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1、第2课时光合作用的过程及原理的应用第5章第4节能量之源光与光合作用学习目标学习目标1.掌握光合作用的光反应和暗反应过程以及二者的关系。2.理解环境因素对光合作用的影响以及光合作用原理的实践应用。3.简述化能合成作用。新知导学达标检测内容索引新知导学2.光合作用的过程光合作用的过程(1)光反应阶段场所：在 上进行。条件：必须有 、叶绿体中的 和酶。过程一、光合作用的过程叶绿体类囊体的薄膜光色素HO2ATP能量转变：光能 中活跃的化学能。(2)暗反应阶段场所：在 中进行。条件：需要多种酶参与。过程叶绿体基质ATPC52C3(CH2O)能量转变：ATP中 的化学能 中稳定的化学能。活跃(CH2O)(
2、3)光反应与暗反应的联系光反应为暗反应提供H、ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP。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，光反应是暗反应所需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。(4)光合作用中各元素的去向例例1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解析解析叶绿体中的色素主要分布于类囊体的薄膜上。答案解析例例2如图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细
3、胞器间的气体交换，下列有关此图的叙述正确的是A.在黑暗中A将停止生理作用B.A结构能产生ATP，B结构不能产生ATPC.植物正常生长时，B结构产生的O2全部被A结构利用D.夜晚适当降温，能降低A结构的生理功能，白天适当升温，B结构的 生理功能提高比A结构更显著，故白天适当升温，夜晚适当降温能增 加农作物的产量解析解析分析题图可知，A结构为线粒体，B结构为叶绿体。适当控制昼夜温差，可使光合作用强度增强，细胞呼吸强度减弱，有利于有机物的积累。答案解析归纳提升归纳提升光合作用和细胞呼吸的区别和联系光合作用和细胞呼吸的区别和联系项目光合作用细胞呼吸场所植物细胞内的叶绿体细胞质基质和线粒体或细胞质基质条
4、件只在光下进行有光、无光都能进行能量变化光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能热能实质合成有机物，储存能量分解有机物、释放能量范围含叶绿体的植物细胞和光合细菌所有活细胞联系二、光合作用原理的应用1.光合作用的强度光合作用的强度(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造 的数量。(2)影响因素和衡量指标二氧化碳水分糖类温度长短和强弱原料产物2.探究光照强弱对光合作用强度的影响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 ，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 。光合作用越强，单位时间内小圆形
5、叶片 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 1 cm)小圆形叶片抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体 (O2等)下沉上浮上浮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20 mL富含 的 清水，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_，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
6、 。CO2越多不断增强3.影响光合作用的因素曲线分析影响光合作用的因素曲线分析(1)光照强度关键点：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，单位时间内释放的CO2量表示呼吸速率。B点细胞呼吸释放的CO2量和光合作用吸收的CO2量相等，此时的光照强度称为光补偿点。C点时已经达到了光饱和点，此时光照强度增加，光合作用强度不再增加。关键线段：AB段光合作用的强度小于细胞呼吸的强度；BC段光合作用的强度大于细胞呼吸的强度。(2)CO2浓度走势分析：图甲和图乙都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。关键点分析：图甲中A点表示光合作用速
7、率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图乙中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图甲和图乙中的B和B点都表示CO2饱和点。(3)温度影响原理：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。曲线分析：B点对应的温度是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度，光合作用强度都会下降。例例3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1 cm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100 mL三角瓶4个，编号14，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编号实验处理30
8、min内上浮叶圆片数(片)叶圆片来源 叶圆片数(片) 自来水(mL) NaHCO3(克)1A1040022B1040163C1040344D104055A.自变量二氧化碳浓度的控制不严格B.只要控制光照、温度相同即可C.实验材料本身存在的差异会影响实验结果D.制备的叶圆片在投入三角瓶之前应放于黑暗处解解析析自来水中也有少量二氧化碳，因此使用自来水时，会对二氧化碳浓度造成影响，A正确；在进行探究实验的过程中，叶圆片数、自来水的量等无关变量应保持相同且适宜，B错误；小叶圆片来自A、B、C、D四株小白菜，由于实验材料本身存在的差异会影响实验结果，C正确；制备的叶圆片在投入三角瓶之前可进行黑暗处理，目
