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

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！第2課時光合作用的原理和應用課程標準說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)化并儲存為糖分子中的化學能。素養(yǎng)達成設疑激趣新葉沐浴著和煦的陽光，鳥兒在綠葉間盡情歡唱：“是你給了我生命的甘露，是你給了我無窮的能量！”同學們，詩中的“你”是指什么？為什么會給“我”生命的甘露、無窮的能量？夯基提能·分層突破——互動·探究·智涂探究點一光合作用的原理及探索一、光合作用原理的探索實驗分析1．實驗一：1937年，英國劍橋大學的希爾用離體的葉綠體做實驗。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，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。由實驗一說明：_______________________________________________。2．實驗二：科學家在黑暗時把葉綠體基粒放在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)。一段時間后，有ATP產(chǎn)生。上述實驗結果表明，基粒類囊體合成ATP的原因是膜內(nèi)外存在__________________。據(jù)此推測，葉綠體在自然狀態(tài)下產(chǎn)生ATP的過程中，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．實驗三：如圖是利用小球藻進行光合作用實驗的示意圖，圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量之比是________。4．實驗四：美國科學家阿爾農(nóng)用離體的葉綠體做實驗。1954年，美國科學家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，__________________。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與__________相伴隨。5．實驗五：20世紀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年的諾貝爾化學獎?？栁膶⑿∏蛟逖b在一個密閉容器中，通過一個通氣管向容器中通入CO2，通氣管上有一個開關，可控制CO2的供應，容器周圍有光源，通過控制電源開關可控制光照的有無。他向密閉容器中通入14CO2，當反應進行到5s時，14C出現(xiàn)在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中，將反應時間縮短到0.5s時，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中，上述實驗中卡爾文等是通過控制________來探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的，采用了____________等技術方法，實驗結果說明CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑是____________(請用“→”表示)?？栁募捌渫聜冊趯嶒炦^程中發(fā)現(xiàn)，在有光照和CO2供應的條件下，C3和C5的濃度很快達到飽和并保持穩(wěn)定。但是，當改變其中一個實驗條件后，二者的濃度迅速出現(xiàn)了規(guī)律性的變化：停止CO2供應時，C3的濃度急速降低，C5的濃度急速升高。停止光照時，C3的濃度急速升高，C5的濃度急速降低。由此可見CO2、C3和C5之間的關系是__________________(請用箭頭表示)。[名師提醒]光合作用的概念光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。(1)魯賓和卡門實驗的對照方式為相互對照(通過標記不同的物質(zhì)：H218O與C18O2)。(2)魯賓、卡門和卡爾文用的實驗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)、脂肪和有機酸也是光合作用的直接產(chǎn)物。1.光合作用過程的圖解2．光反應和暗反應的區(qū)別比較項目光反應暗反應實質(zhì)光能轉(zhuǎn)換為化學能，并放出O2固定CO2，形成有機物時間長短短促較緩慢需要條件色素、光照、酶不需要色素和光，需要多種酶反應場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中活躍的化學能ATP中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能相應產(chǎn)物O2、ATP和NADPH葡萄糖等有機物3.光反應和暗反應的聯(lián)系(1)光反應為暗反應提供NADPH和ATP；暗反應為光反應提供ADP和Pi，即兩個反應階段相輔相成，密切聯(lián)系。(2)沒有光反應，暗反應缺乏NADPH和ATP，無法進行；暗反應受阻，光反應因產(chǎn)物積累也不能正常進行?？梢?，二者相互制約。4．理清光合作用中元素去向5．外界條件改變對光合作用中有關物質(zhì)含量的影響(1)分析方法：需從物質(zhì)的生成和消耗兩個方面綜合分析。示例：CO2供應正常，光照停止時C3的含量變化(2)物質(zhì)含量變化條件C3C5NADPH和ATP模型分析光照由強到弱，CO2供應不變增加減少減少或沒有光照由弱到強，CO2供應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、結合光反應過程與暗反應過程回答下列問題光合作用是一個非常復雜的過程，包括一系列的化學反應。