光合作用的原理和应用.doc

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《光合作用的原理和应用》导学案
【学海导航】
1．简述绿叶中色素的种类、分布和作用,描述叶绿体的结构，说出叶绿体的功能。
2。阐述光合作用的基本过程，比较光反应和暗反应的异同.
3.阐明环境因素对光合作用强度的影响及原理应用.
【知识梳理】
一．绿叶中色素的提取和分离
1．原理：提取液用　　　　　，分离液用　　　　　，溶解度　　　　　的随　　　　　在滤纸上扩散的　　　　　，反之则　　　　　。这样绿叶中的色素就会分离开来.
2．方法步骤:　　 →　　　 →　　 →　　　 。
二．绿叶中的色素和结构
1。叶绿体的结构:叶绿体表面有__________膜,内部有许多__________，基粒之间充满了__________，基粒由圆饼状的__________堆叠而成。吸收光能的色素就分布在__________的薄膜上.
2.叶绿体的功能:是进行光合作用的__________，它内部的巨大的__________分布着吸收光能的__________和许多光合作用必需的__________。
三．光合作用的过程
1．概念：光合作用是指__________植物通过__________，利用__________,把__________转化成_________，并且释放出__________的过程.
2．反应式:光合作用的反应式　　　　　。
3．过程:(1）补充完整光合作用过程图解。

I光反应是光合作用的第一个阶段，必须有_______才能进行,该阶段的反应是在________的________上进行的。物质变化是H2O分解成________,ADP接受光能,在酶的催化作用下合成________；能量变化是光能转变成储存在________中的活跃化学能。
II暗反应是光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有__________都可以进行。该阶段的场所是__________。物质变化是:CO2与__________结合形成两个__________，该物质在有关酶的催化作用下,接受ATP释放的能量，被__________还原为__________，其中一小部分又形成__________。能量转化是ATP中__________的化学能转变成糖类中__________的化学能。
(2）光反应和暗反应比较

光反应
暗反应
实质
光能转化为活跃化学能，并放出氧气
同化CO2，活跃化学能转变成稳定化学能储存起来（CH2O)
时间
短促、以微秒计
较缓慢
条件
需要 、 、
不需要 和 ,需要
场所
在 上
在 中
物质变化
①水的光解
②ATP的合成
①CO2的固定
②C3的还原
能量变化
→储存在
→储存在
联系
①光反应为暗反应提供 和 ；暗反应暗光反应提供 .
②光反应阶段与暗反应阶段既有联系又有区别，是与缺一不可的整体。
四．影响光合作用强度的环境因素与应用

光照强度
二氧化碳浓度
温度
原理
影响 阶段 的生成
影响 阶段 的生成
通过影响 来影响光合速率

曲线

分析
B点、C点的限制因素分别是： 、

A点的限制因素：
B点对应温度为进行光合作用的 温度

应用
温室大棚采用无色薄膜或玻璃；适当提高光照强度可增加大棚作物产量.
温室栽培植物时释放一定的干冰或多施有机肥;大田生产“正其行，通其风”即为提高CO2浓度、增加产量。
适时播种；温室栽培植物时，保持昼夜温差,白天适当提高温度,晚上适当降低温度。
控制________的强弱和________的高低，适当增加环境中________的浓度等，可提高光合作用的强度。
【课堂合作探究】
一：绿叶中色素的提取和分离”实验分析
１． 菠菜是教材推荐的实验材料，那么能否用其他的实验材料？有没有更好的实验材料呢？
２． 为什么在研磨时要加入二氧化硅和碳酸钙？
3．为什么要将滤纸条的一端剪去两个角?如果不剪去会怎么样呢？
4．为什么要重复画线？如果只画一次会怎么样呢？
5．为什么滤液细线不能触及层析液？如果接触了又会怎么样呢？
6.实验分离出了哪几条色素带呢？哪一条溶解度最大？
【归纳总结】
（1）选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片,以保证含有较多的色素。
(2）在研磨时加入二氧化硅,是为了研磨充分，否则叶绿体中的色素就不可能被充分提取出来。
研磨时加入碳酸钙是为了中和细胞液的有机酸，因为叶绿体内的液体是偏碱性的，否则很容易破坏叶绿素分子。
(3）制备滤纸条:剪去两角，以保证色素在滤纸条上扩散均匀、整齐，便于观察实验结果，否则，会形成弧形色素带
（4)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直,且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。
（5)色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
(6）四条．
提醒 提取色素:研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例,以保证提取较多的色素和色素浓度适宜色素。 提取液呈淡绿色的原因：研磨不充分，色素未能充分提取出来.称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。未加碳酸钙或加入过少,色素分子部分被破坏．
〖典例1〗如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分布情况，下列说法不正确的是 ( ）

