必修一 能量之源光與光合作用

1、上課時(shí)間 年 月 日 第 課時(shí) 總 課時(shí)課 題第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第四節(jié) 能量之源光與光合作用教 學(xué)目 標(biāo)1.說出綠葉中色素的種類和作用。2.說出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。3.說明光合作用以及對(duì)它的認(rèn)識(shí)過程。4.嘗試探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。5.說出光合作用原理的應(yīng)用。6.簡(jiǎn)述化能合成作用。教方學(xué)法講述與學(xué)生練習(xí)、討論相結(jié)合教材分析重點(diǎn)（1） 綠葉中色素的種類和作用。（2） 光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史。（3）光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。（4）影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。難點(diǎn)（1）光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程。（2）探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。教具教案教學(xué)過程引入：光合作用對(duì)自然界的

2、意義：生成氧氣，進(jìn)而緊接形成地球的臭氧層；直接或間接為其他生物提供能源；促進(jìn)碳的循環(huán)。問題討論：有些蔬菜大棚用紅色或藍(lán)色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管。問題：用這種方法有什么好處？不同顏色的光照對(duì)植物的光合作用有影響嗎？答：用這種方法可以提高光合作用強(qiáng)度。因?yàn)槿~綠素吸收最多的是光譜中的藍(lán)紫光和紅光。不同顏色的光照對(duì)植物的光合作用會(huì)有影響。問題：為什么不使用綠色的塑料薄膜或者補(bǔ)充綠色光源？答：因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，所以不使用綠色的塑料薄膜或補(bǔ)充綠色光源。導(dǎo)言：追根溯源，對(duì)絕大多數(shù)生物來說，能量的最終來源是光能。將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能要靠光合作用，進(jìn)行光合作用的細(xì)胞

3、，首先要能夠捕獲光能，那么捕獲光能的色素有哪些呢？一、實(shí)驗(yàn)：探究光合色素的的種類A. 色素分布：色素分布在內(nèi)囊體的薄膜上，色素可以吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能（少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a能夠吸收光能，還能使光能轉(zhuǎn)化成電能。）B. 色素種類： 葉綠素a（3/4）（藍(lán)綠色） 葉 綠 素（3/4） 類囊體薄膜 葉綠素b（1/4）（黃綠色）上的色素 主要吸收紅光、籃紫光  葉黃素 （2/3） （黃色） 類胡蘿卜素（1/4）胡蘿卜素 （1/3）（橙黃色） 主要吸收藍(lán)紫光色素的提取與分離原理：葉綠體色素在層析液中溶解度不同,溶解度大的隨層析液擴(kuò)散速度快,反之則慢，即可分開（溶解度：胡蘿卜素>葉黃素

4、>葉綠素a>葉綠素b）*CaCO3的作用：保護(hù)色素（葉綠體環(huán)境是偏堿性，而細(xì)胞質(zhì)中含酸性物質(zhì)）SiO2的作用：充分研磨二、光合作用的探究歷程結(jié)論：植物可以更新污濁的空氣問題：為什么要把綠葉放在黑暗處放置一晝夜？答：防治綠葉原本存在的淀粉的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。提問：由此得出什么結(jié)論？結(jié)論：植物在光下產(chǎn)生了淀粉結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來的；葉綠體是綠色植物光合作用的場(chǎng)所。結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的氧氣全部來自水3、 光合作用1.概念：綠色植物利用光能將水和二氧化碳轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放氧氣的過程。2.光合作用的過程：1、光反應(yīng)：條件：光，色素，酶場(chǎng)所：葉綠體基粒的類囊體薄膜上過程：（物質(zhì)

5、變化） 水的光解 12H2O 光 24H + O2 光合磷酸化（ATP的合成） ADP + Pi + 能量 酶 ATP能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能2、暗反應(yīng)：條件：H、ATP、酶場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)過程：二氧化碳的固定 6CO2 + 6C5 酶 12C3 三碳化合物的還原12C3 + 24H + ATP 酶 C6H12O6 + 6H2O + 6C5物質(zhì)變化：CO2 C3 （CH2O） ATP ADP + Pi光合作用總反應(yīng)式：6CO2+12H2O 酶 C6H12O6+6O2+6H2O能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。2. 光反應(yīng)與暗反應(yīng)比較3.影響光合作用的因素（光照強(qiáng)

6、度、光照面積、溫度、二氧化碳濃度、礦質(zhì)元素、水）（1）光照強(qiáng)度：光合作用隨光照強(qiáng)度的變化而變化。光照弱時(shí)光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時(shí)光合作用隨之加快，但是光照增強(qiáng)到一定程度，光合作用速度不再增加。在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，增加光照強(qiáng)度可提高光合作用速率。曲線分析：A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放C02量表明此時(shí)的呼吸強(qiáng)度。 AB段表明光照強(qiáng)度加強(qiáng)，光合作用逐漸加強(qiáng)。C02的釋放量逐漸減少，有一部分用于光合作用；而到B點(diǎn)時(shí)，細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度“細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，稱B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)（植物白天的光照強(qiáng)度在光補(bǔ)償點(diǎn)以上，植物才能正常生長(zhǎng)）。 BC段表明隨

