人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用第2课时导学案

第4节 光合作用与能量转化（第2课时）学案

二 光合作用的原理和应用

【学习目标】

1．通过对光合作用探索历程的学习，认识到科学是在实验和探索中前进的。

2．掌握光合作用的光反应和暗反应过程以及二者的关系。

3．根据光合作用的过程，分析影响光合作用的因素以及光合作用的原理在实践中的应用。

【基础梳理】

一、光合作用的概念[填图]

请仔细阅读教材第102页，完成下面的问题。

二、光合作用的原理及探索

请仔细阅读教材第102～104页，完成下面的问题。

1．探索光合作用原理的部分实验

2．光合作用的过程

(1)过程及分析[据图填空]

(2)反应式

CO2＋H2O ________

三、光合作用原理的应用

请仔细阅读教材第105～106页，完成下面的问题。

1．光合作用强度

(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造________。

(2)影响因素和衡量指标：

2．探究环境因素对光合作用强度的影响

实验流程：

答案：

一、

叶绿体　CO2和H2O　光能　有机物和O2

二、

1．C　O　O2　C　H2O　糖　氧气　水　氧气　H2O　ATP　CO2　光合作用　有机物中碳　卡尔文循环

2．(1)类囊体薄膜　叶绿体基质　不需要　H＋＋O2　NADPH　2C3　光能　稳定化学能

　(2)(CH2O)＋O2

三、

1．(1)糖类的数量　(2)水分　CO2　温度　长短与强弱　质　原料　产物

2．生长旺盛的绿叶　小圆形叶片30片　小圆形叶片内的气体逸出　充满水　CO2　强、中、弱　小圆形叶片浮起的数量

【易错提示】

（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NADPH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（   ）

答案：（1）×（2）√（3）√（4）√

【深化探究】

一、影响光合作用的因素

1．光照强度对光合作用强度的影响

思考并讨论下列问题：

①探究光照强度对光合作用强度的影响实验所依据的原理是什么？

提示：叶片含有空气上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮。

②该探究实验的自变量及其设置方法分别是什么？

提示：自变量是光照的强弱；设置方法是调节台灯与实验材料之间的距离。

(2)如图表示光照强度对光合作用强度的影响曲线，分析曲线讨论并回答：

①A点时，光照强度为0，对应的CO2来源于哪些生理过程？其释放量的含义是什么？

提示：A点时，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，其单位时间内释放的CO2量，可表示此时的细胞呼吸速率。

②B点时，所对应的CO2吸收量和释放量为0，试分析此时光合速率与细胞呼吸速率的关系及B点的含义。

提示：B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝呼吸速率，此点为光补偿点。

③C点时，CO2吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析CO2吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？

提示：当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。CO2吸收量达到最高前的主要限制因素是光照强度，CO2吸收量达到最高后的主要限制因素为温度和CO2浓度。

2．CO2浓度对光合作用强度的影响

根据图示分析：

(1)分析E点的含义。

提示：E表示进行光合作用的最低CO2浓度。

(2)描述曲线变化规律。

提示：在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增加而加快；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加。

3．温度对光合作用强度的影响

　如图表示温度对光合作用强度的影响曲线，分析曲线，讨论下列问题：

(1)温度对光合作用强度的影响是怎样起作用的？

提示：温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用强度的。

(2)尝试描述曲线的意义。

提示：DG段随温度的升高光合速率逐渐加强；至G点时达到最大；GH段表示随温度的升高，光合速率快速下降，直至光合作用完全停止。

二、化能合成作用

回答下列问题：

1．归纳判断自养生物与异养生物的依据，并分析它们的本质区别。

提示：①判断依据：看能否把无机物合成为有机物。

②本质区别：能把无机物合成为有机物的生物是自养生物，以现成的有机物为食的生物是异养生物。

2．试从物质变化和能量变化角度，分析化能合成作用与光合作用具有哪些异同点？

提示：①相同点：均能把无机物合成为有机物，储存能量。

②不同点：合成有机物时利用的能量不同。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所释放的化学能。

【巩固练习】

1.下图表示温棚内光照强度(X)与农作物净光合作用强度(实际光合作用强度与呼吸作用强度之差)的关系(棚内温度、水分和无机盐均处于适宜的条件下)，请据图分析，下列说法中不正确的是(   )

