1、第2課時光合作用的原理和應(yīng)用課標內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接1.說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。2實驗：探究不同環(huán)境因素對光合作用的影響。1.科學(xué)思維分析與綜合：分析光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程，認同兩個階段既有區(qū)別又有聯(lián)系。2科學(xué)探究根據(jù)實驗?zāi)康模O(shè)計實驗探究光合作用的影響因素，會分析相關(guān)的實驗裝置。3社會責(zé)任能夠根據(jù)光合作用原理指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。一、光合作用概念和反應(yīng)式1概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。2反應(yīng)式：co2h2o(ch2o)o2。二、光合作用探

2、究歷程119世紀末，科學(xué)界普遍觀點：c與h2o結(jié)合成甲醛。21928年：甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。31937年，英國希爾：離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解產(chǎn)生氧氣。41941年，魯賓和卡門：研究了光合作用中氧氣的來源(氧氣來源于h2o)。51954年，美國阿爾農(nóng)：在光照下，葉綠體可合成atp；1957年：這一過程總是與水的光解相伴隨。三、光合作用原理1填寫圖中序號所代表的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)o2；nadp；adppi；c5。2圖示過程是光反應(yīng)階段(1)場所：類囊體薄膜上。(2)條件：光、色素和酶等。(3)葉綠體中光合色素吸收光能的作用將水分解為氧和h，氧直接以氧分子形式釋放出去，h與nadp結(jié)合形

3、成nadph(還原型輔酶)。在有關(guān)酶的作用下，提供能量促使adp與pi反應(yīng)形成atp，這樣光能就轉(zhuǎn)變?yōu)閮Υ嬖赼tp中的活躍的化學(xué)能。(4)nadph的作用作為活躍的還原劑，參與暗反應(yīng)階段反應(yīng)。儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。3圖示過程是暗反應(yīng)階段(1)場所：葉綠體基質(zhì)中。(2)條件：酶、nadph、atp。(3)具體過程co2的固定，即綠葉通過氣孔吸收的co2，在特定酶的作用下，與c5(一種五碳化合物)結(jié)合，形成c3分子。在有關(guān)酶的催化作用下，c3接受atp和nadph釋放的能量，并且被nadph還原。一些接受能量并被還原的c3，在酶的作用下經(jīng)過一系列變化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖類；另一些接受能量并被還原的

4、c3，經(jīng)過一系列變化，又形成c5，繼續(xù)參與co2的固定。四、光合作用原理的應(yīng)用1光合作用強度(1)概念：植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。(2)表示方法單位時間內(nèi)光合作用(3)影響因素光合作用的原料水、co2。影響co2供應(yīng)的因素：環(huán)境中co2濃度和葉片氣孔開閉情況等。動力光能。影響能量供應(yīng)的因素：光照強度、光的波長等。場所葉綠體。影響葉綠體的形成和結(jié)構(gòu)的因素：無機營養(yǎng)和病蟲害。酶：影響酶活性的因素，如溫度。2探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響(1)實驗原理利用led臺燈離實驗裝置的距離不同，產(chǎn)生不同的光照強度。根據(jù)單位時間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量，判斷不同光照強度下光合作用強度的大小。

5、(2)實驗步驟取材排氣沉水分組：取3只小燒杯，分別倒入富含co2的清水、分別放入10片圓形小葉片光照：分別對這3個實驗裝置進行強、中、弱三種光照觀察并記錄：同一時間段內(nèi)各實驗裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量3化能合成作用(1)概念：利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。(2)實例：硝化細菌能利用nh3氧化釋放的化學(xué)能將co2和h2o合成糖類，供自身利用。判斷對錯(正確的打“”，錯誤的打“×”)1光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段在葉綠體的不同部位進行。()2光合作用中光反應(yīng)必須有光才可進行，暗反應(yīng)沒有光也可長時間進行。()3光合作用制造的有機物中的氧來自水。()4光合作用的光

