《光合作用的原理和应用》的教学设计.doc

1、光合作用的原理和应用的教学设计【考纲要求】 （1）光合作用的基本过程 （） （2）影响光合作用速率的环境因素 （）【三维目标】 知识与能力：（1）构建光合作用过程图解，掌握光合作用的基本过程；（2）通过分析光照和 CO2浓度变化对光合作用过程中各物质合成量的影响，理解光合作用过程中光反应和暗反应的联系。过程与方法：（1） 通过学生构建光合作用过程图解，帮助学生理解光合作用的基本过程，并加深理解光合作用中光反应和暗反应的联系，理顺光合作用过程知识点之间的关系，培养学生观察联想、归纳综合、灵活分析和应用知识的能力。（2）通过师生互动教学，培养学生自主分析和主动探索的技能、技巧。情感态度价值观目标：

2、 通过对光合作用原理的认识，紧密联系生产和生活中现象，渗透 STS 教育。【教学重点】（1）光合作用的过程及光反应、暗反应的相互关系。（2）影响光合作用强度的环境因素。【教学难点】（1）光反应和暗反应的场所与条件、物质与能量转换的关系。（2）影响光合作用强度的环境因素。【教学过程设计】基础要点回扣 （学生预习并完成下列提纲）1 叶绿体结构 叶绿体呈扁平的椭球形，主要由 、 、 、 四部分组成，光和色素主要分布在 ，酶主要分布在 。2 光合作用过程(1)光反应阶段：部位：_条件：光、色素、酶；过程：水的光解：2H 2O4_ +_(为暗反应供H)ATP的形成：ADP+Pi+能量ATP(为暗反应供能

3、)能量变化：_能_能(2)暗反应阶段：部位：_条件：多种_过程：C0 2的_：C0 2+_2_C3的 _：2C 3_+_(H做还原剂，消耗_)能量变化：ATP 中活跃的化学能_能3 影响光合作用的因素（1）光合速率或光合速度：是衡量光合作用强弱的指标。其的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的 量或释放的 量表示,亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。（2）内部因素：植物种类，叶龄，同种植物不同部位叶片外部因素： 参考答案:1 外膜 内膜 基质 基粒 类囊体薄膜上 类囊体薄膜和叶绿体基质2 (1)类囊体薄膜 H O2 光能 活跃化学能(2)叶绿体基质 酶 固定 C 5 C3 还原 CH

4、 2O C5 ATP 稳定化学能3 CO2 O2 温度、光、CO 2浓度、必需矿质元素，水高频考点突破1 光合作用的过程根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。总反应式： 实质：把无机物转变成有机物，把光能转变成有机物中的化学能光合作用中光反应和暗反应的比较比较项目 光反应 暗反应反应场所 叶绿体基粒 叶绿体基质反应条件 光、色素、酶 酶,不需光物质变化 H2OHO 2ATPPiATPCO2NADPHATP（CH 2O）ADPPiNADP +H 2O能量变化 光能电能电能活跃化学能活跃化学能稳定化学能联系 光反应为暗反应提供 ATP和H，暗反应为光反应提供合成 ATP的原料 ADP

5、和 Pi【典型例题】例 1.（2011 年浙江卷）下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是A.破坏叶绿体外膜后，O 2不能产生B.植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变C.与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短D.离体的叶绿体基质中添加 ATP、NADPH 和 CO2后，可完成暗反应答案：选 D。解析：光合作用过程中，氧气是叶绿体的类囊体上产生的，故破坏叶绿体的外膜内，氧气仍可继续产生，A 错误；植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例是会发生变化的， B 错误；植物在冬季光合速率低的主要原因是湿度低，C 错误；适宜条件下，只要保证光合作用所需的原料和酶，也可完成碳反应

6、，D 正确。例 2（10 海南卷）光反应为暗反应提供的物质是A H和 H2O B H和 ATPCATP 和 CO2 DH2O 和 CO2答案：B 。解析：本试题考查光反应的相关知识，光反应和暗反应的联系。2 影响光合作用的因素及在农业上的应用（1）光对光合作用的影响光的波长：叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加光照时间：光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。（2）温度温度低，光和速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过 高时会影响酶的活性，光和速

