高三生物-光合作用知识专题复习学案.doc

光合作用知识
一.   学习内容：
复习光合作用，理解光合作用的重要意义，知道光合作用的概念，场所，基本条件和过程，叶绿体是绿色植物光合作用的场所，光合色素的是光合过程中进行光能转换的基础，光合过程的暗反应是有机物合成过程，掌握光合过程中光能的能量转换过程，C3植物、C4植物的区别。
二. 学习重点：
1. 光合作用的意义
2. 光合作用的能量转换过程
3. 光合作用有机物的生成
4. 提高光合作用的效率
三.   学习难点：
1. 光合作用的意义
2. 光合作用的能量转换过程，有机物生成过程
3. 生物固氮
四.   复习过程：
1. 光合作用概念
范围：绿色植物（叶绿体），具有光合色素的生物（蓝藻，褐藻等）
条件：光照
场所：叶绿体内
反应物：二氧化碳、水
产物：有机物（糖类、脂类、某些氨基酸）、氧气
能量转换：光能转化换为有机物中的化学能
酶：多种酶的参与（类囊体上光反应有关的酶 叶绿体基质 暗反应有关的酶）
2. 光合作用色素
A. 色素分布：色素分布在内囊体的膜上，色素分子可以吸收、转换光能
B. 色素种类：
叶绿素a （蓝绿色） 红光
类囊体叶 叶 绿 素（3/4）  叶绿素b （黄绿色） 篮紫光
的膜上 类胡萝卜素（1/4）  叶黄素 （黄色）
胡萝卜素 （橙黄色） 蓝紫光
色素功能：
（1）具有吸收和转换光能作用的色素
绝大多数 叶绿素a
全 部 叶绿素b，胡萝卜素，叶黄素
这些色素吸收光能，通过共振传递光能给特殊状态的叶绿素a
（2）吸收、传递、转换光能
少数处于特殊状态的叶绿色a，吸收其他色素传来的光能，转换成电能
色素特点：
是脂溶性色素，分离时利用纸层析法分离。由于色素在不同的溶剂中溶解度不一样，在滤纸上的运动速度不一样，可达到分离目的，从上开始：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a，叶绿素b。
3. 光合作用的过程
光合作用：是叶绿体内进行的复杂的能量转换和物质变化过程。
能量转换：光能转换成稳定的化学能
光合作用 水光解释放氧气
 物质变化： 二氧化碳的固定和还原
糖类等物质的形成

（1）光合作用的能量转换过程
① 光能在叶绿体中的转换：
光能转换成电能 光反应阶段
三阶段： 电能转换成活跃的化学能 光反应阶段
活跃的化学能转换成稳定的化学能 暗反应阶段
<1> 光能转换成电能
场所：叶绿体类囊体膜上
物质：叶绿体色素

能量传递转换过程：

A：处于特殊状态的叶绿素a分子 C：电子供体 D：电子受体
① 特殊状态的叶绿素A失去电子，成为强氧化剂
② 电子受体接受电子并将其传给内囊体上的电子传递链，生成ATP和NADPH
③ 电子供体将电子给叶绿素A，自身被氧化，并激活水光解酶，最终从水中的电 子
④ 水被光解
H2O→O2 + 2 H+ +2e
在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素A不断失去电子和获得电子，从而形成电子流，光能就不断的转换成了电能。
<2> 电能转换成活跃的化学能
辅酶Ⅱ：烟酰胺酰嘌呤二核苷磷酸，英文简写NADP+
NADP+能得到两个电子和一个还原氢生成NADPH（还原性辅酶Ⅱ）
物质转换 NADP+ +2e +H+NADPH
能量转换 电能→活跃的化学能
同时，叶绿体利用光能转换成的另一部分电能，将ADP转换成ATP，已活跃的化学能的形式储存起来。

NADPH是很强的还原剂，可以将二氧化碳最终还原成糖类等有机物，自身被氧化成NADP+继续接受电子
<3> 活跃的化学能转换成稳定的化学能
暗反应中，二氧化碳被固定形成C3化合物，在酶的作用下，接受NADPH和 ATP释放出来的能量，并被NADPH还原，经复杂的酶促反应，最终生成含稳定化学能的化合物。

