第2課時(shí) 光合作用的原理和應(yīng)用 課件

第2課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用自主學(xué)習(xí)新知突破1．了解科學(xué)家對(duì)光合作用的探究過程。2．掌握光合作用光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。3．理解影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。1．光合作用：是指綠色植物通過________，利用光能，把___________轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放出_____的過程。光合作用及探究歷程葉綠體CO2和水O22．探究歷程科學(xué)家結(jié)論普利斯特利植物可以___________________英格豪斯植物體只有在__________條件下才能更新空氣梅耶光合作用時(shí)_______轉(zhuǎn)化成________能薩克斯光合作用的產(chǎn)物除____外還有_____魯賓和卡門光合作用釋放的______來自水卡爾文CO2中的C在光合作用中轉(zhuǎn)化為______________更新渾濁的空氣陽光照射光能化學(xué)O2淀粉O2有機(jī)化合物中的碳[思考探討]

1.薩克斯做實(shí)驗(yàn)前，把綠葉在暗處放置幾小時(shí)，目的是什么？2．魯賓和卡門運(yùn)用什么方法證明光合作用釋放的O2來自水？提示：1.消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)。2．放射性同位素標(biāo)記法。

(2)實(shí)驗(yàn)分析。①缺少空白對(duì)照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說服力不強(qiáng)，應(yīng)將點(diǎn)燃的蠟燭和小鼠分別單獨(dú)置于玻璃罩內(nèi)，作為空白對(duì)照。②沒有認(rèn)識(shí)到光在植物更新空氣中的作用，而將空氣的更新歸因于植物的生長。

(2)實(shí)驗(yàn)分析。①設(shè)置了自身對(duì)照，自變量為光照，因變量是葉片遇碘蒸氣后的顏色變化。②實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是饑餓處理，以使葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的說服力。③本實(shí)驗(yàn)除證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還證明了光是光合作用的必要條件。

光合作用的過程CO2＋H2O(CH2O)＋O2

(1)光反應(yīng)階段(圖Ⅰ)。條件：__________________。場所：葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上。光、色素、酶、H2OATP

(2)暗反應(yīng)階段(圖Ⅱ)。條件：__________________________。場所：葉綠體的基質(zhì)中。[H]、ATP、酶(多種)、CO2C5

[思考探討]

3.水參與哪個(gè)階段？生成于哪個(gè)階段？4．光照下的植物，突然停止光照，植物葉綠體中[H]、ATP、C3、C5含量如何變化？提示：3.水參與光反應(yīng)階段，生成于暗反應(yīng)階段。4．葉綠體中[H]、ATP含量減少，C3增加，C5減少。1．光合作用過程中元素轉(zhuǎn)移途徑2．光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化光能→電能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能→糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，水光解產(chǎn)生O2和[H]同化CO2形成(CH2O)聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H](NADPH)和能量ATP②暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi、NADP＋為光反應(yīng)合成ATP、NADPH提供原料1．光合作用強(qiáng)度(1)概念：植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造______的量。(2)表示方法：測定單位時(shí)間內(nèi)_____固定量、有機(jī)物產(chǎn)生量或_____的生成量來定量表示。(3)影響因素：光照強(qiáng)度、______、H2O含量、溫度等。光合作用原理的應(yīng)用糖類CO2O2CO22．化能合成作用(1)概念：某些細(xì)菌利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造________的合成作用。(2)實(shí)例：硝化細(xì)菌能利用_____氧化成HNO2和HNO3時(shí)所釋放的能量，將CO2和水合成為糖類。有機(jī)物NH3

[思考探討]

5.化能合成作用與光合作用的區(qū)別是什么？提示：主要區(qū)別是把無機(jī)物合成有機(jī)物利用的能源不同，化能合成作用是利用無機(jī)物氧化分解釋放的化學(xué)能，光合作用是利用光能。影響光合作用的外界因素及應(yīng)用(1)光照強(qiáng)度。①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，釋放的CO2量表示呼吸速率。B點(diǎn)細(xì)胞呼吸釋放的CO2量和光合作用吸收的CO2量相等，此時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。C點(diǎn)時(shí)已經(jīng)達(dá)到了光飽和點(diǎn)，光照強(qiáng)度增加，光合作用強(qiáng)度不再增加。AB段同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用，而且光合作用的強(qiáng)度小于呼吸作用的強(qiáng)度。BC段同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用而且光合作用的強(qiáng)度大于呼吸作用的強(qiáng)度。②應(yīng)用：陰雨天適當(dāng)補(bǔ)充光照，及時(shí)對(duì)大棚除霜消霧。

