2022-2023學(xué)年新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第2課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用課堂互動(dòng)探究案新人教版必修1

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！第2課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用課程標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過(guò)程中，轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。素養(yǎng)達(dá)成設(shè)疑激趣新葉沐浴著和煦的陽(yáng)光，鳥兒在綠葉間盡情歡唱：“是你給了我生命的甘露，是你給了我無(wú)窮的能量！”同學(xué)們，詩(shī)中的“你”是指什么？為什么會(huì)給“我”生命的甘露、無(wú)窮的能量？夯基提能·分層突破——互動(dòng)·探究·智涂探究點(diǎn)一光合作用的原理及探索一、光合作用原理的探索實(shí)驗(yàn)分析1．實(shí)驗(yàn)一：1937年，英國(guó)劍橋大學(xué)的希爾用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。由實(shí)驗(yàn)一說(shuō)明：_______________________________________________。2．實(shí)驗(yàn)二：科學(xué)家在黑暗時(shí)把葉綠體基粒放在pH＝4的溶液中，讓基粒類囊體膜腔的pH值下降至4，然后將基粒移入pH＝8并含有ADP和Pi的緩沖溶液中(如圖)。一段時(shí)間后，有ATP產(chǎn)生。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基粒類囊體合成ATP的原因是膜內(nèi)外存在__________________。據(jù)此推測(cè)，葉綠體在自然狀態(tài)下產(chǎn)生ATP的過(guò)程中，光能的作用是使水分解產(chǎn)生________，使類囊體膜內(nèi)外之間產(chǎn)生________。3．實(shí)驗(yàn)三：如圖是利用小球藻進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)的示意圖，圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量之比是________。4．實(shí)驗(yàn)四：美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，__________________。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與__________相伴隨。5．實(shí)驗(yàn)五：20世紀(jì)40年代，卡爾文及其同事因在光合作用方面的研究成果，獲得了1961年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?？栁膶⑿∏蛟逖b在一個(gè)密閉容器中，通過(guò)一個(gè)通氣管向容器中通入CO2，通氣管上有一個(gè)開關(guān)，可控制CO2的供應(yīng)，容器周圍有光源，通過(guò)控制電源開關(guān)可控制光照的有無(wú)。他向密閉容器中通入14CO2，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí)，14C出現(xiàn)在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中，將反應(yīng)時(shí)間縮短到0.5s時(shí)，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中，上述實(shí)驗(yàn)中卡爾文等是通過(guò)控制________來(lái)探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的，采用了____________等技術(shù)方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑是____________(請(qǐng)用“→”表示)?？栁募捌渫聜?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在有光照和CO2供應(yīng)的條件下，C3和C5的濃度很快達(dá)到飽和并保持穩(wěn)定。但是，當(dāng)改變其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，二者的濃度迅速出現(xiàn)了規(guī)律性的變化：停止CO2供應(yīng)時(shí)，C3的濃度急速降低，C5的濃度急速升高。停止光照時(shí)，C3的濃度急速升高，C5的濃度急速降低。由此可見CO2、C3和C5之間的關(guān)系是__________________(請(qǐng)用箭頭表示)。[名師提醒]光合作用的概念光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。(1)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)的對(duì)照方式為相互對(duì)照(通過(guò)標(biāo)記不同的物質(zhì)：H218O與C18O2)。