分子的CO2被固定后，很快形成兩個"分子，即圖中序號。在有關酶的催化作用下，q接受釋放的能量，并且被（圖中序號）還原。隨后，一些的C3，在酶的作用下經過一系列的反應轉化為（圖中序號）；另一些的C3，經過一系列變化，又形成C5。這些C5又可以參與。這樣，暗反應階段就形成從的循環(huán)，可以源源不斷地進行下去，因此暗反應過程也稱作。.光反應與暗反應的聯系：在光反應階段，光能被葉綠體內上的捕獲后，將水分解為等，形成，于是光能轉化成中的化學能；驅動在 中進行的暗反應，將CO轉化 2為。可見光反應和暗反應緊密聯系，能量轉化與物質變化密不可分。二、光合作用原理的應用.光合作用強度：光合作用的強度就是指，光合作用的強度直接關系農作物的產量，研究影響光合作用強度的環(huán)境因素很有現實意義。.探究光照強度對光合作用強度的影響（1）材料用具：略（詳見P105“教材”）（2）方法步驟①取生長旺盛的綠葉，用打孔器打出小圓形葉片30片（注意避開，其原因是，會影響實驗結果）。②抽出小圓形葉片內的氣體。③將處理過的圓形小葉片，放入處盛有清水的燒杯中待用。這樣的葉片因為，所以全都沉到水底。④取3只小燒杯，分別倒入富含的清水（可以事先通過吹氣的方法補充C02,也可以用質量分數為1%?2%的溶液來提供C02）。⑤分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片，然后分別對這3個實驗裝置進行三種光照。⑥觀察并記錄內各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數量。.影響光合作用強度的因素：根據光合作用的反應式可以知道，光合作用的原料—-,動力—_,都是影響光合作用強度的因素。因此，只要影響到,都可能是影響光合作用強度的因素。例如，，都會因影響C02的供應量而影響光合作用的進行。葉綠體是光合作用的場所，影響的因素，如，也會影響光合作用強度。此外，光合作用需要眾多的酶參與，因此影響的因素（如溫度），也是影響因子。

.化能合成作用：在自然界中，除了光合作用，還有另外一種制造有機物的方式。少數種類的細菌，細胞內沒有葉綠素，不能進行光合作用，但是卻能利用體外環(huán)境中的的能量來制造有機物。例如，硝化細菌能利用土壤中的氨(NH)氧化成亞硝酸用，但是卻能利用體外環(huán)境中的的能量來制造有機物。例如，硝化細菌能利用土壤中的氨(NH)氧化成亞硝酸(HNO八3亞硝酸氧化成硝酸(HNO)這兩個化學反應中釋放出3，將合成為糖類，這些糖類可供硝化細菌維持自身的生命活動。參考答案一、光合作用的原理1.水，氧氣的產生和糖類的合成光能1.水，氧氣的產生和糖類的合成光能光反應和暗反應。2.光反應階段(1)有光光反應(1)有光光反應類囊體(2)氧分子氧化型輔酶II(2)氧分子氧化型輔酶II(NADP+)還原型輔酶II(NADPH)NADPH能量ADP(NADPH)NADPH能量ADP與Pi3.(1)與Pi3.(1)有沒有光葉綠體的基質化學能(2)CO中的碳是如何轉化為有機物中的碳的2CO2的固CO2的固ATP和NADPHNADPH接受能量并被還原NADPHNADPH接受能量并被還原類⑦接受能量并被還原CO2的固定 C5到C3再到C5 卡爾文循環(huán)4.類囊體膜 色素O2和H+ATP和NADPHATP和NADPHATP和NADPH葉綠體基質儲存化學能的糖類二、光合作用原理的應用.植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數量.（2）①大的葉脈 葉脈上沒有葉綠體③黑暗細胞間隙充滿了水④二氧化碳NaHC03⑤強、中、弱⑥同一時間段.水、C02光能 原料、能量的供應 環(huán)境中C02濃度，葉片氣孔開閉情況葉綠體的形成和結構無機營養(yǎng)、病蟲害酶活性.某些無機物氧化時所釋放化學能二氧化碳和水二、寫長句光合作用是指 。若用（CHO）表示糖類，光合作用的 2過程可用反應式： 來概括光合作用，完成這一過程的場所是o（P102“教材”）19世紀末，科學界普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和。被分開，。