高中生物第5章第4节第2课时光合作用的原理和应用(一)名师精选教案新人教版必修1

1、名校名 推荐光合作用的原理和应用（一）一、光合作用的概念及其探究过程1对光合作用概念的理解(1) 场所：绿色植物的叶绿体。(2) 能量来源：光能。(3) 反应物： CO2、H2O。(4) 产物： O2、糖类等有机物。光(5) 反应式： CO2H2O (CH2O) O2。叶绿体2光合作用的探究历程人物实验过程及现象结论普利斯植物能更新空气特利英格豪斯500 多次植物更新空气实验植物体只有绿叶且在有光条件下才能更新空气梅耶根据能量转换和守恒定律得出光合作用时光能转化成化学能储存起来光合作用的产物除O2 外还萨克斯有淀粉鲁宾和1818O2光合作用释放的氧气来自H2O CO2植物 卡门21822水H

2、OC O植物 O卡尔文用 14C 标记的14CO2，供小球藻光CO2 中的 C 在光合作用中转合作用，追踪放射性化为有机物中的碳二、光合作用的过程1光合作用过程图解1名校名 推荐图中的名称是：光反应，的名称是：暗反应，总称为：光合作用。2光反应和暗反应过程的比较项目场所条件物质变化能量变化相互联系光反应暗反应叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的基质中光、色素、酶、水、ADP、Pi多种酶、 H 、 ATP、 CO、 C25光能2酶2 CO的固定： CO C 2C水的光解： 2H O4H O2253酶 C的还原： 2CH 、 ATP ATP的形成： ADP Pi 能量 ATP(CH O) C3325ATP

3、中活跃的化学能转变成贮存在光能转变成ATP中活跃的化学能(CH2O)中的稳定的化学能光反应产物 H 、 ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的 ADP、Pi 为光反应形成 ATP提供了原料一、光合作用探究历程1教材问题探讨分析读教材 P101 P102 内容，讨论并交流下列问题：(1) 根据所学设计实验遵循的原则，分析普利斯特利实验有没有不足之处？若有如何补充？提示： 有，缺少空白对照实验。 应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，观察蜡烛燃烧情况和小鼠的生存状况。(2) 分析萨克斯实验中的变量、对照实验类型及得出的实验结论。提示：自变量：光照；因变量：叶片颜色变化。自身对照。实验结论

4、：光合作用的产物有淀粉，还证明了光是光合作用的必要条件。(3) 鲁宾和卡门实验利用的是什么方法？实验中的自变量和因变量分别是什么？提示：放射性同位素标记法。自变量是标记的物质，因变量是O2 的放射性。2将下列科学家的实验和实验得出的结论连线2名校名 推荐二、光合作用过程1教材问题探讨分析根据教材P103 光合作用过程的图解，思考并回答下列问题：(1) 有人认为：光反应必须在有光条件下进行，暗反应必须在无光条件下进行，这种说法是否正确？提示：不正确。光反应必须在有光条件下进行，暗反应有光、无光均可进行。(2) 分析光合作用过程，思考哪些过程不需要酶的催化，哪些过程需要酶的催化？提示：色素吸收光能

5、的过程不需要酶的催化，而ATP 的形成、 CO2 的固定、 C3 的还原均需要酶的催化。(3) 试利用同位素标记法，分析光合作用过程中各元素的转移途径。用放射性同位素18O标记 H2O中的 O，则能在光合作用的哪些物质中检测到放射性？提示：在氧气中可检测到18O。反应式如下：18 光反应 18暗反应H OOH (CH O) H O2222若用142中的 C呢？C标记 CO141414提示：CO22C3( 只有一个C)( CH2O)试总结光合作用中各元素的去向( 用箭头表示 ) 。(4) 光反应和暗反应的关系：在无光条件下，暗反应能否长期进行？提示：不能。因为无光条件下，光反应不能进行，光反应的

