高三复习生物人教版必修一第5章第4节 光合作用学案.docx
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高三复习生物人教版必修一第5章第4节光合作用学案
必修一第5章第4节光合作用
（一）
第5章第4节 光合作用
（一）
一、回顾光合作用发现的科学史
1、1771年，普利斯特利通过实验证实_____。
2、1779年，英格豪斯重复多次普利斯特利的实验，发现普利斯特利的实验只有_______时才能成功，植物只有_______才能更新污浊的空气。
1785年，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的气体是二氧化碳。
3、根据能量守恒定律，植物在进行光合作用时，将_______能转化为_______能储存在某种物质中，这种物质是什么？
根据生活经验，土豆里含有大量淀粉，把土豆的叶片用_______脱色后加 _______会变蓝，说明土豆叶片里也含有淀粉，所以人们怀疑（假设）光合作用产生了淀粉。
4、1864年萨克斯的实验。
实验对象：
暗处理后的天竺葵叶片，暗处理的目的是 ______________
自变量：
叶片是否照光
因变量：
_______，观测指标是叶片脱色处理后______________。
实验结果：
___________
实验结论：
______________
5、1880年，恩格尔曼的实验。
背景：
1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。
假设：
光合作用的场所是
实验对象：
水绵（叶绿体呈__ 状）、___细菌。
自变量：
______________
因变量：
叶绿体照光部位是否产生氧气，观测指标是_______。
实验结果：
好氧细菌集中聚集在叶绿体的照光部位。
实验结论：
_____________。
6、1939年，鲁宾和卡门用_______法探究光合作用产生的氧气来自水还是二氧化碳。
第一组实验：
向植物（小球藻）提供H2O和C18O2，分析释放的氧气。
第二组实验：
向植物（小球藻）提供 _____，分析释放的氧气。
问题：
如何分析两组实验释放的氧气？
____。
实验结论：
_______。
7、同位素标记法小结：
同位素：
质子数相同，中子数不同的同一元素。
例如，最早发现的碳元素原子量是12，后来又发现了原子量为13和14的碳元素，12C、13C和14C除了原子量不同外，其他的化学性质相同，因此只能放在元素周期表的同一位置，这就是同位素名称最初的由来。
放射性同位素与稳定性同位素：
原子核能自动放射出肉眼看不见的具有一定穿透能力的射线的元素称为_______；原子核比较稳定，不能发出射线的元素则称为_______。
例如，14C是放射性同位素，12C、13C则是稳定性同位素。
高中阶段学习过的放射性同为素还有14C、3H、35S、32P、131I等。
需要注意的是15N和18O是稳定性同位素。
同位素的应用：
①科学家通过特殊的放射性显影装置追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清生命活动和化学反应的过程。
例如，用3H标记的亮基酸可以用来研究_______过程；35S标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆菌的过程中_______是否进入大肠杆菌，32P标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆菌的过程中_______是否进入大肠杆菌；14C标记的14CO2可以用来研究_____。
②科学家也可通过测量分子质量或用离心技术来区别同位素，例如用18O标记的H218O和C18O2可以用来研究_______，用15N标记的大肠杆菌可以用来研究_______。
8、20世纪40年代，卡尔文的实验。
思路：
将小球藻（一种单细胞的绿藻）放置在密闭容器中,然后将14C标记的14CO2通入容器，在照光后的不同时间，将培养的小球藻浸入热的酒精中。
热酒精处理有三种功效：
杀死细胞、终止酶的作用、提取溶解的分子。
然后将提取物用纸层析法分离，并通过一定的方法鉴定其成分。
问题：
卡尔文发现，在光照后60秒，14C分布于许多化合物中，如何确定放射性首先出现在哪种化合物中？
_______。
假如光照40秒，发现14C分布于A、B、C、D四种物质中；光照30秒，发现14C分布于A、B、C三种物质中；光照20秒，发现14C分布于A、B、两种物质中；光照6秒和5秒，发现14C只分布于A中，说明CO2在暗反应过程中的转移途径是：
CO2→ ____→____→____→ ____。
卡尔文等用小球藻做实验，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为_______。
二、绿叶中色素的提取和分离
提取原理：
叶绿体中的色素易溶于_______而不溶于水，可用_______等有机溶剂提取色素。
分离原理：
各种色素在_______中溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得____，反之则扩散的____，从而使各种色素相互分离。
实验装置：
如图
实验过程：
略
实验结果：
如图
答案
第5章第4节 光合作用
