1、第五节光合作用(二)1说明光合作用的概念、反应式、阶段、场所、产物。2概述光反应发生的变化和碳反应的过程。(重难点)3分析外界因素对光合速率的影响。(重难点)4比较细胞呼吸和光合作用的异同。5活动：探究环境因素对光合作用的影响。光 合 作 用 概 述 与 光 反 应 、 碳 反 应 1光合作用概述(1)光合作用的概念项目内容场所绿色植物的叶绿体中反应物CO2H2O能量来源太阳能产物有机物O2实质合成有机物，贮存能量(2)光合作用的场所叶绿体的结构外膜，内膜，基粒(由类囊体构成)，基质。(3)光合作用的总反应式6CO212H2OC6H12O66H2O6O2。(4)光合作用中光反应与碳反应的关系图
2、解2光反应(1)过程：光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能。水在光下裂解为H、O2和电子。H2O2HO22e水中的氢(He)在光下将NADP还原为NADPH。(2)场所：类囊体膜中。(3)反应物：H2O、ADP、Pi、NADP等。(4)生成物：O2、NADPH、ATP等。(5)条件：色素、光、酶。(6)能量变化：光能ATP与NADPH中的化学能。3碳反应(1)过程CO2的固定：CO2RuBP(C5)2三碳酸。2三碳酸(C3)2三碳糖。(2)场所：叶绿体基质。(3)反应物：CO2、ATP、NADPH等。(4)产物：各种有机物。(5)能量变化：ATP、NADPH中的化学能三碳糖中的化学能
3、。探讨：碳反应必须在无光条件下才能进行吗？提示：光反应必须在光下进行，而碳反应有光无光都能进行，但不能较长时间在黑暗条件下进行。探讨：为什么碳反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？提示：因为光反应为碳反应提供的 、ATP是有限的。探讨：不给小球藻提供CO2，只给予光照，小球藻能独立地进行光反应吗？为什么？提示：不能，因为没有碳反应，光反应的产物积累，使光反应被抑制。探讨：结合光反应和碳反应过程分析，若突然停止光照或停止CO2供应，叶绿体中C3和C5相对含量发生怎样的变化？提示：停止光照：C3含量相对增加，C5含量相对减少。停止CO2供应：C3含量相对减少，C5含量相对增加。探讨：一天中是早晨空气
4、中O2浓度高，还是傍晚空气中O2浓度高？提示：傍晚空气中O2浓度高。因为植物在白天进行光合作用，吸收CO2产生O2；晚上只进行细胞呼吸，吸收O2释放CO2。1光反应与碳反应的比较比较项目光反应碳反应场所类囊体薄膜叶绿体基质时间短促，以微秒计较缓慢条件光、色素、酶、水多种酶、CO2、NADPH、ATP过程利用光能使水光解产生O2，同时产生ATP和NADPH将CO2还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环物质变化水的光解：H2O2H2eO2ATP的合成：ADPPi能量ATPNADPH的合成：NADPH2eNADPH CO2的固定：CO2RuBP2个三碳分子三碳酸的还原：2个三碳酸2个三碳分子RuBP的再
5、生：三碳糖RuBP能量变化光能ATP、NADPH中活跃的化学能活跃的化学能有机物中稳定的化学能完成标志O2释放、ATP和NADPH的生成糖类等有机物的生成联系光反应能为碳反应提供ATP、NADPH，碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP。二者紧密联系，缺一不可示意图2光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响当外界条件改变时，光合作用中C3(或三碳糖)、C5(或五碳糖或RuBP)、(或NADPH)、ATP含量的变化可以采用如图分析：条件C3C5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
6、CO2由不足到充足增加减少减少(1)以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速率，且是在条件改变后的短时间内发生的。(2)在以上各物质的含量变化中：C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；NADPH和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。1光合作用光反应的产物有()AATP和NADPHBO2和糖CATP和CO2DO2和CO2【解析】光合作用光反应的产物有ATP、NADPH和O2，A正确。【答案】A2如图表示光合作用的碳反应过程。下列叙述错误的是()A是3磷酸甘油酸B和在类囊体膜上产生C是核酮糖二磷酸D可在叶绿体内转变为氨基酸【解析】题图表示光合作用的卡尔文循环，是3磷酸甘
7、油酸；和分别是ATP和NADPH，在类囊体膜上产生；是三碳糖分子，可再生为核酮糖二磷酸；是离开循环的三碳糖分子，可在叶绿体内转变为氨基酸，故选C。【答案】C3图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图，其中、表示不同的部位；图乙是光合作用的碳反应过程示意图，其中表示物质。请回答下列问题：【导学号：36500089】甲乙(1)利用新鲜菠菜叶片进行“光合色素的提取和分离”活动。在菠菜叶片研磨过程中，加入95%乙醇的作用是_；分离色素的过程中，应注意滤纸上的滤液细线要高于_的液面；分离后，在滤纸条上会呈现四条色素带，其中离滤液细线最远的色素是_(填相应的色素名称)。(2)光合色素存在于图甲的_中，