6、产物ATP和 H 减少，不能满足暗反应的需求，暗反应将停止进行。若暗反应停止，光反应能否持续进行？提示：不能，暗反应停止，光反应产生的ATP和 H 积累过多，抑制光反应的进行。总结光反应和暗反应的关系。提示：光反应和暗反应相辅相成，相互依存。3名校名 推荐2光照强度、CO2 浓度突然改变，光合作用过程中C3、 C5、 H 和 ATP 的相对含量变化分析(1) 突然停止光照，其他条件都适宜，分析短时间内C3、 C5、 H 和 ATP的相对含量怎样变化？提示： C3 升高， C5 降低， H 和 ATP降低。(2) 突然停止CO2 供应，其他条件都适宜，分析短时间内C3、 C5、 H 和 ATP的

7、相对含量怎样变化？提示： C3 降低， C5 升高， H 和 ATP升高。3判断下列说法是否正确(1) 光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上。( )(2) 光反应过程中合成了 ATP，需要的能量来源于呼吸作用分解的有机物。 ( )(3) 光反应的进行不需要任何酶的参与。 ( )(4) 高等绿色植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应。 ( )光合作用和有氧呼吸的比较续表光合作用有氧呼吸代谢合成代谢分解代谢性质发生含叶绿体的细胞活细胞部位反应叶绿体主要在线粒体内 ( 第一阶段在细胞质基质中 )场所条件光、 H2O、CO2、适有氧、有光无光均可、适宜的温度、O2、酶宜温度、酶、色素能量光能转变成化学

8、能储存在有机物释放有机物中化学能，一部分转移到ATP中代谢中物质将无机物合成有有机物分解成无机物 (H O、CO)22代谢机物4名校名 推荐联系 特别提醒 光合速率与呼吸速率的关系(1) 光合速率的概念：光合作用进行的程度常用光合速率来表示，光合速率是指一定量的植物 ( 如一定的叶面积 ) 在单位时间内进行光合作用的量 ( 如释放多少氧，消耗多少 CO2) 。净光合速率常用 O2 释放量、 CO2 吸收量或有机物积累量来表示。总 ( 实际 ) 光合速率常用 O2 产生量、 CO2固定量或有机物的产生量来表示。(2) 二者之间的关系净光合速率总光合速率呼吸速率(3) 曲线图的含义 例 1关于光合

9、作用探究历程的实验，下列叙述不正确的是()A普利斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡证明了绿色植物在光照下吸收二氧化碳，放出氧气，从而更新了空气B萨克斯把绿色叶片一半曝光、一半遮光作为对照， 用碘蒸气处理后观察颜色变化证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉C恩格尔曼用水绵和好氧细菌在黑暗环境中以极细光束照射，曝光作为对照处理，观察细菌分布证明氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所D鲁宾和卡门用同位素标记H2O和 CO2，供绿色植物利用，分析各自放出的氧证明光合作用释放的氧全部来自参加反应的H2O 解析 普利斯特利的实验全部是在有光的条件下进行的，并未设置对照

10、实验( 黑暗环境中的组别 ) ，因此不能证明光照的作用；再者普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气，而并未具体到更新哪种空气成分。萨克斯的实验中有对照，光为自变量，淀粉为因变量；恩格尔曼的实验中的自变量是光照处理的位置，所以得出叶绿体是产生氧气的场所；鲁宾和卡5名校名 推荐门用同位素标记H2O和 CO2，形成对照。 答案 A 例 2如图所示，图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24 小时内的变化，请据图分析：(1)图甲中 A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则 A 表示 _，B 表示 _， C表示 _， D 表示 _。(2)在 a 中发

11、生的过程称为 _，在 a 中含有的参与此过程的物质是 _。(3) 在 a 中发生的能量转变是 _。(4) 图乙中，从 _点开始合成有机物，至 _点有机物合成终止。(5)AB段C3含量较高，其主要原因是_ 。(6)G点C3含量极少，其原因是_ 。(7)G 点与 F 点相比， G点时叶绿体中 H 含量较 _( 选填“高”或“低” ) 。 解析 (1) 根据图甲中物质转化关系可判断，A 代表 H2O， B 代表 CO2， C 代表 C3， D 代表 C5 。(2) 图甲中 a 表示叶绿体类囊体薄膜，其上分布有色素和酶，是光反应进行的场所。(3) 叶绿体类囊体薄膜上发生的能量转变是光能ATP中活跃的化

