《光合作用的原理和应用》学案.docx

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《光合作用的原理和应用》学案

第4节能量之源——光与光合作用

﹥﹥﹥光合作用的原理和应用

根据课本内容填空：

一、光合作用的探究历程：

根据课本给出资料，完成下列空白

时间

人物

结论

1771年

普利斯特利

1779年

普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶才能更新污浊的空气

1785年

梅耶

植物在光合作用时把光能转化为化学能储存起来了。

1864年

萨克斯

1880年

恩格尔曼

氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用场所。

1939年

光合作用中释放出来的氧全部来自于参加反应得水。

20世纪40年代

注意：

验证陆生植物是否进行光合作用的方法：

一般是验证淀粉的存在

验证水生植物是否进行光合作用的方法：

一般是验证氧气的产生

写出光合作用的概念：

二、光合作用的过程：

光能

CO2+H2O*

（CH2O）+O*2

叶绿体

水的光解：

H2O→2[H]+1/2O2

酶

光反应

ADP+Pi+光能ATP

光合磷酸化：

（4）物质转变

①水在光下裂解为H＋、O2和电子。

②水中的氢在光下将NADP＋还原为NADPH。

（5）能量转变：

光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能。

（1）条件：

叶绿体色素、酶、光和水。

（2）场所：

叶绿体类囊体膜。

（3）产物：

NADPH、ATP、O2。

（4）物质转变

______________________________________

（5）能量转变：

。

______________________________________

CO2+C5→2C3

CO2的固定：

暗反应

C3的还原：

2C3+[H]酶（CH2O）+C5

ATP

碳反应（暗反应）

（1）条件：

多种酶、ATP、NADPH。

（2）场所：

叶绿体基质。

（3）产物：

三碳糖。

（4）主要变化

①CO2＋RuBP→2三碳分子。

②三碳分子＋NADPH＋ATP→三碳糖。

③RuBP的再生。

注：

﹥﹥﹥糖类（CH2O）中各元素和原料的对应关系：

CCO2HH2OO2H2O

﹥﹥﹥能量的转移途径：

光能ATP中活跃的化学能（CH2O）中稳定的化学能

﹥﹥﹥碳的转移途径：

CO2C3（CH2O）

思考：

光合作用过程中进入叶绿体的是，在叶绿体中形成的物质有，（CH2O）中的“O”来自从外界吸收的二氧化碳。

[解惑]　