6、反應(yīng)階段完成了光能到活躍化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。()5光合作用強度的影響因素有co2濃度、溫度和光照強度等外界因素。()6光照強度對光合作用強度的影響實驗中，可以通過調(diào)節(jié)臺燈與實驗裝置的距離來調(diào)節(jié)光照強度。()7溫度對光合作用強度的影響主要是影響酶的活性。()8探究實驗中，圓形小葉片浮起是由葉片進行呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳導(dǎo)致的。()提示：1.2×暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供的h和atp，沒有光，暗反應(yīng)不能長時間進行。3×光合作用制造的有機物中的氧來自co2。45.6.7.8×圓形小葉片浮起的原因是光合作用產(chǎn)生了氧氣。光合作用的原理1光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較(1)區(qū)別項目光反應(yīng)(準備階段

7、)暗反應(yīng)(完成階段)場所葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體的基質(zhì)中條件光、色素、酶、水、adp、pi、nadp多種酶、nadph、atp、co2、c5物質(zhì)變化水的光解：2h2oho2h2enadpnadphatp的形成：adppi能量atpco2固定：co2c52c3c3的還原：2c3(ch2o)c5能量變化光能轉(zhuǎn)變成atp中活躍的化學(xué)能和nadph中的能量atp中活躍的化學(xué)能和nadph中的能量轉(zhuǎn)變成貯存在(ch2o)中的穩(wěn)定的化學(xué)能實質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放o2同化co2，合成有機物(2)聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供兩種重要物質(zhì)：nadph和atp，nadph既可作還原劑，又可提供能量；暗反應(yīng)為光反應(yīng)

8、提供三種物質(zhì)：adp、pi以及nadp。暗反應(yīng)有光無光都能進行。若光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)可持續(xù)進行一段時間，但時間不長，故晚上一般認為只進行呼吸作用，不進行光合作用。2光合作用過程中的物質(zhì)變化(1)光合作用過程中c、o元素轉(zhuǎn)移途徑ho18o214co2(2)光合作用總反應(yīng)式與c、h、o元素的去向3光照和co2濃度變化對光合作用物質(zhì)含量變化的影響當外界條件改變時，光合作用中c3、c5、h、atp含量的變化可以采用如圖分析：(1)(ch2o)合成量減少(2)以上各物質(zhì)的變化是相對含量的變化，不是合成速率，且是在條件改變后的短時間內(nèi)發(fā)生的。在以上各物質(zhì)的含量變化中：c3和c5含量的變化是相反的，即c3增

9、加，則c5減少；nadph和atp的含量變化是一致的，都增加或都減少。深化探究：1.若給植物提供ho，一段時間后能否在植物體內(nèi)的有機物中發(fā)現(xiàn)18o？試說明原因。提示：ho參與有氧呼吸第二階段，可形成c18o2，c18o2參與光合作用，可形成含有18o的有機物。2光合作用中的還原劑和細胞呼吸中的還原劑是否相同？完成下表：光合作用過程中還原劑細胞呼吸過程中還原劑本質(zhì)還原型輔酶(nadph)還原型輔酶(nadh)來源_階段無氧呼吸第_階段、有氧呼吸第_、_階段去向_有氧呼吸第_階段提示：光反應(yīng)一一二三碳化合物的還原三1科學(xué)家用14c標記二氧化碳，發(fā)現(xiàn)碳原子在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑是()a二氧化碳葉綠素葡

10、萄糖b二氧化碳atp葡萄糖c二氧化碳五碳化合物葡萄糖、三碳化合物d二氧化碳三碳化合物葡萄糖、五碳化合物d二氧化碳用于光合作用的暗反應(yīng)，首先二氧化碳和五碳化合物結(jié)合，一分子co2被固定后，形成兩分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反應(yīng)提供的atp和nadph的作用下一部分還原成糖類等有機物，另一部分重新轉(zhuǎn)變成五碳化合物。綜上所述，d符合題意，a、b、c不符合題意。2如圖為光合作用示意圖。下列說法不正確的是()a.表示o2，表示還原型輔酶(nadph)，表示co2b暗反應(yīng)中，co2首先與c5結(jié)合生成c3，然后被還原為(ch2o)c黑暗條件下，光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)將持續(xù)不斷地進行下去d增加光照強度或降

