辽宁省葫芦岛市高中生物 第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源——光合作用导学案 新人教版必修1.doc

第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源光与光合作用【学习目标】1.说出绿叶中色素的种类和作用。2.说出叶绿体的结构和功能。3.说明光合作用以及对它的认识过程。4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。5.说出光合作用原理的应用。6.简述化能合成作用。预习案 【使用说明及学法指导】1.阅读课本第97105页，独立完成基础知识梳理和预习自测，用时2025分钟；2.不会的或有疑问的地方用双色笔标出，留到课堂解决；3.正课结束后及时整理导学案，进行纠错反思。.教材助读：基础知识梳理一捕获光能的色素1.活细胞所需的能量最终来源：。2.实验：绿叶中色素的提取和分离（纸层析法）提取的原理：利用绿叶中的色素能够溶解在中的特性，可以利用提取绿叶中的色素。在研磨时还应加入少许_和碳酸钙，其中前者有助于_，后者可防止在研磨中_被破坏。分离的原理：利用色素在层析液中不同，在滤纸上的的不同，可以将色素分离。3.叶绿体中色素的种类、颜色和功能：种类色素颜色主要功能叶绿素叶绿素a类胡萝卜素胡萝卜素二叶绿体的结构和功能1.结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外部有_，内部的基粒是由_堆叠而成的。2.色素和酶的分布:吸收光能的色素分布于_，与光合作用有关的酶分布在_和_。3.功能：进行_的场所。4.恩格尔曼的实验结论:,。实验方法的巧妙之处：是合理地设置了,使实验结果富有说服力。三光合作用的探究历程1.1771年,普利斯特利证实植物可以更新空气。2.1779年,英格豪斯证实:普利斯特利的实验只有绿叶在下才能更新空气。3.1785年,由于发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的是,吸收的是。4.1845年,梅耶根据能量转换和守恒定律指出,植物在进行光合作用时,把光能转换成储存起来。5.1864年,萨克斯通过实验证明绿色叶片在光合作用中产生了。6.1939年,鲁宾和卡门利用同位素标记法证实:光合作用释放的氧气来自。7.20世纪40年代,卡尔文等探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成中碳的途径。四光合作用的过程1.概念：是指利用绿色植物通过_，利用_，把二氧化碳和水转化成储存能量的_，并且释放出_的过程。2.过程光反应：场所：叶绿体的_ 上。条件：_、色素、酶、水等。物质变化：将水分解为_和_，将adp和pi合成_。能量变化：光能转变为活跃的_。暗反应：场所：叶绿体的_中。条件：_、h、atp、co2等。atp h酶物质变化：co2的固定：co2+c5_。c3的还原：2c3_。能量变化：atp中活跃的化学能转变为_。3.总反应式：_。五光合作用原理的应用1.光合作用强度概念：是指植物在单位时间内通过光合作用制造_的数量。2.影响光合作用强度的因素：包括空气中_的浓度、土壤中_和矿质元素的多少、光的_以及温度的高低等。六化能合成作用1.概念:能够利用体外环境中的某些氧化时所释放的能量来制造有机物,叫作化能合成作用。2.实例：硝化细菌能利用 时所释放的化学能，将 合成糖类。绿色植物和硝化细菌都能合成有机物，因此属于 生物，而人、动物、真菌及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物，属于 生物。我的疑问 请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。 探究案.课内探究和知识拓展：探究点一 了解叶绿体中的色素【问题1】叶绿体中的色素有哪些理化性质? 提示：四种色素都不溶于水，而溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中；叶绿素相对不稳定，其合成易受光照、温度和mg2+的影响。【问题2】叶绿体中四种色素的颜色分别是怎样的?为什么植物的叶片细胞通常呈现绿色?【问题3】叶绿素的合成与什么因素有关? 提示：与mg2+和光照等因素有关，mg2+是合成叶绿素的必不可少的原料，没有光照不能合成叶绿素。【问题4】在我国的温带地区,到了秋天,许多树叶为什么会变黄或变红?提示：叶片是绿色的原因有两个，一是叶绿素是类胡萝卜素含量的三倍；二是色素不吸收的绿光被反射回来。秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破坏，呈现出类胡萝卜素的颜色，变红则是液泡中花青素的颜色。探究点二 绿叶中色素的提取和分离实验【问题1】叶绿体中色素的提取和分离实验中，成功的关键和注意事项是什么？提示：叶片要新鲜、颜色要深绿。研磨要迅速、充分。因为丙酮容易挥发；为了使叶绿体完全破裂从而能提取较多的色素；叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而破坏。滤液收集后 要及时用棉塞将试管口塞紧以免滤液挥发。滤液细线不仅细、直，而且含有比较多的色素(可以重复画二三次)。滤纸上的滤液细线不能浸入层析液中。制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果【问题2】请将下表内容补充完整：色素种类位置色素颜色色素含量溶解度扩散速度橙黄色最快黄色较快蓝绿色较慢黄绿色最慢【问题3】如果色素提取液呈淡绿色，可能的原因有哪些?提示：研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。探究点三 光合作用过程【问题1】如何理解光反应阶段和暗反应阶段的关系？提示：光合作用的过程，按其是否需要光，将其划分为光反应和暗反应两个阶段。在光下二者同时进行，暗处只能进行暗反应。 二者既有区别又有相互联系，(如下表所示)。比较项目光反应暗反应实 质光能转换为化学能，并放出o2同化co2形成有机物时 间短促，以微秒计较缓慢条 件需叶绿素、光、酶不需叶绿素和光，需要多种酶场 所光能在叶绿体内囊状结构的薄膜上进行在叶绿体内的基质中进行物质转化光能酶2h2o4h+o2adp+piatpatp h酶co2固定：co2+c52c3co2还原：2c3(ch2o)+c5能量转换光能电能活跃化学能，并储存在atp中atp中活跃的化学能(ch2o)中稳定的化学能关 系光反应为暗反应提供还原剂h、能量atp；暗反应为光反应提供adp和pi。