高中生物人教版必修一課件第5章第4節(jié)第2課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用

第2課時(shí)

光合作用的原理和應(yīng)用一二三四一、光合作用的概念

一二三四二、光合作用的探究歷程

一二三四一二三四預(yù)習(xí)反饋連線。一二三四三、光合作用的過程1.反應(yīng)式2.過程

一二三四預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP;暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。(

√

)(2)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP可用于核糖體合成蛋白質(zhì)。(

×

)(3)光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的[H]可在葉綠體基質(zhì)中作為還原劑。(

√

)(4)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、[H]和CO2后,可完成暗反應(yīng)。(

√

)2.下列物質(zhì),可以在葉綠體類囊體薄膜上被消耗的有

(

)A.H2O、CO2、ATP

B.O2、H2O、ATPC.H2O、ADP、Pi

D.ADP、C3、H2O答案:C一二三四四、光合作用原理的應(yīng)用及化能合成作用1.光合作用強(qiáng)度一二三四2.探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響

一二三四3.化能合成作用

一二三四預(yù)習(xí)反饋1.連線。一二三四2.判斷正誤。(1)光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中,可以通過調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。(

√

)(2)探究實(shí)驗(yàn)中,小圓形葉片浮起的原因是葉片進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生了CO2。(

×

)(3)綠色植物和硝化細(xì)菌都為自養(yǎng)生物,都可通過光合作用制造有機(jī)物。(

×

)(4)化能合成作用與光合作用所利用的無機(jī)物原料都是CO2和H2O。(

√

)(5)原核生物都是異養(yǎng)生物。(

×

)(6)自養(yǎng)生物合成有機(jī)物時(shí)只能利用光能。(

×

)探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程問題情景在光合作用的發(fā)現(xiàn)過程中,科學(xué)家們利用了對(duì)照實(shí)驗(yàn),使實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論更加科學(xué)、準(zhǔn)確。嘗試分析填寫下列實(shí)驗(yàn)的變量。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析下圖是光合作用探索歷程中恩格爾曼和薩克斯的實(shí)驗(yàn)示意圖,下列有關(guān)敘述正確的是(

)

A.兩實(shí)驗(yàn)均需進(jìn)行“黑暗”處理,以消耗細(xì)胞中原有的淀粉B.兩實(shí)驗(yàn)均需要光的照射C.兩實(shí)驗(yàn)中只有恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)設(shè)置了對(duì)照D.兩實(shí)驗(yàn)均可證明光合作用的產(chǎn)物有O2探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三解析:恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“黑暗”處理的目的是防止光的干擾;薩克斯的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“黑暗”處理,目的是消耗掉細(xì)胞中原有的淀粉。恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)和薩克斯的實(shí)驗(yàn)均需要光的照射。薩克斯的實(shí)驗(yàn)中,暗處理的葉片一半曝光、一半遮光形成對(duì)照。恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)可證明O2是光合作用的產(chǎn)物;薩克斯的實(shí)驗(yàn)可證明淀粉是光合作用的產(chǎn)物,但不能證明O2是光合作用的產(chǎn)物。答案:B探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練1.歷經(jīng)一個(gè)半世紀(jì),經(jīng)過許多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn),才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場(chǎng)所、條件、原料和產(chǎn)物,在下面幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)中,相關(guān)敘述正確的是(

)A.普利斯特利指出了光在植物更新空氣這個(gè)過程中起關(guān)鍵作用B.薩克斯的實(shí)驗(yàn)中,葉片在暗處放置幾小時(shí)的目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)C.恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)中,定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量D.魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)中,用18O標(biāo)記CO2,證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自H2O而不是CO2探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三解析:普利斯特利通過實(shí)驗(yàn)證明植物能凈化空氣,但并未指出光在植物更新空氣這個(gè)過程中起關(guān)鍵作用,A項(xiàng)錯(cuò)誤;薩克斯的實(shí)驗(yàn)中,葉片在暗處放置幾小時(shí)的目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質(zhì),從而證明光合作用能合成淀粉,B項(xiàng)正確;恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光合作用的場(chǎng)所是葉綠體,產(chǎn)物有氧氣,但并未定量分析生成的氧氣量,C項(xiàng)錯(cuò)誤;魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法用18O分別標(biāo)記H2O和CO2,證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自H2O而不是CO2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:B探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.下圖為某同學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn),下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是(

