高中生物人教必修一課件第五章第4節(jié)能量之源光與光合作用探究導(dǎo)學(xué)

二光合作用的原理和應(yīng)用第1課時(shí)光合作用的探究歷程和光合作用的過(guò)程一、光合作用的探究歷程1.光合作用的概念:(1)場(chǎng)所:綠色植物的_______中。(2)能量轉(zhuǎn)化:_____→儲(chǔ)存在有機(jī)物中的_______。(3)物質(zhì)轉(zhuǎn)化:___和___→有機(jī)物和__。葉綠體光能化學(xué)能CO2H2OO22.光合作用的探究歷程(連線):二、光合作用的過(guò)程1.寫(xiě)出圖中標(biāo)號(hào)代表的含義:(1)生理過(guò)程:Ⅰ:_______。Ⅱ:_______。(2)物質(zhì):①_______________。②__。③__。④____。光反應(yīng)暗反應(yīng)葉綠體中的色素O2C3ATP2.寫(xiě)出Ⅰ和Ⅱ的反應(yīng)場(chǎng)所:Ⅰ:_______________。Ⅱ:_________________。3.總反應(yīng)式:______________________。類(lèi)囊體的薄膜上葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中CO2+H2O(CH2O)+O2【預(yù)習(xí)自測(cè)】1.真核細(xì)胞中光合作用發(fā)生的部位是(

)A.葉綠素 B.葉綠體C.類(lèi)囊體的薄膜 D.葉綠體的基質(zhì)【解析】選B。光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng),真核細(xì)胞中光反應(yīng)的場(chǎng)所是類(lèi)囊體薄膜,暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì),因此真核細(xì)胞中光合作用的場(chǎng)所是葉綠體。2.在植物光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程中,薩克斯的成就是(

)A.證明植物能夠吸收CO2,同時(shí)放出O2B.證明葉片在光下能夠產(chǎn)生淀粉C.證明光合作用釋放的氧氣由葉綠體產(chǎn)生D.追蹤到光合作用中碳元素的行蹤【解析】選B。薩克斯采用碘液檢測(cè)淀粉的方法,證明葉片在光下能產(chǎn)生淀粉;恩格爾曼通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明O2是由葉綠體釋放出來(lái)的;卡爾文用14C標(biāo)記的14CO2追蹤了碳元素的行蹤。3.光合作用釋放出的O2來(lái)自參加反應(yīng)的(

)A.CO2 B.H2OC.CO2和H2O D.C6H12O6【解析】選B。根據(jù)魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn),證明光合作用釋放的O2來(lái)自反應(yīng)物中的水。4.在暗反應(yīng)階段,生成C3的反應(yīng)物有(

)A.CO2和C5 B.H2O和C5C.O2和C5 D.CO2和H2O【解析】選A。暗反應(yīng)階段,外界的CO2和葉綠體內(nèi)的C5反應(yīng)生成兩分子的C3。主題1光合作用的探究歷程【問(wèn)題探究】1.薩克斯的實(shí)驗(yàn):根據(jù)薩克斯實(shí)驗(yàn)過(guò)程圖解,探討下列問(wèn)題:(1)兩個(gè)關(guān)鍵操作的目的:①將葉片在暗處放置幾個(gè)小時(shí)(即饑餓處理)的目的:_______________________。②遮光處理的目的:_____________。消耗掉葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)(2)碘蒸氣處理后遮光區(qū)和曝光區(qū)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同一葉片遮光區(qū)曝光區(qū)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顏色為棕色顏色變?yōu)樯钏{(lán)色實(shí)驗(yàn)結(jié)論__________________________________黑暗中不產(chǎn)生淀粉光照下可產(chǎn)生淀粉2.魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn):(1)實(shí)驗(yàn)方法:_____________。(2)圖中的A、B物質(zhì)分別表示:A:__,B:____。(3)在魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)中,用18O同時(shí)標(biāo)記的物質(zhì)是:________。不能同時(shí)標(biāo)記的原因:____________________________________________________________。(4)魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是:_____________________________________________。同位素標(biāo)記法O218O2H2O或CO2若同時(shí)標(biāo)記H2O和CO2,則不能區(qū)分產(chǎn)物O2中的氧元素是來(lái)自H2O還是CO2光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水,而不是二氧化碳【探究總結(jié)】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)證明了光和綠葉在更新空氣中不可缺少(英格豪斯)。(3)葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所(恩格爾曼)。(4)植物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)(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(lái)自水(魯賓和卡門(mén))。(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)?！咎骄坑?xùn)練】1.下列是光合作用探究歷程中有關(guān)實(shí)驗(yàn)的敘述,其中正確的是(

