2012高三生物总复习教案 第12讲 光和作用
教学案
【考纲要求】
细胞的能量供应和利用 (1)酶在代谢中的作用 (2)ATP在细胞代谢中的作用 (3)光合作用的基本过程 (4)影响光合作用速率的环境因素 (5)细胞呼吸 (6)探究影响酶活性的条件 (7)绿叶中色素的提取和分离 (8)探究酵母菌细胞呼吸的方式 【考点分析】
知识点 光合作用 试题 2008 宁夏 2008 宁夏 2008 江苏 2008 山东 2009 海南 2009 全国卷Ⅱ 2009 安徽 2009 山东 2009 四川 2009 重庆 2009 广东 2009 辽宁 2009 上海 2009 浙江 【考点预测】
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考纲要求 Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ 实验与探究能力(2) 实验与探究能力(1) 实验与探究能力(2) 分值 4 16 2 4 2 16 2 16 22 26 10 7 10 2 题型 选择题 非选择题 选择题 选择题 选择题 非选择题 选择题 非选择题 非选择题 非选择题 非选择题 非选择题 非选择题 选择题 光合作用是生物界获得能量的重要生理过程，也是生物界其他生理过程的物质和能量基础。光合作用的探究历程展现了一系列的科学实验，这是高考中常常借用的实验考查题目素材，应当重视总结和分析。光合作用的过程以及外界因素对于光反应和暗反应的影响，是本知识点考查频率最高的内容，可以通过列表的方式进行掌握。对于本节知识是高考中的热点问题，在选择题和答题以及实验题目都可以出现。 【知识梳理】 一、 二、
光合作用的发现历程 光合作用的原理和应用
1、 原理 2、 过程 3、 应用 三、 四、
叶绿体中色素的提取和分离 影响光和作用的因素
1、 光照强度 2、 温度 3、 水 4、 CO2浓度 5、 无机盐 【重点解析】 一、 光和作用的过程
光合作用的过程，按其是否需要光，将其划分为光反应和暗反应两个阶段。在光下二者同时进行，暗处只能进行暗反应。二者既有区别又有相互联系，如下表所示：
项目 光反应 光能转化为活跃化学能（ATP、实质 [H]）,放出氧气 时间 条件 场所 短促、以微秒计 需叶绿素、光、酶 在叶绿体的类囊体膜上 储存起来（CH2O） 较缓慢 不需要叶绿素和光、需要酶 在叶绿体的基质中 暗反应 活跃化学能转变成稳定化学能用心 爱心 专心 - 2 -
CO2的固定 物质变化 光???2HO4[H] + O22 CO2 + C5?C3 酶[H]????（CHO）CO的还原 22光酶????ATP ADP+ Pi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 例1回答下列有关高等植物光合作用的问题。 （1）图1中分子Z的名称是________。
（2）Z物质的形成过程是：光能活化位于______上的____________分子，释放出______，并经最终传递最终生成Z。
（3）在暗反应中，CO2必须与RuBP（五碳化合物）结合，这是CO2被固定的第一步，RuBP可循环使用，使光合作用不断进行，但O2也可与RuBP结合，生成三碳化合物和一个二氧化碳，此二碳化合物不参与光合作用，图2为不同O2浓度下叶表面温度与光合作用速率的关系。回答下列问题。
1）据图2，该植物在25℃、适宜光照、1.5%与21%的O2浓度下，每小时单位叶面积积累的葡萄糖的差值是_____mg。（相对分子质量：CO2—44，葡萄糖—180.计算结果保留一位小数。）结合暗反应的过程，解释不同氧浓度下葡萄糖积累量产生差异的原因：________________________。
2）图2说明不同叶表面温度、不同氧浓度与光合作用速率的关系是____________________。 解析：本题主要考查植物光合作用的相关知识。
（1）光反应为暗反应提供ATP和还原型辅酶Ⅱ，则Z为还原型辅酶Ⅱ；
（2）光反应是在叶绿体类囊体膜上进行的，光能被叶绿素a吸收并活化，释放出高能电子，
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经电子传递链传递后最终生成还原型辅酶Ⅱ，提供给暗反应；
（3）由曲线可直接读出25℃适宜光照下，1.5% O2与21% O2 , CO2吸收分别为29和15，差值为14，再根据光合作用反应式换算成葡萄糖即可；O2浓度较高时会同CO2竞争RuBP，减少了用于还原的三碳化合物的生成，从而抑制光合作用；根据曲线走势可以看出，相同CO2浓度下，高温状态下较高的O2浓度影响光合作用更明显。 答案：
（1）还原型辅酶Ⅱ（NADPH）
（2）叶绿体的类囊体膜 叶绿素a 高能电子（e?）
（3）1）9.5mg 与RuBP结合，减少了用于还原的C3化合物，从而降低了光合作用速率，高O2浓度抑制了光合作用速率
2）当CO2浓度一定时，较高氧浓度对光合作用速率的抑制作用在较高温度下更为显著。 二、 影响光和作用的因素
影响光合作用的因素主要包括光、温度、CO2浓度、H20、 矿质元素。 1．光
光是光合作用的能量来源。对光合作用的影响最大，其影响主要表现在三个方面： (1)光照时间：光照时间越长，光合作用合成的有机物越多。延长光照时间可以提高光能利用率，延长光照时问的方法主要是通过轮作。
(2)光质(波长)：由于光合色素主要吸收红橙光和蓝紫光，所以通常在红橙光下光合作用最快，蓝紫光下次之，绿光下最差。
