1、第2课时 光反应和碳反应、光照对光合作用的影响,第三章 第五节 光合作用,方式一 复习叶绿体的结构后，教师提出在叶绿体这个细胞器上是如何完成光合作用这样一个看似简单的氧化还原反应的呢？叶绿体中的色素在光合作用过程中有没有作用？有何作用？光如何起作用？物质如何转变？能量为何这么转变？带着这些问题：我们一起来学习光合作用的过程。,方式二 通过前面的学习我们知道，叶绿体是植物进行光合作用的场所。叶绿体之所以有此功能，这与它的结构是密不可分的。根据下面有关叶绿体的知识来回答几个问题。 (1)叶绿体是植物进行光合作用的场所，你知道叶绿体的形态和结构吗？ (2)叶绿体中的色素存在于什么部位？它的功能是什么
2、？ (3)与光合作用有关的酶存在于叶绿体的哪些部位？光反应和碳反应是如何进行的？,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,一、光反应和碳反应,1.光反应 (1)过程 光能被吸收并转化为 和NADPH中的化学能。 水在光下裂解为 、O2和 。 水中的氢(He)在光下将NADP还原为 。 (2)场所： 中。 (3)反应物： 、ADP、Pi、NADP等。 (4)生成物： 、NADPH、 等。 (5)条件：色素、光、酶。 (6)能量变化：光能ATP与NADPH中的化学能。,电子,H,ATP,NADPH,类囊体膜,H2O,O2,ATP,2.碳反应 (1)过程 CO2的固定：CO2RuBP2三碳酸分子。
3、2三碳酸分子 2三碳糖。 (2)场所： 。 (3)反应物： 、 、NADPH等。 (4)产物：三碳糖 (5)能量变化：ATP、NADPH中的化学能三碳糖中的化学能。,叶绿体基质,CO2,ATP,3.联系：光反应为碳反应提供 ，碳反应为光反应提供 、 和NADP，如图所示。,NADPH、ATP,ADP,Pi,光反应与碳反应的比较,例1 (2018绍兴3月模拟)如图为光合作用的过程示意图，表示光合作用的场所，a、b和c表示物质。 请回答下列问题：(1)的名称是_，其膜上含镁的色素主要吸收_光。,答案,解析 中进行的是光反应，场所是类囊体，其膜上含镁的色素是叶绿素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。,解析
4、,类囊体,红光和蓝紫,(2)水在光下裂解，除图中所示的产物外，还有_，这些物质会被_接受，其在卡尔文循环中将CO2还原为_ _，此过程中还伴随着_的贮存。,答案,解析 水的光解产物有氧气、H和电子，H和电子会被NADP接受，形成NADPH，其在三碳酸分子还原过程中供能和作为还原剂，将三碳酸分子还原为三碳糖磷酸，此过程中还伴随着能量的贮存。,解析,H和电子,NADP,糖(或三碳糖或三碳糖,能量,磷酸),(3)在供给C18O2极短时间后，除了糖类物质含有18O以外，从另一种光合产物_中也应当能够检测到18O。,答案,解析,水,对光反应与碳反应的认识 (1)光合作用中光反应和碳反应不是独立的两个阶段
5、，而是息息相关的两个过程，没有光反应，碳反应也无法进行。 (2)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中主要为质膜。 (3)碳反应所需要的ATP仅来自光反应，而不能由细胞呼吸提供。,(4)光合作用中，ATP提供能量和磷酸基团；NADPH提供能量和作为还原剂，也是氢的载体，提供氢。 (5)三碳糖或五碳糖(RuBP)组成元素中含有磷。 (6)CO2中的C进入三碳酸分子但不进入RuBP，最后进入三碳糖，RuBP中的C不进入三碳糖，可以通过同位素示踪实验证明。,例2 (2017浙江超级全能生模拟)下图为类囊体膜的部分结构和生理功能示意图。请据图回答相关问题：(1)叶绿体内的很多类囊体堆叠起
6、来的结构称为_。,答案,解析,基粒,解析 叶绿体内的许多类囊体堆叠起来形成基粒。类囊体膜上的色素能够吸收光能，在光反应阶段水被裂解为H、O2、电子，其中H、电子将NADP还原为NADPH，同时将光能转化为化学能贮存在ATP和NADPH中。在碳反应阶段，NADPH为三碳酸分子的还原提供能量和氢。若在光合作用过程中突然撤离光照，短时间内，三碳酸分子还原产生的RuBP减少，而RuBP与二氧化碳产生三碳酸分子正常进行，则叶绿体中的RuBP含量将下降。,(2)类囊体膜是植物进行_的场所，其上的色素吸收光能，并将光能转化为_，贮存在NADPH和_中。 (3)a物质是_，是水的裂解产物，经过一系列膜蛋白的传
