5-4-2能量之源──光与光合作用(必修1)

第2课时光合作用的过程•1．光反应阶段•发生的场所是。•(1)水的光解：在光合色素吸收的部分光能的作用下，水分解•成。•(2)ATP的生成：在光合色素吸收的另一部分光能和相关酶的作用下，形成ATP。叶绿体的基粒(类囊体薄膜)[H]和O2ADP与Pi2．暗反应阶段发生的场所是。(1)CO2的固定：CO2与结合形成两个。(2)C3的还原：C3接受光反应产生的的能量并被还原，形成和C5。3．总反应式CO2＋H2O――→光能叶绿体(CH2O)＋O2叶绿体的基质C5C3ATP[H]糖类•[思维激活]若图中③过程(CO2的固定)突然停止，短时间内叶绿体中C3、C5、[H]和ATP的含量会如何变化？•提示C3减少、C5增多、[H]和ATP也增多。•光反应中与暗反应的比较项目光反应(准备阶段)暗反应(完成阶段)场所叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的基质中条件光、色素、酶、水、ADP、Pi多种酶、[H]、ATP、CO2、C5物质变化①水的光解：2H2O――→光能4[H]＋O2②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量――→酶ATP①CO2固定：CO2＋C5――→酶2C3②C3的还原：2C3――→[H]、ATP酶(CH2O)能量变化光能转变成ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转变成贮存在(CH2O)中的稳定的化学能相互联系光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料•【巩固1】如图为高等植物光合作用图解，下列说法正确的是•()。•A．①是光合色素，主要存在于叶绿体和液泡中•B．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段•C．③是C3，能被氧化为(CH2O)•D．④是ATP，在叶绿体基质中生成•解析能够吸收光能的色素位于叶绿体中，液泡中的色素不能进行光合作用。水在叶绿体的作用下被分解生成[H]和O2，O2可参与有氧呼吸的第三阶段。CO2与C5结合生成C3，其生成(CH2O)的过程是被还原。④是ATP，其形成场所是叶绿体的类囊体薄膜。•答案B•1．光合作用强度•指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，用一定时间内________________或来定量表示。•2．影响光合作用的环境因素•农业上可通过控制的强弱和的高低，适当增加作物环境中的浓度等措施增加农作物的产量。光合作用原理的应用原料的消耗产物生成的数量光照温度CO2•3．探究光照强弱对光合作用的影响•影响光合作用的环境因素主要有光照强度CO2浓度和温度等•1．光照强度(图甲)•A点；只进行细胞呼吸；AB段：随光照强度增强，光合作用增强，但光合作用强度仍小于细胞呼吸强度；B点(光补偿点)：光合作用强度等于细胞呼吸强度；BC段：随光照强度不断增强，光合作用强度大于细胞呼吸强度；C点(光饱和点)：光合作用强度达到最大值，•2．CO2浓度(图乙)•在一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定程度后，光合作用强度不再增加。曲线中A点：只进行细胞呼吸；B点(CO2补偿点)：光合作用强度等于细胞呼吸强度；C点(CO2饱和点)：光合作用强度达到最大值。•3．温度(图丙)•B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。•特别提醒(1)影响光合作用的因素还有内因，如色素、酶等；且环境因素还有水、无机盐等。•(2)各种环境因素，对光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合地起作用。•【巩固2】光合作用的正常进行受多种因素的影响，一个生物兴趣小组研究了CO2浓度、光照强度和温度对光合作用的影响，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•()。•解析光合作用有一最适温度，超过或低于该最适温度，光合作用强度都会下降。•答案D•1．化能合成作用•(1)概念：利用体外环境中的氧化时所释放的能量来制造有机物。•(2)实例：硝化细菌，能利用氧化释放的化学能将合成为糖类，供自身利用。化能合成作用某些无机物NH3CO2和H2O•2．自养生物和异养生物•(1)自养生物：能将无机环境中的转化为有机物的生物。•①进行的生物：如绿色植物。•②进行的生物：如硝化细菌。•(2)异养生物：只能利用环境中来维持自身的生命活动。如人、动物、真菌以及大多数细菌。无机物光合作用化能合成作用现成的有机物•1．硝化细菌的化能合成作用过程•2．化能合成作用和光合作用的区别•化能合成作用与光合作用的不同之处在于光合作用是利用光能将CO2和H2O合成有机物，而化能合成作用是利用化学能将CO2和H2O合成有机物。•【巩固3】下列关于新陈代谢类型的叙述，正确的说法有()。•①菌类和病毒都是异养生物②所有植物都是自养生物③所有动物都是需氧型生物④所有寄生生物都是厌氧型生物•⑤自养需氧型生物的细胞结构不一定具有叶绿体和线粒体•A．1种B．2种C．3种D．4种•解析病毒营寄生生活，应是异养生物。不同类型的菌类其同化作用方式不一定相同，如硝化细菌是自养型的，故①不正确；绝大多数植物是自养型生物，有少数是异养型的。如寄生生活的菟丝子，故②不正确；绝大多数动物都是需氧型生物，也有少数动物是厌氧型的，如寄生在人体消化道内的蛔虫，故③不正确；并非所有的寄生生物都是厌氧型生物，如菟丝子和寄生在人体表皮的寄生虫大都是需氧型生物。故④不正确；硝化细菌是自养需氧型生物，它是原核生物，没有叶绿体和线粒体，故⑤正确。•答案A【例1】图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线。据图回答下面的问题。图1图2光合作用的过程•(1)图1中c表示的物质是________，它由________产生，其作用主要是________。•(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于________。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是________。