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5.4光合作用的原理和应用学案


江苏省扬中高级中学高一生物备课组 2013-2014

姓名________ 班级________ 学号________

第5章 第4节

细胞的能量供应和应用 能量之源——光与光合作用

二 光合作用的原理和应用
【学习目标】 1.说明光合作用以及对它的认识过程。 2.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 3. 说出光合作用原理的应用。 4.简述化能合成作用。 【重点、难点】 1. 光合作用的发现及研究历史。 2.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 3.影响光合作用强度的环境因素。 【自主学习】 一、光合作用的探究过程
时间 直到 18 世纪 中期 蜡烛与绿色植物一起放在 1771 年 ( 英 ) 普利斯 特利 密闭玻璃罩内不熄灭; 小鼠 与绿色植物一起放在玻璃 罩内不易死。 1779 年 (荷) 英格 豪斯 做了植物更新空气的实验 人们不知道植物吸收和 释放的是什么气体。 这一过程中,光能哪里 去了? 把光能转换成化学能贮 存于什么物质中呢? 未发现光在植物更新空 气中的作用。 实验人 实验过程 结 论 未解决的问题 未考虑到植物从空气中 得到什么。

1785 年

发现了空气的组成

1845 年

(德) 梅耶

根据能量转换和守恒定律 指出 把饥饿处理过的绿色叶片 一半曝光,另一半遮光,一

光合作用释放的 O2 来 自 CO2 还是水?

1864 年

(德)萨克斯

段时间后碘蒸气处理, 曝光 的一半呈深蓝色, 遮光的一 半无颜色变化。 用同位素标记法,用 O分 别标记 H2O 和 CO2,一组向
18

1939 年

( 美 ) 鲁宾和 卡门

植物提供 H2O 和 C O2,另 一组提供
18 18 H2 O

18

光合作用产生的有机物 是怎样合成的呢?

和 CO2。第

一组释放出的全是 O2, 第二 组全是 O2。 20 世纪 40 年 代 (美) 卡尔 文 用
14

CO2 供小球藻进行光合

作用,追踪检测放射。

二、光合作用的过程 1、总反应方程式
/ 叶绿体 CO 2 ? H 2 * O ?光能 ?? ? ??(CH 2 O)?* O2

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2、光合作用过程图解

场所:________________________________ ________________________________ 条件:________________________________ ________________________________ 物质变化: _________________________________ ___________________________________ __________________________________ ___________________________________ 能量变化: ___________________________________________________________________________ 联系:光反应与暗反应共同构建成光合作用的完整统一体。两者紧密联系。光反应为暗反应提供 _________和________,光反应是暗反应的前提和基础;暗反应过程中产生的_______和______为 光反应合成 ATP 提供原料,是光反应的继续和最后归宿。两者相辅相成,相互影响,相互制约,缺 一不可。 思考:正常生活的绿色植物,突然停止光照,叶绿体中 C5、C3 含量如何让变化?若停止供应 CO2 呢?_______________________________________________________________________________ 三、光合作用原理的应用 光合作用强度:________________________________________________ 影响光合作用的主要外界因素有:光照、二氧化碳的浓度、温度,另外还有水肥条件等。 1、光照强度对光合作用强度的影响(光照主要影响光反应阶段) CO2 吸收量

光照强度 CO2 释放量 在一定光照强度范围内,光合作用强度随光照强度增大而增大. 2、CO2 浓度对光合作用的影响(二氧化碳的浓度主要影响暗反应) 在一定范围内光合作用强度随 CO2 浓度 的增大而增大. 田间通风,施用农家肥

3、温度:温度主要影响酶的活性,主要影响暗反应阶段。 4、矿质元素 5、水
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四、自养生物、异养生物及化能合成作用
类型 自 养 生 物 化能自养型 光能自养型 代谢特征 绿色植物和少数种类的细菌以光为能量来 源,以环境中的 CO2 为原料、合成有机物, 并储存能量(光合作用) 一些细菌, 不能进行光合作用, 但能利用体 外环境中的某些无机物氧化时所释放的能 量来制造有机物, 储存能量 (化能合成作用) 异养生物 只能利用环境中现在的有机物来维持自身 的生命活动 人、动物、真菌以及大多 数细菌 硝化细菌、硫细菌、铁细 菌等 举例 绿色植物、 蓝藻及少数细 菌

五、光合作用和呼吸作用的比较



【自我检测】 )1.德国科学家萨克斯实验,在叶片照光 24 小时后,经脱色、漂洗并用碘液处理,结果有锡 箔覆盖的部分呈棕色,而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验说明 1 、光合作用需要 C02 ○ 2 、光合作用需要光 ○ 3 、光合作用需要叶绿素 ○ 4 、光合作用放出 ○ 5 光合作用制造淀粉 氧 ○