A。叶绿体中的四种色素分布在类囊体薄膜上　　B。四种色素均可溶于有机溶剂无水乙醇中
C.四种色素在层析液中溶解度最大的是甲 D.发黄菠菜叶中色素含量显著减少的是甲和乙
二　叶绿体中色素的种类及功能
(1）绿叶中四种色素对光的吸收有什么差别吗？
(2） 叶片呈现绿色的原因是什么?
(3）捕捉光能的色素存在于细胞中什么部位呢?
〖典例2〗下列有关叶绿素的说法，正确的是 （ )
Ａ.叶绿素在高等植物体内有两种,叶绿素a呈黄绿色，叶绿素 b呈蓝绿色
B。叶绿体的囊状结构薄膜和基质中均含有与光合作用有关的色素和酶
C。叶绿体色素提取和分离实验中,在滤纸条上叶绿素a比叶绿素b扩散得慢
Ｄ.叶绿素是光合作用中的重要物质，能吸收光能
三 光合作用的过程分析: (请结合光合作用的过程图解）
1。CO2浓度不变，光照增强,C3、C5、［H]和ATP相对含量以及（CH2O)的合成量会发生怎样的变化？为什么? 若CO2浓度不变，光照减弱呢？
2.光照不变,CO2浓度减小，以上物质会发生怎样的变化？若光照不变，CO2浓度增大呢？
3。光照不变,CO2浓度不变，(CH2O)运输受阻，以上物质又会发生什么变化？
〖典例3〗如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培的小麦,如果突然将c降低至极低水平（其他条件不变）,则a、b在叶绿体中的含量变化将会是( ）

A。a上升、b下降 B. a、b都上升 C. a、b都下降 D. a下降、b上升
四 影响光合作用的因素
1. 思考影响光合作用的外界因素有哪些呢？
2. 大家讨论提出增加农作物产量的措施有哪些？
【提炼升华】
1． 1。光照强度 直接影响光反应速率,光反应产物［H]与ATP的数量多少会影响暗反应速率，这是最主要的因素。

图1 图2 图3 图4
（1）曲线分析：

A点：光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,如图1所示。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。如图2所示.
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),B点所示光照强度称为光补偿点.如图3所示.
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点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。如图4所示。
（2）应用:适当提高光照强度可增加大棚作物产量；间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；阴生植物的B点 移，C点较低，如图中虚线所示。光照强度只有在 点以上时,植物才能正常生长。
2. CO2浓度:CO2是暗反应的原料，CO2的浓度高低直接影响暗反应速率。

曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
3。温度：影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。
4．矿质元素：例如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分,P是ATP分子的组成成分。
5．水分：水分是光合作用的原料之一,缺少时可使光合作用强度下降。
另外影响光合作用的内部因素有：（1)叶龄:不同叶龄的叶片叶绿体、叶绿素的含量不同,酶的数量和活性不同,光合作用速率不同。（2）遗传因素：不同植物的遗传特性不同，利用光能的能力不同如阴生植物与阳生植物.
【典例4】在晴天中午，密闭的玻璃温室中栽培的玉米，即使温度及水分条件适宜,光合速率仍然较低，其主要原因是(　　)
A．O2浓度过低 B．O2浓度过高 C．CO2浓度过低 D．CO2浓度过高
五 光合作用与有氧呼吸的关系
1. 讨论并回答光合作用是呼吸作用简单可逆反应吗？
2. 他们有哪些区别呢？又有什么内在联系呢？联系的具体表现又在哪里呢？
【归纳总结】

实际光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系
①呼吸速率的表示方法:植物置于黑暗环境中,测定实验容器内CO2 量、O2 量或有机物减少量。
②真正(实际）光合速率表示方法:常用一定时间内CO2 量、O2 量或有机物制造量来表示。
③净（表观）光合速率表示方法：常用一定时间内CO2 量、O2 量或有机物积累量来表示。
④真正光合速率＝ + 。
【典例5】如图为光照强度对植物光合作用的影响关系.下列有关曲线的叙述中错误的是(　　)

A．b代表光下植物干物质积累量
B．m的大小与植物呼吸作用强度有关
C．n点之后植物吸收CO2量不再增加与叶绿体中酶数量有关
D．若植物长期处于光照强度为m的自然环境中，植物仍能正常生长
六 有关光合作用与呼吸作用的变化曲线的分析
有关光合作用和呼吸作用关系的变化曲线图中，最典型的就是夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图，如图所示：

请大家对曲线的各点含义及形成原因分析：
（1） 为什么会出现双峰曲线现象？
（2） 有机物积累最多的是哪一点？
（3） C点的含义是什么呢？
【提炼升华】
a点：凌晨3时～4时，温度降低,呼吸作用减弱,CO2释放减少;
b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用；
bc段：光合作用小于呼吸作用;
c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用；
ce段：光合作用大于呼吸作用；
d点：温度过高,部分气孔关闭，出现“午休”现象；
e点:下午6时左右,光合作用等于呼吸作用，此时有机物积累量最多
ef段:光合作用小于呼吸作用;
fg段；太阳落山，停止光合作用，只进行呼吸作用。
【典例6】一般情况下随着光照增强光合作用增强,但在炎热夏季的白天中午光合速率却下降,出现了双峰曲线（如图），其主要原因是（　　)

