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1、第2课时 光反应和碳反应、光照对光合作用的影响 第三章 第五节 光合作用 知识内容必考要求加试要求 光反应和碳反应的过程bb 活动：探究环境因素对光合作用的影响cc 学习 导航 (1)结合教材图文，概述光反应和碳反应的过程以及二者的联系。 (2)结合教材“活动：探究环境因素对光合作用的影响”，概述各 种环境的作用机理。 方式一方式一 复习叶绿体的结构后，教师指出在叶绿体这个细胞器上是如何 完成光合作用这样一个看似简单的氧化还原反应的呢？叶绿体中的色素 在光合作用过程中有没有作用？有何作用？光如何起作用？物质如何转 变？能量为何这么转变？带着这些问题，我们一起来学习光合作用 的过程。 课堂导入
2、方式二方式二 通过前面的学习我们知道，叶绿体是植物进行光合作用的场所。 叶绿体之所以有此功能，这与它的结构是 密不可分的。根据下面有关叶绿体的知识来回答几个问题。 (1)叶绿体是植物进行光合作用的场所，你知道叶绿体的形态和结构吗？ (2)叶绿体中的色素存在于什么部位？它的功能是什么？ (3)与光合作用有关的酶存在于叶绿体的哪些部位？光反应和碳反应是如 何进行的？ 一、光反应和碳反应 二、探究环境因素对光合作用的影响 内容索引 当堂检测 一、光反应和碳反应 1.光反应光反应 (1)场所：叶绿体的 。 (2)条件： 、 、 等。 (3)产物：氧气、 、ATP等。 (4)光反应中发生的变化主要有 光
3、能被吸收并转化为 和 中的化学能。 水在光下裂解为 和电子。 水中的氢(He)在光下将 还原为 。 类囊体膜 光能 基础梳理 色素酶 NADPH ATPNADPH H、O2 NADPNADPH 2.碳反应碳反应 (1)场所： 。 (2)条件：酶、 、 、 。 (3)卡尔文循环 过程 叶绿体基质 ATP CO2 NADPH CO2 三碳酸分子 1个三碳糖 上述过程总结如下： a.反应过程：3个CO2与3个RuBP结合形成6分子的三碳酸分子，又被 、 还原为6个三碳糖分子，5个三碳糖分子经反应再生为 RuBP。 b.糖的积累：每3个CO2分子进入卡尔文循环，可形成 三碳糖， 其中 用于RuBP的再
4、生， 三碳糖则离开卡尔文循环。净积累 一个三碳糖需消耗 CO2分子。 ATPNADPH 6分子 5个一个 3个 场所：_ 变化：合成 、蛋白质、_ 产物的去向 小部分 大部分 场所：_ 变化：转变成_ 能量变化：贮存在 和 中的化学能转化为贮存在有机 物(三碳糖)中的稳定的化学能。 叶绿体内 淀粉脂质 叶绿体外 蔗糖 ATPNADPH 3.联系：联系：光反应为碳反应提供 ，碳反应为光反应提供 和 ，如图： NADPH、ATP ADPPi 下图是光合作用的过程图解，请据图分析： 问题探究 答案 答案 答案 基粒(类囊体)；O2；ATP；NADPH；三碳糖；CO2。 1.图中各种物质分别是什么？
5、答案 答案 答案 是光反应，发生在叶绿体类囊体膜上；是碳反应，发生在叶 绿体的基质中。 2.过程、分别是什么？发生的场所分别在哪里？ 答案 答案 答案 光反应为碳反应提供NADPH、ATP，碳反应为光反应提供ADP和 Pi。 3.光反应为碳反应提供了哪些物质？碳反应为光反应又提供了哪些物质？ 答案 答案 光反应的产物ATP和NADPH是在类囊体膜上产生的，用于碳反应， 因此它们的移动方向是从类囊体膜到叶绿体基质，而ADP和NADP的移 动方向则相反。 答案 4.叶绿体中ATP和NADPH、ADP和NADP的移动方向是怎样的？ 答案 答案 答案 光反应立即停止，碳反应仍能进行一小段时间，最终也停
