高中生物人教版必修一课件第5章第4节第2课时光合作用的原理和应用

第2课时

光合作用的原理和应用一二三四一、光合作用的概念

一二三四二、光合作用的探究历程

一二三四一二三四预习反馈连线。一二三四三、光合作用的过程1.反应式2.过程

一二三四预习反馈1.判断正误。(1)光反应为暗反应提供[H]和ATP;暗反应为光反应提供ADP和Pi。(

√

)(2)光反应产生的ATP可用于核糖体合成蛋白质。(

×

)(3)光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂。(

√

)(4)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后,可完成暗反应。(

√

)2.下列物质,可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有

(

)A.H2O、CO2、ATP

B.O2、H2O、ATPC.H2O、ADP、Pi

D.ADP、C3、H2O答案:C一二三四四、光合作用原理的应用及化能合成作用1.光合作用强度一二三四2.探究光照强度对光合作用强度的影响

一二三四3.化能合成作用

一二三四预习反馈1.连线。一二三四2.判断正误。(1)光照强度对光合作用强度的影响实验中,可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。(

√

)(2)探究实验中,小圆形叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了CO2。(

×

)(3)绿色植物和硝化细菌都为自养生物,都可通过光合作用制造有机物。(

×

)(4)化能合成作用与光合作用所利用的无机物原料都是CO2和H2O。(

√

)(5)原核生物都是异养生物。(

×

)(6)自养生物合成有机物时只能利用光能。(

×

)探究点一探究点二探究点三光合作用的发现历程问题情景在光合作用的发现过程中,科学家们利用了对照实验,使实验结果和结论更加科学、准确。尝试分析填写下列实验的变量。探究点一探究点二探究点三

探究点一探究点二探究点三典例剖析下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图,下列有关叙述正确的是(

)

A.两实验均需进行“黑暗”处理,以消耗细胞中原有的淀粉B.两实验均需要光的照射C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照D.两实验均可证明光合作用的产物有O2探究点一探究点二探究点三解析:恩格尔曼的实验进行“黑暗”处理的目的是防止光的干扰;萨克斯的实验进行“黑暗”处理,目的是消耗掉细胞中原有的淀粉。恩格尔曼的实验和萨克斯的实验均需要光的照射。萨克斯的实验中,暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。恩格尔曼的实验可证明O2是光合作用的产物;萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物,但不能证明O2是光合作用的产物。答案:B探究点一探究点二探究点三活学活练1.历经一个半世纪,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,相关叙述正确的是(

)A.普利斯特利指出了光在植物更新空气这个过程中起关键作用B.萨克斯的实验中,叶片在暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质C.恩格尔曼的实验中,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,用18O标记CO2,证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2探究点一探究点二探究点三解析:普利斯特利通过实验证明植物能净化空气,但并未指出光在植物更新空气这个过程中起关键作用,A项错误;萨克斯的实验中,叶片在暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质,从而证明光合作用能合成淀粉,B项正确;恩格尔曼的实验发现光合作用的场所是叶绿体,产物有氧气,但并未定量分析生成的氧气量,C项错误;鲁宾和卡门采用同位素标记法用18O分别标记H2O和CO2,证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2,D项错误。答案:B探究点一探究点二探究点三2.下图为某同学设计的相关实验,下列关于该实验的叙述,正确的是(

)A.该实验目的是证明光合作用需要光B.该实验的因变量是淀粉的有无C.甲为实验组,乙为对照组D.实验前,甲组需要“饥饿”处理,乙组不需要“饥饿”处理答案:B探究点一探究点二探究点三光合作用的过程问题情景观察教材中光合作用过程示意图,尝试分析光反应、暗反应阶段的区别和联系。探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三归纳提升1.光反应和暗反应之间的联系(1)光反应为暗反应提供两种重要物质:[H](NADPH)和ATP,[H]既可作还原剂,又可提供能量;暗反应为光反应也提供三种物质:ADP、Pi以及NADP+,注意产生位置和移动方向。(2)暗反应有光无光都能进行。若光反应停止,暗反应可持续进行一段时间,但时间不长,故晚上一般认为只进行呼吸作用,不进行光合作用。探究点一探究点二探究点三2.利用同位素示踪法判断光合作用中C、H、O的转移途径探究点一探究点二探究点三3.环境改变时光合作用中各物质含量的变化分析(1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方面综合分析示例:CO2供应正常,光照停止时,C3的含量变化探究点一探究点二探究点三(2)物质含量变化的比较

探究点一探究点二探究点三典例剖析图1表示光合作用部分过程的图解,图2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的变化曲线。据图回答下列问题。探究点一探究点二探究点三(1)图1中A表示的物质是

,它由

产生,其作用主要是

。

(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自

。若用放射性同位素标记14CO2,则14C最终进入的物质是

。

(3)图2中曲线a表示的化合物是

,在无光照时,其含量迅速上升的原因是

。

(4)曲线b表示的化合物是

,在无光照时,其含量下降的原因是

。

探究点一探究点二探究点三解析:(1)光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP,由此可确定A是[H],[H]是由水光解后经一系列过程产生的,其作用主要是用于C3的还原。(2)光反应中,光能转换为活跃的化学能储存于ATP中,14CO2的同化途径为

