《2019-2020学年中图版生物必修一讲义：第3单元 第2章 第3节 光能的捕获和利用 Word版含答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年中图版生物必修一讲义：第3单元 第2章 第3节 光能的捕获和利用 Word版含答案.pdf（21页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第三节 光能的捕获和利用第三节 光能的捕获和利用 学习目标 学习目标 1.掌握光合作用的过程及光反应与暗反应的联系。掌握光合作用的过程及光反应与暗反应的联系。(重点重点) 2.影响 光合作用强度的环境因素。 影响 光合作用强度的环境因素。(重难点重难点) 一、光合作用的早期研究一、光合作用的早期研究 1概念概念 光合作用光合作用 场场所所： ：叶叶绿绿体体 反反应应物物： ：二二氧氧化化碳碳和和水水 能能量量来来源源： ：太太阳阳光光能能 产产物物： ：有有机机物物和和氧氧气气 实实质质合 合成成有有机机物物 储储存存能能量量) ) 2探究历程探究历程 科学家科学家实验过程实验过程实验结论实验
2、结论 1642 年海尔蒙 特 年海尔蒙 特 柳树干土雨水柳树干土雨水植物的重量来自于雨水植物的重量来自于雨水 1771 年普里斯 特利 年普里斯 特利 密密封封 的的钟钟罩罩 绿绿色色 植植物物 蜡蜡烛 烛 不不易易熄熄灭灭 小小鼠鼠不不易易窒窒息息死死亡亡) 植物能净化空气植物能净化空气 英格豪斯英格豪斯植物更新空气实验植物更新空气实验 只有在光下， 植物体才能更新 空气 只有在光下， 植物体才能更新 空气 1864 年萨克斯年萨克斯 绿叶暗处放置叶片一半曝光、绿叶暗处放置叶片一半曝光、 一半遮光碘蒸汽处理颜色变一半遮光碘蒸汽处理颜色变 化化(曝光处呈深蓝色曝光处呈深蓝色) 植物叶片在光合作
3、用中产生 了淀粉 植物叶片在光合作用中产生 了淀粉 1880 年恩吉尔 曼 年恩吉尔 曼 水绵好氧细菌水绵好氧细菌 黑黑暗暗 无无O2 2 极极细细光光束束照照射射 好好氧氧细细菌菌集集中中在在 叶叶绿绿体体照照光光部部位位附附近近 完完全全曝曝光光好好氧氧 细细菌菌集集中中在在叶叶绿绿体体 所所有有受受光光部部位位周周围围 ) (1)氧是由叶绿体释放的氧是由叶绿体释放的 (2)叶绿体是光合作用的场所叶绿体是光合作用的场所 1941 年鲁宾和 卡门 年鲁宾和 卡门 光合作用释放的氧气全部来 自于水 光合作用释放的氧气全部来 自于水 二、叶绿体的结构二、叶绿体的结构 1叶绿体膜是由叶绿体膜是由a
4、外膜和外膜和b内膜共同组成，是双层膜。内膜共同组成，是双层膜。 2每个每个c基粒是由数十个类囊体组成的，它们之间还有基质类囊体与基粒的基粒是由数十个类囊体组成的，它们之间还有基质类囊体与基粒的 类囊体相连。其膜上分布有与光反应有关的色素和酶。类囊体相连。其膜上分布有与光反应有关的色素和酶。 3d基质内含有与暗反应有关的酶及少量基质内含有与暗反应有关的酶及少量 DNA 和和 RNA。 4.叶 叶绿 绿体体中中 的的色色素素 叶叶绿绿素素叶 叶绿 绿素素a 叶叶绿绿素素b 主主要要吸吸收收红红光光 和和蓝蓝紫紫色色 类类胡胡萝萝卜卜素素胡 胡萝 萝卜卜素素 叶叶黄黄素素 主主要要吸吸收收 蓝蓝紫紫
5、色色) 三、光合作用过程三、光合作用过程 1光反应光反应 (1)条件：光。条件：光。 (2)场所：类囊体膜。场所：类囊体膜。 (3)过程过程 (4)能量变化：光能电能活跃化学能。能量变化：光能电能活跃化学能。 (5)物质变化物质变化 2H2OO24H 4e 光光 酶酶 ADPPi能量能量ATP 酶酶 NADP 2eH NADPH 酶酶 2暗反应暗反应 (1)条件：不需光，但需条件：不需光，但需 CO2。 (2)场所：叶绿体基质。场所：叶绿体基质。 (3)过程过程 二氧化碳的固定：二氧化碳的固定：CO2C52C3。 酶酶 C3的还原的还原 2C3(CH2O)C5 A AT TP P和和多多种种酶
6、酶 NADPH (4)能量变化：活跃化学能稳定化学能。能量变化：活跃化学能稳定化学能。 3光合作用总反应式光合作用总反应式 CO2H2O(CH2O)O2。 光光能能 叶叶绿绿体体 四、影响光合作用的因素四、影响光合作用的因素 影响光合作用的因素较多，如光照强度、影响光合作用的因素较多，如光照强度、CO2浓度、温度、无机盐、水分、浓度、温度、无机盐、水分、 叶龄等。叶龄等。 五、叶绿体色素的提取与分离五、叶绿体色素的提取与分离(实验实验) 1实验原理实验原理 (1)色素提取的原理色素提取的原理 叶绿体中的色素都是有机物，能溶解于丙酮等有机溶剂中，形成色素溶液，叶绿体中的色素都是有机物，能溶解于丙
