版高中生物人教版必修一学案542 光合作用的探究历程和光合作用的过程 含答案.docx

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版高中生物人教版必修一学案542光合作用的探究历程和光合作用的过程含答案

第2课时　光合作用的探究历程和光合作用的过程

学习目标

1．描述光合作用的探究历程（重点）。

2.说出光合作用的概念（重点）。

3.阐述光合作用过程中的物质变化和能量变化（重难点）。

|基础知识|

一、光合作用的探究历程

1．光合作用的概念

（1）场所：

绿色植物的叶绿体中。

（2）能量转化：

光能→储存在有机物中的化学能。

（3）物质转化：

二氧化碳和水→有机物和氧气。

2．光合作用的探究历程（连线）

答案　①－c　②－d　③－e　④－a　⑤－f　⑥－b

二、光合作用的过程

1．写出图中标号代表的含义。

（1）生理过程：

Ⅰ.光反应。

Ⅱ.暗反应。

（2）物质：

①叶绿体中的色素。

②O2。

③C3。

④ATP。

2．写出Ⅰ和Ⅱ的反应场所。

Ⅰ：

类囊体的薄膜。

Ⅱ：

叶绿体基质。

3.总反应式：

CO2＋H2O（CH2O）＋O2

|自查自纠|

1．没有叶绿体的植物细胞不能进行光合作用（　　）

2．只有植物细胞才可以进行光合作用（　　）

3．光合作用是将简单的无机物转化为复杂的有机物，并将光能转变为化学能贮存于有机物中（　　）

4．普利斯特利发现植物可以更新空气，他还发现植物只有在光下才能更新空气（　　）

5．光反应的场所是叶绿体中的类囊体薄膜，光反应产生的O2、ATP和[H]都用于暗反应（　　）

6．暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行（　　）

7．整个光合作用过程中，能量的转化是：

光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能（　　）

8．光合作用释放的O2都来自水（　　）

答案　1.√　2.×　3.√　4.×　5.×　6.√　7.√　8.√

|图解图说|

★恩格尔曼实验现象。

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★光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并释放出O2的过程。

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★同住素标记法探究小球藻光合作用产生的O2来源：

O2来自H2O中的O，而非CO2中的O。

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为什么暗反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？

提示：

暗反应过程中必须依靠光反应提供[H]和ATP。

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探究点一　光合作用的探究历程

1．萨克斯的实验

根据萨克斯实验过程图解，探讨下列问题：

（1）该实验的自变量和因变量分别是什么？

提示　是否遮光（或是否接受到光照）；处理后叶片的颜色。

（2）为什么要先将绿叶置于暗处几个小时？

提示　目的是消耗掉叶片中的营养物质。

2．鲁宾和卡门的实验

（1）实验方法：

同位素标记法。

（2）图中的A、B物质分别表示：

A.O2，B.18O2。

（3）在鲁宾和卡门的每一分组实验中，能否用18O同时标记CO2和H2O？

为什么？

提示　不能，因为如果同时标记，则无法探究被标记的氧气来自CO2还是H2O。

（4）鲁宾和卡门的实验结论是：

光合作用产生的O2全部来自水。

光合作用探究历程中的重要结论

（1）植物可以更新空气（普利斯特利）。

（2）证明了光和绿叶在更新空气中不可缺少（英格豪斯）。

（3）叶绿体是进行光合作用的场所（恩格尔曼）。

（4）植物将光能转化为化学能储存起来（梅耶）。

（5）光合作用的产物有淀粉（萨克斯）。

（6）光合作用释放的氧气来自水（鲁宾和卡门）。

（7）CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳（卡尔文）。

【典例1】（2016·通化高一检测）德国科学家萨克斯将绿色叶片在暗处“饥饿”处理数小时后，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。