)A.該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲C明光合作用需要光B.該實(shí)驗(yàn)的因變量是淀粉的有無C.甲為實(shí)驗(yàn)組,乙為對(duì)照組D.實(shí)驗(yàn)前,甲組需要“饑餓”處理,乙組不需要“饑餓”處理答案:B探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三光合作用的過程問題情景觀察教材中光合作用過程示意圖,嘗試分析光反應(yīng)、暗反應(yīng)階段的區(qū)別和聯(lián)系。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供兩種重要物質(zhì):[H](NADPH)和ATP,[H]既可作還原劑,又可提供能量;暗反應(yīng)為光反應(yīng)也提供三種物質(zhì):ADP、Pi以及NADP+,注意產(chǎn)生位置和移動(dòng)方向。(2)暗反應(yīng)有光無光都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止,暗反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,但時(shí)間不長,故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行呼吸作用,不進(jìn)行光合作用。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.利用同位素示蹤法判斷光合作用中C、H、O的轉(zhuǎn)移途徑探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三3.環(huán)境改變時(shí)光合作用中各物質(zhì)含量的變化分析(1)分析方法:需從物質(zhì)的生成和消耗兩個(gè)方面綜合分析示例:CO2供應(yīng)正常,光照停止時(shí),C3的含量變化探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三(2)物質(zhì)含量變化的比較

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析圖1表示光合作用部分過程的圖解,圖2表示改變光照后,與光合作用有關(guān)的五碳化合物和三碳化合物在細(xì)胞內(nèi)的變化曲線。據(jù)圖回答下列問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三(1)圖1中A表示的物質(zhì)是

,它由

產(chǎn)生,其作用主要是

。

(2)圖1中ATP形成所需的能量最終來自

。若用放射性同位素標(biāo)記14CO2,則14C最終進(jìn)入的物質(zhì)是

。

(3)圖2中曲線a表示的化合物是

,在無光照時(shí),其含量迅速上升的原因是

。

(4)曲線b表示的化合物是

,在無光照時(shí),其含量下降的原因是

。

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三解析:(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是[H]和ATP,由此可確定A是[H],[H]是由水光解后經(jīng)一系列過程產(chǎn)生的,其作用主要是用于C3的還原。(2)光反應(yīng)中,光能轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存于ATP中,14CO2的同化途徑為

→(14CH2O)。(3)(4)題干中曲線a、b分別表示C3和C5的含量變化。光照停止后,光反應(yīng)停止,[H]和ATP下降,C3的還原減弱直至停止,而CO2的固定仍將進(jìn)行,因此C3含量相對(duì)升高,C5含量相對(duì)下降。答案:(1)[H]水在光下分解用于C3的還原(2)太陽光能(14CH2O)(3)C3

CO2與C5結(jié)合形成C3繼續(xù)進(jìn)行且C3不能被還原(4)C5

C5與CO2結(jié)合形成C3繼續(xù)進(jìn)行且C3不能被還原為C5探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練1.將植物栽培在光照、溫度適宜,CO2充足的條件下,如果將環(huán)境中CO2含量突然降至極低水平,此時(shí)葉肉細(xì)胞中C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是

(

)A.上升、下降、上升B.下降、上升、下降C.下降、上升、上升 D.上升、下降、下降解析:在其他條件都適宜的前提下,CO2含量突然降低會(huì)導(dǎo)致CO2的固定受阻,致使C3化合物的來源受阻,C5化合物的去路受阻。而C3化合物的還原過程仍然在進(jìn)行,導(dǎo)致C3化合物因不斷被還原而減少,C5化合物因不斷產(chǎn)生而增加,C3化合物的來源不足,致使ATP的利用減少,含量上升。答案:C探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.右圖為葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)圖,下列關(guān)于其結(jié)構(gòu)與功能的敘述,不正確的是(