被釋放，C與H20結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。但后來科學家又否定了這一觀點，科學家否定的依據是：1928年，o（P102“教材”）1937年，英國植物學家希爾發(fā)現，在離體葉綠體的懸浮液中加人鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H20,沒有C02）,在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，稱作希爾反應。希爾反應說明了。該實驗（能、不能）說明植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全部都來自水，因為。希爾的實驗（能、不能）說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應，理由是：o若用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系，可表示為：（P102“教材”、P103“討論1、2、4”）1941年，美國科學家魯賓和卡門用的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用Oi6的同位素Oi8分別標記H20和CO2,使它們分別變成H180和Ci80。然后，進行了兩組實驗：第一組給植22物提供H20和CM/第二組給同種植物提供&,在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是,第二組釋放的都是o該實驗說明（P102“教材”、P103“討論3”）1954年、1957年美國科學家阿爾農在光合作用方面的發(fā)現可概括：o（P102“教材”）光照射葉綠體中提取的色素并不能發(fā)生光反應，因為光反應的發(fā)生除需色素、光照之外，還需（寫出5種）等物質。（P103“圖5-14”）葉綠體中C3的分子數量多于C5的分子數量，從光合作用的過程分析，其原因是：0（P103“教材”、“圖5-14”）“光反應制約暗反應，暗反應也制約光反應”，這句話對嗎，請說明理由。o（P103“圖5-14”）光反應階段是指o（P103“教材”）暗反應階段是指o（P104“教材”）光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2,一定時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析。實驗發(fā)現，僅僅30s的時間，放射性代謝產物多達幾十種?？s短時間到7s,發(fā)現放射性代謝產物減少到12種，想要探究CO2轉化成的第一個產物是什么，可能的實驗思路是？o（P104“卡爾文實驗”改編）請根據教材“圖5—14”分析當光照和CO2濃度變化時，短時間內植物光合作用的細胞內C3、C5、［H］和ATP、（CH2O）含量的變化：①光照強度由強到弱，CO2供應不變，C3、C5、［H］和ATP、（CH2O）含量的變化依次為：:②光照強度由弱到強，CO2供應不變，C3、C5、［H］和ATP、（CH2O）含量的變化依次為:；③光照不變，CO2量由充足到不足，C3、C5、［H］和ATP、（CH2O）含量的變化依次為：；④光照不變，CO2量由不足到充足，

C3、C5、［H］和ATP、（CH2O）含量的變化依次為：（P104“圖5-14”）下表為光合作用光反應和暗反應階段的比較，請補全表中序號①?⑧處所填寫的內容:（P104"①?⑧處所填寫的內容:（P104"思考與討論”1、“教師教學用書”）14. 1、“教師教學用書”）14. 請寫出光反應階段和暗反應階段之間的物質和能量的聯系：①物質聯系:；②能量聯系:。（P104“思考與討論”2、“教師教學用書”）植物在進行光合作用的同時，還會進行呼吸作用。我們觀測到的光合作用指標，如O2的產生量，（是、不是）植物光合作用實際產生的總O2量。因為用這種方法觀察到的O2的產生量,實際是,與植物光合作用實際產生的O2量不同,沒有考慮到o（P105“旁欄思考”）下圖為“探究光照強弱對光合作用強度的影響”的實驗裝置圖，實驗中通過調整臺燈與燒杯之間的距離來調節(jié)光照強度，請?zhí)顚懴铝邢嚓P內容：①該實驗的自變量是，因變量是,因變量可通過觀測單位時間內被抽去空氣的小圓形葉片上浮的數量或者是來表示。圖示中間盛水的玻璃柱的作用：。②從光合作用和呼吸作用角度分析，小圓形葉片上浮的原因是。實驗中也可將小圓形葉片可以放入NaHCO溶液中，這樣可確保 。3 （P105“探究實踐”）下圖一表示光照強度對光合作用速率的影響及不同光照強度下葉綠體和線粒體間氣體關系，圖二表示CO2濃度或光照強度對光合作