7、著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)以上不再加強(qiáng)了，稱C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)。應(yīng)用：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)比較低，如上圖虛線表示。間作套種時(shí)農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹種的配置，冬季溫室栽培避免高溫等都與光補(bǔ)償點(diǎn)有關(guān)。（2）光照面積（如圖所示）曲線分析：OA段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大，A點(diǎn)為光合作用面積的飽和點(diǎn)。隨葉面積的增大，光合作用不再增加，原因是有很多葉被遮擋，光照強(qiáng)度在光補(bǔ)償點(diǎn)以下。OB段表明干物質(zhì)量隨光合作用增加而增加，而由于A點(diǎn)以后光合作用不再增加，但葉片隨葉面積的不斷增加，呼吸量（OC段）不斷增加，所以干物質(zhì)積累不斷降低（BC段）。應(yīng)用：

8、適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長(zhǎng)。光質(zhì)不同影響光合速率，白光為復(fù)色光，光合作用能力最強(qiáng)。單色光中紅光作用最快，藍(lán)紫光次之，綠光最差。日變化，光合速率在一天中有變化，一般與太陽輻射進(jìn)程相符。光照時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物越多。 （3）溫度：光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)，溫度直接影響酶的活性，從而影響光合速率。溫度過高，還會(huì)影響植物葉片氣孔開度，影響CO2供應(yīng)，進(jìn)而影響暗反應(yīng)，從而影響光合速率。般植物在1035下正常進(jìn)行光合作用，其中AB段(10-35）隨溫度的升高而逐漸加強(qiáng)，B點(diǎn)（35）以上光合酶活性下降，光合作用開始下降，50左右光合作用完全停止應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，白天適當(dāng)提高溫

9、度，晚上適當(dāng)降溫。（4）二氧化碳濃度：二氧化碳是光合作用的原料之一。環(huán)境中二氧化碳濃度的高低明顯影響光合速率。在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率是隨CO2濃度增加而增加，但到達(dá)一定程度時(shí)再增加CO2濃度，光合速率不再增加。應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)適當(dāng)提高室內(nèi)CO2的濃度，如施放一定量的干冰或多施農(nóng)家肥。（5）礦質(zhì)元素：礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、Cl產(chǎn)生直接影響（N影響酶的含量，N、Mg、Fe、Mn影響葉綠素的組成或生物合成）。K、P、B對(duì)光合作用產(chǎn)生間接影響。應(yīng)用：合理施肥（6）水：水分是光合作用原料之一，缺少時(shí)光合速率下降。應(yīng)用：合理灌溉（7）多因子對(duì)光合作用速率

10、影響的分析（如圖所示）應(yīng)用：應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)適當(dāng)充加C02，進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和C02濃度以提高光合速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過增加光照強(qiáng)度、調(diào)節(jié)溫度或增加C02濃度來充分提高光合速率，以達(dá)到增產(chǎn)的目的。4. 光合作用條件驟變時(shí)物質(zhì)量的變化5.光合作用強(qiáng)度的表示方法及計(jì)算（1）光合作用強(qiáng)度表示方法單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量單位時(shí)間內(nèi)光合作用吸收C02的量單位時(shí)間內(nèi)光合作用放出02的量注意：最容易檢測(cè)的是。（2）光合作用的有關(guān)計(jì)算物質(zhì)計(jì)算依據(jù)光合作用的總反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算，反應(yīng)式

11、為： 與呼吸作用結(jié)合的計(jì)算在光下，光合作用與呼吸作用同時(shí)進(jìn)行：光合作用（實(shí)際）產(chǎn)氧量實(shí)測(cè)的氧氣釋放量呼吸作用耗氧量光合作用（實(shí)際）二氧化碳消耗量實(shí)測(cè)的二氧化碳消耗量呼吸作用二氧化碳釋放量光合作用葡萄糖凈生產(chǎn)量光合作用（實(shí)際）葡萄糖生產(chǎn)號(hào)一呼呀作用葡萄糖消耗量總光合=凈光合作用+呼吸作用四、擴(kuò)展：化能合成作用自然界中少數(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，如硝化細(xì)菌。2NH33O22HNO22H2O能量2HNO2O22HNO3能量6CO26H2OC6H12O66O2課后鞏固：1高等植物

12、細(xì)胞中，下列過程只發(fā)生在生物膜上的是（）A光合作用中的光反應(yīng)B光合作用中 CO2 的固定C葡萄糖分解產(chǎn)生丙酮酸D以 DNA 為模板合成 RNA2下列有關(guān)放射性同位素示蹤實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是（）A給水稻提供14CO2，則其根細(xì)胞在缺氧環(huán)境有可能出現(xiàn)14C2H5OHB給水稻提供14CO2，則14C的轉(zhuǎn)移途徑是：14CO214C3（14CH2O）C用15N標(biāo)記某種氨基酸，出現(xiàn)放射性的順序依次是核糖體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)D小白鼠吸入18O2，則在其尿液中可以檢測(cè)到H2180，呼出的二氧化碳也可能含有18O3兩株同種生長(zhǎng)狀況基本相同的植物，分別置于透明的玻璃罩內(nèi)，如圖甲、乙所示，在相同自然條件下，測(cè)得一晝