A.水分解产生［H］的数量减少　　　
B。高温降低了酶的活性
C.暗反应过程中C3化合物减少　　　　
D。合成ATP的数量减少
达标测试
1．在“绿叶中色素的提取和分离实验”中，收集到的滤液绿色过浅,其原因可能是(　　）
①未加石英砂,研磨不充分　②一次加入大量的无水乙醇提取　③分次加入少量无水乙醇提取　④使用放置数天的菠菜叶
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
2.某同学提取得到叶绿体色素溶液后，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散得到如图的结果，则1、2、3、4四条色带依次表示（　　)

A胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b B．叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b
C．叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 D．叶绿素b、叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素
3．如果没有丙酮和菠菜叶，要保证分离后色素带清晰，可以用来替代的最佳实验材料是（　　)
A．酒精和麦苗　　　B．酒精和大白菜 C．蒸馏水和大白菜 D．蒸馏水和麦苗
4．光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段,下列叙述正确的是(　　）
A．光反应不需要酶，暗反应需要多种酶 B．光反应消耗水,暗反应消耗ATP
C．光反应固定CO2，暗反应还原CO2 D．光反应储存能量，暗反应释放能量
5。对某植株作如下处理:①持续光照10分钟，再黑暗10分钟；②光照5秒后再黑暗处理5秒，连续交替进行20分钟。若其他条件不变，则①②两种情况下，植物所能制造的有机物总量相比(　　)
A。①多于② B。①少于② C。①和②相等 D.无法确定
6．在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是(　　)
A．停止光照　　 B．加强光照　　 C．升高CO2浓度　　D．降低CO2浓度
7．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果
如右图。请据图判断下列叙述不正确的是

A．光照强度为a时，造成曲线II和III光合作用强度差异的原因是CO2 浓度不同
B．光照强度为 b 时,造成曲线 I和 II光合作用强度差异的原因是温度的不同
C．光照强度为a~b，曲线 I、II光合作用强度随光照强度升高而升高
D．光照强度为a～c，曲线 I、III光合作用强度随光照强度升高而升高
8. 下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线,该曲线是通过实测一片叶子在不同光照强度条件下的CO2吸收和释放的情况。你认为下列四个选项中，能代表细胞中发生的情况与曲线中B点相符的是( )

9．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（　　)

A．光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
10．下图是光合作用过程的图解。请根据图回答下面的问题。

(1) 绿色植物进行光合作用的细胞器是____________，参与光合作用的色素分布在该细胞器的____________上,这些色素的作用是____________.
(2）光合作用的过程可以分为两个阶段,A表示____________阶段，B表示____________阶段.
（3)C和D的化学过程分别是____________、____________。
（4)当环境中④的含量突然降至极低水平时，C3和C5含量的变化情况分别是____________、____________。
（5）植物由强光环境转移到弱光环境时,C3含量变化____________，C5含量变化____________。
11．下图示某植物光合作用速度与环境因素之间的关系，据图分析：
⑴甲图表示在光线弱的情况下，光合作用速度随__________________的增加，成正比例增加,这种情况下,可以认为光合作用的速度受__________________的限制，此时主要影响光合作用过程的__________________阶段。
⑵从甲图可见，光照超过某一强度时，光合作用的速度不再增加，且具有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于_________________，此时光合作用的__________________阶段受到限制。
⑶乙图中C点表示光照强度为B时，植物生长的____________________________。出现CD段的原因是_____________________。
⑷除图示之外影响光合作用的主要因素是__________________________。
12．(实验探究）实验小组想利用下列装置测定某植物的光合作用强度，请回答有关问题。

（1）若乙装置为对照组，则其和甲装置的区别应为______________。
（2）测定植物的净光合作用强度：
①在甲、乙两装置的烧杯中加入________溶液（NaOH或NaHCO3）。
②将两装置放在适宜的光照下照射1小时,测定红墨水滴的移动距离。
③实验结果：乙装置中红墨水滴向右移动0。5 cm，甲装置中红墨水滴向________移动4 cm.
（3)测定植物的呼吸强度
①在甲、乙装置的烧杯中加入________溶液(NaOH或NaHCO3)。
②将两装置放在________环境中1小时，温度与(2)中温度相同。
③实验结果：乙装置中红墨水滴向右移动0.1 cm,甲装置中红墨水滴向________移动1。5 cm.
综合分析可知,该植物的实际光合强度为每小时红墨水滴向________移动________c