高中生物人教版必修一學(xué)案542光合作用的探究歷程和光合作用的過程

第2課時(shí)光合作用的探究歷程和光合作用的過程學(xué)習(xí)目標(biāo)1．描述光合作用的探究歷程(重點(diǎn))。2.說出光合作用的概念(重點(diǎn))。3.闡述光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化(重難點(diǎn))。|根底學(xué)問|一、光合作用的探究歷程1．光合作用的概念(1)場所：綠色植物的葉綠體中。(2)能量轉(zhuǎn)化：光能→儲存在有機(jī)物中的化學(xué)能。(3)物質(zhì)轉(zhuǎn)化：二氧化碳和水→有機(jī)物和氧氣。2．光合作用的探究歷程(連線)答案①－c②－d③－e④－a⑤－f⑥－b二、光合作用的過程1．寫出圖中標(biāo)號代表的含義。(1)生理過程：Ⅰ.光反響。Ⅱ.暗反響。(2)物質(zhì)：①葉綠體中的色素。②O2。③C3。④ATP。2．寫出Ⅰ和Ⅱ的反響場所。Ⅰ：類囊體的薄膜。Ⅱ：葉綠體基質(zhì)。3.總反響式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2|自查自糾|1．沒有葉綠體的植物細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用()2．只有植物細(xì)胞才可以進(jìn)行光合作用()3．光合作用是將簡潔的無機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡單的有機(jī)物，并將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存于有機(jī)物中()4．普利斯特利發(fā)覺植物可以更新空氣，他還發(fā)覺植物只有在光下才能更新空氣()5．光反響的場所是葉綠體中的類囊體薄膜，光反響產(chǎn)生的O2、ATP和[H]都用于暗反響()6．暗反響包括CO2的固定和C3的復(fù)原，兩個(gè)階段都在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行()7．整個(gè)光合作用過程中，能量的轉(zhuǎn)化是：光能→ATP中活潑的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能()8．光合作用釋放的O2都來自水()答案1.√2.×3.√4.×5.×6.√7.√8.√|圖解圖說|★恩格爾曼試驗(yàn)現(xiàn)象。________________________________________________________________________________________________________________________________________________★光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并釋放出O2的過程。________________________________________________________________________________________________________________________________________________★同住素標(biāo)記法探究小球藻光合作用產(chǎn)生的O2來源：O2來自H2O中的O，而非CO2中的O。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________為什么暗反響不能較長時(shí)間地在黑暗條件下進(jìn)行？提示：暗反響過程中必需依靠光反響供應(yīng)[H]和ATP。________________________________________________________________________________________________________________________________________________探究點(diǎn)一光合作用的探究歷程1．薩克斯的試驗(yàn)依據(jù)薩克斯試驗(yàn)過程圖解，探討以下問題：(1)該試驗(yàn)的自變量和因變量分別是什么？提示是否遮光(或是否接受到光照)；處理后葉片的顏色。(2)為什么要先將綠葉置于暗處幾個(gè)小時(shí)？提示目的是消耗掉葉片中的養(yǎng)分物質(zhì)。2．魯賓和卡門的試驗(yàn)(1)試驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法。(2)圖中的A、B物質(zhì)分別表示：A.O2，B.18O2。(3)在魯賓和卡門的每一分組試驗(yàn)中，能否用18O同時(shí)標(biāo)記CO2和H2O？為什么？提示不能，由于假如同時(shí)標(biāo)記，那么無法探究被標(biāo)記的氧氣來自CO2還是H2O。魯賓和卡門的試驗(yàn)結(jié)論是：光合作用產(chǎn)生的O2全部來自水。光合作用探究歷程中的重要結(jié)論(1)植物可以更新空氣(普利斯特利)。(2)證明白光和綠葉在更新空氣中不行缺少(英格豪斯)。(3)葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所(恩格爾曼)。(4)植物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來(梅耶)。