高中生物 5.4.2.1 光合作用的探究历程和过程课件 新人教版必修1.ppt

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 1 主要场所 2 能量来源 3 反应物 4 产物 5 实质 合成有机物 储存能量 叶绿体 光能 二氧化碳和水 有机物和氧气 2 探究历程 连线 二 光合作用的过程1 反应式 2 过程解读 1 填写图中字母所代表的物质 a b c d co2 h2o o2 c3 co2 h ch2o o2 2 光反应 过程 叶绿体的类囊体的薄膜上 光照 h o2 atp atp 3 暗反应 过程 叶绿体的基质 c3 atp 有机物 1 思考辨析下列说法的正误 1 只有具有叶绿体的生物才能进行光合作用 2 光合色素吸收的光能全部储存在atp中 3 光反应和暗反应在叶绿体的不同部位进行 4 光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行 答案 1 分析 蓝藻没有叶绿体 但含有光合色素和相应的酶 可以进行光合作用 2 分析 h 中也储存有部分能量 3 4 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 2 光合作用的实质是 a 把co2转换成atpb 产生化学能储存在有机物中c 把光能转变成化学能 储存在atp中d 把无机物转化成有机物 把光能转变成化学能 解析 选d 光合作用的实质是指将h2o和co2转化为有机物 将光能转变为化学能 储存在有机物中 3 光合作用过程中能量的转变过程是 a 光能 adp中活跃的化学能 稳定的化学能b 光能 叶绿体中活跃的化学能 稳定的化学能c 光能 atp中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能d 光能 稳定的化学能 活跃的化学能 解析 选c 光合作用分为光反应和暗反应两个阶段 光反应将光能转变为储存在atp中活跃的化学能 暗反应将atp中的能量转变为有机物中稳定的化学能 4 下列物质中 可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有 a 水 二氧化碳 atpb 氧气 水 atpc 水 adp pid adp c3 水 解析 选c 在叶绿体类囊体薄膜上进行光反应过程 由adp和pi形成atp 以及水光解产生o2和 h 5 光合作用释放出的o2来自参加反应的 a co2b h2oc co2和h2od c6h12o6 解析 选b 根据鲁宾和卡门的实验 证明光合作用释放的o2来自反应物中的水 6 光反应阶段的产物中 能用于暗反应阶段的有 a h 和atpb 酶和 h c h 和o2d h atp和酶 解析 选a 光反应阶段产生的 h 用于c3的还原 产生的atp为c3还原提供能量 7 在暗反应阶段 生成c3的反应物有 a co2和c5b h2o和c5c o2和c5d co2和h2o 解析 选a 暗反应阶段 外界的co2和叶绿体内的c5反应生成两分子的c3 8 下列有关光反应和暗反应关系的叙述中 错误的是 a 光反应和暗反应是毫无联系的两个过程b 暗反应是光反应的继续c 暗反应可以在黑暗中进行 光反应不行d 光反应为暗反应做了能量准备 解析 选a 光反应为暗反应提供 h 和atp 暗反应为光反应提供adp和pi 所以两者是相互联系的 一 光合作用探究历程的实验分析1 萨克斯实验 1 实验过程 2 实验分析 实验设计 设置了对照实验 自变量为有无光照 因变量是有无淀粉产生 关键操作 饥饿处理 使叶片中的营养物质消耗掉 避免对实验结果产生干扰 实验结论 本实验证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉 2 鲁宾和卡门实验 1 探究方法 同位素标记法 2 实验过程 3 实验分析 实验设计 设置对照实验 自变量为不同的标记物质 被标记的c18o2或h218o 因变量是o2中有无18o 实验结论 光合作用产生的氧气来自水中的氧 而不是来自二氧化碳中的氧 3 卡尔文循环 1 探究方法 同位素标记法 用14c标记的14co2 追踪检测放射性 探明碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 2 实验结论 碳的转化途径 14co2 14c3 14ch2o 点拨 萨克斯与鲁宾和卡门设计实验对照方法不同 1 萨克斯实验 自身对照 同一实验对象的不同部位 进行不同的处理 一半曝光 另一半遮光 2 鲁宾和卡门实验 相互对照 条件相同的两组材料 分别标记不同的物质 一组为h218o 另一组为c18o2 微思考 1 萨克斯的曝光实验能证明淀粉是在叶绿体中产生的吗 提示 不能 萨克斯的实验只能证明光合作用产生淀粉 但不能证明淀粉是在叶绿体中生成的 2 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 