7、递后被NADP接受，NADP同时还接受1个H形成NADPH，NADPH在三碳酸分子的还原过程中提供_。若撤离光照，短时间内叶绿体中的RuBP含量将_。,答案,光反应,下降,化学能,ATP,电子,能量和氢,光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响 由于各种因素的变化，如温度变化、光强度变化、CO2浓度变化会影响三碳酸分子、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖这些物质的含量，根据化学平衡原理分析，可以获得它们之间变化的关系。如下表：,二、环境因素对光合速率的影响,1.光合速率(光合强度) (1)含义： 的植物(如一定的叶面积)在 内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。 (
8、2)表示方法：产生氧气量/单位时间或 /单位时间。,消耗二氧化碳量,一定量,单位时间,2.影响光合速率的因素 (1)光强度：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而 ；当光强度升高到一定数值后，光强度再增加，光合速率 ，此时的光强度称为 。 (2)温度：每种植物光合作用都有一个 温度。低于该温度，随着温度升高，光合速率 ；超过该温度，酶的活性 。 (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 。 (4)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响 的合成；缺少Mg会影响 的合成。,增加,也不会增加,最适,光饱和点,加快,减弱或丧失,加快,ATP,叶绿素,光强度对光合速率的
9、影响,特别提醒,各点含义 A点：光强度为零，只进行细胞呼吸。 B点：光合速率等于呼吸速率，为光补偿点。 C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光强度，即光饱和点。 表观光合速率和真正光合速率的关系 真正光合速率表观光合速率呼吸速率。,3.探究光强度对光合作用的影响 (1)实验假设：一定范围内，光合速率随光强度的增加而 。 (2)实验过程组装下图装置三套，编号为甲、乙、丙；,增强,分别向三支试管内加入 的小球藻和5%的NaHCO3溶液； 记录有色液滴的起始位置； 取三只100 W灯泡，分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处，一段时间后，记录液滴位置。 (3)变量分析 自变量：
10、光强度，通过100 W灯泡距实验装置的距离远近控制。 因变量：光合速率，通过单位时间内O2的释放量测定，以单位时间内有色液滴的移动距离作为检测指标。 无关变量：各组实验植物(如金鱼藻、小球藻)的数量相同，温度、CO2浓度相同。,等量,(4)实验拓展 设置温度作为自变量 用上述装置探究温度对光合速率的影响，可通过将试管分别置于装有不同温度水的烧杯中控制自变量温度； 设置CO2浓度作为自变量 用上述装置探究CO2浓度对光合作用的影响，可通过往试管内分别加入不同浓度的NaHCO3溶液来控制自变量CO2浓度。,例3 图甲表示植物光合作用中的光反应，其中数字表示物质，a和b表示结构。图乙为“探究环境因素
11、对光合作用的影响”的实验装置，广口瓶中装有碳酸氢钠溶液以维持溶液中CO2浓度。请回答下列问题(说明：题中“ ”填数字或字母，“_”填文字)：,(1)叶片中的光合色素存在于图甲中的 _上。“光合色素的提取与分离”实验中，加入_液使光合色素在滤纸上分离，其中扩散的最快的色素是_。,答案,解析 叶片中的光合色素存在于图甲中的b类囊体膜上。分离光合色素的方法是纸层析法，所用到的液体为层析液。胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，扩散速率最快。,解析,层析,b 类囊体膜,胡萝卜素,(2)图甲中，水中的氢转移到 _(物质)中，该物质在卡尔文循环中的作用是_。,答案,解析 分析图甲可知，为O2，为NADPH，为N
12、ADP，为ATP，为ADP。图甲中，水中的氢转移到NADPH中，该物质在卡尔文循环(碳反应)中的作用是提供氢和能量。,解析, NADPH,提供氢和能量,(3)某研究小组利用图乙装置探究不同波长的光对黑藻光合作用的影响。光合作用速率常用图甲中 _的相对释放量表示，其释放量可依据图乙中_估算。,答案,解析 光合作用速率常用图甲中O2的相对释放速率表示。O2不易溶于水，广口瓶内黑藻的光合作用释放O2导致瓶内气体压强增大，将水压入量筒，所以O2的释放量可依据图乙量筒中收集的液体体积估算。,解析, O2,量筒中收集的液体体积,例4 光合作用的正常进行要受多种因素的影响。一个生物兴趣小研究了矿质元素含量、