A. 当X>Q时，可采取遮光措施确保作物的最大光合速率

B. 和Q点相比，P点时叶肉细胞内C5化合物的含量较Q点高

C. 据图可知，该植物在N点时的呼吸速率与Q点时的呼吸速率相等

D. 当X=P时，叶肉细胞内形成ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质

2.下列对“提取和分离光合色素”实验和“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的说法，正确的是(   )

A. 色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液

B. 无黄绿色和蓝绿色的色素带，原因可能为材料是黄化叶片

C. 有氧和无氧条件是探究酵母菌呼吸方式这个对比实验的自变量

D. 酵母菌呼吸产生的CO2可使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄

3.阳光穿过上层植物的空隙形成光斑，它会随太阳的运动而移动。如图为红薯叶在光斑照射前后吸收CO2和释放O2的情况。下列分析错误的是(   )

A.在光斑照射时段，光反应速率大于暗反应速率

B.AB段变化的原因是ADP和NADP＋浓度的限制

C.光斑移开后一段时间光合作用仍在进行

D.Ⅰ所指示的阴影面积小于Ⅱ所指示的阴影面积

4.图一是某绿色植物细胞内生命活动示意图：其中1、2、3、4、5表示生理过程：A、B、C、D表示生命活动产生的物质。图二为将生长状况相同的等量花生叶片分成4等份，在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h（光照强度相同），测其有机物变化，得到如下数据，下列相关叙述正确的是(   )

A. 图一中在生物膜上发生的生理过程有③和④

B. 该细胞中CO2由2过程产生到5过程利用，至少穿过8层磷脂双分子层

C. 当花生叶片所处温度为29℃时，CO2固定速率最大

D. 如果昼夜恒温，在白天光照10小时，最适合花生生长的温度是27℃

5.光合作用过程的概念模型图如下，字母表示物质，数字表示反应过程，实线表示物质转换，虚线表示能量传递。下列有关叙述错误的是(   )

A. 物质e的元素组成除了H，还有C、O、N、P等

B. 物质c转变成物质d的过程需要水分子的参与

C. 通过标记g的碳元素可以追踪到（CH2O）的碳元素

D. b的产生速率等于g的固定速率时处于补偿点状态

参考答案

1.答案：C

解析：

2.答案：C

解析：

3.答案：D

解析：在光斑照射时段，氧气释放速率大于二氧化碳吸收速率，说明光反应速率大于暗反应速率；AB段氧气释放速率下降，说明光反应减弱，暗反应对光反应有限制作用，原因是ADP和NADP+浓度的限制；光斑照射期间积累了较多的ATP和NADPH，可使暗反应持续一段时间；光合作用过程中氧气的释放量等于二氧化碳的吸收量，故I、Ⅱ所指示的阴影面积是相等的；故选D。

4.答案：ACD

解析：A、据图一分析，3表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜，4表示光合作用的光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体薄膜，A正确;

B、该细胞中CO2由2线粒体基质过程产生到5叶绿体基质过程利用，至少穿过4层膜，8层磷脂分子层， B错误;

C、据图二分析，花生叶片真正的光合作用强度为：27℃真正的光合作用强度是3+1+1=5,28C真正的光合作用强度是3+2+2=7,29C真正的光合作用强度是3+3+3=9,30℃真正的光合作用强度是1+1+1=3，所以当花生叶片所处温度为29℃时，CO2固定速率最大，数值为9mg/h,C正确;

D、昼夜恒温，呼吸速率不变，所以呼吸速率最小则有机物积累最多，所以适合花生生长的温度是27℃，D正确。

故选ACD。

5.答案：D

解析：A、物质e是NADPH，组成元素有C、H、O、N、P,A正确;

B、物质c是ATP转变成ADP的过程中需要水分子参与反应，B正确;

C、物质g是二氧化碳，二氧化碳被固定形成三碳化合物，三碳化合物被还原，生成糖类物质（CH2O），所以标记其中的碳元素，可以追踪到（CH2O）的碳元素，C正确;

D、b是氧气，氧气的产生速率代表真正的光合作用速率，g是二氧化碳，二氧化碳的固定速率也代表的是真正的光合作用速率，而补偿点是指呼吸作用速率等于光合作用速率时的状态，D错误。

故选D。