（1）色素分子吸收光能不需要酶的参与，但其他光反应和碳反应过程都需要酶的催化。

（2）进行光合作用的生物不一定都有叶绿体，但必须都有相关的色素和酶，如蓝细菌和光合细菌。

3．填表比较光反应与碳反应的区别

比较项目

光反应

碳反应

场所

在叶绿体类囊体膜上

叶绿体基质

条件

必须在光下

有光、无光都可以

物质转化

①水的裂解：

2H2O4H＋＋4e－＋O2

②ATP的形成：

ADP＋Pi＋能量ATP

③NADPH的形成：

NADP＋＋2e－＋H＋NADPH

①CO2的固定：

CO2＋RuBP→2三碳分子（C3）

②C3的还原：

C3＋ATP＋NADPH三碳糖磷酸

③RuBP的再生：

三碳糖分子RuBP

能量转换

光能→活跃化学能，并储存在ATP和NADPH中

ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

实质

光能转换为化学能，并放出O2

同化CO2形成有机物

易错警示　与光合作用过程有关的三个易错点

（1）若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用

甲：

一直光照10分钟；乙：

光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：

甲<乙（碳反应时间长）。

（2）CO2中C进入C3但不进入RuBP，最后进入（CH2O），RuBP中C不进入（CH2O），可用放射性同位素标记法证明。

（3）光合作用光反应产生的ATP只用于碳反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。

三、光合作用原理的应用：

1．光合速率：

又称光合强度

（1）含义：

一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用。

（2）表示方法：

产生氧气量/单位时间或消耗二氧化碳量/单位时间。

2．影响光合速率的外界因素

（1）光强度：

在一定范围内，光合速率随光强度增加而增加；当光强度增加到一定数值后，光强度再增加光合速率也不会增加，此时的光强度称为光饱和点。

（2）温度：

低于最适温度，随着温度升高，光合速率加快；超过最适温度，随着温度升高，酶的活性减弱或丧失，光合速率减慢或停止。

（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速率加快。

【知识拓展】

1、影响光合作用的内在因素：

⑴植物种类不同：

色素、酶⑵同一植物在不同的生长发育阶段：

开花前后，新陈代谢旺盛

⑶同一植物不同部位的叶片：

老叶、嫩叶⑷同一叶片的不同生长发育时期：

开始阶段，随着叶龄增加，叶面积增加，光合作用增加；当叶龄达到一定阶段（叶成

熟时），叶面积达到最大，光合速率达到最大；随后光合速率开始下降。

因素

对光合作用的影响

在生产上的应用

光

1．光照强度：

光合作用随光照强度的变化而变化，光照弱时减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加（光饱和现象）

2．光质不同影响光合速率，白光为复色光，光合作用能力最强，单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差

3．日变化，光合速率在一天中有变化，一般与太阳辐射进程相符合（炎热夏天的中午例外，原因是）

1．适当提高光照强度

2．延长光合作用时间

3．增加光合作用面积——合理密植4．对温室大棚用无色透明玻璃

5．若要降低光合作用则用有色玻璃，如用红色玻璃，则透红光吸收其它波长的光，光合能力较白光弱，但较其它单色光强

温度

光合作用的暗反应是酶促反应，温度直接影响酶的活性，从而影响光合速率。

温度过高，影响叶片气孔开放，影响CO2供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率

1．适时播种

2．温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降底温度

3．植物“午休”现象的原因之一

二氧

化碳

浓度

二氧化碳是光合作用的原料之一。

环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率。

在一定范围内，植物的光合速率是随CO2浓度增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，光合速率不再增加

温室栽培植物时，适当提高室内CO2的浓度，如释放一定量的干冰或多施有机肥，使植物吸收CO2增多

大田中，要注意通风透气

水

水分是光合作用原料之一，又是各种化学反应的介质，缺少时光合速率下降

合理灌溉

四、化能合成作用

概念：

自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够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，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。

如：

硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3。

硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，将CO2和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。

化能合成作用与光合作用有和不同？

1、光反应、暗反应、是否需要光能2、类囊体的薄膜上、叶绿体内的基质中、吸收光能

3、暗反应、光反应、光反应4、最基本的物质代谢和能量代谢把CO2和H2O转变成有机物把光能转变成有机物中的化学能

5、

过程

光反应

暗反应

反应场所

基粒（类囊结构薄膜）

基质

条件

光、色素、酶

ATP、［H］、多种酶等

物质变化

①水光解成［H］和O2

②ADP+Pi+光能→ATP

（1）CO2的固定：

（2）C3的还原：

能量变化

光能光能→活跃化学能ATP活跃化学能→稳定化学能C6H12O6

联系

物质联系：

光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3；

能量联系：

光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。

或者

（光反应为暗反映提供ATP和NADH，暗反应为光反应补充ADP和NADP+）

[习题巩固]

第一课时

1、光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，其依据是是否需光。

2、光反应的场所是囊状结构薄膜________，暗反应的场所是__叶绿体基质_____________________，叶绿体中色素功能是吸收、传递、转化光能。

3、光合作用中，糖类是在___暗反应_____阶段形成的，O2是在___光反应_____阶段形成的，ATP是在____光反应___________________阶段形成的。

