1、第三章 第五節 光合作用 第2 課時 光反應和碳反應、光照對光合作用的影響 知識內容知識內容 學考要求學考要求 選考要求選考要求 光反應和碳反應的過程 環境因素對光合速率b b c 的影響 活動：探究環境因素對光合作用的影響 c c (1) 概述光反應和碳反應的過程以及二者的聯系。 (2) 活動：學習導航學習導航 探究環境因素對光合作用的影響 ”，概述各種環境的作用機理。 課堂導入課堂導入 方式一方式一 復習葉綠體的結構后，教師提出在葉綠體這個細胞器上是如何完成光合作用這樣一個看似簡單的氧化還原反應的呢？葉綠體中的色素在光合作用過程中有沒有作用？有何作用？光如何起作用？物質如何轉變？能量為何這

2、么轉變？ 帶著這些問題：我們一起來學習光合作用的過程。 方式二方式二 通過前面的學習我們知道，葉綠體是植物進行光合作用的場所。葉綠體之所以有此功能，這與它的結構是密不可分的。根據下面有關葉綠體的知識來回答幾個問題。 (1) 葉綠體是植物進行光合作用的場所，你知道葉綠體的形態和結構嗎？ (2) 葉綠體中的色素存在于什么部位？它的功能是什么？ (3) 與光合作用有關的酶存在于葉綠體的哪些部位？光反應和碳反應是如何進行的？ 內容索引 新知導學 達標檢測 新知導學 一、光反應和碳反應 1.光反應光反應 (1) 過程 ATP 和NADPH 中的化學能。 光能被吸收并轉化為 電子 水在光下裂解為 、O2和

3、 。 H NADPH 。 水中的氫(He)在光下將NADP還原為 類囊體膜 中。 (2) 場所： H2O 、ADP 、Pi、NADP等。 (3) 反應物： O2 、NADPH 、 ATP 等。 (4) 生成物： (5) 條件：色素、光、酶。 (6) 能量變化：光能ATP 與NADPH 中的化學能。 2.碳反應碳反應 (1) 過程 CO2的固定：CO2RuBP2 三碳酸分子。 還原2 三碳酸分子 2 三碳糖。 葉綠體基質 。 (2) 場所： CO2 、 ATP 、NADPH 等。 (3) 反應物： (4) 產物：三碳糖 (5) 能量變化：ATP 、NADPH 中的化學能 三碳糖中的化學能。 、3

4、.聯系：聯系：光反應為碳反應提供 NADPH ATP ，碳反應為光反應提ADP 、 Pi 和NADP，如圖所示。 供 歸納總結歸納總結 光反應與碳反應的比較光反應與碳反應的比較 比較項目 場所 光反應 類囊體膜 碳反應 葉綠體基質 時間 條件 過程 短促，以微秒計 光、色素、酶、水 利用光能使水光解產生 O2，同時產生ATP 和NADPH 較緩慢 多種酶、CO2、NADPH 、ATP 將CO2還原為糖的一系列反應 光酶 CO2的固定：CO2RuBP 水的光解：H2O 2H 葉綠體12e O2 2 個三碳酸分子 2物質 ATP 的合成：ADP Pi能量 三碳酸分子的還原： 2 個三碳酸酶ATP

5、、NADPH 變化 ATP 分子 2 個三碳糖 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 中活躍 活躍的化學能 有機變化 的化學能 標志 聯系 物中穩定的化學能 O2釋放、ATP 和NADPH 的生成 糖類等有機物的生成 光反應能為碳反應提供 ATP 、NADPH 、碳反應為光反應提供ADP 、Pi、NADP。二者緊密聯系，缺一不可 示意圖 例例1 (2018紹興3月模擬)如圖為光合作用的過程示意圖，表示光合作用的場所，a、b和c表示物質。 請回答下列問題： 類囊體 ，其膜上含鎂的色素主要吸收 _紅光和

6、藍紫 光。 (1) 的名稱是_解析解析 中進行的是光反應，場所是類囊體，其膜上含鎂的色素是葉綠素，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。 解析 答案 H和電子 ，這些物質會(2) 水在光下裂解，除圖中所示的產物外，還有_糖(或三碳糖或三碳糖 NADP 被_ 接受，其在卡爾文循環中將 CO2還原為_ 能量 磷酸) ，此過程中還伴隨著_的貯存。 解析解析 水的光解產物有氧氣、 H和電子，H和電子會被 NADP接受，形成 NADPH ，其在三碳酸分子還原過程中供能和作為還原劑，將三碳酸分子還原為三碳糖磷酸，此過程中還伴隨著能量的貯存。 解析 答案 (3) 在供給C18O2極短時間后，除了糖類物質含有18O以外

