2018 2019高中生物352光反应和碳反应光照对光合作用的影响课件浙科版必修1

1、第三章 第五节 光合作用 第2 课时 光反应和碳反应、光照对光合作用的影响 知识内容知识内容 学考要求学考要求 选考要求选考要求 光反应和碳反应的过程 环境因素对光合速率b b c 的影响 活动：探究环境因素对光合作用的影响 c c (1) 概述光反应和碳反应的过程以及二者的联系。 (2) 活动：学习导航学习导航 探究环境因素对光合作用的影响 ”，概述各种环境的作用机理。 课堂导入课堂导入 方式一方式一 复习叶绿体的结构后，教师提出在叶绿体这个细胞器上是如何完成光合作用这样一个看似简单的氧化还原反应的呢？叶绿体中的色素在光合作用过程中有没有作用？有何作用？光如何起作用？物质如何转变？能量为何这

2、么转变？ 带着这些问题：我们一起来学习光合作用的过程。 方式二方式二 通过前面的学习我们知道，叶绿体是植物进行光合作用的场所。叶绿体之所以有此功能，这与它的结构是密不可分的。根据下面有关叶绿体的知识来回答几个问题。 (1) 叶绿体是植物进行光合作用的场所，你知道叶绿体的形态和结构吗？ (2) 叶绿体中的色素存在于什么部位？它的功能是什么？ (3) 与光合作用有关的酶存在于叶绿体的哪些部位？光反应和碳反应是如何进行的？ 内容索引 新知导学 达标检测 新知导学 一、光反应和碳反应 1.光反应光反应 (1) 过程 ATP 和NADPH 中的化学能。 光能被吸收并转化为 电子 水在光下裂解为 、O2和

3、 。 H NADPH 。 水中的氢(He)在光下将NADP还原为 类囊体膜 中。 (2) 场所： H2O 、ADP 、Pi、NADP等。 (3) 反应物： O2 、NADPH 、 ATP 等。 (4) 生成物： (5) 条件：色素、光、酶。 (6) 能量变化：光能ATP 与NADPH 中的化学能。 2.碳反应碳反应 (1) 过程 CO2的固定：CO2RuBP2 三碳酸分子。 还原2 三碳酸分子 2 三碳糖。 叶绿体基质 。 (2) 场所： CO2 、 ATP 、NADPH 等。 (3) 反应物： (4) 产物：三碳糖 (5) 能量变化：ATP 、NADPH 中的化学能 三碳糖中的化学能。 、3

4、.联系：联系：光反应为碳反应提供 NADPH ATP ，碳反应为光反应提ADP 、 Pi 和NADP，如图所示。 供 归纳总结归纳总结 光反应与碳反应的比较光反应与碳反应的比较 比较项目 场所 光反应 类囊体膜 碳反应 叶绿体基质 时间 条件 过程 短促，以微秒计 光、色素、酶、水 利用光能使水光解产生 O2，同时产生ATP 和NADPH 较缓慢 多种酶、CO2、NADPH 、ATP 将CO2还原为糖的一系列反应 光酶 CO2的固定：CO2RuBP 水的光解：H2O 2H 叶绿体12e O2 2 个三碳酸分子 2物质 ATP 的合成：ADP Pi能量 三碳酸分子的还原： 2 个三碳酸酶ATP

5、、NADPH 变化 ATP 分子 2 个三碳糖 酶酶NADPH 的合成：NADP RuBP 的再生：三碳糖 酶 H 2eRuBP NADPH 能量 完成 光能 ATP 、NADPH 中活跃 活跃的化学能 有机变化 的化学能 标志 联系 物中稳定的化学能 O2释放、ATP 和NADPH 的生成 糖类等有机物的生成 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 例例1 (2018绍兴3月模拟)如图为光合作用的过程示意图，表示光合作用的场所，a、b和c表示物质。 请回答下列问题： 类囊体 ，其膜上含镁的色素主要吸收 _红光和

6、蓝紫 光。 (1) 的名称是_解析解析 中进行的是光反应，场所是类囊体，其膜上含镁的色素是叶绿素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 解析 答案 H和电子 ，这些物质会(2) 水在光下裂解，除图中所示的产物外，还有_糖(或三碳糖或三碳糖 NADP 被_ 接受，其在卡尔文循环中将 CO2还原为_ 能量 磷酸) ，此过程中还伴随着_的贮存。 解析解析 水的光解产物有氧气、 H和电子，H和电子会被 NADP接受，形成 NADPH ，其在三碳酸分子还原过程中供能和作为还原剂，将三碳酸分子还原为三碳糖磷酸，此过程中还伴随着能量的贮存。 解析 答案 (3) 在供给C18O2极短时间后，除了糖类物质含有18O以外

