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2019-2020年高三生物專題復(fù)習(xí) 光合作用知識(shí)教案 一. 學(xué)習(xí)內(nèi)容： 復(fù)習(xí)光合作用，理解光合作用的重要意義，知道光合作用的概念，場(chǎng)所，基本條件和過(guò)程，葉綠體是綠色植物光合作用的場(chǎng)所，光合色素的是光合過(guò)程中進(jìn)行光能轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，光合過(guò)程的暗反應(yīng)是有機(jī)物合成過(guò)程，掌握光合過(guò)程中光能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，C3植物、C4植物的區(qū)別。 二. 學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 1. 光合作用的意義 2. 光合作用的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程 3. 光合作用有機(jī)物的生成 4. 提高光合作用的效率 三. 學(xué)習(xí)難點(diǎn)： 1. 光合作用的意義 2. 光合作用的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，有機(jī)物生成過(guò)程 3. 生物固氮 四. 復(fù)習(xí)過(guò)程： 1. 光合作用概念 范圍：綠色植物（葉綠體），具有光合色素的生物（藍(lán)藻，褐藻等） 條件：光照 場(chǎng)所：葉綠體內(nèi) 反應(yīng)物：二氧化碳、水 產(chǎn)物：有機(jī)物（糖類、脂類、某些氨基酸）、氧氣 能量轉(zhuǎn)換：光能轉(zhuǎn)化換為有機(jī)物中的化學(xué)能 酶：多種酶的參與（類囊體上光反應(yīng)有關(guān)的酶 葉綠體基質(zhì) 暗反應(yīng)有關(guān)的酶） 2. 光合作用色素 A. 色素分布：色素分布在內(nèi)囊體的膜上，色素分子可以吸收、轉(zhuǎn)換光能 B. 色素種類： 葉綠素a （藍(lán)綠色） 紅光 類囊體葉 葉 綠 素（3/4） 葉綠素b （黃綠色） 籃紫光 的膜上 類胡蘿卜素（1/4） 葉黃素 （黃色） 胡蘿卜素 （橙黃色） 藍(lán)紫光 色素功能： （1）具有吸收和轉(zhuǎn)換光能作用的色素 絕大多數(shù) 葉綠素a 全 部 葉綠素b，胡蘿卜素，葉黃素 這些色素吸收光能，通過(guò)共振傳遞光能給特殊狀態(tài)的葉綠素a （2）吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能 少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠色a，吸收其他色素傳來(lái)的光能，轉(zhuǎn)換成電能 色素特點(diǎn)： 是脂溶性色素，分離時(shí)利用紙層析法分離。由于色素在不同的溶劑中溶解度不一樣，在濾紙上的運(yùn)動(dòng)速度不一樣，可達(dá)到分離目的，從上開(kāi)始：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a，葉綠素b。 3. 光合作用的過(guò)程 光合作用：是葉綠體內(nèi)進(jìn)行的復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)變化過(guò)程。 能量轉(zhuǎn)換：光能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能 光合作用 水光解釋放氧氣 物質(zhì)變化： 二氧化碳的固定和還原 糖類等物質(zhì)的形成 （1）光合作用的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程 ① 光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換： 光能轉(zhuǎn)換成電能 光反應(yīng)階段 三階段： 電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能 光反應(yīng)階段 活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能 暗反應(yīng)階段 <1> 光能轉(zhuǎn)換成電能 場(chǎng)所：葉綠體類囊體膜上 物質(zhì)：葉綠體色素 能量傳遞轉(zhuǎn)換過(guò)程： A：處于特殊狀態(tài)的葉綠素a分子 C：電子供體 D：電子受體 ① 特殊狀態(tài)的葉綠素A失去電子，成為強(qiáng)氧化劑 ② 電子受體接受電子并將其傳給內(nèi)囊體上的電子傳遞鏈，生成ATP和NADPH ③ 電子供體將電子給葉綠素A，自身被氧化，并激活水光解酶，最終從水中的電 子 ④ 水被光解 H2O→O2 + 2 H+ +2e 在光的照射下，少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素A不斷失去電子和獲得電子，從而形成電子流，光能就不斷的轉(zhuǎn)換成了電能。 <2> 電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能 輔酶Ⅱ：煙酰胺酰嘌呤二核苷磷酸，英文簡(jiǎn)寫NADP+ NADP+能得到兩個(gè)電子和一個(gè)還原氫生成NADPH（還原性輔酶Ⅱ） 物質(zhì)轉(zhuǎn)換 NADP+ +2e +H+NADPH 能量轉(zhuǎn)換 電能→活躍的化學(xué)能 同時(shí)，葉綠體利用光能轉(zhuǎn)換成的另一部分電能，將ADP轉(zhuǎn)換成ATP，已活躍的化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)。 NADPH是很強(qiáng)的還原劑，可以將二氧化碳最終還原成糖類等有機(jī)物，自身被氧化成NADP+繼續(xù)接受電子 <3> 活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能 暗反應(yīng)中，二氧化碳被固定形成C3化合物，在酶的作用下，接受NADPH和 ATP釋放出來(lái)的能量，并被NADPH還原，經(jīng)復(fù)雜的酶促反應(yīng)，最終生成含穩(wěn)定化學(xué)能的化合物。 ② 光合作用的物質(zhì)轉(zhuǎn)換過(guò)程 總反應(yīng)式：6CO2 +12 H2OC6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O 4. 光合作用的意義 光合作用是生物界最基礎(chǔ)的，最重要的新陳代謝，是所有生物生存的基石。 意義： （1）自然界的能量來(lái)源、物質(zhì)來(lái)源 （2）調(diào)節(jié)大氣中的二氧化碳、氧氣的比例，對(duì)生物的生存進(jìn)化有重要意義 5. 光反應(yīng)與暗反應(yīng)比較 （1）光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較 項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 實(shí)質(zhì) 光能轉(zhuǎn)化為活躍化學(xué)能（ATP、[H]）,放出氧氣 活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)（CH2O） 時(shí)間 短促、以微秒計(jì) 較緩慢 條件 需葉綠素、光、酶 不需要葉綠素和光、需要酶 場(chǎng)所 在葉綠體的類囊體膜上 在葉綠體的基質(zhì)中 物質(zhì)變化 2H2O4[H] + O2 ADP+ PiATP CO2的固定 CO2 + C5C3 CO2的還原（CH2O） 能量變化 葉綠素將光能轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中 ATP中的活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 （2）光合作用與呼吸作用比較 項(xiàng)目 光合作用 呼吸作用 附錄 區(qū) 別 反應(yīng) 部位 葉綠體 主要在線粒體 都是雙層膜細(xì)胞器、具有能量轉(zhuǎn)化功能，有自己的DNA 所需 條件 光、色素、酶 CO2和H2O O2和H2O、有機(jī)物、酶 所用的酶 （系統(tǒng)）不同，在基質(zhì)和膜上都有分布 物質(zhì) 變化 無(wú)機(jī)物有機(jī)物 無(wú)機(jī)物 有機(jī)物 小分子有機(jī)物 光合作用：同化作用 呼吸作用：異化作用 兩者共同作用完成能量在生物圈內(nèi)的流動(dòng)全過(guò)程 能量 變化 儲(chǔ)存能量： 光能化學(xué)能 釋放能量：化學(xué)能熱能 及ATP中的化學(xué)能等 聯(lián) 系 光合作用為呼吸作用提供氧氣，呼吸作用位光合作用提供CO2 光合作用位幾乎所有的生物提供物質(zhì)能量來(lái)源，呼吸作用是能量的利用 6. 