4、光合作用的实质：

是最基本的______物质代谢和能量代谢______；

物质上____把无机物转化成有机物____；能量上__把光能转化成化学能______。

5、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，这种C原子的转移途径是（）

A、CO2叶绿体ATP

B、CO2叶绿素ATP

C、CO2乙醇糖类

D、CO2三碳化合物糖类

6、在光合作用中，需消耗ATP的是（）

A、三碳化合物的还原B、CO2的固定

C、水在光下分解D、叶绿素吸收光能

7、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物质是（）

A、[H]和ATPB、[H]和O2

C、O2和ATPD、[H]和H2O

8、绿色植物在暗处不能放出氧气是因为（）

A．CO2的固定受阻

B．三碳化合物的还原需要光

C．水的分解不能进行

D．五碳化合物的再生困难

9、光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成葡萄糖所需能量分别来自（）

A．呼吸作用产生的ATP和光能

B．都是呼吸作用产生的ATP

C．光能和光反应产生的ATP

D．都是光反应产生的ATP

10、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（）

A、在植物体内的葡萄糖中发现B、在植物体内的淀粉中发现

C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现

D、在植物体周围的空气中发现

第二课时

1、水稻在适宜的情况下生长，如改变下列哪一项会使产量增加（）

A．氧的含量

B．CO2的含量

C．氮的含量

D．水蒸气的含量

2、有些植物在春天开花时，叶子尚没有上长出来，开花时期植物需要能量主要来自（）

A.春天植物从土壤中吸收的矿质元素

B.春天植物从土壤中吸收的有机肥料

C.花瓣的光合作用

D.上一年贮存在植物体中的营养物质

3、《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（）

　A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率

　B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用

　C．可以增强农作物的抗性

　D.增强农作物的蒸腾作用

4、光合作用过程中，能量流动的大致途径是（）

A.光色素（CH2O）

B.光色素ADP（CH2O）

C.光ATP（CH2O）

D.光ADPATP（CH2O）

第4节能量之源——光与光合作用

﹥﹥﹥光合作用的原理和应用

根据课本内容填空：

教学目标

知识目标

1.了解光合作用的探究历程

2.理解光合作用的过程和原理

3.了解光合作用原理的应用

能力目标：

通过回顾光合作用发现过程中的几个经典实验，提高学生的科学素质，培养学生设计实验、分析实验的能力。

情感态度价值观目标：

通过对光合作用实验的分析、讨论，使学生感受到科学发现的艰难，体验科学工作的方法和过程，培养学生严谨的科学态度，激发学生的创新意识，增强学生进行科学研究的兴趣和信心。

