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1、 第五節(jié)　光合作用(二) 1．說明光合作用的概念、反應式、階段、場所、產(chǎn)物。 2．概述光反應發(fā)生的變化和碳反應的過程。(重難點) 3．分析外界因素對光合速率的影響。(重難點) 4．比較細胞呼吸和光合作用的異同。 5．活動：探究環(huán)境因素對光合作用的影響。 光 合 作 用 概 述 與 光 反 應 、 碳 反 應 1．光合作用概述 (1)光合作用的概念 項目 內(nèi)容 場所 綠色植物的葉綠體中 反應物 CO2＋H2O 能量來源 太陽能 產(chǎn)物 有機物＋O2 實質 合成有機物，貯存能量 (2)光合作用的場所——葉綠體的結構 ①外膜，②內(nèi)膜，

2、③基粒(由類囊體構成)，④基質。 (3)光合作用的總反應式 6CO2＋12H2O―→C6H12O6＋6H2O＋6O2。 (4)光合作用中光反應與碳反應的關系圖解 2．光反應 (1)過程： ①光能被吸收并轉化為ATP和NADPH中的化學能。 ②水在光下裂解為H＋、O2和電子。 H2O2H＋＋O2＋2e－ ③水中的氫(H＋＋e－)在光下將NADP＋還原為NADPH。 (2)場所：類囊體膜中。 (3)反應物：H2O、ADP、Pi、NADP＋等。 (4)生成物：O2、NADPH、ATP等。 (5)條件：色素、光、酶。 (6)能量變化：光能→ATP與NADPH中的化學能。

3、 3．碳反應 (1)過程 ①CO2的固定：CO2＋RuBP(C5)→2三碳酸。 ②2三碳酸(C3)2三碳糖。 (2)場所：葉綠體基質。 (3)反應物：CO2、ATP、NADPH等。 (4)產(chǎn)物：各種有機物。 (5)能量變化：ATP、NADPH中的化學能―→三碳糖中的化學能。 探討：碳反應必須在無光條件下才能進行嗎？ 提示：光反應必須在光下進行，而碳反應有光無光都能進行，但不能較長時間在黑暗條件下進行。 探討：為什么碳反應不能較長時間地在黑暗條件下進行？ 提示：因為光反應為碳反應提供的 、ATP是有限的。 探討：不給小球藻提供CO2，只給予光照，小球藻能獨立

4、地進行光反應嗎？為什么？ 提示：不能，因為沒有碳反應，光反應的產(chǎn)物積累，使光反應被抑制。 探討：結合光反應和碳反應過程分析，若突然停止光照或停止CO2供應，葉綠體中C3和C5相對含量發(fā)生怎樣的變化？ 提示：①停止光照：C3含量相對增加，C5含量相對減少。 ②停止CO2供應：C3含量相對減少，C5含量相對增加。 探討：一天中是早晨空氣中O2濃度高，還是傍晚空氣中O2濃度高？ 提示：傍晚空氣中O2濃度高。因為植物在白天進行光合作用，吸收CO2產(chǎn)生O2；晚上只進行細胞呼吸，吸收O2釋放CO2。 1．光反應與碳反應的比較 比較項目 光反應 碳反應 場所 類囊體薄膜 葉綠體

5、基質 時間 短促，以微秒計 較緩慢 條件 光、色素、酶、水 多種酶、CO2、NADPH、ATP 過程 利用光能使水光解產(chǎn)生O2，同時產(chǎn)生ATP和NADPH 將CO2還原為糖的一系列反應稱為卡爾文循環(huán) 物質變化 ①水的光解：H2O2H＋＋2e－＋O2 ②ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP ③NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ① CO2的固定： CO2＋RuBP2個三碳分子 ②三碳酸的還原：2個三碳酸2個三碳分子 ③RuBP的再生：三碳糖RuBP 能量變化 光能―→ATP、NADPH中活躍的化學能 活躍的化學能―→有機物中穩(wěn)定的化學能

6、 完成標志 O2釋放、ATP和NADPH的生成 糖類等有機物的生成 聯(lián)系 光反應能為碳反應提供ATP、NADPH，碳反應為光反應提供ADP、Pi、NADP＋。二者緊密聯(lián)系，缺一不可 示意圖 2．光照和CO2濃度變化對光合作用物質含量變化的影響 當外界條件改變時，光合作用中C3(或三碳糖)、C5(或五碳糖或RuBP)、(或NADPH)、ATP含量的變化可以采用如圖分析： 條件 C3 C5 和ATP 模型分析 光照由強 到弱CO2 供應不變 增 加 減 少 減少或 沒有 光照由弱 到強CO2 供應不變 減 少 增 加 增加

