（全程攻略 最新教师用书）2013-2014学年高中生物 第5章 第4节 二 第1课时 光合作用的探究历程和过程课件 新人教版必修1

二光合作用的原理和应用第1课时光合作用的探究历程和过程,一、光合作用的概念和探究历程1.概念,叶绿体,二氧化碳和水,光能,有机物和氧气,2.探究历程,密闭玻璃罩,绿色植物,+,不易熄灭,植物可以更新空气,阳光照射,绿叶,光能,化,学能,暗处放置,碘蒸气,淀粉,O2,18O2,水,CO2,光合作用,有机物中碳,卡尔文,循环,二、光合作用的过程填写图中挖空内容:,H,2C3,CO2,ATP,ADP+Pi,1.光反应(过程)(1)场所:_。(2)条件:_。(3)物质变化:H2O_;ADP+Pi+能量_。(4)能量变化:光能_中活跃的化学能。,叶绿体类囊体的薄膜上,光照,酶,H+O2,ATP,ATP,酶,2.暗反应(过程)(1)场所:_。(2)物质变化:CO2+C52_(CH2O);_ADP+Pi+能量。(3)能量变化:ATP中活跃的化学能_中稳定的化学能。,叶绿体内的基质,酶,酶,C3,ATP,酶,有机物,【思考辨析】1.判断正误(1)光合作用产生的O2来自于CO2和H2O中的“O”。( )【分析】光合作用产生的O2来自于H2O中的“O”。(2)绿色植物光合作用的反应物是CO2和H2O,而产物主要为有机物。( )(3)绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。( ),(4)光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。( )【分析】光反应必须在有光的条件下进行。暗反应的进行不需要光,但需要光反应提供的H和ATP,故暗反应在长时间的无光条件下,也不能进行。(5)光合作用是在叶绿体的基质和内膜上进行的。( )【分析】光反应是在类囊体的薄膜上进行的,暗反应是在叶绿体内的基质中进行的。,2.问题思考(1)在鲁宾和卡门的实验中,能否用18O同时标记H2O和CO2?试分析原因。提示：不能。若同时标记H2O和CO2,则不能区分放射性的O2是来自H2O还是CO2。(2)光合作用的两个过程是连续的,两者是如何相互影响的?提示：光反应为暗反应提供ATP和H,如果光反应停止,产生的ATP和H消耗殆尽,则暗反应也就随之停止;但如果暗反应停止,ATP和H上升到一定浓度后,对光反应也起到抑制作用而使光反应停止。,一、光合作用的探究历程1.萨克斯实验(1)实验过程:,(2)实验分析:设置了自身对照,自变量为光照,因变量是叶片颜色的变化。实验的关键是饥饿处理,使叶片中的营养物质消耗掉,避免了对实验结果的干扰。本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时,还证明了光照是光合作用的必要条件。,2.鲁宾和卡门实验(1)巧妙之处:两组实验相互对照直观地表现出氧气是来自于水中的氧,而不是来自于二氧化碳中的氧。(2)自变量为被标记的C18O2和H218O ,因变量是O2的放射性。,3.卡尔文循环(1)探究方法同位素标记法:用14C标记CO2,追踪检测放射性,探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。(2)结论:碳的转化途径:14CO2+C514C3(14CH2O)。,【警示钟】萨克斯实验和鲁宾及卡门实验的对照设计方法是不相同的。萨克斯实验的对照方式为自身对照(一半曝光与另一半遮光);而鲁宾和卡门实验的对照方式为相互对照(通过标记不同的物质:H218O与C18O2)。,【学而后思】(1)从对照实验的角度分析,普利斯特利的实验设计是否严谨?若不严谨,应该怎样补充完善实验?提示：不严谨,缺少空白对照,实验结果说服力不强。应设计一组玻璃罩内只放小鼠或蜡烛的对照组,自变量为植物。(2)在鲁宾和卡门的两组实验中,当光合速率相同时,放出的氧气质量之比是多少?提示：89。,【典例训练1】德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后,再把叶片的一部分遮光,其他部分曝光。一段时间后,将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理,结果遮光部分不变蓝,曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是(),本实验未设对照组有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的惟一原因实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉A. B.C. D.,【解题关键】解答本题的关键是:(1)明确实验的关键是要进行“饥饿”处理。(2)实验的自变量是遮光与曝光。【解析】选A。本实验中曝光部分能够变蓝是因为产生了淀粉,遮光部分不变蓝是因为没有产生淀粉,因此本实验的自变量是光照,充分说明光照下能产生淀粉;而CO2对本实验结果的影响未作研究。,【变式备选1】如图,在温室下,将3株脱淀粉(经过充分“饥饿”处理)的同种植株和相同体积的不同溶液放在钟罩内,给予相同强度的光照,本实验可以证明(),A.光合作用速率随CO2浓度增大而增大B.光合作用的必需条件是CO2C.过多的CO2阻碍光合作用D.NaHCO3能抑制光合作用【解析】选B。该实验的自变量是CO2浓度,丙组缺少CO2,乙组CO2浓度比甲组高,本实验CO2浓度值组数设置不够,不能说明光合作用速率与CO2浓度的关系。,二、光合作用中光反应和暗反应的比较1.过程图解,2.两者的区别,3.联系(1)光反应为暗反应提供H和ATP;暗反应为光反应提供ADP和Pi,即两个反应阶段相辅相成,密切联系。(2)没有光反应,暗反应缺乏H和ATP,无法进行;暗反应受阻,光反应因产物积累也不能正常进行。可见,二者相互制约。,【警示钟】(1)光照影响的不仅是光反应,而是整个光合作用,因为暗反应需要光反应的产物H、ATP。(2)叶绿体的内膜既不参与光反应也不参与暗反应,内膜上无反应所需要的酶。,【学而后思】若用放射性同位素分别标记H2O中的H和O,则能在光合作用的哪些物质中检测到放射性?提示：放射性O会存在于释放到大气中的氧气中,而放射性的H会存在于产物水和有机物中。