542 光合作用的探究历程和光合作用的过程精品学案Word版含答案.docx

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542光合作用的探究历程和光合作用的过程精品学案Word版含答案

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。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

★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。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

★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。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

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。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

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：

2H2O

O2＋4[H]

②ATP的形成：

ADP＋Pi＋光能

ATP

①CO2的固定：

CO2＋C5

2C3

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

第1节　细胞膜——系统的边界

学习目标

1．体验用哺乳动物红细胞制备细胞膜的方法和过程（重点）。

2.简述细胞膜的成分和功能（重难点）。

|基础知识|

一、体验制备细胞膜的方法

1．实验原理：

将动物细胞放在清水里，细胞涨破，细胞内的物质流出即可得到。

2．实验过程及结果

选材：

猪（或牛、羊、人）的新鲜的（成熟）红细胞稀释液

↓

制作装片：

用滴管吸取少量红细胞稀释液，滴一小滴在载玻片上，盖上盖玻片

↓

观察：

用显微镜观察红细胞的正常形态（低倍镜→高倍镜）

↓

滴清水：

在盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水，同时在另一侧用吸水纸吸引（引流法），注意不要把细胞吸跑

↓

观察：

持续观察细胞的变化

↓

结果：

凹陷消失，细胞体积增大，细胞破裂，内容物流出，获得细胞膜

二、细胞膜的成分及与功能的关系

1．成分

2．成分与功能的关系

（1）功能复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量多。

（2）与脂质或蛋白质结合为糖脂或糖蛋白，糖蛋白与细胞识别有关。

三、细胞膜的功能

1．将细胞与外界环境分隔开

使细胞成为相对独立的系统，保障细胞内部环境的相对稳定。

2.控制物质进出细胞

3．进行细胞间的信息交流

方式

实例

间接交流

激素随血液将信息传递给靶细胞

直接接触

精子和卵细胞之间的识别和结合

形成通道

高等植物细胞之间通过胞间连丝交流信息

四、植物细胞的细胞壁

1．主要成分

2．功能：

支持和保护细胞

|自查自纠|

1．选用兔、鸡的成熟的红细胞制备细胞膜，是因为该类细胞没有细胞壁、细胞核和多种细胞器。

（　　）

2．制备细胞膜时滴加的是生理盐水。

（　　）

3．细胞膜主要的化学成分有脂质、糖类、蛋白质。

（　　）

4．不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同。

（　　）

5．功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。

（　　）

6．植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶。

（　　）

答案　1.×　2.×　3.×　4.√　5.√　6.√

|图解图说|

纯化细胞膜的方法

细胞破裂后细胞内物质流出，细胞膜和细胞质中的其他结构密度不一样，可采用离心的方法将细胞膜与其他物质分开，得到较纯的细胞膜。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

★细胞癌变后。

细胞膜上产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质，这是判断细胞是否癌变的指标之一。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

★细胞膜控制物质的进出：

营养物质可以进入细胞，细胞产生的抗体、激素等可排出细胞，对细胞有害的物质不易进入细胞。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

★植物细胞具有细胞壁，支撑和保护作用较强；动物细胞无细胞壁，支撑力较差。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

植物细胞最外层是细胞壁，为什么“系统的边界”是细胞膜？

提示：

“系统”指的是生命系统，细胞壁并不具有生命活性，是全透性的，不能控制物质进出细胞。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

探究点一　体验细胞膜制备的方法

1．实验材料的选择

请分析下列材料适合或不适合作为制备细胞膜的原因：

洋葱，鸡的红细胞，猪的成熟红细胞，大肠杆菌细胞

提示　洋葱：

不适合，因为具有细胞核和多种细胞器，且具有细胞壁。

鸡的红细胞；不适合，因为具有多种细胞核和多种细胞器。

猪的成熟红细胞：

适合，因为无细胞核和多种细胞器，且无细胞壁。

大肠杆菌细胞：

不适合，具有细胞壁。

2．实验处理方法

（1）制备红细胞稀释液时，用生理盐水而不能用蒸馏水，目的是________________________________________________________________________。

