2024年高中生物新教材同步必修第一冊(cè) 講義 第3節(jié)　第2課時(shí)　無(wú)氧呼吸和細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用

2024年高中生物新教材同步必修第一冊(cè)講義第2課時(shí)無(wú)氧呼吸和細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.概述無(wú)氧呼吸的過(guò)程，并比較有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的異同。2.應(yīng)用細(xì)胞呼吸的原理來(lái)解決問(wèn)題。一、無(wú)氧呼吸1．無(wú)氧呼吸的場(chǎng)所：____________。2．無(wú)氧呼吸的過(guò)程(1)第一個(gè)階段：與________的第一個(gè)階段完全相同。(2)第二個(gè)階段：________________在酶(與催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成________________，或者轉(zhuǎn)化成乳酸。注意：無(wú)氧呼吸第二階段不釋放能量。3．無(wú)氧呼吸的類(lèi)型及反應(yīng)式4．無(wú)氧呼吸的概念：指細(xì)胞在__________參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過(guò)__________分解，釋放_(tái)_______能量的過(guò)程。5．細(xì)胞呼吸的概念：指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的____________，生成__________或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成________的過(guò)程。判斷正誤(1)細(xì)胞呼吸可以把蛋白質(zhì)、糖類(lèi)和脂質(zhì)的代謝聯(lián)系起來(lái)()(2)無(wú)氧呼吸過(guò)程中沒(méi)有氧氣參與，所以有[H]的積累()(3)水稻根、蘋(píng)果果實(shí)、馬鈴薯塊莖等植物器官的細(xì)胞無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物都是酒精和二氧化碳()(4)人體產(chǎn)生二氧化碳的細(xì)胞呼吸方式一定是有氧呼吸()(5)和有氧呼吸相比，無(wú)氧呼吸的兩個(gè)階段釋放的能量較少()任務(wù)一：分析無(wú)氧呼吸的過(guò)程及其與有氧呼吸的比較(一)分析無(wú)氧呼吸的過(guò)程1．嘗試寫(xiě)出無(wú)氧呼吸兩個(gè)階段的反應(yīng)式第一階段(與有氧呼吸第一階段相同)第二階段產(chǎn)生酒精大多數(shù)植物、酵母菌等產(chǎn)生乳酸高等動(dòng)物、乳酸菌和少數(shù)植物器官(馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等)2.為什么無(wú)氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP，但要進(jìn)行第二階段反應(yīng)呢？(提示信息：已知細(xì)胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能運(yùn)出細(xì)胞。)________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．不同細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)物不同的直接原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．1mol葡萄糖有氧呼吸能釋放2870kJ的能量，而1mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只釋放196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量?jī)?chǔ)存在A(yíng)TP中。據(jù)此分析，在進(jìn)行無(wú)氧呼吸過(guò)程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解釋放的能量的主要去向分別是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________5．骨骼肌中的丙酮酸被還原成乳酸，大部分從活躍的肌細(xì)胞中擴(kuò)散到血液，然后又通過(guò)血液帶回肝，在肝中重新轉(zhuǎn)化成葡萄糖。從物質(zhì)和能量角度解釋乳酸在肝臟中重新轉(zhuǎn)化成葡萄糖的意義是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．請(qǐng)從競(jìng)爭(zhēng)的角度思考，乳酸菌通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸的意義是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(二)比較有氧呼吸和無(wú)氧呼吸列表比較有氧呼吸和無(wú)氧呼吸項(xiàng)目有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)場(chǎng)所條件需氧、酶不需氧、產(chǎn)物能量大量少量相同點(diǎn)過(guò)程葡萄糖分解為丙酮酸階段相同實(shí)質(zhì)意義為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量“三看法”判斷細(xì)胞呼吸的方式(以葡萄糖為底物)(1)一看——反應(yīng)物和產(chǎn)物①消耗O2或產(chǎn)物中有H2O，一定存在有氧呼吸。②產(chǎn)物中有酒精或乳酸，一定存在無(wú)氧呼吸。(2)二看——物質(zhì)的量的關(guān)系根據(jù)CO2釋放量與O2消耗量判斷①不消耗O2，釋放CO2→只進(jìn)行產(chǎn)酒精的無(wú)氧呼吸。②不消耗O2，不釋放CO2→只進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無(wú)氧呼吸或細(xì)胞已死亡。