(2)魯賓、卡門和卡爾文用的實(shí)驗(yàn)方法為同位素示蹤法。(3)還原劑是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，由氧化型輔酶Ⅱ(NADP＋)接受電子和H＋形成。(4)光合產(chǎn)物主要是糖類(蔗糖、淀粉)，蛋白質(zhì)、脂肪和有機(jī)酸也是光合作用的直接產(chǎn)物。1.光合作用過(guò)程的圖解2．光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，并放出O2固定CO2，形成有機(jī)物時(shí)間長(zhǎng)短短促較緩慢需要條件色素、光照、酶不需要色素和光，需要多種酶反應(yīng)場(chǎng)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：水分解生成O2和NADPH；②ATP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\up7(酶))2C3；②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up11(酶),\s\do4(NADPH、ATP))(CH2O)＋C5能量變化光能→ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能相應(yīng)產(chǎn)物O2、ATP和NADPH葡萄糖等有機(jī)物3.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi，即兩個(gè)反應(yīng)階段相輔相成，密切聯(lián)系。(2)沒(méi)有光反應(yīng)，暗反應(yīng)缺乏NADPH和ATP，無(wú)法進(jìn)行；暗反應(yīng)受阻，光反應(yīng)因產(chǎn)物積累也不能正常進(jìn)行?？梢?，二者相互制約。4．理清光合作用中元素去向5．外界條件改變對(duì)光合作用中有關(guān)物質(zhì)含量的影響(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(2)物質(zhì)含量變化條件C3C5NADPH和ATP模型分析光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變?cè)黾訙p少減少或沒(méi)有光照由弱到強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變減少增加增加光照不變，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二、結(jié)合光反應(yīng)過(guò)程與暗反應(yīng)過(guò)程回答下列問(wèn)題光合作用是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，包括一系列的化學(xué)反應(yīng)。下圖是光合作用的圖解，結(jié)合該圖和教材內(nèi)容分析：1．暗反應(yīng)有光無(wú)光都能進(jìn)行，那么暗反應(yīng)能較長(zhǎng)時(shí)間在黑暗條件下進(jìn)行嗎？2．若用18O同位素標(biāo)記H2O中的O，則能在光合作用的哪些物質(zhì)中檢測(cè)到18O?3．若標(biāo)記CO2中的14C，請(qǐng)寫出光合作用過(guò)程中14C的轉(zhuǎn)化途徑。4．夏季中午，氣孔關(guān)閉后，會(huì)導(dǎo)致CO2供應(yīng)不足，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3和C5會(huì)發(fā)生怎樣的變化？1．(合格考)魯賓和卡門用Heq\o\al(\s\up11(18),\s\do4(2))O和CO2作為原料進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)，下列符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是()A.釋放的氧氣全是O2B.釋放的氧氣一部分是O2，一部分是18O2C.釋放的氧氣全是18O2D.釋放的氧氣大部分是O2，少部分是18O22．(合格考)如圖表示植物光合作用的一個(gè)階段，下列各項(xiàng)敘述正確的是()A.該反應(yīng)的場(chǎng)所是類囊體的薄膜B.C3生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多種酶C.提高溫度一定能促進(jìn)(CH2O)的生成D.無(wú)光條件有利于暗反應(yīng)進(jìn)行3．(等級(jí)考)玉蘭葉肉細(xì)胞在光照下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時(shí)，如果將它移至暗室中，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3與C5相對(duì)含量的變化分別是()A．增多減少B．減少增多C.增多增多D．減少減少4．(等級(jí)考)A.Benson與M.Calvin于1949年采用放射性同位素自顯影技術(shù)對(duì)光合作用進(jìn)行研究。以下是他們研究過(guò)程的簡(jiǎn)述：往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同的光照時(shí)間后立即殺死小球藻。