（2）如果该实验在试管中进行，当细胞破裂后，需用什么方法才能获得较纯净的细胞膜？

提示　

（1）保持红细胞的正常形态　

（2）采用不同转速离心的方法

制备细胞膜实验时选材的两个标准

（1）无细胞壁：

能使细胞吸水涨破，且避免了去除细胞壁的麻烦，因此选动物细胞而不选植物细胞。

（2）无细胞核和众多的细胞器：

避免了细胞膜与核膜、细胞器膜分离所带来的麻烦，因此选择只有细胞膜这一种生物膜的哺乳动物成熟的红细胞。

【典例1】某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请设计一个简易实验得到较纯净的细胞膜，并对其成分进行鉴定。

（1）应选取人的哪种细胞作实验材料（　　）

A．成熟红细胞B．神经细胞

C．白细胞D．口腔上皮细胞

（2）将选取的上述材料放入________中，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂。

（3）经过

（2）的实验步骤后，再用________法获得较纯净的细胞膜。

尝试解答________

解析　制备细胞膜时宜选用哺乳动物成熟的红细胞，因为其内没有细胞核和众多具膜结构的细胞器，避免了其他膜结构的干扰。

将红细胞置于蒸馏水中，使细胞吸水破裂发生溶血现象。

再通过离心的方法获得较纯净的细胞膜。

答案　

（1）A　

（2）蒸馏水　（3）离心

【跟踪训练】

1．制备细胞膜时，稀释红细胞的液体和使细胞涨破的方法分别是（　　）

A．清水，将其放入生理盐水中

B．9%的NaCl溶液，将其放入清水中

C．生理盐水，将其放入清水中

D．清水，将其放入9%的NaCl溶液中

解析　稀释红细胞应用生理盐水，以保持红细胞的正常形态；使红细胞涨破应用清水。

答案　C

探究点二　细胞膜的成分和功能

1．细胞膜的成分

大鼠肝细胞膜与人红细胞膜相比，功能复杂得多。

实验测得其化学成分如下表。

（表中数据均为质量分数%）

物质种类

膜的类别　　　

蛋白质

脂质（主要是磷脂）

糖类

大鼠肝细胞膜

59

37

4

人红细胞膜

49

43

8

根据上表思考下列问题：

（1）将膜成分分离提纯后，加入双缩脲试剂，如果产生________反应，可以证明细胞膜成分中含有________，除此之外，细胞膜还含有________。

（2）为什么说不同细胞的细胞膜成分不完全相同？

（3）研究发现，大鼠肝细胞膜的功能要比人红细胞膜的要复杂，从细胞膜的成分分析，其原因是什么？

提示　

（1）紫色　蛋白质　脂质（磷脂）和糖类

（2）因为不同细胞的细胞膜各种成分的含量不同

（3）大鼠肝细胞膜上的蛋白质种类和数量多于人的红细胞

探究细胞膜组成成分的实验设计思路

①用溶脂剂处理细胞膜，膜被破坏，说明细胞膜中含有脂质。

②用蛋白酶处理细胞膜，膜被破坏，说明细胞膜中含有蛋白质，也可用双缩脲试剂检测蛋白质是否存在。

2．细胞膜的功能

（1）在质量分数为5%的葡萄糖溶液中滴入少量红墨水，然后用它培养癌细胞，一段时间后，观察到癌细胞内并未变红，但测得培养液中葡萄糖的浓度下降了。

该过程说明细胞膜能运输哪种物质？

它体现了细胞膜的哪种功能？

细胞膜行使该功能时有何特点？

提示　运输葡萄糖　控制物质进出细胞的功能　具有选择性

（2）下图表示三种细胞间信息交流方式。

①图

（1）所示的信息交流方式中，A细胞主要是________，产生的信息分子主要是____________，需要通过________的运输才能运至B细胞，信息分子要与B细胞膜上的________结合才能完成信息的传递。

②图

（2）中的1是________，2是________，请举一个以图

（2）中的信息交流方式的例子：

________。

③图（3）中所示的是________细胞间的信息交流方式，该通道是________。

提示　①内分泌细胞　激素　血液　受体　②信息分子　受体　精子和卵细胞间的识别　③植物　胞间连丝

细胞膜的功能图解

【典例2】（2016·郑州高一检测）作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活