11、低二氧化碳濃度，c3的含量都將減少c據(jù)圖分析，類囊體薄膜上的光合色素吸收光能，將水光解，產(chǎn)生nadph與氧氣，表示o2，表示還原型輔酶(nadph)；光合作用的暗反應(yīng)階段，場所是葉綠體基質(zhì)，co2被c5固定形成c3，表示co2，a正確。暗反應(yīng)中，co2首先與c5結(jié)合生成c3，然后被還原為(ch2o)，b正確。黑暗條件下，光反應(yīng)停止，nadph和atp不再產(chǎn)生，暗反應(yīng)將逐漸停止，c錯誤。增加光照強度，短時間內(nèi)c3的生成速率不變，而光反應(yīng)產(chǎn)生的atp、nadph增多，c3被nadph、atp還原為(ch2o)速率加快，因此c3的含量減少；降低二氧化碳濃度，co2的固定減弱，生成的c3減少，短時間內(nèi)

12、c3的還原速率基本不變，所以c3的含量將減少，d正確。探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響1實驗原理葉片含有空氣，葉片上浮。抽出氣體后，細胞間隙充滿水，葉片下沉；光照后，葉片進行光合作用，釋放o2，使細胞間隙又充滿氣體，葉片上浮。2實驗中沉水葉片的制備(1)圓形小葉片的制備：用打孔器在生長旺盛的綠葉上打出圓形小葉片。(2)沉水：用注射器抽出葉片內(nèi)氣體，放入黑暗處盛有清水的燒杯中，圓形小葉片全部沉到水底。3實驗裝置分析(1)自變量的設(shè)置：光照強度是自變量，通過調(diào)整臺燈與燒杯之間的距離來調(diào)節(jié)光照強度的大小。(2)中間盛水的玻璃柱的作用：吸收燈光的熱量，避免光照對燒杯內(nèi)水溫產(chǎn)生影響。(3)因變量是光合作

13、用強度，可通過觀測單位時間內(nèi)被抽去空氣的小圓形葉片上浮的數(shù)量或浮起相同數(shù)量的葉片所用的時間長短來衡量光合作用的強弱。4實驗結(jié)果及結(jié)論(1)實驗結(jié)果項目圓形小葉片加富含co2的清水光照強度葉片浮起數(shù)量燒杯甲10片20 ml強多燒杯乙10片20 ml中中燒杯丙10片20 ml弱少(2)實驗結(jié)論在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強(圓形小葉片中產(chǎn)生的o2多，浮起的多)。為完成“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”實驗，提供以下材料用具：菠菜葉、打孔器(直徑1 cm)、注射器、40 w臺燈、燒杯、4%nahco3溶液、蒸餾水、不同顏色的透明薄膜等。(1)某同學(xué)選取其中一個因素進行探

14、究，以下是實驗結(jié)果：時間上浮的葉圓片數(shù)量(片)蒸餾水0.5% nahco31%nahco31.5% nahco32%nahco32 min07111044 min01516137該實驗的目的是_，實驗檢測指標是_。有哪些措施可以減少實驗誤差？_。(至少寫出2項)有同學(xué)認為葉片之所以浮起，是因為呼吸作用消耗了有機物且產(chǎn)生了co2導(dǎo)致葉片上浮。根據(jù)實驗結(jié)果判斷該觀點是否正確并說明理由：_。(2)利用以上材料，還可以探究的環(huán)境因素有_。(答出2個)解析(1)由表格看出實驗的自變量是不同濃度的nahco3溶液，nahco3溶液的濃度不同，提供的co2濃度不同，因此該實驗研究的是不同濃度的co2對光合作