8、其中叶绿素主要吸收红光和_光。图乙过程发生在图甲的_中。(在内填写图中的相应编号)(3)图乙中，物质是_，该物质在光反应产物_的作用下形成物质。若3个CO2分子进入卡尔文循环可形成6个物质分子，其中有_个物质分子经过一系列变化再生成RuBP，其余的离开循环，可在叶绿体内作为合成_、蛋白质和脂质等大分子物质的原料。【解析】(1)在提取菠菜叶片色素过程中，加入95%乙醇的作用是溶解色素；分离色素的过程中，应注意滤纸上的滤液细线要高于层析液的液面；分离后，在滤纸条上会呈现四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。(2)光合色素存在于图甲的光合膜中，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
9、；图乙过程是光合作用碳反应过程，发生在图甲的叶绿体基质中。(3)图乙中，物质是由RuBP和CO2形成的三碳酸(3磷酸甘油酸)，其在ATP和NADPH作用下形成物质三碳糖；6个三碳糖分子有5个经过一系列变化再生成RuBP，1个离开循环，在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质、脂质等大分子物质的原料。【答案】(1)作为提取色素的溶剂层析液胡萝卜素(2)，光合膜蓝紫，基质(3)3磷酸甘油酸ATP和NADPH5淀粉环 境 因 素 影 响 光 合 速 率1光合速率概念是指一定量的植物在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。2影响光合速率的因素(1)光强度：在一定范围内，光合速率随光强度
10、的增加而增加；当光强度升高到一定数值后，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：每种植物光合作用都有一个最适温度。低于该温度，随着温度升高，光合速率加快；超过该温度，酶的活性减弱或丧失。(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。探讨：炎热的夏季，成团的水绵为什么漂浮在水面上？提示：光合作用旺盛，释放氧气使水绵团上浮。探讨：夏季中午，光照强、温度高，但植物的光合作用强度反而减弱，原因是什么？提示：光照过强气孔关闭CO2供应不足光合作用下降。探讨：光照强度、CO2浓度分别直接影响光合作用的什么过程？提示：光照强度直接影响光合作用的光反
11、应过程。CO2浓度直接影响光合作用的碳反应过程。影响光合作用的因素(1)光照强度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)。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。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
12、、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。(2)CO2浓度曲线分析：A点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，B点是CO2饱和点；B点以后，随着CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。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。应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。1如图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列有关光合作用强度变化
13、原因的分析中，错误的是()A从AB主要原因是光照增强，气温上升B从BC主要原因是温度过高，酶失活C从CD主要原因是气孔逐渐打开，CO2供应增加D从DE主要原因是光照减弱，气温下降【解析】根据光照强度随时间变化规律及曲线的变化分析可知，AB主要原因是光照增强，气温上升，酶活性增加，光合速率加快；BC段由于光照强度强，蒸腾作用旺盛，叶片气孔关闭，导致缺乏CO2，光合速率降低；CD段时，光照强度降低，蒸腾作用减弱，气孔逐渐打开，CO2供应增加，光合速率又加快；DE段的变化主要原因是光照减弱，气温下降，光合速率下降。【答案】B2(2016全国乙卷)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品
14、种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是_。(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高_(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得