7、，从另一种光合水 中也应当能够检测到18O。 产物_二氧化碳固定解析解析 在供给 CO2极短时间后O的走向为：C O2 三碳181818三碳酸分子还原18酸分子 三碳糖和 H 2O(碳反应阶段有水产生 )。 解析 答案 思维启迪思维启迪 对光反应与碳反应的认识对光反应与碳反应的认识 (1) 光合作用中光反应和碳反应不是独立的两个阶段，而是息息相关的两个过程，没有光反应，碳反应也无法进行。 (2) 光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中主要为质膜。 (3) 碳反应所需要的ATP 仅来自光反应，而不能由细胞呼吸提供。 (4) 光合作用中， ATP 提供能量和磷酸基团； NADPH 提

8、供能量和作为还原剂，也是氢的载体，提供氢。 (5) 三碳糖或五碳糖(RuBP) 组成元素中含有磷。 (6)CO2中的 C进入三碳酸分子但不进入RuBP ，最后进入三碳糖，RuBP 中的C不进入三碳糖，可以通过同位素示踪实验证明。 例例2 (2017 浙江超级全能生模拟 )下图为类囊体膜的部分结构和生理功能示意图。请据图回答相关问题： 基粒 。 (1) 叶绿体内的很多类囊体堆叠起来的结构称为 _解析 答案 光反应 的场所，其上的色素吸收光能，并将(2) 类囊体膜是植物进行 _化学能 ，贮存在NADPH 和_光能转化为_ATP 中。 电子 ，是水的裂解产物，经过一系列膜蛋白的传递后被(3)a 物质

9、是 _NADP接受，NADP同时还接受 1个H形成NADPH ，NADPH 在三能量和氢 。若撤离光照，短时间内叶绿碳酸分子的还原过程中提供 _下降 体中的RuBP 含量将_ 。 答案 拓展提升拓展提升 光照和光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响浓度变化对光合作用物质含量变化的影响 由于各种因素的变化，如温度变化、光强度变化、 CO2浓度变化会影响三碳酸分子、RuBP 、NADPH 、ATP 、三碳糖这些物质的含量，根据化学平衡原理分析，可以获得它们之间变化的关系。如下表： 项目 光照变强、 光照变弱、光照不变、 光照不变、CO2CO2不变 CO2不变 CO2增多 减少 三碳酸分子

10、 RuBP ATP 三碳糖 NADPH 注：此表只是对变化短时间内各物质的相对量的变化作讨论，而不是长时间，其中 “”代表上升，“”代表下降 二、环境因素对光合速率的影响 1. 光合速率光合速率(光合强度光合强度) 单位时间 内进行多少光合一定量 的植物(如一定的叶面积)在 (1) 含义： 作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳 )。 消耗二氧化碳量 单位时间。 (2) 表示方法：产生氧气量 /单位时间或 /2.影响光合速率的因素影响光合速率的因素 增加 ；当光强(1) 光强度：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而 也不会增加 ，此时的度升高到一定数值后，光强度再增加，光合速率 光饱和点 。

11、 光强度称为 最适 温度。低于该温度，随着温(2) 温度：每种植物光合作用都有一个 减弱或丧失 。 加快 ；超过该温度，酶的活性 度升高，光合速率 (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加快 。 速率 ATP 的合成；缺少(4) 矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少 P会影响 叶绿素 的合成。 Mg会影响 特别提醒特别提醒 光强度对光合速率的影响光强度对光合速率的影响 各点含义 A点：光强度为零，只进行细胞呼吸。 B点：光合速率等于呼吸速率，为光补偿点。 C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光强度，即光饱和点。 表观光合速率和真正光合速率的关系 真正光合速率表观

12、光合速率呼吸速率。 3.探究光强度对光合作用的影响探究光强度对光合作用的影响 增强 。 (1) 实验假设：一定范围内，光合速率随光强度的增加而 (2) 实验过程 组装下图装置三套，编号为甲、乙、丙； 等量 的小球藻和5%的NaHCO3溶液； 分别向三支试管内加入 记录有色液滴的起始位置； 取三只100 W灯泡，分别置于距甲、乙、丙 10 cm 、20 cm 、50 cm 处，一段时间后，记录液滴位置。 (3) 变量分析 自变量：光强度，通过 100 W灯泡距实验装置的距离远近控制。 因变量：光合速率，通过单位时间内O2的释放量测定，以单位时间内有色液滴的移动距离作为检测指标。 无关变量：各组实

