【人教版】高一生物必修一知識(shí)講解11光合作用(二)光合作用的原理和應(yīng)用

1、光合作用（二）光合作用的原理和應(yīng)用編稿：閆敏敏 審稿：宋辰霞【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、理解光合作用的過程及原理，掌握光反應(yīng)、暗反應(yīng)的過程及其相互關(guān)系2、描述葉綠體的結(jié)構(gòu)、說明葉綠體的功能。3、理解環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響。4、重點(diǎn)： 光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史、光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程及其相互關(guān)系5、重點(diǎn)：影響光合作用強(qiáng)度的外界因素。6、難點(diǎn)：光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程、探究影響光合作用的環(huán)境因素【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)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(zhuǎn)換成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出 氧氣的過程。2、光合作用的探究歷程時(shí)間、人物實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)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(shí)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(zhuǎn)換和守恒定律光合作用時(shí)：光能_k 化學(xué)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(lán)一半遮光碘蒸氣不變藍(lán)綠葉中光合作用產(chǎn)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(biāo)記物質(zhì)因變量：Q的放射性要

3、點(diǎn)二、光合作用過程及原理的應(yīng)用1、光合作用過程圖解2、光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū)別場所類囊體囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上葉綠體基質(zhì)條件需色素、光、酶不需色素、光，需要酶物質(zhì)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(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能儲(chǔ) 存在ATP中。ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化 學(xué)能。兩者聯(lián)系（1） 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供 ATP和還原劑H，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供 ADP和Pi（2）沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行；沒有暗反應(yīng)，有機(jī)物無法合成。總之，光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段，暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，是 物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段

4、。二者是光合作用全過程的兩個(gè)階段，是相輔相成的。要點(diǎn)詮釋： 光反應(yīng)必須在光下進(jìn)行，而暗反應(yīng)有光無光都可以進(jìn)行。 催化光反應(yīng)與暗反應(yīng)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(zhì)中。3、光合作用反應(yīng)式及其元素去向6CO+ 12H0 葉綠體C6H12Q+ 6fO+ 6Q要點(diǎn)詮釋：上述方程式表示光合產(chǎn)物只是單糖，實(shí)際上光合產(chǎn)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(shí)驗(yàn)證明，蛋白質(zhì)、脂肪也是光合作用的直接產(chǎn)物。因 此對光合作用應(yīng)該理解為有機(jī)物和氧更為確切。要點(diǎn)三、光合速率（光合強(qiáng)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(yīng)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(shí)間內(nèi)進(jìn)行光合作用的量可以用CO吸收量、Q釋放量、有機(jī)物的生成量作指標(biāo)2. 光合速率的測定下實(shí)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(qiáng)度探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)流程：打出小圓形葉片（30片）：用打孔器在生產(chǎn)旺盛的綠葉上打出（直徑=1cm）抽出葉片內(nèi)氣體：用注射器（內(nèi)有清水、小圓形葉片）抽出葉片內(nèi)氣體（O?等）片全部沉到小圓形葉片沉水底：將內(nèi)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(shí)驗(yàn)及結(jié)

6、果:項(xiàng)目燒杯小圓形葉片加富含CO?的清水光照強(qiáng)調(diào)葉片浮起數(shù)量甲10片20ml強(qiáng)多乙10片20ml中r中丙10片20ml弱少 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)（校園行葉片中產(chǎn)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(yīng)來影響光合效率。植物的光合效率在一定范圍內(nèi)隨著CO濃度的增強(qiáng)而增強(qiáng)， 但當(dāng)CC?濃度達(dá)到一定濃度時(shí)， 光合效率不再增強(qiáng)。 如果CO濃度繼續(xù)升高，光合作用 不但不會(huì)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(dāng)增加空氣中 C?濃度, 可以提高光合作用速率。要點(diǎn)詮釋：易錯(cuò)易混概念：CC?補(bǔ)償點(diǎn)和CO飽和點(diǎn)植物光合作用吸收的 CO與呼吸作用釋放的 CO相等時(shí)的CO？濃度稱為CO補(bǔ)償點(diǎn)。CO達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度就不再增加，這時(shí)的CO？濃度稱為CO?的飽和點(diǎn)（見下圖）輝邛 * 4* 4 44* * A=IM»m 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)啟示溫室栽培植物時(shí)適當(dāng)提高室內(nèi)CO?的濃度，如放一定量的干冰或多施有機(jī)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(jìn)化；在高溫環(huán)境

8、中，葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞、葉綠體的酶反應(yīng)鈍化。 低溫會(huì)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(qiáng)，凈光合速率下降。 最適溫度：一般植物可在10C35C正常地進(jìn)行光合作用，其中以25C30C最適宜，在 35C以上時(shí)光合作用開始下降，40C50C時(shí)即完全停止。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)啟示：適時(shí)播種；溫室栽培植物時(shí)，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度。要點(diǎn)四、 光合作用和呼吸作用的關(guān)系、化能合成作用1、光合作用和呼吸作用的關(guān)系光合作用（以C3植物為例）呼吸作用（以有氧呼吸為例）相關(guān)細(xì)胞葉肉細(xì)胞所有生物細(xì)胞（哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞除外）相關(guān)細(xì)胞器葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)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(shí)質(zhì)物質(zhì)無機(jī)物t有機(jī)物有機(jī)物T無機(jī)物或不徹底氧化產(chǎn)物能量光能t活潑化學(xué)能t穩(wěn)定化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能t ATP中活潑化學(xué)能反應(yīng)階段光反應(yīng)階段、暗反應(yīng)階段有氧呼吸分三個(gè)階段相關(guān)反應(yīng)式光反應(yīng)：HKT Q+ H （ NADPHADN Pi t ATP一 C6H12QT 2C3HO + 4H + Q二 2C3HO+61HH6CO>20H+Q暗反應(yīng)：COT2CTCH2O+HO三 24H +6OT12HO+Q （大量）總反應(yīng)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(yīng)中水的光解作為還原劑用于暗反應(yīng)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(chǎn)生用于第三階段還原 Q產(chǎn)生HO,冋時(shí)釋放大量 能量ATP光合 作用光反應(yīng)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(yīng)階段 C3還原時(shí)能量之需，以穩(wěn)定化 學(xué)能形式儲(chǔ)存于有機(jī)物中。有氧 呼吸第一、二、三階段均產(chǎn)生，第三階段產(chǎn) 生最多，能量來自有機(jī)物氧化分解作為能量通貨用于各項(xiàng)生命活動(dòng)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(xì)菌的化能合成作用：除了綠色植物，自然界中少

