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1、学习必备欢迎下载能量之源光与光合作用【2】班级小组姓名小组评价教师评价一、学习目标1、光合作用的定义2、光合色素主要包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。3、光合作用的过程总反应式：CO2 + H2O （CH2O ）+ O26CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O24、影响光合作用的因素（ 1）光照：光强度、光质都可以影响光合速率。光照强度：在一定光强度范围内，光合速率随光强度的增大而增大。光质： 由于色素吸收可见太阳光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少， 故不同颜色的光对光合作用的影响不一样。白光下光合效率最高，红光和蓝紫光下光合效率较高，绿光下光合效率最低。（ 2）CO2浓
2、度：在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增大而增大。（ 3）温度：温度是通过影响酶的活性来影响光合作用效率的。（ 4）矿质营养：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。矿质元素能够直接或间接影响光合作用。二、教材分析重点难点与疑点1、重点难点是光合作用的定义、光合色素、光合作用的过程等。2、疑点是影响光合作用的因素等。三、学法指导1了解研究光合作用的发现过程，从而理解研究光合作用过程的一般方法。2理解叶绿体中光合色素的种类及作用。3通过对光合作用过程的分析，掌握光合作用过程的意义。4分析影响光合作用的因素及其在农业生产中的指导意义。5掌握提取和分离叶绿体中光合色素的原理及方法。四、叶绿
3、体的结构结合讲解叶绿体的结构，教师归纳：结构：外膜，内膜，基质，基粒（由类囊体构成）与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。光合色素的作用是光能。思考：1为什么 植物的叶片一般是绿色的？2叶绿素形成的条件是什么？3植物体内含有色素的细胞器有哪些？4生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？5绿色植物在CO2等量时哪种光下光合产物最多？6用绿色、红色、蓝色、紫色玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的是 哪种颜色的玻璃罩？为什么？7为什么要用酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂来提取色素？光能叶绿体光能叶绿体精选学习资料 - -
4、- - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习必备欢迎下载答案 ：绿叶几乎不吸收绿光，绿光被反射， 因此植物的叶片一般是绿色的；有光照和Mg 等；叶绿体和液泡；无色；白光；绿色，因为植物几乎不吸收绿光；因为色素只溶于在机溶剂。五、课文解读（一） 、光合作用发现的历史1648 年比利时的范 ?海尔蒙特（V.Helmont ）第一次试图用定量的方法研究植物的营养素来源。通过该实验他认为，植物生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤。1771 年英国的普利斯特莱（J.Priestley）通过植物和动物之间进行气体交换的实验，第一次成功地应用化学的方法研
5、究植物的生长，得知植物生长需要吸收CO2，同时释放出O2。1779 年荷兰的扬 ?英根豪斯（J.Ingenhousz）把带叶的枝条放到水里。这些叶在阳光下产生氧气，在暗处并不产生氧气。扬?英根豪斯认为植物需要阳光才能制造出氧气。1864 年萨克斯（ J.von Sachs）采用碘液检测淀粉的方法，确定叶片在光下能产生淀粉。1940 年鲁宾（ S.Ruben）和卡门（ M.Kamen ）运用放射性同位素标记法，通过小球藻的实验证明了光合作用释放的氧气来自水，糖类中的氢也来自水。1948 年美国的梅尔文 ?卡尔文（M.Calvin ）报告了历时10 年的科研成果，他用14C标记的 CO2追踪了光合
6、作用过程中碳元素的行踪，从而了解到光合作用中复杂的化学反应。次序年代 科学家实验材料实验过程实验现象结论2 1864 萨克斯（德）叶片绿色植物暗处理后，一半，一半，后经处理遮光部分颜色曝光部分颜色绿色植物在光合作用过程中3 1880 恩 吉 尔曼（德）水绵和好氧性细菌把水绵和好氧性细菌的临时装片置于环境中：用极细光束照射水绵；装片完全暴露于光下。好氧细菌集中在好氧细菌集中在4 20世纪30 年代鲁 宾 和卡门（美）绿色植物、氧的同位素H218O 和C18O2向第一组植物提供H218O和CO2；向第二组植物提供H2O和C18O2第一组释放的氧全是第二组释放的氧全是思考： 1880 年，德国科学家
7、恩吉尔曼实验1之所以选用水绵做实验材料是因为水绵有叶绿体，且螺旋分布在细胞中，便于进行观察。2选用黑暗且没有空气的环境可排除实验前环境中的影响， 确保实验的准确性。3 先选用极细的光束且用好氧细菌检测能准确判断水绵细胞中然后用完全曝光的水绵与之，从而证明了。（二） 、光合色素与光能的捕获和转化叶绿素 a（蓝绿色）叶绿素叶绿色 b（黄绿色）绿叶中的色素胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习必备欢迎下载叶黄素（黄色）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。白光下光合作用最强，其次
8、是红光和蓝紫光，绿光下最弱。颜色主 要 吸 收 光谱定性滤纸上出现的色素层析图谱叶绿素叶绿素 a 蓝绿色红光、蓝紫光位于中下层叶绿素 b 黄绿色位于最下层类胡萝卜素胡萝卜素橙黄色蓝紫光位于最上层叶黄素黄色位于中上层（三） 、光合作用的过程（1）部位：叶绿体的类囊体薄膜上（2）条件：需光、色素分子和酶（3）物质变化：水的光解：2H2O 4e+4H+O2NADP+2e+H+NADPH ATP的形成： ADP + Pi + 能量ATP（4）能量变化：光能ATP 、NADPH中的活泼的化学能（1）部位：叶绿体基质中（2）条件：需多种酶、CO2、 ATP 、NADPH （3）物质变化： CO2的固定：