從培養(yǎng)液中提取出產(chǎn)生的放射性物質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)果如下：實(shí)驗(yàn)組別光照時(shí)間(s)放射性物質(zhì)分布12012種磷酸化糖類260除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機(jī)酸等32大量3-磷酸甘油酸請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)資料分析，下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是()A．本實(shí)驗(yàn)原料只有CO2，暗反應(yīng)的產(chǎn)物是有機(jī)物B．CO2進(jìn)入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是3-磷酸甘油酸C．實(shí)驗(yàn)結(jié)果還說(shuō)明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等D．從CO2進(jìn)入葉綠體到產(chǎn)生有機(jī)物的整個(gè)過(guò)程看，產(chǎn)生的有機(jī)物主要是磷酸化糖類5．(等級(jí)考)離體的葉綠體在光下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時(shí)，若改變某一條件，則葉綠體中ATP和O2的相對(duì)含量變化如圖所示，則改變的條件是()A．光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變B．光照由弱到強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變C．光照不變，CO2供應(yīng)由充足到不足D．光照不變，CO2供應(yīng)由不足到充足探究點(diǎn)二探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響一、實(shí)驗(yàn)分析1．提出問(wèn)題：光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度有何影響？2．作出假設(shè)：_________________________________________。3．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)中變量分析自變量________________________控制自變量________________________因變量________________________檢測(cè)因變量________________________對(duì)無(wú)關(guān)變量進(jìn)行控制________________________(2)材料：打孔器、注射器、5WLED臺(tái)燈、米尺、燒杯、綠葉(如菠菜、吊蘭等)。(3)預(yù)期結(jié)果：臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置的距離越遠(yuǎn)，相同時(shí)間內(nèi)葉片浮起數(shù)量________。4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在一定范圍內(nèi)，臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置的距離越近，浮起的圓形小葉片也________。5．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)，光合作用也________(單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片中產(chǎn)生的O2越多，浮起的圓形小葉片也越多)。二、問(wèn)題思考1．下圖為實(shí)驗(yàn)裝置圖，分析圖中盛水玻璃柱的作用。2．本實(shí)驗(yàn)每組圓形小葉片由30片改為3片可以嗎？[易錯(cuò)提醒]本實(shí)驗(yàn)中易產(chǎn)生的幾個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)(1)打孔時(shí)避開大葉脈是因?yàn)榇笕~脈部分含有的葉綠體少。(2)用注射器排出圓形小葉片內(nèi)的氣體是為了防止細(xì)胞內(nèi)原本存在的氣體影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)該實(shí)驗(yàn)中所取的葉片大小和生理狀態(tài)應(yīng)該是相同的，打孔時(shí)要取葉片的相同部位。(4)本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的凈積累值，即光合作用與細(xì)胞呼吸的差值。(5)葉片浮起之前并不是不進(jìn)行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是產(chǎn)生的氧氣量較少。1.實(shí)驗(yàn)原理葉片含有空氣，上浮eq\o(→,\s\up7(抽氣))葉片下沉eq\o(→,\s\up11(光合作用),\s\do4(產(chǎn)生O2))充滿細(xì)胞間隙，葉片上浮。2．實(shí)驗(yàn)中沉水葉片的制備(1)圓形小葉片的制備：用打孔器在生長(zhǎng)旺盛的綠葉上打出圓形小葉片。(2)沉水：用注射器抽出葉片內(nèi)氣體，放入黑暗處盛有清水的燒杯中，圓形小葉片全部沉到水底。3．實(shí)驗(yàn)裝置分析(1)自變量的設(shè)置：光照強(qiáng)度是自變量，通過(guò)調(diào)整臺(tái)燈與燒杯之間的距離或臺(tái)燈的瓦數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的大小。