第5章 第4节 光合作用

考点六 高考常考的植物“三率”（总光合 速率、净光合速率、呼吸速率）问题归纳化学中反应速率的表示方法：用单位时间内反应物浓度减少的量或生成物浓度增加的量表示。

1.呼吸作用速率的表示方法：C 6H 12O 6＋6H 2O ＋6O 2――→酶6CO 2＋12H 2O ＋能量可用单位时间内：C 6H 12O 6浓度减少的量、或O 2的消耗量、或CO 2的生成量来表示即可；单位：mol/s 。

呼吸作用速率描述为：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值（可用单位时间内CO 2释放量、O 2吸收量或葡萄糖等有机物消耗量表示）。

2.光合速率的表示方法：6CO 2＋12H 2O C 6H 12O 6＋6H 2O +6O 2可用单位时间内：CO 2浓度减少的量、或C 6H 12O 6的生成量、或O 2的生成量来表示即可；单位：mol/s 。

（1）光合速率分为：真正光合速率（总光合速率）、净光合速率（表观光合速率）净光合速率：植物绿色组织或细胞，在“有光”条件下测得的值。

真正光合速率：可用单位时间叶绿体内CO 2固定量、O 2产生量、葡萄糖产生量或制造量表示；（2）植物真正光合速率、净光合速率、呼吸速率三间的内在关系净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率，或者：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

（3）区分清楚净光合速率、总光合速率是接此类问题的关键：之一，净光合速率（表观光合速率）的常用判断方法：①坐标曲线中，若CO 2的吸收量或氧气的释放量出现负值，则纵坐标为净光合速率；②光照条件下，单位时间内，测得植物体或叶肉细胞CO 2的吸收量、O 2的释放量、有机物的积累量都表示净光合速率；③小室内（植物体以外），CO 2、O 2变化速率的；④涉及葡萄糖等有机物积累量的。

之二，真正光合速率（总光合速率）的常用判断方法：①凡是涉及植物体或叶绿体固定CO 2速率、制造O 2或有机物速率的；②叶绿体吸收CO 2速率或释放O 2速率或制造葡萄糖速率的。

2024年高中生物新教材同步必修第一册 第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理第2课时 光合作用的原理[学习目标] 1.说明光合作用以及对它的认识过程。

2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。

1．光合作用的概念2．光合作用的反应式化学反应式：CO 2＋H 2O ――→光能叶绿体(CH 2O)＋O 2。

3．探索光合作用原理的部分实验时间/发现者 内容19世纪末科学界普遍认为，在光合作用中，CO 2分子的C 和O 被分开，O 2被释放，C 与H 2O 结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928年科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年希尔(英国)在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H 2O ，没有CO 2)，在光照下可以释放出氧气1941年鲁宾、卡门(美国)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H 218O ＋CO 2→植物→18O 2，H 2O ＋C 18O 2→植物→O 2，得出光合作用释放的氧全部来自水1954、1957年 阿尔农(美国) 在光照下，叶绿体可合成ATP ，这一过程总是与水的光解相伴随4.光合作用过程(1)光反应阶段 ①条件：有光。

②场所：类囊体薄膜。

③物质变化a ．将H 2O 分解为氧和H ＋，其中H ＋与NADP ＋结合形成NADPH 。

b ．使ADP 和Pi 反应形成ATP 。

④能量变化：将光能转化为储存在ATP 和NADPH 中的化学能。

(2)暗反应阶段①条件：有没有光都能进行。

②场所：叶绿体基质。

③过程(卡尔文循环)a ．CO 2的固定：C 5＋CO 2――→酶2C 3。

b ．C 3的还原：2C 3―――――→酶ATP 、NADPH(CH 2O)＋C 5。

④能量变化：NADPH 、ATP 中活跃的化学能变为有机物中稳定的化学能。

(3)光反应与暗反应之间的联系光反应为暗反应提供NADPH 和A TP ，暗反应为光反应提供ADP 和Pi 、NADP ＋。

五、光合作用◎光合作用是指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，并释放出氧气的过程。

1．发现2、场所双层膜叶绿体 基质 ：DNA ，多种酶、核糖体等 基粒 多个类囊体（片层）堆叠而成胡萝卜素（橙黄色）1/3类胡萝卜素 叶黄素（黄色） 2/3 吸蓝紫光色素 （1/4） 叶绿素A （蓝绿色）3/4叶绿素 吸红光和蓝紫光（3/4） 叶绿素B （黄绿色）1/43．过程 ◎ 光合作用的实质通过光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。

4、光合作用的意义①制造有机物，实现物质转变，将CO 2和H 2O 合成有机物，转化并储存太阳能； ②调节大气中的O 2和CO 2含量保持相对稳定； ③生物生命活动所需能量的最终来源； 注：光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。

5、影响光合作用速率的因素及其在生产上的应用光合速率是光合作用强度的指标，它是指单位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率。

影响因素包括植物自身内部的因素，如处在不同生育期等，以及多种外部因素。

(1)单因子对光合作用速率影响的分析①光照强度(如图所示)曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。

AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长)。

BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，称C点为光饱和点。

应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。

间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。

②光照面积(如图所示)曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用叶面积的饱和点。

第五章细胞的能量供应和利用第4节光合作用与能量转化一、教学目标知识方面：1、说出绿叶中色素的种类和作用。

2、说出叶绿体的结构和功能。

3、说出光合作用以及对它的认识过程。

4、说出光合作用原理的应用。

5、简述化能合成作用。

能力方面：尝试探究影响光合作用强度的环境因素。

情感态度价值观：通过研究科学家对光合作用原理的探究过程，认同科学是在不断地观察、实验、探索和争论中前进的；认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。

