11知识讲解光合作用(二)光合作用的原理和应用

1、光合作用（二）光合作用的原理和应用【学习目标】1、理解光合作用的过程及原理，掌握光反应、暗反应的过程及其相互关系2、描述叶绿体的结构、说明叶绿体的功能。3、理解环境因素对光合作用强度的影响。4、重点： 光合作用的发现及研究历史、光合作用的光反应和暗反应过程及其相互关系5、重点：影响光合作用强度的外界因素。6、难点：光反应和暗反应的过程、探究影响光合作用的环境因素【要点梳理】要点一、光合作用及其探究历程1、光合作用光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转换成储存着能量的有机物，并且释放出 氧气的过程。2、光合作用的探究历程时间、人物实验结论实验特点1771 年，英国人：普利斯特

2、利密闭玻璃罩 +绿色植物+蜡烛 r蜡烛一不易熄灭小鼠不易窒息死亡植物可以更新空气缺少空白对照1779 年，荷兰人英格豪斯同上只有在阳光下照射和有 绿叶时植物才可以更新 空气缺少空白对照1845 年，德国人：梅耶能量转换和守恒定律光合作用时：光能化学能理论推理1864 年，德国人：萨克斯黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光碘蒸气变蓝1一半遮光碘蒸气不变蓝绿叶中光合作用产生淀 粉自身对照： 自变量：光照 因变量：颜色1941年，美国人：鲁宾和卡门hTs CQ 植物18QC18Q+ HQ植物 O光合作用释放的氧气来 自水相互对照：自变量：标记物质 因变量：O2的放射性要点二、光合作用过程及原理的应用1、光合

3、作用过程图解光能2Q醛J葡樹S+BO2、光反应阶段和暗反应阶段的区别和联系项目光反应暗反应区别场所类囊体囊状结构的薄膜上叶绿体基质条件需色素、光、酶不需色素、光，需要酶物质变化（1）水的光解（2）ATP的生成（1）CO的固定（2）G的还原能量变化叶绿素将光能转化为活跃的化学能储 存在ATP中。ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化 学能。两者联系（1） 光反应为暗反应提供 ATP和还原剂H，暗反应为光反应提供 ADP和Pi（2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是 物质和能量转化的完成阶段。二者是光合作

4、用全过程的两个阶段，是相辅相成的。要点诠释： 光反应必须在光下进行，而暗反应有光无光都可以进行。 催化光反应与暗反应的酶，其种类和场所均不同，前者分布在类囊状膜上，后者分布在叶绿体基质中。3、光合作用反应式及其元素去向r光能 +6CQ + I2H2O 叶绿体C3H12 Q+ 6HbO)+ 6C2要点诠释：上述方程式表示光合产物只是单糖，实际上光合产物主要是糖类，包括单糖（葡萄糖和果糖）、二糖（蔗糖）、【高清课堂：光合作用（二）光合作用原理及其应用】多糖（淀粉），其中以蔗糖和淀粉最为普遍，但也有一些实验证明，蛋白质、脂肪也是光合作用的直接产物。因 此对光合作用应该理解为有机物和氧更为确切。 要点

5、三、光合速率（光合强度）及其影响因素1、光合速率的概念及表示方法光合速率是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行光合作用的量 可以用CO吸收量、Q释放量、有机物的生成量作指标2. 光合速率的测定光下实测值：表观光合速率（净光合速率）暗处：呼吸速率真光合速率=表观光合速率+呼吸速率3、影响光合速率的因素光照强度探究光照强度对光合作用强度的影响实验流程：O?等）打出小圆形叶片（30片）：用打孔器在生产旺盛的绿叶上打出（直径=1cm）抽出叶片内气体：用注射器（内有清水、小圆形叶片）抽出叶片内气体（小圆形叶片沉水底：将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到 水

6、底对照实验及结果:烧杯小圆形叶片加富含CC?的清水光照强调叶片浮起数量甲10片20ml强多乙10片20ml中中丙10片20ml弱少 实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强（校园行叶片中产生的 O?多, 浮起的多（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响 二氧化碳是光合作用的原料，通过影响暗反应来影响光合效率。植物的光合效率在一定范围内随着CO浓度的增强而增强， 但当CO浓度达到一定浓度时， 光合效率不再增强。 如果co浓度继续升高，光合作用 不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CC?中毒而影响植物正常的生长发育。CC?浓度仅为0.03%，因此适当增加空气中CC?浓度,