7、酮等有机溶剂中，形成色素溶液， 把色素从生物组织中提取出来。把色素从生物组织中提取出来。 (2)色素分离的原理色素分离的原理 叶绿体中的色素能够溶解在层析液中，但溶解度各不相同。叶绿体中的色素能够溶解在层析液中，但溶解度各不相同。 随着层析液在滤纸条上扩散，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸条上扩随着层析液在滤纸条上扩散，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸条上扩 散得快；反之则慢，因此不同的色素就在滤纸条上扩散分开，形成不同的色素带。散得快；反之则慢，因此不同的色素就在滤纸条上扩散分开，形成不同的色素带。 2实验步骤实验步骤 步骤步骤方 法方 法原 因原 因 色素提 取 色素提 取 选取新鲜叶片：
8、色素含量高选取新鲜叶片：色素含量高 加入少许石英砂和碳酸钙粉 ： 使研磨充加入少许石英砂和碳酸钙粉 ： 使研磨充 分、保护色素分、保护色素 加入加入 2 mL 丙酮：溶解、提取色素丙酮：溶解、提取色素 将研磨液迅速倒入基部垫有 单层尼龙布的玻璃漏斗中过 将研磨液迅速倒入基部垫有 单层尼龙布的玻璃漏斗中过 滤，滤液收集到试管中，及 时用棉塞塞紧试管口 滤，滤液收集到试管中，及 时用棉塞塞紧试管口 试管口加棉塞 ： 防止溶剂挥发，并充分溶试管口加棉塞 ： 防止溶剂挥发，并充分溶 解色素解色素 剪去两角 ： 防止层析液在滤纸条的边缘处剪去两角 ： 防止层析液在滤纸条的边缘处 扩散过快扩散过快 画滤液
9、细线画滤液细线画得细、齐、直；重复画画得细、齐、直；重复画 层析液不能没及滤液细线 ： 防止色素溶层析液不能没及滤液细线 ： 防止色素溶 于层析液中于层析液中 分离色 素 分离色 素 盖上培养皿是为了防止层析液挥发盖上培养皿是为了防止层析液挥发(因 为层析液中的丙酮、苯等有毒性 因 为层析液中的丙酮、苯等有毒性) 观察与 分析 观察与 分析 光合作用的早期研究光合作用的早期研究 探讨 ：萨克斯实验中，实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间，其目的是探讨 ：萨克斯实验中，实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间，其目的是1 1 什么？遮光组和曝光组哪一组为实验组？哪一组为对照组？此实验除了能证明光 合
10、作用的产物有淀粉外，还能说明什么问题？ 什么？遮光组和曝光组哪一组为实验组？哪一组为对照组？此实验除了能证明光 合作用的产物有淀粉外，还能说明什么问题？ 提示：提示：实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间的目的是消耗掉叶片中的淀 粉，以免影响实验结果；实验中改变条件的是实验组，因此曝光组为对照组，遮 光组为实验组；此实验还能说明光合作用需要光照。 实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间的目的是消耗掉叶片中的淀 粉，以免影响实验结果；实验中改变条件的是实验组，因此曝光组为对照组，遮 光组为实验组；此实验还能说明光合作用需要光照。 探讨 ：鲁宾和卡门实验采用的实验方法是什么？第一组和第二组有没有实验探
11、讨 ：鲁宾和卡门实验采用的实验方法是什么？第一组和第二组有没有实验2 2 组和对照组的区别？组和对照组的区别？ 提示：提示：同位素标记法；没有实验组和对照组的区分，属于相互对照。同位素标记法；没有实验组和对照组的区分，属于相互对照。 探讨 ：卡尔文往小球藻培养液中通入探讨 ：卡尔文往小球藻培养液中通入 14CO2后，分别给予小球藻不同时间的 后，分别给予小球藻不同时间的3 3 光照光照 ，然后用热酒精杀死小球藻，分别测定不同光照时间下，小球藻中的放射性 物质，结果如下： ，然后用热酒精杀死小球藻，分别测定不同光照时间下，小球藻中的放射性 物质，结果如下： 实验组别实验组别光照时间光照时间(s)
12、放射性物质分布放射性物质分布 12三碳化合物三碳化合物 22012 种磷酸化糖类种磷酸化糖类 360 除上述除上述 12 种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有 机酸等 种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有 机酸等 (1)卡尔文用热酒精杀死小球藻的目的是什么？卡尔文用热酒精杀死小球藻的目的是什么？ 提示：提示：目的是使酶失活，终止小球藻的光合作用及其他代谢过程。目的是使酶失活，终止小球藻的光合作用及其他代谢过程。 (2)根据实验结果分析光合作用过程中根据实验结果分析光合作用过程中 CO2首先固定在哪一种化合物中？首先固定在哪一种化合物中？ 提示：提示：三碳化合物。三碳化合物。 (3)光合作用产生的糖类物质还