15、用的影響。實驗觀察的指標是單位時間內(nèi)上浮的葉圓片的數(shù)量。減少實驗誤差就要平衡無關(guān)變量，重復(fù)實驗求平均值。葉片上浮的原因是光合作用大于呼吸作用，葉片中氧氣增多，葉圓片密度變小。說明葉圓片上浮的原因不是呼吸作用消耗了有機物且產(chǎn)生了co2，應(yīng)從蒸餾水中葉圓片沒有上浮來論述。(2)利用上述實驗材料，還可探究光照強度或不同的光質(zhì)對光合作用的影響。答案(1)研究co2濃度(或nahco3濃度)對葉片光合速率的影響相同時間內(nèi)燒杯中葉圓片浮起的數(shù)量用打孔器打出的葉圓片數(shù)量足夠多；每組實驗重復(fù)幾次，記錄的數(shù)據(jù)取平均值(合理即可)該同學(xué)的觀點是錯誤的，因為在蒸餾水的那組實驗中，葉片一樣進行了呼吸作用，卻沒有葉片浮

16、起，葉片上浮的原因是光合作用強度大于呼吸作用強度，葉片內(nèi)氧氣增多(2)光照強度、光的性質(zhì)(合理即可)光合作用原理的應(yīng)用1光照強度(1)光照強度與光合作用強度的關(guān)系曲線分析a點：光照強度為0，此時只進行細胞呼吸，釋放的co2量可表示此時細胞呼吸的強度。ab段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，co2釋放量逐漸減少，這是因為細胞呼吸釋放的co2有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。b點：細胞呼吸釋放的co2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度(光照強度只有在b點以上時，植物才能正常生長)，b點對應(yīng)的光照強度為光補償點。bc段：表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強

17、度不斷加強，到c點以后不再加強。c點對應(yīng)的光照強度d為光的飽和點。限制c點以后光合作用強度不再增加的內(nèi)部因素是色素含量、酶的數(shù)量和最大活性，外部因素是除光照強度之外的環(huán)境因素，如co2濃度等。(2)應(yīng)用：陰雨天適當補充光照，及時對大棚除霜消霧。2co2濃度(1)原理：co2濃度通過影響暗反應(yīng)階段，制約c3的生成進而影響光合作用強度。(2)曲線：關(guān)鍵點aco2的補償點：光合速率等于呼吸速率時的co2濃度a進行光合作用所需的最低co2濃度b和bco2飽和點走勢分析圖1和圖2一定范圍內(nèi)，光合作用強度隨co2濃度的增大而增強，但當co2達到一定的濃度時，光合作用強度不再增強(3)應(yīng)用：溫室中適當增加c

18、o2濃度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其風(fēng)”，多施有機肥來提高co2濃度。3溫度(1)b點是最適溫度，此時光合作用最強，高于或低于此溫度光合作用強度都會下降，因為溫度會影響酶的活性。(2)應(yīng)用：溫室栽培時白天適當提高溫度，夜間適當降低溫度。4水及無機營養(yǎng)對光合作用的影響(1)原理n、mg、fe等是葉綠素合成的必需元素，若這些元素缺乏，會影響葉綠素的合成從而影響光合作用。水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，水還會影響氣孔的開閉，從而影響co2進入植物體。(2)應(yīng)用合理施肥；預(yù)防干旱，合理灌溉。實踐應(yīng)用：各種環(huán)境因素同時對植物的光合作用產(chǎn)生影響，試分析冬季早晨和夏季早晨限制光合作

19、用的因素分別是什么。提示：冬季早晨溫度較低，溫度是限制光合作用的主要因素；夏季早晨溫度較高，光照較弱，光照是限制光合作用的主要因素。1已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25 和30 。如圖表示該植物在25 時光合強度與光照強度的關(guān)系。若將溫度提高到30 的條件下(其他條件不變)，從理論上講，圖中相應(yīng)點的移動應(yīng)該是()aa點上移，b點左移，m點上移ba點不移，b點左移，m點不移ca點下移，b點右移，m點下移da點下移，b點不移，m點上移c溫度由25 升高到30 ，對于呼吸作用而言，達到最適溫度，呼吸速率增大；對于光合作用而言，超過最適溫度，光合速率下降。因此，a點因呼吸作用加強而往下移

