能量之源---光与光合作用导学案-完整版本(含答案)

《能量之源—光与光合作用》学案

【学习目标】

1、

2、 3、 说出光合作用原理的应用 4、 简述化能合成作用

【知识点导读】

一、光合作用的概念

光合作用是绿色植物通过 叶绿体 ，利用光能，把 二氧化碳 和 水 转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

（一） 光合作用的生物：绿色植物，此外还有蓝藻（原核生物） （二） 光合作用的场所：叶绿体

1、 结构：双层膜

基粒：由类囊体堆叠而成，含有与光合作用有关的酶和色素 基质：含有与光合作用有关的酶 2、 光合作用的色素和酶

① 色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和叶绿

体基质中。

② 色素的作用是吸收，传递和转化光能，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿

光吸收最少，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

③ 影响植物合成叶绿素的因素包括：光照，温度，必需元素Mg,N,Fe.

二、光合作用的探究历程

（1） 直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料。 （2） 1771年，英国的普利斯特利的实验证实：植物可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而

变得污浊的空气。

（3） 1779年，荷兰的英格豪斯证明了 光 和 绿叶 在更新空气中不可缺少。 （4） 1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有 淀粉 。

（5） 1880年，恩杰尔曼的实验证明了光合作用释放的气体是O 2且光合作用的场所是叶

绿体 。

（6） 1939年，美国的鲁宾和卡门利用同位素标记 法证明了 光合作用释放的氧气来自

水 。

（7） 20世纪40年代，美国的卡尔文利用同位素示踪技术最终探明了二氧化碳中的碳 在

光合作用中转化成 有机物中的碳 的途径。

普利斯特利的实验：

实验结论： 植物可以更新空气

英格豪斯的实验：

实验现象：实验一没有光照时， 小鼠死亡 ，有光照时， 小鼠不死亡 实验二没有光照时，

蜡烛不熄灭 ，有光照时， 蜡烛熄灭 。 实验结论： 植物只有在有光的条件下，才能更新空气

萨克斯实验：

实验现象：遮光部分未变为 蓝 色，未遮光部分被加入碘液变 蓝 色。 实验结论： 光合作用的产物除了氧气还有淀粉

延伸拓展：酒精是一种有机溶剂，它可以溶解叶绿体当中的叶绿素，为什么在萨克斯的

实验中需要用酒精对植物叶片进行脱色处理呢溶解色素

恩格尔曼实验：

小知识：水绵具有细而长的叶绿体，在水绵中呈螺旋状分布；好氧菌喜欢聚集在氧气多

的地方。

实验现象：在黑暗无空气环境下，好氧细菌聚集在叶绿体被光束照射到的附近 部位；在完全暴露在光下时，好氧菌分布在在叶绿体所有受光部位。

实验结论： 氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所

鲁宾、卡门实验：

实验现象：当水用18O 标记是，产生的氧气是： 18O ；当二氧化碳用18O 标记时，

产生的氧气是16O 。

实验结论：光合作用产生的氧气来自水，而不是来自二氧化碳中的氧

三、光合作用的过程

（一）光合作用的场所：叶绿体（与光合作用有关的酶分布于基粒的及基质中；光合作用色素分布于类囊体薄膜上）

（二）光合作用的过程：

⑴光反应阶段：①部位：类囊体薄膜

②条件：光、色素、酶、H

2

O 、ADP、Pi

③过程：水的光解：（为暗反应供H和供能）

ATP的形成（为暗反应供能）

④能量变化：光能→ATP中活跃的化学能⑵暗反应阶段：①部位：叶绿体基质②条件：多种酶，[H]，ATP，CO2，C5③过程：

CO

2

的固定：

C

3

的还原：

（[H]做还原剂，消耗ATP，CH

2

O指糖类）

④能量变化：ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

（3）光反应和暗反应的联系

①光反应为暗反应的进行提供[H]和ATP。

②暗反应为光反应的进行提供ATP和 Pi 。

总之，光反应和暗反应是两个既相互制约又紧密联系，是缺一不可的整体。四、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用

（一）影响光合作用的内部因素

(1)同一植物的不同生长发育阶段

根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时

适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。

(2)同一叶片的不同生长发育时期

①曲线分析：OA段为幼叶，随幼叶的生长，叶面积不断增

大，叶内叶绿体、叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。

②应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，茎叶蔬菜及时换新叶，这

物质变化

物质变化

样可减少其细胞呼吸对有机物的消耗。

（二）影响光合作用的外部因素

（1）光的主要影响（光的波长，光照强度，光照时间均有影响）；

①光质：叶绿体中的色素对复合光（白光）的吸收效率最高；②单色光中主要吸收红光和蓝光，绿光吸收的最少。

应用：对温室大棚要用无色透明玻璃。

②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，

但当光照强度

增加到一定程度时，植物的光合作用强度不再增强。

A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量表明此时的呼吸强度。（对应图1）

AB段：随着光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2释放量逐渐减少，一部分用于光合作用；为弱光条件下呼吸作用强度>光合作用强度（注意不括A、B两点）。对应图2

B点：呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=呼吸作用强度，称B点对应的光照强度为光补偿点。（植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长）。此时限制光合作用的因素主要是光照强度。净光合作用速率等于零。对应图3

BC段：光照强度不断增加，光合作用强度也增大。光合作用强度大于呼吸作用强度。净光合作用速率=实际光合作用速率—呼吸作用速率。对应图4 C点：对应的光照强度为光饱和点，光合作用强度到C点以上就不再加强了，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。

总光合量、净光合量与呼吸量的关系可用公式表示：

总光合量=净光合量+呼吸量

③光照时间：

（2）温度：温度主要是通过影响与光合作用

有关酶的活性和气孔的开闭而影响光合作用

速率。

应用：温室栽培可适当提高温度，也可适当降

低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。

（3）CO2浓度：

①曲线分析：图1和图2都表示

在一定范围内，光合作用速率随

CO

2

浓度的增加而增大，但当CO

2

浓度增加到一定范围后，光合作

用速率不再增加。图1中A点表

示CO2补偿点，即光合作用速率