《人教版生物必修一講義：第5章 第4節(jié)　第2課時(shí)　光合作用的探究歷程和過程 Word版含答案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人教版生物必修一講義：第5章 第4節(jié)　第2課時(shí)　光合作用的探究歷程和過程 Word版含答案（10頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第2課時(shí)　光合作用的探究歷程和過程 學(xué)習(xí)目標(biāo) 核心素養(yǎng) 1．了解光合作用的探究歷程。 2．闡明光合作用的過程和實(shí)質(zhì)。(重難點(diǎn)) 3．說出光合作用過程中的物質(zhì)和能量變化。(重點(diǎn)) 1．通過對(duì)光合作用的過程的學(xué)習(xí)，形成物質(zhì)與能量的生命觀念。 2．通過對(duì)光反應(yīng)與暗反應(yīng)學(xué)習(xí)，養(yǎng)成分類與比較的科學(xué)思維方式。 3．通過對(duì)光合作用探究歷程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的科學(xué)探究能力。 一、光合作用的概念和探究歷程 1．概念 (1)主要場所：葉綠體。 (2)能量來源：光能。 (3)反應(yīng)物：二氧化碳和水。 (4)產(chǎn)物：有機(jī)物和氧氣。 (5)實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)

2、存能量。 2．探究歷程 科學(xué)家 結(jié)論 普利斯特利 植物可以更新空氣 英格豪斯 植物體只有在陽光照射下才能更新空氣 梅耶 光合作用把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來 薩克斯 植物葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉 恩格爾曼 氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所 魯賓和卡門 光合作用釋放的氧氣全部來自水 卡爾文 探明了CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán) 二、光合作用的過程 1．反應(yīng)式 CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 2．光合作用的過程 (1)填寫圖中字母所代表的物質(zhì) a：O2　b：[H]　c：2C3　d：C5 (2)圖示Ⅰ過程是光反應(yīng)

3、階段 ①場所：葉綠體的類囊體薄膜上。 ②條件：光、色素、酶等。 ③物質(zhì)變化：將水分解為氧氣和[H]，將ADP和Pi合成ATP。 ④能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)存在ATP中的活躍的化學(xué)能。 (3)圖示Ⅱ過程是暗反應(yīng)階段 ①場所：葉綠體基質(zhì)中。 ②條件：酶、[H]、ATP。 ③物質(zhì)變化。 a．CO2的固定：C5＋CO22C3。 b．C3的還原：C3＋[H](CH2O)＋C5。 c．ATPADP＋Pi。 ④能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能。 1．普利斯特利和薩克斯的實(shí)驗(yàn)中都用到了對(duì)照實(shí)驗(yàn)原則。 (　　) 2．光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段在葉綠體

4、的不同部位進(jìn)行。 (　　) 3．光合作用中光反應(yīng)必須有光才可進(jìn)行，暗反應(yīng)沒有光也可長期進(jìn)行。 (　　) 4．光合作用制造的有機(jī)物中的氧來自水。 (　　) 5．光合作用的光反應(yīng)階段完成了光能到活躍化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。 (　　) 提示：1．√ 2．√ 3．×　暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供的[H]和ATP，沒有光暗反應(yīng)不能長時(shí)間進(jìn)行。 4．×　光合作用制造的有機(jī)物中的氧來自CO2。 5．√ 光合作用的探究歷程 [問題探究] 1．薩克斯實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)前先要把植物在黑暗中放置一段時(shí)間，其目的是什么？此實(shí)驗(yàn)除了能證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還能說明什么問題？ 提示：實(shí)驗(yàn)前先要把植物在黑