7、率降低。生产上白天升温，增强光合 作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，昼夜温差有利于有机物积累。（3）CO 2浓度在一定范围内，植物光合作用强度随着 CO2浓度的增加而增加， 但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。生产上使田间通风良好，供应充足的 CO2（4）水分 当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。（5）矿质元素 N、 P：ATP 的成分K：糖类的合成和运输Mg：叶绿素的成分（6）影响光合作用的某个条件在短时间内对叶绿体中某些化合物含量的影响光 照 二 氧 化 碳变化含量 较强弱（黑暗）弱

8、较强 较高低 低较高ATP、H 减少 增加 增加 减少C3 增加 减少 减少 增加C5 减少 增加 增加 减少（CH 2O） 减少 增加 减少 增加【典型例题】例 3番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是(B)A.光反应强度升高，暗反应强度降低 B.光反应强度降低，暗反应强度降低升高C.反应强度不变，暗反应强度降低降低D.反应强度降低，暗反应强度降低不变【解析】考查光合作用。Mg 是叶绿素的成分，而叶绿素存在叶绿体的类囊体薄膜上，光反应也在类囊体薄膜上进行，因此在缺 Mg的培养液中培养光反应受影响，暗反应需要光反应为其提供还原剂和能源物质，因此光反

9、应强度降低，暗反应强度也降低。例 4：下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析回答：(1) 为什么 710 时的光合作用强度不断增强？（710 时的光照不断增强，所以光合作用强度不断增强。 ）(2) 为什么 12时左右的光合作用强度明显减弱？（ 12时左右的温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，二氧化碳供应减少，所以光合作用强度明显减弱。 ）(3) 为什么 1417 时的光合作用强度不断下降？（1417 时的光照不断减弱，所以光合作用强度不断减弱。 ）3光合作用和呼吸作用的区别和联系光合作用 呼吸作用细胞类型 绿色植物细胞 植物细胞和动物细胞与光关系 只在光照下发生 有光无

10、光都发生场 所 叶绿体 线粒体和细胞质基质物质转变 合成有机物 分解有机物区别能量转换 储能过程 主要为放能过程联系 光合放氧为呼吸使用；呼吸释放 CO2被光合同化；呼吸作用分解的有机物正是光合作用所制造的 中间产物（三碳化合物）可交替使用；共用 ATP一般以光合速率和呼吸速率（即单位时间单位叶面积吸收和放出 CO2的量或放出和吸收 O2的量）来表示植物光合作用和呼吸作用的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。(1)在黑暗条件下植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此此时测得的氧气吸收量（即空气中 O2的减少量）或二氧化碳释放量（即空气中的 CO2增加量）直接反映呼吸速率。(2)

11、在光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，此时测得的空气中氧气的增加 量（或二氧化碳减少量）比植物实际光合作用所产生的 O2量（或消耗的 CO2量要）少，因为植物在光合作用的同时也在通过呼吸作用消耗氧气、放出二氧化碳。因此此时测得的值并不能反映植物的实际光合速率，而反映出表观光合速率或称净光合速率。光合作用实际产氧量实测的氧气释放量呼吸作用耗氧量光合作用实际二氧化碳消耗量实测的二氧化碳消耗量呼吸作用二氧化碳释放量光合作用葡萄糖净生产量光合作用实际葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量总光合作用=净光合作用+呼吸作用；(光合作用)制造的有机物=合成的有机物=积累的有机物干物质量+消耗的有机物(呼吸

12、作用)；叶绿体固定的 CO2=光合作用所需要的 CO2=从外界吸收的 CO2+呼吸释放的CO2；【典型例题】例 5（10 天津卷）在叶肉细胞中，CO2 的固定和产生场所分别是叶绿体基质 类囊体薄膜 线粒体基质 线粒体内膜A. B. C. D.答案 A。思路分析：绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，必须首先与植物体内的 C5（一种五碳化合物）结合，形成 C3（一种三碳化合物） ，这个过程称为 CO2的固定，CO2 的固定属于光合作用暗反应，暗反应阶段发生在叶绿体基质中。有氧呼吸过程分三个阶段，第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；所以在叶肉细胞中，CO2 的产生场所是