→(14CH2O)。(3)(4)题干中曲线a、b分别表示C3和C5的含量变化。光照停止后,光反应停止,[H]和ATP下降,C3的还原减弱直至停止,而CO2的固定仍将进行,因此C3含量相对升高,C5含量相对下降。答案:(1)[H]水在光下分解用于C3的还原(2)太阳光能(14CH2O)(3)C3

CO2与C5结合形成C3继续进行且C3不能被还原(4)C5

C5与CO2结合形成C3继续进行且C3不能被还原为C5探究点一探究点二探究点三活学活练1.将植物栽培在光照、温度适宜,CO2充足的条件下,如果将环境中CO2含量突然降至极低水平,此时叶肉细胞中C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是

(

)A.上升、下降、上升B.下降、上升、下降C.下降、上升、上升 D.上升、下降、下降解析:在其他条件都适宜的前提下,CO2含量突然降低会导致CO2的固定受阻,致使C3化合物的来源受阻,C5化合物的去路受阻。而C3化合物的还原过程仍然在进行,导致C3化合物因不断被还原而减少,C5化合物因不断产生而增加,C3化合物的来源不足,致使ATP的利用减少,含量上升。答案:C探究点一探究点二探究点三2.右图为叶绿体亚显微结构图,下列关于其结构与功能的叙述,不正确的是(

)A.①和②均为选择透过性膜B.光反应的产物有O2、[H]、ATP等C.③上的反应需要光,不需要酶,④中的反应不需要光,需要多种酶D.光能转变为活跃的化学能在③上进行,活跃的化学能转变为稳定的化学能在④中完成解析:光反应阶段需要酶。答案:C探究点一探究点二探究点三影响光合作用的因素问题情景下图示为科学家研究环境因素对同一植物光合作用强度的影响,请尝试解决有关问题。探究点一探究点二探究点三1.该科学家的研究实验中有几个自变量?答案:有CO2浓度、光照强度和温度三个自变量。2.光照强度对光合作用强度有何影响?光照强度为a时,造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是什么?答案:在一定光照强度范围内,随着光照增强,光合作用强度增大,当光照强度超过一定范围,光合作用强度不再随着光照增强而增大。光照强度为a时,造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同。探究点一探究点二探究点三3.光照强度为b时,造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是什么?试解释其作用原理。答案:曲线Ⅰ和Ⅱ的CO2浓度相同,光照强度为b时,二者光合作用强度存在差异,说明造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度。温度影响与光合作用有关的酶的活性,进而影响光合作用强度。4.通过该坐标曲线的分析,谈一谈一个坐标系中出现多个自变量的分析思路。答案:仍然遵循单一变量原则,分析某一个变量时,其他变量保持相同条件。探究点一探究点二探究点三归纳提升影响光合作用的因素及在农业生产中的应用探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三探究点一探究点二探究点三特别提醒光合速率辨析(1)净光合速率和真正光合速率①净光合速率:常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。②真正光合速率:常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。③光合速率与呼吸速率的关系:a.用非绿色组织或黑暗条件下的绿色组织测得的数值为呼吸速率;b.绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数据为净光合速率;c.真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。探究点一探究点二探究点三(2)多因子变量对光合速率的影响

①当在P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素,随其不断加强,光合速率不断提高。②当在Q点时,横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因素,要想提高光合速率,可采取适当改变图示中的其他因素的方法。探究点一探究点二探究点三典例剖析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(即单位时间、单位叶面积吸收CO2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。探究点一探究点二探究点三(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是

。

(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高

(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。

(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是

。

探究点一探究点二探究点三解析:(1)据图判断,光照强度低于a时,两条曲线基本是相同的,说明此时影响甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)b光照强度下,甲组植物已达到光饱和点,再增加光照强度,光合作用强度也不再增加。要使其光合作用强度升高,可以考虑影响光合作用的其他环境因素,如提高CO2浓度等。O2浓度不是影响光合作用的环境因素。(3)乙组处于低光照的环境中,与甲组相比光合作用强度偏低,这种差异是环境不同造成的,而乙组植株的遗传物质未发生改变,将其产生的种子播种后得到的盆栽苗置于与甲组相同的环境中,盆栽苗的光合作用强度就会与甲组植株相同。答案:(1)光照强度(2)CO2浓度(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的探究点一探究点二探究点三活学活练1.某同学想探究二氧化碳浓度与光合速率的关系。取A、B、C、D四株都有5片叶的小白菜,分别用直径1cm的打孔器打出叶圆片10片,并设法抽去叶片内的气体使之在水中下沉,置于光下。取100mL三角瓶4个,编号1~4,按下表操作(光照、温度相同且适宜)并记录结果。下列评价或修正不合理的是(

)探究点一探究点二探究点三A.自变量二氧化碳浓度的控制不严格B.只要控制光照、温度相