提高光合作用效率 （1）C3植物和C4植物結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 項(xiàng)目 C3植物 C4植物 維管束鞘細(xì)胞 不含葉綠體 呈“花環(huán)”結(jié)構(gòu)，細(xì)胞較大列 緊密，含無(wú)基粒的葉綠體，且數(shù)量多，個(gè)體大 葉肉細(xì)胞 細(xì)胞排列疏松，都含葉綠體 圍繞維管束鞘的一圈細(xì)胞排列緊密，含有正常葉綠體 地理分布 適于溫度較低的環(huán)境中，溫帶和寒帶地區(qū) 適于溫度較高地區(qū)，熱帶和亞熱帶地區(qū) 進(jìn)化鑒別 進(jìn)化中出現(xiàn)較早，蕨類、裸子植物和木本植物都是C3植物 進(jìn)化中出現(xiàn)較晚，比C3植物高等；只有在草本植物中才有C4植物 常見(jiàn)植物 大麥、大豆、馬鈴薯、菜豆、菠菜等 高粱、玉米、甘蔗、莧菜等 由于C3植物和C4植物在結(jié)構(gòu)上的差異，兩者在固定CO2時(shí)有不同的途徑 （2）C4植物光合作用的特點(diǎn) .過(guò)程圖解： （3）基本特點(diǎn)： ① 在C4植物中有C4途徑也有C3途徑 ② C4途徑發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體中，C3途徑發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞葉綠體中 ③ C4途徑起到傳遞集中CO2作用，將外界的光合原料傳遞到維管束鞘細(xì)胞葉綠體內(nèi)合成有機(jī)物 ④ 在傳送CO2的過(guò)程中，要消耗能量，來(lái)自ATP提供能量 ⑤ 二氧化碳的轉(zhuǎn)移通過(guò)草酰乙酸、丙酮酸完成，不是氣體直接通過(guò)細(xì)胞傳遞 ⑥ C4途徑中固定CO2的酶（PEP羧化酶）有很強(qiáng)的親和能力，可以將大氣中的低濃度CO2固定下來(lái) ⑦ C4途徑固定CO2的能力要比C3途徑中的強(qiáng)，起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力 ⑧ 干旱條件下，葉片氣孔關(guān)閉，C4植物能利用葉肉細(xì)胞間隙的低濃度CO2光合，C3植物不能 （3）光合作用效率 光合效率：綠色植物通過(guò)光合作用制造的有機(jī)物中所含的能量，與光合作用中吸收的光能的比值 光合效率 = 光合作用制造的有機(jī)物中的能量 / 光合作用中吸收的光能的比值 提高作物產(chǎn)量方法： （4）光強(qiáng)對(duì)光合作用的影響 ① 光照的重要性：是光合作用基本條件，直接影響作物的光合作用效率 ② 光強(qiáng)的影響：不同的作物對(duì)光照的強(qiáng)弱需求不同 ③ 光成分的影響：不同顏色的光對(duì)農(nóng)作物的光合作用效率有一定的影響 ④ 對(duì)光合效率的影響 能量相等的單色光照射綠色植物： 紅光和藍(lán)紫光有利于提高光合作用效率 黃綠光不利于提高光合作用效率 ⑤ 對(duì)光合作用產(chǎn)物的成分的影響 不同的單色光照射綠色植物 藍(lán)紫光照射，光合產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪含量較多 紅光照射下，光合產(chǎn)物中糖類較多 （5）二氧化碳的供應(yīng) ① 影響： <1> CO2濃度很低時(shí)，綠色植物不僅不能制造有機(jī)物，還消耗體內(nèi)的有機(jī)物（曲線在X軸下方） <2> 在一定濃度范圍內(nèi)，光合作用強(qiáng)度隨CO2濃度的增加而加強(qiáng)（X軸上方曲線斜率為正） <3> 達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度不再隨CO2濃度的改變而改變（斜率為0部分） <4> 繼續(xù)提高CO2濃度，光合強(qiáng)度下降（斜率為負(fù)部分） 該曲線的縱軸單位：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，單位面積葉片生成有機(jī)物的量，用CO2表示。 曲線的繪制考慮到光合作用和呼吸作用的共同影響，是植物的凈光合作用。 ② 應(yīng)用： 通常作物周圍的CO2濃度比較的低，隨著光合作用的進(jìn)行還會(huì)降低，作物常處“CO2饑餓狀態(tài)”。 （6）必須礦質(zhì)元素的供應(yīng) <1> 礦質(zhì)元素的重要作用： <2> 礦質(zhì)元素對(duì)光合的影響 氮：缺乏時(shí)，植株矮小，葉小色淡（葉綠素含量少），花少，籽實(shí)不飽滿 過(guò)多時(shí)，葉大鮮綠，光合旺盛，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，易倒伏 磷：缺乏時(shí)，蛋白質(zhì)合成受阻，抗性降低 用磷脂酶將離體葉綠體膜上的磷脂水解，光合其他條件具備但過(guò)程受阻 鉀：對(duì)糖類的合成和運(yùn)輸影響，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，各種酶的輔助因子 光合作用合成糖類，將糖類運(yùn)輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官 植物對(duì)礦質(zhì)元素的利用需要適量，過(guò)多過(guò)少都會(huì)造成不良的影響。缺乏任何一種礦質(zhì)元素都會(huì)引起特有的生理病癥。每種植物的病癥因缺乏的元素的種類和數(shù)量。不同元素間相互作用，病癥更復(fù)雜。 <3> 應(yīng)用： 鉀供應(yīng)充足，糖類合成加強(qiáng)，纖維素木質(zhì)素含量高，莖稈堅(jiān)韌，抗倒伏。 葉菜多施氮肥，籽實(shí)類作物后期不宜大量施氮肥， 五. 學(xué)習(xí)指導(dǎo)： 光合作用是中學(xué)階段要掌握的一個(gè)重要的代謝，是生物界的最重要的新陳代謝，是幾乎整個(gè)生物界的物質(zhì)和能量的來(lái)源，其它的生物都直接或間接的以光合作用為基礎(chǔ)生存。光合作用的完成物質(zhì)轉(zhuǎn)換作用，將無(wú)機(jī)碳元素轉(zhuǎn)化成能儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，將光能轉(zhuǎn)換成其他生物可以利用的化學(xué)能。光合作用過(guò)程中水的氧被氧化成氧氣，二氧化碳被還原有機(jī)物中的碳，光合作用光反應(yīng)的進(jìn)行需要光照條件，暗反應(yīng)的進(jìn)行，需要有光反應(yīng)提供的能量和還原能力，兩者相互聯(lián)系成一個(gè)統(tǒng)一體。 【模擬試題】 1. 植物進(jìn)行光合作用時(shí)，如供給同位素14C標(biāo)記的二氧化碳，對(duì)于了解光合作用過(guò)程中的哪一項(xiàng)最有意義（ ） A. 光合作用過(guò)程中放出氧的來(lái)源 B. 光合作用中葉綠素的作用 C. 形成葡萄糖的過(guò)程 D. CO2的吸收過(guò)程 2. 葉綠體色素能夠在濾紙上擴(kuò)散，其中擴(kuò)散得最慢含量最多的分別是（ ） A. 胡蘿卜素、葉黃素 B. 葉黃素、葉綠素a C. 葉綠素a、葉綠素b D. 葉綠素b、葉綠素a 3. 在生物的一生中，綠色植物呼吸作用產(chǎn)生的ATP較同化作用中消耗的ATP，動(dòng)物呼吸作用產(chǎn)生的ATP較同化作用中消耗的ATP的情況是（ ） A. 少、少 B. 少、多 C. 多、少 D. 多、多 4. 關(guān)于暗反應(yīng)的敘述種錯(cuò)誤的是（ ） A. 必須接受光反應(yīng)產(chǎn)生的能量和還原劑 B. 完成二氧化碳的固定和三碳化合物的還原 C. 暗反應(yīng)的產(chǎn)物有葡萄糖、C5和水 D. 暗反應(yīng)不需要光，只能在暗處進(jìn)行 5. 溫室栽培蔬菜，一般采用什么顏色的玻璃做頂棚更能提高產(chǎn)量（ ） A. 紅色玻璃　 B. 藍(lán)紫色玻璃　 C. 綠色玻璃　 D. 無(wú)色玻璃 6. 番茄在適宜的溫室培養(yǎng)情況下，如改變下列（　 ）會(huì)使產(chǎn)量增加 A. 氧量　 B. CO2量 C. 水量　 D. 延長(zhǎng)光照　 E. 白天升溫　 F. 夜晚升溫　 G. 夜晚降溫 7. 將一枝金魚藻放在水中，如右圖所示。改變燈與燒杯的距離并通過(guò)統(tǒng)計(jì)藻枝放出的氣泡數(shù)，來(lái)進(jìn)行不同距離時(shí)光合作用強(qiáng)度的測(cè)定。結(jié)果如下表。請(qǐng)回答下列問(wèn)題（ ） 燈與燒杯之間的距離（cm） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 氣泡數(shù)（個(gè)/min） 16 13 8 6 5 4 3 2 1 0 （1）從圖或表中你能得出什么結(jié)論___________________________________。 （2）當(dāng)燈與燒杯之間的距離分別為10crn和90cm時(shí)，收集分析氣泡中氣體的成分，結(jié)果如下表。 