高中生物蘇教版分子與細胞第4章光合作用和細胞呼吸 第4章第2節(jié)2

第2課時光合作用的過程1．掌握葉綠體的結(jié)構(gòu)。(重點)2．理解光反應與暗反應的過程以及二者的聯(lián)系。(重、難點)光合作用的主要場所——葉綠體結(jié)合教材P75圖4－13，分析回答以下問題：(1)[1]外膜[2]內(nèi)膜使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與細胞質(zhì)基質(zhì)分開，保證了葉綠體相對獨立地進行代謝活動。(2)由[3]類囊體疊合成[4]基粒，增大了膜面積。(3)類囊體膜上分布著能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能的光合色素。(4)[5]葉綠體基質(zhì)中還含有少量的DNA和RNA。(5)與光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體膜和葉綠體基質(zhì)中。eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：與光合作用有關(guān)的酶分布在何處？提示：類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。探討eq\a\vs4\al(2)：葉綠體增大光合作用面積的方式是什么？提示：類囊體堆疊成基粒。探討eq\a\vs4\al(3)：為什么說葉綠體是光合作用的主要場所？提示：葉綠體是真核生物進行光合作用的場所，但原核生物如藍藻雖然沒有葉綠體，但有葉綠素和藻藍素，也可以進行光合作用。eq\a\vs4\al([歸納拓展])巧記葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能葉綠體膜有兩層，基質(zhì)基粒來組成，基質(zhì)液體能流動，有酶多種在其中，基粒含有類囊體，上有色素、酶附著，吸收光能來產(chǎn)氧，光合作用好場所。1．下面有關(guān)葉綠體的敘述，正確的是()A．葉綠體色素都分布在類囊體膜上B．葉綠體的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C．光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中D．光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上【解析】葉綠體由內(nèi)外雙層膜、類囊體和基質(zhì)三部分構(gòu)成。類囊體是一種扁平的囊狀結(jié)構(gòu)，在類囊體膜上，有進行光合作用必需的色素和酶。許多類囊體疊合成基粒，基粒之間充滿著基質(zhì)，其中含有與光合作用有關(guān)的酶?！敬鸢浮緼2．下面為葉綠體結(jié)構(gòu)示意圖，有關(guān)葉綠體結(jié)構(gòu)與功能的敘述錯誤的是()【導學號：21210034】A．①和②具有選擇透過性功能B．③上既有光合色素又有與光合作用有關(guān)的酶C．③和④中都有與光合作用有關(guān)的酶D．只有具有葉綠體的細胞才能進行光合作用【解析】葉綠體是光合作用的主要場所，有葉綠體可進行光合作用，但是有的生物沒有葉綠體也可進行光合作用，如藍藻?！敬鸢浮緿光合作用的過程其中C3為三碳化合物，C5為五碳化合物1．圖中Ⅰ的名稱是光反應，Ⅱ的名稱是暗反應，Ⅰ與Ⅱ劃分的依據(jù)是否需要光能，Ⅰ＋Ⅱ總稱為光合作用。2．Ⅰ進行的場所是類囊體膜上，Ⅱ進行的場所是葉綠體基質(zhì)中。3．圖中的化學反應(1)Ⅰ中的化學反應①水的光解：水分解成O2和[H]。②ATP的合成：在酶的作用下，ADP與Pi形成ATP。(2)Ⅱ中的化學反應①CO2的固定：CO2與五碳化合物結(jié)合形成兩分子三碳化合物。②CO2的還原：三碳化合物接受ATP的能量并被[H]還原，形成糖類和五碳化合物。(3)總反應方程式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up12(光能),\s\do12(葉綠體))(CH2O)＋O2。4．光合作用的概念(1)場所：綠色植物的葉綠體。(2)物質(zhì)變化：將CO2和H2O合成為有機物并釋放出O2。(3)能量變化：將光能轉(zhuǎn)變成化學能儲存在有機物中。eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：光照是影響暗反應的條件嗎？【提示】光照是直接影響光反應的條件，但不是直接影響暗反應的條件。雖然光照不直接影響暗反應，但是會間接影響暗反應。探討eq\a\vs4\al(2)：聯(lián)系光反應和暗反應的物質(zhì)是什么？【提示】該物質(zhì)是ATP和[H]，光反應生成ATP和[H]，而暗反應消耗利用光反應生成的ATP和[H]。探討eq\a\vs4\al(3)：在黑暗環(huán)境，暗反應能進行嗎？為什么？【提示】不能。因為光反應和暗反應是一個有機的統(tǒng)一整體，在黑暗環(huán)境，光反應不能進行，無法為暗反應提供ATP和[H]。探討eq\a\vs4\al(4)：若暗反應停止，光反應能否持續(xù)進行？【提示】不能，若暗反應停止，光反應產(chǎn)生的ATP和[H]積累過多，將抑制光反應的進行。