(2)因變量是光合作用強(qiáng)度，可通過(guò)觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)被抽去空氣的小圓形葉片上浮的數(shù)量或浮起相同數(shù)量的葉片所用的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)衡量光合作用的強(qiáng)弱。4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1)在黑暗情況下，植物葉片只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，吸收氧氣，產(chǎn)生的二氧化碳較易溶于水，所以葉片沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：(2)在弱光下，此時(shí)的光合作用小于或等于細(xì)胞呼吸，葉片中仍然沒(méi)有足夠的氧氣，葉片仍然沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：(3)在中、強(qiáng)光下，光合作用大于細(xì)胞呼吸，葉片中會(huì)有足夠的氧氣產(chǎn)生，從而充滿了細(xì)胞間隙并釋放到外界一部分，使葉片浮起來(lái)。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：1．(合格考)下列四個(gè)處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是()2．(等級(jí)考)下圖所示的玻璃容器中，注入一定濃度的NaHCO3溶液并投入少量的新鮮綠葉碎片，密閉后，設(shè)法減小液面上方的氣體壓強(qiáng)，會(huì)看到葉片沉入水中。然后再用光照射容器，又會(huì)發(fā)現(xiàn)葉片重新浮出液面。光照后葉片重新浮出液面的原因是()A．葉片吸水膨脹，密度減小B．溶液內(nèi)產(chǎn)生的CO2大量附著在葉面上C．葉片進(jìn)行光合作用所產(chǎn)生的O2附著在葉面上D．NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大探究點(diǎn)三影響光合作用的因素及應(yīng)用1.結(jié)合細(xì)胞呼吸，人們用下面的曲線來(lái)表示光照強(qiáng)度和光合作用強(qiáng)度之間的關(guān)系，請(qǐng)分析：(1)圖中A、B、C各點(diǎn)代表的生物學(xué)意義分別是什么？(2)OA段的含義是什么？其大小主要受哪種環(huán)境因素的影響？(3)DE段的含義是什么？如果此時(shí)想增加光合作用強(qiáng)度，可以采取哪些措施？(4)若光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，這是在25℃測(cè)得的曲線，若溫度升至30℃，曲線中A點(diǎn)、B點(diǎn)將如何變化？(5)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得一片葉子在不同光照強(qiáng)度下氣體吸收和釋放的情況如下圖所示。那么曲線AB段(不包括A、B兩點(diǎn))中哪些過(guò)程是存在的(用下圖字母表示)?2．(教材P106“拓展應(yīng)用”中1題拓展)下圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答問(wèn)題：(1)光合作用強(qiáng)度可以通過(guò)測(cè)定植物在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氧氣量來(lái)表示，也可以通過(guò)測(cè)定____________或________________來(lái)表示。(2)引起AB段光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)的主要環(huán)境因素是________，該因素的增強(qiáng)促進(jìn)了光合作用中____反應(yīng)階段，從而為暗反應(yīng)階段提供更多的________________。(3)BC段光合作用強(qiáng)度下降的主要原因是________________________，導(dǎo)致光合作用中的________過(guò)程受阻，從而影響光合作用。(4)C點(diǎn)與B點(diǎn)相比，C3的含量相對(duì)____(填“增加”或“減少”)。(5)請(qǐng)從影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素的角度，提出一個(gè)夏季晴朗中午增加光合作用強(qiáng)度的措施：________。[技法提升](1)植物“三率”的判定①根據(jù)坐標(biāo)曲線判定：當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，若CO2吸收值為負(fù)值，該值絕對(duì)值代表呼吸速率，該曲線代表凈光合速率，當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，若CO2吸收值為0，該曲線代表真正光合速率。②根據(jù)關(guān)鍵詞判定項(xiàng)目表示方法(單位時(shí)間內(nèi))呼吸速率線粒體產(chǎn)生CO2量；黑暗條件下細(xì)胞(植物體)釋放CO2量線粒體吸收O2量；黑暗條件下細(xì)胞(植物體)吸收O2量有機(jī)物消耗量?jī)艄夂纤俾始?xì)胞(植物體)吸收CO2量細(xì)胞(植物體)釋放的O2量有機(jī)物積累量真正光合速率葉綠體固定CO2量葉綠體產(chǎn)生O2量有機(jī)物制造量③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。