二、教学重点、难点及解决方法1、教学重点：⑴绿叶中色素的种类和作用。

⑵光合作用的发现及研究历史。

⑶光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。

⑷影响光合作用强度的环境因素。

解决方法：⑴通过色素提取和分离实验，让学生仔细观察分离出的不同色带，色带的颜色、分布顺序和宽窄，思考其原因及作用。

⑵让学生从化学反应的角度看光合作用的过程，明确每一个物质变化的来龙去脉和相应的能量转化的过程。

⑶让学生通过探究活动理解光合作用原理的应用。

2、教学难点：⑴光反应和暗反应的过程。

⑵探究影响光作用强度的环境因素。

解决方法：⑴通过由浅入深的讲解，让学生理解光反应和暗反应的过程，区别和联系。

⑵通过探究活动——环境因素对光合作用强度的影响，让学生掌握光合作用原理在农业生产中的应用。

三、课时安排：3课时四、教学方法：讲解、实验法。

五、教具准备：课件六、学生活动1、指导学生阅读教材，找出需了解的知识点。

2、让学生讨论认识叶绿体的结构，这种结构有哪些适于进行光合作用的特点；光合作用的过程，影响因素等。

七、教学程序第1课时[问题探讨]结合教材讨论：1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？导言：追根溯源，对绝大多数生物来说，能量的最终来源是光能。

将光能转换成化学能要靠光合作用，进行光合作用的细胞，首先要能够捕获光能，那么捕获光能的色素有哪些呢？一、捕获光能的色素。

能量之源--光与光合作用一、教材分析本节是人教版高中生物必修1：《分子与细胞》第5章第4节的内容。

在此前章节中，我们已经学习了细胞中的有机物、细胞的结构和细胞器等知识。

这为本节知识的学习打下基础。

绿色植物通过光合作用合成有机物，为地球上多姿多彩的生命提供了氧气和养料。

因此，光合作用是细胞能量代谢中的重要学习内容，在高中生物知识体系中占有重要地位。

二、教学目标1、知识与能力阐述光合作用的基本过程分析影响光合作用的因素2、过程与方法通过探究活动不断提升获取信息、理解信息、分析、推理、评价及实验探究的能力3、情感态度价值观通过对光合作用影响因素的分析，形成把理论付诸实践，用知识服务社会的意识三、重难点1、重点植物光合作用的基本过程2、难点对影响光合作用因素的分析四、教法学法教师提供问题情境，引导学生自主思考后，小组成员讨论完善。

小组代表展学，其他成员补充完善。

注意利用典型例题即时强化巩固。

五、教学过程（一）导入1、据估计，地球上的自养植物一年中通过光合作用合成约4--5千亿吨有机物。

2、这些有机物中所含能量相当于10，000，000亿千瓦时的电能。

3、三峡电站2012年的发电量为1000亿千瓦时。

（通过数据，吸引学生兴趣，突出光合作用的重要性，引起学生对本节知识的重视）（二）光合作用的定义绿色植物通过_____，利用_____，把_________________转化成储存能量的_______，并释放出_______的过程。

播放flash动画，展示“光合作用的过程”（学生通过动画在头脑中形成整体印象，为分析过程打下基础）（三）光合作用的过程学生完成导学案“探究一光合作用的过程”相应内容1．完善光合作用的图解2．辨析光反应和暗反应过程光反应暗反应图解条件场所物质转化能量转化联系小组代表展示学习成果，其他成员进行补充、完善课后作业：结合光合作用的基本过程分析C3、C5、ATP、[H]在不同条件下的含量变化。

第四节能量之源-光与光合作用一、捕获光能的色素1.实验：绿叶中色素的提取和分离①绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。

②色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。

③实验过程中加入少许的二氧化硅和碳酸钙，二氧化硅有助于充分研磨，碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。

2.分类叶绿素a（蓝绿色）叶绿素（含量约占3/4）绿叶中的色素叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶黄素（黄色）①最上层的是：胡萝卜素；②最下层是：叶绿素b；③最宽的色素带是：叶绿素a；3.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要存在于叶绿体中。

【习题一】下列关于光合色素的叙述，错误的是（）A．叶绿素a和叶绿素b都含镁元素B．胡萝卜素在层析液中的溶解度最大C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【分析】1、叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，是光合作用的场所．主要由叶绿体外被、类囊体和基质三部分构成，其中类囊体包括基粒类囊体和基质类囊体．光合色素都存在于叶绿体的类囊体膜上．2、叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg．类胡萝卜素不含Mg．3、分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢．滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b．【解答】解：A、叶绿素a和叶绿素b都含镁元素，类胡萝卜素不含Mg．A正确；B、胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散的最快，B正确；C、叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；D、植物呈现绿色是由于，叶绿素几乎不吸收绿光，绿光被反射回来的缘故，D 错误。

故选：D。

【习题二】为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）．下列叙述正确的是（）A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度大小是I＜Ⅱ＜Ⅲ＜ⅣD．色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间【分析】析题图：滤纸条从上到下依次是：Ⅰ胡萝卜素、Ⅱ叶黄素、Ⅲ叶绿素a（最宽）、Ⅳ叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关．强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照．【解答】解：A、根据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅，A错误；B、强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；C、四种色素在层析液中溶解度大小是I＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，C错误；D、素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液，D错误。