•(3)图2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，其含量下降的原因是：___________________________________________。•思维导图：•深度剖析(1)光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP，由此可确定c是[H]，[H]是由水光解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于C3的还原。•(2)光反应中，光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中，14CO2的同化途径为14CO2→14C3→(14CH2O)。•(3)(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍将进行，因此C3含量相对升高，C5含量相对下降，即a表示C3，b表示C5。答案(1)[H]水在光下分解用于C3的还原(2)太阳光能(CH2O)(3)C3CO2与C5结合形成C3继续进行而C3的还原减弱直至停止(4)C5C5与CO2结合形成C3继续进行，而C3的还原减弱直至停止•规律方法条件骤变时叶绿体内各物质含量的变化条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照CO2供应不变增加减少减少或没有减少或没有突然光照CO2供应不变减少增加增加增加光照不变停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变CO2供应增加增加减少减少增加光照不变CO2供应不变(CH2O)运输受阻增加减少增加减少•【例2】图甲表示光照强度对光合作用强度的影响，图乙表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化。请据图回答问题：影响光合作用的环境因素•(1)图甲中B点的生理状况与图乙中________________时相同，此时细胞中产生的ATP的部位是_______________________________•(2)图乙中，植物开始进行光合作用的时间为________________，植物的光合作用强度大于细胞呼吸强度的时间段为________________。•(3)如下图为探究光合作用速率的装置，实验开始时，针筒的读数是0.2mL，水滴位置在X处，恒温30min后，将针筒容量调到0.6mL处，水滴的位置恢复到X处。若以氧气释放量表示光合作用速率，则植物光合作用的速率是________mL/h，该数值比实际光合作用速率低，原因是____________________。•常见错误第(1)问易误答为“0时和24时”，合成ATP的场所易漏掉“细胞质基质”；第(2)问易误答为“A点”，光合作用强度大于细胞呼吸强度的时间段易误答为“0～6”和“18～24”。第(3)问光合作用速率易误答为“0.4mL/h”。•错因分析：导致该题错答的原因是：•第(1)问对曲线中各点表示的发生过程不理解。图甲中B点表示光补偿点，即光合作用速率与呼吸作用速率相等。图乙中B点和C点都表示光合作用消耗的CO2等于细胞呼吸释放的CO2，即光合作用速率等于呼吸作用速率。有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。•第(2)问没有充分挖掘题干信息。乙图中横轴表示的是时间，在0时没有光照，不进行光合作用，在6时，光合作用速率等于呼吸作用速率，因此开始进行光合作用的时间应为6时之前。光合作用强于呼吸作用时，CO2浓度下降，因此6～18h光合作用速率大于呼吸作用速率。•第(3)问审题不细致，忽视了实验过程是30min，而题目考查的光合作用速率是用“每小时释放O2量”来表示的。植物的光合作用速率为(0.6－0.2)÷0.5＝0.8(mL/h)。•答案(1)6：00和18：00细胞质基质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜(2)6：00之前6：00～18：00•(3)0.8植物同时进行呼吸作用，消耗氧气•技法必备•对于双自变量的实验题，应把它拆分开来，分为两个实验，分别设置自变量。当设置其中一个为自变量时，另一个自变量即为无关变量。———————双自变量的实验题的解法———————•能力展示•为了验证环境因子光照、二氧化碳的不足分别对光合作用的影响，可将叶片用打孔器打取小圆片，抽取叶内气体使之下沉于水中，在不同条件下根据叶圆片上浮所需时间的长短推测光合作用的相对强弱。请回答问题。•(1)实验假设：__________________________。•(2)实验组1：取三角瓶，编号A，加入一定量新制的冷开水；再加入一定量的NaHCO3粉末，使其在水中溶解；用黑纱布(透弱光)包裹三角瓶后，适宜温度下水浴保温；放入下沉小叶圆片10片，将三角瓶置于日光灯下；记录叶片上浮所需时间或一定时间内的上浮叶片数。•①参照实验组1简要写出实验组2应改变的实验条件：•_____________________________________。•②参照实验组1简要写出对照组应改变的实验条件：•_______________________________________。•(3)预期结果：•实验组1：_____________________________________；•实验组2：__________________________________________；•对照组：_____________________________。•(4)浸没于水中的叶圆片上浮的原因_____________________•__________________________________________________。•解析本实验为双自变量，根据对照原则和单一变量原则，当研究光照时，应一组光照强(不包裹黑纱布)，另一组光照弱(包裹黑纱布)，而CO2为无关变量，均应适宜(加NaHCO3粉末)；当研究CO2时，应一组CO2浓度高，(加NaHCO3粉末)，另一组CO2浓度低(不加NaHCO3粉末)，而光照为无关变量，均应适宜(不包裹黑纱布)。综合起来，就应设置三组实验。答案(1)光照强弱(度)、CO2等条件都会影响光合作用(2)①不加入NaHCO3粉末，也用黑纱布包裹三角瓶B，其余方法与实验组1