12、学能。(4) 根据图乙中C3含量的变化曲线可知，C3 含量从 B 点开始减少， 说明在有光的条件下，C3 被还原， 至 I 点时，C3 含量又保持不变，说明此时没有光，不能进行光反应，缺乏H 和 ATP，暗反应停止，不再合成有机物。(5) 图乙 AB 段缺乏光，不能进行光反应，缺乏H 和 ATP， C3 不能被还原。(6)G 点时光照强度强，蒸腾作用旺盛，导致气孔关闭，CO2 不能通过气孔进入，缺乏CO2，CO2 固定减弱， C3 生成减少。 (7)G 点时 C3 缺乏，光反应正常进行，H 积累，而F 点时， C3含量比 G点时高，消耗 H 多，积累的 H 少。 答案 (1)H 2OCO2C3

13、C5(2) 光反应色素和酶(3) 光能 ATP 中活跃的化学能(4)BI(5) 无光不进行光反应，不产生H 和 ATP，C3 不能被还原(6) 气孔关闭，叶肉细胞内 CO2含量低， CO2 的固定减弱(7) 高 网络构建 6名校名 推荐填充：水的光解 ATP的形成 CO2的固定三碳化合物的还原 关键语句 1光合作用的实质是合成有机物，储存能量；而呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量。光能2光合作用的反应式：CO H O (CH O) O。22叶绿体223光反应的场所是类囊体薄膜，产物是O2、 H 和 ATP。4暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。5光合作用中的物质转变：(1)14CO2

14、1414C3( CH2O)；(2)H1818O2。2 O6光合作用的能量转变：光能ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能。1 ( 海南高考 )某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48 h 后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是()A a、b 和 dB a、 c 和 eC c、d 和 eD b、 c 和 e解析：选B光合作用需要光照，部位c、e 被锡箔纸遮盖所以不能进行光合作用，而7名校名 推荐a 部位为黄白色，没有叶绿素，故也不能进行光合作用，所以a、

15、c、e 处加碘液不会变蓝。18作为原料进行光合作用实验，下列符合实验结果的是 ()2鲁宾和卡门用 H2O和 CO2A释放的氧气全是O2B释放的氧气一部分是O2，一部分是 18O2C释放的氧气全是18O2D释放的氧气大部分是2，少部分是182OO解析：选 C 鲁宾和卡门用18H O和 CO作为原料进行光合作用实验，其目的是为了探究22光合作用释放出的O2 的来源，通过放射性检测，光合作用产生的O2 全部来源于水。3光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，参与暗反应必需的物质是()A H2O、CO2、 ADPB CO2、 H 、 ATPC H2O、CO2、 ATPD H 、 H2O、 ADP解析：选

16、B暗反应过程包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，在此过程中需要CO2、H 和 ATP及多种酶参与反应。4光合作用的光反应和暗反应依次发生在()A细胞质、细胞核中B叶绿体的外膜、内膜上C叶绿体的类囊体薄膜上、叶绿体的基质中D叶绿体的基质中、叶绿体的类囊体膜上解析：选 C光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体基质中。5小麦的叶肉细胞通过光合作用合成葡萄糖，组成葡萄糖的碳、氢和氧三种元素分别来自 ()A CO2、C3H6O3 和 H2OB CO2、 H2O和 H2OC CO2、H2O和 CO2D C3H6O3、 H2O和 CO2光能解析：选 C光合作用的反应式是 CO2 H 2O (C

