2023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

第2課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用

課程標(biāo)準(zhǔn)

說明植物細(xì)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(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。

素養(yǎng)達(dá)成

水

設(shè)置新問題情景，運(yùn)用

平

恰當(dāng)?shù)姆绞?，闡明環(huán)境

四

因素對(duì)光合作用的影響

牽

三

空廟忘就后系區(qū)而如?袋正遂萬暴;反死魂:應(yīng)再花否相角質(zhì)嬴

一

合作用的數(shù)學(xué)模型，因素對(duì)光合作用的影響：指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

車

一

生命觀念科學(xué)思維科學(xué)探究社會(huì)責(zé)任

設(shè)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(xué)們，詩中的“你”是指什么？為什么會(huì)給“我”生命的甘露、無窮的能量?

夯基提能?分層突破一一互動(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（懸浮液中有壓0,沒有COJ,在光照下

可以釋放出氧氣。

由實(shí)驗(yàn)一說明：o

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

AR

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：美國科學(xué)家阿爾農(nóng)用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。

1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，=1957年，他發(fā)現(xiàn)

這一過程總是與相伴隨。

卡爾文實(shí)驗(yàn)

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，通過控制電源開關(guān)

可控制光照的有無。

4

他向密閉容器中通入1co2,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí)，氣出現(xiàn)在一種五碳化合物(CJ和一種

六碳糖(Ce)中，將反應(yīng)時(shí)間縮短到0.5s時(shí)，氣出現(xiàn)在一種三碳化合物(CJ中，上述實(shí)驗(yàn)中

卡爾文等是通過控制來探究C02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)果說明CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑是(請(qǐng)用“一”表示)。

卡爾文及其同事們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，在有光照和CO?供應(yīng)的條件下，Cs和Cs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CO?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COz、C3和C5之間的關(guān)系是(請(qǐng)

用箭頭表示)。

0智派筆記

［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(chǔ)存著能量的有

機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。

1818

(1)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)的對(duì)照方式為相互對(duì)照(通過標(biāo)記不同的物質(zhì)：H20與C02)o

(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+)接受電子和酎形成。

(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)

L光合作用過程的圖解

光能為工克翥

活躍的Pi+ADPATPNADPHN.

化學(xué)能____、J、=上

洞南催吵葉綠&基質(zhì)中

暗展應(yīng)穩(wěn)定的3

—化學(xué)能

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，并放出固定CO”形成有機(jī)物

時(shí)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(yīng)場(chǎng)所葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中

①水的光解：水分解生成和

①CO?的固定：C02+C5^-2c3；

NADPH；

酉每

物質(zhì)變化②C3的還原：2c3NADPH:"ATP（CH2O）

②ATP的合成：在相關(guān)酶的作用下

ADP和Pi形成ATP+C5

ATP中活躍的化學(xué)能一有機(jī)物中穩(wěn)

能量變化光能一ATP中活躍的化學(xué)能

定的化學(xué)能

。2、ATP和

相應(yīng)產(chǎn)物葡萄糖等有機(jī)物

NADPH

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)沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)缺乏NADPH和ATP,無法進(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：CO?供應(yīng)正常，光照停止時(shí)C3的含量變化

光照停止一AATP、NADPH含量減少

fC3的消耗量減少

XC3含量增加|

CO2供應(yīng)正常一C3的生成量不變

(2)物質(zhì)含量變化

和

條件c3c5NADPHATP模型分析

“光光

光照由強(qiáng)到弱，供應(yīng)不減少或照1照

C02JL耀一Y3

減少

增加—熔NADPH、ATP

變沒有

。時(shí)商

?

^光光

光照由弱到強(qiáng),C02供應(yīng)不.照?照

￡弱：強(qiáng)Cs、NADPH、ATP

減少增加增加1…卜/

—T'---c

變O!__________3___

時(shí)向

唱

她CO2c。2

光照不變,C02由充足到不g充足1不足C5>NADPH>ATP

減少增加增加?

