5-4-2-光合作用的原理和應(yīng)用(2019人教版必修1)(原卷版)

5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用核心知識梳理核心知識梳理知識點(一)光合作用的原理1．光合作用的概念和反應(yīng)式(1)概念：綠色植物通過，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出的過程。(2)反應(yīng)式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up12(光能),\s\do4(葉綠體))(CH2O)＋O2。2．光合作用的探究歷程(1)19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為：C與H2O結(jié)合成。(2)1928年：甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成eq\a\vs4\al(糖)。(3)1937年，英國希爾：離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生。(4)1941年，魯賓和卡門：研究了光合作用中的來源(氧氣來源于H2O)。(5)1954年，美國阿爾農(nóng)：光照下，葉綠體可合成；1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。3．光合作用的過程(1)光反應(yīng)階段①場所：葉綠體的。②條件：eq\a\vs4\al(光)、和有關(guān)的eq\a\vs4\al(酶)。③物質(zhì)變化Ⅰ.水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up12(光),\s\do4(色素))eq\f(1,2)O2＋2NADPHⅡ.ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up12(酶),\s\do4())。④能量變化：將轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的。(2)暗反應(yīng)階段①場所：中。②條件：eq\a\vs4\al(酶)的催化。③物質(zhì)變化Ⅰ.CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up12(酶),\s\do4())2C3Ⅱ.C3的還原：C3eq\o(→,\s\up12(ATP、NADPH),\s\do4(酶))(CH2O)C3eq\o(→,\s\up12(ATP、NADPH),\s\do4(酶))C5④能量變化：中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中。（3）．光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較(1)區(qū)別項目光反應(yīng)暗反應(yīng)(碳反應(yīng))實質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放O2同化CO2，合成有機物需要條件外界條件：光照內(nèi)部條件：色素、酶外界條件：無需光照內(nèi)部條件：酶反應(yīng)場所葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中物質(zhì)變化①水的光解：水分解成NADPH和O2②ATP的合成：在相關(guān)酶的作用下，ADP和Pi形成ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up12(酶),\s\do4())2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up12(酶),\s\do4())(CH2O)＋C5能量變化光能→活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能相應(yīng)產(chǎn)物O2、ATP和NADPH糖類等有機物(2)聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供兩種重要物質(zhì)：NADPH和ATP，NADPH既可作還原劑，又可提供能量；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供三種物質(zhì)：ADP、Pi以及NADP＋。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)行一段時間，但時間不長，故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)行光合作用。知識點(二)光合作用的應(yīng)用1．光合作用的強度(1)概念：植物在內(nèi)通過光合作用制造的數(shù)量。(2)表示方法單位時間內(nèi)光合作用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(制造有機物的量,消耗CO2的量,產(chǎn)生O2的量))(3)影響光合作用的因素2．探究光照強度對光合作用強度的影響3．在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用實例原理間作套種不同植物對光照的需求不同冬季大棚溫度白天適當(dāng)提高，晚上適當(dāng)降低白天提高溫度，促進(jìn)光合作用；夜間降溫，抑制呼吸作用“正其行、通其風(fēng)”增大CO2濃度，有利于光合作用的進(jìn)行合理灌溉缺少水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足4．化能合成作用(1)概念：利用體外環(huán)境中的某些氧化時所釋放的能量來制造。(2)實例：硝化細(xì)菌能利用土壤中的氧化成亞硝酸(HNO2)，進(jìn)而氧化成硝酸(HNO3)的過程中所釋放的化學(xué)能將合成糖類，供自身利用。課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練1．下圖表示光合作用的過程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的兩個階段，a、b表示相關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是()A．階段Ⅰ表示暗反應(yīng) B．階段Ⅱ表示光反應(yīng)C．物質(zhì)a表示NADPH D．物質(zhì)b表示C32．如圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階段的示意圖。下列敘述正確的是()A．光照強度由強變?nèi)鯐r，短時間內(nèi)C5含量會升高B．