高中生物 第3章 细胞的代谢 第5节 光合作用二学案无答案浙科版必修1

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1、 第五节　光合作用(二) 1．说明光合作用的概念、反应式、阶段、场所、产物。 2．概述光反应发生的变化和碳反应的过程。(重难点) 3．分析外界因素对光合速率的影响。(重难点) 4．比较细胞呼吸和光合作用的异同。 5．活动：探究环境因素对光合作用的影响。 光 合 作 用 概 述 与 光 反 应 、 碳 反 应 1．光合作用概述 (1)光合作用的概念 项目 内容 场所 绿色植物的叶绿体中 反应物 CO2＋H2O 能量来源 太阳能 产物 有机物＋O2 实质 合成有机物，贮存能量 (2)光合作用的场所——叶绿体的结构 ①外膜，②内膜，

2、③基粒(由类囊体构成)，④基质。 (3)光合作用的总反应式 6CO2＋12H2O―→C6H12O6＋6H2O＋6O2。 (4)光合作用中光反应与碳反应的关系图解 2．光反应 (1)过程： ①光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能。 ②水在光下裂解为H＋、O2和电子。 H2O2H＋＋O2＋2e－ ③水中的氢(H＋＋e－)在光下将NADP＋还原为NADPH。 (2)场所：类囊体膜中。 (3)反应物：H2O、ADP、Pi、NADP＋等。 (4)生成物：O2、NADPH、ATP等。 (5)条件：色素、光、酶。 (6)能量变化：光能→ATP与NADPH中的化学能。

3、 3．碳反应 (1)过程 ①CO2的固定：CO2＋RuBP(C5)→2三碳酸。 ②2三碳酸(C3)2三碳糖。 (2)场所：叶绿体基质。 (3)反应物：CO2、ATP、NADPH等。 (4)产物：各种有机物。 (5)能量变化：ATP、NADPH中的化学能―→三碳糖中的化学能。 探讨：碳反应必须在无光条件下才能进行吗？ 提示：光反应必须在光下进行，而碳反应有光无光都能进行，但不能较长时间在黑暗条件下进行。 探讨：为什么碳反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？ 提示：因为光反应为碳反应提供的 、ATP是有限的。 探讨：不给小球藻提供CO2，只给予光照，小球藻能独立

4、地进行光反应吗？为什么？ 提示：不能，因为没有碳反应，光反应的产物积累，使光反应被抑制。 探讨：结合光反应和碳反应过程分析，若突然停止光照或停止CO2供应，叶绿体中C3和C5相对含量发生怎样的变化？ 提示：①停止光照：C3含量相对增加，C5含量相对减少。 ②停止CO2供应：C3含量相对减少，C5含量相对增加。 探讨：一天中是早晨空气中O2浓度高，还是傍晚空气中O2浓度高？ 提示：傍晚空气中O2浓度高。因为植物在白天进行光合作用，吸收CO2产生O2；晚上只进行细胞呼吸，吸收O2释放CO2。 1．光反应与碳反应的比较 比较项目 光反应 碳反应 场所 类囊体薄膜 叶绿体

5、基质 时间 短促，以微秒计 较缓慢 条件 光、色素、酶、水 多种酶、CO2、NADPH、ATP 过程 利用光能使水光解产生O2，同时产生ATP和NADPH 将CO2还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环 物质变化 ①水的光解：H2O2H＋＋2e－＋O2 ②ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP ③NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ① CO2的固定： CO2＋RuBP2个三碳分子 ②三碳酸的还原：2个三碳酸2个三碳分子 ③RuBP的再生：三碳糖RuBP 能量变化 光能―→ATP、NADPH中活跃的化学能 活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能

6、 完成标志 O2释放、ATP和NADPH的生成 糖类等有机物的生成 联系 光反应能为碳反应提供ATP、NADPH，碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。二者紧密联系，缺一不可 示意图 2．光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响 当外界条件改变时，光合作用中C3(或三碳糖)、C5(或五碳糖或RuBP)、(或NADPH)、ATP含量的变化可以采用如图分析： 条件 C3 C5 和ATP 模型分析 光照由强 到弱CO2 供应不变 增 加 减 少 减少或 没有 光照由弱 到强CO2 供应不变 减 少 增 加 增加

7、 光照不变 CO2由充 足到不足 减 少 增 加 增加 光照不变 CO2由不 足到充足 增 加 减 少 减少 (1)以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速率，且是在条件改变后的短时间内发生的。 (2)在以上各物质的含量变化中：C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；NADPH和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。 1．光合作用光反应的产物有(　　) A．ATP和NADPH B．O2和糖 C．ATP和CO2 D．O2和CO2 【解析】　光合作用光反应的产物有ATP、NADPH和O2，A正确。 【答案】　A 2