)A.恩格爾曼發(fā)現(xiàn)光合作用的場(chǎng)所是葉綠體的實(shí)驗(yàn)中只用了水綿一種生物材料B.普利斯特利發(fā)現(xiàn)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,實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以成功地證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉D.利用了極細(xì)的光是恩格爾曼成功的原因之一【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是掌握以下兩點(diǎn):(1)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處:選用了帶狀葉綠體的水綿和好氧細(xì)菌為生物材料;用極細(xì)的光束照射。(2)薩克斯首先將葉片進(jìn)行暗處理,消耗掉葉片里面的有機(jī)物,排除了綠葉中原有淀粉的影響?！窘馕觥窟xD。恩格爾曼實(shí)驗(yàn)中用了水綿和好氧細(xì)菌兩種生物材料,A錯(cuò)誤;普利斯特利發(fā)現(xiàn)了綠色植物可以更新空氣,但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光在這個(gè)過(guò)程中的作用,B錯(cuò)誤;薩克斯首先將葉片進(jìn)行暗處理,消耗掉葉片里面的有機(jī)物,然后進(jìn)行了對(duì)照實(shí)驗(yàn),C錯(cuò)誤;利用了極細(xì)的光可以將水綿的帶狀葉綠體分為曝光和黑暗兩個(gè)部分,從而形成對(duì)照,因此是恩格爾曼成功的原因之一。【補(bǔ)償訓(xùn)練】某植物葉片不同部位的顏色不同,將該植物在黑暗中放置48h后,用錫箔紙遮蔽葉片兩面,如下圖所示。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(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色。其中,沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色的部位是(

)A.a、b和d

B.a、c和e

C.c、d和e

D.b、c和e【解題指南】解答本題時(shí)需關(guān)注以下兩點(diǎn):(1)植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所只在葉綠體。(2)光合作用需要光照?！窘馕觥窟xB。本題考查光合作用的條件及場(chǎng)所。光合作用需要光照。部位c被錫箔紙遮蓋,不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生淀粉,而a、e部位為黃白色,沒(méi)有葉綠素,也不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生淀粉,所以碘處理后不會(huì)變藍(lán)。2.(2017·臨沂高一檢測(cè))在開(kāi)展生物學(xué)實(shí)踐活動(dòng)時(shí),對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循單一變量的原則。為了研究光對(duì)大豆生長(zhǎng)的影響,某小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):在兩只花盆里分別種相同數(shù)量的大豆苗,并進(jìn)行如下處理。在這一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,有一處不正確,需要改正的為(

