2020-2021學(xué)年高中生物新教材人教版必修1學(xué)案：第5章 第4節(jié) 第2課時　光合作用的原理 Word版含解析

1、第2課時光合作用的原理課標要求核心素養(yǎng)1.說明光合作用以及對它的認識過程。2.掌握光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化。1.科學(xué)思維分析與綜合：分析光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程，認同兩個階段既有區(qū)別又有聯(lián)系。2.生命觀念用物質(zhì)和能量觀，闡明光合作用過程，能初步用結(jié)構(gòu)和功能觀，說明葉綠體是光合作用的場所。知識導(dǎo)圖新知預(yù)習(xí)·雙基夯實一、光合作用的概念和探究歷程1概念：光合作用是指綠色植物通過_葉綠體_，利用_光_能，把_二氧化碳_和_水_轉(zhuǎn)化成儲存著能量的_有機物_，并且釋放出_氧氣_的過程。2探究歷程：(1)19世紀末，科學(xué)界普遍認為，在光合作用中，_co2分子_的c和o被分開，o2被釋放

2、，c與h2o結(jié)合成_甲醛_，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過_光合作用_轉(zhuǎn)化成糖。(2)1937年，英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體_葉綠體_的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有水，沒有二氧化碳)，在光照下可以釋放出_氧氣_。像這樣，_離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣_的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。(3)1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門用_同位素示蹤_的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16o的同位素18o分別標記h2o和co2，使它們分別變成ho和c18o2。然后，進行了兩組實驗：第一組給植物提供_h2o和c18o2_，第二組給

3、同種植物提供_ho和co2_。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是_o2_，第二組釋放的都是_18o2_。(4)1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成_atp_。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與_水的光解_相伴隨。(5)20世紀40年代，美國的卡爾文利用_同位素標記_法最終探明了co2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。3反應(yīng)式：_co2h2o(ch2o)o2_。二、光合作用的原理1填寫圖中字母所代表的物質(zhì)：a：_o2_b：_c3_c：_co2_d：_h_2光反應(yīng)(過程)：場所_葉綠體的類囊體的薄膜上_外界條件_光照_物質(zhì)變化h2o_ho2_adppi能量_a

4、tp_能量變化光能_atp_中活躍的化學(xué)能3暗反應(yīng)(過程)：場所_葉綠體基質(zhì)_外界條件co2物質(zhì)變化co2_c3_(ch2o)_atp_adppi能量能量變化atp中活躍的化學(xué)能_有機物_中穩(wěn)定的化學(xué)能活學(xué)巧練_(1)光合作用產(chǎn)生的o2來自co2和h2o中的o。(×)(2)綠色植物光合作用的反應(yīng)物是co2和h2o，產(chǎn)物是有機物和o2。()(3)綠色植物進行光合作用的能量來源于光能。()(4)光反應(yīng)和暗反應(yīng)必須都在光照條件下才能進行。(×)(5)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供nadph和atp；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供adp和pi。()(6)光反應(yīng)產(chǎn)生的atp可用于核糖體合成蛋白質(zhì)。(

5、5;)(7)光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的nadph可在葉綠體基質(zhì)中作為還原劑。()(8)離體的葉綠體基質(zhì)中添加atp、nadph和co2后，可完成暗反應(yīng)。()思考：1魯賓、卡門實驗方法是什么？提示：同位素標記法。2若突然停止光照，光反應(yīng)和暗反應(yīng)如何變化？提示：光反應(yīng)立即停止，暗反應(yīng)仍能進行一段時間，最后也停止。3光合作用產(chǎn)生的h與呼吸作用產(chǎn)生的h是否相同？提示：不同。光合作用產(chǎn)生的h為nadph，而呼吸作用產(chǎn)生的h為nadh。學(xué)霸記憶·素養(yǎng)積累重點呈現(xiàn)1光合作用的實質(zhì)是合成有機物，儲存能量；而呼吸作用的實質(zhì)是分解有機物，釋放能量。2光合作用的反應(yīng)式為：co2h2o(ch2o)o2。3光反