13、能转化为哪些物质？光合作用产生的糖类物质还能转化为哪些物质？ 提示：提示：氨基酸、有机酸等。氨基酸、有机酸等。 归 归纳纳总总结结_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1普里斯特利的实验普里斯特利的实验 (1)实验过程及现象实验过程及现象 密闭玻璃罩绿色植物密闭玻璃罩绿色植物 蜡蜡烛烛： ：不不易易熄熄灭灭 小小鼠鼠： ：不不易易窒窒息息死死亡亡) (2)实验分析实验分析 缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置 于玻璃罩内，
14、作为空白对照。 缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置 于玻璃罩内，作为空白对照。 没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生 长。 没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生 长。 由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。 2萨克斯的实验萨克斯的实验 (1)实验过程及现象实验过程及现象 黑暗中饥饿处理的绿叶黑暗中饥饿处理的绿叶 一一半半曝曝光光 碘碘蒸蒸气气 变变蓝蓝 一一半半遮遮光光 碘碘蒸蒸气气 不不变变蓝蓝) (2)实验分析实验分析 设置了自身对
15、照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色变化。 实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说 服力。 实验的关键是饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强了实验的说 服力。 本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要 条件。 本实验除证明了光合作用的产物有淀粉外，还证明了光是光合作用的必要 条件。 3鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验 (1)实验过程及结论实验过程及结论 (2)实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质实验分析：设置了对照实验，自变量是标记物质(H O 和和 C18O2)，因变量，因变量 1
16、 18 8 2 2 是是 O2的放射性。的放射性。 1历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、 条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述不正确的是 历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、 条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述不正确的是( ) A普里斯特利的实验证明了植物可以更新空气普里斯特利的实验证明了植物可以更新空气 B萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件 C恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量恩吉尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D鲁宾和卡门的实验中
17、，用鲁宾和卡门的实验中，用 18O 分别标记 分别标记 H2O 和和 CO2，证明了光合作用产 生的氧气来自于 ，证明了光合作用产 生的氧气来自于 H2O 而不是而不是 CO2 C 本题考查光合作用的探究历程。恩吉尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体 释放出来，叶绿体是进行光合作用的场所，而没有定量分析光合作用生成的氧气 量。 本题考查光合作用的探究历程。恩吉尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体 释放出来，叶绿体是进行光合作用的场所，而没有定量分析光合作用生成的氧气 量。 2鲁宾和卡门用鲁宾和卡门用 H O 和和 CO2作为原料进行光合作用实验，下列符合实验结作为原料进行光合作用实验，下列符合实验结 1