③CO2釋放量等于O2吸收量→只進(jìn)行有氧呼吸或既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無(wú)氧呼吸。④CO2釋放量大于O2吸收量→既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行產(chǎn)酒精的無(wú)氧呼吸。(3)三看——反應(yīng)的場(chǎng)所①真核細(xì)胞：若整個(gè)細(xì)胞呼吸過(guò)程均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，則為無(wú)氧呼吸；若部分過(guò)程在線(xiàn)粒體中進(jìn)行，則為有氧呼吸。②原核細(xì)胞：原核細(xì)胞沒(méi)有線(xiàn)粒體，故原核細(xì)胞的細(xì)胞呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞膜上進(jìn)行，其呼吸方式應(yīng)根據(jù)產(chǎn)物判斷。1．如圖是真核生物的細(xì)胞呼吸過(guò)程圖解，圖中①～⑤表示代謝過(guò)程，X、Y代表物質(zhì)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．過(guò)程②和⑤分別發(fā)生在線(xiàn)粒體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B．物質(zhì)Y可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃C．圖中能生成ATP的代謝過(guò)程有①③④⑤D．人體細(xì)胞內(nèi)⑤不能進(jìn)行是因?yàn)槿鄙俅呋撨^(guò)程的酶2．(2023·江蘇無(wú)錫高一期末)如圖表示蘋(píng)果組織細(xì)胞中CO2釋放量和O2吸收量的變化(均以葡萄糖為呼吸底物)。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．圖中氧濃度為a時(shí)只有無(wú)氧呼吸B．圖中氧濃度為b時(shí)，若CO2釋放量為8mol和O2吸收量為4mol，則此時(shí)無(wú)氧呼吸消耗的有機(jī)物多C．a(chǎn)、b、c、d四個(gè)濃度中，c是適合儲(chǔ)藏蘋(píng)果的氧濃度D．圖中氧濃度為d時(shí)有酒精產(chǎn)生二、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用1．包扎傷口時(shí)，需要選用______的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料。2．釀酒時(shí)要先通氣后密封，通氣的目的是__________________________________，密封的目的是________________________________________________________________________。3．對(duì)花盆里的土壤經(jīng)常進(jìn)行________。4．糧食儲(chǔ)藏需要的條件是_____________；蔬菜、水果儲(chǔ)藏的條件是_________________和適宜的________________________________________________________________________。判斷正誤(1)用透氣的消毒紗布包扎傷口，目的是保證傷口處細(xì)胞的有氧呼吸()(2)無(wú)氧和零下低溫的環(huán)境有利于水果保鮮()(3)及時(shí)排澇，能防止水稻根細(xì)胞受酒精毒害()任務(wù)二：氧氣對(duì)細(xì)胞呼吸的影響1．原理由曲線(xiàn)判斷O2濃度對(duì)無(wú)氧呼吸和有氧呼吸的影響分別是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．實(shí)踐應(yīng)用(1)在儲(chǔ)藏蔬菜或水果時(shí)，為降低細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗，儲(chǔ)藏室內(nèi)的氧氣應(yīng)調(diào)節(jié)到圖中的____點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度。(2)為什么農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要通過(guò)中耕松土，提高作物產(chǎn)量？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)我們天天吃的饅頭松軟可口，可是利用酵母發(fā)面時(shí)，面塊開(kāi)始硬，后來(lái)軟，而且表面有水珠出現(xiàn)，你知道是什么原因嗎？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時(shí)，要給培養(yǎng)裝置通氣或進(jìn)行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時(shí)，卻需要密封發(fā)酵。①為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？________________________________________________________________________________________________________________________________________________②在密封發(fā)酵時(shí)，酵母菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為酒精對(duì)它自身有什么意義？________________________________________________________________________________________________________________________________________________影響細(xì)胞呼吸的因素及其應(yīng)用(1)內(nèi)因①遺傳特性：不同種類(lèi)的植物細(xì)胞呼吸速率不同。