第2课时 光反应和碳反应、光照对光合作用的影响
知识内容 光反应和碳反应的过程 环境因素对光合速率的影响 活动：探究环境因素对光合作用的影响 学习导航 学考要求 b c 选考要求 b c c (1)概述光反应和碳反应的过程以及二者的联系。(2)活动：探究环境因素对光合作用的影响”，概述各种环境的作用机理。
方式一 复习叶绿体的结构后，教师提出在叶绿体这个细胞器上是如何完成光合作用这样一个看似简单的氧化还原反应的呢？叶绿体中的色素在光合作用过程中有没有作用？有何作用？光如何起作用？物质如何转变？能量为何这么转变？……带着这些问题：我们一起来学习光合作用的过程。
方式二 通过前面的学习我们知道，叶绿体是植物进行光合作用的场所。叶绿体之所以有此功能，这与它的结构是密不可分的。根据下面有关叶绿体的知识来回答几个问题。 (1)叶绿体是植物进行光合作用的场所，你知道叶绿体的形态和结构吗？ (2)叶绿体中的色素存在于什么部位？它的功能是什么？
(3)与光合作用有关的酶存在于叶绿体的哪些部位？光反应和碳反应是如何进行的？
一、光反应和碳反应 1．光反应 (1)过程
①光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能。 ②水在光下裂解为H、O2和电子。
③水中的氢(H＋e)在光下将NADP还原为NADPH。 (2)场所：类囊体膜中。
(3)反应物：H2O、ADP、Pi、NADP等。 (4)生成物：O2、NADPH、ATP等。 (5)条件：色素、光、酶。
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(6)能量变化：光能→ATP与NADPH中的化学能。 2．碳反应 (1)过程
①CO2的固定：CO2＋RuBP→2三碳酸分子。 还原
②2三碳酸分子――→2三碳糖。 (2)场所：叶绿体基质。
(3)反应物：CO2、ATP、NADPH等。 (4)产物：三碳糖
(5)能量变化：ATP、NADPH中的化学能―→三碳糖中的化学能。
3．联系：光反应为碳反应提供NADPH、ATP，碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP，如图所示。
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归纳总结 光反应与碳反应的比较 比较项目 场所 时间 条件 过程 光反应 类囊体膜 短促，以微秒计 光、色素、酶、水 利用光能使水光解产生O2，同时产生ATP和NADPH 碳反应 叶绿体基质 较缓慢 多种酶、CO2、NADPH、ATP 将CO2还原为糖的一系列反应 酶①CO2的固定：CO2＋RuBP――→2个三碳1光＋－①水的光解：H2O叶绿体――→2H＋2e＋O2 2酶―→ATP 物质变化 ②ATP的合成：ADP＋Pi＋能量―＋＋－酶③NADPH的合成：NADP＋H＋2e――→酸分子 ②三碳酸分子的还原： ATP、NADPH2个三碳酸分子――――――→2个三碳酶糖 酶③RuBP的再生：三碳糖――→RuBP NADPH 能量变化 完成标志 联系 光能―→ATP、NADPH中活跃的化学能 O2释放、ATP和NADPH的生成 活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能 糖类等有机物的生成 ＋光反应能为碳反应提供ATP、NADPH、碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP。二者紧密联系，缺一不可 2
示意图 例1 (2018·绍兴3月模拟)如图为光合作用的过程示意图，①②表示光合作用的场所，a、b和c表示物质。
请回答下列问题：
(1)①的名称是________，其膜上含镁的色素主要吸收________光。
(2)水在光下裂解，除图中所示的产物外，还有________，这些物质会被________接受，其在卡尔文循环中将CO2还原为________，此过程中还伴随着________的贮存。
(3)在供给CO2极短时间后，除了糖类物质含有O以外，从另一种光合产物________中也应当能够检测到O。
答案 (1)类囊体 红光和蓝紫 (2)H和电子 NADP 糖(或三碳糖或三碳糖磷酸) 能量 (3)水
解析 (1)①中进行的是光反应，场所是类囊体，其膜上含镁的色素是叶绿素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。(2)水的光解产物有氧气、H和电子，H和电子会被NADP接受，形成NADPH，其在三碳酸分子还原过程中供能和作为还原剂，将三碳酸分子还原为三碳糖磷酸，此过程中二氧化碳固定181818
还伴随着能量的贮存。(3)在供给CO2极短时间后O的走向为：CO2―――――――→三碳酸分三碳酸分子还原18子――――――――→三碳糖和H 2O(碳反应阶段有水产生)。 思维启迪 对光反应与碳反应的认识
(1)光合作用中光反应和碳反应不是独立的两个阶段，而是息息相关的两个过程，没有光反应，碳反应也无法进行。
