最新高中生物光合作用导学案 精品.docx

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能量之源---光合作用

【重难点突破】

1.光合作用过程分析

1、光合作用过程图解

2、反应式及元素去向

（1）氧元素：

（2）碳元素：

CO2→C3→（CH2O）

（3）氢元素：

H2O→[H]→（CH2O）

3、当影响光合作用的外界条件发生骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及（CH2O）的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量。

请填写下表：

条件

C3

C5

[H]、ATP

（CH2O）合成量

停止光照

CO2供应不变

增加

减少

减少或没有

减少或没有

突然光照

CO2供应不变

减少

增加

增加

增加

光照不变

停止CO2供应

减少

增加

增加

减少或没有

光照不变

CO2供应增加

增加

减少

减少

增加

光照不变

CO2供应不变

（CH2O）运输受阻

增加

减少

增加

减少

【典题演示1】（2018·常州一调）树林中，阳光穿过枝叶的空隙，会在地上投下圆形的光斑，它们随着太阳的偏移和枝叶的摆动而移动。

下图显示在人工光斑照射某植物叶片前后，实验测得CO2吸收速率和O2释放速率的变化情况。

以下各项分析中正确的是（）

A.图中A点O2浓度最高

B.AB段变化的原因是温度过高，导致酶活性下降

C.光斑移开后一段时间光合作用仍在进行

D.CD段的原因是CO2浓度降低，光反应速率下降

【变式训练1】1.（2018·威海模拟）如图是[H]随化合物在生物体内的转移过程，下列对其分析错误的是（）

A．［H］经①→②转移到葡萄糖，首先［H］与C3结合，该转变过程属于暗反应

B．［H］经②→①转移到水中，此过程需要氧气参与

C．［H］经②→④过程一般在缺氧条件下才能进行

D．②→①产生的［H］和①→②产生的［H］全部来自于水

解析：

考查光合作用、有氧呼吸和无氧呼吸的生理过程及联系。

在有氧呼吸过程中，第一阶段也可以产生少量的[H]，其来源是葡萄糖。

答案：

D。

二、影响光合作用的因素分析及应用：

1、内部因素

（1）植物种类不同光合作用速率不同。

（2）同一植物的不同生长发育阶段光合作用速率不同。

如：

同样光照条件下，幼苗期<营养生长期<开花期。

（3）同一叶片的不同生长发育时期光合作用速率不同（如右图）。

2、单因子外界因素对光合作用速率的影响

（1）光照强度：

①曲线分析：

图1：

表示在一定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快，超过一定的强度，光合作用速率不再加快。

（图中S点表示进行光合作用所需要的最低光照强度，Q点对应的光照强度称为光饱和点。

）

图2：

lA点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率。

lAB段表示随光照强度增强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；B点表示细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，称B为光补偿点。

lBC段表示随光照强度不断增强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。

C点对应的光照强度为光饱和点。

（C点对应的CO2吸收值表示表观光合速率）

②应用：

阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示，在林生产上间作、套种、林带树种的配置，合理采伐都要考虑阳生植物要给予较强的光照，阴生植物不需要太强的光。