13、夜中植物氧氣釋放速率分別如圖丙、丁曲線所示。下列說法正確的是（）A裝置甲的植物葉綠體中，在14點(diǎn)時(shí)三碳化合物含量比10點(diǎn)時(shí)高B一晝夜中，裝置乙中植物積累的有機(jī)物比甲多Cab段和cd段，曲線下降的原因相同De點(diǎn)時(shí)，氣孔關(guān)閉導(dǎo)致光合作用基本停止4下列與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的敘述，正確的是（）A紙層析法分離綠葉中色素時(shí)，光合色素在層析液中溶解度高的隨層析液擴(kuò)散得快B在觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布的實(shí)驗(yàn)中，要用鹽酸使組織細(xì)胞相互分離C蘇丹染色后的花生子葉細(xì)胞在顯微鏡下可觀察到紅色的顆粒D染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞所占的比例與固定液處理的時(shí)間有關(guān)5如圖為綠色植物部分物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換過程的示意圖，下列敘述正確的是（）A過

14、程發(fā)生在葉綠體中，過程發(fā)生在線粒體中B過程產(chǎn)生NADH，過程消耗NADPHC若葉肉細(xì)胞中過程速率大于過程，則植物干重增加D過程中ATP的合成與放能反應(yīng)相聯(lián)系，過程與吸能反應(yīng)相聯(lián)系6為研究高溫對(duì)不同植物光合速率的影響，研究者將甲、乙、丙三種植物從25環(huán)境移入40環(huán)境中培養(yǎng)，測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示。下列結(jié)論正確的是（）A40環(huán)境下三種植物的光合速率均下降B與處理前相比，甲植物光反應(yīng)速率加快，CO2吸收速率幾乎不變C處理后，丙植物光合作用時(shí)吸收CO2的速率最慢D與乙植物相比，丙植物光合速率降低的原因主要是光反應(yīng)受到了限制7下列與“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)有關(guān)的敘述，正確的是（）A提取綠葉中的色素時(shí)

15、只能用無水乙醇溶解色素B研磨葉片后立即加人碳酸鈣可防止色素被破壞C葉綠素b在層析液中的溶解度小于類胡蘿卜素D不同綠葉中的色素在濾紙條上的色帶順序不同8如圖是綠色植物光合作用過程示意圖。下列與此圖相關(guān)的說法錯(cuò)誤的是（）A如果A代表某結(jié)構(gòu)，則A為類囊體B形成C、D的過程需要能量，而產(chǎn)生B的過程不需要能量C突然降低環(huán)境中CO2濃度，B的產(chǎn)生速率下降DC3中不僅有來自CO2中的碳，也有來自CO2中的氧9光合作用過程中產(chǎn)生的H和有氧呼吸過程中產(chǎn)生的H，分別用于（）A氧化O2和CO2B氧化CO2和O2C還原O2和C3D還原C3和O210用紙層析法分離葉綠體中的色素，四種色素?cái)U(kuò)散速度最慢和最快的分別是（）A

16、葉綠素a；胡蘿卜素B葉綠素b；胡蘿卜素C胡蘿卜素；葉綠素aD胡蘿卜素；葉綠素b11在光合作用的暗反應(yīng)中發(fā)生的反應(yīng)過程有（）ACO2的固定，O2的釋放BCO2的固定，C3的還原CH2O的分解，O2的釋放DCO2的固定，C5的還原二解答題（共2小題）12如圖甲表示發(fā)生在番茄細(xì)胞內(nèi)的生理反應(yīng)過程，乙表示種植番茄的密閉大棚內(nèi)一晝夜空氣中的CO2含量變化曲線。請(qǐng)據(jù)圖分析回答：（1）甲圖中X物質(zhì)是 ；過程是在 中進(jìn)行的；過程中，能使ADP含量增多的過程是 （寫標(biāo)號(hào)）。（2）乙圖中表示番茄光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相等的點(diǎn)是 ；表示積累有機(jī)物最多的點(diǎn)是 。一晝夜后番茄有機(jī)物的總量是增加了還是減少了？ ，原因是 。（3）將一株生長(zhǎng)正常的番茄幼苗對(duì)稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做處理（如圖丙所示），并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時(shí)后，在A、B的對(duì)稱部位截取相等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB若M=MBMA，則M的確切含義可以描述為 。13將某植物置于密閉的容器中，測(cè)量其CO2的吸收量與光照強(qiáng)度、溫度等的關(guān)系，結(jié)果如圖所示請(qǐng)分析回答下列相關(guān)問題：（1）A點(diǎn)時(shí)該植物產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是 ，且與17相比，22條件下呼吸速率更 （填“大”或“小”）（2）B點(diǎn)時(shí)光合速率 呼吸速率；當(dāng)植物缺鎂時(shí)，B點(diǎn)向 移，E點(diǎn)向 移（3）C、D兩點(diǎn)CO2吸收量相同，