7、 光照不變 CO2由充 足到不足 減 少 增 加 增加 光照不變 CO2由不 足到充足 增 加 減 少 減少 (1)以上各物質的變化是相對含量的變化，不是合成速率，且是在條件改變后的短時間內(nèi)發(fā)生的。 (2)在以上各物質的含量變化中：C3和C5含量的變化是相反的，即C3增加，則C5減少；NADPH和ATP的含量變化是一致的，都增加，或都減少。 1．光合作用光反應的產(chǎn)物有(　　) A．ATP和NADPH B．O2和糖 C．ATP和CO2 D．O2和CO2 【解析】　光合作用光反應的產(chǎn)物有ATP、NADPH和O2，A正確。 【答案】　A 2

8、．如圖表示光合作用的碳反應過程。下列敘述錯誤的是(　　) A．①是3磷酸甘油酸 B．②和③在類囊體膜上產(chǎn)生 C．⑤是核酮糖二磷酸 D．⑥可在葉綠體內(nèi)轉變?yōu)榘被? 【解析】　題圖表示光合作用的卡爾文循環(huán)，①是3磷酸甘油酸；②和③分別是ATP和NADPH，在類囊體膜上產(chǎn)生；⑤是三碳糖分子，可再生為核酮糖二磷酸；⑥是離開循環(huán)的三碳糖分子，可在葉綠體內(nèi)轉變?yōu)榘被?，故選C。 【答案】　C 3．圖甲是菠菜葉肉細胞中的葉綠體亞顯微結構示意圖，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示不同的部位；圖乙是光合作用的碳反應過程示意圖，其中①②表示物質。請回答下列問題： 【導學號：36500089】 　　　　　

9、　　　甲　　　　　　　　　　　　　　乙 (1)利用新鮮菠菜葉片進行“光合色素的提取和分離”活動。在菠菜葉片研磨過程中，加入95%乙醇的作用是________；分離色素的過程中，應注意濾紙上的濾液細線要高于________的液面；分離后，在濾紙條上會呈現(xiàn)四條色素帶，其中離濾液細線最遠的色素是________(填相應的色素名稱)。 (2)光合色素存在于圖甲的________中，其中葉綠素主要吸收紅光和________光。圖乙過程發(fā)生在圖甲的________中。(在內(nèi)填寫圖中的相應編號) (3)圖乙中，物質①是________，該物質在光反應產(chǎn)物________的作用下形成物質②。若3個CO2

10、分子進入卡爾文循環(huán)可形成6個物質②分子，其中有________個物質②分子經(jīng)過一系列變化再生成RuBP，其余的離開循環(huán)，可在葉綠體內(nèi)作為合成________、蛋白質和脂質等大分子物質的原料。 【解析】　(1)在提取菠菜葉片色素過程中，加入95%乙醇的作用是溶解色素；分離色素的過程中，應注意濾紙上的濾液細線要高于層析液的液面；分離后，在濾紙條上會呈現(xiàn)四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。(2)光合色素存在于圖甲的光合膜中，其中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光；圖乙過程是光合作用碳反應過程，發(fā)生在圖甲的葉綠體基質中。(3)圖乙中，物質①是由RuBP和CO2形成的三碳酸(3磷酸

11、甘油酸)，其在ATP和NADPH作用下形成物質②三碳糖；6個三碳糖分子有5個經(jīng)過一系列變化再生成RuBP，1個離開循環(huán)，在葉綠體內(nèi)作為合成淀粉、蛋白質、脂質等大分子物質的原料。 【答案】　(1)作為提取色素的溶劑　層析液　胡蘿卜素 (2)Ⅲ，光合膜　藍紫?、颍| (3)3磷酸甘油酸　ATP和NADPH　5　淀粉 環(huán) 境 因 素 影 響 光 合 速 率 1．光合速率概念 是指一定量的植物在單位時間內(nèi)進行多少光合作用(如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳)。 2．影響光合速率的因素 (1)光強度：在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光強度的增加而增加；當光強度升高到一定數(shù)值后，光強度再增

12、加，光合速率也不會增加，此時的光強度稱為光飽和點。 (2)溫度：每種植物光合作用都有一個最適溫度。低于該溫度，隨著溫度升高，光合速率加快；超過該溫度，酶的活性減弱或喪失。 (3)二氧化碳濃度：一定范圍內(nèi)，空氣中二氧化碳濃度的增加會使光合速率加快。 探討：炎熱的夏季，成團的水綿為什么漂浮在水面上？ 提示：光合作用旺盛，釋放氧氣使水綿團上浮。 探討：夏季中午，光照強、溫度高，但植物的光合作用強度反而減弱，原因是什么？ 提示：光照過強→氣孔關閉→CO2供應不足→光合作用下降。 探討：光照強度、CO2濃度分別直接影響光合作用的什么過程？ 提示：光照強度直接影響光合作用的光反應過