(2)光合速率與植物生長(zhǎng)①當(dāng)凈光合速率>0時(shí)，植物因積累有機(jī)物而生長(zhǎng)。②當(dāng)凈光合速率＝0時(shí)，植物不能生長(zhǎng)。③當(dāng)凈光合速率<0時(shí)，植物不能生長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間處于此種狀態(tài)，植物將死亡。一、環(huán)境因素對(duì)光合速率影響的分析1．單因子變量對(duì)光合速率的影響(1)光照強(qiáng)度曲線模型模型分析曲線對(duì)應(yīng)點(diǎn)細(xì)胞生理活動(dòng)ATP產(chǎn)生場(chǎng)所植物組織外觀表現(xiàn)圖示A點(diǎn)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行光合作用細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體從外界吸收O2，向外界排出CO2AB段(不含A、B點(diǎn))呼吸量>光合量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體從外界吸收O2，向外界排出CO2B點(diǎn)光合量＝呼吸量與外界不發(fā)生氣體交換B點(diǎn)之后光合量>呼吸量從外界吸收CO2，向外界釋放O2。此時(shí)植物可更新空氣應(yīng)用①溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)光照強(qiáng)度，可以提高光合速率，使作物增產(chǎn)②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽(yáng)生植物低，如圖中虛線所示，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能(2)CO2濃度原理CO2影響暗反應(yīng)階段，制約C3的形成曲線模型及分析圖1中A點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn)，即光合速率等于呼吸速率時(shí)的CO2濃度，圖2中A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合速率(3)溫度原理溫度通過(guò)影響酶的活性影響光合作用曲線模型及分析AB段：在B點(diǎn)之前，隨著溫度升高，光合速率增大B點(diǎn)：酶的最適溫度，光合速率最大BC段：隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率減小，50℃左右光合速率幾乎為零應(yīng)用溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，提高植物有機(jī)物的積累量(4)礦質(zhì)元素原理礦質(zhì)元素是參與光合作用的許多重要化合物的組成成分，缺乏會(huì)影響光合作用的進(jìn)行。例如，N是酶的組成元素，N、P是ATP的組成元素，Mg是葉綠素的組成元素等曲線模型及分析在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用強(qiáng)度；但當(dāng)超過(guò)一定濃度后，會(huì)因土壤溶液濃度過(guò)高，植物發(fā)生滲透失水而導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料，可以提高光能利用率2.多因子變量對(duì)光合速率的影響(1)曲線分析：P點(diǎn)：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。Q點(diǎn)：橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合速率的因子，影響因素主要為各曲線所表示的因子。(2)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)增加CO2濃度，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CO2濃度以提高光合速率。二、光合作用與細(xì)胞呼吸的相關(guān)計(jì)算下面圖中，Oa段表示植物呼吸速率，Od段表示植物凈光合速率(即表觀光合速率)，Oa＋Od段表示真正光合速率(即實(shí)際光合速率或總光合速率)，它們的關(guān)系為：真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。具體表述為：1．光合作用消耗的CO2總量＝從外界吸收的CO2量＋呼吸作用產(chǎn)生的CO2量。2．光合作用產(chǎn)生的O2量＝釋放到外界的O2量＋呼吸作用消耗的O2量。3．一晝夜有機(jī)物的積累量(用CO2量表示)＝白天從外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用釋放的CO2總量。1．(合格考)下面是一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制的一組曲線，你認(rèn)為不正確的是()2．