13、光强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是,答案,解析,解析 N是构成酶、叶绿素、ATP、NADPH、核酸等的原料，氮元素是植物光合作用的必需元素，但光合强度不会随叶片中含N量的增大而不断增大。,学习小结,类囊体膜,叶绿体基质,水,固定,CO2的,达标检测,1.根据对右图的观察，下列判断正确的是 A.需要NADPH，不需要ATP B.都不需要NADPH C.不需要NADPH，需要NADPH和ATP D.都需要NADPH和ATP,1,2,3,4,5,答案,解析 由题图可知，该过程为光合作用的碳反应过程，、分别是指CO2的固定和三碳酸分子的还原，CO2
14、的固定不需要NADPH，但是三碳酸分子的还原需要NADPH和ATP。,解析,2.(2018湖州期中)光合作用中水分子光解的产物是 A.氧气和氢气 B.氧气、H、e C.氧原子、NADP、e D.氧气、NADPH、ATP,答案,1,3,4,5,2,解析 在光合作用的光反应中，水在叶绿体的类囊体膜上发生分解反应，产物是氧气、H、e。其中氧气可以释放到外界环境或供线粒体进行需氧呼吸，H、e可以与NADP反应生成NADPH。,解析,3.(2017台州联考)下图曲线表示最适温度、CO2浓度为0.03%条件下黄豆光合速率与光强度的关系。在y点时改变某环境条件，曲线变为。下列叙述正确的是A.制约x点光合速率
15、的因素主要是叶绿体中色素的含量 B.制约z点光合速率的因素主要是CO2浓度 C.x点和y点的碳反应速率相同 D.在y点时，升高温度导致曲线由变为,1,3,4,5,答案,2,解析,1,3,4,5,2,解析 在曲线xy段，随光强度增加，植物光合速率增大，因此制约x点光合速率的因素主要是光强度，A项错误； x点时光合速率小于y点，因此x点的碳反应速率小于y点，C项错误； 曲线是在最适温度条件下得到的实验结果，因此曲线不可能是通过升高温度所致，D项错误。,4.下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列有关叙述正确的是A.此生物膜为叶绿体内膜 B.产生的ATP可用于植物体的各项生理活动 C.发生
16、的能量转换是：光能化学能，此化学能可贮存于ATP与NADPH中 D.在图示结构中可完成光反应与碳反应,答案,1,3,4,5,2,解析,1,3,4,5,2,解析 色素存在于叶绿体类囊体膜上，而非叶绿体内膜；光反应产生的ATP只用于碳反应；在类囊体膜上只能进行光合作用的光反应，碳反应需在叶绿体基质中进行。光反应可将光能转化为化学能贮存于ATP和NADPH中，故只有C选项正确。,1,3,5.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：(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
17、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)。,4,5,解析,答案,2,胡萝卜素,作为提取色素的溶剂,层析液,1,3,4,5,解析 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。,2,1,3,(2)光合色素存在于图甲的 _中，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)。,4,
18、5,答案,2, 基质,解析 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；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。,解析, 光合膜,蓝紫,1,3,(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，其余的离开卡尔文循环，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。,4,5,答案,2,三碳酸分子(3磷酸甘油酸),解析,ATP和NADPH,淀粉,5,1,3,4,5,2,解析 图乙中，物质是由RuBP和CO2形成的三碳酸分子(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个离开卡尔文循环，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。,