② 光合作用的物质转换过程

总反应式：6CO2 +12 H2OC6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
4. 光合作用的意义
光合作用是生物界最基础的，最重要的新陈代谢，是所有生物生存的基石。
意义：
（1）自然界的能量来源、物质来源
（2）调节大气中的二氧化碳、氧气的比例，对生物的生存进化有重要意义
5. 光反应与暗反应比较
（1）光反应与暗反应的比较
项目
光反应
暗反应
实质
光能转化为活跃化学能（ATP、[H]）,放出氧气
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
需叶绿素、光、酶
不需要叶绿素和光、需要酶
场所
在叶绿体的类囊体膜上
在叶绿体的基质中
物质变化
2H2O4[H] + O2
ADP+ PiATP
CO2的固定
CO2 + C5C3
CO2的还原（CH2O）
能量变化
叶绿素将光能转化成活跃的化学能储存在ATP中
ATP中的活跃化学能转化为糖等有机物中稳定的化学能
（2）光合作用与呼吸作用比较
项目
光合作用
呼吸作用
附录
区
别
反应
部位
叶绿体
主要在线粒体
都是双层膜细胞器、具有能量转化功能，有自己的DNA
所需
条件
光、色素、酶
CO2和H2O
O2和H2O、有机物、酶
所用的酶 （系统）不同，在基质和膜上都有分布
物质
变化

无机物有机物

无机物
有机物
小分子有机物
光合作用：同化作用
呼吸作用：异化作用
两者共同作用完成能量在生物圈内的流动全过程
能量
变化
储存能量：
光能化学能
释放能量：化学能热能
及ATP中的化学能等
联 系
光合作用为呼吸作用提供氧气，呼吸作用位光合作用提供CO2
光合作用位几乎所有的生物提供物质能量来源，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植物结构特点
项目
C3植物
C4植物
维管束鞘细胞
不含叶绿体
呈“花环”结构，细胞较大列
紧密，含无基粒的叶绿体，且数量多，个体大
叶肉细胞
细胞排列疏松，都含叶绿体
围绕维管束鞘的一圈细胞排列紧密，含有正常叶绿体
地理分布
适于温度较低的环境中，温带和寒带地区
适于温度较高地区，热带和亚热带地区
进化鉴别
进化中出现较早，蕨类、裸子植物和木本植物都是C3植物
进化中出现较晚，比C3植物高等；只有在草本植物中才有C4植物
常见植物
大麦、大豆、马铃薯、菜豆、菠菜等
高粱、玉米、甘蔗、苋菜等
由于C3植物和C4植物在结构上的差异，两者在固定CO2时有不同的途径
（2）C4植物光合作用的特点.
过程图解：

（3）基本特点：
① 在C4植物中有C4途径也有C3途径
② C4途径发生在叶肉细胞的叶绿体中，C3途径发生在维管束鞘细胞叶绿体中
③ C4途径起到传递集中CO2作用，将外界的光合原料传递到维管束鞘细胞叶绿体内合成有机物
④ 在传送CO2的过程中，要消耗能量，来自ATP提供能量
⑤ 二氧化碳的转移通过草酰乙酸、丙酮酸完成，不是气体直接通过细胞传递
⑥ C4途径中固定CO2的酶（PEP羧化酶）有很强的亲和能力，可以将大气中的低浓度CO2固定下来
⑦ C4途径固定CO2的能力要比C3途径中的强，起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力
⑧ 干旱条件下，叶片气孔关闭，C4植物能利用叶肉细胞间隙的低浓度CO2光合，C3植物不能
（3）光合作用效率
光合效率：绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量，与光合作用中吸收的光能的比值
光合效率 = 光合作用制造的有机物中的能量 / 光合作用中吸收的光能的比值
提高作物产量方法：