實(shí)例：旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽(yáng)生植物。②生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期：同一植物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期細(xì)胞呼吸速率不同。實(shí)例：幼苗期細(xì)胞呼吸速率高，成熟期細(xì)胞呼吸速率低。③器官類(lèi)型：同一植物的不同器官細(xì)胞呼吸速率不同。實(shí)例：生殖器官大于營(yíng)養(yǎng)器官。(2)外因①溫度a．影響：細(xì)胞呼吸是一系列酶促反應(yīng)，溫度通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響細(xì)胞呼吸速率。細(xì)胞呼吸的最適溫度一般在25～35℃之間。b．應(yīng)用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(低溫儲(chǔ)存食品,大棚栽培在夜間和陰天適當(dāng)降溫,溫水和面發(fā)得快))②氧氣a．影響(如圖)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2對(duì)無(wú)氧呼吸過(guò)程有抑制作用。Ⅰ.O2濃度＝0時(shí)，只進(jìn)行無(wú)氧呼吸。Ⅱ.0<O2濃度<10%時(shí)，同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸。Ⅲ.O2濃度≥10%時(shí)，只進(jìn)行有氧呼吸。Ⅳ.O2濃度＝5%時(shí)，有機(jī)物消耗最少。b．應(yīng)用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(中耕松土促進(jìn)植物根部有氧呼吸,無(wú)氧發(fā)酵過(guò)程需要嚴(yán)格控制無(wú)氧,環(huán)境,低氧儲(chǔ)存糧食、水果和蔬菜))③水分a．影響eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(水作為有氧呼吸的反應(yīng)物可直接參,與反應(yīng),水作為生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)影響反,應(yīng)的進(jìn)行,在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸速率隨含,水量的增加而加快，隨含水量的,減少而減慢))b．應(yīng)用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(糧食在入倉(cāng)前要進(jìn)行晾曬處理,干種子萌發(fā)前要進(jìn)行浸泡處理))④CO2a．影響：CO2是細(xì)胞呼吸的最終產(chǎn)物，積累過(guò)多會(huì)抑制細(xì)胞呼吸的進(jìn)行。如圖：b．應(yīng)用：適當(dāng)增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。3．《齊民要術(shù)》中記載了利用蔭坑儲(chǔ)存葡萄的方法(如圖所示)。目前我國(guó)果蔬主產(chǎn)區(qū)普遍使用大型封閉式氣調(diào)冷藏庫(kù)(充入氮?dú)馓鎿Q部分空氣)，延長(zhǎng)了果蔬保鮮時(shí)間，增加了農(nóng)民收益。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．蔭坑和氣調(diào)冷藏庫(kù)的低溫和低氧條件減緩了果蔬中營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)的分解B．蔭坑中儲(chǔ)存的果蔬，其線(xiàn)粒體內(nèi)膜上的[H]與O2反應(yīng)產(chǎn)生H2O，并釋放能量C．氣調(diào)冷藏庫(kù)中的低溫條件可以降低細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線(xiàn)粒體中酶的活性，降低呼吸速率D．儲(chǔ)存水果時(shí)，蔭坑和氣調(diào)冷藏庫(kù)中的CO2濃度增大，CO2全部來(lái)源于水果的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)4．如圖表示大氣溫度及氧濃度對(duì)植物組織內(nèi)產(chǎn)生CO2的影響，下列相關(guān)敘述不正確的是()A．從圖甲可知細(xì)胞呼吸最旺盛的溫度為B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度B．圖甲曲線(xiàn)變化的主要原因是溫度影響與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶的活性C．圖乙中DE段有氧呼吸逐漸減弱，EF段有氧呼吸逐漸增強(qiáng)D．和D、F點(diǎn)相比，圖乙中E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氧濃度更有利于儲(chǔ)藏水果和蔬菜第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.嘗試提取綠葉中的色素，簡(jiǎn)述綠葉中色素的種類(lèi)及功能。2.說(shuō)明葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。一、捕獲光能的色素1．提取綠葉中的色素(1)原理：綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑__________中。(2)實(shí)驗(yàn)用品及作用(3)實(shí)驗(yàn)步驟2．分離綠葉中的色素(1)原理：不同色素在層析液中的________不同，________的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢。(2)實(shí)驗(yàn)步驟(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析3．