(等級(jí)考)已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，如圖表示30℃時(shí)光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若溫度降到25℃(原光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度不變)，理論上圖中相應(yīng)點(diǎn)a、b、d的移動(dòng)方向分別是()A.下移、右移、上移B．下移、左移、下移C.上移、左移、上移D．上移、右移、上移3．(等級(jí)考)在適宜光照下，測(cè)定植物甲、乙在不同CO2濃度下的光合速率，結(jié)果如圖所示。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)CO2濃度為q時(shí)，限制植物甲、乙光合速率的環(huán)境因素分別是________、________；植物甲呼吸作用的最適溫度比光合作用的高，若圖中曲線是在光合作用的最適溫度下測(cè)定的，現(xiàn)適當(dāng)提高環(huán)境溫度，q點(diǎn)將向________移動(dòng)。(2)若將植物甲、乙同時(shí)種植在同一個(gè)透明的密閉環(huán)境中，在適宜光照下，一段時(shí)間后，植物________可能無(wú)法正常生長(zhǎng)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CO2濃度為r時(shí)，植物甲的總光合速率______(填“大于”“等于”或“小于”)植物乙的總光合速率；當(dāng)CO2濃度為q時(shí)，植物乙與植物甲固定的CO2量的差值為________________。強(qiáng)化落實(shí)·學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)——?dú)w納·提升·素養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)eq\a\vs4\al()主干落實(shí)1.光合作用的實(shí)質(zhì)是合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量；而呼吸作用的實(shí)質(zhì)是分解有機(jī)物，釋放能量。2．光合作用的總反應(yīng)式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up11(光能),\s\do4(葉綠體))(CH2O)＋O2。3．光反應(yīng)的場(chǎng)所是類囊體薄膜，產(chǎn)物是O2、NADPH和ATP。4．暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類等有機(jī)物質(zhì)。5．光合作用中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變：(1)14CO2→14C3→(14CH2O)；(2)Heq\o\al(\s\up11(18),\s\do4(2))O→18O2。6．光合作用的能量轉(zhuǎn)變：光能→NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。7．在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度或CO2濃度的增大，光合速率逐漸增大，但超過(guò)一定范圍后，光合速率不再增大。8．提高光合作用強(qiáng)度的兩種措施是：(1)控制光照強(qiáng)弱和溫度的高低；(2)適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度。高效課堂·實(shí)踐運(yùn)用——鞏固·達(dá)標(biāo)·反饋1.光合作用強(qiáng)度可以用多種指標(biāo)表示，以下不適合的是()A．植物體鮮重增加量B．植物體干重增加量C．O2釋放量D．CO2吸收量2．光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)依次發(fā)生在()A．細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核中B．葉綠體的外膜、內(nèi)膜上C．葉綠體的類囊體薄膜上、葉綠體的基質(zhì)中D．葉綠體的基質(zhì)中、葉綠體的類囊體膜上3．如圖表示某種植物光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系。P點(diǎn)的生物學(xué)含義是()A.無(wú)光合作用，有呼吸作用B．光合作用與呼吸作用達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡C．無(wú)呼吸作用，有光合作用D．光合作用與呼吸作用都不進(jìn)行4．光合作用過(guò)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)圖判斷下列敘述不正確的是()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(dòng)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)5．Rubisco是大量存在于植物細(xì)胞葉綠體中的酶，參與CO2與C5反應(yīng)，其活性遠(yuǎn)低于其他酶。該酶有兩個(gè)CO2結(jié)合位點(diǎn)a、b，CO2分子與位點(diǎn)a結(jié)合后激活該酶，進(jìn)而促進(jìn)位點(diǎn)b上CO2的固定進(jìn)程。下列關(guān)于Rubisco的敘述，錯(cuò)誤的是()A．Rubisco在葉綠體基質(zhì)中參與酶促反應(yīng)，底物是CO2和C5B．