蜃

足。

時(shí)向

*

如CO2；CO2充足

光照不變,co?由不足到充S丕辱”"一C3

增加減少減少幽——i^^NADPH.ATP

磐

足時(shí)向

二、結(jié)合光反應(yīng)過程與暗反應(yīng)過程回答下列問題

光合作用是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，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:

太陽能HO

2co2

O2(CH2O)

1.暗反應(yīng)有光無光都能進(jìn)行，那么暗反應(yīng)能較長時(shí)間在黑暗條件下進(jìn)行嗎？

2.若用附同位素標(biāo)記壓0中的0,則能在光合作用的哪些物質(zhì)中檢測(cè)到"0?

3.若標(biāo)記C02中的14C,請(qǐng)寫出光合作用過程中14C的轉(zhuǎn)化途徑。

4.夏季中午，氣孔關(guān)閉后，會(huì)導(dǎo)致CO?供應(yīng)不足，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3和Cs會(huì)發(fā)生怎

樣的變化?

-e隨堂檢測(cè)e-

18

1.（合格考）魯賓和卡門用心。和C02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02

18

B.釋放的氧氣一部分是02,一部分是02

18

C.釋放的氧氣全是02

18

D.釋放的氧氣大部分是少部分是02

2.（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)（CHzO）的生成

D.無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。以下是他們研究過程的簡述：往小球藻培養(yǎng)液中通入“CO2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CO?,暗反應(yīng)的產(chǎn)物是有機(jī)物

B.CO?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和的相對(duì)含量變化如圖所示，則改變的條件是（）

9(

)6V

SAT

I

時(shí)間

處理

A.光照由強(qiáng)到弱，COz供應(yīng)不變

B.光照由弱到強(qiáng)，CO?供應(yīng)不變

C.光照不變，CO,供應(yīng)由充足到不足

D.光照不變，CO?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

曲口咂

一、實(shí)驗(yàn)分析

1.提出問題：光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度有何影響？

2.作出假設(shè)：o

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_______0

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)生的越多，浮起的圓形小葉片也越多)。

二、問題思考

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？

少智深筆記

［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。

T師說核虺

1.實(shí)驗(yàn)原理

抽氣光合作用

葉片含有空氣，上浮膽△葉片下沉產(chǎn)生也充滿細(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，通過調(diào)整臺(tái)燈與燒杯之間的距離或臺(tái)燈的瓦數(shù)

來調(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)間長短來衡量光合作用的強(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：

線孑體千葉;體

--------15°2I--------1

⑵在弱光下，此時(shí)的光合作用小于或等于細(xì)胞呼吸，葉片中仍然沒有足夠的氧氣，葉

片仍然沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖:

線粒體

葉綠體葉綠體

(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。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖:

-e隨堂檢測(cè)e-

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（）

ABcD

2.（等級(jí)考）下圖所示的玻璃容器中，注入一定濃度的NaHCOs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CO,大量附著在葉面上

C.葉片進(jìn)行光合作用所產(chǎn)生的02附著在葉面上

D.NaHCOs溶液因放出C02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)僚段的含義是什么？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))中哪些過程是存在的(用下圖字母表示)？

2.(教材叫6“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題:

o6789101112131415161718時(shí)刻

(1)光合作用強(qiáng)度可以通過測(cè)定植物在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氧氣量來表示，也可以通過測(cè)

定或來表示。

(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o

(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

的過程受阻，從而影響光合作用。

(4)C點(diǎn)與B點(diǎn)相比，C,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：。

少智派筆記

［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C0?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C02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co,量；黑線粒體吸收Q量；黑有機(jī)物消耗量

暗條件下細(xì)胞（植物暗條件下細(xì)胞（植物

體）釋放co?量體）吸收02量

細(xì)胞（植物體）吸收C02細(xì)胞（植物體）釋放的

凈光合速率有機(jī)物積累量

量。2量

葉綠體固定C02

真正光合速率葉綠體產(chǎn)生。2量有機(jī)物制造量

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(dāng)凈光合速率〉0時(shí)，植物因積累有機(jī)物而生長。

②當(dāng)凈光合速率=0時(shí)，植物不能生長。

③當(dāng)凈光合速率〈0時(shí)，植物不能生長，長時(shí)間處于此種狀態(tài)，植物將死亡。

T帥說核心

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

/光飽和點(diǎn)

曲線〈,尸------陽生植物

CO2吸收.....陰生植物

,%一光補(bǔ)償點(diǎn).