6、止。 5.若突然停止光照，光反应和碳反应如何变化？ 答案 答案 依次出现在CO2、三碳酸分子、三碳糖中。 6.如果给植物提供14CO2，光合作用中放射性依次出现在哪些物质中？ 答案 答案 答案 出现在氧气、丙酮酸、水、二氧化碳、三碳酸分子和三碳糖等中。 7.如果给植物提供H O，光照下较长时间后，放射性会出现在哪些物 质中？ 分析 分析 经光合作用后氧气中含有放射性，同时经过需氧呼吸，二氧化碳 中也有了18O，在经过光合作用，三碳酸和三碳糖中也有了18O。 分析 在光合作用中，光反应为碳反应提供了ATP和NADPH；碳反应为光 反应提供了NADP、ADP和Pi；光照停止，光反应立即停止，碳反
7、应仍能进行一小段时间，最终也停止。光合作用中14CO2的同化途径 为：14CO2三碳酸分子三碳糖。 知识知识 整合整合 1.下列有关光合作用的叙述中，不正确的是 A.水的分解发生在叶绿体的类囊体膜上 B.光反应和碳反应中都有许多酶参与 C.温度降到0 时，仍有植物进行光合作用 D.NADPH在光反应和碳反应中起还原作用，并将能量转移到糖类分子中 拓展应用 答案解析 解析 解析 光反应进行的部位是叶绿体的类囊体膜，主要完成水的分解和ATP 的合成；在光合作用过程中需要多种酶的参与；温度在0 ，植物仍可以 进行光合作用，只是光合作用的速率很慢。还原剂NADPH只能在碳反应 中还原三碳酸分子。 2.
8、如图为光能在叶绿体中转换的示意图，U、V、W、X、Y代表与光能转 换的物质。下列有关叙述，错误的是 答案解析 A.U可以起到吸收光能的作用 B.V分布于类囊体膜上 C.W可作为三碳酸分子的还原剂 D.光能转化为Y中的化学能发生在叶绿体基质中 解析 解析 U色素分子的作用是吸收和传递光能；V参与的是光反应阶段， 该阶段反应在类囊体膜上进行；W是NADPH，可以还原三碳酸分子； 光能转化为Y中的化学能，需经过光反应和碳反应阶段，场所包括类囊 体膜和叶绿体基质。 二、探究环境因素对光合作用的影响 1.实验原理：实验原理：影响光合作用的环境因素有光照、CO2浓度、温度等。 (1)光照通过影响光反应产生
9、的 、 的量来影响碳反应，从而 影响有机物的合成。 (2)温度是通过影响 影响光合作用的。 (3)CO2是光合作用的原料，直接影响 的合成。 ATP 基础梳理 NADPH 酶的活性 三碳酸分子 2.实验设计方案实验设计方案 (1)可以用不同功率的聚光灯(或者改变同一功率聚光灯和植物的 ) 来探究光强度的影响。 (2)改变植物所处的环境温度，探究温度对光合作用的影响。 (3)用不同浓度的 溶液，探究CO2浓度对藻类植物光合作用 的影响。 3.实验注意事项实验注意事项 除了要研究的环境因素外，其他的条件应保持一致。 距离 碳酸氢钠 下面是探究不同光强度对光合作用的影响的实验，请分析： 实验材料：黑
10、藻，水，NaHCO3溶液，大烧杯，100 W聚光灯。 实验装置： 问题探究 1.本实验的可变因素是什么？如何控制？ 答案 答案 答案 本实验的可变因素是光强度的不同，可以通过控制灯泡和黑藻的 距离来控制光强度，S越大，光强度越小。 2.NaHCO3溶液的作用是什么？ 答案 答案 为黑藻光合作用提供二氧化碳。 3.该实验中，温度应该保持适宜且不变，为什么？ 答案 答案 防止温度变化对光合作用强度的影响，保证光合作用的变化是光强 度引起的。 4.怎样测量光合速率？预测实验结果和结论是什么？ 答案 答案 答案 通过观察(或检测)单位时间内，黑藻经光合作用后产生的气泡数 量变化情况来测量光合速率。预测