（4）光强对光合作用的影响
① 光照的重要性：是光合作用基本条件，直接影响作物的光合作用效率
② 光强的影响：不同的作物对光照的强弱需求不同

③ 光成分的影响：不同颜色的光对农作物的光合作用效率有一定的影响
④ 对光合效率的影响
能量相等的单色光照射绿色植物：
红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率
黄绿光不利于提高光合作用效率
⑤ 对光合作用产物的成分的影响
不同的单色光照射绿色植物
蓝紫光照射，光合产物中蛋白质和脂肪含量较多
红光照射下，光合产物中糖类较多
（5）二氧化碳的供应
① 影响：
<1> CO2浓度很低时，绿色植物不仅不能制造有机物，还消耗体内的有机物（曲线在X轴下方）
<2> 在一定浓度范围内，光合作用强度随CO2浓度的增加而加强（X轴上方曲线斜率为正）

<3> 达到一定浓度后，光合作用强度不再随CO2浓度的改变而改变（斜率为0部分）
<4> 继续提高CO2浓度，光合强度下降（斜率为负部分）
该曲线的纵轴单位：单位时间内，单位面积叶片生成有机物的量，用CO2表示。
曲线的绘制考虑到光合作用和呼吸作用的共同影响，是植物的净光合作用。
② 应用：
通常作物周围的CO2浓度比较的低，随着光合作用的进行还会降低，作物常处“CO2饥饿状态”。

（6）必须矿质元素的供应
<1> 矿质元素的重要作用：

<2> 矿质元素对光合的影响
氮：缺乏时，植株矮小，叶小色淡（叶绿素含量少），花少，籽实不饱满
过多时，叶大鲜绿，光合旺盛，营养生长旺盛，机械组织不发达，易倒伏
磷：缺乏时，蛋白质合成受阻，抗性降低
用磷脂酶将离体叶绿体膜上的磷脂水解，光合其他条件具备但过程受阻
钾：对糖类的合成和运输影响，促进蛋白质的合成，各种酶的辅助因子
光合作用合成糖类，将糖类运输到块根、块茎和种子等器官
植物对矿质元素的利用需要适量，过多过少都会造成不良的影响。缺乏任何一种矿质元素都会引起特有的生理病症。每种植物的病症因缺乏的元素的种类和数量。不同元素间相互作用，病症更复杂。
<3> 应用：
钾供应充足，糖类合成加强，纤维素木质素含量高，茎秆坚韧，抗倒伏。
叶菜多施氮肥，籽实类作物后期不宜大量施氮肥，

五. 学习指导：
光合作用是中学阶段要掌握的一个重要的代谢，是生物界的最重要的新陈代谢，是几乎整个生物界的物质和能量的来源，其它的生物都直接或间接的以光合作用为基础生存。光合作用的完成物质转换作用，将无机碳元素转化成能储存能量的有机物，将光能转换成其他生物可以利用的化学能。光合作用过程中水的氧被氧化成氧气，二氧化碳被还原有机物中的碳，光合作用光反应的进行需要光照条件，暗反应的进行，需要有光反应提供的能量和还原能力，两者相互联系成一个统一体。

【模拟试题】
1. 植物进行光合作用时，如供给同位素14C标记的二氧化碳，对于了解光合作用过程中的哪一项最有意义（ ）
A. 光合作用过程中放出氧的来源 B. 光合作用中叶绿素的作用
C. 形成葡萄糖的过程 D. CO2的吸收过程
2. 叶绿体色素能够在滤纸上扩散，其中扩散得最慢含量最多的分别是（ ）
A. 胡萝卜素、叶黄素 B. 叶黄素、叶绿素a
C. 叶绿素a、叶绿素b  D. 叶绿素b、叶绿素a
3. 在生物的一生中，绿色植物呼吸作用产生的ATP较同化作用中消耗的ATP，动物呼吸作用产生的ATP较同化作用中消耗的ATP的情况是（ ）
A. 少、少 B. 少、多 C. 多、少 D. 多、多
4. 关于暗反应的叙述种错误的是（ ）
A. 必须接受光反应产生的能量和还原剂
B. 完成二氧化碳的固定和三碳化合物的还原
C. 暗反应的产物有葡萄糖、C5和水
D. 暗反应不需要光，只能在暗处进行
5. 温室栽培蔬菜，一般采用什么颜色的玻璃做顶棚更能提高产量（ ）
A. 红色玻璃　 B. 蓝紫色玻璃　 C. 绿色玻璃　 D. 无色玻璃
6. 番茄在适宜的温室培养情况下，如改变下列（　 ）会使产量增加
A. 氧量　 B. CO2量 C. 水量　 D. 延长光照　
E. 白天升温　 F. 夜晚升温　 G. 夜晚降温
7. 将一枝金鱼藻放在水中，如右图所示。改变灯与烧杯的距离并通过统计藻枝放出的气泡数，来进行不同距离时光合作用强度的测定。结果如下表。请回答下列问题（ ）
灯与烧杯之间的距离（cm）
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
气泡数（个/min）
16
13
8
6
5
4
3
2
1
0
（1）从图或表中你能得出什么结论___________________________________。