17、H2O) O2，根据美国科学家鲁宾叶绿体和卡门的实验可知，光合作用释放的O2 全部来源于水，葡萄糖中的C、O来自于 CO2，H 来自于水。6如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是()A该反应的场所是类囊体的薄膜B C3 生成 C6H12O6 需要 H 、ATP和多种酶C提高温度一定能促进C6H12 O6 的生成8名校名 推荐D无光条件有利于暗反应进行解析：选 B图示表示光合作用的暗反应过程，其反应场所是叶绿体基质，该过程有氧和无氧条件下均能进行，但需要多种酶催化、充足的CO2、光反应提供的H 、ATP及适宜的温度等条件，适当提高温度可以提高酶的活性，加快反应速率，但超过一定的温度

18、范围，提高温度会使酶的活性降低，反应速率减慢。7如图为光合作用图解，请据图作答：(1) 填写图中名称：A_、 B_、 C_、 D_、 E_、F_、 G_、 H_。(2)B 存在于 _内 _的薄膜上； C 是_剂，参与暗反应； B 还能将 A转变成 _能并贮存在 _中。(3)D 与 F 结合形成 E 的过程叫做 _；E 接受光反应提供的能量，被 _还原成_，同时将能量贮存于其中，这个过程叫做_。1818)(4) 用 O标记后的 HO灌溉某株植物，短时间内O不可能出现在 (2A植物周围的氧气中B植物周围的水蒸气中C细胞质的水中D叶肉细胞生成的糖类中解析：光反应发生在类囊体薄膜上，物质变化有： 水的

19、光解， 光反应的产物是 O2 和H 、ATP；暗反应发生在叶绿体基质中，物质变化有CO2 的固定： CO2 C52C3， C3 的还原：产物有 (CH O)和 C 。能量变化是：光能 ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能。第25(4) 小题解题关键是分清被1822182O标记的是H O而不是 CO。用 O标记的 H O灌溉植物，植物可通过根毛区细胞把1818O大部分通过蒸腾作用散失到周围空气中，小部分被H2 O吸入细胞中， H2光解成 O2，散失到空气中，还有一部分18O2 被细胞呼吸所利用和 H 结合生成18O。H2答案：(1)光能叶绿体中的色素HCO2 C3 C5(CH2O)多种酶(2

20、)叶绿体类囊体 还原化学ATP(3)CO2的固定H(CH O)C 的还原(4)D23( 时间： 45 分钟；满分： 100 分 )一、选择题 ( 每小题 5 分，共 50 分)12,6- 二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色，从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6- 二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2 释放。此实9名校名 推荐验证明 ()A光合作用在类囊体上进行B光合作用产物O2 中的氧元素来自CO2C光反应能产生还原剂和O2D光合作用与叶绿体基质无关解析：选C依据题中信息可判断，光照后溶液变为无色，说明有还原剂产生；有O2释放，说明该过程有O2 产生；类囊体是光

21、合作用光反应阶段的场所。2如图表示3 株脱淀粉 ( 经充分“饥饿”处理) 的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内，以下关于本实验目的的叙述中最准确的是()A证明光合作用的必需条件是CO2B证明光合作用的速率随CO2 浓度的增大而增大C证明过多的CO2 抑制光合作用D证明 NaOH能促进光合作用解析：选 B三组装置的不同点是CO2浓度不同， 所以本实验的目的是研究不同CO2浓度条件下植物的光合作用情况。3根据下面光合作用图解，判断下列说法正确的是()A过程发生于叶绿体基质中B过程发生于叶绿体类囊体薄膜上C图示依次为H 、 ATP、 CO2、 (CH2O)D不仅用于还原C3，还可促进与C5 的结

22、合解析：选 C根据光合作用的过程判断分别表示H 、 ATP、 CO2、 (CH2O)、光反应、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。C3还原过程中需要ATP， CO2 固定过程中不需要ATP。4如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是()10名校名 推荐A Y2 的质量大于Y3 的质量B中小球藻的质量大于中小球藻的质量C中水的质量大于中水的质量D试管的质量大于试管的质量解析：选 C根据题意及图中实验处理可知，试管利用18O，试管利用18，H2C O2试管没有标记，作为空白对照组