（一）
一、回顾光合作用发现的科学史
1、1771年，普利斯特利通过实验证实植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
2、1779年，英格豪斯重复多次普利斯特利的实验，发现普利斯特利的实验只有阳光照射时才能成功，植物只有绿叶才能更新污浊的空气。
1785年，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的气体是二氧化碳。
3、根据能量守恒定律，植物在进行光合作用时，将光能转化为化学能储存在某种物质中，这种物质是什么？
根据生活经验，土豆里含有大量淀粉，把土豆的叶片用热酒精脱色后加碘会变蓝，说明土豆叶片里也含有淀粉，所以人们怀疑（假设）光合作用产生了淀粉。
4、1864年萨克斯的实验。
实验对象：
暗处理后的天竺葵叶片，暗处理的目的是消耗掉叶片中的营养物质
自变量：
叶片是否照光
因变量：
光合作用产物，观测指标是叶片脱色处理后加碘的颜色变化。
实验结果：
曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化
实验结论：
光合作用的产物有淀粉
5、1880年，恩格尔曼的实验。
背景：
1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。
假设：
光合作用的场所是叶绿体
实验对象：
水绵（叶绿体呈带状）、好氧细菌。
自变量：
叶绿体是否照到光
因变量：
叶绿体照光部位是否产生氧气，观测指标是好氧细菌的分布。
实验结果：
好氧细菌集中聚集在叶绿体的照光部位。
实验结论：
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
6、1939年，鲁宾和卡门用同位素标记法探究光合作用产生的氧气来自水还是二氧化碳。
第一组实验：
向植物（小球藻）提供H2O和C18O2，分析释放的氧气。
第二组实验：
向植物（小球藻）提供H218O和CO2，分析释放的氧气。
问题：
如何分析两组实验释放的氧气？
测定其分子质量。
实验结论：
光合作用释放的氧气来自水。
7、同位素标记法小结：
同位素：
质子数相同，中子数不同的同一元素。
例如，最早发现的碳元素原子量是12，后来又发现了原子量为13和14的碳元素，12C、13C和14C除了原子量不同外，其他的化学性质相同，因此只能放在元素周期表的同一位置，这就是同位素名称最初的由来。
放射性同位素与稳定性同位素：
原子核能自动放射出肉眼看不见的具有一定穿透能力的射线的元素称为放射性同位素；原子核比较稳定，不能发出射线的元素则称为稳定性同位素。
例如，14C是放射性同位素，12C、13C则是稳定性同位素。
高中阶段学习过的放射性同为素还有14C、3H、35S、32P、131I等。
需要注意的是15N和18O是稳定性同位素。
同位素的应用：
①科学家通过特殊的放射性显影装置追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清生命活动和化学反应的过程。
例如，用3H标记的亮基酸可以用来研究分泌蛋白的合成和运输过程；35S标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆菌的过程中蛋白质是否进入大肠杆菌，32P标记的噬菌体可以用来研究噬菌体侵染大肠杆菌的过程中DNA是否进入大肠杆菌；14C标记的14CO2可以用来研究光合作用暗反应过程。
②科学家也可通过测量分子质量或用离心技术来区别同位素，例如用18O标记的H218O和C18O2可以用来研究光合作用产生的氧气来自水还是二氧化碳，用15N标记的大肠杆菌可以用来研究DNA的复制方式（是半保留还是全保留）。
8、20世纪40年代，卡尔文的实验。
思路：
将小球藻（一种单细胞的绿藻）放置在密闭容器中,然后将14C标记的14CO2通入容器，在照光后的不同时间，将培养的小球藻浸入热的酒精中。
热酒精处理有三种功效：
杀死细胞、终止酶的作用、提取溶解的分子。
然后将提取物用纸层析法分离，并通过一定的方法鉴定其成分。
问题：
卡尔文发现，在光照后60秒，14C分布于许多化合物中，如何确定放射性首先出现在哪种化合物中？
缩短光照时间，检测放射性出现在什么化合物中。
假如光照40秒，发现14C分布于A、B、C、D四种物质中；光照30秒，发现14C分布于A、B、C三种物质中；光照20秒，发现14C分布于A、B、两种物质中；光照6秒和5秒，发现14C只分布于A中，说明CO2在暗反应过程中的转移途径是：
CO2→A→B→C→D。
卡尔文等用小球藻做实验，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。
二、绿叶中色素的提取和分离
提取原理：
叶绿体中的色素易溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
分离原理：
各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快，反之则扩散的慢，从而使各种色素相互分离。
实验装置：
如图
实验过程：
略
实验结果：
如图
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必修一第5章第4节光合作用
（二）
必修一 第5章第4节 光合作用