9、CO2 + C5 2C3C3的还原 : （4）能量变化： ATP中的活泼的化学能有机物中的稳定的化学能（四） 、光反应和暗反应的比较比较项目光反应暗反应区别部位条件反应时间反应原料反应产物与温度的关系与光照的关系反应性质物质变化水的光解：形成 ATP：CO2的固定：C3的还原：色素素光反应光合作用过程暗反应光解酶酶酶2C3（CH2O）+C5+ H2O ATP 、NADPH 酶精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习必备欢迎下载能量变化光能电能ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能联系光反应的产物H
10、是暗反应中 CO2的光反应形成的 ATP为暗反应提供暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成 ATP提供（五）、在光合作用过程中，可以认为先进行光反应，后进行暗反应，因为当一棵植物在暗处放置了很久以后，突然移到光下，必须先进行光反应，在叶绿体中积累了一定的H和 ATP后才开始进行暗反应。当植物从光下突然移到暗处时，光反应会立即停止，但暗反应不会立即停止，暗反应的停止要到将H 和 ATP消耗完后。在叶绿体处于不同的条件下，其中的 C5、C3、H 和 ATP及葡萄糖的合成量的变化情况可用下表来表示。光照、 CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、H、ATP 、C6H12O6合成量的影响条件C3C5H、
11、ATP 葡萄糖的合成量停止光照，CO2供应不变突然光照，CO2供应不变光照不变，停止 CO2的供应光照不变，增加 CO2供应光照不变，CO2供应 不 变 ， C6H12O6运输受阻例 1 将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。如果将环境中CO2含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的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： 从光合作用的反应过程进行分析：在光合作用过程中，CO2参与暗反应，CO2与C5化合物结合，生成两个C3化合物，当CO2突然减少时，这个过程必然受阻，因而导
12、致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降。而 C3化合物的减少， 又使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升。同类变式：下图为光照和CO2浓度改变后，与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内的变化曲线。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习必备欢迎下载（1）曲线 a 表示，在无光照时其含量下降的原因是；曲线 b 表示，在 CO2浓度降低时含量下降的原因是（2）由（ 1）得出光照强度和CO2浓度与光合作用的关系是：前者主要影响；后者主要影响。例 2 下图
13、中的甲、 乙两图为昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：乙图（1）甲图曲线中C点和正点（外界环境中CO2浓度变化为零）处，植株处于何种生理活动状态？（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的段，其中光合作用强度最高的是点，植株积累有机物最多的是点。（3）乙图中FG 段 CO2吸收量逐渐减少是因为，以致光反应产生的和逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了CO2固定。（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为解析： 本例主要考查影响光合作用因素：CO2浓度、光强，以及光合速率、呼吸速率和
14、表观速率的关系（表观速率=光合速率呼吸速率） 。首先，要认真看清坐标的含义，然后进行曲线分析； 其次， 要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑，并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析。 注意光合作用强度决定的制造有机物量与有机物总积累量之间的联系和区别；第三， 乙图的 E点 CO2吸收率降低的机理，不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。例 3：图甲、乙、 丙分别表示某植物光合作用速率与光照强度之间的关系、温度与光合速率之间的关系及叶绿体色素对不同波长光线的相对吸收量：（1）若甲图所示曲线为阴性植物，则阳性植物曲线与此相比较C 点_（填“上 /下/
15、左/右/不变”）移， A 点_（填“上 /下/左/右 /不变” ）移（2）由乙图知，40时，植物体_（能 /不能）显示生长现象；而5时状态可用甲图中 _（填“ A/B/C” ）点表示（3）用玻璃大棚种植蔬菜时，应选择光强为_（填“ A/B/C” ） 、温度为 _（填一个具体数值） ，及 _颜色 _（填透明或不透明）的玻璃。甲图乙图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习必备欢迎下载解析： 甲图为表观光合速率，乙图为实际光合速率和呼吸速率，丙图反应了叶绿素吸收光谱。第（ 3）题要求从甲、乙、丙图获取知识进行应用创新。例
16、1答案： C 例 1 同类变式 答案： （1）五碳化合物； CO2在还原过程中因缺NADPH和 ATP不能产生C5化合物，而CO仍然固定形成C3化合物。碳化合物；CO2的减少导致C3化合物产生减少，而 C3化合物仍然被还原为C5化合物例 2答案：（1）呼吸作用释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量时（2）BF；D； E （3）光照强度逐步减弱；ATP ；NADPH （4）温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应例 3答案：（1）右；下（2）不能； B （3）C；25；无；透明比较项目光反应暗反应区别部位叶绿体基粒上叶绿体基质中条件光能、色素、酶酶反应时间短促，以微秒计较缓慢反应