23、，光合作用释放出的氧气全部来自于水，因此图中Y1 Y3Y2 Y4，各试管中水的质量，各试管中小球藻的质量。5在叶绿体中，ATP和 ADP的运动方向是()A ADP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ATP则向相反方向运动B ATP与 ADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动C ATP与 ADP同时由叶绿体的基质向类囊体薄膜运动D ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP的运动方向则正好相反解析：选 D叶绿体是进行光合作用的场所，光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行，此过程中消耗来自叶绿体基质的ADP，产生 ATP，供暗反应阶段C3 的还原，所以叶绿体中ATP 由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP则由

24、叶绿体的基质向类囊体薄膜运动。6如图所示某植物上的绿叶经锡箔覆盖处理后在阳光照射24 小时后， 将其脱色并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的位置不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实验证明 ()光合作用需要CO2光合作用需要光光合作用需要叶绿体光合作用放出氧光合作用制造淀粉ABCD解析：选 C根据题中实验处理可知，实验中控制的实验变量是光照有无。根据实验结果可知，有光照的绿叶部分，进行光合作用制造了淀粉，没有光照的部分，不能进行光合作用，没有淀粉生成。11名校名 推荐7离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2 的供应，短暂时间内叶绿体中C3 与 C5 相对含量的变化是()A

25、C3 增多、 C5 减少BC3 增多、 C5 增多C C3 减少、 C5 增多DC3 减少、 C5 减少解析：选C在光合作用暗反应过程中，CO2 首先与 C5 结合，形成2 个 C3，最后经一系列的循环后又产生C5。所以叶绿体在光照下进行光合作用时，C3 和 C5 含量都维持在相对平衡的状态。如果突然中断CO2 的供应， CO2 固定减弱，所以C3 减少而 C5 增多。8如图表示植物细胞内的物质转化过程，下列分析不正确的是()A发生在生物膜上的生理过程有a、 c、 dB有 ATP产生的生理过程是b、 c、 dC人体细胞内具有的过程是b、 dD在光照充足、条件适宜的条件时，a 强于 b， c 强

26、于 d解析： 选 Aa 表示光合作用暗反应阶段、b 表示有氧呼吸第一、二阶段、 c 表示光合作用的光反应阶段、d 表示有氧呼吸第三阶段。四个过程中a 过程的场所是叶绿体基质，b 过程的有氧呼吸第一阶段发生的场所是细胞质基质，二者都不是在生物膜上发生的。9为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质基质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照，如图所示。哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程()A 甲B乙C丙D丁解析：选 B光合作用的光反应过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要叶绿素和酶。10番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，

27、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镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁导致番茄幼苗不能合成叶绿素。叶绿素12名校名 推荐含量降低使光合作用的光反应强度降低；因光反应为暗反应提供H 和 ATP，故光反应强度降低，其为暗反应提供的H 和 ATP减少，暗反应的强度也降低。二、非选择题( 共 50 分 )11 (14 分 ) 如图 1 表示光合作用部分过程的图解，图2 表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物(C5) 和三碳化合物(C 3) 在细胞内

28、的变化曲线。据图回答：(1)图 1 中 A 表示的物质是 _，它由 _产生，其作用主要是_。(2) 图 1 中 ATP的合成所需的能量最终来自于_。若用放射性同位素14C标记 CO2，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_ 。解析： (1)光反应为暗反应提供H 和 ATP，由此可确定 A 是 H ，是由水在光下分解后产生的， 主要是用于3光反应中， 光能转换为活跃的化学能储存于142C 的还原。 (2)A

29、TP中， CO的同化途径、 b 表示3CO2 C ( 只有一个C)( CHO)。(3)(4) 题干中已说明曲线C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的固定仍在进行，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 C 的还原(2) 光能 (CH O) (3)C3CO与 C 结3225合形成 C3，但 C3 不能被还原为 (CH2O)和 C5(4)C 5C5 与 CO2 结合形成 C3，但 C3 不能被还原为C512 (18 分 ) 观赏植物蝴蝶兰可通过改变 CO2 吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收 CO2 并贮存在细胞中。13名校名 推荐(1) 依图a分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0 4时 _( 选填“有”或“无” )ATP 和 H 的合成，原因是