用速率的影響：由圖一可看出，真正光合速率可用光合作用消耗的CO2量或表示，凈光合速率可用光合作用過程中從環(huán)境中吸收的CO2量或表示，呼吸速率可用呼吸釋放的CO2量或表示。真正光合速率、凈光合速率和呼吸速率三者間關系為:。圖二中A點代表呼吸速率，細胞呼吸增強，A點移；反之，A點 移。若適當增大CO濃度（光照強度），B 2點 移，C點 移，若適當減小CO 2濃度（光照強度），B點移，C點移，若土壤缺Mg2+，B點移，C點移，D點代表最大光合速率，若增大光照強度或增大CO濃度使光合速率2

增大時，D點向移動；反之，移動方向相反。（P105“探究實踐”實驗結果拓展）a點:坨合程［同廣名三好河熱壯丁正胤參學「？，一a點:坨合程［同廣名三好河熱壯丁正胤參學「？，一18.圖一 國二18.如果用含有14C的CO2來追蹤光合作用中碳原子的轉移途徑，則是o（P106"概念檢測2”改編）19.根據光合作用的基本過程，下圖中序號①?⑦處應填寫的內容依次為：o（P106“概念檢測3”）19.①①世艮虛南坦 ?度或靜曲20.下圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。7—10時的光合作用強度不斷增強的原因20.是o10—12時左右的光合作用強度明顯減弱的原因是o14—17時的光合作用強度不斷下降的原因是。從圖中可以看出，限制光合作用的因素有 。根據上述信息，可以利用溫室大棚控

制的方式，如補光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用強度。（P106"拓展應用1”）21.22.21.22.時間在玻璃瓶底部鋪一層潮濕的土壤，播下一粒種子，將玻璃瓶密封，放在靠近窗戶能照到陽光的地方，室內溫度保持在30℃左右。不久，這粒種子萌發(fā)長成幼苗。請你預測，這株植物幼苗能夠生存一段時間嗎，寫出你預測的依據。。若分析瓶中二氧化碳，你認為二氧化碳在植物體和瓶中空氣之間是（能、不能）循環(huán)，因為。（P106“拓展應用2”改編）下表為光合作用與細胞呼吸之間主要區(qū)別和內在聯系，請寫出表中序號處所填寫的內容。。（P108"非選擇題1”）比較項目光合作用呼吸作用區(qū)別部位含有葉綠體的細胞，其場所是①所有生活的細胞，上要場所是②條件光原料也有機物和U2產物有機物和02⑤實質C02沌化.成觸類等有機物。立。聯系光合作用和呼吸作川是相互依存的關系.⑧*23.CO2濃度增加會對植物光合作用速率產生影響。研究人員以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作為實驗材料，分別進行三種不同實驗處理，甲組提供大氣C02濃度（375umol?mol-l），乙組提供C02濃度倍增環(huán)境（750umol?mol-1），丙組先在C02濃度倍增的環(huán)境中培養(yǎng)60d，測定前一周恢復為大氣CO2濃度。整個生長過程保證充足的水分供應，選擇晴天上午測定各組的光合作用速率。結果如下圖所示。CO2濃度增加，作物光合作用速率發(fā)生的變化是；出現這種變化的原因是。在CO2濃度倍增時，光合作用速率并未倍增，此時限制光合作用速率增加的因素可能是。丙組的光合作用速率比甲組低。有人推測可能是因為作物長期處于高濃度CO2環(huán)境而降低了固定CO2的酶的活性。這一推測成立嗎?為什么?。（P108“非選擇題2”）7Illlllllli甘，7Illlllllli甘，靶生東增的輪有人認為：化石燃料開采和使用能升高大氣CO2濃度，這有利于提高作物光合作用速率，對農業(yè)生產是有好處的。因此，沒有必要限制化石燃料使用，世界主要國家之間也沒有必要簽署碳減排協(xié)議。請查找資料，對此觀點作簡要評述。。