8、．如图表示光合作用的碳反应过程。下列叙述错误的是(　　) A．①是3磷酸甘油酸 B．②和③在类囊体膜上产生 C．⑤是核酮糖二磷酸 D．⑥可在叶绿体内转变为氨基酸 【解析】　题图表示光合作用的卡尔文循环，①是3磷酸甘油酸；②和③分别是ATP和NADPH，在类囊体膜上产生；⑤是三碳糖分子，可再生为核酮糖二磷酸；⑥是离开循环的三碳糖分子，可在叶绿体内转变为氨基酸，故选C。 【答案】　C 3．图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示不同的部位；图乙是光合作用的碳反应过程示意图，其中①②表示物质。请回答下列问题： 【导学号：36500089】 　　　　　

9、　　　甲　　　　　　　　　　　　　　乙 (1)利用新鲜菠菜叶片进行“光合色素的提取和分离”活动。在菠菜叶片研磨过程中，加入95%乙醇的作用是________；分离色素的过程中，应注意滤纸上的滤液细线要高于________的液面；分离后，在滤纸条上会呈现四条色素带，其中离滤液细线最远的色素是________(填相应的色素名称)。 (2)光合色素存在于图甲的________中，其中叶绿素主要吸收红光和________光。图乙过程发生在图甲的________中。(在内填写图中的相应编号) (3)图乙中，物质①是________，该物质在光反应产物________的作用下形成物质②。若3个CO2

10、分子进入卡尔文循环可形成6个物质②分子，其中有________个物质②分子经过一系列变化再生成RuBP，其余的离开循环，可在叶绿体内作为合成________、蛋白质和脂质等大分子物质的原料。 【解析】　(1)在提取菠菜叶片色素过程中，加入95%乙醇的作用是溶解色素；分离色素的过程中，应注意滤纸上的滤液细线要高于层析液的液面；分离后，在滤纸条上会呈现四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。(2)光合色素存在于图甲的光合膜中，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；图乙过程是光合作用碳反应过程，发生在图甲的叶绿体基质中。(3)图乙中，物质①是由RuBP和CO2形成的三碳酸(3磷酸

11、甘油酸)，其在ATP和NADPH作用下形成物质②三碳糖；6个三碳糖分子有5个经过一系列变化再生成RuBP，1个离开循环，在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质、脂质等大分子物质的原料。 【答案】　(1)作为提取色素的溶剂　层析液　胡萝卜素 (2)Ⅲ，光合膜　蓝紫　Ⅱ，基质 (3)3磷酸甘油酸　ATP和NADPH　5　淀粉 环 境 因 素 影 响 光 合 速 率 1．光合速率概念 是指一定量的植物在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。 2．影响光合速率的因素 (1)光强度：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加；当光强度升高到一定数值后，光强度再增

12、加，光合速率也不会增加，此时的光强度称为光饱和点。 (2)温度：每种植物光合作用都有一个最适温度。低于该温度，随着温度升高，光合速率加快；超过该温度，酶的活性减弱或丧失。 (3)二氧化碳浓度：一定范围内，空气中二氧化碳浓度的增加会使光合速率加快。 探讨：炎热的夏季，成团的水绵为什么漂浮在水面上？ 提示：光合作用旺盛，释放氧气使水绵团上浮。 探讨：夏季中午，光照强、温度高，但植物的光合作用强度反而减弱，原因是什么？ 提示：光照过强→气孔关闭→CO2供应不足→光合作用下降。 探讨：光照强度、CO2浓度分别直接影响光合作用的什么过程？ 提示：光照强度直接影响光合作用的光反应过

13、程。CO2浓度直接影响光合作用的碳反应过程。 影响光合作用的因素 (1)光照强度 ①光照强度与光合作用强度的关系曲线分析 A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。 AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。 B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)。 BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强。限制C点以后光合作

14、用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。 ②应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。 (2)CO2浓度 ①曲线分析：A点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，B点是CO2饱和点；B点以后，随着CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。 ②应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。 (3)温度 ①B点是最适温度，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，因为温度会影响酶的活性。 ②应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。

15、1．如图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列有关光合作用强度变化原因的分析中，错误的是(　　) A．从A→B主要原因是光照增强，气温上升 B．从B→C主要原因是温度过高，酶失活 C．从C→D主要原因是气孔逐渐打开，CO2供应增加 D．从D→E主要原因是光照减弱，气温下降 【解析】　根据光照强度随时间变化规律及曲线的变化分析可知，A→B主要原因是光照增强，气温上升，酶活性增加，光合速率加快；B→C段由于光照强度强，蒸腾作用旺盛，叶片气孔关闭，导致缺乏CO2，光合速率降低；C→D段时，光照强度降低，蒸腾作用减弱，气孔逐渐打开，CO2供应增加，光合速率又加快；

16、D→E段的变化主要原因是光照减弱，气温下降，光合速率下降。 【答案】　B 2．(2016全国乙卷)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题： (1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是________。 (2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高______

17、__(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。 (3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是________。 【解析】　(1)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度低于a时，随光照强度的增加，光合作用强度逐渐升高，说明限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。(2)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度高于b时，随光照强度的增加，光合作用强度不变，说明受其他环境因素的限制。由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2，故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升