下圖是光合作用的圖解，結合該圖和教材內(nèi)容分析：1．暗反應有光無光都能進行，那么暗反應能較長時間在黑暗條件下進行嗎？2．若用18O同位素標記H2O中的O，則能在光合作用的哪些物質(zhì)中檢測到18O?3．若標記CO2中的14C，請寫出光合作用過程中14C的轉(zhuǎn)化途徑。4．夏季中午，氣孔關閉后，會導致CO2供應不足，短時間內(nèi)葉綠體中C3和C5會發(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作為原料進行光合作用實驗，下列符合實驗結果的是()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階段，下列各項敘述正確的是()A.該反應的場所是類囊體的薄膜B.C3生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多種酶C.提高溫度一定能促進(CH2O)的生成D.無光條件有利于暗反應進行3．(等級考)玉蘭葉肉細胞在光照下進行穩(wěn)定的光合作用時，如果將它移至暗室中，短時間內(nèi)葉綠體中C3與C5相對含量的變化分別是()A．增多減少B．減少增多C.增多增多D．減少減少4．(等級考)A.Benson與M.Calvin于1949年采用放射性同位素自顯影技術對光合作用進行研究。以下是他們研究過程的簡述：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)進行分析。結果如下：實驗組別光照時間(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、有機酸等32大量3-磷酸甘油酸請根據(jù)上述實驗資料分析，下列選項錯誤的是()A．本實驗原料只有CO2，暗反應的產(chǎn)物是有機物B．CO2進入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是3-磷酸甘油酸C．實驗結果還說明光合作用產(chǎn)生的有機物還包括氨基酸、有機酸等D．從CO2進入葉綠體到產(chǎn)生有機物的整個過程看，產(chǎn)生的有機物主要是磷酸化糖類5．(等級考)離體的葉綠體在光下進行穩(wěn)定的光合作用時，若改變某一條件，則葉綠體中ATP和O2的相對含量變化如圖所示，則改變的條件是()A．光照由強到弱，CO2供應不變B．光照由弱到強，CO2供應不變C．光照不變，CO2供應由充足到不足D．光照不變，CO2供應由不足到充足探究點二探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響一、實驗分析1．提出問題：光照強度對光合作用強度有何影響？2．作出假設：_________________________________________。3．設計實驗(1)實驗中變量分析自變量________________________控制自變量________________________因變量________________________檢測因變量________________________對無關變量進行控制________________________(2)材料：打孔器、注射器、5WLED臺燈、米尺、燒杯、綠葉(如菠菜、吊蘭等)。(3)預期結果：臺燈與實驗裝置的距離越遠，相同時間內(nèi)葉片浮起數(shù)量________。4．實驗結果：在一定范圍內(nèi)，臺燈與實驗裝置的距離越近，浮起的圓形小葉片也________。5．實驗結論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強，光合作用也________(單位時間內(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、問題思考1．下圖為實驗裝置圖，分析圖中盛水玻璃柱的作用。2．本實驗每組圓形小葉片由30片改為3片可以嗎？[易錯提醒]本實驗中易產(chǎn)生的幾個認識誤區(qū)(1)打孔時避開大葉脈是因為大葉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胞內(nèi)原本存在的氣體影響實驗結果。(3)該實驗中所取的葉片大小和生理狀態(tài)應該是相同的，打孔時要取葉片的相同部位。(4)本實驗中的數(shù)值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的凈積累值，即光合作用與細胞呼吸的差值。(5)葉片浮起之前并不是不進行光合作用，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.實驗原理葉片含有空氣，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))充滿細胞間隙，葉片上浮。2．實驗中沉水葉片的制備(1)圓形小葉片的制備：用打孔器在生長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．實驗裝置分析(1)自變量的設置：光照強度是自變量，通過調(diào)整臺燈與燒杯之間的距離或臺燈的瓦數(shù)來調(diào)節(jié)光照強度的大小。(2)因變量是光合作用強度，可通過觀測單位時間內(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)量的葉片所用的時間長短來衡量光合作用的強弱。4．實驗結果分析(1)在黑暗情況下，植物葉片只進行細胞呼吸，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。