5、暗中放置一段時(shí)間的目的是消耗掉葉片中的淀粉，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；此實(shí)驗(yàn)還能說明光合作用需要光照。 2．魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是什么？第一組和第二組有沒有實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的區(qū)別？ 提示：同位素標(biāo)記法；沒有實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的區(qū)分，屬于相互對(duì)照。 3．卡爾文往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時(shí)間的光照 ，然后用熱酒精殺死小球藻，分別測定不同光照時(shí)間下，小球藻中的放射性物質(zhì)，結(jié)果如下： 實(shí)驗(yàn)組別 光照時(shí)間(s) 放射性物質(zhì)分布 1 2 三碳化合物 2 20 12種磷酸化糖類 3 60 除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機(jī)酸等 (1)卡爾文用熱酒精

6、殺死小球藻的目的是什么？ 提示：目的是使酶失活，終止小球藻的光合作用及其他代謝過程。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析光合作用過程中CO2首先固定在哪一種化合物中？ 提示：三碳化合物。 (3)光合作用產(chǎn)生的糖類物質(zhì)還能轉(zhuǎn)化為哪些物質(zhì)？ 提示：氨基酸、有機(jī)酸等。 [歸納總結(jié)]　 1．普利斯特利的實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象 密閉玻璃罩＋綠色植物＋ (2)實(shí)驗(yàn)分析 ①缺少空白對(duì)照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說服力不強(qiáng)，應(yīng)將點(diǎn)燃的蠟燭和小鼠分別單獨(dú)置于玻璃罩內(nèi)，作為空白對(duì)照。 ②沒有認(rèn)識(shí)到光在植物更

7、新空氣中的作用，而將空氣的更新歸因于植物的生長。 ③由于當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展水平的限制，沒有明確植物更新氣體的成分。 2．薩克斯的實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象 黑暗中饑餓處理的綠葉 (2)實(shí)驗(yàn)分析 ①設(shè)置了自身對(duì)照，自變量為光照，因變量是葉片顏色變化。 ②實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是饑餓處理，以使葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的說服力。 ③本實(shí)驗(yàn)除證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還證明了光是光合作用的必要條件。 3．魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)論： ? (2)實(shí)驗(yàn)分析：設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，自變量是標(biāo)記物質(zhì)(HO和C18O2)，因變量是O2的放射性。 1．歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)，經(jīng)過許多科

8、學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物，在下面幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．普利斯特利的實(shí)驗(yàn)證明了植物可以更新空氣 B．薩克斯的實(shí)驗(yàn)也可證明光是光合作用的必要條件 C．恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量 D．魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)中，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于H2O而不是CO2 C　[本題考查光合作用的探究歷程。恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明氧氣由葉綠體釋放出來，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，而沒有定量分析光合作用生成的氧氣量。] 2.某植物葉片不同部位的顏色不同，將該植物在黑暗中放置48 h后，用錫箔紙遮蔽葉片兩

9、面，如圖所示。在日光下照光一段時(shí)間，去除錫箔紙，用碘染色法處理葉片，觀察到葉片有的部位出現(xiàn)藍(lán)色，有的沒有出現(xiàn)藍(lán)色。其中，沒有出現(xiàn)藍(lán)色的部位是(　　) A．a(chǎn)、b和d B．a(chǎn)、c和e　　C．c、d和e　　D．b、c和e B　[綠色植物光合作用合成淀粉，淀粉遇碘變藍(lán)。a處黃白色，沒有葉綠素，特別是沒有葉綠素a，不能進(jìn)行光合作用，b處有葉綠體和光，能進(jìn)行光合作用，c、e處遮光，不能進(jìn)行光合作用，d處有葉綠素和光，能進(jìn)行光合作用。] 光合作用的過程 [問題探究] 1．為什么暗反應(yīng)不能較長時(shí)間地在黑暗條件下進(jìn)行？ 提示：因?yàn)楣夥磻?yīng)為暗反應(yīng)提供的[H] 、ATP是有限的。 2．不