7、，從另一種光合水 中也應當能夠檢測到18O。 產物_二氧化碳固定解析解析 在供給 CO2極短時間后O的走向為：C O2 三碳181818三碳酸分子還原18酸分子 三碳糖和 H 2O(碳反應階段有水產生 )。 解析 答案 思維啟迪思維啟迪 對光反應與碳反應的認識對光反應與碳反應的認識 (1) 光合作用中光反應和碳反應不是獨立的兩個階段，而是息息相關的兩個過程，沒有光反應，碳反應也無法進行。 (2) 光合作用的場所在真核生物中一定為葉綠體，在原核生物中主要為質膜。 (3) 碳反應所需要的ATP 僅來自光反應，而不能由細胞呼吸提供。 (4) 光合作用中， ATP 提供能量和磷酸基團； NADPH 提

8、供能量和作為還原劑，也是氫的載體，提供氫。 (5) 三碳糖或五碳糖(RuBP) 組成元素中含有磷。 (6)CO2中的 C進入三碳酸分子但不進入RuBP ，最后進入三碳糖，RuBP 中的C不進入三碳糖，可以通過同位素示蹤實驗證明。 例例2 (2017 浙江超級全能生模擬 )下圖為類囊體膜的部分結構和生理功能示意圖。請據圖回答相關問題： 基粒 。 (1) 葉綠體內的很多類囊體堆疊起來的結構稱為 _解析 答案 光反應 的場所，其上的色素吸收光能，并將(2) 類囊體膜是植物進行 _化學能 ，貯存在NADPH 和_光能轉化為_ATP 中。 電子 ，是水的裂解產物，經過一系列膜蛋白的傳遞后被(3)a 物質

9、是 _NADP接受，NADP同時還接受 1個H形成NADPH ，NADPH 在三能量和氫 。若撤離光照，短時間內葉綠碳酸分子的還原過程中提供 _下降 體中的RuBP 含量將_ 。 答案 拓展提升拓展提升 光照和光照和CO2濃度變化對光合作用物質含量變化的影響濃度變化對光合作用物質含量變化的影響 由于各種因素的變化，如溫度變化、光強度變化、 CO2濃度變化會影響三碳酸分子、RuBP 、NADPH 、ATP 、三碳糖這些物質的含量，根據化學平衡原理分析，可以獲得它們之間變化的關系。如下表： 項目 光照變強、 光照變弱、光照不變、 光照不變、CO2CO2不變 CO2不變 CO2增多 減少 三碳酸分子

10、 RuBP ATP 三碳糖 NADPH 注：此表只是對變化短時間內各物質的相對量的變化作討論，而不是長時間，其中 “”代表上升，“”代表下降 二、環境因素對光合速率的影響 1. 光合速率光合速率(光合強度光合強度) 單位時間 內進行多少光合一定量 的植物(如一定的葉面積)在 (1) 含義： 作用(如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳 )。 消耗二氧化碳量 單位時間。 (2) 表示方法：產生氧氣量 /單位時間或 /2.影響光合速率的因素影響光合速率的因素 增加 ；當光強(1) 光強度：在一定范圍內，光合速率隨光強度的增加而 也不會增加 ，此時的度升高到一定數值后，光強度再增加，光合速率 光飽和點 。

11、 光強度稱為 最適 溫度。低于該溫度，隨著溫(2) 溫度：每種植物光合作用都有一個 減弱或喪失 。 加快 ；超過該溫度，酶的活性 度升高，光合速率 (3) 二氧化碳濃度：一定范圍內，空氣中二氧化碳濃度的增加會使光合加快 。 速率 ATP 的合成；缺少(4) 礦質元素：缺少N會影響酶的合成，缺少 P會影響 葉綠素 的合成。 Mg會影響 特別提醒特別提醒 光強度對光合速率的影響光強度對光合速率的影響 各點含義 A點：光強度為零，只進行細胞呼吸。 B點：光合速率等于呼吸速率，為光補償點。 C點：是光合作用達到最大值時所需要的最小光強度，即光飽和點。 表觀光合速率和真正光合速率的關系 真正光合速率表觀

12、光合速率呼吸速率。 3.探究光強度對光合作用的影響探究光強度對光合作用的影響 增強 。 (1) 實驗假設：一定范圍內，光合速率隨光強度的增加而 (2) 實驗過程 組裝下圖裝置三套，編號為甲、乙、丙； 等量 的小球藻和5%的NaHCO3溶液； 分別向三支試管內加入 記錄有色液滴的起始位置； 取三只100 W燈泡，分別置于距甲、乙、丙 10 cm 、20 cm 、50 cm 處，一段時間后，記錄液滴位置。 (3) 變量分析 自變量：光強度，通過 100 W燈泡距實驗裝置的距離遠近控制。 因變量：光合速率，通過單位時間內O2的釋放量測定，以單位時間內有色液滴的移動距離作為檢測指標。 無關變量：各組實

