資源簡介

第二課時 光合作用的原理和應用 新授課
學習目標：1.通過對光合作用光反應階段和暗反應階段相關實驗研究的思考和討論，說明光合作用過程，并從物質與能量視角，闡明光合作用原理，認同人們對光合作用的認識過程是逐步的、不斷發展的
2.設計實驗，探究環境因素對光合作用強度的影響
3.關注光合作用原理農業生產上的應用
學習重點：1.光合作用的光反應、暗反應過程及相互關系
2.影響光合作用強度的環境因素
學習難點：1.影響光合作用的環境因素及運用光合作用原理解決實際問題
知識生成案
導學問題一 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 ，利用 ，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的 ，并且釋放出 的過程。
2.探索光合作用原理的部分實驗
科學家 實驗過程或依據 實驗結論
1937年英 植物學 家希爾 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________ 離體葉綠體在適當條件下發生___的光解、產生___ 的化學反應稱作希爾反應。說明水的光解與糖的合成 （填是或不是）同一個化學反應
1941年美 科學家魯 賓和卡門 光合作用釋放的O2全部來自________
1954年美 科學家 阿爾農 在光照下，葉綠體可合成 ，并發現這一過程總是與 相伴隨 光照下葉綠體中發生的水的光解過程伴隨________的產生
20世紀 40年代 卡爾文 用14C標記CO2 探明了________中的碳在________中轉化成________的途徑，即________
3.光合作用的過程
（1）過程及分析[據圖填空]
（2）反應式
導學問題二 光合作用原理的應用
1．光合作用強度
(1)概念：植物在_____內通過光合作用制造_____的數量。
(2)表示方法：一定時間內_____或_____的數量來定量地表示。
（3）影響因素： 、 （光的光照強度、光照時間的長短和光質）、 、土壤中的水、 等。
4、化能合成作用
（1）概念：利用體外環境中的某些 氧化時所釋放的能量來 。
（2）實例：硝化細菌，能利用氧化 釋放的化學能將 合成糖類等有機物，供自身利用。
預習自測：
1.下列條件下，改變哪一項與提高農作物的產量關系不大(　　)
A.增加空氣中氧氣含量 B.提高溫度
C.增加空氣中CO2的含量 D.增加光照強度
2.葉綠體是植物進行光合作用的場所。下列關于葉綠體結構與功能的敘述，正確的是(　　)
A．葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內
B．H2O在光下分解為[H]和O2的過程發生在基質中
C．CO2的固定過程發生在類囊體薄膜上
D．光合作用的產物——糖類是在基質中合成的
3.楊樹葉肉細胞中光合作用的光反應發生的部位是(　　)
A．葉綠體 B．葉綠素 C．葉綠體類囊體的薄膜 D．葉綠體基質
技能形成案
探究點一 光合作用過程
1.試用同位素標記法，分析光合作用過程中各元素的轉移途徑。
用放射性同位素18O標記水中的O，則能在光合作用的哪些物質中檢測到放射性？
若用14C標記CO2中的C，請寫出光合作用過程中14C的轉化途徑？
試總結光合作用中各元素的去向（結合呼吸作用）。
2.光反應和暗反應相互關系
在無光條件下，暗反應能否長期進行？
若暗反應停止，光反應能否持續進行？
3.分析環境條件改變時光合作用中相關物質的含量變化
（1）CO2供應正常，光照由強到弱時C3、C5、NADPH和ATP的含量變化？CO2供應正常，光照由弱到強呢？
（2）光照不變，CO2由充足到不足時C3、C5、NADPH和ATP的含量變化？光照不變，CO2由不足到充足呢？
跟蹤訓練1：
1.正常生長的綠藻，照光培養一段時間后，用黑布迅速將培養瓶罩上，此后綠藻細胞的葉綠體內不可能發生的現象是（ ）
O2的產生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降
2.據下面光合作用圖像，判斷下列說法不正確的是
A．⑥過程發生于葉綠體基質中
B．⑤過程發生于葉綠體類囊體薄膜上
C．圖示①～④依次為NADPH、ATP、CO2、(CH2O)
D．②不僅用于還原C3化合物，還可用于吸收礦質離子等
探究點二 影響光合作用的因素
1．光照強度
(1)原理：光照強度通過影響植物的 反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度 ，產生的 增多，使暗反應中 加快，從而使光合作用產物增加。
(2)曲線分析
①A點：光照強度為 ，只進行 。
②AB段：隨光照強度增強，光合作用強度逐漸 ，CO2釋放量逐漸 。
③B點：為 ，細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即 等于 。
④BC段：表明隨著光照強度不斷增強，光合作用強度不斷 ，到C點后 。
⑤D點：為 ，限制D點以后光合作用強度不再增加的內部因素是：光合色素含量、 的數量和活性；外部因素是CO2濃度等除光照強度之外的環境因素。
(3)應用：①溫室生產中，適當增強 ，以提高光合速率，使作物增產；②陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，間作套種農作物，可合理利用光能。
2．CO2濃度
(1)原理：CO2影響 反應階段，制約 的形成。
(2)曲線分析
圖1中A點表示 ，即光合速率 呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的 。B點和B′點對應的CO2濃度都表示 。
(3)應用：在農業生產上可以通過 等增大CO2濃度，提高光合速率。
3．溫度
(1)原理：溫度通過影響 影響光合作用，主要制約 反應。
(2)曲線分析：B點對應的溫度是 ，此時光合作用最強，高于或低于此溫度，光合作用強度都會下降。
(3)應用：溫室栽培植物時，白天調到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當 ，以降低 ，保證植物有機物的積累。
4．水分和礦質元素
(1)原理
①水既是光合作用的 ，又是體內各種化學反應的 ，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響 的開閉，間接影響 進入植物體內。
②礦質元素通過影響與光合作用有關的化合物的合成，對光合作用產生直接或間接的影響。如鎂可以影響 的合成從而影響光反應。
(2)曲線
跟蹤訓練2：科學家研究 CO2濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到實驗結果如圖。請據圖判斷，下列敘述錯誤的是（ ）
A.光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同
B.光照強度為b時,造成曲線I和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度的不同
C.光照強度為a~b時，曲線I、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高
D.光照強度為a~c時,曲線I、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高
課后反思：

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