,【典例训练2】图1表示光合作用部分过程的图解,图2表示改变光照后,与光合作用有关的C5和C3两种化合物含量的变化曲线。根据图回答:,(1)图中A表示的物质是,它由产生,其作用主要是。(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于。若用放射性同位素14C标记14CO2,则14C最终进入的物质是。(3)图2中曲线a表示的化合物是,在无光照时,其含量迅速上升的原因是:_ 。(4)曲线b表示的化合物是,在无光照时,其含量下降的原因是: 。,【解题关键】解答本题的关键有以下两点:(1)对光合作用过程图解的分析,及光合作用中物质变化的判断。(2)对光合作用过程中H、ATP、C3、C5变化的分析。,【解析】(1)光反应为暗反应提供的物质是H和ATP,由此可确定A是H,H是由水光解后经一系列过程产生的,其作用主要是用于C3的还原。(2)光反应中,光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中,14CO2的同化途径为14CO214C3(14CH2O)。(3)(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化,光照停止后,光反应停止,H和ATP含量下降,C3的还原减弱直至停止,而CO2的固定仍将进行,因此C3含量相对升高,C5含量相对下降,即a表示C3,b表示C5。,答案：(1)H水在光下分解用于C3的还原(2)太阳光能(14CH2O)(3)C3CO2与C5结合形成C3和C3不能被还原(4)C5C5与CO2结合形成C3,而C3不能被还原为C5,【互动探究】(1)图(1)中分别表示哪个过程?提示：为CO2的固定,表示C3的还原过程。(2)若用图2表示ATP和H在光照到黑暗条件下的相关变化,则对应ATP和H的变化曲线分别为哪一条?提示：均对应b曲线。,【变式备选2】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,暗反应强度降低B.光反应强度降低,暗反应强度降低C.光反应强度不变,暗反应强度降低D.光反应强度降低,暗反应强度不变,【解析】选B。缺镁则叶绿素合成不足,影响了光反应的进行,因此光反应强度降低;由于光反应产生的H和ATP减少,间接影响了暗反应的进行,因此暗反应强度也降低。,光合作用过程中各物质量的变化类题目【案例】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,其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。回答问题:,(1)图中物质A是(C3、C5)。(2)在CO2浓度为1%的环境中,物质B的浓度比物质A的浓度低,原因是_ ,将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后,物质B浓度升高的原因是 。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中,暗反应中C3和C5浓度达到稳定时,物质A的浓度将比B的_(低、高)。,(4)CO2浓度为0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的(高、低),其原因是_ 。,【审题抓准信息快速推断】,【答题规范答案警示失误】(1)C3错答：C5。错因：对C3和C5的变化来源和去向辨析不清楚。(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定,即C3和C5的含量稳定,根据暗反应的特点,此时C3的分子数是C5的2倍当CO2浓度突然降低时,C5的合成速率不变,消耗速率却减慢,导致C5积累,(3)高错答：低。错因：审题不清,要求达到稳定时C3和C5浓度的比较。(4)低CO2浓度降低时,暗反应的强度低,所需ATP和H的量少错答：高。错因：对光合作用两个阶段光反应和暗反应之间的联系不清楚。,1.(基础理论辨析题)下列过程属于光反应的是();属于暗反应的有()A.在叶绿体的基质中进行B.在叶绿体类囊体的薄膜上进行C.水分解成还原性氢并释放O2D.CO2被固定形成两分子的C3E.该过程必须是在有光照的条件下进行F.ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能,【解析】选B、C、E;A、D、F。光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的,物质变化是发生了水的分解产生O2和还原性氢,能量变化就是将光能转成了活跃的化学能;暗反应是在叶绿体内的基质中进行的,物质变化是CO2被固定形成两分子的C3,后被还原成有机物,能量变化是将ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能。,2.在光合作用过程中,光能最初用于()A.CO2的固定 B.C3的还原C.将水分解为氧和H D.将淀粉分解为葡萄糖【解析】选C。光能被转化成ATP中活跃的化学能,同时分解水产生了H和氧气。,3.(2013梅州高一检测)在植物光合作用的发现历程中,萨克斯的成就是()A.植物能够吸收CO2,同时放出O2B.叶片在光下能够产生淀粉C.光合作用释放的氧气来自于水D.追踪到光合作用中碳元素的行踪【解析】选B。萨克斯的实验是用绿叶的曝光部分和遮光部分对比,证明了在有光照的条件下,植物的光合作用产物中有淀粉。,4.在光合作用中,不需要酶参与的过程是()A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能C.三碳化合物的还原 D.ATP的形成【解析】选B。CO2的固定和C3的还原过程都需要酶的参与;ATP的形成也需要相应的酶的参与;而叶绿素吸收光能不需要酶的参与。,5.在实验室中,如果要测定藻类植物是否完成光反应,最好是检验其()A.葡萄糖的合成量 B.二氧化碳的消耗量C.叶绿体的含量 D.氧气的释放量【解析】选D。光合作用的光反应产生了氧气,而二氧化碳的消耗和葡萄糖的产生在光合作用的暗反应阶段。,6.下图表示叶绿体的结构和功能,请回答:(1)与光合作用