13、驗植物 (如金魚藻、小球藻 )的數量相同，溫度、 CO2濃度相同。 (4) 實驗拓展 設置溫度作為自變量 用上述裝置探究溫度對光合速率的影響，可通過將試管分別置于裝有不同溫度水的燒杯中控制自變量 溫度； 設置CO2濃度作為自變量 用上述裝置探究CO2濃度對光合作用的影響，可通過往試管內分別加入不同濃度的NaHCO3溶液來控制自變量 CO2濃度。 例例3 圖甲表示植物光合作用中的光反應，其中數字表示物質， a和b表示結構。圖乙為 “探究環境因素對光合作用的影響 ”的實驗裝置，廣口瓶中裝有碳酸氫鈉溶液以維持溶液中 CO2濃度。請回答下列問題 (說明：題中“ ”填數字或字母，“_”填文字)： 類囊體

14、膜 上。“光合色素(1) 葉片中的光合色素存在于圖甲中的 b _層析 液使光合色素在濾紙上分離，其中的提取與分離 ”實驗中，加入 _胡蘿卜素 擴散的最快的色素是_。 解析解析 葉片中的光合色素存在于圖甲中的 b類囊體膜上。分離光合色素的方法是紙層析法，所用到的液體為層析液。胡蘿卜素在層析液中的溶解度最大，擴散速率最快。 解析 答案 (2) 圖甲中，水中的氫轉移到 NADPH_( 物質 )中，該物質在卡爾文循提供氫和能量 。 環中的作用是_解析解析 分析圖甲可知，為 O2，為NADPH ，為NADP，為ATP ，為ADP 。圖甲中，水中的氫轉移到 NADPH 中，該物質在卡爾文循環(碳反應)中的

15、作用是提供氫和能量。 解析 答案 (3) 某研究小組利用圖乙裝置探究不同波長的光對黑藻光合作用的影響。 O2 的相對釋放量表示，其釋放量可依 光合作用速率常用圖甲中 _量筒中收集的液體體積 估算。 據圖乙中_解析解析 光合作用速率常用圖甲中 O2的相對釋放速率表示。 O2不易溶于水，廣口瓶內黑藻的光合作用釋放 O2導致瓶內氣體壓強增大，將水壓入量筒，所以O2的釋放量可依據圖乙量筒中收集的液體體積估算。 解析 答案 例例4 光合作用的正常進行要受多種因素的影響。一個生物興趣小研究了礦質元素含量、光強度和溫度對光合作用的影響，下面是一位同學根據實驗結果繪制的一組曲線，你認為不正確的是 解析 答案

16、學習小結 類囊體膜 葉綠體基質 CO2的 固定 水 達標檢測 1. 根據對右圖的觀察，下列判斷正確的是 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 由題圖可知，該過程為光合作用的碳反應過程，、分別是指CO2的固定和三碳酸分子的還原， CO2的固定不需要NADPH ，但是三碳酸分子的還原需要 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產物是 A.氧氣和氫氣 B.氧氣、H、e C.氧原子、NADP、e D.氧氣、NADPH 、AT

17、P 解析解析 在光合作用的光反應中，水在葉綠體的類囊體膜上發生分解反應，產物是氧氣、 H、e。其中氧氣可以釋放到外界環境或供線粒體進行需氧呼吸，H、e可以與NADP反應生成NADPH 。 解析 答案 1 2 3 4 5 3.(2017臺州聯考)下圖曲線表示最適溫度、 CO2濃度為0.03% 條件下黃豆光合速率與光強度的關系。在 y點時改變某環境條件，曲線變為 。下列敘述正確的是 A.制約x點光合速率的因素主要是葉綠體中色素的含量 B.制約z點光合速率的因素主要是 CO2濃度 C.x點和y點的碳反應速率相同 D.在y點時，升高溫度導致曲線由 變為 1 2 3 4 5 解析 答案 4.下圖所示為葉

18、綠體中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列有關敘述正確的是 A.此生物膜為葉綠體內膜 B.產生的ATP 可用于植物體的各項生理活動 C.發生的能量轉換是：光能 化學能，此化學能可貯存于 ATP 與NADPH 中 D.在圖示結構中可完成光反應與碳反應 1 2 3 4 5 解析 答案 5. 圖甲是菠菜葉肉細胞中的葉綠體亞顯微結構示意圖，其中、表示不同的部位；圖乙是光合作用的碳反應過程示意圖，其中表示物質。請回答下列問題： (1) 利用新鮮菠菜葉片進行 “光合色素的提取和分離 ”活動。在菠菜葉片作為提取色素的溶劑 ；分離色素研磨過程中，加入 95% 乙醇的作用是 _層析液 的液面；分離后，的過程中，應注意濾紙上的濾液細線要高于 _胡蘿卜素 在濾紙條上會呈現四條色素帶，其中離濾液細線最遠的色素是 _ (填相應的色素名稱)。 1 2 3 4 5 解析 答案 光合膜 中，其中葉綠素主要吸收紅光 (2) 光合色素存在于圖甲的 _ 基質 中(在