O7B光照強(qiáng)屢

模型COz放出'X

模型分析

曲線對(duì)細(xì)胞生ATP產(chǎn)植物組織

圖示

應(yīng)點(diǎn)理活動(dòng)生場(chǎng)所外觀表現(xiàn)

只進(jìn)行細(xì)胞呼從外界吸收

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線

。2

A點(diǎn)吸，不進(jìn)行光合02,向外界

粒體

作用排出co2

從外界吸收

AB段（不含A、B*5

呼吸量〉光合量02,向外界

點(diǎn)）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線丁

排出co2

粒體、葉綠體

與外界不發(fā)

B點(diǎn)光合量=呼吸量

生氣體交換

從外界吸收

CO2,向外界

CO2

B點(diǎn)之后光合量〉呼吸量釋放此

時(shí)植物可更a

新空氣

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)

應(yīng)用②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)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)C0z濃度

原理COz影響暗反應(yīng)階段，制約C3的形成

圖1中A點(diǎn)表示C02補(bǔ)償點(diǎn)，即光

合速率等于呼吸速率時(shí)的CO?濃

曲線模型

co用度象小函盛度度，圖2中二點(diǎn)表示進(jìn)行光合作

及分析

用所需CO?的最低濃度。B和B'

輯圖1圖2

點(diǎn)都表示CO?飽和點(diǎn)

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COz濃度，提

應(yīng)用

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

AB段：在B點(diǎn)之前，隨著溫度升高，光

合速率增大

1光合速率呼吸速率

曲線模型B點(diǎn)：酶的最適溫度，光合速率最大

及分析一BC段：隨著溫度升高，酶的活性下降，

01020304050

溫度/七

光合速率減小，50℃左右光合速率幾乎

為零

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)

應(yīng)用

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

⑷礦質(zhì)元素

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

原理用的進(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

在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素

光合作用強(qiáng)度

的供應(yīng)，可提高光合作用強(qiáng)度；但當(dāng)超

曲線模型

過一定濃度后，會(huì)因土壤溶液濃度過

及分析

高,植物發(fā)生滲透失水而導(dǎo)致植物光合

0

N、P、K等礦質(zhì)元素濃度

作用強(qiáng)度下降

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

應(yīng)用

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。

①

<②

3o照③

2o如

1O烹

OTPQOTPQOVPQ

光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度溫度

圖中：a.高CO2濃度b.中CO2濃度c.低CO2濃度

①高光強(qiáng)②中光強(qiáng)③低光強(qiáng)

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CO?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CO?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，th段表示植物呼吸速率，㈤段表示植物凈光合速率(即表觀光合速率)，0a

+出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CO?總量=從外界吸收的CO,量+呼吸作用產(chǎn)生的C0?量。

2.光合作用產(chǎn)生的。2量=釋放到外界的量+呼吸作用消耗的量。

3.■晝夜有機(jī)物的積累量（用CO?量表示）=白天從外界吸收的CO?量一晚上呼吸作用釋

放的C02總量。

e隨堂檢測(cè)。

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（

假

里

史

a世

宋

°co?濃度。光照強(qiáng)度

AB

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（）

fl

與

d親

o

c

fMl光照強(qiáng)度

d微

。

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CO?濃度下的光合速率，結(jié)果如圖

所示。請(qǐng)據(jù)圖回答問題:

(DC。?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，

植物可能無法正常生長，原因是

(3)C0,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)CO?濃度為q時(shí)，植物乙與植物甲固定的CO,量的差值為

強(qiáng)化落實(shí)?學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)一一歸納?提升?素養(yǎng)

