2022-2023学年高一生物人教版（2019）必修一课前导学5.4.2光合作用的原理和应用（含答案）

5.4.2光合作用的原理和应用
2022-2023学年高一生物人教版（2019）必修一课前导学
【新知导学】
光合作用的原理
1.光合作用的概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用 ，把二氧化碳和水转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。
反应式：
2.光合作用的探究历程
（1）19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛 通过光合作用转化成糖。
（2）1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有水，没有二氧化碳），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
（3）1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成HO和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供HO和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。
（4）1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与 相伴随。
（5）20世纪40年代，美国的卡尔文利用 最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
3.光合作用的过程
（2）光反应
场所 叶绿体的类囊体的薄膜上
外界条件
物质变化 ①H2O→[H]＋O2 ②ADP＋Pi＋能量→ATP
能量变化 光能→ATP中活跃的化学能
（2）暗反应
场所 叶绿体基质
外界条件 CO2
物质变化 ①CO2→C3→（CH2O） ②ATP→ADP＋Pi＋能量
能量变化 ATP中活跃的化学能→ 中稳定的化学能
光合作用原理的应用
1.光合作用的影响因素
（1）影响光合作用的内部因素：色素的含量、酶的含量和 、叶龄等。
（2）影响光合作用强度的环境因素：光照强度、二氧化碳浓度、 、水分等。
①只要影响到原料——CO2、 ，能量的供应（动力—光能），都可以是影响光合作用强度的因素。例如：影响CO2供应量的因素：环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。
②影响叶绿体（光合作用场所）的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。例如：无机营养、病虫害。
③光合作用需要 参与，因此影响酶活性的因素也是影响因子，例如温度、pH。
2.化能合成作用
（1）概念：利用体外环境中的某些无机物 时所释放的能量来制造有机物的合成作用。
（2）实例：
硝化细菌
能量来源：将氨氧化成硝酸时释放的能量
反应物：水和二氧化碳
产物： 。
【问题思考】
1.北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因是什么？
2.大棚种植使用有机肥或放干冰有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
3.下面是有关农业种植的谚语“黑夜下雨白天晴，打的粮食没处盛”。请从光合作用的角度分析这句谚语的含义？
【易错辨析】
1.光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O。（ ）
2.绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。（ ）
3.光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。（ ）
4.光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。（ ）
5.色素吸收、传递光能过程不需要酶的催化，但是水的光解和ATP的合成需要酶的催化。（ ）
6.光反应为暗反应提供NADPH和ATP等物质和能量，暗反应为光反应提供NADP+、Pi和ADP等物质。（ ）
【成果检测】
1.光合作用中，能量传递的途径是（ ）
A.光能→葡萄糖→ATP B.光能→叶绿体→ATP
C.光能→ATP→葡萄糖 D.光能→叶绿体→水
2.下图是绿色植物光合作用的光反应过程示意图，其中物质X代表的是（ ）
A. C3 B. C5 C. [H] D. （CH2O）
3.下列能使大棚作物有机物积累更多的一组措施是 （ ）
①长日照、短黑暗 ②长黑暗、短日照 ③恒温25℃ ④白天25℃、夜间15℃
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
4.影响光合作用强度的环境因素包括（ ）
①光照 ②温度 ③水 ④CO2
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.①②③④
5.光反应为暗反应提供（ ）
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点是（ ）
A.都能把无机物转变成有机物 B.都需要太阳光能
C.都需要无机物氧化供能 D.都需要利用氧气
答案以及解析
【新知导学】
光能 有机物 氧气 不能 水的光解 同位素标记法 光照 有机物
活性 温度 水 酶 氧化 糖类
【问题思考】
1.光合作用将减弱。光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱。
2.有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，放干冰也会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。
3.夜晚降雨不仅提供水分，还降低温度，减弱细胞呼吸消耗，白天晴天，提供良好光照，光合作用强，经过一昼夜，有机物的积累量高。
【易错辨析】
× √ √ √ √ √
【成果检测】
1.答案：C
解析：光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段中光能转变成ATP中活跃的化学能，暗反应阶段中ATP中活跃的化学能转变成糖类等有机物中稳定的化学能，C正确。
2.答案：C
解析：据图分析，题图表示在类囊体薄膜上进行的光反应，该过程叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和[H]，C正确。
3.答案：C
解析：植物通过光合作用制造有机物，通过呼吸作用消耗有机物，积累有机物的量等于制造量减去消耗量.并且影响呼吸作用的主要因素是温度，适当降低温度，可降低酶的活性.
4.答案：D
解析：本题考光合作用的影响因素。影响光合作用强度的环境因素有光照强度、CO2浓度、温度、无机盐、水分等。
5.答案：C
解析：合作用包括光反应和暗反应两个阶段，两者相辅相成，紧密联系，光反应为暗反应提供ATP和[H]（或NADPH），C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
6.答案：A
解析：光合作用是植物利用光能合成有机物的过程，自然界中存在某些微生物，它们能以二氧化碳为主要碳源，以无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质，并通过氧化外界无机物获得生长所需要的能量。这些微生物进行的营养方式称为化能合成作用。例如硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌。利用NH3和HNO2氧化所释放的能量合成有机物。所以答案选A。
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