)A.①和②均為選擇透過性膜B.光反應(yīng)的產(chǎn)物有O2、[H]、ATP等C.③上的反應(yīng)需要光,不需要酶,④中的反應(yīng)不需要光,需要多種酶D.光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能在③上進(jìn)行,活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能在④中完成解析:光反應(yīng)階段需要酶。答案:C探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三影響光合作用的因素問題情景下圖示為科學(xué)家研究環(huán)境因素對(duì)同一植物光合作用強(qiáng)度的影響,請(qǐng)嘗試解決有關(guān)問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三1.該科學(xué)家的研究實(shí)驗(yàn)中有幾個(gè)自變量?答案:有CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度三個(gè)自變量。2.光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度有何影響?光照強(qiáng)度為a時(shí),造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異的原因是什么?答案:在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi),隨著光照增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度增大,當(dāng)光照強(qiáng)度超過一定范圍,光合作用強(qiáng)度不再隨著光照增強(qiáng)而增大。光照強(qiáng)度為a時(shí),造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三3.光照強(qiáng)度為b時(shí),造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是什么?試解釋其作用原理。答案:曲線Ⅰ和Ⅱ的CO2濃度相同,光照強(qiáng)度為b時(shí),二者光合作用強(qiáng)度存在差異,說明造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度。溫度影響與光合作用有關(guān)的酶的活性,進(jìn)而影響光合作用強(qiáng)度。4.通過該坐標(biāo)曲線的分析,談一談一個(gè)坐標(biāo)系中出現(xiàn)多個(gè)自變量的分析思路。答案:仍然遵循單一變量原則,分析某一個(gè)變量時(shí),其他變量保持相同條件。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升影響光合作用的因素及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三特別提醒光合速率辨析(1)凈光合速率和真正光合速率①凈光合速率:常用一定時(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示。②真正光合速率:常用一定時(shí)間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量表示。③光合速率與呼吸速率的關(guān)系:a.用非綠色組織或黑暗條件下的綠色組織測(cè)得的數(shù)值為呼吸速率;b.綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行,測(cè)得的數(shù)據(jù)為凈光合速率;c.真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三(2)多因子變量對(duì)光合速率的影響

①當(dāng)在P點(diǎn)時(shí),限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因素,隨其不斷加強(qiáng),光合速率不斷提高。②當(dāng)在Q點(diǎn)時(shí),橫坐標(biāo)所表示的因素不再是限制光合速率的因素,要想提高光合速率,可采取適當(dāng)改變圖示中的其他因素的方法。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析為了探究生長條件對(duì)植物光合作用的影響,某研究小組將某品種植物的盆栽苗分成甲、乙兩組,置于人工氣候室中,甲組模擬自然光照,乙組提供低光照,其他培養(yǎng)條件相同。培養(yǎng)較長一段時(shí)間(T)后,測(cè)定兩組植株葉片隨光照強(qiáng)度變化的光合作用強(qiáng)度(即單位時(shí)間、單位葉面積吸收CO2的量),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三(1)據(jù)圖判斷,光照強(qiáng)度低于a時(shí),影響甲組植物光合作用的限制因子是

。

(2)b光照強(qiáng)度下,要使甲組的光合作用強(qiáng)度升高,可以考慮的措施是提高

(填“CO2濃度”或“O2濃度”)。

(3)播種乙組植株產(chǎn)生的種子,得到的盆栽苗按照甲組的條件培養(yǎng)T時(shí)間后,再測(cè)定植株葉片隨光照強(qiáng)度變化的光合作用強(qiáng)度,得到的曲線與甲組的相同。根據(jù)這一結(jié)果能夠得到的初步結(jié)論是

。

探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三解析:(1)據(jù)圖判斷,光照強(qiáng)度低于a時(shí),兩條曲線基本是相同的,說明此時(shí)影響甲組植物光合作用的限制因子是光照強(qiáng)度。(2)b光照強(qiáng)度下,甲組植物已達(dá)到光飽和點(diǎn),再增加光照強(qiáng)度,光合作用強(qiáng)度也不再增加。要使其光合作用強(qiáng)度升高,可以考慮影響光合作用的其他環(huán)境因素,如提高CO2濃度等。O2濃度不是影響光合作用的環(huán)境因素。(3)乙組處于低光照的環(huán)境中,與甲組相比光合作用強(qiáng)度偏低,這種差異是環(huán)境不同造成的,而乙組植株的遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變,將其產(chǎn)生的種子播種后得到的盆栽苗置于與甲組相同的環(huán)境中,盆栽苗的光合作用強(qiáng)度就會(huì)與甲組植株相同。答案:(1)光照強(qiáng)度(2)CO2濃度(3)乙組光合作用強(qiáng)度與甲組的不同是由環(huán)境因素低光照引起的,而非遺傳物質(zhì)的改變?cè)斐傻奶骄奎c(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練1.某同學(xué)想探究二氧化碳濃度與光合速率的關(guān)系。取A、B、C、D四株都有5片葉的小白菜,分別用直徑1cm的打孔器打出葉圓片10片,并設(shè)法抽去葉片內(nèi)的氣體使之在水中下沉,置于光下。取100mL三角瓶4個(gè),編號(hào)1~4,按下表操作(光照、溫度相同且適宜)并記錄結(jié)果。下列評(píng)價(jià)或修正不合理的是(

)探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三A.自變量二氧化碳濃度的控制不嚴(yán)格B.只要控制光照、溫度相