細胞生理狀態(tài)如圖：(2)在弱光下，此時的光合作用小于或等于細胞呼吸，葉片中仍然沒有足夠的氧氣，葉片仍然沉在水底。細胞生理狀態(tài)如圖：(3)在中、強光下，光合作用大于細胞呼吸，葉片中會有足夠的氧氣產(chǎn)生，從而充滿了細胞間隙并釋放到外界一部分，使葉片浮起來。細胞生理狀態(tài)如圖：1．(合格考)下列四個處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是()2．(等級考)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，設法減小液面上方的氣體壓強，會看到葉片沉入水中。然后再用光照射容器，又會發(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而密度增大探究點三影響光合作用的因素及應用1.結合細胞呼吸，人們用下面的曲線來表示光照強度和光合作用強度之間的關系，請分析：(1)圖中A、B、C各點代表的生物學意義分別是什么？(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？如果此時想增加光合作用強度，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℃測得的曲線，若溫度升至30℃，曲線中A點、B點將如何變化？(5)通過實驗測得一片葉子在不同光照強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)中哪些過程是存在的(用下圖字母表示)?2．(教材P106“拓展應用”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度的曲線圖。分析曲線圖并回答問題：(1)光合作用強度可以通過測定植物在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的氧氣量來表示，也可以通過測定____________或________________來表示。(2)引起AB段光合作用強度不斷增強的主要環(huán)境因素是________，該因素的增強促進了光合作用中____反應階段，從而為暗反應階段提供更多的________________。(3)BC段光合作用強度下降的主要原因是________________________，導致光合作用中的________過程受阻，從而影響光合作用。(4)C點與B點相比，C3的含量相對____(填“增加”或“減少”)。(5)請從影響光合作用強度的環(huán)境因素的角度，提出一個夏季晴朗中午增加光合作用強度的措施：________。[技法提升](1)植物“三率”的判定①根據(jù)坐標曲線判定：當光照強度為0時，若CO2吸收值為負值，該值絕對值代表呼吸速率，該曲線代表凈光合速率，當光照強度為0時，若CO2吸收值為0，該曲線代表真正光合速率。②根據(jù)關鍵詞判定項目表示方法(單位時間內(nèi))呼吸速率線粒體產(chǎn)生CO2量；黑暗條件下細胞(植物體)釋放CO2量線粒體吸收O2量；黑暗條件下細胞(植物體)吸收O2量有機物消耗量凈光合速率細胞(植物體)吸收CO2量細胞(植物體)釋放的O2量有機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①當凈光合速率>0時，植物因積累有機物而生長。②當凈光合速率＝0時，植物不能生長。③當凈光合速率<0時，植物不能生長，長時間處于此種狀態(tài)，植物將死亡。一、環(huán)境因素對光合速率影響的分析1．單因子變量對光合速率的影響(1)光照強度曲線模型模型分析曲線對應點細胞生理活動ATP產(chǎn)生場所植物組織外觀表現(xiàn)圖示A點只進行細胞呼吸，不進行光合作用細胞質(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)呼吸量>光合量細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體從外界吸收O2，向外界排出CO2B點光合量＝呼吸量與外界不發(fā)生氣體交換B點之后光合量>呼吸量從外界吸收CO2，向外界釋放O2。此時植物可更新空氣應用①溫室生產(chǎn)中，適當增強光照強度，可以提高光合速率，使作物增產(chǎn)②陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，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影響暗反應階段，制約C3的形成曲線模型及分析圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點都表示CO2飽和點應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合速率(3)溫度原理溫度通過影響酶的活性影響光合作用曲線模型及分析AB段：在B點之前，隨著溫度升高，光合速率增大B點：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用溫室栽培植物時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內(nèi)溫度，以降低細胞呼吸速率，提高植物有機物的積累量(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，缺乏會影響光合作用的進行。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，可提高光合作用強度；但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高，植物發(fā)生滲透失水而導致植物光合作用強度下降應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料，可以提高光能利用率2.