第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理和应用-【创新教程】2025-2026学年高中生物必修1五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第2课时　光合作用的原理和应用 课标内容要求 核心素养对接 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将之转化为化学能储存在糖分子中 2．探究不同环境因素对光合作用的影响 科学思维：通过分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系 科学探究：根据实验目的，设计实验探究光合作用的影响因素，会分析相关的实验装置 社会责任：根据光合作用原理指导生产实践 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [基础梳理] 一、光合作用的概念 1．场所：绿色植物的　叶绿体　。 2．能量来源：　光能　。 3．反应物：　CO2和H2O　。 4．产物：O2、　糖类　等有机物。 二、光合作用的过程 1．反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 2．过程 ①　NADPH　　②　2C3　　③　ADP＋Pi　　④　O2　　⑤　(CH2O)　 3．光反应与暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 场所 　类囊体的薄膜上　 　叶绿体基质中　 条件 需光 　不需要光　 物质 变化 H2OH＋＋O2＋能量； NADP＋＋H＋＋能量―→　NADPH　； ADP＋Pi＋能量　ATP　 CO2＋C5　2C3　； 2C3　(CH2O)　＋C5 能量 变化 光能―→　ATP　和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→　(CH2O)　中的化学能 三、光合作用原理的应用 1．光合作用强度 概念：植物在　单位时间　内通过光合作用制造　糖类　的数量。 2．探究环境因素对光合作用强度的影响 实验流程 四、化能合成作用 1．化能合成作用概念和实例 (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：硝化细菌能利用土壤中的　氨(NH3)　氧化成亚硝酸(HNO2)，进而氧化成硝酸(HNO3)所释放的化学能将　CO2和H2O　合成为糖类，供自身利用。 2．光合作用与化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 生物类型 　绿色植物　和光合细菌 硝化细菌等 能量来源 光能 体外物质氧化释放的　化学能　 相同点 能将　无机物　合成　有机物　，并储存能量 [基础诊断] (1)光反应为暗反应提供NADPH和ATP( √ ) (2)暗反应必须在无光的条件下进行( × ) (3)在离体的叶绿体基质中添加NADPH、ATP和CO2后，可以完成暗反应( √ ) (4)光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O( × ) (5)光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度、光照强度等外界因素( √ ) (6)探究实验中，圆形小叶片浮起的原因是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的( × ) 光合作用的过程 1．光反应与暗反应的联系 (1)光反应为暗反应提供NADPH、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP＋。 (2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。 2．光合作用过程中的物质变化 (1)光合作用过程中C、O元素转移途径 (2)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向 3．外界条件改变对光合作用中有关物质含量的影响 据图分析可知，外界条件(如光照、CO2浓度等)改变时，光合作用中C3、C5、NADPH([H])、ATP含量的变化如下表： 条件 C3 C5 NADPH 和ATP 模型分析 光照由强到弱，CO2供应不变 增加 减少 减少或 没有 光照由弱到强，CO2供应不变 减少 增加 增加 光照不变，CO2由充足到不足 减少 增加 增加 光照不变，CO2由不足到充足 增加 减少 减少 ◆[互动探究] 1．暗反应有光无光都能进行，那么暗反应能较长时间在黑暗条件下进行吗？ 提示：不能，因为在黑暗条件下不能进行光反应，暗反应缺少光反应提供的NADPH和ATP。 2．在适宜的光照、CO2浓度和温度等条件下，植物释放O2的量是均匀不变的，若此时只停止CO2的供应，光反应产生的O2会不变吗？ 提示：会逐渐减少。即使光反应的条件适宜，暗反应若停止，同样会抑制光反应正常进行。 ◆[对点训练] 1．如图为某植物光合作用的示意图，下列相关叙述正确的是(　　) A．阶段②中稳定的化学能转变成活跃的化学能 B．若中断CO2的供应则阶段①产生的b增多，d减少 C．阶段①中c为NADH，作为还原剂参与阶段②中f的还原 D．为该植物提供14CO2，则14C的转移途径为：h→f→有机物 解析：D　[阶段②表示暗反应，在暗反应中，活跃的化学能转变成稳定的化学能；光反应和暗反应是紧密联系、相互影响的两个过程，阶段①为光反应，b为O2，d是ATP，若中断CO2的供应，则光反应也会受到影响，所以光反应产生的O2与ATP均会减少；c为NADPH，f为C3，NADPH作为还原剂参与阶段②中f的还原；h是CO2，f是C3，为该植物提供14CO2，则14C的转移途径为：14CO2→14C3→有机物。] 2．如图表示在夏季的某一个晴天，某植物细胞光合作用过程中C3、C5的含量变化。若第二天中午天气由艳阳高照转为阴天，此时细胞中C5、C3含量的变化分别相当于曲线中的哪一段(　　 ) A．c→d段(X)、b→c段(Y) B．b→c段(Y)、b→c段(X) C．d→e段(Y)、c→d段(X) D．d→e段(Y)、d→e段(X) 解析：D　[天气由艳阳高照转为阴天后，光照减弱， C3含量增加，C5含量下降。] 分析光合作用相关物质含量变化的注意点 (1)要看清是否是条件改变后短时间内各物质含量的变化，还是长时间内物质含量的变化。短时间：直接答“增加(或减少)”；长时间：答“先增加(或减少)后不变”。 (2)在物质变化中，C3和C5的变化是相反的，NADPH和ATP的变化是一致的。 光合作用原理的应用 1．光照强度 (1)光照强度与光合作用强度的关系曲线分析 A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。 AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。 B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点对应的光照强度为光补偿点。 BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强。C点对应的光照强度D为光的饱和点。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是除光照强度之外的环境因素，如CO2浓度等。 (2)应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。 2．CO2浓度 (1)原理：CO2浓度通过影响暗反应阶段，制约C3的生成进而影响光合作用强度。 (2)曲线： 关 键 点 A CO2的补偿点：光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度 A′ 进行光合作用所需的最低CO2浓度 B和B′ CO2饱和点 走 势 分 析 图1和 图2 一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增大而增强，但当CO2达到一定的浓度时，光合作用强度不再增强 (3)应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度 3．温度 (1)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。 (2)应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。 ◆[互动探究] 1．在“光照强度对光合作用强度的影响”实验中，叶片下沉和照光后又上浮的原因分别是什么？ 提示：叶片细胞间隙的气体被抽出，叶片密度变大，故下沉；照光后叶片进行光合作用，细胞间隙中充满气体，密度减小，故上浮。 2．遭遇连阴雨天气，如何提高大棚蔬菜的产量？(从光照强度、温度方面考虑) 提示：连阴雨天气，光照不足，需要人工补充光照；白天适当升高温度，增加光合速率，夜晚适当降低温度，降低呼吸速率。 ◆[对点训练] 1．取生长旺盛的天竺葵叶片，用打孔器打出小圆片若干并抽取叶片细胞内空气，均分后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，记录圆叶片上浮至液面所需时间，其结果绘制的曲线如下图。相关叙述错误的是(　　) A．YZ段平缓的限制因素可能是光照强度 B．Y点比X点细胞内的C5含量高 C．Z点后曲线上升，应该是叶片细胞失水，代谢受影响导致 D．Y点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体 解析：B　[YZ段平缓，说明随着CO2浓度的增加光合作用不再增强，则限制因素可能是光照强度；Y点与X点相比，CO2浓度高，CO2的固定加快，则Y点细胞内的C5含量低；Z点后光照不变，CO2浓度升高，而曲线上升，说明光合作用减弱，应该是叶片细胞失水，代谢受影响导致；Y点既有光合作用又有呼吸作用，则叶肉细胞产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体。] 2．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和CO2浓度不变)，理论上图中相应点a、b、c的移动方向分别是(　　) A．下移、右移、上移　　 B．下移、左移、下移 C．上移、左移、上移 D．上移、右移、上移 解析：C　[图中a、b、c三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知，当温度从30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(c点)时吸收的CO2增多，c点上移。b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25 ℃时细胞呼吸强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度以使光合作用强度与细胞呼吸强度相等，即b点左移。] 光合作用中补偿点和饱和点的移动 CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向，一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度)，位于横轴上面。 ①呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移 ②呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移 ③阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．光合作用的光反应和暗反应依次发生在(　　) A．细胞质、细胞核中 B．叶绿体的外膜、内膜上 C．叶绿体的类囊体薄膜上、叶绿体的基质中 D．叶绿体的基质中、叶绿体的类囊体膜上 解析：C　[光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中。] 2．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是(　　) A．H2O、CO2、ADP B．CO2、NADPH、ATP C．H2O、CO2、ATP D．NADPH 、H2O、ADP 解析：B　[光合作用暗反应过程包括CO2的固定(CO2＋C52C3)和C3的还原[2C3(CH2O)＋C5]，需要NADPH作为还原剂和酶的催化，并消耗能量(ATP)。] 3．以下四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是(　　) 解析：C　[叶片上浮的原因是光合作用产生氧使叶片浮力增大，因此最有利于光合作用进行的装置，叶片上浮越快。由于自来水中含有CO2,25 ℃的温度较为适宜，光照是光合作用的必需条件，所以C选项所示的叶片最先浮起来。] 4．在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用 B．CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 C．适当增加光照强度，c点将右移 D．限制P点CO2净吸收速率的因素是温度和光照强度 解析：C　[a时表明甲植物的净光合速率为0，此时光合作用强度等于呼吸作用强度；CO2浓度为b时，甲、乙两植物的净光合作用强度相等，由于不知道两植物的呼吸作用强度，因此不能比较总光合作用强度；c点时，CO2浓度不再是限制光合作用的主要因素，因此此时适当增加光照强度可提高光合作用强度，c点将右移；图中曲线是在最适温度条件下测定的，所以限制P点CO2净吸收速率的因素是光照强度而不是温度。] 5．下图表示光合作用过程的部分图解，请据图分析完成问题： (1)图示表示光合作用的　________　过程，其中B表示　__________　。 (2)图示过程中，能量变化是__________________________________________________。 (3)如果用含14C的CO2来追踪小麦光合作用过程中碳的转移途径，则碳首先出现在　________　中。 (4)叶绿体是进行光合作用的场所，在充足的光照条件下，ADP在叶绿体内的移动方向是________________________________________________________________________。 解析：题图表示光合作用的暗反应过程，B表示C3的还原。CO2进入叶绿体后，先被C5固定成C3，C3被NADPH还原后生成葡萄糖，因此，碳的转移途径应是CO2→C3→葡萄糖。ADP移到类囊体薄膜上参与光反应转化成ATP。 答案：(1)暗反应　C3的还原　(2)活跃的化学能转变成稳定的化学能　(3)C3　(4)从叶绿体基质到类囊体薄膜 学科网（北京）股份有限公司 $$