13、验植物 (如金鱼藻、小球藻 )的数量相同，温度、 CO2浓度相同。 (4) 实验拓展 设置温度作为自变量 用上述装置探究温度对光合速率的影响，可通过将试管分别置于装有不同温度水的烧杯中控制自变量 温度； 设置CO2浓度作为自变量 用上述装置探究CO2浓度对光合作用的影响，可通过往试管内分别加入不同浓度的NaHCO3溶液来控制自变量 CO2浓度。 例例3 图甲表示植物光合作用中的光反应，其中数字表示物质， a和b表示结构。图乙为 “探究环境因素对光合作用的影响 ”的实验装置，广口瓶中装有碳酸氢钠溶液以维持溶液中 CO2浓度。请回答下列问题 (说明：题中“ ”填数字或字母，“_”填文字)： 类囊体

14、膜 上。“光合色素(1) 叶片中的光合色素存在于图甲中的 b _层析 液使光合色素在滤纸上分离，其中的提取与分离 ”实验中，加入 _胡萝卜素 扩散的最快的色素是_。 解析解析 叶片中的光合色素存在于图甲中的 b类囊体膜上。分离光合色素的方法是纸层析法，所用到的液体为层析液。胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，扩散速率最快。 解析 答案 (2) 图甲中，水中的氢转移到 NADPH_( 物质 )中，该物质在卡尔文循提供氢和能量 。 环中的作用是_解析解析 分析图甲可知，为 O2，为NADPH ，为NADP，为ATP ，为ADP 。图甲中，水中的氢转移到 NADPH 中，该物质在卡尔文循环(碳反应)中的

15、作用是提供氢和能量。 解析 答案 (3) 某研究小组利用图乙装置探究不同波长的光对黑藻光合作用的影响。 O2 的相对释放量表示，其释放量可依 光合作用速率常用图甲中 _量筒中收集的液体体积 估算。 据图乙中_解析解析 光合作用速率常用图甲中 O2的相对释放速率表示。 O2不易溶于水，广口瓶内黑藻的光合作用释放 O2导致瓶内气体压强增大，将水压入量筒，所以O2的释放量可依据图乙量筒中收集的液体体积估算。 解析 答案 例例4 光合作用的正常进行要受多种因素的影响。一个生物兴趣小研究了矿质元素含量、光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 答案

16、学习小结 类囊体膜 叶绿体基质 CO2的 固定 水 达标检测 1. 根据对右图的观察，下列判断正确的是 A.需要NADPH ，不需要ATP B.都不需要NADPH C.不需要NADPH ，需要NADPH 和ATP D.都需要NADPH 和ATP 解析解析 由题图可知，该过程为光合作用的碳反应过程，、分别是指CO2的固定和三碳酸分子的还原， CO2的固定不需要NADPH ，但是三碳酸分子的还原需要 NADPH 和ATP 。 1 2 3 4 5 解析 答案 2.(2018湖州期中)光合作用中水分子光解的产物是 A.氧气和氢气 B.氧气、H、e C.氧原子、NADP、e D.氧气、NADPH 、AT

17、P 解析解析 在光合作用的光反应中，水在叶绿体的类囊体膜上发生分解反应，产物是氧气、 H、e。其中氧气可以释放到外界环境或供线粒体进行需氧呼吸，H、e可以与NADP反应生成NADPH 。 解析 答案 1 2 3 4 5 3.(2017台州联考)下图曲线表示最适温度、 CO2浓度为0.03% 条件下黄豆光合速率与光强度的关系。在 y点时改变某环境条件，曲线变为 。下列叙述正确的是 A.制约x点光合速率的因素主要是叶绿体中色素的含量 B.制约z点光合速率的因素主要是 CO2浓度 C.x点和y点的碳反应速率相同 D.在y点时，升高温度导致曲线由 变为 1 2 3 4 5 解析 答案 4.下图所示为叶

18、绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列有关叙述正确的是 A.此生物膜为叶绿体内膜 B.产生的ATP 可用于植物体的各项生理活动 C.发生的能量转换是：光能 化学能，此化学能可贮存于 ATP 与NADPH 中 D.在图示结构中可完成光反应与碳反应 1 2 3 4 5 解析 答案 5. 图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图，其中、表示不同的部位；图乙是光合作用的碳反应过程示意图，其中表示物质。请回答下列问题： (1) 利用新鲜菠菜叶片进行 “光合色素的提取和分离 ”活动。在菠菜叶片作为提取色素的溶剂 ；分离色素研磨过程中，加入 95% 乙醇的作用是 _层析液 的液面；分离后，的过程中，应注意滤纸上的滤液细线要高于 _胡萝卜素 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)。 1 2 3 4 5 解析 答案 光合膜 中，其中叶绿素主要吸收红光 (2) 光合色素存在于图甲的 _ 基质 中(在