附：

光质（光的波长）对光合作用速率的影响

不同波长光的光合效率不同，红光的光合效率最高，其他色光的光合效率较低。

（2）CO2浓度：

①曲线分析：

图1：

表示在一定的浓度范围内，光合作用的速率随着CO2浓度的增加而加快，超过一定的浓度，光合作用速率不再加快。

（图中S点表示进行光合作用所需要的最低CO2浓度，Q点对应的CO2浓度称为CO2饱和点。

）

图2：

lA点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度。

lAB表示随CO2浓度增加，光合作用不断增强，到B点以上不再加强了。

B点对应的光照强度为CO2饱和点。

（B点对应的CO2吸收值表示表观光合速率）

②应用：

在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施适当提高CO2浓度，提高光合作用速率。

（3）温度：

①曲线分析：

温度是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率的。

②应用：

温室栽培时，白天调到光合作用的最适温度（冬天适当升高温度，夏天适当降低温度），以提高光合作用速率；夜间适当降低温度，以降低细胞呼吸，增加有机物的积累。

（4）与光合作用有关的矿质元素的供应

①曲线含义：

在一定的浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难，从而导致光合作用速率下降。

②应用：

在农业生产上，根据植物的需肥规律，实时地、适量地增施肥料，以提高作物的光合作用速率。

（5）水分

水也是光合作用的原料之一，满足作物对水分的需求，有利于提高作物的光合作用速率。

3、多因子外界因素对光合作用速率的影响

①曲线分析：

lP点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其不断加强，光合速率不断提高。

l到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。

②应用：

在实际农业生产中，可根据具体情况，通过增加光照强度、增加CO2浓度或调节温度来充分提高光合速率，以达到增产的目的。

【典题演示】2.（2018·福建南安等三校联考）图1表示A、B两种植物光合作用效率随光照强度改变的变化曲线；图2表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下，光合效率受光照强度影响的变化曲线；图3代表阳生植物的一个叶肉细胞及其相关生理过程示意图。

请据图回答：

（1）图1中，在c点时，叶绿体中ADP的移动方向是_______________________________________________________________________。

（2）图2中，de段的限制因子是________；e点与d点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量________（填“高”、“低”、“基本一致”）；e点与f点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量________（填“高”、“低”、“基本一致”）。

（3）图3中，在光照强度较强时，叶绿体产生的氧气的去路有________（填字母）。

光合作用的反应式是_____________________。

解析：

在图1中b点时，光合速率和呼吸速率相等，二氧化碳的吸收量为0，在c点时，继续增加光强，二氧化碳的吸收量不再增加，此时光反应强，合成较多的ATP，而光反应的场所是在叶绿体类囊体的薄膜上，所以ADP的移动方向为从叶绿体的基质移向叶绿体类囊体的薄膜。

在图2中de段随着光照强度的增加，CO2的吸收量增多，说明光合作用的速率增加，限制其增加的因素为光照强度。

与d点相比e点时光照强度大，光反应强烈，产生的[H]和ATP多，所以C3的消耗多，C3的含量降低；e点时，CO2的浓度较f点高，CO2的固定量大，C3含量高。

在光照较强时，光合作用增强，产生的氧气一部分进入线粒体，一部分扩散到周围环境中。

答案：

（1）从叶绿体基质移向叶绿体类囊体的薄膜　

（2）光照强度　低　高　

（3）p、g　CO2＋H2O光能叶绿体（CH2O）＋O2

【变式训练】2.

（2018·滨州模拟）将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。

用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如图的曲线，下列有关说法正确的是（　　）

A．H点CO2浓度最低，说明此时植物对CO2的吸收量多，光合作用最强

B．CO2浓度下降从DE段开始，说明植物进行光合作用是从D点开始的

C．D点表明植物光合作用强度和细胞呼吸强度相等

D．D点较B点CO2浓度高，是因为D点温度高，使植物细胞呼吸强

解析：

H点CO2浓度最低，说明此时植物体内积累的有机物最多；D点和H点时，光合作用强度与细胞呼吸强度相等，D点之前，H点以后也进行光合作用，只不过是光合作用强度比细胞呼吸强度弱；D点以前由于植物只进行细胞呼吸，或者是细胞呼吸强度大于光合作用强度，所以玻璃罩内的CO2浓度逐渐增大。