6、應(yīng)的場所是類囊體薄膜，產(chǎn)物是o2、h和atp。4暗反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類等物質(zhì)。5光合作用中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為：14co214c3(14ch2o)；ho18o2。6光合作用的能量轉(zhuǎn)換為：光能atp中活躍的化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能。課內(nèi)探究·名師點睛知識點光合作用的探究歷程1希爾實驗(1)實驗過程：離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有h2o，沒有co2)，在光照下可以釋放出氧氣。(2)實驗結(jié)論：在適當(dāng)條件下葉綠體產(chǎn)生氧氣。2魯賓和卡門實驗(1)巧妙之處：兩組實驗相互對照直觀地表現(xiàn)出氧氣來自水中的氧，而不是來自二氧化碳中的氧。(2)自變量為被標記的c18o2和ho

7、，因變量是o2的放射性。3卡爾文循環(huán)(1)探究方法同位素標記法：用14c標記co2，追蹤檢測放射性，探明了co2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。(2)結(jié)論：碳的轉(zhuǎn)化途徑：14co2c514c3(14ch2o)。名師點撥：薩克斯和魯賓、卡門實驗對照方式不同薩克斯實驗的對照方式為自身對照(一半曝光與另一半遮光)；而魯賓和卡門實驗的對照方式為相互對照(通過標記不同的物質(zhì)：ho與c18o2)。典例剖析_典例1 科學(xué)是在實驗和爭論中前進的，光合作用的探究歷程就是如此。在下面幾個關(guān)于光合作用的實驗中，相關(guān)敘述正確的是(b)a恩格爾曼的實驗定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量b阿爾農(nóng)的實驗證明了在光

8、照下葉綠體可合成atpc希爾發(fā)現(xiàn)在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他還原劑在光照下可以釋放出氧氣d魯賓和卡門的實驗中，用18o分別標記h2o和co2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自co2而不是h2o解析：恩格爾曼的實驗證明了水綿光合作用生成氧氣，沒有定量分析生成氧氣的量，a錯誤；阿爾農(nóng)通過實驗說明了在光照下葉綠體可合成atp，b正確；希爾加入的是氧化劑，c錯誤；魯賓和卡門的實驗中，用18o分別標記h2o和co2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自h2o而不是co2，d錯誤。變式訓(xùn)練_1下圖表示較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后，以下相關(guān)比較不

9、正確的是(c)ay2的質(zhì)量大于y3的質(zhì)量b中小球藻的質(zhì)量大于中小球藻的質(zhì)量c中水的質(zhì)量大于中水的質(zhì)量d試管的質(zhì)量大于試管的質(zhì)量解析：與中h2o均被18o標記，單位時間內(nèi)消耗等量的水，剩余水的質(zhì)量也相等。知識點光合作用的過程1光合作用的過程圖解(1)光反應(yīng)過程(2)暗反應(yīng)過程2光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較(1)區(qū)別項目光反應(yīng)暗反應(yīng)實質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放出o2同化co2，合成有機物反應(yīng)時間短促較緩慢需要條件外界條件：光照；內(nèi)部條件：色素、酶不需要光照；內(nèi)部條件：酶反應(yīng)場所葉綠體類囊體的薄膜葉綠體基質(zhì)物質(zhì)變化水的光解：水分解成h和o2atp的合成：在相關(guān)酶的作用下，adp和pi形成atpco2的固定：

