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1、第2课时光合作用的过程及原理的应用学习导航1.结合实例及教材图515，掌握光合作用的光反应和暗反应过程以及二者的关系。2.联系日常生活实际，思考影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实践应用。重难点击1.光合作用的过程。2.影响光合作用的因素。方式一后羿射日是我国古代的传说，故事内容大致为：古时候天上有十个太阳，大地干涸焦枯，草木不生，人们难以生存。英雄后羿力大无比，箭法精准，射掉了九个太阳，剩下现在的一个太阳，使光照和温度适宜，万物复苏，草木茂盛。这个神话说明光照和温度会影响植物的光合作用。光合作用的原理是怎样的？还有哪些因素会影响光合作用呢？方式二叶绿体中的色素吸收光能后，要发生一系列的
2、变化，最终转变成可被利用的有机物。这个过程受到多种因素的影响，在农业生产中，这些原理得到了充分的应用，大大提高了农产品的产量。一、光合作用的过程1.反应式：CO2H2O(CH2O)O2。2.光合作用的过程(1)光反应阶段场所：在叶绿体类囊体的薄膜上进行。条件：必须有光、叶绿体中的色素和酶。过程水的光解：2H2O4HO2；ATP的生成：ADPPiATP。能量转变：光能ATP中活跃的化学能。(2)暗反应阶段场所：在叶绿体基质中进行。条件：需要多种酶参与。过程CO2的固定：CO2C52C3；C3的还原：2C3H(CH2O)C5。能量转变：ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能。下图是光合作用
3、的过程图解，请据图分析：1.图中各种物质分别是什么？答案叶绿体中的色素；O2；H；ATP；2C3；CO2；(CH2O)。2.过程、分别是什么？发生的场所分别在哪里？答案是光反应，发生在叶绿体类囊体的薄膜上；是暗反应，发生在叶绿体的基质中。3.光反应为暗反应提供了哪些物质？暗反应为光反应又提供了哪些物质？答案光反应为暗反应提供了ATP和H。暗反应为光反应提供了ADP和Pi。4.叶绿体中ATP、ADP的运动方向是怎样的？答案ATP：类囊体薄膜叶绿体基质。ADP：叶绿体基质类囊体薄膜。5.若突然停止光照，光反应和暗反应如何变化？答案光反应立即停止，暗反应仍能进行一小段时间，最终也停止。6.如果给植物
4、提供14CO2，光合作用中放射性依次出现在哪些物质中？答案依次出现在CO2、C3、(CH2O)中。7.如果给植物提供HO，光照下较长时间后，放射性会出现在哪些物质中？答案出现在氧气、水、C3、二氧化碳、丙酮酸和(CH2O)等中。解析经光合作用后氧气中含有放射性，同时经过有氧呼吸，丙酮酸、二氧化碳中也有了18O，再经过光合作用，C3和(CH2O)中也有了18O。知识整合在光合作用中，光反应为暗反应提供了ATP和H；暗反应为光反应提供了ADP和Pi；光照停止，光反应立即停止，暗反应仍能进行一小段时间，最终也停止。光合作用中14CO2的同化途径为：14CO214C3(14CH2O)。1.白天，叶绿体
5、中ATP和ADP的运动方向是()A.ATP与ADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动B.ATP与ADP同时由叶绿体的基质向类囊体薄膜运动C.ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP的运动方向正好相反D.ADP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ATP则向相反方向运动答案C解析ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP的运动方向正好相反。2.如图为叶绿体的结构与功能示意图，下列说法错误的是()A.结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能B.供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2C3甲C.结构A释放的氧气可进入线粒体中D.叶绿体中的色素主要分布于类囊体腔中答案D解析叶绿体中的色素主要分布于
6、类囊体的薄膜上。二、探究光照强度对光合作用的影响1.光合作用强度的表示方法2.探究光照强弱对光合作用强度的影响(1)实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多。(2)实验流程打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(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(O2等)小圆形叶片沉到水底：将抽出内部气体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底强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入20mL富含CO2的清水
7、，各放入10片小圆形叶片，用强、中、弱三种光照分别照射观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量(3)实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多，说明在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。结合细胞呼吸，人们用下面的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系，请分析：1.图中A、B、C各点代表的生物学意义分别是什么？答案A点：光照强度为零，只进行细胞呼吸。B点：光合作用强度等于呼吸作用强度，为光补偿点。C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点。2.OA段的含义是什么？其大小主要受哪种环境因素的影响？答案OA段代表呼吸作用强度
8、。其大小主要受温度的影响。3.DE段的含义是什么？如果此时想增加光合作用强度，可以采取哪些措施？答案DE段光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。可以通过调整温度和增加CO2浓度等措施增加光合作用强度。4.若光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25和30，这是在25测得的曲线，若温度升至30，曲线中A点、B点将如何变化？答案A点下移，B点右移。5.通过实验测得一片叶子在不同光照强度下气体吸收和释放的情况如下图所示。那么曲线中AB段(不包括A、B两点)中哪些过程是存在的(用下图字母表示)?答案c、d、e、f。知识整合光照强度为0，此时只进行细胞呼吸；随光照增强，光合作用逐渐加强，当光合作