18、18 8 2 果的是果的是( ) A释放的氧气全是释放的氧气全是 O2 B释放的氧气一部分是释放的氧气一部分是 O2，一部分是，一部分是 18O2 C释放的氧气全是释放的氧气全是 18O2 D释放的氧气大部分是释放的氧气大部分是 O2，少部分是，少部分是 18O2 C 鲁宾和卡门用鲁宾和卡门用 H O 和和 CO2作为原料进行光合作用实验，其目的是为了作为原料进行光合作用实验，其目的是为了 1 18 8 2 2 探究光合作用释放出的探究光合作用释放出的 O2的来源，通过放射性检测，光合作用产生的的来源，通过放射性检测，光合作用产生的 O2全部来 源于水。 全部来 源于水。 3某植物叶片不同部位
19、的颜色不同，将该植物在黑暗中放置某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置 48 h 后，用锡箔 纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法 处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现 蓝色的部位是 后，用锡箔 纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法 处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现 蓝色的部位是( ) Aa、b 和和 d Ba、c 和和 e Cc、d 和和 eDb、c 和和 e B 绿色植物通过光合作用合成淀粉，淀粉遇碘变蓝。绿色植物通过光合作用合成淀粉，淀粉
20、遇碘变蓝。a 处黄白色，没有叶绿 素，特别是没有叶绿素 处黄白色，没有叶绿 素，特别是没有叶绿素 a，不能进行光合作用，不能进行光合作用，b 处有叶绿体和光，能进行光合作 用， 处有叶绿体和光，能进行光合作 用，c、e 处遮光，不能进行光合作用，处遮光，不能进行光合作用，d 处有叶绿体和光，能进行光合作用。处有叶绿体和光，能进行光合作用。 叶绿体的结构叶绿体的结构 探讨 ：一般植物的叶片在春、夏季为绿色，而在秋季呈黄色。请分析出现这探讨 ：一般植物的叶片在春、夏季为绿色，而在秋季呈黄色。请分析出现这1 1 一现象的原因是什么？一现象的原因是什么？ 提示：提示：在春夏季节，叶子中叶绿素含量多于类
21、胡萝卜素，叶绿素对绿光吸收 最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好， 叶子呈现出了类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。 在春夏季节，叶子中叶绿素含量多于类胡萝卜素，叶绿素对绿光吸收 最少，绿光被反射出来，所以呈绿色。在秋季，叶绿素被破坏，类胡萝卜素完好， 叶子呈现出了类胡萝卜素的颜色，所以呈现黄色。 探讨 ：温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？探讨 ：温室或大棚种植蔬菜，应选用什么颜色的玻璃或塑料薄膜？2 2 提示：提示：无色的玻璃或塑料薄膜。无色的玻璃或塑料薄膜。 探讨 ：叶绿体的结构有哪些特点与光合作用相适应？探讨 ：叶绿体的结构有哪些特点与光合
22、作用相适应？3 3 提示：提示：(1)叶绿体的色素分布在基粒的类囊体膜上，基粒和类囊体的数量很多， 极大地扩展了受光面积。 叶绿体的色素分布在基粒的类囊体膜上，基粒和类囊体的数量很多， 极大地扩展了受光面积。 (2)类囊体膜和基质中分布有与光合作用有关的酶。类囊体膜和基质中分布有与光合作用有关的酶。 探讨 ： 将在黑暗中放置一段时间的新鲜绿叶均分为探讨 ： 将在黑暗中放置一段时间的新鲜绿叶均分为 4 块， 置于不同的试管中，块， 置于不同的试管中，4 4 按下表进行实验按下表进行实验 试管编号试管编号 CO2溶液溶液 光照光照白光白光蓝光蓝光红光红光绿光绿光 实验 处理 实验 处理 碘液碘液
23、注：“”表示具有该条件。注：“”表示具有该条件。 四支试管中着色最深和着色最浅的试管分别是哪一个？四支试管中着色最深和着色最浅的试管分别是哪一个？ 提示：提示：分别为、。分别为、。 归纳总结归纳总结_叶绿体中的色素与吸收光谱叶绿体中的色素与吸收光谱 1叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 2叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其 他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。 叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，对其 他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。 1如图是叶片中两类色素的