经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片。

对上述实验的分析和结论合理的是（　　）

A．本实验没有对照实验

B．本实验证明叶绿体利用光照将二氧化碳转变成了淀粉

C．实验初始时遮光与曝光区域仍有淀粉存在

D．有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因

解析　本实验的遮光区和曝光区形成对照，A错误；本实验只证明光合作用有淀粉产生，但不能证明是由二氧化碳转变而成，B错误；由于实验要经过几个小时的“饥饿”处理，所以实验初始已经没有淀粉存在，C错误；本实验的自变量是有无光照，所以有无光照是遮光区和曝光区出现不同结果的唯一原因，D正确。

答案　D

【跟踪训练】

1．如图表示德国科学家萨克斯做的实验，将绿叶在暗处放置一段时间后，用锡箔覆盖一部分叶片，光照24h，经脱色、漂洗并用碘蒸气处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。

本实验说明（　　）

①光合作用需要CO2　②光合作用需要光　③光合作用需要叶绿素　④光合作用放出氧　⑤光合作用制造淀粉

A．①②　　B．③⑤

C．②⑤　　D．①④

解析　光照24h，叶片裸露部分进行光合作用，经脱色、漂洗后用碘蒸气处理变蓝，说明有淀粉生成，应选⑤；有锡箔覆盖的部分，因没有光，不能进行光合作用，未产生淀粉，用碘蒸气处理不变蓝，所以可说明光合作用需要光，还应选②。

答案　C

探究点二　光合作用的过程

1．光反应阶段

（1）光反应阶段的条件：

光照和酶。

（2）光反应阶段的反应物和产物：

①反应物：

水。

②产物：

O2、ATP和[H]。

（3）光反应阶段中物质和能量的变化：

①物质变化：

水被水解成O2和[H]，并产生ATP。

②能量变化：

光能转变成ATP中活跃的化学能。

2．暗反应阶段

（1）暗反应阶段的条件：

CO2和酶。

（2）暗反应阶段中的物质和能量变化：

①

②能量变化：

ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能。

3．光反应和暗反应的相互关系

（1）光反应与暗反应之间的物质供应关系：

①光反应：

为暗反应提供ATP和[H]；

②暗反应：

为光反应提供ADP和Pi。

（2）在无光条件下，暗反应能否长期进行？

若暗反应停止，光反应能否持续进行？

提示　暗反应不能长期进行，因为缺乏光反应提供的ATP和[H]。

如果暗反应停止光反应也不能持续进行，因为两者是相互依存的关系。

4．外界环境骤变对光合作用中物质含量的影响

当外界因素中光照强度、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及（CH2O）的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，总结规律填写下表：

条件

C3

C5

[H]和ATP

光照变弱，CO2供应不变

增加

减少

减少

光照变强，CO2供应不变

减少

增加

增加

光照不变，CO2浓度变小

减少

增加

增加

光照不变，CO2浓度变大

增加

减少

减少

1．光反应和暗反应的区别和联系

项目

光反应

暗反应

场所

叶绿体的类囊体薄膜上

叶绿体的基质中

条件

光、色素、酶、水

多种酶、[H]、ATP、CO2

物质变化

①水的光解：

2H2OO2＋4[H]

②ATP的形成：

ADP＋Pi＋光能ATP

①CO2的固定：

CO2＋C52C3

②C3的还原：

2C3（CH2O）＋C5

能量变化

光能→ATP中活跃的化学能

ATP中活跃的化学能→（CH2O）中稳定的化学能

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

②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应最终也会停止

2．光合作用过程中的元素和物质去向

（1）氧元素

（2）碳元素：

CO2―→C3―→（CH2O）

（3）氢元素：

H2O―→[H]―→（CH2O）＋H2O

（4）叶绿体中[H]、ATP、ADP和Pi的运动方向。

①[H]和ATP：

类囊体薄膜―→叶绿体基质。

②ADP和Pi：

叶绿体基质―→类囊体薄膜。

【典例2】图为光合作用的过程图解，请回答下列问题：

（1）写出图中各标号所代表的物质：

①________，④________，⑦________。

（2）叶绿体中色素吸收的光能，有两方面用途，分别是________和________。

（3）C3的两个去向是形成________和________。

（4）光合作用中，CO2中的C的转移途径：

CO2→________→________。

解析　突破口：

结合光合作用过程图解，依次分析每个小题。

具体分析如下：

①④⑦分别是H2O、ATP和CO2；叶绿体中色素吸收的光能，分别用于水的光解和ATP的形成；C3的两个去向是形成C5和（CH2O）；光合作用中，CO2中的C的转移途径是CO2→C3→（CH2O）。