则不能区分产生的18o是来自h2o还是来自co2 1 光合作用探究历程实验的方法和结论 人们对光合作用的认识和探究经历了漫长的历程 下列关于光合作用的探究历程的叙述 不正确的是 a 萨克斯将叶片在暗处放置几小时 然后一半遮光 一半曝光处理 得出光合作用需要光照才能进行的结论b 恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验 得出氧气是由叶绿体释放出来的结论c 梅耶根据能量转化与守恒定律 指出植物在进行光合作用时把光能转换成化学能储存起来d 鲁宾和卡门利用同位素标记法 证明光合作用释放的氧气来自水 解题关键 解答本题的基本思路 分析不同实验现象 得出相关结论 证明光合作用的场所 条件 原料 产物及能量变化 解析 选a 萨克斯进行的叶片遮光和曝光实验证明了叶片在光下能产生淀粉 故a错误 恩格尔曼的水绵实验证明了氧气由叶绿体释放出来 叶绿体是进行光合作用的场所 故b正确 梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出 植物进行光合作用时 把光能转换成化学能储存起来 故c正确 鲁宾和卡门用氧的同位素18o分别标记h2o和co2 有力地证明了光合作用释放的氧气来自水 2 同位素标记法的应用 下列科学家的经典研究中 采取了同位素标记法的是 恩格尔曼发现光合作用的部位 梅耶指出植物通过光合作用把光能转换为化学能 鲁宾和卡门证明了光合作用释放的o2来自水 卡尔文探明了co2中碳在光合作用中的转移途径a b c d 解题关键 明确同位素标记法是追踪同位素标记的化合物 弄清化学反应的详细过程 解析 选d 鲁宾和卡门的实验中用18o分别标记h2o和co2 证明了光合作用释放的氧气来自水 卡尔文用14c探明了co2中的碳在光合作用中转化为有机物中的碳的途径 延伸探究 1 题1的b项选择水绵作为实验材料的优点有哪些 提示 水绵的叶绿体呈螺旋式带状 便于观察 2 题2 中卡尔文探明了14co2在光合作用中的转移途径是如何进行的 提示 由14co2 14c3 14ch2o 变式训练 1 英国科学家普利斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内 蜡烛不容易熄灭 对这一现象的合理解释是 a 植物可以吸收co2b 蜡烛燃烧所需物质来自绿色植物c 绿色植物在烛光下能制造有机物d 绿色植物在烛光下能释放氧气 解析 选d 蜡烛燃烧时消耗氧气 氧气来自植物的光合作用 2 德国植物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 漂洗再用碘蒸气处理 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唯一原因 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 充分说明光照下绿叶能产生淀粉 而co2对本实验结果的影响未作研究 二 光合作用中光反应和暗反应的分析1 光反应阶段过程分析 1 图示 2 分析 2 暗反应阶段过程分析 1 图示 2 分析 3 光反应和暗反应之间的联系 1 物质联系 光反应阶段产生的 h 用于暗反应中c3的还原 暗反应为光反应提供adp和pi用于atp的合成 2 能量联系 光反应阶段产生的atp中的活跃化学能 在暗反应阶段转化为储存在糖类等有机物中的稳定的化学能 点拨 1 叶绿体的内膜既不参与光反应 也不参与暗反应 2 暗反应不能长时间在无光的条件下进行 3 叶绿体中的adp和atp移动的方向相反 adp的移动方向 叶绿体基质 类囊体薄膜 atp的移动方向 类囊体薄膜 叶绿体基质 拓展深化 光合作用过程图解 微思考 1 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会存在于光合作用产生的氧气中 而放射性h会存在于产物水和有机物中 2 光反应产生的 h 是否含有活跃的化学能 h 和atp参与co2的固定吗 提示 h 含有活跃的化学能 h 和atp只参与c3的还原 不参与co2的固定 3 c3和c5的含量会随着暗反应的进行而减少吗 提示 暗反应过程中的c3和c5是循环产生的 两者含量不会随着反应进行而减少 1 光合作用过程分析 如图表示光合作用部分过程的图解 请据图回答 1 图中 表示过程 表示过程 过程发生的场所为 2 图中a表示的物质是 它由 产生 其作用主要是 3 图中atp形成所需的能量最终来自 若用放射性同位素14c标记14co2 则14c最终进入的物质是 解题关键 解答本题的关键有两点 1 明确该示意图表示的过程为光合作用的暗反应阶段 2 准确分析出a 所代表的含义 解析 1 分析题图可知 该图表示光合作用暗反应过程 其中 表示二氧化碳的固定 表示c3的还原 暗反应阶段发生在叶绿体的基质中 2 