燈與燒杯之間的距離（cm） 氣體成分（%） CO2 O2 N2 10 0 48 52 90 5 14 81 距離為10cm和90cm時(shí)氣泡中氣體比例不同的原因_________________。 （3）請(qǐng)利用這種裝置構(gòu)想研究溫度對(duì)光合作用影響的實(shí)驗(yàn)思路：____________。 8. 下圖是光合作用過(guò)程實(shí)驗(yàn)圖解： 請(qǐng)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （1）裝置C中產(chǎn)生含碳有機(jī)物是由于在裝置A中結(jié)構(gòu)（ ） 進(jìn)行了 反應(yīng)，為在結(jié)構(gòu)（ ） 中進(jìn)行的 反應(yīng)提供了 等物質(zhì)的緣故。 （2）裝置B中不能產(chǎn)生含14C的有機(jī)物，主要是結(jié)構(gòu)①中缺少 和 。 （3）此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明葉綠體是進(jìn)行光合作用完整的 單位。 （4）適當(dāng)增強(qiáng) ，增加 ，以及適當(dāng)提高溫度可提高 ，從而提高含碳的有機(jī)物的產(chǎn)量，并能產(chǎn)生較多的 。 9. 下圖綠色植物所進(jìn)行的某種活動(dòng),試據(jù)圖回答： （1）該生理活動(dòng)的名稱是 。 （2）它是在葉肉細(xì)胞內(nèi)被稱為 的細(xì)胞器中進(jìn)行的。 （3）A、B、C各自所代表的物質(zhì)名稱是A. B. C. （4）需要消耗物質(zhì)A和B的生理過(guò)程③的名稱是 （5）圖中編號(hào)①所表示的生理過(guò)程是 （6）如果在該細(xì)胞器基質(zhì)中的酶因某種 原因而被破壞,則這一生理活動(dòng)過(guò)程的兩個(gè)階段中，最先受到影響的階段是 （7）色素吸收的 能,在這一生理活動(dòng)過(guò)程的 階段,部分被轉(zhuǎn)移到中,轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能；再經(jīng)過(guò)這一生理過(guò)程的 階段，轉(zhuǎn)變?yōu)? 化學(xué)能。 10. 科學(xué)工作者從植物細(xì)胞中提取葉綠體，放入含有ADP、磷酸鹽以及［H］的載體等物質(zhì)的溶液中，并在其它條件適宜的情況下，進(jìn)行光合作用的有關(guān)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪成如圖，請(qǐng)據(jù)圖回答： （1）ab段由于缺乏CO2，使光合作用過(guò)程中的 不能進(jìn)行，因此無(wú)有機(jī)物生成； （2）bc段在提供了CO2之后，由于ab段已積累了大量的 物質(zhì)，所以有機(jī)物快速合成； （3）cd段在無(wú)光照條件下，由于光合作用過(guò)程中的 無(wú)法進(jìn)行，又由于ab段所積累的物質(zhì)被 的原因，使有機(jī)物合成率下降至零。 【試題答案】 1. C 2. D 3. B 4. D 5. D 6. BDEG 7. （1）光源越近光合作用越強(qiáng)，反映了光強(qiáng)越強(qiáng)光合作用越強(qiáng) （2）在10厘米時(shí)，金魚藻光合作用非常的強(qiáng)，光合作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于呼吸作用，產(chǎn)生的氣體中有氧氣 在90厘米時(shí)，光強(qiáng)較弱，光合作用弱，呼吸作用強(qiáng)于光合作用，產(chǎn)生的氣體中含有二氧化碳 （3）在同一光源條件下（如：10厘米時(shí)），用不同梯度的水浴溫度實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 水 浴 溫 度 （ 攝 氏 度 ） -5 0 10 20 30 40 50 60 70 氣泡數(shù)（個(gè)/min） 8. （1）①葉綠體片層膜上 光 ②基質(zhì) 暗 NADPH＋（或ATP） （2）固定CO2的C5（或RuBP） 有關(guān)酶 （3）結(jié)構(gòu) （4）光照 CO2濃度 光合速率 O2 9. （1）光合作用 （2）葉綠體 （4）ATP NADPH（[H]） 有機(jī)物 （4）三碳化合物的還原 （5）水的光解 （6）Ⅱ光反應(yīng)階段 （7）光能 暗反應(yīng) 穩(wěn)定化學(xué)能 10.（1）暗反應(yīng) （2）ATP和[H] （3）光反應(yīng) 暗反應(yīng)利用完