（P108“非選擇題2”）在我國西北地區(qū)，夏季日照時間長，晝夜溫差大，那里出產的瓜果往往特別甜。請分析西北地區(qū)種植的瓜果特別甜的原因：。由上述信息判斷，在農作物種植過程中，要實現增產可采取的措施有：白天適當，夜間適當 等。（P108“選擇題6”改編）26.溫室生產中適當提高晝夜溫差越大，有利于作物生長提高產量，26.如果晝夜溫差過大反而并不利于作物生長。請解釋上述現象。o（P108“選擇題6”改編）參考答案綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程科學家發(fā)現甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解、產生氧氣的化學反應離體葉綠體在適當條件下可以發(fā)生水的光解,產生氧氣不能該實驗沒有排除葉綠體中其他物質的干擾,也并沒有直接觀察到氧元素的轉移能希爾反應是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有HO,沒有合成糖的另一2種必需原料CO2,因此，該實驗說明水的光解并非必須與糖的合成相關聯，暗示著希爾反應是相對獨立的反應階段同位素示蹤 HjO和CO2 02,第二組釋放的都是18O2 光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水,而并不來源于CO2在光照下，葉綠體可合成ATP,這一過程總是與水的光解相伴隨ADP、Pi、HO、NADP+、酶2暗反應CO2固定時，每消耗1分子C5,產生2分子C3；C3還原時，每還原2分子"產生1分子C5,因此當暗反應速率達到穩(wěn)定時，C3的分子數是^的2倍對，光反應為暗反應提供［H］和ATP，故光反應停止時，暗反應無法進行，然而光反應也需暗反應為之提供ADP、Pi和NADP+等，故暗反應停止（如停止CO2供應）時，光反應也將受制約，從而導致O2產生速率下降光合作用第一階段中的化學反應，必須有光才能進行光合作用第二個階段中的化學反應，有沒有光都可以進行不斷縮短光照時間后殺死小球藻，同時提取產物并分析，直到最終提取物中只有一種放射性代謝產物，該物質即為CO轉化成的第2一個產物增加、減少、減少或沒有、減少；②減少、增加、增加、增加 ③減少、增加、增加、減少 ④增加、減少、減少、增加②CO；③類囊體薄；④葉綠體基質；⑤水光解為O和H+；ATP22和NADPH的合成；⑥CO2的固定⑦C3⑧ATP和NADPH的分解；⑨光能轉化為ATP和NADPH中的化學能；⑩ATP和NADPH中的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定的化學能①光反應生成的ATP和NADPH供暗反應C3的還原,而暗反應為光反應提供了ADP、Pi和NADP+;②光反應為暗反應提供了活躍的化學能,暗反應將活躍的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定的化學能不是 光合作用的O釋放量 植物自身呼吸作用對2O2的消耗①光照強度光合作用強度浮起相同數量的葉片所用的時間長短吸收燈光的熱量，避免光照對燒杯內水溫產生影響 ②光合作用產生的O2大于有氧呼吸消耗的O2 溶液中CO2含量充足產生的O2量 釋放到環(huán)境中的O2量 消耗的O2量 真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率下上左右右左右左右上方CO2f三碳化合物f糖類①02、②NADPH、③ATP、④ADP+Pi、⑤NADP+、⑥2c3、⑦C5光照強度逐漸增大 此時溫度很高，導致氣孔大量關閉，CO2無法進入葉片組織，致使光合作用暗反應受到限制 光照強度不斷減弱光照強度、溫度光照強度、溫度能夠生存一段時間。植物的生活需要水無機鹽、陽光、適宜的溫度、空氣（含有二氧化碳）,從給出的信息可以看出,植物生長的基本條件都是滿足的,因此,只要沒有病蟲害等不利因素,這株植物（幼苗）就能夠生存一段時間 能 二氧化碳是植物進行光合作用必需的原料之一，瓶中的二氧化碳通過植物的光合作用被植物體利用,轉化為有機物。