10、給小球藻提供CO2，只給予光照，小球藻能獨(dú)立地進(jìn)行光反應(yīng)嗎？為什么？ 提示：不能，因?yàn)闆]有暗反應(yīng)，光反應(yīng)的產(chǎn)物積累，使光反應(yīng)被抑制。 3．結(jié)合光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程分析，若突然停止光照或停止CO2供應(yīng)，葉綠體中C3和C5相對(duì)含量發(fā)生怎樣的變化？ 提示：(1)停止光照：C3含量相對(duì)增加，C5含量相對(duì)減少。 (2)停止CO2供應(yīng)：C3含量相對(duì)減少，C5含量相對(duì)增加。 [歸納總結(jié)]　 1．光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較 項(xiàng)目 光反應(yīng)(準(zhǔn)備階段) 暗反應(yīng)(完成階段) 場所 葉綠體的類囊體

11、薄膜上 葉綠體的基質(zhì)中 條件 光、色素、酶、水、ADP、Pi 多種酶、[H]、ATP、CO2、C5 物質(zhì) 變化 ①水的光解： 2H2O4[H]＋O2 ②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2固定： CO2＋C52C3 ②C3的還原：2C3(CH2O) 能量 變化 光能轉(zhuǎn)變成ATP中活躍的化學(xué)能 ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成貯存在(CH2O)中的穩(wěn)定的化學(xué)能 相互 聯(lián)系 光反應(yīng)產(chǎn)物[H]、ATP為暗反應(yīng)提供還原劑和能量；暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP、Pi為光反應(yīng)形成ATP提供了原料 2.光照和CO2濃度變化對(duì)光合作用物質(zhì)含量變化的影響 當(dāng)外界條件改變時(shí)，光

12、合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的變化可以采用如圖分析： (1) ―→―→(CH2O)合成量減少 (2)―→ ―→―→ ①以上各物質(zhì)的變化是相對(duì)含量的變化，不是合成速率，且是在條件改變后的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的。 ②在以上各物質(zhì)的含量變化中：C3和C5含量的變化是相反的，即C3增加，則C5減少；[H]和ATP的含量變化是一致的，都增加，或都減少。 1．正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是(　　) A．O2的產(chǎn)生停止 　 B．CO2的固定加快 C．ATP/ADP比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下

13、降 B　[正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間，說明綠藻可以正常進(jìn)行光合作用，用黑布遮光后，改變了綠藻光合作用的條件，此時(shí)光合作用的光反應(yīng)停止，光反應(yīng)的產(chǎn)物O2、ATP和[H](即NADPH)停止產(chǎn)生，所以A、C、D項(xiàng)所敘述現(xiàn)象會(huì)發(fā)生；光照停止，暗反應(yīng)中C3還原受影響，C5減少，CO2的固定減慢，B項(xiàng)所敘述現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生。] 　(1)外界的光照條件的改變?nèi)绾斡绊懓捣磻?yīng)的進(jìn)行？ 提示：暗反應(yīng)中C3的還原需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]、ATP，光照條件的改變通過影響[H]和ATP的含量影響暗反應(yīng)。 (2)在不改變光照條件的情況下，將綠藻置于沒有CO2的環(huán)境中，葉綠體中ATP/ADP的比值和NADPH

14、/NADP＋的比值如何變化？ 提示：ATP/ADP的比值和NADPH/NADP＋的比值增大。 2．據(jù)下面光合作用圖像，判斷下列說法不正確的是(　　) A．⑥過程發(fā)生于葉綠體基質(zhì)中 B．⑤過程發(fā)生于葉綠體類囊體薄膜上 C．圖示①～④依次為[H]、ATP、CO2、(CH2O) D．②不僅用于還原C3化合物，還可用于礦質(zhì)離子吸收等 D　[光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)，呼吸作用產(chǎn)生的ATP才能用于礦質(zhì)離子吸收等生命活動(dòng)。] 規(guī)律總結(jié)：(1)光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個(gè)有機(jī)的整體，光反應(yīng)不能進(jìn)行時(shí)，暗反應(yīng)也不能進(jìn)行；暗反應(yīng)被抑制時(shí)，光反應(yīng)也被抑制。 (2)葉綠體中的ADP和ATP移動(dòng)的方