9、用强度等于呼吸作用强度时，CO2既不吸收也不释放，这时的光照强度称为光补偿点；随光照继续增强，光合作用逐渐加强，当光合作用强度达到最强时，这时的光照强度称为光饱和点，此时以后限制光合作用的不再是光照强度。3.下列四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是()答案C解析叶片沉入水底是由于细胞间隙的空气被抽取掉。所以哪一个叶片最先产生大量的氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就最先浮上来。由于自来水中含有CO2,25的温度较为适宜，光照是光合作用必需的条件，所以C选项所示的叶片最先浮起来。4.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25和30，如图表示30时光合速率与光照强度的关系。若温度降到2
10、5(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是()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、上移答案C解析图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用速率。据题意，由于光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度不同，当温度由30降到25时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用速率增大，d点上移。b点表示光合作用速率细胞呼吸速率，在25时细胞呼吸作用速率降低，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸速率相等，需降低光照强度以使光合作用速率减弱，即b点左移。三、其他环境因素对光合作用的影响及应用、化能
11、合成作用1.其他环境因素对光合作用的影响(1)温度：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度，据此请在坐标系中画出温度和光合作用强度的关系曲线(一般植物的适宜温度在35左右)。答案如图所示(2)二氧化碳浓度在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增大而增加；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加。(3)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响ATP的合成；缺少Mg会影响叶绿素的合成。2.将下列生产实例和利用的光合作用原理连接起来3.化能合成作用(1)自养生物和异养生物自养生物：绿色植物等能将二氧化碳和水等无机物为原料合成糖类等有机物。异养生物：人、动物、真菌以及大多数细菌，细
12、胞中没有叶绿素，不能进行光合作用，它们只能利用现成的有机物来维持自身的生命活动。(2)化能合成作用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。实例：硝化细菌硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸这两个过程中释放出的化学能，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生命活动。科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图，请据图分析：1.光照强度为a时，曲线和重合说明什么？此时造成曲线和光合作用强
13、度差异的原因是什么？答案光照强度为a时，曲线和重合说明温度不是限制因素，光照强度才是限制因素。此时造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同。2.光照强度为b时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是什么？答案温度的不同。3.光照强度为c时，每条曲线都呈现水平状态，说明什么？答案此时每条曲线都达到了光饱和点，光合作用不再上升。知识整合影响光合作用速率的外界因素有多种，光照强度、温度、二氧化碳浓度等都有影响，多种因素同时起作用时，哪个因素最缺乏，哪个就是限制因素。5.下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是()答案D解析温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用，高温使酶
14、失活而导致光合作用强度下降，所以D选项应该是一条先升高后下降的曲线。6.如图曲线表示黄豆在最适温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如图曲线的变化。下列分析合理的是()A.与y点相比较，x点时叶绿体中C3含量低B.在y点时，适当升高温度可导致曲线由变为C.制约x点时的光合作用因素主要是叶绿体中色素的含量D.制约z点时的光合作用因素可能是二氧化碳浓度答案D解析与x点相比较，y点光照强度更大，产生的H和ATP更多，被还原的C3就多，所以y点时C3含量要低于x点；在y点时适当降低或升高温度都会导致光合速率降低，因为此时已经是最适温度；制约x点时的光合作用因素为光照强度；制约z点时的光合作用因素可能是二氧化碳的浓度太低，抑制了暗反应的进行，进而影响了光合作用速率。1.以下反应过程在叶绿体基质中完成的变化有()H2OHO2ATPADPPi能量2C3(CH2O)C5CO2C52C3A.B.C.D.答案C解析叶绿体基质中完成的是暗反应，有。2.光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成糖类所需要的能量分别来自()A.细胞呼吸产生的ATP和光能B.都是细胞呼吸产生的ATPC.光能和光反应产生的ATPD.都是光反应产生的ATP答案C解析光合作用中水的分解