多因子變量對光合速率的影響(1)曲線分析：P點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。Q點：橫坐標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)應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2濃度，進一步提高光合速率；當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。二、光合作用與細胞呼吸的相關計算下面圖中，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(即實際光合速率或總光合速率)，它們的關系為：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)下面是一位同學根據(jù)實驗結果繪制的一組曲線，你認為不正確的是()2．(等級考)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℃時光合速率與光照強度的關系。若溫度降到25℃(原光照強度和二氧化碳濃度不變)，理論上圖中相應點a、b、d的移動方向分別是()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．(等級考)在適宜光照下，測定植物甲、乙在不同CO2濃度下的光合速率，結果如圖所示。請據(jù)圖回答問題：(1)CO2濃度為q時，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定的，現(xiàn)適當提高環(huán)境溫度，q點將向________移動。(2)若將植物甲、乙同時種植在同一個透明的密閉環(huán)境中，在適宜光照下，一段時間后，植物________可能無法正常生長，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CO2濃度為r時，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CO2濃度為q時，植物乙與植物甲固定的CO2量的差值為________________。強化落實·學業(yè)達標——歸納·提升·素養(yǎng)網(wǎng)絡建構eq\a\vs4\al()主干落實1.光合作用的實質(zhì)是合成有機物，儲存能量；而呼吸作用的實質(zhì)是分解有機物，釋放能量。2．光合作用的總反應式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up11(光能),\s\do4(葉綠體))(CH2O)＋O2。3．光反應的場所是類囊體薄膜，產(chǎn)物是O2、NADPH和ATP。4．暗反應的場所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類等有機物質(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中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能。7．在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度或CO2濃度的增大，光合速率逐漸增大，但超過一定范圍后，光合速率不再增大。8．提高光合作用強度的兩種措施是：(1)控制光照強弱和溫度的高低；(2)適當增加環(huán)境中的CO2濃度。高效課堂·實踐運用——鞏固·達標·反饋1.光合作用強度可以用多種指標表示，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．光合作用的光反應和暗反應依次發(fā)生在()A．細胞質(zhì)、細胞核中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度與光合作用強度的關系。P點的生物學含義是()A.無光合作用，有呼吸作用B．光合作用與呼吸作用達到動態(tài)平衡C．無呼吸作用，有光合作用D．光合作用與呼吸作用都不進行4．光合作用過程包括光反應和暗反應，下圖表示光反應與暗反應的關系，據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是()A．光反應為暗反應提供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胞葉綠體中的酶，參與CO2與C5反應，其活性遠低于其他酶。該酶有兩個CO2結合位點a、b，CO2分子與位點a結合后激活該酶，進而促進位點b上CO2的固定進程。下列關于Rubisco的敘述，錯誤的是()A．Rubisco在葉綠體基質(zhì)中參與酶促反應，底物是CO2和C5B．CO2激活Rubisco后即可發(fā)生暗反應，促進光合產(chǎn)物的生成C．Rubisco的活性雖然遠低于其他酶，但它依然具有高效性D．光合作用正常進行時，抑制該酶的活性會導致C3含量減少6．ATP作為細胞中的直接能源物質(zhì)為細胞生命活動直接提供能量。為了研究ATP合成過程中的能量轉(zhuǎn)換機制，科學家利用提純的大豆磷脂、某種細菌膜蛋白(Ⅰ)和牛細胞中的ATP合成酶(Ⅱ)構建了ATP體外合成體系，如圖所示。請回答問題：(1)ATP在供能時，遠離A的____________斷裂，將能量釋放出來。(2)科學家利用人工體系模擬了ATP合成時的能量轉(zhuǎn)換過程。在葉綠體中此過程發(fā)生的場所為________________。(3)科學家利用人工體系進行了相關實驗，如下表。