(2)CO2濃度。①曲線分析：圖1和圖2都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度增加而增大，但當(dāng)CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。圖1中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)；圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。圖1和圖2中的B和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。②應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光能利用率。

(3)溫度。①曲線分析：溫度主要是通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。②應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度，夏天，溫室栽培可適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用；晚上適當(dāng)降低溫室溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保證植物有機(jī)物的積累。[記知識(shí)綱要]

4．暗反應(yīng)階段在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，CO2首先與植物體內(nèi)的C5結(jié)合，形成兩個(gè)C3化合物，在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP釋放的能量，并被[H]還原，形成糖類，再生出C5。5．能夠利用體外環(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，叫做化能合成作用。合作探究課堂互動(dòng)光合作用的過程

結(jié)合圖示，分析下列有關(guān)高等植物光合作用的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．吸收光能的色素分布在類囊體薄膜上B．光反應(yīng)中光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能C．圖中的“Z”代表[H]D．三碳化合物是在暗反應(yīng)過程產(chǎn)生的[自主解答]

________解析：葉綠體中的色素均勻分布在類囊體薄膜上，參與光合作用的光反應(yīng)，A正確；光反應(yīng)中光能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能，暗反應(yīng)中ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能，B錯(cuò)誤；光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，在暗反應(yīng)中，CO2與C5結(jié)合產(chǎn)生C3，D正確。答案：B

C3、C5、[H]、ATP的變化光照與CO2濃度變化對(duì)植物細(xì)胞內(nèi)C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6生成量的影響。當(dāng)外界因素中光照強(qiáng)弱、CO2濃度驟然變化時(shí)，短時(shí)間內(nèi)將直接影響光合作用過程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6合成量，進(jìn)而影響葉肉細(xì)胞中這些物質(zhì)的含量，它們的關(guān)系歸納如下：

條件C3C5[H]和ATPC6H12O6CO2供應(yīng)不變，增加光照減少增加增加增加CO2供應(yīng)不變，停止光照增加減少減少或沒有減少或沒有停止CO2供應(yīng)，光照不變減少增加增加減少1．如圖為光合作用過程示意圖，在適宜條件下栽培小麥，如果突然將c降低至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中含量的變化將會(huì)是(

)A．a(chǎn)上升、b下降 B．a(chǎn)、b都上升C．a(chǎn)、b都下降 D．a(chǎn)下降、b上升解析：分析圖解可知，c是CO2，a和b是[H]、ATP，若在其他條件不變的情況下，將c降低至極低水平，CO2的固定減弱，C3還原減慢，消耗[H]和ATP減少，則a、b在葉綠體中含量的變化將會(huì)是都上升。答案：B影響光合作用的因素

如圖是水生植物黑藻在光照等環(huán)境因素影響下光合速率變化的示意圖。下列有關(guān)敘述，正確的是(

)A．t1→t2，葉綠體類囊體膜上的色素吸收光能增加，基質(zhì)中水光解加快、O2釋放增多B．t2→t3，暗反應(yīng)(碳反應(yīng))限制光合作用，若在t2時(shí)刻增加光照，光合速率將再提高C．t3→t4，光照強(qiáng)度不變，光合速率的提高是由于光反應(yīng)速率不變、暗反應(yīng)增強(qiáng)的結(jié)果D．t4后短暫時(shí)間內(nèi)，葉綠體中ADP和Pi含量升高，C3化合物還原后的直接產(chǎn)物含量降低[自主解答]

________解析：光合作用中水的光解發(fā)生在葉綠體類囊體膜上而不是葉綠體基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；圖示t2→t3，限制光合作用的主要因素是CO2而不是光照強(qiáng)度，在t2時(shí)刻增加光照，光合速率不再提高，B錯(cuò)誤；充足光照條件下，在t3時(shí)刻補(bǔ)充CO2，雖然光照強(qiáng)度不變，但光合速率的提高是光反應(yīng)和暗反應(yīng)均增強(qiáng)的結(jié)果，C錯(cuò)誤；將充足光照下的植物置于暗處，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中ADP和Pi含量升高，C3還原后的直接產(chǎn)物含量降低，D正確。答案：D

辨清表示實(shí)際光合速率、凈光合速率、呼吸速率的關(guān)鍵詞

O2量CO2量有機(jī)物真正光合速率O2產(chǎn)生量、生成量CO2固定量、同化量、消耗量有機(jī)物的制造量凈(表觀)光合速率O2釋放量、增加量CO2吸收量、減少量有機(jī)物積累量、增加量呼吸速率黑暗中O2吸收量黑暗中CO2釋放量有機(jī)物減少量2．將一植株放在密閉玻璃罩內(nèi)，置于室外一晝夜，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(