eq\a\vs4\al([歸納拓展])1．光合作用過程圖解2．反應式中元素的去向(1)氧元素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(H2OO2,CO2（CH2O）))(2)碳元素：CO2C3(CH2O)(3)氫元素：H2O[H](CH2O)3．光反應與暗反應的比較光反應暗反應條件必須在光下有光、無光都可以場所葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化①水的光解：2H2Oeq\o(→,\s\up7(光))4[H]＋O2②ATP的合成：ADP＋Pi＋光能eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(色素))ATP能量轉(zhuǎn)化光能→ATP中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能聯(lián)系光反應為暗反應提供[H]、ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi，如圖：4.規(guī)律總結(jié)葉綠體處于不同的條件下時，C3、C5、[H]、ATP的動態(tài)變化：項目條件C3C5[H]和ATP停止光照，CO2供應不變增加減少減少突然光照，CO2供應不變減少增加增加光照不變，停止CO2供應減少增加增加光照不變，CO2供應增加增加減少減少1．在葉綠體中，ATP和ADP的運動方向是()【導學號：21210035】A．ATP和ADP同時由類囊體向葉綠體基質(zhì)運動B．ATP和ADP同時由葉綠體基質(zhì)向類囊體運動C．ATP由類囊體向葉綠體基質(zhì)運動，ADP的運動方向則相反D．ADP由類囊體向葉綠體基質(zhì)運動，ATP的運動方向則相反【解析】在葉綠體中，ATP在類囊體的薄膜上產(chǎn)生，在葉綠體基質(zhì)中被消耗產(chǎn)生ADP，而ADP的轉(zhuǎn)運方向則與ATP相反?！敬鸢浮緾2．圖為光合作用過程示意圖，請據(jù)圖回答下列問題。(1)請寫出B、E、F的名稱：B________，E________，F(xiàn)________。(2)該圖中還缺少反應所需的________，它存在于甲反應場所中的________________和乙反應場所中的________________。(3)光合作用每生成1分子的葡萄糖，就要消耗圖中6分子的[]________，分解________分子的[]________(方框中填字母)。(4)在炎熱夏季的中午，植物“午休”現(xiàn)象的發(fā)生是因為[]________的供給不足。如果此時進行檢測，則細胞中C3的含量變化是________，C5的含量變化是________。(5)甲反應為________，乙反應為________。【答案】(1)色素(或光合色素)[H]ATP(2)酶葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)中(3)ⅠCO212CH2O(4)ⅠCO2減少增多(5)光反應暗反應1．光合作用的過程可分為光反應和暗反應兩個階段，下列說法正確的是()A．葉綠體類囊體的薄膜上進行光反應和暗反應B．葉綠體類囊體的薄膜上進行暗反應，不進行光反應C．葉綠體基質(zhì)中可進行光反應和暗反應D．葉綠體基質(zhì)中進行暗反應，不進行光反應【解析】光反應是在葉綠體類囊體的薄膜上進行的，該過程必須在有光的條件下才能進行；暗反應是在葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中進行的，該過程有光無光均可進行。【答案】D2．下列屬于光合作用光反應的是()A．2，4，6 B．2，3，6C．4，5，6 D．2，6【解析】光反應產(chǎn)生ATP和氧氣。【答案】D3．下圖表示植物光合作用的一個階段，下列各項敘述正確的是()【導學號：21210036】A．該反應的場所是葉綠體的類囊體B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多種酶C．提高溫度一定能促進C6H12O6的生成D．在無光條件下，有利于暗反應進行【解析】圖示為光合作用的暗反應階段，該反應進行的場所是葉綠體基質(zhì)。C3生成C6H12O6需在多種酶的催化下，利用ATP提供的能量，通過[H]的還原進行。若在最適溫度條件下，提高溫度反而會降低酶的活性，會使反應減弱。在無光條件下，暗反應會因[H]和ATP的缺乏受到限制?！敬鸢浮緽4．(2023·徐州高一檢測)如圖所示，圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)和功能示意圖，圖乙表示一株小麥葉片細胞內(nèi)C3相對含量在一天24小時內(nèi)的變化，請據(jù)圖回答：甲乙(1)圖甲中a是指________________，在a中發(fā)生的過程可稱為________，在a中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)變是________________________________________________________________________。