（二）
三、光合作用的过程
1、光反应
在类囊膜上分布着许多被称为光系统的色素蛋白复合体（光系统I和光系统II），它们吸收光子后会释放出高能电子，电子沿类囊体膜上的电子传递链（多种蛋白质有序排列）传递，形成电子流，电子最终传递给NADP+（氧化型辅酶II），使其还原成NADPH。
电子在传递的过程中一部分能量用于将H+从叶绿体基质转运到类囊体腔，导致类囊体膜两侧产生H+浓度梯度，当H+顺浓度梯度返回叶绿体基质时，驱动ATP合成酶复合体催化ATP的生成。
问题1：
电子传递的过程中，将叶绿体基质中的H+泵入了类囊体，在此过程中H+跨膜转运的方式是______。
问题2：
驱动ATP合成酶合成ATP的能量是______，在此过程中H+跨膜转运的方式是 ______。
问题3：
光反应的能量变化：
光能→电能→类囊体膜内外的H+浓度梯度→ ______中的活跃化学能。
2、暗反应
在暗反应阶段中，绿叶通过_____从外界吸收进来的二氧化碳，不能直接被_____还原。
它必须首先与植物体内的_____结合，这个过程叫做_____。
一个二氧化碳分子被一个C5分子固定后，很快形成_____。
在有关酶的催化下，C3接受_____释放的能量并且被_____还原。
随后，一些接受能量并被还原的C3经过一系列变化，形成_____；另一些接受能量并被还原的C3则经过一系列的化学变化，又形成_____。
3、画出光合作用全过程的示意图（参考课本）
4、光合作用和细胞呼吸都产生[H]，但含义不同，光合作用光反应产生的[H]的中文名字叫_____，用于暗反应还原C3；有氧呼吸_____阶段也产生[H]，中文名字叫_____，用于还原_____；无氧呼吸第一阶段也产生[H]，用于还原_____。
5、当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化
例如：
停止光照，短时间内C3、C5、[H]、ATP相对含量的变化如下：
停止光照→_____不再产生→导致 _____过程减弱，但_____过程仍正常进行→短时间内C3含量相对_____，C5含量相对_____。
C3含量增多有两方面的原因：
①C3的还原过程减慢，C3消耗速率_____；②二氧化碳的固定正常进行，__________。
C5含量减少有两方面的原因：
①C5的再生过程减慢，_______________；②___________________
6、分析下列物质在限定条件下短时间内的含量变化趋势
例1、如图所示为夏季白天适宜条件下植物体细胞中与能量转换有关的两种细胞器代谢原理示意图，请据图回答有关问题：
（字母代表物质，数字代表过程）
（1）图一所示过程发生在_____，D是一种最重要的单糖_____，E和F分别是_____和_____，G和H分别是____和____。
（2）图中A物质的结构简式可表示为_____，图二所示④过程发生部位是________，④过程产生的A物质的量比③过程产生的A物质的量______。
（3）若此图代表植物的叶肉细胞代谢情况，那么产生G与消耗G的比值_____1（填“大于”、“等于”或“小于”），植物表现为生长。
例2、上图为植物细胞某种结构示意图，结合所学知识回答下列问题：
（数字代表过程，字母表示物质，[ ]内填数字，短线上填名称）
（1）该图所示过程[ ] ______发生在______上，产物中B是______， ______为反应②提供条件。
（2）如果突然停止G的供应，其他条件保持不变，则短时间内D和I变化______（相同/不同）；若突然停止光照，其他条件保持不变，则短时间内F和H变化______（相同/不同）。
（3）除图中的标识外，影响植物该生理活动的外界因素主要是______，若升高该因素值，光合作用强度将______（填入可能的选项：
A、增强B、减弱C、不变）
答案
必修一 第5章第4节 光合作用
（二）
三、光合作用的过程
1、光反应
问题1：
电子传递的过程中，将叶绿体基质中的H+泵入了类囊体，在此过程中H+跨膜转运的方式是主动运输。
问题2：
驱动ATP合成酶合成ATP的能量是H+的浓度梯度，在此过程中H+跨膜转运的方式是协助扩散。
问题3：
光反应的能量变化：
光能→电能→类囊体膜内外的H+浓度梯度→ATP中的活跃化学能。
2、暗反应
在暗反应阶段中，绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，不能直接被【H】还原。
它必须首先与植物体内的C5结合，这个过程叫做二氧化碳的固定。
一个二氧化碳分子被一个C5分子固定后，很快形成两个C3分子。
在有关酶的催化下，C3接受ATP释放的能量并且被【H】还原。
随后，一些接受能量并被还原的C3经过一系列变化，形成有机物；另一些接受能量并被还原的C3则经过一系列的化学变化，又形成C5。
3、画出光合作用全过程的示意图（参考课本）
4、光合作用和细胞呼吸都产生[H]，但含义不同，光合作用光反应产生的[H]的中文名字叫还原型辅酶II，用于暗反应还原C3；有氧呼吸第一和第二阶段也产生[H]，中文名字叫还原型辅酶I，用于还原氧气；无氧呼吸第一阶段也产生[H]，用于还原丙酮酸。
5、当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化
例如：
停止光照，短时间内C3、C5、[H]、ATP相对含量的变化如下：
