資源簡介

5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用
2022-2023學年高一生物人教版（2019）必修一課前導學
【新知導學】
光合作用的原理
1.光合作用的概念
光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用 ，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的 ，并且釋放出 的過程。
反應(yīng)式：
2.光合作用的探究歷程
（1）19世紀末，科學界普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，科學家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛 通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。
（2）1937年，英國植物學家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有水，沒有二氧化碳），在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。
（3）1941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16O的同位素18O分別標記H2O和CO2，使它們分別變成HO和C18O2。然后，進行了兩組實驗：第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組給同種植物提供HO和CO2。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2，第二組釋放的都是18O2。
（4）1954年，美國科學家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與 相伴隨。
（5）20世紀40年代，美國的卡爾文利用 最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。
3.光合作用的過程
（2）光反應(yīng)
場所 葉綠體的類囊體的薄膜上
外界條件
物質(zhì)變化 ①H2O→[H]＋O2 ②ADP＋Pi＋能量→ATP
能量變化 光能→ATP中活躍的化學能
（2）暗反應(yīng)
場所 葉綠體基質(zhì)
外界條件 CO2
物質(zhì)變化 ①CO2→C3→（CH2O） ②ATP→ADP＋Pi＋能量
能量變化 ATP中活躍的化學能→ 中穩(wěn)定的化學能
光合作用原理的應(yīng)用
1.光合作用的影響因素
（1）影響光合作用的內(nèi)部因素：色素的含量、酶的含量和 、葉齡等。
（2）影響光合作用強度的環(huán)境因素：光照強度、二氧化碳濃度、 、水分等。
①只要影響到原料——CO2、 ，能量的供應(yīng)（動力—光能），都可以是影響光合作用強度的因素。例如：影響CO2供應(yīng)量的因素：環(huán)境中CO2濃度、葉片氣孔開閉情況。
②影響葉綠體（光合作用場所）的形成和結(jié)構(gòu)的因素，也會影響光合作用強度。例如：無機營養(yǎng)、病蟲害。
③光合作用需要 參與，因此影響酶活性的因素也是影響因子，例如溫度、pH。
2.化能合成作用
（1）概念：利用體外環(huán)境中的某些無機物 時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。
（2）實例：
硝化細菌
能量來源：將氨氧化成硝酸時釋放的能量
反應(yīng)物：水和二氧化碳
產(chǎn)物： 。
【問題思考】
1.北方夏季中午時，光照強度很強，植物的光合作用將如何變化，原因是什么？
2.大棚種植使用有機肥或放干冰有利于增產(chǎn)，請從影響光合作用的因素分析原因。
3.下面是有關(guān)農(nóng)業(yè)種植的諺語“黑夜下雨白天晴，打的糧食沒處盛”。請從光合作用的角度分析這句諺語的含義？
【易錯辨析】
1.光合作用產(chǎn)生的O2來自CO2和H2O中的O。（ ）
2.綠色植物進行光合作用的能量來源于光能。（ ）
3.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。（ ）
4.光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的NADPH可在葉綠體基質(zhì)中作為還原劑。（ ）
5.色素吸收、傳遞光能過程不需要酶的催化，但是水的光解和ATP的合成需要酶的催化。（ ）
6.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP等物質(zhì)和能量，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、Pi和ADP等物質(zhì)。（ ）
【成果檢測】
1.光合作用中，能量傳遞的途徑是（ ）
A.光能→葡萄糖→ATP B.光能→葉綠體→ATP
C.光能→ATP→葡萄糖 D.光能→葉綠體→水
2.下圖是綠色植物光合作用的光反應(yīng)過程示意圖，其中物質(zhì)X代表的是（ ）
A. C3 B. C5 C. [H] D. （CH2O）
3.下列能使大棚作物有機物積累更多的一組措施是 （ ）
①長日照、短黑暗 ②長黑暗、短日照 ③恒溫25℃ ④白天25℃、夜間15℃
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
4.影響光合作用強度的環(huán)境因素包括（ ）
①光照 ②溫度 ③水 ④CO2
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.①②③④
5.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供（ ）
A.酶 B.NADPH C.ATP和NADPH D.ATP
6.光合作用和化能合成作用的相同點是（ ）
A.都能把無機物轉(zhuǎn)變成有機物 B.都需要太陽光能
C.都需要無機物氧化供能 D.都需要利用氧氣
答案以及解析
【新知導學】
光能 有機物 氧氣 不能 水的光解 同位素標記法 光照 有機物
活性 溫度 水 酶 氧化 糖類
【問題思考】
1.光合作用將減弱。光照強度過強，溫度升高，導致氣孔關(guān)閉，細胞CO2供應(yīng)不足，光合作用減弱。
2.有機肥在被微生物分解的時候會釋放CO2，放干冰也會釋放CO2，增加了大棚中的CO2濃度，促進光合作用。
3.夜晚降雨不僅提供水分，還降低溫度，減弱細胞呼吸消耗，白天晴天，提供良好光照，光合作用強，經(jīng)過一晝夜，有機物的積累量高。
【易錯辨析】
× √ √ √ √ √
【成果檢測】
1.答案：C
解析：光合作用包括光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)階段中光能轉(zhuǎn)變成ATP中活躍的化學能，暗反應(yīng)階段中ATP中活躍的化學能轉(zhuǎn)變成糖類等有機物中穩(wěn)定的化學能，C正確。
2.答案：C
解析：據(jù)圖分析，題圖表示在類囊體薄膜上進行的光反應(yīng)，該過程葉綠體中光合色素吸收的光能將水分解為氧和[H]，C正確。
3.答案：C
解析：植物通過光合作用制造有機物，通過呼吸作用消耗有機物，積累有機物的量等于制造量減去消耗量.并且影響呼吸作用的主要因素是溫度，適當降低溫度，可降低酶的活性.
4.答案：D
解析：本題考光合作用的影響因素。影響光合作用強度的環(huán)境因素有光照強度、CO2濃度、溫度、無機鹽、水分等。
5.答案：C
解析：合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，兩者相輔相成，緊密聯(lián)系，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]（或NADPH），C符合題意，ABD不符合題意。故選C。
6.答案：A
解析：光合作用是植物利用光能合成有機物的過程，自然界中存在某些微生物，它們能以二氧化碳為主要碳源，以無機含氮化合物為氮源，合成細胞物質(zhì)，并通過氧化外界無機物獲得生長所需要的能量。這些微生物進行的營養(yǎng)方式稱為化能合成作用。例如硝化細菌包括亞硝化菌和硝化菌。利用NH3和HNO2氧化所釋放的能量合成有機物。所以答案選A。
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