被還原的C3在相關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5C．CO2的固定實質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學(xué)能D．CO2可直接被NADPH還原，再經(jīng)過一系列的變化形成糖類3．如何使作物最大限度地利用太陽光能進(jìn)行光合作用，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的根本問題。下列措施不能有效提高光能利用效率的是()A．陰雨天氣提高溫室中的CO2濃度B．將玉米與大豆混合種植C．為農(nóng)作物補充鎂元素，保證葉綠素的含量D．合理灌溉，使植株保持挺拔4．下圖甲為研究光合作用的實驗裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至含有不同濃度的NaHCO3溶液中，給予一定的光照，測量每個培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時間(見圖乙)，以研究光合速率與NaHCO3溶液濃度的關(guān)系。有關(guān)分析正確的是()A．在a～b段，隨著NaHCO3溶液濃度的增加，光合速率逐漸減小B．在b～c段，單獨增加光照或溫度或NaHCO3溶液濃度，都可以縮短葉圓片上浮的時間C．在c點以后，因NaHCO3溶液濃度過高，使葉肉細(xì)胞失水而導(dǎo)致代謝水平下降D．因配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整個實驗過程中葉片不能進(jìn)行呼吸作用5．如圖為植物光合作用的過程模式圖，其中字母表示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，數(shù)字表示生理過程?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖中X表示的結(jié)構(gòu)是________，負(fù)責(zé)吸收光能的色素有兩類：____________________。(2)物質(zhì)a在細(xì)胞中的主要存在形式為__________________________________________。d表示____________，c、d參與了Ⅱ過程中的______________________________。(3)北方夏季中午，光照充足而光合作用強度明顯減弱，原因是圖中________(填數(shù)字)過程受到限制，此時可以采取________________的措施以提高光合作用強度。(4)研究發(fā)現(xiàn)，黃光照射時植物光合速率減慢，科學(xué)家推測黃光可能導(dǎo)致葉綠素含量發(fā)生了改變?，F(xiàn)以番茄試管苗為實驗材料，探究番茄試管苗在黃光照射下葉綠素含量是否發(fā)生改變。寫出簡要的實驗思路：______________________________________________________。培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練1.下列有關(guān)探索光合作用原理的部分實驗的敘述,錯誤的是()A.希爾發(fā)現(xiàn),在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑,在光照下可以釋放出氧氣B.魯賓和卡門發(fā)現(xiàn)光照下葉綠體可合成ATPC.魯賓和卡門探究光合作用過程中氧氣中氧元素的來源D.卡爾文運用同位素標(biāo)記法探究碳循環(huán)2.右圖是綠色植物細(xì)胞代謝的某一階段的簡圖。下列說法錯誤的是()A.a過程是指CO2的固定B.b過程是指C3的還原C.c過程完全在線粒體內(nèi)完成D.a、b、c三過程都需要酶參與3.在光合作用中,不需要酶參與的過程是()A.CO2的固定 B.葉綠素吸收光能C.C3的還原 D.ATP的形成4.在光合作用過程中,水的分解及C3形成糖類所需要的能量()A.分別來自光能和細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATPB.分別來自光能和光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPHC.都來自細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATPD.都來自光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP5.光合作用過程包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)。下圖表示光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系。據(jù)圖判斷,下列敘述錯誤的是()A.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPHB.停止光照,葉綠體中ATP和NADPH含量下降C.ATP的移動方向是由類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)D.植物在暗處可大量合成(CH2O)6.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(yīng)強度升高,暗反應(yīng)強度降低B.光反應(yīng)強度降低,暗反應(yīng)強度降低C.光反應(yīng)強度不變,暗反應(yīng)強度降低D.光反應(yīng)強度降低,暗反應(yīng)強度不變7.下圖表示光合作用過程的部分圖解,請據(jù)圖分析回答問題。(1)圖示表示光合作用的過程,其中B表示。

(2)圖示過程中,能量變化是。

(3)如果用含14C的CO2來追蹤小麥光合作用過程中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑,則14C首先出現(xiàn)在中。

(4)葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所,在充足的光照條件下,ADP在葉綠體內(nèi)的移動方向是;如果將此植物由光照充足的條件下移至陰暗處,則NADPH在葉綠體中的含量將。培優(yōu)第三階——高考沙場點兵1.（2021湖南卷）綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是（）A.弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用B.在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降D.合理密植和增施有機肥能提高農(nóng)作物的光合作用強度