11、數(shù)種類的細(xì)菌，雖然細(xì)胞內(nèi)沒有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，但是能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用，叫做化能合成作用， 這些細(xì)菌也屬于自養(yǎng)生物。例如，生活在土壤中的硝化細(xì)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(jìn)而將亞硝酸氧化成硝酸（HNO）。硝化細(xì)菌能夠利用這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)中釋放出的化學(xué)能，將二氧化碳和水合成 為糖類，這些糖類可供硝化細(xì)菌維持自身的自命活動(dòng)。硝化細(xì)菌化能合成反應(yīng)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(shí)間后，與對照組相比，其葉片光合作用強(qiáng)度下降，原因是（）A. 光反應(yīng)強(qiáng)度升高，暗反應(yīng)強(qiáng)

12、度降低B. 光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低C. 反應(yīng)強(qiáng)度不變，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低D. 反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)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(yīng)也在類囊體薄膜上進(jìn)行，因此在缺Mg的培養(yǎng)液中培養(yǎng)光反應(yīng)受影響，暗反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，需要光反應(yīng)提供能量，因此光反應(yīng)強(qiáng)度降低， 暗反應(yīng)強(qiáng)度也降低?！究偨Y(jié)升華】本考查光合作用的過程，需要同學(xué)生深刻理解光合作用的過程?！九e一反三】：【變式一】下列關(guān)于葉肉細(xì)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(chǎn)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(yīng)【答案】D【變式二】下列關(guān)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(huì)發(fā)生 C6H2QT Gt COB . ATP和H在葉綠體中隨水的分解而產(chǎn)生，在線粒體中隨水的生成而產(chǎn)生C .光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能發(fā)生在葉綠體中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能發(fā)生在線粒體中D.都具有較大膜面積和復(fù)雜的酶系統(tǒng)，有利于新陳代謝高效而有序地進(jìn)行【答案】D【變式三】用18Q標(biāo)記的H2Q澆灌植物，在光照充足的條件下，植物體內(nèi)及周圍空氣中存在 18Q同位素的物質(zhì)及其相應(yīng)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(yīng)B. 植物體內(nèi)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(nèi)的有機(jī)物中一一利用外界二氧化碳進(jìn)行光合作用暗反應(yīng)【答案】D類型二：圖解題例2、下圖為某植物葉肉細(xì)胞中的兩種膜結(jié)構(gòu)以及發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，下列有關(guān)敘述錯(cuò)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(yīng)速率受溫度的影響C. 圖A上產(chǎn)生的Q2能被圖B所在的結(jié)構(gòu)利用，至少穿過4層生物膜D. 圖A和圖B所示的反應(yīng)，除了產(chǎn)生圖中所示的物質(zhì)外，都能產(chǎn)生ATP等物質(zhì)【答案】B【舉一反三】：【變式一】ae表示有

15、關(guān)物下圖是綠色植物葉肉細(xì)胞中光合作用與有氧呼吸過程及其關(guān)系的圖解，其中AD表示相關(guān)過程,質(zhì)，據(jù)圖回答：CtHjA(1) 圖中b物質(zhì)表示。(2) A過程表示，它為B過程提供了 d、e。(3) C過程進(jìn)行的主要場所是 。(4) 在利用塑料大棚栽培蔬菜時(shí)，如果遇到陰雨連綿的天氣，可采取適當(dāng)降低的措施，抑制 (填字母)過程，以利于有機(jī)物的積累?！敬鸢浮?1) Q(2) 光反應(yīng)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(shí)間單位、單位葉面積吸收CO的量)的變化曲線，下列敘述錯(cuò)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(yīng)過程減緩B. 在11: 0012: 30之間，花生的單位葉面積有機(jī)物積累量比玉米得多C. 在17: 00時(shí)，玉米和花生的單位葉面積釋放02速率相同D. 在18: 30時(shí)，玉米即能進(jìn)行光反應(yīng)，也能進(jìn)行暗反應(yīng)【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(dǎo)致暗反應(yīng)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(jī)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(shí)，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(shí)，玉米凈光合速率大于零，表明此時(shí)仍能進(jìn)行光合作用，即光反應(yīng)與暗反應(yīng)都能進(jìn)行。【總結(jié)升華】本題考查光合作用強(qiáng)度及圖像識(shí)別相關(guān)知識(shí)?！九e一反三】：【變式一】下圖表示在一定范圍內(nèi)，不同環(huán)境因素與水稻葉片光合作用強(qiáng)度的關(guān)系，對其描述不正確的是()A. 如果橫坐標(biāo)是 CO含量，則a為強(qiáng)光，b為弱光B. 如果橫坐標(biāo)是 CQ含量，則a為紅光，b為白光C 如果橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，a溫度較適宜，b溫度較低D.如果橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)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(shù)與光合作用和呼吸作用的關(guān)