色素的吸收光譜(1)光譜：陽(yáng)光是由______________組合成的復(fù)合光，在穿過(guò)三棱鏡時(shí)，不同波長(zhǎng)的光會(huì)分散開(kāi)，形成不同顏色的光帶，稱(chēng)為光譜。(2)色素的吸收光譜判斷正誤(1)提取色素時(shí)加碳酸鈣的目的是使研磨更充分()(2)綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴(kuò)散得越快()(3)葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍(lán)紫光()(4)植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因?yàn)槿~片中的葉綠體吸收了綠光()(5)在干燥濾紙條一端1厘米處用鋼筆畫(huà)一條細(xì)的橫線(xiàn)()任務(wù)一：分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果(一)色素的提取閱讀教材P98的“探究·實(shí)踐”，回答相關(guān)問(wèn)題：1．已知色素存在于葉片的葉綠體中，提取色素時(shí)要破碎細(xì)胞及葉綠體，使色素充分釋放。在酸性條件下，葉綠素分子卟啉環(huán)中的鎂離子可以被氫離子取代，導(dǎo)致葉綠素被破壞。試分析色素提取時(shí)加入碳酸鈣的作用是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．研磨時(shí)應(yīng)注意什么？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．過(guò)濾時(shí)漏斗基部的尼龍布能否用濾紙?zhí)娲?？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．某實(shí)驗(yàn)小組得到的色素提取液顏色過(guò)淺，請(qǐng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟分析可能的原因有哪些？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(二)色素的分離1．制備濾紙條時(shí)為什么要減去兩角？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．濾液細(xì)線(xiàn)的畫(huà)線(xiàn)原則是什么？待濾液干后，再重畫(huà)一到兩次的目的是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．為何濾液細(xì)線(xiàn)不能觸及層析液？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．濾紙條上色素帶的分布情況說(shuō)明了什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(三)結(jié)合色素的吸收光譜分析實(shí)際問(wèn)題1．冬季時(shí)，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)該選紅色、藍(lán)色還是無(wú)色的大棚塑料薄膜？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．陰天時(shí)，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，在功率相同的情況下，應(yīng)選擇什么顏色(“藍(lán)紫光和紅光”或“白光”)的照明燈為蔬菜補(bǔ)充光源？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________知識(shí)鏈接葉子為什么會(huì)變色新生的樹(shù)葉通常為綠色，這是由于新生葉子中主要含葉綠素與類(lèi)胡蘿卜素，其中葉綠素含量多(約占3/4)，葉綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射出來(lái)的緣故。在春季與夏季，植物為了生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生大量的葉綠素進(jìn)行光合作用，所以此時(shí)葉子多呈綠色。樹(shù)葉變黃是由于樹(shù)葉中的各種色素在秋季來(lái)臨之時(shí)會(huì)發(fā)生分解。樹(shù)葉中的營(yíng)養(yǎng)會(huì)被重新分配給樹(shù)干與樹(shù)根，以備過(guò)冬。而葉綠素的分解速度比葉黃素等快很多，葉綠素迅速分解完，葉黃素的顏色顯露出來(lái)。因此秋季樹(shù)葉多呈黃色。而樹(shù)葉變紅則是因?yàn)楫?dāng)溫度低于7℃時(shí)，樹(shù)葉中會(huì)生成花青素?；ㄇ嗨厥侵参锘ò曛兄饕娘@色物質(zhì)，如玫瑰、牡丹等。在樹(shù)葉落地后，樹(shù)葉中的各種色素會(huì)逐漸降解，這時(shí)殘留于葉中“單寧”的顏色——褐色便呈現(xiàn)出來(lái)，因此落葉最后呈褐色。1．某同學(xué)在進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了以下操作：①將5g新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無(wú)水乙醇后直接進(jìn)行研磨；②將預(yù)備好的濾紙條一端剪去兩角，在距這一端1cm處用鋼筆畫(huà)一條橫線(xiàn)；③為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，將濾液細(xì)線(xiàn)畫(huà)粗些；④將濾紙條畫(huà)有濾液細(xì)線(xiàn)的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細(xì)線(xiàn)浸入層析液中。該同學(xué)的操作有誤的是()A．① B．①②C．①②③ D．①②③④2．某實(shí)驗(yàn)小組利用新鮮的綠葉為材料，進(jìn)行綠葉中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)分離綠葉中的色素常用紙層析法，該方法的原理是________________________________________________________________________________________________________________。