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 3 在光反应中 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14co2 14c3 14ch2o 答案 1 二氧化碳的固定c3的还原叶绿体的基质 2 h 水在光下分解用于c3的还原 3 光能 14ch2o 2 光合作用过程中c3和c5含量变化 如图表示改变光照后 与光合作用有关的c3和c5两种化合物含量的变化曲线 根据图回答 1 图中曲线a表示的化合物是 在无光照时 其含量迅速上升的原因是 2 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 依据坐标中a b两条曲线物质含量的变化 判断出所代表的物质 2 正确分析因光照导致的c3 c5含量的变化情况 解析 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 c3co2与c5继续结合形成c3 缺少atp和 h c3不能被还原 2 c5c5与co2继续结合形成c3 而缺少atp和 h c3不能被还原为c5 延伸探究 1 若题1图中 过程不能正常进行 则c3的含量如何变化 提示 co2固定仍进行 则c3含量增加 2 题2中若用图表示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 并分析原因 提示 均对应b曲线 在黑暗条件下 光反应停止 atp和 h 的量会减少 方法规律 光合作用过程中的物质变化判断方法当外界条件改变时 光合作用中c3 c5 h 和atp的含量发生变化如下分析 1 建立模型 co2 c5 c3 ch2o c5 2 具体分析 变式训练 1 卡尔文等人在小球藻培养液中通入14co2 再给予不同的光照时间后 从小球藻中提取并分析放射性物质 预测实验结果是 a 光照时间越长 三碳化合物积累得越多b 光照时间越长 五碳化合物积累得越多c 光照时间越长 产生的放射性物质的种类越多d 无论光照时间长短 放射性物质都会集中分布在类囊体薄膜上 解析 选c 用含14c的co2培养小球藻 可以追踪c的运行规律 在光合作用中co2的运行方向是 co2 c3 ch2o 光照时间越长 放射性14c越多地转化为 ch2o a错误 三碳化合物是co2转化的 中转站 不会越积累越多 b错误 在暗反应过程中 一个五碳化合物相当于一个 载体 在反应前后数量不变 因此在叶绿体内不会越积累越多 c正确 co2用于合成葡萄糖等糖类 并进一步转化成其他有机物质 故光照时间越长 产生的放射性物质的种类越多 d错误 类囊体薄膜是光反应的场所 为暗反应提供atp和 h co2的运行过程在叶绿体基质中进行 不会集中分布在类囊体薄膜上 2 如图表示在夏季的某一个晴天 某植物细胞光合作用过程中c3 c5的含量变化 若第二天中午天气由艳阳高照转为阴天 此时细胞中c3 c5含量的变化分别相当于曲线中的哪一段 a c d段 x b c段 y b d e段 x d e段 y c d e段 y c d段 x d b c段 y b c段 x 解析 选b 在其他条件不变的情况下 当由艳阳高照转为阴天时 atp和 h 供应量减少 c3的还原量减少 而c3的生成量基本不变 所以植物叶肉细胞内的c3含量将增多 相当于图中的d e段 x 此条件下c5的消耗量基本不变 c5的生成量减少 故c5含量将减少 相当于图中的d e段 y 拓展深化 分析光合作用过程中相关物质的变化 注意 光反应和暗反应是一个有机的整体 光反应不能进行时 暗反应也不能进行 暗反应被抑制时 光反应也被抑制 分析光合作用过程有关物质含量的变化时 可通过比较该物质的生成与消耗的相对速度变化进行确定 速度变化不好确定时 可视为暂时不变 课题 坐标曲线图类题目 光合作用过程中相关物质浓度变化 示范案例 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a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 审题 模板构建 思路导引识标 横坐标表示光合作用进行时间的长短 纵坐标表示c3和c5微摩尔浓度的大小 两条曲线表示在不同时刻c3和c5浓度大小的变化明点 实验进行到200s时 实验条件发生变化 co2浓度突然降低 造成曲线走势发生变化析线 0 200s 环境中co2浓度较高 co2固定速率较快 c5 co2 2c3 c3含量高于c5 200 300s 环境中co2浓度较低 c3产生速率较慢 而c3还原速率基本不变 则c3含量下降 c5含量上升 答题 规范答案 警示失误 1 c3错答 c5错因 不能正确分析co2浓度变化对暗反应的影响 错误地认为 co2是暗反应的原料 c5是暗反应的产物 原料减少 产物必然减少 误认为物质a为c5 2 co2浓度较高时 b物质 c5 大量转化形成物质a c3 且