(5)光合作用的產(chǎn)物有淀粉(薩克斯)。(6)光合作用釋放的氧氣來自水(魯賓和卡門)。(7)CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳(卡爾文)。【典例1】(2016·通化高一檢測)德國科學(xué)家薩克斯將綠色葉片在暗處“饑餓〞處理數(shù)小時(shí)后，然后把此葉片一半遮光，一半曝光。經(jīng)過一段時(shí)間后，用碘蒸氣處理葉片。對上述試驗(yàn)的分析和結(jié)論合理的是()A．本試驗(yàn)沒有對比試驗(yàn)B．本試驗(yàn)證明葉綠體利用光照將二氧化碳轉(zhuǎn)變成了淀粉C．試驗(yàn)初始時(shí)遮光與曝光區(qū)域仍有淀粉存在D．有無光照是遮光和曝光區(qū)域顯現(xiàn)不同結(jié)果的唯一緣由解析本試驗(yàn)的遮光區(qū)和曝光區(qū)形成對比，A錯(cuò)誤；本試驗(yàn)只證明光合作用有淀粉產(chǎn)生，但不能證明是由二氧化碳轉(zhuǎn)變而成，B錯(cuò)誤；由于試驗(yàn)要經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的“饑餓〞處理，所以試驗(yàn)初始已經(jīng)沒有淀粉存在，C錯(cuò)誤；本試驗(yàn)的自變量是有無光照，所以有無光照是遮光區(qū)和曝光區(qū)消失不同結(jié)果的唯一緣由，D正確。答案D【跟蹤訓(xùn)練】1．如圖表示德國科學(xué)家薩克斯做的試驗(yàn)，將綠葉在暗處放置一段時(shí)間后，用錫箔掩蓋一局部葉片，光照24h，經(jīng)脫色、漂洗并用碘蒸氣處理，結(jié)果有錫箔掩蓋的局部呈棕色，而不被錫箔掩蓋的局部呈藍(lán)色。本試驗(yàn)說明()①光合作用需要CO2②光合作用需要光③光合作用需要葉綠素④光合作用放出氧⑤光合作用制造淀粉A．①② B．③⑤C．②⑤ D．①④解析光照24h，葉片暴露局部進(jìn)行光合作用，經(jīng)脫色、漂洗后用碘蒸氣處理變藍(lán)，說明有淀粉生成，應(yīng)選⑤；有錫箔掩蓋的局部，因沒有光，不能進(jìn)行光合作用，未產(chǎn)生淀粉，用碘蒸氣處理不變藍(lán)，所以可說明光合作用需要光，還應(yīng)選②。答案C探究點(diǎn)二光合作用的過程1．光反響階段(1)光反響階段的條件：光照和酶。(2)光反響階段的反響物和產(chǎn)物：①反響物：水。②產(chǎn)物：O2、ATP和[H]。(3)光反響階段中物質(zhì)和能量的變化：①物質(zhì)變化：水被水解成O2和[H]，并產(chǎn)生ATP。②能量變化：光能轉(zhuǎn)變成ATP中活潑的化學(xué)能。2．暗反響階段(1)暗反響階段的條件：CO2和酶。(2)暗反響階段中的物質(zhì)和能量變化：①eq\a\vs4\al(物質(zhì),變化)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CO2的固定：CO2＋C5\o(→,\s\up7(酶))2C3,C3的復(fù)原：2C3\o(→,\s\up7(ATP、[H]),\s\do5(酶))CH2O＋C5＋H2O))②能量變化：ATP中活潑的化學(xué)能變成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。3．光反響和暗反響的相互關(guān)系(1)光反響與暗反響之間的物質(zhì)供給關(guān)系：①光反響：為暗反響供應(yīng)ATP和[H]；②暗反響：為光反響供應(yīng)ADP和Pi。(2)在無光條件下，暗反響能否長期進(jìn)行？假設(shè)暗反響停止，光反響能否持續(xù)進(jìn)行？提示暗反響不能長期進(jìn)行，由于缺乏光反響供應(yīng)的ATP和[H]。假如暗反響停止光反響也不能持續(xù)進(jìn)行，由于兩者是相互依存的關(guān)系。4．外界環(huán)境驟變對光合作用中物質(zhì)含量的影響當(dāng)外界因素中光照強(qiáng)度、CO2濃度突然變化時(shí)，短時(shí)間內(nèi)將直接影響光合作用過程中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)的生成量，進(jìn)而影響葉肉細(xì)胞中這些物質(zhì)的含量，總結(jié)規(guī)律填寫下表：條件C3C5[H]和ATP光照變?nèi)?，CO2供給不變增加削減削減光照變強(qiáng)，CO2供給不變削減增加增加光照不變，CO2濃度變小削減增加增加光照不變，CO2濃度變大增加削減削減1．光反響和暗反響的區(qū)分和聯(lián)系工程光反響暗反響場所葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體的基質(zhì)中條件光、色素、酶、水多種酶、[H]、ATP、CO2物質(zhì)變化①水的光解：2H2Oeq\o(→,\s\up7(光))O2＋4[H]②ATP的形成：ADP＋Pi＋光能eq\o(→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3②C3的復(fù)原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶))(CH2O)＋C5能量變化光能→ATP中活潑的化學(xué)能ATP中活潑的化學(xué)能→(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系①光反響為暗反響供應(yīng)[H]和ATP；暗反響為光反響供應(yīng)ADP和Pi②沒有光反響，暗反響無法進(jìn)行；沒有暗反響，光反響最終也會停止2．