)花盆光溫度水甲光亮處20℃充足乙黑暗處20℃少量A.乙花盆放在光亮處 B.甲花盆放在黑暗處C.甲花盆的溫度高于20℃ D.乙花盆澆充足的水【解析】選D。乙花盆放在黑暗處,甲花盆放在光亮處,相互對(duì)照,不需要改正,A、B不符合題意;溫度是無(wú)關(guān)變量,無(wú)關(guān)變量保持一致,都為20℃,不需要改正,C不符合題意;水是無(wú)關(guān)變量,無(wú)關(guān)變量應(yīng)保持一致且適宜,因此乙花盆水分不充足,不對(duì),乙花盆應(yīng)澆充足的水,D符合題意。主題2光合作用的過(guò)程【問(wèn)題探究】1.光反應(yīng)階段:(1)光反應(yīng)階段的條件:_____________________;場(chǎng)所:_____________。(2)光反應(yīng)階段的反應(yīng)物和產(chǎn)物:①反應(yīng)物:____________。②產(chǎn)物:____________。光照、水、酶、色素等類(lèi)囊體薄膜上H2O、ADP、PiO2、[H]和ATP(3)光反應(yīng)階段中物質(zhì)和能量的變化:①物質(zhì)變化:__________________。②能量變化:____________________________。水光解,產(chǎn)生O2和[H]光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能2.暗反應(yīng)階段:(1)暗反應(yīng)階段的條件:____________________________________________;場(chǎng)所:_____________。(2)暗反應(yīng)階段中的物質(zhì)和能量變化:CO2、光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和[H]、多種酶的催化葉綠體基質(zhì)中②能量變化:________________________________________________________。ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成糖類(lèi)(CH2O)等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能3.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的相互關(guān)系:(1)光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的物質(zhì)供應(yīng)關(guān)系:①光反應(yīng):_____________________。②暗反應(yīng):____________________。(2)在無(wú)光條件下,暗反應(yīng)能否長(zhǎng)期進(jìn)行?若暗反應(yīng)停止,光反應(yīng)能否持續(xù)進(jìn)行?為暗反應(yīng)提供[H]和ATP為光反應(yīng)提供ADP和Pi提示:①不能。因?yàn)闊o(wú)光條件下,光反應(yīng)不能進(jìn)行,光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和[H]減少,不能滿足暗反應(yīng)的需求,暗反應(yīng)將停止進(jìn)行。②不能。暗反應(yīng)停止,光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]積累過(guò)多,抑制光反應(yīng)的進(jìn)行。4.外界環(huán)境驟變對(duì)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濃度驟然變化時(shí),短時(shí)間內(nèi)將直接影響光合作用過(guò)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(xiě)下表:條件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量光照變?nèi)?CO2供應(yīng)不變____________________________光照變強(qiáng),CO2供應(yīng)不變__________________光照不變,CO2濃度變小___________________光照不變,CO2濃度變大___________________增加減少減少或沒(méi)有減少或沒(méi)有減少增加增加增加減少增加增加減少增加減少減少增加【探究總結(jié)】1.光合作用的實(shí)質(zhì):(1)物質(zhì)變化:將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,并儲(chǔ)存能量。(2)能量變化:光能→ATP中活躍的化學(xué)能→葡萄糖等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。2.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系:項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng)所葉綠體的類(lèi)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項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)物質(zhì)變化①水的光解:2H2OO2+4[H]②ATP的形成:ADP+Pi+光能ATP①CO2的固定:CO2+C52C3②C3的還原:2C3(CH2O)+C5能量變化光能→ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能→(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP;暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi②沒(méi)有光反應(yīng),暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行;沒(méi)有暗反應(yīng),光反應(yīng)最終也會(huì)停止3.光合作用過(guò)程中的元素和物質(zhì)去向:(1)氧元素(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(dòng)方向。①[H]和ATP:類(lèi)囊體薄膜→葉綠體基質(zhì)。②ADP和Pi:葉綠體基質(zhì)→類(lèi)囊體薄膜?！咎骄坑?xùn)練】1.(2017·合肥高一檢測(cè))下圖為高等綠色植物光合作用圖解,以下說(shuō)法正確的是(

)A.①是光合色素,分布在葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B.②是氧氣,可參與有氧呼吸的第二階段C.③是三碳化合物,能被還原為(CH2O)D.④是ATP,在葉綠體基質(zhì)中生成【解析】選C。葉綠體中的色素分布在葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上,A錯(cuò)誤;分析題圖可知,光反應(yīng)階段,水分解形成了②和[H],因此②是氧氣,但氧氣參與有氧呼吸的第三階段,B錯(cuò)誤;三碳化合物被[H]還原為(CH2O),C正確;④是ATP,此處ATP形成于光反應(yīng)階段,場(chǎng)所是葉綠體的類(lèi)囊體膜上,D錯(cuò)誤。2.(2017·德州高一檢測(cè))對(duì)光合作用圖解分析不正確的是(

)A.圖中為真核生物的光合作用過(guò)程B.若突然停止CO2供應(yīng),則短時(shí)間內(nèi)三碳化合物的含量將上升C.