20、。b點為光補償點，一方面呼吸作用加強，需較強的光照強度才能產(chǎn)生與呼吸作用消耗量相當?shù)挠袡C物，另一方面光合速率下降，產(chǎn)生有機物的速率也下降，也需較強的光照強度才能產(chǎn)生與原來等量的有機物，所以b點右移；因溫度超過光合作用最適溫度，酶活性下降，光合作用強度降低，m點下移，故選c。2某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示。據(jù)圖回答下列問題：(1)當co2濃度為a時，高光強下該植物的凈光合速率為_。co2濃度在ab之間時，曲線_表示了凈光合速率隨co2濃度的增高而增高。(2)co2濃度大于c時，曲線b和c所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是_。(3)當環(huán)境中co2濃度小于a時，在圖示的3種光強

21、下，該植物呼吸作用產(chǎn)生的co2量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的co2量。(4)據(jù)圖可推測，在溫室中，若要采取提高co2濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)該同時考慮_這一因素的影響，并采取相應(yīng)措施。解析(1)根據(jù)曲線圖可知，當co2濃度為a時，高光強下(曲線a)該植物的凈光合速率為0；分析坐標圖中曲線的走勢可以看出，當co2濃度在ab之間時，曲線a、b和c的凈光合速率都隨著co2濃度的增高而增高。(2)由題圖可知，影響凈光合速率的因素為co2濃度和光強。當co2濃度大于c時，由于受光強的限制，光反應(yīng)產(chǎn)生的h和atp不足，暗反應(yīng)受到限制，曲線b和c的凈光合速率不再增加。(3)當

22、環(huán)境中的co2濃度小于a時，在圖示的3種光強下，植物的凈光合速率小于0，說明該植物此時呼吸作用產(chǎn)生的co2量大于光合作用吸收的co2量。(4)據(jù)圖可推測，光強和co2濃度都會影響植物的凈光合速率，因此若要采取提高co2濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)同時考慮光強這一因素的影響。答案(1)0a、b和c(2)光強(3)大于(4)光強課堂小結(jié)知 識 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建核 心 語 句 歸 納1.光合作用的反應(yīng)式：co2h2o(ch2o)o2。2.光反應(yīng)的場所是類囊體薄膜，產(chǎn)物是o2、nadph和atp。3.暗反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類等物質(zhì)。4.光合作用中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變：(1)14co214c3(

23、14ch2o)；(2)ho18o2。5.光合作用的能量轉(zhuǎn)變：光能atp和nadph中活躍的化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能。6.光照強度：直接影響光反應(yīng)速率，光反應(yīng)產(chǎn)物中h與atp的數(shù)量會影響暗反應(yīng)速率，這是最主要的因素。7.溫度：影響光合作用過程，特別是暗反應(yīng)中酶的催化效率，從而影響光合作用強度。8.co2濃度：co2是暗反應(yīng)的原料，co2的濃度直接影響暗反應(yīng)速率。1下圖表示植物光合作用的一個階段，下列相關(guān)敘述錯誤的是 ()a該階段的化學(xué)反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中完成bc3生成(ch2o)需要nadph、atp和多種酶c提高溫度一定能促進(ch2o)的生成d該過程為暗反應(yīng)階段，包括co2的固定和c3的還原

24、c圖示暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進行，a正確；c3還原生成(ch2o)的過程需要nadph、atp和多種酶，b正確；酶的活性受溫度的影響，提高溫度不一定能提高酶的活性，若此時的光合作用在最適溫度下進行，提高溫度反而會減少有機物的生成，c錯誤；圖示暗反應(yīng)階段包括co2的固定和c3的還原，d正確。2如圖為光合作用過程示意圖，在適宜條件下栽培小麥，如果突然將c降低至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中含量的變化將會是()aa上升、b下降ba、b都上升ca、b都下降 da下降、b上升b由題圖分析，c是co2，a和b分別是nadph、atp，若在其他條件不變的情況下，將c降低至極低水平，co2的固定減弱，c3還原減慢，消耗nadph和atp減少，則a、b在葉綠體中含量都將會上升。3(2019·全國卷)將一株質(zhì)量為20 g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時間后植株達到40 g，其增加的質(zhì)量來自于()a水、礦質(zhì)元素和空氣 b光、礦質(zhì)元素和水c水、礦質(zhì)元素和土壤 d光、礦質(zhì)