有機物通過植物的呼吸作用分解成二氧化碳和水，所以，二氧化碳在植物體和瓶中空氣之間是可以循環(huán)的①葉綠體、②線粒體、③有光無光均可、④CO2和H2O、⑤CO2和H2O、⑥光能轉化為化學能儲存在葡萄糖等有機物中、⑦分解有機物產生CO2和H2O,同時釋放能量、⑧光合作用為生物的呼吸作用提供氧氣和有機物；對綠色植物而言，呼吸作用為光合作用提供必要的能量，用于原料吸收和產物運輸等隨著CO2濃度的增加，作物的光合作用速率隨之提高 因為CO2參與光合作用暗反應,在光照充足的情況下,CO2增加,其單位時間內與五碳化合物結合形成的三碳化合物也會增加,形成的葡萄糖也增加,故光合作用速率增加 NADPH和ATP的供應限制；固定CO2的酶活性不夠高、C3的再生速率不足、有機物在葉綠體中積累較多等,都是制約因素所以單純增加CO2,不能使反應速率倍增 可能成立,若植物長期處于CO2倍增下，降低了固定CO2的酶含量或者活性。當恢復到大氣CO2濃度后，已經降低的固定CO2的酶的含量或活性未能恢復,又失去了高濃度CO2的優(yōu)勢，因此會表現出比大氣CO2濃度下更低的光合速率從大氣中CO2比例增加是否提高光合作用速率的角度看，溫室效應不一定會提高作物產量.因為植物光合作用受到溫度、水分等外部因素的影響,也受到內部的酶的活性等因素的影響,長期高CO2濃度可能使某些酶活性降低,高溫也可能引起植物其他的變化,如色素降低;同時溫室效應導致氣溫升高,引起蒸發(fā)率升高而影響水分供應,高溫環(huán)境增強呼吸作用消耗的有機物也增多瓜果植株的葉片白天進行光合作用的時間長，光合作用的強度大，積累的糖類多；夜間溫度比較低，瓜果植株的細胞呼吸相對比較弱，消耗的糖類物質就會比較少，這樣，瓜果內積存的糖類比較多，這些糖類在有關酶的催化作用下，最終轉化成果糖和葡萄糖，所以瓜果特別甜增加光照時間和光照強度降低溫度白天適當提高溫度有利于提高光合產量，夜晚不進行光合作用，適當降低溫度可降低呼吸速率從而減少有機物消耗，故適當提高晝夜溫差可提高作物有機物積累量，從而提高作物產量。但是如果夜晚溫度過低時，呼吸酶活性過小，呼吸作用被過度抑制，減弱礦質離子的吸收等代謝過程，從而制約次日的光合作用，故晝夜溫差過大反而并不利于作物生長三、辨正誤水分解為氧和H+的過程中被葉綠體奪去的電子可用于NADP+與H+結合形成NADPH。（）（P103“相關信息”）光合作用過程中光合色素吸收的光能全部轉移到ATP中參與暗反應。（）（P103“教材”）光反應過程中產生的NADP+可以被傳遞到葉綠體內的基質中參與暗反應（）（P103“教材”、“圖5-14”）光反應過程中產生的ATP可作為植物各種生命活動直接的能源物質（）（P103“教材”、“圖5-14”）葉綠體中光合色素吸收的光能的作用之一是催化ATP的合成O（P103“教材”、“圖5-14”）光反應的產物有［H］和ATP,它們參與暗反應每一階段的化學反應。（）（P103“教材”、“圖5-14”）參與光合作用暗反應階段的CO2全部是綠葉通過氣孔從外界吸收的O（P103“教材”、“圖5-14”）光合作用中，CO2被［H］還原的過程有沒有光都可進行（）（P103“教材”、“圖5-14”）線粒體中產生的CO2可進入葉綠體中被［田直接還原O（P103“教材”、“圖5-14”）C3形成糖類的條件是接受能量、被［H］還原及一系列酶的催化（）（P103“教材”、“圖5-14”）在一系列酶的催化下，接受能量的C3被還原后全部形成糖類（）（P103“教材”、“圖5-14”）14CO2中14C的轉移途徑是14CO2f14C3f14C5f（14CH2O）（）（P103“教材”、“圖5-14”）白天若突然中斷二氧化碳的供應，葉綠體內首先積累起來的物質是三碳化合物。（）（P103“教材”、“圖5-14”）光合作用的產物只有葡萄糖，經韌皮部運輸到一定部位后再合成淀粉及蔗糖。（）（P104“相關信息”）光合作用中，光反應階段利用的能量是光能，暗反應階段利用的能量是ATP0（）（P103、104“教材”）所有異養(yǎng)生物生活所需的有機物都來自光合作用。（）（P104“教材”)自然界中，生物制造有機物的方式只有光合作用。（）（P106“教材”）光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水。（）（P