)A．圖甲中的光合作用開始于C點(diǎn)之前，結(jié)束于F點(diǎn)之后B．到達(dá)圖乙中的d點(diǎn)時(shí)，玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高C．圖甲中的F點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖乙中的g點(diǎn)D．經(jīng)過這一晝夜之后，植物體的有機(jī)物含量會(huì)增加解析：圖甲C點(diǎn)和F點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度；光合作用開始于C點(diǎn)之前，結(jié)束于F點(diǎn)之后，A正確。圖乙中的d點(diǎn)之前，呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，環(huán)境中CO2濃度不斷升高；d點(diǎn)之后到h點(diǎn)之前，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，環(huán)境中CO2濃度不斷降低；h點(diǎn)之后，呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，環(huán)境中CO2濃度又開始不斷升高。由此可見，圖乙中的d點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圖甲中的C點(diǎn)，此時(shí)，環(huán)境中CO2濃度最高，B正確。在圖甲中的F點(diǎn)，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)圖乙中的h點(diǎn)，C錯(cuò)誤。根據(jù)圖甲可直接看出，一晝夜后玻璃罩內(nèi)CO2濃度降低，植物體的有機(jī)物含量會(huì)增加，D正確。答案：C高效測評(píng)知能提升1．光合作用過程中，ATP的形成和三碳化合物的還原場所分別是(

)A．都在葉綠體類囊體薄膜上B．都在葉綠體基質(zhì)中C．前者在葉綠體類囊體薄膜上，后者在葉綠體基質(zhì)中D．前者在葉綠體基質(zhì)中，后者在葉綠體類囊體薄膜上解析：ATP形成在光反應(yīng)階段的葉綠體類囊體薄膜上，C3的還原是在暗反應(yīng)階段的葉綠體基質(zhì)中。答案：C2．某植物葉片不同部位的顏色不同，將該植物在黑暗中放置48h后，用錫箔紙遮蔽葉片兩面，如圖所示。在日光下照光一段時(shí)間，去除錫箔紙，用碘染色法處理葉片，觀察到葉片有的部位出現(xiàn)藍(lán)色，有的沒有出現(xiàn)藍(lán)色。其中，沒有出現(xiàn)藍(lán)色的部位是(

)A．a(chǎn)、b和d

B．a(chǎn)、c和eC．c、d和e D．b、c和e解析：綠色植物光合作用合成淀粉，淀粉遇碘變藍(lán)。a側(cè)黃白色，沒有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，b側(cè)有葉綠體和光，能進(jìn)行光合作用，c、e遮光，不能進(jìn)行光合作用，d有葉綠素和光，能進(jìn)行光合作用。答案：B3．下圖為高等綠色植物光合作用圖解，以下說法正確的是(

)A．①是光合色素，分布在葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B．②是O2，可參與有氧呼吸的第三階段C．③是三碳化合物，能被氧化為(CH2O)D．④是ATP，在葉綠體基質(zhì)中生成解析：①是光合色素，只分布在葉綠體類囊體薄膜上，A錯(cuò)誤；②是O2，可以進(jìn)入線粒體參與有氧呼吸的第三階段，B正確；③是C3，被[H]還原成(CH2O)，C錯(cuò)誤；④是ATP，是在類囊體薄膜上合成的，D錯(cuò)誤。答案：B4．如圖為葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能示意圖，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．結(jié)構(gòu)A中的能量變化是光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能B．供給14CO2，放射性出現(xiàn)的順序?yàn)镃O2→C3→甲C．結(jié)構(gòu)A釋放的O2可進(jìn)入線粒體中D．如果突然停止CO2的供應(yīng)，則短時(shí)間內(nèi)C3的含量將會(huì)增加解析：停止CO2的供應(yīng)，CO2的固定停止，而C3的還原此時(shí)仍進(jìn)行，C3的含量下降。答案：D5．為研究棉花去棉鈴(果實(shí))后對(duì)葉片光合作用的影響，研究者選取至少具有10個(gè)棉鈴的植株，去除不同比例棉鈴，3天后測定葉片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。結(jié)果如圖。(1)光合作用碳(暗)反應(yīng)利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和________，在________中將CO2轉(zhuǎn)化為三碳化合物，進(jìn)而形成淀粉和蔗糖。(2)由圖1可知，隨著去除棉鈴百分率的提高，葉片光合速率______。本實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組(空白對(duì)照組)植株的CO2固定速率相對(duì)值是______。(3)由圖2可知，去除棉鈴后，植株葉片中____________增加。已知葉片光合產(chǎn)物會(huì)被運(yùn)到棉鈴等器官