(2)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中主要为质膜。 (3)碳反应所需要的ATP仅来自光反应，而不能由细胞呼吸提供。
(4)光合作用中，ATP提供能量和磷酸基团；NADPH提供能量和作为还原剂，也是氢的载体，提供氢。
(5)三碳糖或五碳糖(RuBP)组成元素中含有磷。
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(6)CO2中的C进入三碳酸分子但不进入RuBP，最后进入三碳糖，RuBP中的C不进入三碳糖，可以通过同位素示踪实验证明。
例2 (2017·浙江超级全能生模拟)下图为类囊体膜的部分结构和生理功能示意图。请据图回答相关问题：
(1)叶绿体内的很多类囊体堆叠起来的结构称为______。
(2)类囊体膜是植物进行________的场所，其上的色素吸收光能，并将光能转化为________，贮存在NADPH和________中。
(3)a物质是________，是水的裂解产物，经过一系列膜蛋白的传递后被NADP接受，NADP
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同时还接受1个H形成NADPH，NADPH在三碳酸分子的还原过程中提供____________。若撤离光照，短时间内叶绿体中的RuBP含量将________。
答案 (1)基粒 (2)光反应 化学能 ATP (3)电子 能量和氢 下降
解析 叶绿体内的许多类囊体堆叠起来形成基粒。类囊体膜上的色素能够吸收光能，在光反应阶段水被裂解为H、O2、电子，其中H、电子将NADP还原为NADPH，同时将光能转化为化学能贮存在ATP和NADPH中。在碳反应阶段，NADPH为三碳酸分子的还原提供能量和氢。若在光合作用过程中突然撤离光照，短时间内，三碳酸分子还原产生的RuBP减少，而RuBP与二氧化碳产生三碳酸分子正常进行，则叶绿体中的RuBP含量将下降。 拓展提升 光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响
由于各种因素的变化，如温度变化、光强度变化、CO2浓度变化会影响三碳酸分子、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖这些物质的含量，根据化学平衡原理分析，可以获得它们之间变化的关系。如下表：
项目 三碳酸分子 RuBP ATP 三碳糖 NADPH 光照变强、CO2不变 ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 光照变弱、CO2不变 ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ 光照不变、CO2增多 ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ 光照不变、CO2减少 ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ＋
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注：此表只是对变化短时间内各物质的相对量的变化作讨论，而不是长时间，其中“↑”代表上升，“↓”代表下降 4
二、环境因素对光合速率的影响 1．光合速率(光合强度)
(1)含义：一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。
(2)表示方法：产生氧气量/单位时间或消耗二氧化碳量/单位时间。 2．影响光合速率的因素
(1)光强度：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加；当光强度升高到一定数值后，光强度再增加，光合速率也不会增加，此时的光强度称为光饱和点。
(2)温度：每种植物光合作用都有一个最适温度。低于该温度，随着温度升高，光合速率加快；超过该温度，酶的活性减弱或丧失。
(3)二氧化碳浓度：一定范围内，空气中二氧化碳浓度的增加会使光合速率加快。 (4)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响ATP的合成；缺少Mg会影响叶绿素的合成。
特别提醒 光强度对光合速率的影响
①各点含义
A点：光强度为零，只进行细胞呼吸。 B点：光合速率等于呼吸速率，为光补偿点。
C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光强度，即光饱和点。 ②表观光合速率和真正光合速率的关系 真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。 3．探究光强度对光合作用的影响
(1)实验假设：一定范围内，光合速率随光强度的增加而增强。 (2)实验过程
①组装下图装置三套，编号为甲、乙、丙；
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