27版53高中同步新教材生物必修1人教版疑难破第5章　光合作用过程及其影响因素

第5章细胞的能量供应和利用07光合作用过程及其影响因素重难点光合作用过程

光反应阶段暗反应(碳反应)阶段场所类囊体膜叶绿体基质条件光、光合色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+等CO2、酶、ATP、NADPH等物质变化①水的光解:H2O

H++O2+e-②NADP++H++2e-

NADPH③ADP+Pi+能量

ATP①CO2的固定:CO2+C5

2C3②C3的还原:2C3

C5+(CH2O)能量转化光能→ATP和NADPH中的化学能ATP和NADPH中的化学能→(CH2O)中的化学能联系①物质联系:光反应生成的ATP和NADPH供暗反应中C3的还原,而暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+;②能量联系:光反应为暗反应提供了活跃的化学能,暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能

特别提醒叶绿体的形态结构与功能相适应

易错警示1.C3还原消耗的能量来自ATP和NADPH,同时NADPH(还原型辅酶Ⅱ)还作为还原剂。2.暗反应不直接依赖光,若光反应停止,而NADPH和ATP还没有消耗完,暗反应可继续进行一段时间。归纳总结1.反应物中,H2O中的O以O2的形式释放出去,CO2中的O进入有机物。2.反应物CO2中C的转移途径:CO2→C3→(CH2O)、C5。1.环境变化时光合作用过程中各物质的含量变化分析

光照强度

CO2浓度

变化由强到弱由弱到强由充足到不足由不足到充足分析①过程减弱↓ATP、NADPH减少↓②过程减弱,③过程正常↓C5减少,C3增加①过程增强↓ATP、NADPH增加↓②过程增强,③过程正常↓C5增加,C3减少③过程减弱↓C3减少,C5增加↓②过程减弱,①过程正常↓ATP、NADPH增加③过程增强↓C3增加,C5减少↓②过程增强,①过程正常↓ATP、NADPH减少模型

2.影响光合作用强度的环境因素及其应用

原理应用光照强度光照影响光反应阶段ATP、NADPH的产生,进而影响暗反应阶段①间作套种的农作物合理搭配,林带树种合理配置,充分利用光能;②适当提高光照强度可增加大棚作物产量CO2浓度CO2作为原料通过影响暗反应阶段C3的合成,从而影响光合作用强度在农业生产上可以通过“正其行,通其风”、增施农家肥等增大CO2浓度,提高光合作用强度温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性来影响光合作用强度冬季种植蔬菜用大棚来提高温度水①主要影响叶片气孔的开闭,进而影响CO2进入叶片进行暗反应;②水是光合作用的原料之一合理灌溉等无机盐①N:酶、ATP的组成元素之一;②P:参与ATP、生物膜的组成;③Mg:参与叶绿素的组成合理施肥:在一定浓度范围内,增大必需元素的供应,可提高光合作用强度3.光合作用过程与呼吸作用过程的区别与联系

物质联系氧元素

碳元素

氢元素

能量联系

勘破疑难1.C3的初始值高于C5。2.光照强度影响C3的还原(即C3的消耗)。3.CO2浓度影响CO2的固定(即C3的生成)。4.C5、ATP、NADPH变化一致,与C3变化相反。各物质的含量取决于其生成速率和消耗速率的大小关系。5.左栏的过程分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化,而非长时间。勘破疑难光合作用的影响因素若叶肉细胞运输(CH2O)受阻,使产物积累,也会抑制光合作用。知识拓展1.间作主要考虑阴生植物和阳生植物间行种植,合理利用光能。2.轮作主要考虑不同作物对无机盐需求的差异,有利于均衡土壤养分。易错警示合理施肥需要注意不能“过度施肥”,超过一定浓度后,植物会因土壤溶液浓度过高发生渗透失水

而萎蔫甚至死亡。知识拓展硝化细菌通过化能合成作用,利用CO2等合成有机物。

典例1光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分,各自又具有相对的独立性。如图是某植物光合作用

和细胞呼吸过程示意图,其中Ⅰ~Ⅵ代表物质,①~⑤代表过程。下列叙述错误的是

()

A.图中Ⅵ被相邻细胞利用至少需要穿过6层生物膜B.图中Ⅱ和Ⅴ是同一种物质,Ⅰ和Ⅳ是不同物质C.图中①~⑤均伴随着ATP的合成或水解,在③④⑤中,④合成的ATP最多D.若光照强度突然减弱,短时间内叶绿体中含量随之减少的物质有C3、ATP、NADPH

D

解析

A(√)Ⅵ(CO2)在线粒体基质产生,在相邻细胞叶绿体基质中被利用,至少需要穿过6层生物膜(2层线粒体膜+1层细胞膜+1层相邻细胞的细胞膜+2层相邻细胞的叶绿体膜)D(✕)若光照强度突然减弱,短时间内光反应产生ATP、NADPH减少,被还原的C3减少,即生成C5减少,则剩余的C3增多,C5含量减少题图解读①CO2的固定;②C3的还原;③有氧呼吸第一阶段;④有氧呼吸第三阶段;⑤有氧呼吸第二阶段;Ⅰ是NADPH;Ⅱ是O2(水光解产物);Ⅲ是CO2,与C5结合形成C3;Ⅴ与有氧呼吸前两个阶段产生的Ⅳ参与有氧呼吸第三阶段形成水→Ⅴ是O2,Ⅳ是NADH;Ⅵ是有氧呼吸第二阶段的产物CO2。

典例2研究光合作用的原理可用于指导农业生产实践,下列相关叙述错误的是

()A.光照充足,昼夜温差大,有利于光合产物的积累B.植物工厂可通过延长光照时间、补充红蓝组合光等方式提高产量C.施加有机肥既可补充CO2,又可为作物生长提供多种无机盐D.“通风”是为了确保大田中氧气的含量,从而提高作物产量

D

解析

A(√)光照充足时,光反应产生的ATP和NADPH多,促进暗反应进行;昼夜温差大,夜间呼吸作用减弱,有机物消耗减少,有利于有机物积累B(√)红光和蓝紫光是光合色素主要吸收的光,延长光照时间可增加光反应时长,增加光合产物C(√)有机肥分解产生CO2(暗反应原料)和矿质元素(如N、P等无机盐)D(✕)“