18、高。(3)由题目信息可知，乙组和甲组是同一种植物，只是环境中的光照强度不同，虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低，但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高，说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的。 【答案】　(1)光照强度　(2)CO2浓度　(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的 1．下列关于光合作用强度的叙述，正确的是(　　) A．在相同的光照条件下，各种植物的光合作用强度相同 B．光合作用强度由遗传物质决定，所以是固定不变的 C．森林中，植株上部的叶片和下部的叶片光合作用

19、强度有差异 D．叶片从幼到老，光合作用强度不变 【解析】　在相同光照条件下，不同植物的光合作用强度还受温度、二氧化碳浓度以及色素含量等因素的影响，因此不同植物的光合作用强度不同，A错误；光合作用强度既由植物基因决定，同时也受周围环境因素的影响，B错误；森林或农田中植株上部叶片接受的光照更多，而下部叶片接受到的光照少，因此光合作用强度有差异，C正确；植物叶片从幼到老，光合作用强度是先增加后减弱，这主要和叶片中的色素含量有关，D错误。 【答案】　C 2．下面关于光合作用的有关叙述，错误的是(　　) 【导学号：36500090】 A．光反应产生的NADPH也是碳反应中将CO2还原为糖的

20、直接能源物质 B．三碳酸分子除了需要接受能量之外，还需要接受ATP和NADPH提供的物质，才能形成三碳糖 C．以三碳糖为原料在叶绿体内合成淀粉、蛋白质以及脂质所需能量来自光反应 D．在碳反应中，有3个CO2分子进入卡尔文循环，形成6个三碳糖，其中只有1个三碳糖离开卡尔文循环，然后在叶绿体内或运到叶绿体外而被利用 【解析】　光反应产生的NADPH和ATP都是碳反应中将CO2还原为糖的直接能源物质，A正确；三碳酸分子除了需要接受能量之外，还需要接受ATP和NADPH提供的物质，才能形成三碳糖，B正确；以三碳糖为原料在叶绿体内合成淀粉、蛋白质以及脂质所需能量来自ATP，光反应产生的NADPH

21、和ATP只能用于三碳酸还原成三碳糖，C错误；在碳反应中，有3个CO2分子进入卡尔文循环，形成6个三碳糖，其中只有1个三碳糖离开卡尔文循环，然后在叶绿体内或运到叶绿体外而被利用，D正确。 【答案】　C 3．植物的光合作用受光强度、CO2浓度等环境因素的影响(如图)。下列叙述错误的是(　　) A．a点条件下NADPH的合成速率大于b点 B．b点条件下RuBP的再生速率小于c点 C．X一般大于大气中CO2浓度 D．a点对应的光强度一般大于全天最强光照 【解析】　a点光照强度大于b点，光反应强，NADPH的合成速率也较大，A正确；b点CO2浓度小于c点，碳反应较弱，RuBP的再生速率

22、较小，B正确；CO2为X浓度下植物光合速率较大，因此X一般大于大气中CO2浓度，C正确；a点对应的光强度一般小于全天最强光照，故选D。 【答案】　D 4．甲图表示光合作用部分过程的图解，乙图表示改变光照后，与光合作用有关的五碳分子和三碳分子在细胞内含量的变化曲线，请据图回答问题： 　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　乙 (1)甲图中A表示的物质是____________________________，它是由____________________________________产生的，其作用主要是______________________________________

23、______________________。 (2)甲图中ATP形成所需的能量最终来自于____________。若用放射性同位素14C标记CO2，则14C最终进入的物质是________。 (3)乙图中曲线a表示的化合物是________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量

24、下降的原因是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 【解析】　(1)光反应为碳反应提供的物质是NADPH和ATP，由此可确定A是NADPH，NADPH是由H2O分解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于三碳分子的还原。(2)光反应中，光能转化为活跃的化学能储存于ATP中，14CO2的同化途径为14CO2―→14C3(即三碳分子)―→(14CH2O)。(3)(

25、4)题干中已明确a、b表示三碳分子和五碳分子的含量变化，光照停止后，光反应停止，NADPH和ATP含量下降，三碳分子的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍在进行，因此三碳分子含量相对升高，五碳分子含量相对下降，即a表示三碳分子，b表示五碳分子。 【答案】　(1)NADPH　水在光下分解　用于三碳分子的还原 (2)光能　三碳糖 (3)三碳分子　CO2与五碳分子结合生成三碳分子，而三碳分子不能被还原 (4)五碳分子　五碳分子与CO2结合生成三碳分子，而三碳分子不能被还原为五碳分子 课堂小结： 网 络构建 核心回扣 1.光合作用分光反应和碳反应两个阶段，光反应为碳反应提供NADP

26、H和ATP，碳反应为光反应提供NADP＋和ADP。 2.光反应产物是NADPH、ATP和O2，碳反应产物是三碳糖。 3.光反应场所是类囊体，碳反应场所是叶绿体基质。 4.光反应把光能转化成ATP中的化学能，碳反应把ATP中的化学能转化成三碳糖中的化学能。 5.光合速率或称光合强度，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少O2、消耗多少CO2)。 6.表观光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。 7.影响光合速率的因素包括光照强度、温度、二氧化碳浓度等，其影响通常是综合性的。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375