A、B是濾紙條上的標(biāo)記，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知層析液最先所處的位置是________(填“A”或“B”)處。(2)在色素的提取與分離過(guò)程中，偶然發(fā)現(xiàn)某植株缺失第Ⅲ條色素帶。缺失第Ⅲ條色素帶的植株不能合成________，導(dǎo)致對(duì)________光的吸收能力明顯減弱。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1．葉綠體的形態(tài)：一般呈扁平的________或________。2．葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖(1)結(jié)構(gòu)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(外表：①,內(nèi)部\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(②,③：由堆疊而成))))↓決定(2)功能：進(jìn)行________的場(chǎng)所?！C明(3)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)：需氧細(xì)菌只分布在______被光束照射的部位。3．葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(1)在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的__________。(2)在__________上和________________中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。任務(wù)二：分析葉綠體的功能1．實(shí)驗(yàn)選擇水綿和需氧細(xì)菌作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)是：水綿的葉綠體呈__________分布，便于觀(guān)察；用需氧細(xì)菌可確定____________的部位。2．為何要除去小室中原有的空氣？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．在黑暗中用極細(xì)光束照射水綿有何巧妙之處？________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．為何把載有水綿的臨時(shí)裝片又暴露于光下？________________________________________________________________________________________________________________________________________________5．由此實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．在恩格爾曼的第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________7．綜合上述分析，你認(rèn)為葉綠體具有什么功能？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3.如圖為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述不正確的是()A．①具有選擇透過(guò)性B．吸收光能的色素分布在②上C．與光合作用有關(guān)的酶只分布在③中D．葉綠體具有雙層膜4.德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究光合作用的吸收光譜。他將三棱鏡產(chǎn)生的散射光投射到絲狀水綿體上，并在水綿懸液中放入需氧細(xì)菌，觀(guān)察細(xì)菌的聚集情況(如圖所示)。他由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出光合作用在紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)最強(qiáng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路是()A．細(xì)菌對(duì)不同的光反應(yīng)不一，細(xì)菌聚集多的地方，細(xì)菌光合作用強(qiáng)B．需氧細(xì)菌聚集多的地方，O2濃度高，水綿光合作用強(qiáng)C．需氧細(xì)菌聚集多的地方，產(chǎn)生的有機(jī)物多，水綿光合作用強(qiáng)D．需氧細(xì)菌大量消耗O2，使水綿的光合速率大幅度加快第2課時(shí)光合作用的原理[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.說(shuō)明光合作用以及對(duì)它的認(rèn)識(shí)過(guò)程。2.掌握光合作用過(guò)程中的物質(zhì)變化和能量變化。1．光合作用的概念2．光合作用的反應(yīng)式化學(xué)反應(yīng)式：____________________________________________________________。3．探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)時(shí)間/發(fā)現(xiàn)者內(nèi)容19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開(kāi)，____被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有________作用，而且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾(英國(guó))在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，在光照下______________1941年魯賓、卡門(mén)(美國(guó))用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來(lái)源，H218O＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→植物→O2，得出光合作用釋放的氧全部來(lái)自____1954、1957年阿爾農(nóng)(美國(guó))在光照下，葉綠體可合成____，這一過(guò)程總是與____________相伴隨4.