光合作用過程中的元素和物質(zhì)去向(1)氧元素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(H2O→O2,CO2→CH2O＋H2O))(2)碳元素：CO2→C3→(CH2O)(3)氫元素：H2O→[H]→(CH2O)＋H2O(4)葉綠體中[H]、ATP、ADP和Pi的運(yùn)動方向。①[H]和ATP：類囊體薄膜→葉綠體基質(zhì)。②ADP和Pi：葉綠體基質(zhì)→類囊體薄膜?！镜淅?】圖為光合作用的過程圖解，請答復(fù)以下問題：(1)寫出圖中各標(biāo)號所代表的物質(zhì)：①________，④________，⑦_(dá)_______。(2)葉綠體中色素汲取的光能，有兩方面用途，分別是________和________。(3)C3的兩個(gè)去向是形成________和________。(4)光合作用中，CO2中的C的轉(zhuǎn)移途徑：CO2→________→________。解析突破口：結(jié)合光合作用過程圖解，依次分析每個(gè)小題。詳細(xì)分析如下：①④⑦分別是H2O、ATP和CO2；葉綠體中色素汲取的光能，分別用于水的光解和ATP的形成；C3的兩個(gè)去向是形成C5和(CH2O)；光合作用中，CO2中的C的轉(zhuǎn)移途徑是CO2→C3→(CH2O)。答案(1)H2OATPCO2(2)水的光解ATP的形成(3)C5(CH2O)(4)C3(CH2O)C3、C5含量變化分析(1)首先明確C3產(chǎn)生于CO2的固定過程，消耗于C3的復(fù)原過程；而C5產(chǎn)生于C3的復(fù)原過程，消耗于CO2的固定過程。(2)CO2濃度轉(zhuǎn)變影響的是CO2的固定過程，當(dāng)濃度變大時(shí)，短時(shí)間內(nèi)CO2的固定過程加快，而C3的復(fù)原速度不變，所以C3的產(chǎn)生速度變快，C5的消耗速度變快，所以C3含量增加而C5的含量削減；反之，那么C3的含量下降，同時(shí)C5的含量增加。(3)光照強(qiáng)度直接轉(zhuǎn)變的是光反響速度，或ATP和[H]的產(chǎn)生速度，ATP和[H]影響暗反響中C3的復(fù)原速度：當(dāng)光照強(qiáng)度增大時(shí)，由于ATP和[H]增加，短時(shí)間內(nèi)所以C3的復(fù)原速度加快，而CO2的固定速度不變，即C3的消耗速度較快，C5的產(chǎn)生速度加快，所以C3的含量削減，C5的含量增加。反之，那么C3的含量增加，C5的含量削減。【跟蹤訓(xùn)練】2．如圖表示植物光合作用的一個(gè)階段，以下各項(xiàng)表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．該反響的場所是葉綠體的類囊體B．C3生成(CH2O)需要[H]、ATP和多種酶C．提高溫度肯定能促進(jìn)(CH2O)的生成D．無光條件有利于暗反響進(jìn)行解析暗反響階段包括CO2的固定和C3的復(fù)原，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中；假如溫度過高，會降低酶的活性，使酶促反響受影響，從而影響了(CH2O)的生成；無光時(shí)，ATP和[H]不能形成，會影響C3的復(fù)原。從而不利于暗反響的進(jìn)行。答案B學(xué)問脈絡(luò)要點(diǎn)晨背2外還能產(chǎn)生淀粉。2全部來自水。3.光合作用的反響式是：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2。4.光合作用包括光反響和暗反響兩個(gè)階段，光反響需要光照而暗反響不需要。5.光反響中的物質(zhì)變化是將水光解，產(chǎn)生O2、ATP和[H]等物質(zhì)。2的固定和復(fù)原，其中復(fù)原階段需要光反響供應(yīng)ATP和[H]。1．以下是光合作用探究歷程中有關(guān)試驗(yàn)的表達(dá)，其中正確的選項(xiàng)是()A．恩格爾曼發(fā)覺光合作用的場所是葉綠體的試驗(yàn)中只用了水綿一種生物材料B．普利斯特利發(fā)覺了光在植物更新空氣中的作用C．薩克斯直接把置于光下的綠葉進(jìn)行一半遮光和一半曝光處理，一段時(shí)間后用碘蒸氣處理，試驗(yàn)結(jié)果可以勝利地證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉D．利用了極細(xì)的光是恩格爾曼勝利的緣由之一解析恩格爾曼的試驗(yàn)中，除了用到水綿外還用到好氧菌，A錯(cuò)誤；普利斯特利發(fā)覺植物可以更新空氣，但沒有涉及到光照問題，B錯(cuò)誤；薩克斯首先對植物進(jìn)行“饑餓〞處理，然后再進(jìn)行遮光和曝光試驗(yàn)，C錯(cuò)誤；恩格爾曼用極細(xì)的光束進(jìn)行試驗(yàn)是其勝利的緣由之一，D正確。答案D2．如圖是綠色植物細(xì)胞代謝的某一階段的簡圖，以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．a(chǎn)過程是指CO2的固定B．b過程是指三碳化合物的復(fù)原C．c過程完全在線粒體內(nèi)完成D．a(chǎn)、b、c