教学重点

1.光合作用的过程和原理

2.影响光合作用的外界因素

教学难点

光合作用的过程和原理

课时：

2

教学过程：

【导入】今天天气很好，阳光明媚，同学们想一想这样的天气对植物有什么益处？

（利于植物进行光合作用）

问：

根据上节课的学习，同学们回顾一下进行光合作用的场所是哪里？

吸收光能的物质是什么？

（场所是叶绿体，吸收光能的物质是色素。

）

问：

光合作用的反应式怎样写？

其实人们对光合作用的认识经历了漫长的探索历程，许多科学家进行了大量的实验才逐步认识了光合作用的原理，这节课我们继续学习光合作用的第二部分：

光合作用的原理和应用。

首先我们先来重温科学家对光合作用的探究历程。

（3）光合作用的探究历程：

根据课本给出资料，完成下列空白

时间

人物

结论

1771年

普利斯特利

1779年

普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶才能更新污浊的空气

1785年

梅耶

植物在光合作用时把光能转化为化学能储存起来了。

1864年

萨克斯

1880年

恩格尔曼

氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用场所。

1939年

光合作用中释放出来的氧全部来自于参加反应得水。

20世纪40年代

（4）光合作用的过程：

光能

CO2+H2O*

（CH2O）+O*2

叶绿体

水的光解：

H2O→2[H]+1/2O2

酶

光反应

ADP+Pi+光能ATP

光合磷酸化：

CO2+C5→2C3

CO2的固定：

暗反应

2C3+[H]酶（CH2O）+C5

CO2的还原：

ATP

注：

1、糖类（CH2O）中各元素和原料的对应关系：

CCO2HH2OO2H2O

2、能量的转移途径：

光能ATP中活跃的化学能（CH2O）中稳定的化学能

3、碳的转移途径：

CO2C3（CH2O）

过程

光反应

暗反应

反应场所

条件

物质变化

能量变化

联系

三、光合作用原理的应用：

影响光合作用的外界因素：

1）空气中的二氧化碳浓度

2）土壤中水分

3）光照的长短与强弱、光的成分

4）温度的高低

四、化能合成作用：

能够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的合成作用。

小结：

1概念

2探究历程

光反应

一、光合作用

3过程

暗反应

4原理的应用

二、化能合成

1、光反应、暗反应、是否需要光能2、类囊体的薄膜上、叶绿体内的基质中、吸收光能

3、暗反应、光反应、光反应4、最基本的物质代谢和能量代谢把CO2和H2O转变成有机物把光能转变成有机物中的化学能

5、

过程

光反应

暗反应

反应场所

基粒（类囊结构薄膜）

基质

条件

光、色素、酶

ATP、［H］、多种酶等

物质变化

①水光解成［H］和O2

②ADP+Pi+光能→ATP

（5）CO2的固定：

（6）C3的还原：

能量变化

光能光能→活跃化学能ATP活跃化学能→稳定化学能C6H12O6

联系

物质联系：

光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3；

能量联系：

光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。

或者

（光反应为暗反映提供ATP和NADH，暗反应为光反应补充ADP和NADP+）

[习题巩固]

第一课时

1、光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，其依据是是否需光。

2、光反应的场所是囊状结构薄膜________，暗反应的场所是__叶绿体基质_____________________，叶绿体中色素功能是吸收、传递、转化光能。

3、光合作用中，糖类是在___暗反应_____阶段形成的，O2是在___光反应_____阶段形成的，ATP是在____光反应___________________阶段形成的。

4、光合作用的实质：

是最基本的______物质代谢和能量代谢______；

物质上____把无机物转化成有机物____；能量上__把光能转化成化学能______。

5、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，这种C原子的转移途径是（）

A、CO2叶绿体ATP

B、CO2叶绿素ATP

C、CO2乙醇糖类

D、CO2三碳化合物糖类

6、在光合作用中，需消耗ATP的是（）

A、三碳化合物的还原B、CO2的固定

C、水在光下分解D、叶绿素吸收光能

7、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物质是（）

A、[H]和ATPB、[H]和O2

C、O2和ATPD、[H]和H2O

8、绿色植物在暗处不能放出氧气是因为（）

A．CO2的固定受阻

B．三碳化合物的还原需要光

C．水的分解不能进行

D．五碳化合物的再生困难

9、光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成葡萄糖所需能量分别来自（）

A．呼吸作用产生的ATP和光能

B．都是呼吸作用产生的ATP

C．光能和光反应产生的ATP

D．都是光反应产生的ATP

10、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（）

A、在植物体内的葡萄糖中发现B、在植物体内的淀粉中发现

C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现

D、在植物体周围的空气中发现

第二课时

1、水稻在适宜的情况下生长，如改变下列哪一项会使产量增加（）

A．氧的含量

B．CO2的含量

C．氮的含量

D．水蒸气的含量

2、有些植物在春天开花时，叶子尚没有上长出来，开花时期植物需要能量主要来自（）

A.春天植物从土壤中吸收的矿质元素

B.春天植物从土壤中吸收的有机肥料

C.花瓣的光合作用

D.上一年贮存在植物体中的营养物质

3、《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（）

　A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率

　B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用

　C．可以增强农作物的抗性

　D.增强农作物的蒸腾作用

4、光合作用过程中，能量流动的大致途径是（）

A.光色素（CH2O）

B.光色素ADP（CH2O）

C.光ATP（CH2O）

D.光ADPATP（CH2O）