光合作用過(guò)程(1)光反應(yīng)階段①條件：____________。②場(chǎng)所：____________。③物質(zhì)變化a．將H2O分解為_(kāi)_______，其中H＋與NADP＋結(jié)合形成NADPH。b．使ADP和Pi反應(yīng)形成______。④能量變化：將光能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在______________中的化學(xué)能。(2)暗反應(yīng)階段①條件：________都能進(jìn)行。②場(chǎng)所：____________。③過(guò)程(卡爾文循環(huán))a．CO2的固定：C5＋CO2eq\o(→,\s\up7(酶))______。b．C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))(CH2O)＋C5。④能量變化：NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能變?yōu)開(kāi)___________________。(3)光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供______________________________________________________，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供______________________________________________________。判斷正誤(1)植物在夜晚不能進(jìn)行光反應(yīng)，只能進(jìn)行暗反應(yīng)()(2)光合作用中ATP的移動(dòng)方向是從葉綠體基質(zhì)到類(lèi)囊體薄膜()(3)光合作用中ADP的移動(dòng)方向是從葉綠體基質(zhì)到類(lèi)囊體薄膜()(4)光合作用過(guò)程中產(chǎn)生的ATP可以為細(xì)胞內(nèi)的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量()(5)14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)()任務(wù)：分析光合作用原理的探索實(shí)驗(yàn)1．建構(gòu)概念——光反應(yīng)資料11937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，在光照下可以釋放出O2。(1)根據(jù)資料1，嘗試補(bǔ)充完整希爾的實(shí)驗(yàn)表達(dá)式。(2)希爾實(shí)驗(yàn)可以證明O2來(lái)自H2O，能否確定O2全部來(lái)自H2O?________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)若要證明氧氣全部來(lái)自H2O或CO2，可采用什么方法？________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料21941年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來(lái)源，他們用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成Heq\o\al(18,2)O和C18O2，然后進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：(4)推測(cè)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料31954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)等用游離的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在給葉綠體光照時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時(shí)，體系中就會(huì)有ATP的產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。(5)根據(jù)該實(shí)驗(yàn)?zāi)憧梢缘贸鍪裁唇Y(jié)論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．建構(gòu)概念——暗反應(yīng)資料1光合作用的產(chǎn)物除了O2，還有糖類(lèi)等有機(jī)物。20世紀(jì)40年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文等用小球藻作實(shí)驗(yàn)材料，利用同位素示蹤法追蹤了CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑。實(shí)驗(yàn)處理為光照、提供14CO2；不同時(shí)間(幾十秒內(nèi)、幾秒內(nèi)、1秒以?xún)?nèi))把小球藻放入煮沸的酒精中，立刻殺死小球藻再用紙層析分離，最后鑒定放射性物質(zhì)，結(jié)果為：①向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2，光照30秒后檢測(cè)產(chǎn)物，14C分布于多種化合物中，有C3、C5、C6等化合物。②在光照5秒后，卡爾文檢測(cè)到含有放射性的五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)。③光照時(shí)間為幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。(1)請(qǐng)據(jù)上述結(jié)果大致描述出CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的過(guò)程中C的轉(zhuǎn)移途徑。