(3)光照强度：在一定范围内随光强度的增加，光合作用速率加快，光强度增强到一定程度后光合作用速率就不再增加(受酶、光合色素和CO2浓度等因素的限制)。光照强度对光合速率(通常用单位时间内单位叶面积的植物体吸收CO2的量或放出O2的量表示)的影响可用下面曲线表示。
光补偿点：光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用放出CO2量时的光照强度，在A点以前光合速率小于呼吸作用速率；A—B光合作用速率大于呼吸作用速率，且随光照强度的增强而增大。O点只进行呼吸作用，不进行光合作用。
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光饱和点：达到最大光合速率时的光照强度。阳生植物的光补偿点和光饱和点，都比阴生植物高。 2.温度
温度对光合作用的影响是通过影响与光合作用有关的酶的活性来实现的。在一定范围内，随温度的升高，酶的活性增强，光合作用的速率提高。
提高温度不仅能提高光合作用的速率，也提高了呼吸作用的速率，所以提高温度能够提高光合作用的强度，但不一定能提高净光合作用强度(有机物的积累)。净光合作用强度最高时的温度，不一定是酶的最适温度。
温室栽培作物时，可适当提高室内温度，并且保持昼夜温差以提高植物的净光合作用强度(即增加有机物的积累)。 3．CO2浓度对光合作用的影响
(1)只有当环境中CO2浓度达到一定值时，植物才能从外界吸收CO2进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点(图中A点)。 (2)在一定范围内随CO：浓度的增大，光合速率逐渐增大。当CO2浓度达到一定值时，再增大CO2浓度，光合作用将不再增加，并且超过一定值不仅不能提高光合速率，反而使光合速率下降。
(主要原因是抑制了有氧呼吸，从而影响光合作用。)光合速率达到最大值时，环境中CO2的浓度称为CO2饱和点(图中B点)。用曲线表示如图。
(3)大田中，常采用“正其行，通其风”来保证植物光合作用中CO2的供应。温室栽培植物时，可以通过施用有机肥、设置CO2反应器等措施适当提高室内CO2浓度。 4．水
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还能影响气孔的开闭，从而间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用有较大的影响。生产上，为保证植物光合作用的正常进行，常采用预防干旱如雨后，中耕松土，其目的之一就是减少土壤中水的散失；地膜覆盖，一方面是为了保温，另一方面也是为了保水；及时灌溉等措施。 5．无机盐
绿色植物进行光合作用时，需要多种必须的无机盐。例如：N、P、Mg、Fe、K等。 例2 将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。如果将环境中CO2含量突然降至
极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是（ ）
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A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降
解析：从光合作用的反应过程进行分析：在光合作用过程中，CO2参与暗反应，CO2与C5化
合物结合，生成两个C3化合物，当CO2突然减少时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降。而C3化合物的减少，又使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升。 答案：C
例3下图中的甲、乙两图为—昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是
在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：
甲图
乙图
（1）甲图曲线中C点和正点（外界环境中CO2浓度变化为零）处，植株处于何种生理活动
状态？
（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段，其中光合作用强度最高的是
点，植株积累有机物最多的是 点。
（3）乙图中FG段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反应产生的 和 逐
渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了CO2固定。 （4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为
解析：本例主要考查影响光合作用因素：CO2浓度、光强，以及光合速率、呼吸速率和表观
速率的关系（表观速率=光合速率－呼吸速率）。首先，要认真看清坐标的含义，然后进行曲线分析；其次，要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑，并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析。注意光合作用强度决定的制造有机物量与有机物总积累量之间的联系和区别；第三，乙图的E点CO2吸收率降低的机理，不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。
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