第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理和应用-【导与练】2023-2024学年高中生物必修1分子与细胞同步全程学习全书word（新教材，人教版）

第2课时　光合作用的原理和应用 学习目标 素养定位 1.阐述光合作用过程,简述两个阶段的区别与联系。 2.概述不同环境因素对光合作用的影响 1.能够利用物质和能量观,阐明光合作用过程中物质和能量的转化过程。(生命观念) 2.采用分析与综合的方法,说出光反应与暗反应的区别与联系。(科学思维) 3.基于生物学事实和证据,通过归纳与概括构建光照强度、CO2浓度等因素对光合速率影响的数学模型。分析影响原因、实质和结果,并运用于生产和生活。(科学思维、社会责任) 一、光合作用概述 1.概念 绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。 2.反应式 CO2+H2O(CH2O)+O2。 二、探索光合作用原理的部分实验 时间/发现者 内容 19世纪末 科学界普遍认为,在光合作用中,CO2分子的C和O被分开,O2被释放,C与H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖 1928年 科学家发现甲醛对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937年, 希尔 (英国) 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气 1941年, 鲁宾、 卡门(美国) 用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气的来源,O+CO2→植物→18O2,H2O+C18O2→植物→O2,得出光合作用释放的氧全部来自H2O 1954年、 1957年 阿尔农 (美国) 在光照下,叶绿体可合成ATP,这一过程总是与水的光解相伴随 三、光合作用的原理 1.填写图中序号a～d所代表的物质或结构。 a:O2;b:NADP+;c:ADP+Pi;d:C5。 2.图示Ⅰ过程是光反应阶段。 (1)场所:类囊体的薄膜上。 (2)条件:光、色素和酶等。 (3)物质和能量变化。 ①物质变化:水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与NADP+(氧化型辅酶Ⅱ)结合,形成NADPH(还原型辅酶Ⅱ);ADP与Pi和能量在酶的作用下形成ATP。 ②能量变化:光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。 3.图示Ⅱ过程是暗反应阶段。 (1)场所:叶绿体的基质中。 (2)条件:酶、NADPH、ATP。 (3)物质和能量变化。 ①物质变化。 CO2的固定:绿叶通过气孔从外界吸收的CO2,在特定酶的作用下,与C5结合生成 C3。 C3的还原:在有关酶的催化作用下,C3接受ATP和NADPH释放的能量,并且被NADPH还原,生成C5和糖类。 ②能量变化:ATP和NADPH中的化学能转化为糖类中的化学能。 四、光合作用原理的应用 1.光合作用的强度概念 植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 2.两种表示方法 (1)一定时间内原料的消耗量。 (2)一定时间内产物的生成量。 3.影响因素 (1)光合作用的原料——水、CO2,影响CO2供应的因素有环境中CO2浓度和叶片气孔开闭情况等。 (2)动力——光能。 (3)场所——叶绿体,影响叶绿体的形成和结构的因素有无机营养和病虫害等。 (4)酶:影响酶活性的因素,如温度。 五、探究环境因素对光合作用强度的影响 1.取材 用打孔器打出30片圆形小叶片。 2.排气 将圆形小叶片置于注射器内,注射器内吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,抽气使圆形小叶片中的气体逸出。 3.沉水 将处理过的圆形小叶片,放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 4.分组 取3只小烧杯,分别倒入富含CO2的清水,分别放入10片圆形小叶片。 5.光照 分别置于强、中、弱三种光照下。 6.观察并记录 同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。 六、化能合成作用 1.概念 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。 2.实例 硝化细菌能利用氧化NH3时释放的化学能将CO2和H2O合成为糖类,供自身利用。 判断正误 (1)H2O在光下分解的过程发生在叶绿体基质中。(　×　) 提示:H2O在光下分解的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。 (2)只提供光照,不提供CO2,植物可独立进行光反应。(　×　) 提示:在暗反应不能进行时,因光反应产生的NADPH和ATP的积累,光反应所需要的ADP、Pi、NADP+不足,光反应也要停止。 (3)夏季晴天,植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。(　×　) 提示:出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高,引起气孔部分关闭,CO2吸收减少,而不是环境中CO2浓度过低。 (4)生长于较弱光照条件下的植物,当提高CO2浓度时,其光合速率并未随之增加,主要限制因素是光照强度。(　√　) (5)延长光照时间能提高光合作用的强度。(　×　) 提示:延长光照时间能提高光合作用的产物量,但不能提高光合作用的强度。