2024年新教材高中生物第五章细胞的能量供应和利用第4节第2课时光合作用的原理学案新人教版必修1

PAGE1-第2课时光合作用的原理学习目标核心素养1.了解光合作用的探究历程，说出光合作用的概念。2.驾驭光合作用的光反应和暗反应过程以及二者的关系。1.生命观点：阐明在光合作用过程中物质与能量的变更，形成物质与能量观。2.科学思维：分析光合作用过程图示，归纳与概括光反应与暗反应过程及异同。3.科学探究：体验和学习光合作用的探究历程中的科学试验设计思路。学问点一探究光合作用原理的部分试验1．光合作用的概念：绿色植物通过eq\o(□,\s\up4(01))叶绿体，利用eq\o(□,\s\up4(02))光能，把eq\o(□,\s\up4(03))二氧化碳和水转化成eq\o(□,\s\up4(04))储存着能量的有机物，并且释放出eq\o(□,\s\up4(05))氧气的过程。2．反应式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up16(光能),\s\do16(叶绿体))(CH2O)＋O23．探究光合作用原理的部分试验4．总结：通过以上试验得出：光合作用释放的eq\o(□,\s\up4(15))氧气中的氧元素来自eq\o(□,\s\up4(16))水，氧气的产生和糖类的合成不是同一化学反应，而是分成eq\o(□,\s\up4(17))光反应和eq\o(□,\s\up4(18))暗反应两个阶段。eq\a\vs4\al(问题思索)希尔的试验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？提示：是。因为希尔试验是在没有CO2的状况下进行的，没有碳参加反应，而糖的合成须要碳的参加。eq\a\vs4\al(问题思索)模拟鲁宾、卡门的试验时，能不能对同一试验中的CO2和H2O同时进行标记视察？提示：不能，CO2和H2O中的氧均标记，则难得出正确结论。题型一探究光合作用原理的部分试验[例1]科学是在试验和争辩中前进的，光合作用的探究历程就是如此。在下面几个关于光合作用的试验中，相关叙述正确的是()A．恩格尔曼的试验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量B．科学家发觉甲醛是光合作用的原料C．希尔发觉离体叶绿体在相宜条件下可释放O2D．鲁宾和卡门的试验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明白光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O解题分析恩格尔曼的试验证明白水绵光合作用生成氧气，没有定量分析生成氧气的量，A错误；甲醛对植物有害，不能作为原料参加光合作用，B错误；鲁宾、卡门试验证明O2中的氧来自于H2O，D错误。答案C学问拓展同位素标记法的试验应用运用范围：可用来探讨细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变更、反应机理等。(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记Heq\o\al(18,2)O，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O而不是来自于CO2。(2)标记特征化合物，探究生理过程，以探讨生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。学问点二光合作用的过程1．光反应过程易漏边角(课本P103)相关信息水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。2．暗反应过程(1)美国科学家卡尔文用小球藻做的试验①方法：eq\o(□,\s\up4(07))同位素示踪法。②过程：用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明白CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。eq\a\vs4\al(问题思索)为什么暗反应不能较长时间在黑暗条件下进行？提示：因为暗反应须要光反应为其供应ATP、NADPH。eq\a\vs4\al(问题思索)光合作用中ADP的移动方向？提示：叶绿体基质→类囊体。

(2)暗反应过程注：C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。3．光反应与暗反应的关系上图说明：光反应为暗反应供应eq\o(□,\s\up4(13))ATP、NADPH，暗反应为光反应供应eq\o(□,\s\up4(14))ADP、Pi、NADP＋。光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变更密不行分。光合作用产生的有机物，不仅供eq\o(□,\s\up4(15))植物体自身利用，还养活了包括你我在内的全部eq\o(□,\s\up4(16))异养生物。光能通过驱动eq\o(□,\s\up4(17))光合作用而驱动生命世界的运转。易漏边角(课本P104)相关信息光合作用的产物——部分是eq\o(□,\s\up4(18))淀粉，还有一部分是eq\o(□,\s\up4(19))蔗糖。蔗糖可以进入eq\o(□,\s\up4(20))筛管，再通过eq\o(□,\s\up4(21))韧皮部运输到植株各处。eq\a\vs4\al(问题思索)结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止CO2供应，叶绿体中ATP、NADPH、C3和C5相对含量发生怎样的变更。提示：(1)CO2供应正常，光照停止时，ATP、NADPH、C3、C5的含量变更eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(光照,停止)\o(→,\s\up16(光反应),\s\do16(停止))\a\vs4\al(NADPH、ATP,含量削减)→\a\vs4\al(C3消耗,速率下降),\a\vs4\al(CO2供,应正常)\o(→,\s\up16(CO2固定),\s\do16(正常))C3生成速率不变))eq\a\vs4\al(C3含量,增加)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\o(\s\up16(光照),\s\do16(停止))\o(→,\s\up16(光反应),\s\do16(停止))\a\vs4\al(NADPH、ATP,含量削减)→\a\vs4\al(C5生成,速率下降),CO2供应正常\o(→,\s\up16(CO2固定),\s\do16(正常))\a\vs4\al(C5消耗速率,不变)))eq\a\vs4\al(C5含量,下降)(2)光照正常，CO2供应停止C3、C5的含量变更eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(光照,正常)\o(→,\s\up16(光反应),\s\do16(正常))\a\vs4\al(NADPH、ATP,含量不变)→\a\vs4\al(C3消耗,速率不变),CO2供应停止\o(→,\s\up16(CO2固定),\s\do16(停止))\a\vs4\al(C3生成速率,下降)))eq\a\vs4\al(C3含量,下降)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(光照,正常)\o(→,\s\up16(光反应),\s\do16(正常))\a\vs4\al(NADPH、ATP,含量不变)→\a\vs4\al(C5生成,速率不变),CO2供应停止\o(→,\s\up16(CO2固定),\s\do16(停止))\a\vs4\al(C5消耗速率,下降)))eq\a\vs4\al(C5含量,增加)题型二光合作用过程分析[例2]据下面光合作用图示推断，下列叙述不正确的是()A．