7、植物的光合作用的最适 co浓度为0.1%，而空气中的可以提高光合作用速率。要点诠释：易错易混概念：CC?补偿点和co饱和点CC?浓度称为CO补偿点。CC?浓度称为CC?的饱和点（见下图）植物光合作用吸收的 CC?与呼吸作用释放的 CC?相等时的co达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加，这时的CO增多。 农业生产启示温室栽培植物时适当提高室内co?的浓度，如放一定量的干冰或多施有机肥，使其吸收（3 ）温度对光合作用的影响 温度直接影响光合作用中所需酶的活性，对光合作用的影响很大。在低温中，植物酶促反映速率下降，限制了光合作用的进化；在高温环境中，叶绿体和细胞质的结构会遭到破坏、叶绿体的酶反应钝

8、化。 低温会影响光合酶的活性，植物净化光合速率较低；较高温度使呼吸作用加强，净光合速率下降。 最适温度：一般植物可在10C35C正常地进行光合作用，其中以25C30C最适宜，在 35C以上时光合作用开始下降，40C50C时即完全停止。 农业生产启示：适时播种；温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降低温度。要点四、 光合作用和呼吸作用的关系、化能合成作用1、光合作用和呼吸作用的关系光合作用（以C3植物为例）呼吸作用（以有氧呼吸为例）相关细胞叶肉细胞所有生物细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外）相关细胞器叶绿体细胞质基质和线粒体生物类型自养生物绿色组织自养生物和异养生物实质物质无机物7有机物有机物

9、7无机物或不彻底氧化产物能量光能7活泼化学能7稳定化学能稳定化学能7 ATP中活泼化学能反应阶段光反应阶段、暗反应阶段有氧呼吸分三个阶段相关反应式光反应：HK7 Q+ H ( NAD PHADN Pi 7 ATP一 C6H12Q7 2C3HO + 4H + Q二 2C3HO+6H76CO20H+Q暗反应：C(272C7CH2O+HO三 24H + 6Q712HO+Q(大量)总反应式酶6CO + 12H2OC6H2Q + 6H2O + 6Q酶C6H2C6 + 6H 2O + 6026CO + 12H 2O+ 能量2、光合作用和呼吸作用在H和ATP方面的比较来源去路H光合 作用光反应中水的光解作为

10、还原剂用于暗反应阶段中还原C形成（CHC）等有氧 呼吸第一阶段从葡萄糖到丙酮酸及第二阶段 丙酮酸和水分解产生用于第三阶段还原 Q产生HO冋时释放大量 能量ATP光合 作用光反应阶段 ATP合成所需能量来自色素 吸收的太阳光能用于暗反应阶段 C3还原时能量之需，以稳定化 学能形式储存于有机物中。有氧 呼吸第一、二、三阶段均产生，第三阶段产 生最多，能量来自有机物氧化分解作为能量通货用于各项生命活动3、生物的代谢类型及化能合成作用（1 ）新陈代谢类型:*光合作用：绿色植物等r自养型新陈代谢同化作用异养型L化能合成作用人、动物、大部分细菌需氧型（有氧呼吸型）：绝大多数生物（2） 土壤中硝化细菌的化能

11、合成作用：除了绿色植物，自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用， 这些细菌也属于自养生物。例如，生活在土壤中的硝化细菌，不能利用光能，但是能将土壤中的氨（NH）氧化成亚硝酸（HNQ）,进而将亚硝酸氧化成硝酸（HNQ）。硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成 为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的自命活动。硝化细菌化能合成反应式如下：2叫+302 F17 2测0尹2比0+能量2HNQ尹6砌化细自2HNO3+能I【典型例题】类型一：文字题例1、番茄幼