15、到的初步结论是_。【解析】(1)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度低于a时，随光照强度的增加，光合作用强度逐渐升高，说明限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。(2)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度高于b时，随光照强度的增加，光合作用强度不变，说明受其他环境因素的限制。由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2，故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升高。(3)由题目信息可知，乙组和甲组是同一种植物，只是环境中的光照强度不同，虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低，但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高，说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光
16、照引起的，而非遗传物质的改变造成的。【答案】(1)光照强度(2)CO2浓度(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的1下列关于光合作用强度的叙述，正确的是()A在相同的光照条件下，各种植物的光合作用强度相同B光合作用强度由遗传物质决定，所以是固定不变的C森林中，植株上部的叶片和下部的叶片光合作用强度有差异D叶片从幼到老，光合作用强度不变【解析】在相同光照条件下，不同植物的光合作用强度还受温度、二氧化碳浓度以及色素含量等因素的影响，因此不同植物的光合作用强度不同，A错误；光合作用强度既由植物基因决定，同时也受周围环境因素的影响，B错误；森林或农田中植株上
17、部叶片接受的光照更多，而下部叶片接受到的光照少，因此光合作用强度有差异，C正确；植物叶片从幼到老，光合作用强度是先增加后减弱，这主要和叶片中的色素含量有关，D错误。【答案】C2下面关于光合作用的有关叙述，错误的是() 【导学号：36500090】A光反应产生的NADPH也是碳反应中将CO2还原为糖的直接能源物质B三碳酸分子除了需要接受能量之外，还需要接受ATP和NADPH提供的物质，才能形成三碳糖C以三碳糖为原料在叶绿体内合成淀粉、蛋白质以及脂质所需能量来自光反应D在碳反应中，有3个CO2分子进入卡尔文循环，形成6个三碳糖，其中只有1个三碳糖离开卡尔文循环，然后在叶绿体内或运到叶绿体外而被利用
18、【解析】光反应产生的NADPH和ATP都是碳反应中将CO2还原为糖的直接能源物质，A正确；三碳酸分子除了需要接受能量之外，还需要接受ATP和NADPH提供的物质，才能形成三碳糖，B正确；以三碳糖为原料在叶绿体内合成淀粉、蛋白质以及脂质所需能量来自ATP，光反应产生的NADPH和ATP只能用于三碳酸还原成三碳糖，C错误；在碳反应中，有3个CO2分子进入卡尔文循环，形成6个三碳糖，其中只有1个三碳糖离开卡尔文循环，然后在叶绿体内或运到叶绿体外而被利用，D正确。【答案】C3植物的光合作用受光强度、CO2浓度等环境因素的影响(如图)。下列叙述错误的是()Aa点条件下NADPH的合成速率大于b点Bb点条
19、件下RuBP的再生速率小于c点CX一般大于大气中CO2浓度Da点对应的光强度一般大于全天最强光照【解析】a点光照强度大于b点，光反应强，NADPH的合成速率也较大，A正确；b点CO2浓度小于c点，碳反应较弱，RuBP的再生速率较小，B正确；CO2为X浓度下植物光合速率较大，因此X一般大于大气中CO2浓度，C正确；a点对应的光强度一般小于全天最强光照，故选D。【答案】D4甲图表示光合作用部分过程的图解，乙图表示改变光照后，与光合作用有关的五碳分子和三碳分子在细胞内含量的变化曲线，请据图回答问题：甲乙(1)甲图中A表示的物质是_，它是由_产生的，其作用主要是_。(2)甲图中ATP形成所需的能量最终
20、来自于_。若用放射性同位素14C标记CO2，则14C最终进入的物质是_。(3)乙图中曲线a表示的化合物是_，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：_。(4)曲线b表示的化合物是_，在无光照时，其含量下降的原因是_。【解析】(1)光反应为碳反应提供的物质是NADPH和ATP，由此可确定A是NADPH，NADPH是由H2O分解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于三碳分子的还原。(2)光反应中，光能转化为活跃的化学能储存于ATP中，14CO2的同化途径为14CO214C3(即三碳分子)(14CH2O)。(3)(4)题干中已明确a、b表示三碳分子和五碳分子的含量变化，光照停止后，光反应停止，NADPH
21、和ATP含量下降，三碳分子的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍在进行，因此三碳分子含量相对升高，五碳分子含量相对下降，即a表示三碳分子，b表示五碳分子。【答案】(1)NADPH水在光下分解用于三碳分子的还原(2)光能三碳糖(3)三碳分子CO2与五碳分子结合生成三碳分子，而三碳分子不能被还原(4)五碳分子五碳分子与CO2结合生成三碳分子，而三碳分子不能被还原为五碳分子课堂小结：网络构建核心回扣1.光合作用分光反应和碳反应两个阶段，光反应为碳反应提供NADPH和ATP，碳反应为光反应提供NADP和ADP。2.光反应产物是NADPH、ATP和O2，碳反应产物是三碳糖。3.光反应场所是类囊体，碳反应场所是叶绿体基质。4.光反应把光能转化成ATP中的化学能，碳反应把ATP中的化学能转化成三碳糖中的化学能。5.光合速率或称光合强度，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少O2、消耗多少CO2)。6.表观光合速率真正光合速率呼吸速率。7.影响光合速率的因素包括光照强度、温度、二氧化碳浓度等，其影响通常是综合性的。