15、向相反。 ①ADP的移動(dòng)方向：葉綠體基質(zhì)→類囊體薄膜。 ②ATP的移動(dòng)方向：類囊體薄膜→葉綠體基質(zhì)。 (3)分析光合作用過程有關(guān)物質(zhì)含量的變化時(shí)，可通過比較該物質(zhì)的生成與消耗的相對(duì)速度變化進(jìn)行確定。 (4)光合作用的光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應(yīng)，不用于其他生命活動(dòng)過程。 [課堂小結(jié)] 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心語句背誦 1．光合作用的反應(yīng)式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 2．光反應(yīng)的場所是類囊體薄膜，產(chǎn)物是O2、[H]和ATP。 3．暗反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類等物質(zhì)。 4．光合作用中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變： (1)14CO2―→14C3―→(14CH2O)；(2

16、)HO―→18O2。 5．光合作用的能量轉(zhuǎn)變：光能―→ATP中活躍的化學(xué)能―→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。 1．光合作用的實(shí)質(zhì)是(　　) A．把CO2轉(zhuǎn)換成ATP B．產(chǎn)生化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中 C．把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，儲(chǔ)存在ATP中 D．把無機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能 [答案]　D 2．在光合作用過程中，光能最初用于(　　) A．CO2的固定 B．C3的還原 C．將水分解為氧和[H] D．將淀粉分解為葡萄糖 [答案]　C 3．光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，參與暗反應(yīng)必需的物質(zhì)是(　　) A．H2O、CO2、ADP B．CO2、[H]、ATP C．H2O

17、、CO2、ATP D．[H]、H2O、ADP [答案]　B 4．如圖表示德國科學(xué)家薩克斯做的實(shí)驗(yàn)，在葉片照光24 h后，經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的部分呈棕色，而不被錫箔覆蓋的部分呈藍(lán)色。本實(shí)驗(yàn)說明(　　) ①光合作用需要CO2?、诠夂献饔眯枰狻、酃夂献饔眯枰~綠素　④光合作用放出氧?、莨夂献饔弥圃斓矸? A．①② B．③⑤ C．②⑤ D．①③ [答案]　C 5．甲圖表示光合作用部分過程的圖解，乙圖表示改變光照后，與光合作用有關(guān)的五碳化合物和三碳化合物在細(xì)胞內(nèi)含量的變化曲線，請(qǐng)據(jù)圖回答問題。 (1)甲圖中A表示的物質(zhì)是________，它是由_______

18、_______產(chǎn)生的，其作用主要是______________________________________。 (2)甲圖中ATP形成所需的能量最終來自于______________。若用放射性同位素14C標(biāo)記CO2，則14C最終進(jìn)入的物質(zhì)是________。 (3)乙圖中曲線a表示的化合物是____________，在無光照時(shí)，其含量迅速上升的原因是____________________________________。 (4)曲線b表示的化合物是____________，在無光照時(shí)，其含量下降的原因是________________________________________

19、______。 [解析]　(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是[H]和ATP，由此可確定A是[H]，[H]是由H2O分解后經(jīng)一系列過程產(chǎn)生的，其作用主要是用于三碳化合物的還原。(2)光反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存于ATP中，14CO2的同化途徑為14CO2→14C3(即三碳化合物)→(14CH2O)。(3)(4)題干中已明確a、b表示三碳化合物和五碳化合物的含量變化，光照停止后，光反應(yīng)停止，[H]和ATP含量下降，三碳化合物的還原減弱直至停止，而CO2的固定仍在進(jìn)行，因此三碳化合物含量相對(duì)升高，五碳化合物含量相對(duì)下降，即a表示三碳化合物，b表示五碳化合物。 [答案]　(1)[H]　水在光下分解　用于三碳化合物的還原　(2)光能　(CH2O)　(3)三碳化合物　CO2與五碳化合物結(jié)合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被還原　(4)五碳化合物　五碳化合物與CO2結(jié)合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被還原為五碳化合物