24、吸收光谱，试判定甲和乙分别为何种色素如图是叶片中两类色素的吸收光谱，试判定甲和乙分别为何种色素( ) A叶绿素叶绿素 a、叶绿素、叶绿素 b B类胡萝卜素、叶绿素类胡萝卜素、叶绿素 C叶黄素、叶绿素叶黄素、叶绿素 a D叶绿素、类胡萝卜素叶绿素、类胡萝卜素 D 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 2下图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述，错误的是下图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述，错误的是 ( ) A和具有选择透过性功能和具有选择透过性功能 B上既有光合色素又有与光合作用有关的酶上既有
25、光合色素又有与光合作用有关的酶 C和中都有与光合作用有关的酶和中都有与光合作用有关的酶 D有叶绿体的细胞才能进行光合作用有叶绿体的细胞才能进行光合作用 D 表示叶绿体的双层膜，它们具有选择透过性功能。为叶绿体的基 粒，其上含有进行光合作用的色素和酶。为叶绿体基质，也是进行光合作用的 场所，也具有与光合作用有关的酶。色素和酶是进行光合作用的必要条件，具有 上述条件而不具有叶绿体的蓝藻等也可进行光合作用。 表示叶绿体的双层膜，它们具有选择透过性功能。为叶绿体的基 粒，其上含有进行光合作用的色素和酶。为叶绿体基质，也是进行光合作用的 场所，也具有与光合作用有关的酶。色素和酶是进行光合作用的必要条件，
26、具有 上述条件而不具有叶绿体的蓝藻等也可进行光合作用。 3为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实 验，装片需要给予一定的条件，这些条件是 为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实 验，装片需要给予一定的条件，这些条件是( ) A光照、有空气、临时装片中无光照、有空气、临时装片中无 NaHCO3稀溶液稀溶液 B光照、无空气、临时装片中有光照、无空气、临时装片中有 NaHCO3稀溶液稀溶液 C黑暗、有空气、临时装片中无黑暗、有空气、临时装片中无 NaHCO3稀溶液稀溶液 D黑暗、无空气、临时装片中有黑暗、无空气、临时装片中有 NaHCO3稀溶液稀溶
27、液 B 水绵中的叶绿体通过光合作用释放氧气，光合作用需要光照和水绵中的叶绿体通过光合作用释放氧气，光合作用需要光照和 CO2， NaHCO3稀溶液可提供稀溶液可提供 CO2，装片中不能有空气，否则好氧细菌均匀分布，无法 根据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有放氧功能。 ，装片中不能有空气，否则好氧细菌均匀分布，无法 根据好氧细菌的聚集情况来确定叶绿体是否有放氧功能。 光合作用过程光合作用过程 探讨 ：暗反应必须在无光条件下才能进行吗？探讨 ：暗反应必须在无光条件下才能进行吗？1 1 提示：提示：光反应必须在光下进行，而暗反应有光无光都能进行，但不能较长时 间在黑暗条件下进行。 光反应必须在光
28、下进行，而暗反应有光无光都能进行，但不能较长时 间在黑暗条件下进行。 探讨 ：为什么暗反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？探讨 ：为什么暗反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？2 2 提示：提示：因为光反应为暗反应提供的因为光反应为暗反应提供的 NADPH 、ATP 是有限的。是有限的。 探讨 ： 不给小球藻提供探讨 ： 不给小球藻提供 CO2，只给予光照，小球藻能独立地进行光反应吗？，只给予光照，小球藻能独立地进行光反应吗？3 3 为什么？为什么？ 提示：提示：不能，因为没有暗反应，光反应的产物积累，使光反应被抑制。不能，因为没有暗反应，光反应的产物积累，使光反应被抑制。 探讨 ：写出光合作用
29、的总反应式，标出各元素的去向。探讨 ：写出光合作用的总反应式，标出各元素的去向。4 4 提示：提示：光合作用总反应式及各元素去向：光合作用总反应式及各元素去向： 探讨 ： 结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止探讨 ： 结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止 CO2供应，叶供应，叶5 5 绿体中绿体中 C3和和 C5相对含量发生怎样的变化？相对含量发生怎样的变化？ 提示：提示：(1)停止光照：停止光照：C3含量相对增加，含量相对增加，C5含量相对减少。含量相对减少。 (2)停止停止 CO2供应：供应：C3含量相对减少，含量相对减少，C5含量相对增加。含量相对增加。 探讨 ：