17、原料水二氧化碳反应产物H、ATP、O2ADP、（ CH2O）与温度的关系与温度关系不大温度影响酶 的活性，关系密切与光照的关系有光时方可进行有光无光时均可进行反应性质光化学反应与光无直接关系，光下与暗处都行物质变化水的光解：形成 ATP：CO2的固定：C3的还原：能量变化光能电能ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能联系光反应的产物H是暗反应中 CO2的光反应形成的 ATP为暗反应提供暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成 ATP提供反应物精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习必备欢迎下载（六）
18、、验证陆生植物是否进行光合作用的方法：一般是验证淀粉的存在验证水生植物是否进行光合作用的方法：一般是验证氧气的产生【复习题】1：下列关于光合作用强度的叙述，正确的是（）A叶片从幼到老光合作用强度不变B森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异C光合作用强度是由基因决定的，因此是固定不变的D在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同2：光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（）A叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应B叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应C叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应3：在光合作用过程中不属于暗反应的
19、是（）ACO2与五碳化合物结合B 三碳化合物接受ATP释放的能量CH2O的氢传递给NADP+ D NADPH 的氢传递给三碳化合物4：在一个透明的容器中加入适量NaHCO3稀溶液， 将杨树叶片迅速封入其中，装置如图所示，摇动容器，使容器内空气中的CO2和溶液的CO2达到动态平衡，在保持温度不变的条件下，进行如下实验，试根据实验回答下列问题：（1）光照几分钟后，容器内溶液的pH （增大、减小） ，其原因是。（2）随着光照时间的延长，溶液的pH的变化速度趋于变精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习必备欢迎下载（快、慢），
20、其原因是。（3）如果将装置置于暗室中，一段时间后，溶液的pH （增大、减小） ，其原因是。（4）该装置可以用来研究植物的和。5：下图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。P点的生物学含义是（）A无光合作用，有呼吸作用B光合作用与呼吸作用达到动态平衡C无呼吸作用，有光合作用D光合作用与呼吸作用都不进行【答案及解析】1、此题考查影响光合作用因素的有关知识。对于植物来说，影响其光合作用强度的因素很多：首先，由于遗传特性的不同，各种植物即使在相同的条件下，光合作用强度有差异。其次，植物在不同的生长阶段，其代谢功能存在很大的差异，就光合作用来说，光合作用能力最高的是植物成熟叶片。除了这些内在因素的影
21、响外，外界环境也时刻影响着植物的光合作用强度，如不同的光照、温度条件、CO2的浓度以及矿质元素和水分的供应状况，都直接或间接地影响着植物的光合作用强度，且影响非常大。答案：B。2、本题考查了光合作用的过程。光反应在类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行。答案： D。3、本题考查光合作用的两个阶段中的变化。暗反应中包括CO2的固定，即CO2与五碳化合物结合生成C3化合物，三碳化合物的还原，即三碳化合物接受ATP释放的能量和水光解所释放出的 H ，生成糖类等有机物，H2O的氢传递 NADP+ 不属于暗反应。A、B、D是属于暗反应，故选 C。答案： C。4、本题为分析型实验题。此类试题要求学生根
22、据实验中的图、文、表等多种形式表达的实验情境，对实验原理、实验材料的选择和处理，实验方法、过程、结果、结论等进行分析。要充分利用光合作用和呼吸作用之间的关系来解答，还要利用化学所学的知识。光合作用消耗 CO2，呼吸作用释放CO2，还要抓住 CO2+H2O H2CO3 H+HCO3这个反应式的动态平衡。当光合作用增强，消耗CO2，则 H2CO3减少，引起溶液中的碳酸氢根离子减少，使得氢离子浓度降低，溶液pH增大，否则当呼吸作用强度大于光合作用强度，释放CO2，容器中CO2浓度增加，使溶液中碳酸增加，pH减小。要求考生理解所学实验，包括实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能；具备验证相
23、关生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释，分析和处理。答案： （1）增大 / 植物光合作用消耗CO2引起溶液中的碳酸氢根离子减少，使得氢离子浓度降低， 溶液 pH增大； （2）慢/ 随着光照时间的延长，光合作用使溶液中的碳酸氢根离子大量消耗，导致碳酸氢根离子转化为CO2的量减少，氢离子浓度降低的速度减慢，溶液pH的变化速度转慢； （3）减小在暗室中叶片进行呼吸作用，释放CO2，容器中CO2浓度增加，使溶液中碳酸增加，pH减小；（4）光合作用 / 呼吸作用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学习必备欢迎下载5、本题考查的知识点是光照条件下光合作用与呼吸作用的关系及识图能力，是一道小综合题。据图分析，P点是在一定光照下，因此，此时植物既进行光合作用也进行呼吸作用，但此时CO2的吸收量与释放量均为零，说明CO2的吸收量与释放量相等，即呼吸作用产生的CO2量与光合作用吸收的CO2量相等，光合作用与呼吸作用达到动态平衡。答案：B。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页