10、co2c52c3c3的還原：2c3(ch2o)c5能量變化光能atp中活躍的化學(xué)能atp中活躍的化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能相應(yīng)產(chǎn)物o2、atp和h糖類等有機物(2)聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供h、atp，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供adp和pi，如圖所示：3光合作用過程中物質(zhì)交換分析(1)光合作用過程中c、h、o元素轉(zhuǎn)移途徑(2)14c18o2214c3(14cho)ho(3)光合作用總反應(yīng)式與c、h、o元素的去向知識貼士：有關(guān)光合作用過程的四點提醒(1)葉綠體的內(nèi)膜既不參與光反應(yīng)，也不參與暗反應(yīng)。(2)光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)提供atp、h，atp從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)。而暗反應(yīng)則為光反應(yīng)提供adp和pi，

11、adp從葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜。(3)光反應(yīng)階段必須是在有光條件下進行，而暗反應(yīng)階段有光無光都能進行，但需光反應(yīng)提供的h和atp，故暗反應(yīng)不能長期在無光環(huán)境中進行。(4)在自然條件下，光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段同時進行，不分先后。典例剖析_典例2 (2019·吉林友好學(xué)校高一)下列關(guān)于光合作用的敘述，錯誤的是(a)a光反應(yīng)階段不需要酶的參與b暗反應(yīng)階段既有c5的生成又有c5的消耗c光合作用過程中既有h的產(chǎn)生又有h的消耗d光合作用過程將光能轉(zhuǎn)換成有機物中的化學(xué)能解析：光反應(yīng)階段光的吸收不需要酶的參與，atp的生成需要酶的參與，a符合題意；暗反應(yīng)階段既有c3的還原生成c5，又有co2與c5

12、的結(jié)合(co2固定)消耗c5，b不符合題意；光合作用過程中光反應(yīng)階段產(chǎn)生h，暗反應(yīng)階段又有c3的還原消耗h，c不符合題意；光合作用過程將光能轉(zhuǎn)換成暗反應(yīng)能利用的化學(xué)能，儲存在有機物中，d不符合題意。故選a。變式訓(xùn)練_2如圖為高等綠色植物光合作用圖解。相關(guān)說法不正確的是(d)a是氧氣，可參與有氧呼吸的第三階段b光合作用可分為兩個階段，光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段c三碳化合物在h、atp和酶的作用下，被還原形成(ch2o)d為c3，在葉綠體類囊體薄膜上轉(zhuǎn)化為c5和(ch2o)解析：是水光解的產(chǎn)物之一氧氣，可參與有氧呼吸的第三階段，a項正確；光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段，b項正確；三碳化合物在光反應(yīng)產(chǎn)生的

13、h、atp和葉綠體基質(zhì)中酶的作用下，被還原形成(ch2o)，c項正確；c3在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為c5和(ch2o)，d項錯誤。指點迷津·撥云見日光照和co2濃度驟變時，c3、c5、h和atp物質(zhì)含量變化分析1分析思路當(dāng)外界條件改變時，光合作用中c3、c5、h、atp含量的變化可以采用下圖分析：2分析結(jié)果條件c3c5h和atp模型分析光照由強到弱，co2供應(yīng)不變增加減少減少或沒有光照由弱到強，co2供應(yīng)不變減少增加增加光照不變，co2由充足到不足減少增加增加光照不變，co2由不足到充足增加減少減少典例3 玉蘭葉肉細胞在光照下進行穩(wěn)定的光合作用時，如果將它移至暗室中，短時間內(nèi)葉綠體中c3與

14、c5相對含量的變化分別是(a)a增多減少b減少增多c增多增多d減少減少解析：葉肉細胞在光照下進行穩(wěn)定的光合作用時，c3和c5處于動態(tài)平衡狀態(tài)；移至暗室后，短時間內(nèi)由于光反應(yīng)速度下降，atp和h的合成減少，c3還原成c5的過程受到影響，而c5仍能正常和co2反應(yīng)生成c3，故c3增多，c5減少。典例4 在正常條件下進行光合作用的某植物，當(dāng)突然改變某條件后，即可發(fā)現(xiàn)其葉肉細胞內(nèi)c5含量突然上升，則改變的條件可能是(d)a停止光照b停止光照并降低co2濃度c升高co2濃度d降低co2濃度解析：co2是暗反應(yīng)進行的條件之一，如果co2減少，自然就不能順利地形成c3，已有的c3仍會通過c3還原途徑而生成c