30、一天中是早晨空气中探讨 ：一天中是早晨空气中 O2浓度高，还是傍晚空气中浓度高，还是傍晚空气中 O2浓度高？浓度高？6 6 提示 ：提示 ： 傍晚空气中傍晚空气中O2浓度高。 因为植物在白天进行光合作用， 吸收浓度高。 因为植物在白天进行光合作用， 吸收CO2产生产生O2； 晚上只进行细胞呼吸，吸收 ； 晚上只进行细胞呼吸，吸收 O2释放释放 CO2。 归 归纳纳总总结结_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1光反应与暗反应的比较光反应与暗反应的比较
31、 项目项目光反应光反应(准备阶段准备阶段)暗反应暗反应(完成阶段完成阶段) 场所场所叶绿体的类囊体膜上叶绿体的类囊体膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中 条件条件光、色素、酶、水、光、色素、酶、水、ADP、Pi 多种酶、多种酶、H(或或 NADPH)、ATP、 CO2、C5 物质变 化 物质变 化 水的光解：水的光解：2H2O4HO2 光光能能 ATP 的形成：的形成：ADPPi能量能量 ATP 酶酶 CO2固定：固定：CO2C52C3 酶酶 C3的还原：的还原：2C3(CH2O) H、 、ATP 酶酶 能量变 化 能量变 化 光能转变成光能转变成 ATP 中活跃的化学能中活跃的化学能 ATP 中
32、活跃的化学能转变成储存 在 中活跃的化学能转变成储存 在(CH2O)中的稳定的化学能中的稳定的化学能 相互相互光反应产物光反应产物H、ATP 为暗反应提供还原剂和能量 ； 暗反应产生的为暗反应提供还原剂和能量 ； 暗反应产生的 ADP、 联系联系Pi 为光反应形成为光反应形成 ATP 提供了原料提供了原料 2.光照和光照和 CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响浓度变化对光合作用物质含量变化的影响 当外界条件改变时，光合作用中当外界条件改变时，光合作用中 C3、C5、H、ATP 含量的变化可以采用如 图分析： 含量的变化可以采用如 图分析： 条件条件C3C5H和和 ATP模型分析模型分析
33、光照由强光照由强 到弱到弱 CO2 供应不变供应不变 增增 加加 减减 少少 减少或减少或 没有没有 光照由弱光照由弱 到强到强 CO2 供应不变供应不变 减减 少少 增增 加加 增加增加 光照不变光照不变 CO2由充由充 足到不足足到不足 减减 少少 增增 加加 增加增加 光照不变光照不变 CO2由不由不 足到充足足到充足 增增 加加 减减 少少 减少减少 (1)以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速率，且是在条件改变后 的短时间内发生的。 以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速率，且是在条件改变后 的短时间内发生的。 (2)在以上各物质的含量变化中：在以上各物质的含量变化中：C
34、3和和 C5含量的变化是相反的，即含量的变化是相反的，即 C3增加， 则 增加， 则 C5减少；减少；H和和 ATP 的含量变化是一致的，都增加或都减少。的含量变化是一致的，都增加或都减少。 1在进行光合作用的单细胞绿藻培养液中通入在进行光合作用的单细胞绿藻培养液中通入 C18O2，一段时间后，产生的 下列物质中不可能有 ，一段时间后，产生的 下列物质中不可能有 18O 标记的是 标记的是( ) AO2 B葡萄糖葡萄糖 C三碳化合物三碳化合物D五碳化合物五碳化合物 A 光合作用释放的光合作用释放的 O2来自水中的来自水中的 O 元素。元素。 2甲图表示光合作用部分过程的图解，乙图表示改变光照后
35、，与光合作用有 关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内含量的变化曲线，请据图回答问题。 甲图表示光合作用部分过程的图解，乙图表示改变光照后，与光合作用有 关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内含量的变化曲线，请据图回答问题。 (1)甲图中甲图中 A 表示的物质是表示的物质是_，它是由，它是由_产生的，其作用 主要是 产生的，其作用 主要是_ _。 (2)甲图中甲图中 ATP 形成所需的能量最终来自于形成所需的能量最终来自于_。 若用放射性同位 素 。 若用放射性同位 素 14C 标记 标记 CO2，则，则 14C 最终进入的物质是 最终进入的物质是_。 (3)乙图中曲线乙图中曲线 a 表示的化合物是表
36、示的化合物是_，在无光照时，其含量迅速上 升的原因是 ，在无光照时，其含量迅速上 升的原因是_ _ _。 (4)曲线曲线 b 表示的化合物是表示的化合物是_，在无光照时，其含量下降的原因是，在无光照时，其含量下降的原因是 _ _ _。 解析解析 (1)光反应为暗反应提供的物质是光反应为暗反应提供的物质是 NADPH 和和 ATP， 由此可确定， 由此可确定 A 是是 NADPH， NADPH 是由是由 H2O 分解后经一系列过程产生的， 其作用主要是用于三碳 化合物的还原。 分解后经一系列过程产生的， 其作用主要是用于三碳 化合物的还原。(2)光反应中，光能转化为活跃的化学能储存于光反应中，光