CO2激活Rubisco后即可發(fā)生暗反應(yīng)，促進(jìn)光合產(chǎn)物的生成C．Rubisco的活性雖然遠(yuǎn)低于其他酶，但它依然具有高效性D．光合作用正常進(jìn)行時(shí)，抑制該酶的活性會(huì)導(dǎo)致C3含量減少6．ATP作為細(xì)胞中的直接能源物質(zhì)為細(xì)胞生命活動(dòng)直接提供能量。為了研究ATP合成過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制，科學(xué)家利用提純的大豆磷脂、某種細(xì)菌膜蛋白(Ⅰ)和牛細(xì)胞中的ATP合成酶(Ⅱ)構(gòu)建了ATP體外合成體系，如圖所示。請(qǐng)回答問(wèn)題：(1)ATP在供能時(shí)，遠(yuǎn)離A的____________斷裂，將能量釋放出來(lái)。(2)科學(xué)家利用人工體系模擬了ATP合成時(shí)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。在葉綠體中此過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所為________________。(3)科學(xué)家利用人工體系進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，如下表。組別人工體系H＋通過(guò)Ⅰ的轉(zhuǎn)運(yùn)H＋通過(guò)Ⅱ的轉(zhuǎn)運(yùn)ATP大豆磷脂構(gòu)成的囊泡ⅠⅡ1＋＋＋有有產(chǎn)生2＋－＋無(wú)無(wú)不產(chǎn)生3＋＋－有無(wú)不產(chǎn)生注：“＋”、“－”分別表示人工體系中組分的“有”、“無(wú)”①比較第1組和第2組的結(jié)果可知，Ⅰ可以轉(zhuǎn)運(yùn)H＋進(jìn)入囊泡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，第1組囊泡內(nèi)pH比囊泡外低1.8，說(shuō)明囊泡內(nèi)的H＋濃度________囊泡外。②比較第1組和第3組的結(jié)果可知，伴隨圖中的____________的過(guò)程，ADP和Pi合成ATP。(4)結(jié)合圖與實(shí)驗(yàn)分析，說(shuō)明人工體系產(chǎn)生ATP的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是光能→____________→ATP中的化學(xué)能。疑難解答·名師指津——釋疑·解惑·教材練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1．(1)√(2)×(3)×2.D3.二、拓展應(yīng)用1．(1)在一定溫度和二氧化碳供應(yīng)充足的情況下，光合作用的強(qiáng)度隨著光照加強(qiáng)而增強(qiáng)(2)此時(shí)溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)減少，導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度明顯減弱(3)此時(shí)光照強(qiáng)度不斷減弱(4)光照強(qiáng)度、CO2濃度(5)適當(dāng)增大光照強(qiáng)度、CO2濃度等。2．不能。還需要知道瓶中CO2濃度、O2濃度、光照強(qiáng)度等環(huán)境因素。第2課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用夯基提能·分層突破探究點(diǎn)一【師問(wèn)導(dǎo)學(xué)】一、1．光合作用在葉綠體中進(jìn)行；葉綠體放出的氧氣是水在光下分解得到的2．H＋梯度(H＋濃度差)H＋H＋梯度(H＋濃度差)3．8∶94．葉綠體可合成ATP水的光解5．反應(yīng)時(shí)間同位素示蹤法CO2→C3→C5、C6二、1．不能。因?yàn)樵诤诎禇l件下不能進(jìn)行光反應(yīng)，暗反應(yīng)缺少光反應(yīng)提供的NADPH和ATP。2．18O可在釋放的O2中檢測(cè)到。3．14CO2→14C3→(14CH2O)。4．C3下降，C5上升?！倦S堂檢測(cè)】1．解析：魯賓和卡門用Heq\o\al(\s\up11(18),\s\do4(2))O和CO2作為原料進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)，其目的是為了探究光合作用釋放出的O2的來(lái)源，通過(guò)檢測(cè)，光合作用產(chǎn)生的O2全部來(lái)源于水。答案：C2．解析：題圖表示光合作用的暗反應(yīng)階段，其反應(yīng)場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，該過(guò)程在有光和無(wú)光條件下均能進(jìn)行，但需要多種酶催化、充足的CO2、光反應(yīng)提供的NADPH、ATP及適宜的溫度等條件，適當(dāng)提高溫度可以提高酶的活性，加快反應(yīng)速率，但超過(guò)一定的溫度范圍，提高溫度會(huì)使酶的活性降低，反應(yīng)速率減慢。答案：B3．解析：葉肉細(xì)胞在光照下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時(shí)，C3和C5處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；移至暗室后，短時(shí)間內(nèi)由于光反應(yīng)速度下降，ATP和NADPH的合成減少，C3還原成C5的過(guò)程受到影響，而C5仍能正常和CO2反應(yīng)生成C3，故C3增多，C5減少。