12、苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是（A. 光反应强度升高，暗反应强度降低B. 光反应强度降低，暗反应强度降低C. 反应强度不变，暗反应强度降低D. 反应强度降低，暗反应强度不变【答案】B【解析】Mg是叶绿素的成分，而叶绿素存在叶绿体的类囊体薄膜上，光反应也在类囊体薄膜上进行，因此在缺 Mg的培养液中培养光反应受影响，暗反应在叶绿体基质中进行，需要光反应提供能量，因此光反应强度降低， 暗反应强度也降低。【总结升华】本考查光合作用的过程，需要同学生深刻理解光合作用的过程。【举一反三】：）适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要02只要提供02,线粒体就

13、能为叶绿体提供CQ和ATP.无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP叶绿体和线粒体都有 ATP合成酶，都能发生氧化还原反应D【变式一】 下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是（ABD.【答案】【变式二】下列关于叶绿体和线粒体的比较的叙述，正确的是（ABCC）C6H2QT Gt co叶绿体中可发生 CQt C3T C3H2Q，在线粒体中则会发生D.【答案】ATP和H在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中随水的生成而产生 光能转变成化学能发生在叶绿体中，化学能转变成光能发生在线粒体中 都具有较大膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行DA.B.【变式三】用18Q标记的H2Q浇灌植物，

14、在光照充足的条件下，植物体内及周围空气中存在18Q同位素的物质及其相应生理过程的叙述中，不正确的是（）植物周围的氧气中一一光合作用的光反应植物体内的二氧化碳中一一有氧呼吸的第二阶段植物周围的水蒸气中一一植物的蒸腾作用植物体内的有机物中一一利用外界二氧化碳进行光合作用暗反应DC.D.【答案】类型二：图解题 例2、下图为某植物叶肉细胞中的两种膜结构以及发生的化学反应，下列有关叙述错误的是（A.B.C.D.【答案】图图图图BA B中两种生物膜分别存在于叶绿体和线粒体B膜上H主要来源于葡萄糖的分解，其反应速率受温度的影响A上产生的Q2能被图B所在的结构利用，至少穿过 4层生物膜A和图B所示的反应，除了

15、产生图中所示的物质外，都能产生ATP等物质【举一反三】：【变式一】AD表示相关过程，ae表示有关物下图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸过程及其关系的图解，其中 质，据图回答：(1)(2)(3)(4) 过程，光图中b物质表示A过程表示C过程进行的主要场所是o在利用塑料大棚栽培蔬菜时，如果遇到阴雨连绵的天气，可采取适当降低 以利于有机物的积累。o，它为B过程提供了 d、e的措施，抑制（填字母）【答案】(1)(2)(3)(4)CQ的量）的变化曲线，下Q2光反应H、ATP线粒体温度C、D 类型三：曲线题例4、下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率（时间单位、单位叶面积吸收 列叙述错误的是（）

16、A.B. 在C. 在D. 在9: 3011: 00之间，花生净光合率下降的原因是暗反应过程减缓11: 0012: 30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米得多17: 00时，玉米和花生的单位叶面积释放C2速率相同18: 30时，玉米即能进行光反应，也能进行暗反应【答案】B【解析】从图中可知，在9:30 11:00之间，花生净光合速率下降，原因是CQ的不足，导致暗反应过程减慢;在11:00 12:30之间，花生的净光合速率低于玉米，因此花生的单位叶面积有机物积累量比玉米少。由于净光 合速率可用单位叶面积释放O速率表示，因此在 17:00时，玉米与花生的净光合速率相等，即单位面积释放的C2速率相同。在18: 30时，玉米净光合速率大于零，表明此时仍能进行光合作用，即光反应与暗反应都能进行。【总结升华】本题考查光合作用强度及图像识别相关知识。【举一反三】：【变式一】下图表示在一定范围内，不同环境因素与水稻叶片光合作用强度的关系，对其描述不正确的是（A.B.C .D.【答案】如果横坐标是如果横坐标是 如果横坐标是光照强度, 如果横坐标是光照强度,BCQ含量，则a为强光，b为弱光CQ含量，则a为红光，b为白光a温度较适宜，b温度较低a的CQ含量较高，b的CQ含量较低此值越）8A.B.C.D.【答案】【变式二】下图所示叶