（2）当灯与烧杯之间的距离分别为10crn和90cm时，收集分析气泡中气体的成分，结果如下表。
灯与烧杯之间的距离（cm）
气体成分（%）
CO2
O2
N2
10
0
48
52
90
5
14
81
距离为10cm和90cm时气泡中气体比例不同的原因_________________。
（3）请利用这种装置构想研究温度对光合作用影响的实验思路：____________。
8. 下图是光合作用过程实验图解：
请分析实验结果

（1）装置C中产生含碳有机物是由于在装置A中结构（ ） 进行了
反应，为在结构（ ） 中进行的 反应提供了 等物质的缘故。
（2）装置B中不能产生含14C的有机物，主要是结构①中缺少 和 。
（3）此实验说明叶绿体是进行光合作用完整的 单位。
（4）适当增强 ，增加 ，以及适当提高温度可提高 ，从而提高含碳的有机物的产量，并能产生较多的 。
9. 下图绿色植物所进行的某种活动,试据图回答：
（1）该生理活动的名称是 。
（2）它是在叶肉细胞内被称为 的细胞器中进行的。
（3）A、B、C各自所代表的物质名称是A. B. C.
（4）需要消耗物质A和B的生理过程③的名称是
（5）图中编号①所表示的生理过程是

（6）如果在该细胞器基质中的酶因某种 原因而被破坏,则这一生理活动过程的两个阶段中，最先受到影响的阶段是
（7）色素吸收的 能,在这一生理活动过程的 阶段,部分被转移到中,转变为活跃的化学能；再经过这一生理过程的 阶段，转变为 化学能。
10. 科学工作者从植物细胞中提取叶绿体，放入含有ADP、磷酸盐以及［H］的载体等物质的溶液中，并在其它条件适宜的情况下，进行光合作用的有关实验。根据实验结果绘成如图，请据图回答：

（1）ab段由于缺乏CO2，使光合作用过程中的 不能进行，因此无有机物生成；
（2）bc段在提供了CO2之后，由于ab段已积累了大量的 物质，所以有机物快速合成；
（3）cd段在无光照条件下，由于光合作用过程中的 无法进行，又由于ab段所积累的物质被 的原因，使有机物合成率下降至零。

【试题答案】
1. C 2. D 3. B 4. D 5. D 6. BDEG
7.
（1）光源越近光合作用越强，反映了光强越强光合作用越强
（2）在10厘米时，金鱼藻光合作用非常的强，光合作用远远强于呼吸作用，产生的气体中有氧气
在90厘米时，光强较弱，光合作用弱，呼吸作用强于光合作用，产生的气体中含有二氧化碳
（3）在同一光源条件下（如：10厘米时），用不同梯度的水浴温度实验，观察实验结果：
水 浴 温 度 （ 摄 氏 度 ）
-5
0
10
20
30
40
50
60
70
气泡数（个/min）

8.
（1）①叶绿体片层膜上 光 ②基质 暗 NADPH＋（或ATP）
（2）固定CO2的C5（或RuBP） 有关酶
（3）结构
（4）光照 CO2浓度 光合速率 O2
9.
（1）光合作用 （2）叶绿体 （4）ATP NADPH（[H]） 有机物
（4）三碳化合物的还原 （5）水的光解 （6）Ⅱ光反应阶段
（7）光能 暗反应 稳定化学能
10.（1）暗反应 （2）ATP和[H] （3）光反应 暗反应利用完

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用心 爱心 专心