37、能转化为活跃的化学能储存于 ATP 中，中，14CO2的 同化途径为 的 同化途径为 14CO2 14C3(即三碳化合物即三碳化合物)(14CH2O)。(3)(4)题干中已明确题干中已明确 a、b 表 示三碳化合物和五碳化合物的含量变化， 光照停止后， 光反应停止， 表 示三碳化合物和五碳化合物的含量变化， 光照停止后， 光反应停止， NADPH和和ATP 含量下降，三碳化合物的还原减弱直至停止，而含量下降，三碳化合物的还原减弱直至停止，而 CO2的固定仍在进行，因此三碳 化合物含量相对升高，五碳化合物含量相对下降，即 的固定仍在进行，因此三碳 化合物含量相对升高，五碳化合物含量相对下降，即
38、a 表示三碳化合物，表示三碳化合物，b 表示 五碳化合物。 表示 五碳化合物。 答案答案 (1)NADPH 水在光下分解 用于三碳化合物的还原 水在光下分解 用于三碳化合物的还原 (2)光能 光能 (CH2O) (3)三碳化合物 三碳化合物 CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能 被还原 与五碳化合物结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能 被还原 (4)五碳化合物 五碳化合物与五碳化合物 五碳化合物与 CO2结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能 被还原为五碳化合物 结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能 被还原为五碳化合物 影响光合作用的因素影响光合作用的因素 下图甲、乙、丙分别表
39、示光照强度、下图甲、乙、丙分别表示光照强度、CO2浓度、矿质元素对光合作用强度的 影响，请据图分析回答： 浓度、矿质元素对光合作用强度的 影响，请据图分析回答： 探讨 ： 图甲中探讨 ： 图甲中 C 点时，点时， CO2吸收量达到最大值， 请分析吸收量达到最大值， 请分析 CO2吸收量在吸收量在 C 点前、点前、1 1 后的主要限制因素分别是什么？后的主要限制因素分别是什么？ 提示：提示：CO2吸收量在吸收量在 C 点前的主要限制因素是光照强度，点前的主要限制因素是光照强度，C 点后的主要限制 因素为温度和 点后的主要限制 因素为温度和 CO2浓度。浓度。 探讨 ：根据图乙描述探讨 ：根据图乙
40、描述 CO2浓度对光合作用强度的影响。浓度对光合作用强度的影响。2 2 提示：提示：在一定范围内，植物光合作用强度随在一定范围内，植物光合作用强度随 CO2浓度的增加而增强；但达到 一定浓度时，增加 浓度的增加而增强；但达到 一定浓度时，增加 CO2浓度，光合作用强度不再增强。浓度，光合作用强度不再增强。 探讨 ：若在图乙探讨 ：若在图乙 B 点后适当增加光照强度，曲线会怎样变化？点后适当增加光照强度，曲线会怎样变化？3 3 提示：提示：B 点后点后 CO2浓度充足，适当增加光照强度光合作用强度会增大，曲线 会在原曲线上方。 浓度充足，适当增加光照强度光合作用强度会增大，曲线 会在原曲线上方。
41、 探讨 ：探讨 ：N、Mg、P 等矿质元素如何影响植物的光合作用强度？等矿质元素如何影响植物的光合作用强度？4 4 提示：提示：N、Mg 是构成酶或叶绿素的成分，是构成酶或叶绿素的成分，P 是构成生物膜、是构成生物膜、ATP 等的成分。等的成分。 探讨 ：分析图丙曲线探讨 ：分析图丙曲线 PQ 段光合作用强度下降的原因是什么？段光合作用强度下降的原因是什么？5 5 提示：提示：PQ 的形成原因是施肥过多，植物吸水困难甚至失水，进而影响光合 作用强度。 的形成原因是施肥过多，植物吸水困难甚至失水，进而影响光合 作用强度。 归纳总结归纳总结 影响光合作用的因素影响光合作用的因素 1光照强度光照强度
42、 (1)光照强度与光合作用强度的关系曲线分析光照强度与光合作用强度的关系曲线分析 A 点：光照强度为点：光照强度为 0，此时只进行细胞呼吸，释放的，此时只进行细胞呼吸，释放的 CO2量可表示此时细胞 呼吸的强度。 量可表示此时细胞 呼吸的强度。 AB 段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少， 这是因为细胞呼吸释放的 释放量逐渐减少， 这是因为细胞呼吸释放的 CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光 合作用强度。 有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光 合作用强度。 B 点：细胞呼吸释放的点：细胞呼吸释放的 C