13、线粒体基质。例 6 如图为原来置于黑暗环境中的绿色植物曝于光下后，根据其吸收 CO2量制成的曲线。下列叙述正确的是（ ）A曲线 AB 段表示绿色植物没有进行光合作用 B曲线 BC 段表示绿色植物仅进行光合作用C在 B 点显示绿色植物光合作用和呼吸作用的速率相等D整段曲线表明，随光照强度的递增，光合作用增强，呼 吸作用减弱随堂检测1 下列关于叶绿体的描述，错误的是A基粒由类囊体堆叠而成 B叶绿体被膜由双层膜组成C暗反应发生在类囊体膜上 D类囊体膜上具有叶绿素和酶2下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是 A. 光合作用和呼吸作用总是同时进行 B光合作用形成的糖类能在呼吸作用中被利用C. 光合作

14、用产生的 ATP 主要用于呼吸作用D光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行3温室栽培可不受季节、地域限制，为植物提供最适宜的条件，利于提高作物的品质和产量。在封闭的温室内栽培农作物，以下哪种措施不能提高作物的产量 （ ）A增加室内二氧化碳的浓度 B增大室内昼夜温差C增加光照强度 D采用绿色玻璃盖顶4图 2-7 为光照强度与光合作用固定 CO2 的量（光合量）之间的关系，对这一曲线的叙述，错误的是（ ）A在 A 点时，光合量与呼吸量相等B在过 B 点后，再提高光照强度，光合量不再提高C在 B 点时，总的光合量为 hmg/ 72D在 A 点时，总的光合量为 05.右上图是夏季晴朗的白天，玉

15、米和花生净光合速率（时间单位、单位叶面积吸收 的量）的变化曲线，下列叙述错误的是2COA.在 9：3011 ：00 之间，花生净光合率下降的原因是暗反应过程减缓B.在 11：0012：30 之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米得多C.在 17：00 时，玉米和花生的单位叶面积释放 速率相同2OD.在 18：30 时，玉米即能进行光反应，也能进行暗反应答案： B6 在光照等适宜条件下，将培养在 CO2 浓度为 1%环境中的某植物迅速转移到CO2 浓度为 0.003%的环境中，其叶片暗反应中 C3 和 C5 化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：图中物质 A 是 _（C3 化合物、C5

16、化合物）在 CO2 浓度为 1%的环境中，物质 B 的浓度比 A 的低，原因是_；将 CO2 浓度从 1%迅速降低到 0.003%后，物质 B 浓度升高的原因是_。若使该植物继续处于 CO2 浓度为 0.003%的环境中，暗反应中C3 和 C5 化合物浓度达到稳定时，物质 A 的浓度将比 B 的_（低、高） 。CO2 浓度为 0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比 CO2 浓度为 1%时的 _（高、低） ，其原因_。7 回答下列、小题：试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“ 改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程” 的实验，实验在适宜温度

17、下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。请回答：（1）图甲的实验是在大气 CO2 浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养中和更高。（2）图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的 24h 内 CO2 浓度变化曲线。图中 bc 段 CO2 浓度升高缓慢是因为，cd 段 CO2 浓度急剧下降是因为试管苗。若 d 点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率。（3）根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、和可缩短试管苗的适应过程。随堂检测答案15CBDDB6 C3 化合物暗反应速率在该环境中已达到稳定，即 C3 和 C5 化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时 C3 化合物的分子数是 C5 化合物的 2 倍。当 CO2 浓度突然降低时，C5 化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5 化合物积累。高低 CO2 浓度低时，暗反应的强度低，所需 ATP 和H少。7 （1）光合速率 光饱和点 （2）温度较低，酶的活性降低,细胞呼吸较弱，产生的 CO2 较少 c-d 段光照的增强，光合作用增强,消耗大量的 CO2,所以CO2 浓度急剧下降 升高 （3）延长光照时间 增加光照强度 加CO2 浓度( 任选两个)