第4章 第2节 第2课时 光能的转换——光合作用 光合作用与农业

生物体物质代谢和能量代谢的基础，是最基本的
物质代谢和能量代谢。 答案：D
1.光合作用强度 (1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造 糖类 的 数量。 (2)表示方法：用一定时间内 原料消耗 或 产物生成 的 数量来定量表示。 2．影响因素 (1) 光照强度 。 (2)空气中的 CO2 浓度。 (3) 温度 的高低。 (4)矿质元素。 (5)水分、O2等环境因素。
(1)光合作用是生命活动的 直接 或 间接 的能源。
(2)光合作用保持大气中 O2 和 CO2 含量相对稳定。 (3)光合作用对于生物 进化 具有重要作用。
3．生物界最基本的物质代谢和能量代谢是 A．新陈代谢 C．异化作用 B．同化作用 D．光合作用
(
)
解析：从物质转变和能量转化来看，光合作用是
(3)光合速率与水分的关系： 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。
(4)光合速率与必需元素供应的关系(如图丙)：
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。
到C点以后不再加强了。C点为光饱和点。
③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、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。
3．其他影响光合作用的因素 (1)光合速率与温度的关系(如图甲)： ①曲线分析：光合作用是在酶的催化下进行的，温度 直接影响酶的活性。AB段随温度的升高光合速率逐渐加强； 至B点时达到最大；BC段表示随温度的升高，光合速率快 速下降，直至光合作用完全停止。
(1)光反应阶段：
光 H2O ――→ O2＋[NADPH] ①水的光解： 酶、色素 。
酶 ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量――→ATP 。
(2)碳反应阶段：
酶 ①CO2的固定： CO2＋C5――→2C3 。
酶 2C3――――――→(CH2O)＋C5 ②C3的还原： [NADPH]和ATP 。
(3)光合作用的总反应式可写为：
②应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温
室栽培又可适当降低温度。白天适当提高温度，以提高光 合速率；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。
ห้องสมุดไป่ตู้
(2)光合速率与CO2浓度的关系(如图乙)：
①曲线分析：在一定范围内，植物光合速率随CO2浓 度增大而加快；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光 合速率也不再增加，甚至减弱(细胞呼吸受抑制)。 ②应用：施用有机肥及采取其他措施，来提高大田 或温室内CO2浓度。
光反应与碳反应的比较
项目 场所 条件 光反应(准备阶段) 叶绿体的 类囊体薄膜 上 光、 色素 、酶、水、 ADP、Pi ①水的光解：2H2O 物质 4[NADPH]＋O2↑ 酶 能量――→ATP 碳反应(完成阶段) 叶绿体的基质中 多种酶、[NADPH]、 ATP、CO2、C5 光能 ①CO2的固定：CO2＋C5 ――→ 酶 ――→2C3 ②C3的还原：2C3 [NADPH]、ATP ――――――→(CH2O) 酶
应抓关键因子。
(2)环境因素不断变化，生产上根据不同地区、不同 气候、不同作物的具体情况研究它们的变化规律，有针对 性地采取不同的方法来促进作物的高产、稳产。
5．下图示某植物光合作用速率与环境因素之间的关系， 请据图回答：
(1)甲图表示在光照较弱的情况下，光合作用速率随 ____________的增加成正比例增加，这种情况下，可以认为 此时影响光合作用过程的是____________阶段。 (2)从甲图可见，光照强度超过某一强度时，光合作用速率 不再增加，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于 __________，此时光合作用的__________阶段受到限制。
合速率与温度变化无关，可在乙图相应画出。
答案：(1)光照强度 适温度
光反应
(2)温度
碳反应
(3)最
温度过高，酶活性降低，光合作用速率降低 (5)如下图2
(4)如下图1
[例1]
(2011·新课标全国卷改编)在光照等适宜条
件下，将培养在 CO2 浓度为1%环境中的某植物迅速转移 到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片碳反应中C3化合物 和 C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。回答问题：
②曲线分析：
A点，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，其单位 时间内释放的CO2量，可表示此时的细胞呼吸速率。
AB段，表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2
的释放量逐渐减少，因为有一部分用于光合作用；到B点时，