組別人工體系H＋通過Ⅰ的轉(zhuǎn)運H＋通過Ⅱ的轉(zhuǎn)運ATP大豆磷脂構成的囊泡ⅠⅡ1＋＋＋有有產(chǎn)生2＋－＋無無不產(chǎn)生3＋＋－有無不產(chǎn)生注：“＋”、“－”分別表示人工體系中組分的“有”、“無”①比較第1組和第2組的結果可知，Ⅰ可以轉(zhuǎn)運H＋進入囊泡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，第1組囊泡內(nèi)pH比囊泡外低1.8，說明囊泡內(nèi)的H＋濃度________囊泡外。②比較第1組和第3組的結果可知，伴隨圖中的____________的過程，ADP和Pi合成ATP。(4)結合圖與實驗分析，說明人工體系產(chǎn)生ATP的能量轉(zhuǎn)換過程是光能→____________→ATP中的化學能。疑難解答·名師指津——釋疑·解惑·教材練習與應用一、概念檢測1．(1)√(2)×(3)×2.D3.二、拓展應用1．(1)在一定溫度和二氧化碳供應充足的情況下，光合作用的強度隨著光照加強而增強(2)此時溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關閉，二氧化碳供應減少，導致光合作用強度明顯減弱(3)此時光照強度不斷減弱(4)光照強度、CO2濃度(5)適當增大光照強度、CO2濃度等。2．不能。還需要知道瓶中CO2濃度、O2濃度、光照強度等環(huán)境因素。第2課時光合作用的原理和應用夯基提能·分層突破探究點一【師問導學】一、1．光合作用在葉綠體中進行；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．反應時間同位素示蹤法CO2→C3→C5、C6二、1．不能。因為在黑暗條件下不能進行光反應，暗反應缺少光反應提供的NADPH和ATP。2．18O可在釋放的O2中檢測到。3．14CO2→14C3→(14CH2O)。4．C3下降，C5上升?！倦S堂檢測】1．解析：魯賓和卡門用Heq\o\al(\s\up11(18),\s\do4(2))O和CO2作為原料進行光合作用實驗，其目的是為了探究光合作用釋放出的O2的來源，通過檢測，光合作用產(chǎn)生的O2全部來源于水。答案：C2．解析：題圖表示光合作用的暗反應階段，其反應場所是葉綠體基質(zhì)，該過程在有光和無光條件下均能進行，但需要多種酶催化、充足的CO2、光反應提供的NADPH、ATP及適宜的溫度等條件，適當提高溫度可以提高酶的活性，加快反應速率，但超過一定的溫度范圍，提高溫度會使酶的活性降低，反應速率減慢。答案：B3．解析：葉肉細胞在光照下進行穩(wěn)定的光合作用時，C3和C5處于動態(tài)平衡狀態(tài)；移至暗室后，短時間內(nèi)由于光反應速度下降，ATP和NADPH的合成減少，C3還原成C5的過程受到影響，而C5仍能正常和CO2反應生成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、有機酸等，C正確；從表中可以看出，產(chǎn)生的有機物主要是磷酸化糖類，D正確。答案：A5．解析：光反應利用光能將水分解，釋放O2，同時合成ATP，暗反應消耗ATP將三碳化合物還原。圖中O2相對含量降低，表明光反應減弱，而光反應減弱不會導致ATP相對含量增加，應是暗反應消耗的ATP減少，導致ATP積累，從而限制了光反應，導致O2含量下降，由此可推測應是CO2供應減少。答案：C探究點二【師問導學】一、2．在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度增強，光合作用強度增強，超過一定范圍，隨著光照強度增強，光合作用強度不再變化3．(1)不同光照強度調(diào)節(jié)臺燈與實驗裝置的距離(或臺燈瓦數(shù))光合作用強度葉片浮起數(shù)量葉片大小、溶液的量等保持一致(3)越少4．越多5．增強二、1．臺燈發(fā)光同時也會使溫度發(fā)生改變，在臺燈與燒杯之間加盛水玻璃柱排除溫度對實驗現(xiàn)象的影響。2．不可以。葉片太少，不能排除偶然性。【隨堂檢測】1．解析：葉片沉入水底是由于細胞間隙的空氣被抽取掉。所以哪一個葉片最先產(chǎn)生大量的氧氣，充入到細胞間隙中，哪一個葉片就最先浮上來。由于自來水中含有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。答案：C2．解析：葉片浮出水面的原因是葉片進行光合作用，產(chǎn)生的氣體使葉片密度減小而浮在水面上，A錯誤；葉片浮出水面的原因是葉片進行光合作用，產(chǎn)生的O2積累附著在葉片上使葉面上浮，B錯誤，C正確；溶液內(nèi)不會產(chǎn)生過多的CO2，NaHCO3溶液的作用是保持容器內(nèi)CO2的濃度穩(wěn)定，D錯誤。答案：C探究點三【師問導學】1．(1)A點：光照強度為零，只進行細胞呼吸。B點：光合作用強度等于呼吸作用強度，為光補償點。C點：光合作用達到最大值時所需要的最小光照強度，即光飽和點。(2)OA段代表呼吸作用強度。其大小主要受溫度的影響。(3)DE段光合作用強度達到飽和，不再隨光照強度的增強而增加。可以通過適當調(diào)整溫度和增加CO2濃度等措施增加光合作用強度。(4)A點下移，B點右移。(5)c、d、e、f。2．(1)固定的CO2制造的有機物量(2)光照強度光ATP、NADPH(3)氣孔部分關閉，CO2吸收量減少CO2固定(4)減少(5)適當遮陰【隨堂檢測】1．解析：溫度會通過影響光合作用中酶的活性來影響光合作用，高溫使酶失活而導致光合作用強度下降，所以D選項應該是一條先升高后下降的曲線。答案：D2．解析：圖中a、b、d三點分別表示細胞呼吸強度、光補償點和在光飽和點時的光合作用速率。據(jù)題意，由于光合作用酶和細胞呼吸酶的最適溫度不同，當溫度由30℃降到25℃時，細胞呼吸強度降低，a點上移；光合作用速率增大，d點上移。b點表示光合作用速率＝細胞呼吸速率，在25℃時細胞呼吸作用速率降低，在除光照強度外其他條件不變的情況下要使其仍然與細胞呼吸速率相等，需降低光照強度以使