答案：

C。

三、有氧呼吸与光合作用的比较

光合作用

有氧呼吸

代谢类型

合成代谢

分解代谢

场所

叶绿体

活细胞（主要在线粒体）

条件

光、色素、酶

酶（有光、无光都能进行）

物质变化

无机物（CO2+H2O）→有机物

有机物→无机物（CO2+H2O）

能量变化

光能→化学能（储存能量）

化学能→ATP+热能（释放能量）

实质

合成有机物，储存能量

分解有机物，释放能量

意义

①为几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。

②维持大气中O2与CO2含量的相对稳定。

③促进了生物的进化。

①为生物体的生命活动提供能量。

②为体内物质的合成提供原料。

联系

①光合作用为细胞呼吸提供物质和能量基础，细胞呼吸为光合作用提供原料。

②进化：

光合作用促进有氧呼吸生物的出现。

③共同维持自然界的碳循环。

【特别提示】

①光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌才能进行，但细胞呼吸则是所有活细胞都要进行。

②光合作用光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。

③光合作用的光反应中产生的[H]来自水的光解，用于暗反应中C3的还原，生成（CH2O）；有氧呼吸中产生的[H]来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2结合生成H2O，并产生大量的ATP。

【典题演示3】（2018·扬州市调研）下图X、Y、Z曲线分别表示一天24h的温度、某植物的光合速率（CO2mg·h-1）、表观（净）光合速率（CO2mg·h-1）的变化。

请据图回答：

（1）中午12点时，Z曲线下降，可能原因是。

（2）如果中午12点时，Y曲线也下降，则原因可能是。

此时若比较d、e两个点对应的时刻，则时刻叶肉细胞之间的CO2浓度相对较高。

（3）中午12点，植物的呼吸速率约为CO2mg·h-1。

（4）Z曲线的a点上升，其原因是。

（5）图中光合速率与呼吸速率相等的点是。

根据Z曲线的变化推测该植物接受光照的时间是Z曲线中的段。

（6）你认为植物能否正常生长？

【变式训练】3.（2018·舟山模拟）下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）

A．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜

B．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中

C．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP

D．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量

解析：

无氧条件下植物细胞无氧呼吸产生酒精对水果细胞有毒害作用，零下低温易引起细胞结冰，二者均不利水果的保鲜；C6H12O6在细胞质基质中分解产生丙酮酸，丙酮酸进入线粒体中进一步分解产生CO2和H2O；光合作用过程包括光反应和暗反应，可将光能转变为稳定的化学能，细胞呼吸过程是将有机物中稳定的化学能转变成ATP中不稳定的化学能和热能，故C项不确切；夏季连续阴雨天，限制光合作用的主要因素是光照，适当增加光照能够提高光合速率，夜间适当降低温度可降低呼吸速率，二者结合起来，可提高作物的产量。

答案：

D。

四、同一植物在不同条件下气体代谢的特点及相对强度的表示方法

1、黑暗状况时

①细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示：

②气体代谢特点：

植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。

植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外（如右图）

2、较强光照时

②气体代谢特点

植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且光合作用强度大于呼吸作用强度。

分析乙图可知，图乙中有如下数量关系（如右图）：

N=N1+N2；m=m1+m2

3、真正光合速率=表观（净）光合速率+呼吸速率（如右图）

五、化能合成作用及生物的代谢类型（人教版）

1、化能合成作用：

利用体外环境中某些无机物氧化所释放的能量（化学能）合成有机物。

如：

硝化细菌能将土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2），进而将亚硝酸氧化成硝酸（HNO3），利用这两个化学反应中释放出的化学能将CO2和H2O合成为糖类供自身利用。

2、自养生物与异养生物

自养生物：

能利用光能或化学能将体外环境中转变成储存能量的有机物的生物。

如：

绿色植物、光合细菌、化能合成细菌（如硝化细菌）

异养生物：

只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物。

如：

各种动物、营腐生或寄生的生物

3、新陈代谢的基本类型

注：

酵母菌的异化作用属于兼性厌氧型。

【典题演示】4。

下图甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化。

乙图曲线a表示某种植物在20℃、CO2浓度为0.18%的环境中随着光照强度的变化光合速率的变化情况；在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b变化。

丁、戊分别表示在一定实验条件下测得的某植物光

合作用速率与光照强度之间的关系、呼吸作用与氧气浓度之间的关系。

请分析回答：

（1）甲图中，一昼夜CO2浓度最高和最低的分别是a、b对应的时刻，a、b两个时刻的生物学意义是___________________________________________________________。