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料2卡爾文又通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如果光照下突然中斷CO2供應(yīng)，C3急劇減少而C5增加。(2)根據(jù)卡爾文的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)推測(cè)C3與C5之間的關(guān)系。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料31954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)的離體葉綠體實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果如下：組別條件過(guò)程現(xiàn)象1黑暗提供CO2、NADPH、ATP產(chǎn)生(CH2O)2黑暗提供CO2，不提供NADPH、ATP不產(chǎn)生(CH2O)3光照提供CO2，不提供NADPH、ATP產(chǎn)生(CH2O)(3)通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的分析，你可以得出什么結(jié)論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．列表比較光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的區(qū)別和聯(lián)系比較項(xiàng)目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別反應(yīng)場(chǎng)所反應(yīng)速度與光的關(guān)系必須在下進(jìn)行不需要葉綠素和光，需要多種酶物質(zhì)變化①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(色素))2H＋＋eq\f(1,2)O2＋2e－②NADPH的合成：NADP＋＋2H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH＋H＋③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))C5＋(CH2O)③ATP的水解：ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量④NADPH的分解：NADPHeq\o(→,\s\up7(酶))NADP＋＋H＋＋2e－能量變化聯(lián)系①兩個(gè)反應(yīng)階段相輔相成，密切聯(lián)系：光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供；暗反應(yīng)推動(dòng)光反應(yīng)，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供和NADP＋；②沒(méi)有光反應(yīng)，暗反應(yīng)因缺乏NADPH和ATP而無(wú)法進(jìn)行；暗反應(yīng)受阻，光反應(yīng)因產(chǎn)物積累也不能正常進(jìn)行。可見(jiàn)，二者相互制約1．光反應(yīng)的過(guò)程如圖為放大的類(lèi)囊體薄膜結(jié)構(gòu)的模式圖。PSⅡ和PSⅠ是色素和一些蛋白形成的色素復(fù)合體，上面的色素可以吸收光能，分解水產(chǎn)生氧氣、氫離子和電子，有的膜蛋白用來(lái)傳遞氫離子，造成膜兩側(cè)氫離子具有濃度差；有的膜蛋白傳遞電子給NADP＋，在某種膜蛋白的催化下合成NADPH；還有的膜蛋白是ATP合成酶，利用膜兩側(cè)的氫離子濃度差催化合成ATP。同時(shí)，光能轉(zhuǎn)變成的化學(xué)能就儲(chǔ)存在了ATP和NADPH中。2．光合作用過(guò)程中元素的轉(zhuǎn)移途徑(1)光合作用過(guò)程中O元素的轉(zhuǎn)移途徑H218O→18O2；C18O2→C3→(CH218O)。(2)光合作用過(guò)程中C元素的轉(zhuǎn)移途徑14CO2→14C3→(14CH2O)＋14C5。3．來(lái)源—去路法分析物質(zhì)含量的變化(1)如圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原。當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時(shí)，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化：(2)光合作用過(guò)程中相關(guān)物質(zhì)的變化規(guī)律1．希爾從細(xì)胞中分離出葉綠體，并發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有CO2時(shí)，給予葉綠體光照，就能放出O2，同時(shí)使電子受體還原。希爾反應(yīng)是：H2O＋氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體＋1/2O2。在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，阿爾農(nóng)又發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體，不供給CO2時(shí)，既積累NADPH也積累ATP；進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，撤去光照，供給CO2，發(fā)現(xiàn)NADPH和ATP被消耗，并產(chǎn)生有機(jī)物。下列關(guān)于希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)的敘述，不正確的是()A．光合作用釋放的O2來(lái)自水而不是CO2B．NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類(lèi)囊體的薄膜上C．希爾反應(yīng)與CO2合成有機(jī)物的過(guò)程是兩個(gè)過(guò)程D．