人教版高一生物必修一第五章第4节 能量之源光与光合作用教案.docx

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人教版高一生物必修一第五章第4节能量之源光与光合作用教案

上课时间年月日第课时总课时

课题

第五章细胞的能量供应和利用第四节能量之源——光与光合作用

教学

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。

教方学法

讲述与学生练习、讨论相结合

教

材

分

析

重点

（1）绿叶中色素的种类和作用。

（2）光合作用的发现及研究历史。

（3）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。

（4）影响光合作用强度的环境因素。

难点

（1）光反应和暗反应的过程。

（2）探究影响光合作用强度的环境因素。

教具

教案

教

学

过

程

引入：

光合作用对自然界的意义：

生成氧气，进而紧接形成地球的臭氧层；直接或间接为其他生物提供能源；促进碳的循环。

问题讨论：

有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色光的灯管。

问题：

用这种方法有什么好处？

不同颜色的光照对植物的光合作用有影响吗？

答：

用这种方法可以提高光合作用强度。

因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。

不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。

问题：

为什么不使用绿色的塑料薄膜或者补充绿色光源？

答：

因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。

导言：

追根溯源，对绝大多数生物来说，能量的最终来源是光能。

将光能转换成化学能要靠光合作用，进行光合作用的细胞，首先要能够捕获光能，那么捕获光能的色素有哪些呢？

一、实验：

探究光合色素的的种类

A.色素分布：

色素分布在内囊体的薄膜上，

色素可以吸收、传递、转化光能（少数处于特殊状态的叶绿素a能够吸收光能，还能使光能转化成电能。

）

B.色素种类：

叶绿素a（3/4）（蓝绿色）

叶绿素（3/4）

类囊体薄膜叶绿素b（1/4）（黄绿色）

上的色素主要吸收红光、篮紫光

 叶黄素（2/3）（黄色）

类胡萝卜素（1/4）

胡萝卜素（1/3）（橙黄色）

主要吸收蓝紫光

色素的提取与分离

原理：

叶绿体色素在层析液中溶解度不同,溶解度大的随层析液扩散速度快,反之则慢，即可分开（溶解度：

胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b）

*CaCO3的作用：

保护色素（叶绿体环境是偏碱性，而细胞质中含酸性物质）

SiO2的作用：

充分研磨

二、光合作用的探究历程

结论：

植物可以更新污浊的空气

问题：

为什么要把绿叶放在黑暗处放置一昼夜？

答：

防治绿叶原本存在的淀粉的影响实验结果。

提问：

由此得出什么结论？

结论：

植物在光下产生了淀粉

结论：

氧是由叶绿体释放出来的；叶绿体是绿色植物光合作用的场所。

结论：

光合作用产生的氧气全部来自水

3、光合作用

1.概念：

绿色植物利用光能将水和二氧化碳转变成储存能量的有机物，并且释放氧气的过程。

2.光合作用的过程：

1、光反应：

条件：

光，色素，酶

场所：

叶绿体基粒的类囊体薄膜上

过程：

（物质变化）①水的光解

12H2O光24[H]+O2

②光合磷酸化（ATP的合成）

ADP+Pi+能量酶ATP

能量变化：

光能转变为活跃的化学能

2、暗反应：

条件：

[H]、ATP、酶

场所：

叶绿体基质

过程：

①二氧化碳的固定

6CO2+6C5酶12C3

②三碳化合物的还原

12C3+24[H]+ATP酶C6H12O6+6H2O+6C5

物质变化：

CO2C3（CH2O）

ATPADP+Pi

光合作用总反应式：

6CO2+12H2O酶C6H12O6+6O2+6H2O

能量变化：

ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。

2.光反应与暗反应比较

3.影响光合作用的因素（光照强度、光照面积、温度、二氧化碳浓度、矿质元素、水）

（1）光照强度：

光合作用随光照强度的变化而变化。

光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加。

在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。

曲线分析：

A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放C02量表明此时的呼吸强度。

AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强。

C02的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度“细胞呼吸强度，称B点对应的光照强度为光补偿点（植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长）。

BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，称C点对应的光照强度为光饱和点。

应用：

阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线表示。

间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。

（2）光照面积（如图所示）曲线分析：

OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。

随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下。

OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量（OC段）不断增加，所以干物质积累不断降低（BC段）。

应用：

适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。

光质不同影响光合速率，白光为复色光，光合作用能力最强。

单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。

日变化，光合速率在一天中有变化，一般与太阳辐射进程相符。

①光照时间越长，产生的光合产物越多。

（3）温度：

光合作用的光反应和暗反应是酶促反应，温度直接影响酶的活性，从而影响光合速率。

温度过高，还会影响植物叶片气孔开度，影响CO2供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率。

般植物在10～35℃下正常进行光合作用，其中AB段（10-35℃）随温度的升高而逐渐加强，B点（35℃）以上光合酶活性下降，光合作用开始下降，50℃左右光合作用完全停止

应用：

温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。

（4）二氧化碳浓度：

二氧化碳是光合作用的原料之一。

环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率。

在一定范围内，植物的光合速率是随CO2浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，光合速率不再增加。

应用：

温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如施放一定量的干冰或多施农家肥。

（5）矿质元素：

矿质元素直接或间接影响光合作用。

N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、Cl产生直接影响（N影响酶的含量，N、Mg、Fe、Mn影响叶绿素的组成或生物合成）。

K、P、B对光合作用产生间接影响。

应用：

合理施肥

（6）水：

水分是光合作用原料之一，缺少时光合速率下降。

应用：

合理灌溉

（7）多因子对光合作用速率影响的分析（如图所示）

应用：

应用：

温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加C02，进一步提高光合速率。

当温度适宜时，可适当增加光照强度和C02浓度以提高光合速率。

总之，可根据具体情况，通过增加光照强度、调节温度或增加C02浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的。

4.光合作用条件骤变时物质量的变化

5.光合作用强度的表示方法及计算

（1）光合作用强度表示方法

①单位时间内光合作用产生有机物的量

②单位时间内光合作用吸收C02的量

③单位时间内光合作用放出02的量

注意：

最容易检测的是③。

（2）光合作用的有关计算

①物质计算

依据光合作用的总反应式进行计算，反应式为：

②与呼吸作用结合的计算

在光下，光合作用与呼吸作用同时进行：

光合作用（实际）产氧量＝实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量

光合作用（实际）二氧化碳消耗量＝实测的二氧化碳消耗量＋呼吸作用二氧化碳释放量

光合作用葡萄糖净生产量＝光合作用（实际）葡萄糖生产号一呼呀作用葡萄糖消耗量

总光合=净光合作用+呼吸作用

四、扩展：

化能合成作用

自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，如硝化细菌。

2NH3＋3O2→2HNO2＋2H2O＋能量

2HNO2＋O2→2HNO3＋能量

6CO2＋6H2O→C6H12O6＋6O2

课后巩固：

1．高等植物细胞中，下列过程只发生在生物膜上的是（　　）

A．光合作用中的光反应B．光合作用中CO2的固定

C．葡萄糖分解产生丙酮酸D．以DNA为模板合成RNA

2．下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，错误的是（　　）

A．给水稻提供14CO2，则其根细胞在缺氧环境有可能出现14C2H5OH

B．给水稻提供14CO2，则14C的转移途径是：

14CO2→14C3→（14CH2O）

C．用15N标记某种氨基酸，出现放射性的顺序依次是核糖体、高尔基体、内质网

D．小白鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到H2180，呼出的二氧化碳也可能含有18O

3．两株同种生长状况基本相同的植物，分别置于透明的玻璃罩内，如图甲、乙所示，在相同自然条件下，测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示。