A ①② B ③⑤ C ②⑤ D ①③ 18 ( )2.在光合作用的实验室里,如果所有的水中有 0.20%的水分子含 0,二氧化碳中 0.68%有的 18 18 二氧化碳分子中含 0,那么,植物进行光合作用释放的氧气中,含 0 的比例为 A.0.20% B.0.44% C.0.64% D.0.80% ( )3.光合作用可以分为光反应和暗反应两个阶段,下列说法正确的是 A.叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.叶绿体的类囊体膜上进行暗反应,不进行光反应 C.叶绿体的基质中可进行光反应和暗反应 D.叶绿体的基质中进行暗反应,不进行光反应 ( )4.光合作用中,ATP 转变为 ADP 的地方,是在叶绿体的 A. 外膜上 B. 基质中 C. 色素中 D. 类囊体的薄膜上 14 ( )5.某科学家用 C 的二氧化碳作标记来追踪光合作用中的碳原子,证明其转移途径是 A. CO2 → 叶绿素 → ATP B. CO2 → C3 → ATP C. CO2 → C3 → (CH2O) D. CO2 → C5 → (CH2O) ( )6.如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图,C 点 与 B 点相比较,叶肉细胞内的 C3、C5、ATP 和[H]的含量发生的变化依次是 A.升、升、升、升 B.降、降、降、降 C.降、升、升、升 D.升、升、降、降 ( )7.光能转化成骨骼肌细胞内 ATP 的能量,需经过的主要生理过程依次是
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①光合作用 ②呼吸作用 ③消化吸收 ④主动运输 A.①③④② B.①②③④ C.②①④③ D.④①③② ( )8.科学家研究 CO2 浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强 度的影响,得到实验结果如右图。请据图判断下列叙述不正确 的是 ... A. 光照强度为 a~c 时,曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高 B.光照强度为 b 时, 造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同 C.光照强度为 a~b D. 光照强度为 a 时,造成曲线 Ⅱ 和 Ⅲ 光合作用强度差异的原因是 CO2 浓度不同 ( )9.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是 25℃、30℃,如图曲 线表示该植物在 30℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到 25℃的条 件下(原光照强度和 CO2 浓度不变) ,从理论上讲,图中相应点的移动分别是 A.a 点上移,b 点左移,m 值增加 B.a 点下移,b 点左移,m 值不变 C.a 点上移,b 点右移,m 值下降 D.a 点下移,b 点不移,m 值上升 ( )10.同一水生植物在不同光照条件下,不影响单位时间内产生起泡数的是 A.玻璃容器的容积 B.台灯与玻璃容器的距离 C.溶于水中的 CO2 的量 D.水生植物叶片的数量 ( )11.生长于较弱光照下的植物,当提高 CO2 浓度时,其光合作用并未随之增强,主要限制因素是 A. 呼吸作用和暗反应 B. 光反应 C. 暗反应 D. 呼吸作用 ( )12.绿色植物的光合作用和硝化细菌的化能合成作用相比,不同之处在于 A. 同化类型不同 B. 异化类型不同 C. 利用的能源不同 D. 利用的碳源不同 13.下图是光合作用过程图解,请依据图说明: ( 1 ) 图 中 A 代 表 __________ , 其 功 能 是 _______________________。 (2)图中 B 是___________。 (3)图中 C 是________,它被传递到叶绿体的 ________部位,用于___________ __,最终形 成_________。 (4)图中 D 是(写中文)____________,在有关酶的催化下,利用________将________与_________ 结合形成的,含_________个高能磷酸键。 (5)图中 F 叫_________,它是由 CO2 和________结合后而成 ( 6 ) H 是 ________ ,此阶段是在叶绿体的 ______ 进行的; I 是 ________ ,此阶段是在叶绿体的 _____________中进行的。 (7)由 F 到 G 叫______________;由 G 到 F 叫__________________。 14. (1)甲图表示在光照弱的情况下,光合 作用速率随 的增加成正 比增加,这种情况下,可以认为此时影 响光合作用的过程是 阶 (2)从图甲可见,光照强度超过某一强 度时,光合作用速度不再增加,且有稳 定发展的趋势,这种变化主要决定于 ,此时光合作用的 (3)图乙中 C 点表示光照强度为 B 时,植物生长的 ,出现 CD 段的原因 是 (4)请在图甲中绘制 50 (5)根据图甲,在图乙绘制光照强度为 A 时,不同温度下光合作用速率变化曲线。
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