（2）分析乙图在B点时改变的某种条件可能是（列举两种情况）：

①_________________________________________________________________

理由：

___________________________________________________________________

②___________________________________________________________________________

理由：

_________________________________________________________________________

（3）乙图中A点与B点相比较，A点时叶绿体中C3的含量________（填“多”或“少”），[H]的含量________（填“多”或“少”）。

乙图中如果在C点时温度降低10℃，则曲线有何变化？

请在丙图中表示出来。

（4）影响图丁中E点上下移动的主要外因是______________________________。

（5）图戊中的数据需要在适宜光照条件下测量吗？

_________________________。

答案：

（1）表示光合作用强度等于细胞呼吸的强度

（2）温度适当增加　在一定的温度范围内，随着温度的增加光合作用增强

CO2的浓度增加一定的CO2浓度范围内，随着CO2浓度的增加光合作用增强

（3）多少（4）温度（5）不需要

【实验闯关】叶绿体中色素的提取与分离

一、实验梳理

1、原理：

（1）叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂（如丙酮、无水乙醇等）形成色素溶液。

据此原理可以提取色素。

（2）叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。

据此原理使各色素分离开来。

2、过程：

提取色素

制滤纸条

滤液划线

色素分离

（纸层析）

观察结果滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的色带。

3、结果：

色素在滤纸条上的分布如下图：

（橙黄色）最快、最窄

（黄色）

（蓝绿色）最宽

（黄绿色）最慢

【特别提示】

①从色素带的宽度知色素含量的多少依次为：

叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。

②从色素带的位置知再层析液中溶解度大小依次为：

胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。

③在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，最远的是胡萝卜素和叶黄素。

【典题演示5】（2018·镇江一模）下图是不同材料的色素提取物进行层析后的结果，其中不正确的是（）

【变式训练4】

（1）甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，在滤纸条上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为。

（2）该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带，他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醚分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的来判断条带的色素种类。

（3）实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄，乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为某些色素含量增加。

根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确？

。

【方法指导】

（1）实验疑难点拨

①丙酮（或无水乙醇）的用途是溶解（提取）叶绿体中的色素。

②石英砂（二氧化硅）的作用是为了研磨充分。

③碳酸钙的作用是防止研磨过程中色素被破坏。

④层析液的用途是分离叶绿体中的色素。

（2）实验成功的关键：

①叶片新鲜，颜色要深绿，含有较多色素。

②研磨要迅速、充分。

叶绿素不稳定，易被细胞内有机酸破坏。

充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。

③滤液细线要画得细而直，以防止色素带重叠。

且要重复2~3次，以增加色素量，使色素带更加清晰。

④滤液细线不能触及层析液，否则滤液细线上的色素会溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。

【变式训练5】（2018·广州模拟）（多选）下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是（）

A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏

B.水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是（甲＋乙）＜（丙＋丁）

C.四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大

D.四种色素中，丙和丁主要吸收红光

教师总结1.光合作用中关键知识点名词：

光反应，暗反应，水的光解，CO2的固定，C3的还原，C5的再生，类囊体，叶绿体基质。

2.绿叶中色素的提取和分离知识点名词：

纸层析法，层析液，无水乙醇，二氧化硅，碳酸钙，滤液细线。

3.光合作用中一些模糊不清的易错点：

（1）色素吸收、传递和转化过程中不需要酶的催化，而ATP的合成、CO2的固定、C3的还原离不开酶的催化。

（2）叶绿体离开细胞，保持适宜条件仍可进行光合作用；但是从绿叶中提取的色素滤液不能进行光合作用，因为叶绿体被破坏，绿叶中只有色素缺乏酶等相关物质。

（3）温度改变，不管光反应还是暗反应均受影响，但主要影响暗反应，因为暗反应（卡尔文循环）不管酶的种类还是数量都比光反应多。

学习感悟