没有光反应，暗反应无法进行没有暗反应，有机物无法合成。即，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者是光合作用过程中相辅相成的两个阶段。【问题2】光和二氧化碳主要影响光合作用的哪个阶段?如果突然降低光照强度和突然停止二氧化碳的供应,则c3的含量将如何变化?【问题3】下图是证明光合作用产生淀粉的实验,其中需将植物先进行黑暗处理、对实验叶片进行遮光和照光处理,以及对实验叶片进行酒精脱色处理。什么是黑暗处理?酒精脱色处理后叶片呈现何种颜色?滴加碘液后,出现的现象是什么?【问题4】暗反应是在暗处进行的吗?为何称为暗反应阶段?光合作用两个阶段能量转换的形式如何?【问题5】通常以什么来定量表示光合作用的速率?影响光合作用的外界因素主要有哪些？提示：通常以一定时间内co2等原料的消耗或o2、(ch2o)等产物的生成量来定量表示光合作用的速率。影响光合作用的外界因素主要有光照强度、co2浓度、温度等。探究点三 光合作用与有氧呼吸的关系【问题1】净光合速率、总光合速率与呼吸速率之间的数量关系是怎样的?【问题2】测定呼吸速率的方法是将植物置于黑暗中,测定容器内co2的增加量、o2或有机物的减少量。那么表观(净)光合速率又是如何测定的呢?提示：将植物置于光下，测定容器内o2的增加量、co2的减少量或有机物的增加量。【问题3】尝试列表比较光合作用与有氧呼吸。.我的知识网络图 .当堂检测1.下图是在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的四条色素带,若将其置于暗室中,并用红光照射,色素带呈暗色的是( )a. b. c. d.2.上图是光合作用过程的图解，请回答：光合作用的过程可以分为两个阶段，a表示_阶段，进行的部位是_。b表示_阶段，进行的部位是_中。写出图中所示物质的名称：_；_；_；_；_。光反应为暗反应提供了_和_（只填序号）。c和d的化学过程是_。3.科学家用水绵进行光合作用的实验,把载有水绵和好氧性细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中,用通过三棱镜的单色光照射水绵,结果是( )a.细菌均匀分布在水绵周围 b.细菌均匀分布在水绵带状叶绿体的周围c.细菌集中分布在红光和蓝紫光区照射的水绵周围 d.细菌集中分布在黄绿光区照射的水绵周围. 课堂小结 请同学们根据本节所学的内容进行总结训练案【课后练习】 1.通过纸层析分离绿叶中色素，结果在滤纸条上出现四条色素带，从上到下依次为（ ） a胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b b胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素c叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素 d叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素2.历经一个半世纪,经过许多科学家的实验,才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物,在下面几个著名实验中,相关叙述正确的是( )a.普里斯特利指出了植物更新空气且光在这个过程中起关键作用b.萨克斯的实验中,叶片在暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质c.恩格尔曼的实验中,定量分析了水绵光合作用生成的氧气量d.鲁宾和卡门的实验中,用18o标记co2,证明了光合作用产生的氧气来自于h2o而不是co23.光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段。下列有关叙述正确的是( )a.光反应不需要酶,暗反应需要酶 b.光反应消耗水,暗反应消耗atpc.光反应固定co2,暗反应还原co2 d.光反应储存能量,暗反应释放能量4.光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是（ ）ah2o、co2、adp bco2、h、atp ch2o、co2、atp dh、h2o、adp 5.关于光合作用的叙述，下列正确的一项是（ ）a光合作用的两个阶段均有h和atp产生 b光合作用中产生的o2来自于co2中的氧c光合作用固定co2的是一种c5化合物 d光合作用的暗反应必须在暗处进行6.如下图1表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是（ ）a该反应的场所是叶绿体的类囊体 bc3生成c6h12o6需要h、atp和多种酶 图1 图2 图3c提高温度一定能促进c6h12o6的生成 d无光条件有利于暗反应进行7. 如上图为3叶绿体结构与功能示意图,下列说法错误的是( )a.结构a中的能量变化是光能转变为atp中的化学能 b.供给14co2,放射性出现的顺序为co2c3甲c.结构a释放的o2可进入线粒体中 d.如果突然停止co2的供应,短时间内c3的含量将会增加8. 如上图2表示某种植物在不同光照强度下,光合速率受co2浓度影响的变化曲线。b点与c点相比较,b点时叶肉细胞中c5的含量是( ) a.高 b.基本一致 c.低 d.无法判断9. 下面是光合作用过程示意图,请据图回答: (1)请写出字母所代表的物质: a,b,c,d,e,f,g_ 。(2)由“f”经暗反应产生“g”,可以分成两个阶段。(3)如果用同位素3h标记参与光合作用的水,并追踪3h,它最可能的途径是什么? (用图中字母表示)10. 右图表示a、b两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线,请分析回答:(1)在较长时间连续阴雨的环境中,生长受到显著影响的植物是。(2)图中的“a”点表示。如果以缺镁的完全营养液培养a植物幼苗,则b点的移动方向是 。(3)c点时,叶绿体中adp的移动方向是从 向 移动。(4)在其他外界因素都适宜的情况下,b点与c点相比较,c点时叶肉细胞中c3的含量(填“高”、“低”或“基本一致”)。(5)当光照强度为g时,比较植物a、b的有机物积累速率m1、m2的大小和有机物合成速率n1、n2的大小,结果应分别为:m1m2、n1n2(填“”、“=”或“”)。【课后作业】课本第100页一、第106页一、二，学生练习册相对应习题。