9、的是消耗掉叶圆片中的氧气，能够使叶圆片沉在烧杯中，D正确。答案解析例例4甲图表示某植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系，乙图表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两答案解析种气体)。据图判断，下列说法正确的是(注：不考虑无氧呼吸)A.甲图中的纵坐标数值对应乙图中的m4B.甲图中c点时，乙图中有m1n1m4n4C.甲图中e点以后，乙图中n4不再增加，其主要原因是m1值太低D.甲图中a、b、c、d、e任意一点，乙图中都有m1n10，m2n20三、化能合成作用1.自养生物和异养生物自养生物和异养生物(1)自养生物：绿色植物等能以 等无机物为原料合成糖类等有机物。(2)异养生物：人、动物、真
10、菌以及大多数细菌，细胞中没有叶绿素，不能进行光合作用，它们只能利用环境中现成的 来维持自身的生命活动。二氧化碳和水有机物2.化能合成作用化能合成作用(1)概念：自然界中少数种类的细菌能够利用体外环境中的某些_氧化时所释放的 来制造 ，这种合成作用叫做化能合成作用。(2)实例：硝化细菌硝化细菌能利用 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。有机物氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸无机物能量归纳总结归纳总结光合作用与化能合成作用的比较光合作用与化能合成作用的比较项目光合作用化能合成作用生物类型绿色植物和光合细菌硝化细菌等能量来源光能体外物质
11、氧化释放的化学能环境条件 光、CO2、水、适宜温度等 NH3、O2、CO2、水、适宜温度等相同点从外界环境摄取简单无机物合成有机物，并储存能量例例5(2017武汉部分学校联考)硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要下列哪种环境条件A.具有NH3和氧 B.具有NH3及缺氧C.具有硝酸和氧 D.具有硝酸及缺氧答案解析解解析析硝化细菌能利用NH3氧化成亚硝酸，进而氧化成硝酸的过程中释放的能量将CO2和H2O合成有机物。硝化细菌氧化NH3，需在有氧的条件下进行。例例6(2017长沙一中模拟)下列有关化能合成作用的叙述，正确的是不利用光能利用环境中物质氧化释放的能量在叶绿素作用下将水和二氧化碳合成有机
12、物储能不多，对自然界作用不大属异养型A. B.C. D.答案解析解解析析化能合成作用是利用氧化体外环境中的无机物产生的化学能，将无机物H2O和CO2合成有机物的过程。该过程不需要叶绿素，此类生物的新陈代谢类型为化能自养型。学习小结学习小结光照暗酶的活性光达标检测1.下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。(1)光反应的场所是叶绿体中的类囊体薄膜，光反应产生的O2、ATP和H都用于暗反应()(2)暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行()(3)整个光合作用过程中，能量的转化是：光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能()(4)光合作用释放的O2都来自水()(5)光照强
13、度影响光合作用但光质不影响()答案12345(6)温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化()(7)CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的()(8)化能合成作用不消耗能量()答案123452.下列四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是1234解解析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项所示的叶片最先浮起来。答案解析53.已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 和30 ，如图表示30 时光合速率与光照强度的
14、关系。若温度降到25 (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1234答案解析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54.下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是都需要叶绿素都将CO2和水合成为有机物都属于自养生物的营养方式合成作用所利用的能量相同A. B.C. D.解解析析光合作用和化能合成作用都能将无机物转化成有机物，只是所利用的能量不同，光合作用利用的是光能，化能合成作用利用的是无机物氧化时释放的化学能。答案解析123455.下图表示光合作用过程的部分图解，请据图分析完成下列问题：(1)图示表示光合作
15、用的_过程，其中B表示_。暗反应C3的还原答案解析解析题图表示光合作用的暗反应过程，B表示C3的还原。CO2进入叶绿体后，先被C5固定成C3，C3被H还原后生成葡萄糖，因此，碳的转移途径应是CO2C3葡萄糖。ADP要到类囊体薄膜上参与光反应转化成ATP。光反应需要光照，移至阴暗处后，光照强度降低，光反应减弱，所以H减少。解析12345(4)叶绿体是进行光合作用的场所，在充足的光照条件下，ADP在叶绿体内的移动方向是_；如果将此植物由光照充足的条件下移至阴暗处，则H在叶绿体中的含量将_。减少1234从叶绿体基质到类囊体薄膜答案(2)图示过程中，能量变化是_。(3)如果用含14C的CO2来追踪小麦光合作用过程中碳原子的转移途径，则14C首先出现在_中。ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能C35