13、程。CO2濃度直接影響光合作用的碳反應過程。 影響光合作用的因素 (1)光照強度 ①光照強度與光合作用強度的關系曲線分析 A點：光照強度為0，此時只進行細胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。 AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少，這是因為細胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。 B點：細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度(光照強度只有在B點以上時，植物才能正常生長)。 BC段：表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以后不再加強。限制C點以后光合作

14、用強度不再增加的內(nèi)部因素是色素含量、酶的數(shù)量和最大活性，外部因素是CO2濃度等除光照強度之外的環(huán)境因素。 ②應用：陰雨天適當補充光照，及時對大棚除霜消霧。 (2)CO2濃度 ①曲線分析：A點是進行光合作用所需的最低CO2濃度，B點是CO2飽和點；B點以后，隨著CO2濃度的增加光合作用強度不再增加。 ②應用：溫室中適當增加CO2濃度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其風”，多施有機肥來提高CO2濃度。 (3)溫度 ①B點是最適溫度，此時光合作用最強，高于或低于此溫度光合作用強度都會下降，因為溫度會影響酶的活性。 ②應用：溫室栽培時白天適當提高溫度，夜間適當降低溫度。

15、1．如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。下列有關光合作用強度變化原因的分析中，錯誤的是(　　) A．從A→B主要原因是光照增強，氣溫上升 B．從B→C主要原因是溫度過高，酶失活 C．從C→D主要原因是氣孔逐漸打開，CO2供應增加 D．從D→E主要原因是光照減弱，氣溫下降 【解析】　根據(jù)光照強度隨時間變化規(guī)律及曲線的變化分析可知，A→B主要原因是光照增強，氣溫上升，酶活性增加，光合速率加快；B→C段由于光照強度強，蒸騰作用旺盛，葉片氣孔關閉，導致缺乏CO2，光合速率降低；C→D段時，光照強度降低，蒸騰作用減弱，氣孔逐漸打開，CO2供應增加，光合速率又加快；

16、D→E段的變化主要原因是光照減弱，氣溫下降，光合速率下降。 【答案】　B 2．(2016全國乙卷)為了探究生長條件對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)較長一段時間(T)后，測定兩組植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度(即單位時間、單位葉面積吸收CO2的量)，光合作用強度隨光照強度的變化趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}： (1)據(jù)圖判斷，光照強度低于a時，影響甲組植物光合作用的限制因子是________。 (2)b光照強度下，要使甲組的光合作用強度升高，可以考慮的措施是提高______

17、__(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時間后，再測定植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度，得到的曲線與甲組的相同。根據(jù)這一結果能夠得到的初步結論是________。 【解析】　(1)根據(jù)圖示信息，對于甲組植物而言，當光照強度低于a時，隨光照強度的增加，光合作用強度逐漸升高，說明限制其光合作用強度的主要因素為光照強度。(2)根據(jù)圖示信息，對于甲組植物而言，當光照強度高于b時，隨光照強度的增加，光合作用強度不變，說明受其他環(huán)境因素的限制。由于光合作用需要不斷消耗環(huán)境中的CO2，故提高CO2濃度可使b光照強度下甲組的光合作用強度升

18、高。(3)由題目信息可知，乙組和甲組是同一種植物，只是環(huán)境中的光照強度不同，雖然乙組植物在低光照環(huán)境中的光合作用強度低，但其子代在模擬自然光照下其光合作用強度仍然能夠升高，說明乙組光合作用強度與甲組的不同是由環(huán)境因素低光照引起的，而非遺傳物質的改變造成的。 【答案】　(1)光照強度　(2)CO2濃度　(3)乙組光合作用強度與甲組的不同是由環(huán)境因素低光照引起的，而非遺傳物質的改變造成的 1．下列關于光合作用強度的敘述，正確的是(　　) A．在相同的光照條件下，各種植物的光合作用強度相同 B．光合作用強度由遺傳物質決定，所以是固定不變的 C．森林中，植株上部的葉片和下部的葉片光合作用

19、強度有差異 D．葉片從幼到老，光合作用強度不變 【解析】　在相同光照條件下，不同植物的光合作用強度還受溫度、二氧化碳濃度以及色素含量等因素的影響，因此不同植物的光合作用強度不同，A錯誤；光合作用強度既由植物基因決定，同時也受周圍環(huán)境因素的影響，B錯誤；森林或農(nóng)田中植株上部葉片接受的光照更多，而下部葉片接受到的光照少，因此光合作用強度有差異，C正確；植物葉片從幼到老，光合作用強度是先增加后減弱，這主要和葉片中的色素含量有關，D錯誤。 【答案】　C 2．下面關于光合作用的有關敘述，錯誤的是(　　) 【導學號：36500090】 A．光反應產(chǎn)生的NADPH也是碳反應中將CO2還原為糖的

