第三单元第4课时
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第4课时 光合作用
一、叶绿体及其色素
1．叶绿体结构图
2．叶绿体中色素的种类和吸收光谱
种类 颜色 主要吸收光
叶绿素 __________ __________
____________ __________ __________
类胡萝卜素 __________ __________
____________ __________
__________
[判一判]
1．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 ( )
2．光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中 ( )
3．叶绿体是光合作用的主要场所 ( )
二、光合作用的过程
1．光合作用的总反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．光合作用释放的O2来自____。
3．光反应和碳反应的关系(图示说明)
(1)光反应
①场所：____________。
②产物有________、________和______。
③光反应中发生的主要变化：
a．光能被吸收并转化为ATP中的化学能。
b．水在光下裂解为________________。
c．水中的氢(H＋＋e－)在光下将________还原为________。
(2)碳反应
①场所：____________，最终产物是________。二氧化碳还原为糖的一系列反应称为____________。
②碳反应中发生的主要变化：
a．在酶的作用下，1分子的____________与1个________结合，形成1个六碳分子，这个六碳分子随即分解成2个______分子。
b．三碳分子接受来自________的氢和来自________的磷酸基团，形成1分子________________________。
三、影响光合速率的环境因素
1．光合速率
(1)光合速率又称____________，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在____________内进行多少____________(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。
(2)表观光合速率是指植物从外界环境吸收的________。
(3)真正光合速率是指植物在光照条件下，植物从外界环境中吸收的CO2的量，加上细胞呼吸释放的CO2的量，即植物实际所________的CO2的量。
2．影响因素
(1)光强度。光合速率随光强度的增加而增加，当光合作用已达到________________时，即光强度再增加光合速率也不会增加。因为在光饱和的光强度下，光合作用的光反应已达到________的速率，所以光强度再增加也不能使光合速率增加。
(2)温度。光合作用也有一个最适温度，和________有最适温度一样。
(3)二氧化碳浓度。空气中____________会使光合速率加快。
1．教材85～86页，比较细胞呼吸和光合作用总方程式。
2．教材87页，观察图3－18理解光合作用中的光反应和碳反应的关系。
3．教材87～88页，重温光合色素的提取和分离实验。
4．教材95～96页，解读图3－24、图3－25、图3－26影响光合作用因素的曲线。
5．教材102页，思考与练习第5题。
考点一 提升结构模式图和过程流程图有机结合的解读能力——光合作用过程
1．(2011·浙江理综，1)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，O2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，可完成碳反应
排雷 (1)明确产生O2的场所——类囊体膜上；
(2)明确碳反应的条件——酶、NADPH、ATP、原料CO2；
(3)生活常识与生物学知识的有机结合——叶片生长过程中颜色变化是由色素比例及种类决定；夏季和冬季相比光强及温度影响光合作用效率。
1．光合作用图解
光反应具体过程：
光反应过程电子传递2H2O4H++4e-+O2→光系统Ⅱ(光使叶绿素a中的低能电子激发到高能电子状态，随后从水中补充)光系统Ⅰ(光使叶绿素a中的低能电子激发到高能电子状态，随后从光系统Ⅱ补充)→2e-+H++NADP+→NADPH。该过程中最初电子供体是H2O，最终电子受体为NADP+。
碳反应具体过程：
3CO2＋3RuBP――→酶6C3――→NADPHATP6三碳糖―→1三碳糖＋3RuBP
C3(三碳糖)—| →蔗糖(叶绿体外)→淀粉、蛋白质、脂质(叶绿体内)
2．光反应和碳反应的关系
3．反应式及元素去向
CO2＋H2O――→光能叶绿体(CH2O)＋O2
H2O―→O2
CO2―→(CH2O
(2)碳元素：CO2―→C3―→(CH2O)
(3)氢元素：H2O―→[H]―→(CH2O)
1．光反应为碳反应提供两种重要物质：NADPH和ATP；碳反应也为光反应提供重要物质：ADP、NADP＋和Pi，注意产生位置和移动方向。
2．没有光反应，碳反应无法进行，所以晚上植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用；没有碳反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。
3．色素只存在于光反应部位——叶绿体类囊体膜上，但光反应和碳反应都需要酶参与，所以光合作用有关酶存在于两个部位——叶绿体类囊体膜上和基质中。
4．若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲：一直光照10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲＜乙(碳反应时间长)。
5．CO2中C进入C3但不进入RuBP，最后进入三碳糖，RuBP中C不进入三碳糖，可用放射性同位素标记法证明。
1．叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是( )
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O被裂解为H＋和O2的过程发生在基质中
C．CO2与核酮糖二磷酸结合形成六碳分子发生在类囊体膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的
2．光合作用过程中，电能转换成活跃化学能的反应式之一为：NADP＋＋2e－＋H＋→NADPH，该反应式中电子的根本来源是( )
A．叶绿素a
B．特殊状态的叶绿素a
C．吸收和传递光能的色素分子
D．参与光反应的水分子
考点二 提升曲线题解题能力——光合作用的影响因素及曲线分析
2．(2011·福建卷，2)下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面(1)氧元素
积吸收CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是 (
)
A．在9：30～11：00之间，花生净光合速率下降的原因是碳反应过程减缓
B．在11：00～12：30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多
C．在17：00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同
D．在18：30时，玉米既能进行光反应，也能进行碳反应
排雷 (1)审题——纵坐标的含义——指净光合速率不是真正光合速率，即不再考虑呼吸消耗的量。
(2)当净光合速率为0时，说明光合作用速率＝呼吸作用速率。
(3)审题——题干中有“夏季晴朗的白天”——可知：花生出现午休现象。
1．光照强度对光合作用强度的影响
图1
(1)曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，细胞内的代谢特点如图2所示，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度(如图3所示)。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(如图4所示)。光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长，B点所示光照强度称为光补
偿点。
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点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。B点以后的细胞代谢特点可用图5表示。
(2)应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
2．CO2浓度对光合作用强度的影响
(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CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
(2)点含义：①图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。
②图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
③图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。
3．温度对光合作用强度的影响
(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率。
(2)应用：冬天，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。
4．必需元素的供应对光合作用强度的影响
(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，
可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶
液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。
(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
5．水分的供应对光合作用强度的影响
(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。