光合作用的光反應(yīng)過(guò)程為CO2合成有機(jī)物提供ATP和NADPH2．如圖是光合作用過(guò)程的圖解，其中A～G代表物質(zhì)，a、b、c代表生理過(guò)程。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．圖中a過(guò)程發(fā)生在類(lèi)囊體薄膜上B．若光照突然停止，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中F的含量會(huì)增加C．c過(guò)程是CO2固定，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中D．E接受C和NADPH釋放的能量并被NADPH還原第3課時(shí)光合作用原理的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。2.關(guān)注光合作用原理的應(yīng)用。1．光合作用的強(qiáng)度(1)概念：簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是指植物在________內(nèi)通過(guò)光合作用__________________。(2)意義：直接關(guān)系______________，研究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素很有現(xiàn)實(shí)意義。2．探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響的實(shí)驗(yàn)3．影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素(1)確定依據(jù)：根據(jù)光合作用的反應(yīng)式可以知道，光合作用的原料——________，動(dòng)力——________，都是影響光合作用強(qiáng)度的因素。因此，只要影響到原料、能量的供應(yīng)，都可能是影響光合作用強(qiáng)度的因素。(2)舉例分析：環(huán)境中CO2濃度，葉片氣孔開(kāi)閉情況，都會(huì)因影響__________而影響光合作用的進(jìn)行。葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，影響葉綠體的______________的因素，如無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、病蟲(chóng)害，也會(huì)影響光合作用強(qiáng)度。此外，光合作用需要眾多的酶參與，因此影響______的因素(如溫度)，也是影響因子。4．化能合成作用(1)概念：利用體外環(huán)境中的某些________氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造________的合成作用。(2)實(shí)例硝化細(xì)菌eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能量來(lái)源：將釋放的,能量,反應(yīng)物：,產(chǎn)物：))判斷正誤(1)植物的光合作用和細(xì)胞呼吸總是同時(shí)進(jìn)行()(2)能進(jìn)行光合作用的生物是自養(yǎng)生物()(3)自養(yǎng)生物都是利用光能把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物()任務(wù)：探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響1．本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？如何控制？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．本實(shí)驗(yàn)的因變量是什么？檢測(cè)指標(biāo)是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．水中圓形小葉片在強(qiáng)、中、弱不同光照條件下，分別呈現(xiàn)上浮、沉到水底的狀況，原因及葉肉細(xì)胞的氣體交換圖分析如下：(1)在黑暗情況下，植物葉片__________，吸收________，產(chǎn)生的二氧化碳較易溶于水，所以葉片沉到水底。葉肉細(xì)胞氣體交換圖如圖：(2)在弱光下，此時(shí)的光合作用強(qiáng)度__________細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，葉片中仍然沒(méi)有足夠的氧氣，葉片仍然沉到水底。葉肉細(xì)胞氣體交換圖如圖：(3)在中、強(qiáng)光下，葉片上浮，試分析其原因并在下圖中繪制葉肉細(xì)胞氣體交換圖。________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．請(qǐng)?jiān)谙聢D中繪制光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響曲線(xiàn)。影響光合作用的因素及應(yīng)用(1)光照強(qiáng)度光是綠色植物光合作用的能量來(lái)源，光照強(qiáng)度直接影響光合速率。①原理：光直接影響光反應(yīng)階段，制約NADPH和ATP的生成，進(jìn)而制約暗反應(yīng)階段。②曲線(xiàn)分析(如圖)在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而加快，但當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定強(qiáng)度時(shí)，光合速率不再加快，甚至降低(細(xì)胞灼傷)。③生產(chǎn)應(yīng)用a．陰雨天適當(dāng)補(bǔ)充光照，及時(shí)對(duì)大棚除霜消霧。b．陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合速率等于呼吸速率時(shí)的光照強(qiáng)度)和光飽和點(diǎn)(光合速率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的最小光照強(qiáng)度)一般都比