43、O2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼 吸强度 全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼 吸强度(光照强度只有在光照强度只有在 B 点以上时，植物才能正常生长点以上时，植物才能正常生长)。 BC 段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到 C 点以后 不再加强。限制 点以后 不再加强。限制 C 点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数 量和最大活性，外部因素是 点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数 量和最大活性，外部因素是 CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。浓度等除光照强度之外的环境
44、因素。 (2)应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。 2CO2浓度浓度 (1)曲线分析 ：曲线分析 ： A点是进行光合作用所需的最低点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，浓度， B点是点是CO2饱和点 ；饱和点 ； B 点以后，随着点以后，随着 CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。浓度的增加光合作用强度不再增加。 (2)应用：温室中适当增加应用：温室中适当增加 CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其 风” ，多施有机肥来提高 浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其 风” ，多施有机肥来提高 CO2浓度。浓度。 3温度温度 (1)
45、B 点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都 会下降，因为温度会影响酶的活性。 点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都 会下降，因为温度会影响酶的活性。 (2)应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。 1 光合作用的正常进行受多种因素的影响， 一个生物兴趣小组研究了 光合作用的正常进行受多种因素的影响， 一个生物兴趣小组研究了 CO2浓 度、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一 组曲线，你认为不正确的是 浓 度、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同
46、学根据实验结果绘制的一 组曲线，你认为不正确的是( ) D 温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用，高温使酶失活而 导致光合作用强度下降，所以 温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用，高温使酶失活而 导致光合作用强度下降，所以 D 选项应该是一条先升高后下降的曲线。选项应该是一条先升高后下降的曲线。 2为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆 栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照， 其他培养条件相同。培养较长一段时间 为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆 栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照， 其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化 的光合作用强度 后，测定两组植株叶片随光照强度变化 的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收即单位时间、单位叶面积吸收 CO2的量的量)，光合作用强度随光照 强度的变化趋势如图所示。回答下列问题： ，光合作用强度随光照 强度的变化趋势如图所示。回答下列问题： (1)据图判断