20、直接能源物質 B．三碳酸分子除了需要接受能量之外，還需要接受ATP和NADPH提供的物質，才能形成三碳糖 C．以三碳糖為原料在葉綠體內(nèi)合成淀粉、蛋白質以及脂質所需能量來自光反應 D．在碳反應中，有3個CO2分子進入卡爾文循環(huán)，形成6個三碳糖，其中只有1個三碳糖離開卡爾文循環(huán)，然后在葉綠體內(nèi)或運到葉綠體外而被利用 【解析】　光反應產(chǎn)生的NADPH和ATP都是碳反應中將CO2還原為糖的直接能源物質，A正確；三碳酸分子除了需要接受能量之外，還需要接受ATP和NADPH提供的物質，才能形成三碳糖，B正確；以三碳糖為原料在葉綠體內(nèi)合成淀粉、蛋白質以及脂質所需能量來自ATP，光反應產(chǎn)生的NADPH

21、和ATP只能用于三碳酸還原成三碳糖，C錯誤；在碳反應中，有3個CO2分子進入卡爾文循環(huán)，形成6個三碳糖，其中只有1個三碳糖離開卡爾文循環(huán)，然后在葉綠體內(nèi)或運到葉綠體外而被利用，D正確。 【答案】　C 3．植物的光合作用受光強度、CO2濃度等環(huán)境因素的影響(如圖)。下列敘述錯誤的是(　　) A．a(chǎn)點條件下NADPH的合成速率大于b點 B．b點條件下RuBP的再生速率小于c點 C．X一般大于大氣中CO2濃度 D．a(chǎn)點對應的光強度一般大于全天最強光照 【解析】　a點光照強度大于b點，光反應強，NADPH的合成速率也較大，A正確；b點CO2濃度小于c點，碳反應較弱，RuBP的再生速率

22、較小，B正確；CO2為X濃度下植物光合速率較大，因此X一般大于大氣中CO2濃度，C正確；a點對應的光強度一般小于全天最強光照，故選D。 【答案】　D 4．甲圖表示光合作用部分過程的圖解，乙圖表示改變光照后，與光合作用有關的五碳分子和三碳分子在細胞內(nèi)含量的變化曲線，請據(jù)圖回答問題： 　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　乙 (1)甲圖中A表示的物質是____________________________，它是由____________________________________產(chǎn)生的，其作用主要是______________________________________

23、______________________。 (2)甲圖中ATP形成所需的能量最終來自于____________。若用放射性同位素14C標記CO2，則14C最終進入的物質是________。 (3)乙圖中曲線a表示的化合物是________，在無光照時，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，其含量

24、下降的原因是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 【解析】　(1)光反應為碳反應提供的物質是NADPH和ATP，由此可確定A是NADPH，NADPH是由H2O分解后經(jīng)一系列過程產(chǎn)生的，其作用主要是用于三碳分子的還原。(2)光反應中，光能轉化為活躍的化學能儲存于ATP中，14CO2的同化途徑為14CO2―→14C3(即三碳分子)―→(14CH2O)。(3)(

25、4)題干中已明確a、b表示三碳分子和五碳分子的含量變化，光照停止后，光反應停止，NADPH和ATP含量下降，三碳分子的還原減弱直至停止，而CO2的固定仍在進行，因此三碳分子含量相對升高，五碳分子含量相對下降，即a表示三碳分子，b表示五碳分子。 【答案】　(1)NADPH　水在光下分解　用于三碳分子的還原 (2)光能　三碳糖 (3)三碳分子　CO2與五碳分子結合生成三碳分子，而三碳分子不能被還原 (4)五碳分子　五碳分子與CO2結合生成三碳分子，而三碳分子不能被還原為五碳分子 課堂小結： 網(wǎng) 絡構建 核心回扣 1.光合作用分光反應和碳反應兩個階段，光反應為碳反應提供NADP

26、H和ATP，碳反應為光反應提供NADP＋和ADP。 2.光反應產(chǎn)物是NADPH、ATP和O2，碳反應產(chǎn)物是三碳糖。 3.光反應場所是類囊體，碳反應場所是葉綠體基質。 4.光反應把光能轉化成ATP中的化學能，碳反應把ATP中的化學能轉化成三碳糖中的化學能。 5.光合速率或稱光合強度，是指一定量的植物(如一定的葉面積)在單位時間內(nèi)進行多少光合作用(如釋放多少O2、消耗多少CO2)。 6.表觀光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。 7.影響光合速率的因素包括光照強度、溫度、二氧化碳濃度等，其影響通常是綜合性的。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375