下列说法正确的是（　　）

A．装置甲的植物叶绿体中，在14点时三碳化合物含量比10点时高

B．一昼夜中，装置乙中植物积累的有机物比甲多

C．ab段和cd段，曲线下降的原因相同

D．e点时，气孔关闭导致光合作用基本停止

4．下列与实验有关的叙述，正确的是（　　）

A．纸层析法分离绿叶中色素时，光合色素在层析液中溶解度高的随层析液扩散得快

B．在观察DNA和RNA在细胞中的分布的实验中，要用盐酸使组织细胞相互分离

C．苏丹Ⅲ染色后的花生子叶细胞在显微镜下可观察到红色的颗粒

D．染色体数目加倍的细胞所占的比例与固定液处理的时间有关

5．如图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图，下列叙述正确的是（　　）

A．过程①发生在叶绿体中，过程③发生在线粒体中

B．过程①产生NADH，过程③消耗NADPH

C．若叶肉细胞中过程②速率大于过程③，则植物干重增加

D．过程③中ATP的合成与放能反应相联系，过程④与吸能反应相联系

6．为研究高温对不同植物光合速率的影响，研究者将甲、乙、丙三种植物从25℃环境移入40℃环境中培养，测得相关数据如图所示。

下列结论正确的是（　　）

A．40℃环境下三种植物的光合速率均下降

B．与处理前相比，甲植物光反应速率加快，CO2吸收速率几乎不变

C．处理后，丙植物光合作用时吸收CO2的速率最慢

D．与乙植物相比，丙植物光合速率降低的原因主要是光反应受到了限制

7．下列与“绿叶中色素的提取和分离”实验有关的叙述，正确的是（　　）

A．提取绿叶中的色素时只能用无水乙醇溶解色素

B．研磨叶片后立即加人碳酸钙可防止色素被破坏

C．叶绿素b在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素

D．不同绿叶中的色素在滤纸条上的色带顺序不同

8．如图是绿色植物光合作用过程示意图。

下列与此图相关的说法错误的是（　　）

A．如果A代表某结构，则A为类囊体

B．形成C、D的过程需要能量，而产生B的过程不需要能量

C．突然降低环境中CO2浓度，B的产生速率下降

D．C3中不仅有来自CO2中的碳，也有来自CO2中的氧

9．光合作用过程中产生的[H]和有氧呼吸过程中产生的[H]，分别用于（　　）

A．氧化O2和CO2B．氧化CO2和O2C．还原O2和C3D．还原C3和O2

10．用纸层析法分离叶绿体中的色素，四种色素扩散速度最慢和最快的分别是（　　）

A．叶绿素a；胡萝卜素B．叶绿素b；胡萝卜素

C．胡萝卜素；叶绿素aD．胡萝卜素；叶绿素b

11．在光合作用的暗反应中发生的反应过程有（　　）

A．CO2的固定，O2的释放B．CO2的固定，C3的还原

C．H2O的分解，O2的释放D．CO2的固定，C5的还原

二．解答题（共2小题）

12．如图甲表示发生在番茄细胞内的生理反应过程，乙表示种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化曲线。

请据图分析回答：

（1）甲图中X物质是　　；④过程是在　　中进行的；①～⑤过程中，能使ADP含量增多的过程是　　（写标号）。

（2）乙图中表示番茄光合作用强度和呼吸作用强度相等的点是　　；表示积累有机物最多的点是　　。

一昼夜后番茄有机物的总量是增加了还是减少了？

　　，原因是　　。

（3）将一株生长正常的番茄幼苗对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理（如图丙所示），并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。

在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对称部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB．若M=MB﹣MA，则M的确切含义可以描述为　　。

13．将某植物置于密闭的容器中，测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示．请分析回答下列相关问题：

（1）A点时该植物产生ATP的细胞器是　　，且与17℃相比，22℃条件下呼吸速率更　　（填“大”或“小”）．

（2）B点时光合速率　　呼吸速率；当植物缺镁时，B点向　　移，E点向　　移．

（3）C、D两点CO2吸收量相同，两点光合作用合成有机物的量　　（填“不同”或“相同”），限制C、E两点光合速率的主要因素分别是　　．

（4）由上述实验得到启示：

阴雨天为了提高大棚蔬菜的产量，可适当　　或　　．

答案：

1-5ACBAD6-10DCBDB11B

12

（1）C3细胞质基质或线粒体②

（2）B、DD增加植物光合作用合成或制造的有机物的量大于呼吸作用消耗的有机物的量

（3）B叶片被截取部分在6小时内（或实验过程中）光合作用合成的有机物总量

13.

（1）线粒体大

（2）等于右左下

（3）不同光照强度、温度和二氧化碳浓度（4）降低温度提高光照强度

作

业

教

学

后

记