停止光照→ 【H】和ATP不再产生→导致C3的还原过程减弱，但二氧化碳的固定过程仍正常进行→短时间内C3含量相对增加，C5含量相对减少。
C3含量增多有两方面的原因：
①C3的还原过程减慢，C3消耗速率下降；
②二氧化碳的固定正常进行，C3的合成速率不变。
C5含量减少有两方面的原因：
①C5的再生过程减慢；C5的合成速率下降；
②二氧化碳的固定正常进行，C5的消耗速率不变。
6、分析下列物质在限定条件下短时间内的含量变化趋势
例1答案：
（1）类囊体膜 葡萄糖 氧气 水 二氧化碳 丙酮酸
（2）线粒体内膜 多 （3）小于
例2答案：
（1）[①] 光反应 类囊体薄膜 氧气 ATP、[H]
（2）不同 相同 （3）温度 ABC
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必修一 第5章第4节 光合作用（三）
四、影响光合强度的因素
光照强度：
指光照的强弱，以单位面积上所接受可见光的能量来度量，单位勒克斯（Lx）。
光合强度：
指光合作用的强弱，也称“光合作用强度”、“光合速率”。
可用单位面积单位时间内_______或_______的数量来表示。
1、光质对光合速率的影响：
白光为复合光，光合作用能力最强；相同强度的单色光中，_______光和_______光效果好， _______光效果最差。
2、光照强度对光合速率的影响（探究）
材料用具：
打孔器、注射器、40W台灯，烧杯，菠菜叶片
打孔器的作用：
_______，注射器的作用：
_______。
实验对象：
沉在烧杯底部的小叶圆片
自变量：
_______，如何控制？
控制小叶圆片与台灯之间的_______。
因变量：
_______，观测指标是_______。
无关变量：
实验材料自身因素（ _______），环境因素（_______等）
实验结果：
略
实验结论：
在一定范围内，光合速率随光照强度增强而_______。
当光照强度超过一定数值时，光合速率不再随着光照强度增加而增加，这种现象叫光饱和。
形成光饱和的主要原因：
外因（_______），内因（_______）。
3、温度对光合速率的影响是通过影响_____影响光合速率。
4、CO2浓度对光合速率的影响
AB段：
在一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度的增加而_______，但当二氧化碳浓度达到一定数值后，光合作用速率不在增加。
B点：
B点对应的二氧化碳浓度为CO2饱和点。
此时，限制光合速率继续增大的外界因素主要是______________。
应用：
空气中的CO2含量与植物光合作用所需最适的CO2浓度相差甚远，因此需通过一定的措施提高农作物周围CO2的浓度。
大田中：
①确保良好通风（合理密植）； ②增施有机肥； ③深施“碳酸氢铵”。
大棚中：
①施有机肥； ②开窗通气；
5、水和无机盐对光合速率的影响
水：
水是光合作用的原料，缺水可直接影响光合作用。
在夏季的中午，光照很强，温度较高，但有些植物的光合速率反而较低，原因是缺水会导致_______，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合速率。
无机盐（矿质元素）：
N是各种酶以及NADPH和ATP的重要组成成分，叶绿素中也有N元素；P是叶绿体膜、NADPH和ATP的重要组成成分；Mg是____的重要组成成分；K在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高影响植物对_____的吸收，从而导致光合作用速率下降。
在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时地、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用。
6、多因子对光合速率的影响
P点：
限制光合速率的因素应为_____ 坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：
____坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
五、光合与呼吸综合问题
1、利用图1所示的装置：
①如何测定该植物的有氧呼吸速率？
_______条件下测定_______的消耗速率或 ____的生成速率。
②遮光的情况下，植物不进行光合作用，但进行_______。
短时间内该密闭装置中CO2的浓度会_______,O2的浓度会_______。
③接着给植株照射微弱的光照一段时间，则植株可以同时进行_______。
若植株的光合速率小于呼吸速率，则该密闭装置中CO2的浓度会在原来的基础上继续_______,O2的浓度会在原来的基础上继续_______。
④接着给植株照射较强的光照，若光合速率等于呼吸速率，则短时间内该密闭装置中CO2的浓度会_______,O2的浓度会_______。
⑤接着给植株照适宜的光照，若光合速率大于呼吸速率，则短时间内该密闭装置中CO2的浓度_______,O2的浓度会_______。
2、下图为密闭玻璃罩内植株一天内的CO2浓度变化，据图分析。
①夜晚无光，植株只进行_______，密闭容器内CO2浓度不断增大。
白
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