细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝细胞 呼吸速率，B点称为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿 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，光合速率不断增大，
4．(2011·新课标全国卷改编)番茄幼苗在缺镁的培养 液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合 作用强度下降，原因是 ( )
A．光反应强度升高，碳反应强度降低
B．光反应强度降低，碳反应强度降低 C．光反应强度不变，碳反应强度降低 D．光反应强度降低，碳反应强度不变
解析：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁导致番茄幼苗不能 合成叶绿素。叶绿素含量降低使光合作用的光反应强度降低； 因光反应为碳反应提供[H]和ATP，故光反应强度降低，其为 碳反应提供的[H]和ATP减少，碳反应的强度也降低。 答案：B
CO2的增加量、O2减少量或有机物减少量。
②净光合速率：将植物置于光下，测定容器中 O2增加量、CO2减少量或有机物增加量。
(3)净光合速率和真正光合速率的关系：
在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下，OA段
代表植物呼吸速率，OD段表示植物净光合速率，OA＋OD 段表示真正光合速率，它们的关系为：真正光合速率＝ 净光合速率＋呼吸速率。
项目
小圆形
加富含CO2
烧杯
甲 乙 丙
叶片
10片 10片 10片
的清水
20 mL 20 mL 20 mL
光照强度 强 中 弱
叶片浮
起数量
多 中 少
(2)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增 强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多， 浮起的多)。
(3)光合速率与光照强度的关系：
①图像(如下图)：
解析：光合作用速率受光照强度、温度、CO2浓度等影响， 本题只研究了光照强度和温度对光合作用的影响，由甲
图看出，光照弱时，光合速率随光照强度增加成直线上
升，此时影响因素主要是光反应，而与温度无关。而当 光照强度超过某一值时，温度又成了限制因子。由乙图 看出，在50℃时光合速率大于20℃而小于30℃，可在甲 图中相应画出即可，由甲图看出，在光照强度为A时，光
1．(2009·安徽高考)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在光下分解为[NADPH]和O2的过程发生在基质中
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的
解析：叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上，H2O 在光下分解的过程也是在类囊体膜上进行的，CO2的 固定和淀粉的合成发生在碳反应中，在叶绿体的基 质中进行。 答案：D
光能 6CO2＋12H2O―――→C6H12O6＋6O2＋6H2O 。 叶绿体
1．过程图解
2．光合作用的总反应式及各元素去向
[关键一点] (1)光合作用总反应式两边的水不可轻易约去，因为
反应物中的水是在光反应阶段消耗的，而产物中的水则是
在碳反应阶段产生的。 (2)催化光反应与碳反应的酶的分布场所不同，前者 分布在类囊体薄膜上，后者分布在叶绿体基质中。
需酶。
2．光合作用包括光反应和碳反应两个阶段，下列参与
碳反应必需的物质是
A．H2O、CO2、ADP C．H2O、CO2、ATP
(
)
B．CO2、[NADPH]、ATP D．[NADPH]、H2O、ADP
解析：光合作用碳反应过程包括二氧化碳的固定(CO2＋ [NADPH]、ATP 酶 C5 ――→ 2C3)和C3的还原[2C3 ――――――→ (CH2O)]，还 酶 原需要[NADPH]作为还原剂和酶的催化，并消耗能量 (ATP分解)。 答案：B
知识点一
理解 教材 新知
知识点二 知识点三 知识点四 知识点五
第 4 章
第 2 节
第 2 课 时
把握 热点 考向
考向一
考向二
应用创新演练
1.光合作用的过程，可分为光反应和碳反 应两个阶段。 2.光反应阶段是在叶绿体中的类囊体薄膜 上进行的，其主要作用是捕获太阳光能， 将光能转化为化学能，并分解水释放氧气。 3.碳反应阶段是在叶绿体内的基质中进行的，主要包括二氧化 碳的固定、三碳化合物的还原和五碳化合物的再生等过程。 4.光反应是碳反应的物质和能量的准备阶段；碳反应是光反应 的继续，是物质和能量转化的完成阶段。 5.光照强度、二氧化碳浓度、温度、矿质元素和水分等，都会 影响光合作用速率。 6.延长光合作用的时间、增加光合作用的面积，可提高光合 作用效率。
(3)乙图中C点表示光照强度为B时，植物生长的____
______，出现CD段的原因是_____________________ _____________________________________________ _____。 (4)请在甲图中绘制50℃时植物光合作用速率变化的曲线。 (5)根据甲图，在乙图绘制光照强度为A时，不同温度下光合 作用速率变化曲线。