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上，⑥过程发生于叶绿体基质中B．如用14C标记CO2来追踪光合作用过程中的碳原子，则14C的转移途径为14CO2→C3→糖类C．NADPH既可作还原剂，也可为暗反应供应能量D．②不仅用于还原C3，还可用于矿质离子汲取等解题分析依据光合作用的过程推断①②③④⑤⑥分别表示NADPH、ATP、CO2、(CH2O)、光反应和暗反应。光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中，A正确；光合作用过程中，CO2首先与C5相结合，形成C3，然后C3被还原形成糖类等有机物，B正确；NADPH既可作还原剂，也可为暗反应供应能量，C正确；光反应产生的ATP只用于暗反应，呼吸作用产生的ATP才能用于矿质离子汲取等生命活动，D错误。答案D[例3]离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，假如突然中断CO2的供应，短短暂间内叶绿体中C3与C5相对含量的变更是()A．C3增多、C5削减B．C3增多、C5增多C．C3削减、C5增多D．C3削减、C5削减解题分析若突然中断CO2供应，C3生成速率下降，消耗速率不变，C3削减，C5生成速率不变，消耗速率下降，C5增多。答案C学问拓展同位素标记元素转移途径H：eq\x(3H2O)eq\o(→,\s\up16(光反应))eq\x(NADP3H)eq\o(→,\s\up16(暗反应))eq\x(C3H2O)C：eq\x(14CO2)eq\o(→,\s\up16(CO2的),\s\do16(固定))eq\x(14C3)eq\o(→,\s\up16(C3的),\s\do16(还原))eq\x(14CH2O)O：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\x(H\o\al(18,2)O)\o(→,\s\up16(光反应))\x(18O2),\x(C18O2)\o(→,\s\up16(CO2的固定))\x(C3)\o(→,\s\up16(C3的还原))\x(CH\o\al(18,2)O)))1．光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是()A．叶绿体类囊体的薄膜上进行光反应和暗反应B．叶绿体类囊体的薄膜上进行暗反应，不进行光反应C．叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D．叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应答案D解析光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体的基质中进行的。2．以下反应过程在叶绿体基质中完成的变更有()①H2O→H＋＋O2②ATP→ADP＋Pi＋能量③2C3→(CH2O)＋C5④CO2＋C5→2C3A．①②③B．①③④C．②③④D．①②④答案C解析H2O→H＋＋O2发生在类囊体薄膜上，属于光反应中的物质变更，①不符合题意；光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中，此过程中须要消耗光反应产生的ATP，因此“ATP→ADP＋Pi＋能量”发生在叶绿体基质中，②符合题意；2C3→(CH2O)＋C5的反应发生在叶绿体基质，即为暗反应中三碳化合物的还原，③符合题意；CO2＋C5→2C3的反应发生在叶绿体基质，即为暗反应中二氧化碳的固定，④符合题意。3．如图为高等绿色植物光合作用图解，说法正确的是()A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中B．②是O2，可参加有氧呼吸的第三阶段C．③是C3，能被氧化为(CH2O)D．④是ATP，在叶绿体基质中生成答案B解析①表示光合色素，②表示O2，③表示C3，④表示ATP。叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；有氧呼吸第三阶段，[H]与O2反应生成H2O，B正确；C3被NADPH还原形成有机物，C错误；光反应阶段形成ATP，场所是叶绿体的类囊体薄膜，D错误。4．离体的叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，若变更某一条件，则叶绿体中ATP和O2的相对含量变更如图所示，则变更的条件是()A．光照由强到弱，CO2供应不变B．光照由弱到强，CO2供应不变C．光照不变，CO2供应由足够到不足D．光照不变，CO2供应由不足到足够答案C解析光反应利用光能将水分解，释放O2，同时合成ATP，暗反应消耗ATP将三碳化合物还原。图中O2相对含量降低，表明光反应减弱，而光反应减弱不会导致ATP相对含量增加，应是暗反应消耗的ATP削减，导致ATP积累，从而限制了光反应，导致O2含量下降，由此可推想应是CO2供应削减。5．如图为光合作用示意图，请依据该图回答下列问题。(以下问题均用图中字母或相应文字回答)(1)甲指光合作用的____________，乙指光合作用的____________。(2)在燥热夏季中午，植物的“午休”现象发生的干脆缘由是________的供应不足。(3)在该过程中具有还原性的物质是________。若CO2停止供应，首先增加的是________。(4)能量转换的过程是光能→________→________。(5)请写出光合作用的总反应式：________________________________。请写出E生成F的反应式：______________eq\o(→,\s\up16(酶))___________________________。(6)在D中，含量最少的是________，含量最多的是________。答案(1)光反应阶段暗反应阶段(2)CO2(3)CⅠ(4)E(ATP)、C(NADPH)L(有机物)(5)CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up16(光能),\s\do16(叶绿体))(CH2O)＋O2ATPADP＋Pi＋能量(6)胡萝卜素叶绿素a解析(1)据题图分析，甲是光合作用的光反应阶段，乙是光合作用的暗反应阶段。(2)植物“午休”现象的干脆缘由是植物为避开蒸腾作用过强而部分气孔关闭，二氧化碳供应不