5.4.2光合作用的原理和应用第2课时导学案（无答案）2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第二课时 光合作用的原理和应用 新授课
学习目标：1.通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，说明光合作用过程，并从物质与能量视角，阐明光合作用原理，认同人们对光合作用的认识过程是逐步的、不断发展的
2.设计实验，探究环境因素对光合作用强度的影响
3.关注光合作用原理农业生产上的应用
学习重点：1.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系
2.影响光合作用强度的环境因素
学习难点：1.影响光合作用的环境因素及运用光合作用原理解决实际问题
知识生成案
导学问题一 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 ，利用 ，将二氧化碳和水转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。
2.探索光合作用原理的部分实验
科学家 实验过程或依据 实验结论
1937年英 植物学 家希尔 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________ 离体叶绿体在适当条件下发生___的光解、产生___ 的化学反应称作希尔反应。说明水的光解与糖的合成 （填是或不是）同一个化学反应
1941年美 科学家鲁 宾和卡门 光合作用释放的O2全部来自________
1954年美 科学家 阿尔农 在光照下，叶绿体可合成 ，并发现这一过程总是与 相伴随 光照下叶绿体中发生的水的光解过程伴随________的产生
20世纪 40年代 卡尔文 用14C标记CO2 探明了________中的碳在________中转化成________的途径，即________
3.光合作用的过程
（1）过程及分析[据图填空]
（2）反应式
导学问题二 光合作用原理的应用
1．光合作用强度
(1)概念：植物在_____内通过光合作用制造_____的数量。
(2)表示方法：一定时间内_____或_____的数量来定量地表示。
（3）影响因素： 、 （光的光照强度、光照时间的长短和光质）、 、土壤中的水、 等。
4、化能合成作用
（1）概念：利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来 。
（2）实例：硝化细菌，能利用氧化 释放的化学能将 合成糖类等有机物，供自身利用。
预习自测：
1.下列条件下，改变哪一项与提高农作物的产量关系不大(　　)
A.增加空气中氧气含量 B.提高温度
C.增加空气中CO2的含量 D.增加光照强度
2.叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是(　　)
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——糖类是在基质中合成的
3.杨树叶肉细胞中光合作用的光反应发生的部位是(　　)
A．叶绿体 B．叶绿素 C．叶绿体类囊体的薄膜 D．叶绿体基质
技能形成案
探究点一 光合作用过程
1.试用同位素标记法，分析光合作用过程中各元素的转移途径。
用放射性同位素18O标记水中的O，则能在光合作用的哪些物质中检测到放射性？
若用14C标记CO2中的C，请写出光合作用过程中14C的转化途径？
试总结光合作用中各元素的去向（结合呼吸作用）。
2.光反应和暗反应相互关系
在无光条件下，暗反应能否长期进行？
若暗反应停止，光反应能否持续进行？
3.分析环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化
（1）CO2供应正常，光照由强到弱时C3、C5、NADPH和ATP的含量变化？CO2供应正常，光照由弱到强呢？
（2）光照不变，CO2由充足到不足时C3、C5、NADPH和ATP的含量变化？光照不变，CO2由不足到充足呢？
跟踪训练1：
1.正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ ）
O2的产生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降
2.据下面光合作用图像，判断下列说法不正确的是
A．⑥过程发生于叶绿体基质中
B．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
C．图示①～④依次为NADPH、ATP、CO2、(CH2O)
D．②不仅用于还原C3化合物，还可用于吸收矿质离子等
探究点二 影响光合作用的因素
1．光照强度
(1)原理：光照强度通过影响植物的 反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度 ，产生的 增多，使暗反应中 加快，从而使光合作用产物增加。
(2)曲线分析
①A点：光照强度为 ，只进行 。
②AB段：随光照强度增强，光合作用强度逐渐 ，CO2释放量逐渐 。
③B点：为 ，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即 等于 。
④BC段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断 ，到C点后 。
⑤D点：为 ，限制D点以后光合作用强度不再增加的内部因素是：光合色素含量、 的数量和活性；外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
(3)应用：①温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产；②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
2．CO2浓度
(1)原理：CO2影响 反应阶段，制约 的形成。
(2)曲线分析
图1中A点表示 ，即光合速率 呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的 。B点和B′点对应的CO2浓度都表示 。
(3)应用：在农业生产上可以通过 等增大CO2浓度，提高光合速率。
3．温度
(1)原理：温度通过影响 影响光合作用，主要制约 反应。
(2)曲线分析：B点对应的温度是 ，此时光合作用最强，高于或低于此温度，光合作用强度都会下降。
(3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当 ，以降低 ，保证植物有机物的积累。
4．水分和矿质元素
(1)原理
①水既是光合作用的 ，又是体内各种化学反应的 ，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响 的开闭，间接影响 进入植物体内。
②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可以影响 的合成从而影响光反应。
(2)曲线
跟踪训练2：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，得到实验结果如图。请据图判断，下列叙述错误的是（ ）
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时，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时,曲线I、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
课后反思：