答案：A4．解析：光合作用所需要的原料除了二氧化碳還有水，A錯(cuò)誤；從表中可以看出，放射性首先出現(xiàn)在3-磷酸甘油酸中，B正確；60s后，放射性出現(xiàn)在除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機(jī)酸等，C正確；從表中可以看出，產(chǎn)生的有機(jī)物主要是磷酸化糖類，D正確。答案：A5．解析：光反應(yīng)利用光能將水分解，釋放O2，同時(shí)合成ATP，暗反應(yīng)消耗ATP將三碳化合物還原。圖中O2相對(duì)含量降低，表明光反應(yīng)減弱，而光反應(yīng)減弱不會(huì)導(dǎo)致ATP相對(duì)含量增加，應(yīng)是暗反應(yīng)消耗的ATP減少，導(dǎo)致ATP積累，從而限制了光反應(yīng)，導(dǎo)致O2含量下降，由此可推測(cè)應(yīng)是CO2供應(yīng)減少。答案：C探究點(diǎn)二【師問(wèn)導(dǎo)學(xué)】一、2．在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，超過(guò)一定范圍，隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不再變化3．(1)不同光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置的距離(或臺(tái)燈瓦數(shù))光合作用強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量葉片大小、溶液的量等保持一致(3)越少4．越多5．增強(qiáng)二、1．臺(tái)燈發(fā)光同時(shí)也會(huì)使溫度發(fā)生改變，在臺(tái)燈與燒杯之間加盛水玻璃柱排除溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響。2．不可以。葉片太少，不能排除偶然性。【隨堂檢測(cè)】1．解析：葉片沉入水底是由于細(xì)胞間隙的空氣被抽取掉。所以哪一個(gè)葉片最先產(chǎn)生大量的氧氣，充入到細(xì)胞間隙中，哪一個(gè)葉片就最先浮上來(lái)。由于自來(lái)水中含有CO2，25℃的溫度較為適宜，光照是光合作用必需的條件，所以C所示的葉片最先浮起來(lái)。答案：C2．解析：葉片浮出水面的原因是葉片進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生的氣體使葉片密度減小而浮在水面上，A錯(cuò)誤；葉片浮出水面的原因是葉片進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生的O2積累附著在葉片上使葉面上浮，B錯(cuò)誤，C正確；溶液內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的CO2，NaHCO3溶液的作用是保持容器內(nèi)CO2的濃度穩(wěn)定，D錯(cuò)誤。答案：C探究點(diǎn)三【師問(wèn)導(dǎo)學(xué)】1．(1)A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為零，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。B點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，為光補(bǔ)償點(diǎn)。C點(diǎn)：光合作用達(dá)到最大值時(shí)所需要的最小光照強(qiáng)度，即光飽和點(diǎn)。(2)OA段代表呼吸作用強(qiáng)度。其大小主要受溫度的影響。(3)DE段光合作用強(qiáng)度達(dá)到飽和，不再隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加?？梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)調(diào)整溫度和增加CO2濃度等措施增加光合作用強(qiáng)度。(4)A點(diǎn)下移，B點(diǎn)右移。(5)c、d、e、f。2．(1)固定的CO2制造的有機(jī)物量(2)光照強(qiáng)度光ATP、NADPH(3)氣孔部分關(guān)閉，CO2吸收量減少CO2固定(4)減少(5)適當(dāng)遮陰【隨堂檢測(cè)】1．解析：溫度會(huì)通過(guò)影響光合作用中酶的活性來(lái)影響光合作用，高溫使酶失活而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度下降，所以D選項(xiàng)應(yīng)該是一條先升高后下降的曲線。答案：D2．解析：圖中a、b、d三點(diǎn)分別表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度、光補(bǔ)償點(diǎn)和在光飽和點(diǎn)時(shí)的光合作用速率。據(jù)題意，由于光合作用酶和細(xì)胞呼吸酶的最適溫度不同，當(dāng)溫度由30℃降到25℃時(shí)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低，a點(diǎn)上移；光合作用速率增大，d點(diǎn)上移。b點(diǎn)表示光合作用速率＝細(xì)胞呼吸速率，在25℃時(shí)細(xì)胞呼吸作用速率降低，在除光照強(qiáng)度外其他條件不變的情況下要使其仍然與細(xì)胞呼吸速率相等，需降低光照強(qiáng)度以使