光

探光反應(yīng)：水的光解

網(wǎng)究ATP的形成

歷

IA屜

暗反應(yīng)：CO2的固定

程

用*三碳化合物的還原

的

反應(yīng)式：CO+HO^^(CHO)+O

絡(luò)2222

廠|光照強(qiáng)度—主要影響光反應(yīng)

建光合去用的|二氧化碳—主要影響暗反應(yīng)

影響產(chǎn)t溫度-影響酶的活性

構(gòu)」水分、礦質(zhì)元耒等1

在生X中的應(yīng)再|(zhì)

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,

主

釋放能量。

干光能

2.光合作用的總反應(yīng)式：CO2+H2O阡綠體(CHO)+0

落22O

3.光反應(yīng)的場(chǎng)所是類囊體薄膜，產(chǎn)物是。2、NADPH和ATP。

實(shí)

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：

18

14141418

（l）C02—>C3-（CH20）；（2）H0—>02O

6.光合作用的能量轉(zhuǎn)變：光能一NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能一有機(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C0?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(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C02濃度。

高效課堂?實(shí)踐運(yùn)用一一鞏固?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.0?釋放量D.CO,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（）

p光照強(qiáng)度

A.無光合作用，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()

暗「8?

『30)

A.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH

B.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(CH0)

5.Rubisco是大量存在于植物細(xì)胞葉綠體中的酶，參與CO?與Cs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,CO,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CO?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CO?和Cs

B.CO?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)回答問題：

(l)ATP在供能時(shí)，遠(yuǎn)離A的斷裂，將能量釋放出來。

(2)科學(xué)家利用人工體系模擬了ATP合成時(shí)的能量轉(zhuǎn)換過程。在葉綠體中此過程發(fā)生的

場(chǎng)所為o

(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。

人工體系H+通H+通過

組另UATP

大豆磷脂構(gòu)III過I的II的轉(zhuǎn)

成的囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)

1+++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(jié)果可知，I可以轉(zhuǎn)運(yùn)仁進(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,說明囊泡內(nèi)的『濃度囊泡外。

②比較第1組和第3組的結(jié)果可知，伴隨圖中的的過程，ADP和Pi合成

ATP?

(4)結(jié)合圖與實(shí)驗(yàn)分析，說明人工體系產(chǎn)生ATP的能量轉(zhuǎn)換過程是光能一

一ATP中的化學(xué)能。

疑難解答?名師指津一一釋疑?解惑?教材

練習(xí)與應(yīng)用

一、概念檢測(cè)

1.(1)V(2)X(3)X2.D

3.

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、CO,濃度等。

2.不能。還需要知道瓶中C02濃度、。2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

【師問導(dǎo)學(xué)】

、

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（小濃度差）H+酎梯度（酎濃度差）

3.8：9

4.葉綠體可合成ATP水的光解

5.反應(yīng)時(shí)間同位素示蹤法C02-*C3-*C5>C6

("CH9c))"C,

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.止0可在釋放的。中檢測(cè)到。

U1414

3.CO2-C3—?（CH20）O

4.C3下降，C&上升。

【隨堂檢測(cè)】

18

I.解析：魯賓和卡門用40和C02作為原料進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)，其目的是為了探究光

合作用釋放出的的來源，通過檢測(cè)，光合作用產(chǎn)生的全部來源于水。

答案：C

2.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)，該過程在有光

和無光條件下均能進(jìn)行，但需要多種酶催化、充足的CO?、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：B

3.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Cs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，Cs還原成Cs的過程受到

影響，而C5仍能正常和C02反應(yīng)生成C3,故C3增多，Cs減少。

答案：A

4.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：A

5.解析：光反應(yīng)利用光能將水分解，釋放。2,同時(shí)合成ATP,暗反應(yīng)消耗ATP將三碳

化合物還原。圖中相對(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&含量下

降，由此可推測(cè)應(yīng)是CO?供應(yīng)減少。

答案：C

探究點(diǎn)二

【師問導(dǎo)學(xué)】

、

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)，超過一定范圍，隨著光照