11、最可能的结论：随着S的增大，气泡产 生数目减少；说明光强度影响光合作用。 可通过控制灯泡和黑藻的距离来控制光强度，S越大，光强度越小； NaHCO3溶液为黑藻光合作用提供二氧化碳；一定范围内，S越大， 光强度越小，光合作用越弱。 知识知识 整合整合 A.确保植株与外界空气进一步隔绝 B.排除土壤中微生物代谢活动的干扰 C.防止NaOH溶液对植物根系的影响 D.避免土壤中自养微生物光合作用形成淀粉 3.下图为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图，其中a为实 验装置，b为对照装置。有关用塑料袋扎紧花盆的实验设计思路是 拓展应用 答案解析 解析 解析 本实验探究的对象是CO2是否为光合作
12、用的原料，因此需要严格 控制CO2的来源，而花盆的土壤中含有大量微生物，能通过呼吸作用产 生CO2影响实验，因此用塑料袋扎紧花盆就可以排除土壤中微生物代谢 活动产生CO2的干扰。 解析 解析 沉入水底的叶片是由于细胞间隙的空气被抽取掉。所以哪一个叶片 最先产生大量的氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就最先浮上来。由 于自来水中含有CO2,25 的温度较为适宜，光照是光合作用的必需的条件， 所以C选项所示的叶片最先浮起来。 4.将生长旺盛的叶片，剪成5 mm见方的小块，抽去其中的气体，在下列四 个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是 答案解析 课堂小结 类囊体 水 叶绿体的基质 CO2 三碳
13、酸分子 当堂检测 1.根据对右图的观察，下列判断正确的是 A.需要NADPH，不需要ATP B.都不需要NADPH C.不需要NADPH，需要NADPH和ATP D.都需要NADPH和ATP 答案解析 23451 解析 解析 由题图可知，该过程为光合作用的碳反应过程，、分别是指 CO2的固定和三碳酸分子的还原，CO2的固定不需要NADPH，但是三碳酸 分子的还原需要NADPH和ATP。 2.在光合作用过程中，ATP的形成和三碳酸分子的还原场所分别是 A.都在叶绿体类囊体膜上 B.前者在叶绿体类囊体膜上，后者在叶绿体基质中 C.都在叶绿体基质中 D.前者在叶绿体基质中，后者在叶绿体类囊体膜上 答
14、案解析 解析 解析 ATP是在光反应阶段形成的，碳反应发生三碳酸分子的还原，故 场所分别是叶绿体类囊体膜和叶绿体基质。 23451 3.下图表示光合作用的碳反应过程。下列叙述错误的是 A.是3磷酸甘油酸 B.和在类囊体膜上产生 C.是核酮糖二磷酸 D.可在叶绿体内转变为氨基酸 答案解析 解析 解析 图中为3磷酸甘油酸(三碳酸分子)，为ATP，为NADPH， 为NADP，为三碳糖。 23451 试管编号 实验 处理 CO2溶液 光照白光蓝光红光绿光 碘碘化钾溶液 4.在黑暗中放置一段时间的叶片均分成4块，置于不同的试管中，按下表 进行实验，着色最浅叶片所在的试管是 答案解析 23451 注：“”
15、表示具有该条件。 A. B. C. D. 解析 解析 将叶片在黑暗中放置一段时间是进行饥饿处理，消耗掉有机物， 然后用不同的光照射，进行光合作用，用碘碘化钾溶液处理看有机物 产生的多少。因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以着色最浅叶片 所在的试管是号管。 23451 (1)本实验的原理是： _； _。 (2)在实验过程中可通过观察_ 来判断光合作用的强度。 5.在不同季节或一天的不同时间，植物光合速率一般不 同，右图是验证温度对光合速率影响的实验装置，请 回答下列问题： 答案解析 解析 解析 本实验中的自变量是温度，而温度是通过影响酶的活性来影响光 合作用的，光合速率可用O2产生的快慢来表示。 温度主要通过影响光合作用的酶的活性影响光合速率 23451 在一定时间内，光合作用产生的氧气的量可反映光合速率 在一定时间内，光合作用产生的O2的气泡数