15、5。這樣c3減少，c5形成后卻不能進一步轉(zhuǎn)變，于是就積累起來。解疑答惑思考·討論p1021提示：否。2提示：是。3提示：光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自參加反應(yīng)的水而不是來自co2。4提示：思考·討論p1041提示：光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段的區(qū)別如表所示：光合作用的過程對比項目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段所需條件 必須有光有光無光均可進行場所類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中物質(zhì)變化h2o分解成o2和h；h與nadp結(jié)合形成nadph，形成atpco2被固定；c3被nadph還原，最終形成糖類；atp轉(zhuǎn)化成adp和pi能量轉(zhuǎn)化光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，儲存在atp中atp中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中儲存

16、的化學(xué)能2.提示：(1)物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)階段產(chǎn)生的nadph，在暗反應(yīng)階段用于還原三碳化合物；(2)能量聯(lián)系：光反應(yīng)階段生成的atp在暗反應(yīng)階段中將其儲存的化學(xué)能釋放出來，為三碳化合物形成糖類提供能量，atp中的化學(xué)能則轉(zhuǎn)化為儲存在糖類中的化學(xué)能。訓(xùn)練鞏固·課堂達標1(2020·武漢外國語學(xué)校)關(guān)于光合作用的敘述，正確的是(d)a類囊體上產(chǎn)生的atp可用于吸收礦質(zhì)元素離子b夏季晴天光照最強時，植物光合速率一定最高c進入葉綠體的co2能被nadph直接還原d正常光合作用的植物突然停止光照，c5與atp含量會下降解析：類囊體上產(chǎn)生的atp只用于葉綠體內(nèi)的生命活動，a項錯誤；夏季

17、晴天光照最強時，蒸騰作用過強導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，植物光合速率較低，b項錯誤；進入葉綠體的co2被c5固定為c3后被nadph還原，c項錯誤；正常光合作用的植物突然停止光照，h與atp的來源減少，暗反應(yīng)中c3還原減弱，co2固定仍在進行，故c5含量下降，d項正確。2(2019·山西省臨汾一中、晉城一中高一)下圖為高等綠色植物的光合作用圖解。下列相關(guān)說法正確的是(d)a是光合色素，可用層析液提取b是o2，全部用于該植物有氧呼吸的第三階段c是c3，能被氧化為(ch2o)d是atp，在葉綠體基質(zhì)中被消耗解析：是光合色素，可用無水乙醇提取，a錯誤；是o2，當(dāng)光合作用大于呼吸作用時，一部分氧氣釋放到細

18、胞外，b錯誤；三碳化合物被還原氫還原形成有機物，不是被氧化形成有機物，c錯誤；是atp，是光反應(yīng)的產(chǎn)物，用于暗反應(yīng)中三碳化合物的還原階段，其消耗場所是葉綠體基質(zhì)，d正確。3下列敘述正確的是(b)a光反應(yīng)不需要酶，暗反應(yīng)需要多種酶b光反應(yīng)消耗水，暗反應(yīng)消耗atpc光反應(yīng)儲存能量，暗反應(yīng)消耗能量d光反應(yīng)固定co2，暗反應(yīng)還原co2解析：光反應(yīng)、暗反應(yīng)都需要酶的催化，a錯誤；光反應(yīng)消耗水、產(chǎn)生atp，暗反應(yīng)產(chǎn)生水、消耗atp，b正確；光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成atp和h中化學(xué)能儲存并參與暗反應(yīng)，暗反應(yīng)則將atp和h中的能量轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的化學(xué)能儲存到糖類等化合物中，c錯誤；暗反應(yīng)固定co2，d錯誤。4在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在co2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到co2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中c3和c5微摩爾濃度的變化趨勢如圖所示