答案　

（1）H2O　ATP　CO2

（2）水的光解　ATP的形成

（3）C5　（CH2O）

（4）C3　（CH2O）

C3、C5含量变化分析

（1）首先明确C3产生于CO2的固定过程，消耗于C3的还原过程；而C5产生于C3的还原过程，消耗于CO2的固定过程。

（2）CO2浓度改变影响的是CO2的固定过程，当浓度变大时，短时间内CO2的固定过程加快，而C3的还原速度不变，所以C3的产生速度变快，C5的消耗速度变快，所以C3含量增加而C5的含量减少；反之，则C3的含量下降，同时C5的含量增加。

（3）光照强度直接改变的是光反应速度，或ATP和[H]的产生速度，ATP和[H]影响暗反应中C3的还原速度：

当光照强度增大时，由于ATP和[H]增加，短时间内所以C3的还原速度加快，而CO2的固定速度不变，即C3的消耗速度较快，C5的产生速度加快，所以C3的含量减少，C5的含量增加。

反之，则C3的含量增加，C5的含量减少。

【跟踪训练】

2．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．该反应的场所是叶绿体的类囊体

B．C3生成（CH2O）需要[H]、ATP和多种酶

C．提高温度一定能促进（CH2O）的生成

D．无光条件有利于暗反应进行

解析　暗反应阶段包括CO2的固定和C3的还原，发生在叶绿体基质中；如果温度过高，会降低酶的活性，使酶促反应受影响，从而影响了（CH2O）的生成；无光时，ATP和[H]不能形成，会影响C3的还原。

从而不利于暗反应的进行。

答案　B

知识脉络

要点晨背

1.萨克斯通过实验证明了光合作用除了产生O2外还能产生淀粉。

2.鲁宾和卡门通过同位素标记法证明了光合作用产生的O2全部来自水。

3.光合作用的反应式是：

CO2＋H2O（CH2O）＋O2。

4.光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应需要光照而暗反应不需要。

5.光反应中的物质变化是将水光解，产生O2、ATP和[H]等物质。

6.暗反应包括CO2的固定和还原，其中还原阶段需要光反应提供ATP和[H]。

1．下列是光合作用探究历程中有关实验的叙述，其中正确的是（　　）

A．恩格尔曼发现光合作用的场所是叶绿体的实验中只用了水绵一种生物材料

B．普利斯特利发现了光在植物更新空气中的作用

C．萨克斯直接把置于光下的绿叶进行一半遮光和一半曝光处理，一段时间后用碘蒸气处理，实验结果可以成功地证明光合作用的产物有淀粉

D．利用了极细的光是恩格尔曼成功的原因之一

解析　恩格尔曼的实验中，除了用到水绵外还用到好氧菌，A错误；普利斯特利发现植物可以更新空气，但没有涉及到光照问题，B错误；萨克斯首先对植物进行“饥饿”处理，然后再进行遮光和曝光实验，C错误；恩格尔曼用极细的光束进行实验是其成功的原因之一，D正确。

答案　D

2．如图是绿色植物细胞代谢的某一阶段的简图，下列说法错误的是（　　）

A．a过程是指CO2的固定

B．b过程是指三碳化合物的还原

C．c过程完全在线粒体内完成

D．a、b、c三过程都需要酶参与

解析　图中的过程c是有氧呼吸，有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中完成，故C错误。

答案　C

3．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　色素吸收光能不需要酶的催化。

答案　B

4．光合作用过程中，水的分解及C3形成糖类所需要的能量（　　）

A．分别来自细胞呼吸产生的ATP和光能

B．都来自细胞呼吸产生的ATP

C．分别来自光能和光反应产生的ATP

D．都来自光反应产生的ATP

解析　水的光解利用的能量来自光能，但C3的还原过程需要的能量来自光反应产生的ATP。

答案　C