(2)圖甲中，從C到D的過程稱為____________，從D到C的過程稱為____________。(3)圖乙中，從________點開始合成有機物，至________點有機物合成終止。(4)AB段C3含量較高的主要原因是______________________________________________________________________。(5)G點C3含量極少的主要原因是______________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)圖甲中的a為葉綠體類囊體膜，在類囊體膜上進行的是光合作用的光反應過程，光反應能將光能轉(zhuǎn)變成ATP中活躍的化學能。(2)圖甲中C、D過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，圖甲中的B是指CO2，CO2與C5結(jié)合生成C3，即由D→C過程為CO2的固定，由C→D過程稱為C3的還原。(3)、(4)、(5)在B點前無光照，不能進行光反應，C3無法還原，因而AB段C3含量較高，B點以后，開始進行光合作用。G點C3含量少的原因是植物因“光合午休”，氣孔關(guān)閉，導致CO2供應不足，C3合成減少?！敬鸢浮?1)葉綠體類囊體膜光反應光能→ATP中活躍的化學能(2)C3的還原CO2的固定(3)BI(4)光反應不能進行，C3不能被還原(5)氣孔關(guān)閉，葉肉細胞內(nèi)CO2含量低，CO2的固定減弱課堂小結(jié)：網(wǎng)絡構(gòu)建核心回扣1.光合作用可分為光反應階段和暗反應階段。2.光反應的場所是類囊體膜上，原料是水，產(chǎn)物是ATP、[H]和氧氣。3.暗反應的場所是葉綠體的基質(zhì)中，原料是ATP、[H]和CO2，產(chǎn)物是糖。4.光反應和暗反應相互制約。學業(yè)分層測評(十四)光合作用的過程(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．關(guān)于葉綠體中的類囊體的正確敘述是()A．葉綠體中的一個個基粒就是一個個類囊體B．全部光合色素都分布在類囊體的雙層薄膜上C．組成各基粒的類囊體之間沒有結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系D．基粒和類囊體極大地擴大了光合作用的反應面積【解析】每個基粒都是由好多個類囊體堆疊而成的，A錯；類囊體薄膜為單層，B錯；各基粒之間靠基粒片層膜連接，C錯；基粒和類囊體增大了葉綠體內(nèi)的膜面積，擴大了酶和色素的含量，D正確?！敬鸢浮緿2．下列關(guān)于葉綠體基粒的說法中，正確的是()①每個葉綠體基粒含有幾個到幾十個類囊體②基粒的薄膜上有進行光合作用的色素③基粒附著在內(nèi)膜的突起——嵴上④與光合作用有關(guān)的酶全都分布在基粒上A．①② D．③④C．①③ D．②④【解析】葉綠體中的基粒是由幾個或幾十個類囊體疊合形成的結(jié)構(gòu)；與光合作用有關(guān)的酶不僅分布在基粒上，而且還分布在葉綠體基質(zhì)中?！敬鸢浮緼3．葉綠體是植物進行光合作用的細胞器。下列關(guān)于葉綠體及色素的敘述中，正確的是()A．植物細胞都有葉綠體，葉綠體普遍分布在植物體的所有細胞中B．葉綠素在高等植物體內(nèi)有兩種，葉綠素a呈藍綠色，葉綠素b呈黃綠色C．同線粒體一樣，葉綠體的內(nèi)膜極大地擴展了受光面積D．葉綠體中的色素只吸收紅光和藍紫光進行光合作用【解析】不是所有的植物細胞都有葉綠體。一般地講，葉綠體分布在綠色植物的綠色部分，主要存在于葉肉細胞中。葉綠體中的色素分為兩大類：葉綠素和類胡蘿卜素。其中，葉綠素又包括藍綠色的葉綠素a和黃綠色的葉綠素b；類胡蘿卜素包括橙黃色的胡蘿卜素和黃色的葉黃素。葉綠體的內(nèi)膜光滑，其內(nèi)部的基粒和類囊體一方面擴大了膜面積，供色素和酶分布；另一方面極大地擴展了受光面積。葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光，并非不吸收其他顏色的光，只不過吸收量較少?！敬鸢浮緽4．綠色植物光合作用需要水，下列關(guān)于水在光下分解的敘述正確的是()A．發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中B．產(chǎn)物為氫氣和氧氣C．所需能量來自ATPD．需要光合色素參與【解析】水在光下分解屬于光反應階段中的物質(zhì)變化之一，其發(fā)生的場所是在葉綠體類囊體膜上；其分解的產(chǎn)物是[H]和O2；所需能量來自光能；需要光合色素吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能?！敬鸢浮緿5．下列各項中，哪一項既是植物光反應的產(chǎn)物，又是植物暗反應所必需的物質(zhì)()A．二氧化碳和酶 B．[H]和ATPC．氧氣和ATP D．[H]和氧氣【解析】光反應為暗反應提供[H]和ATP?！敬鸢浮緽6．下列關(guān)于光合作用暗反應的敘述中，不正確的是()A．暗反應是一種酶促反應B．暗反應是使CO2變成葡萄糖的反應C．暗反應是一種循環(huán)進行的反應D．暗反應只在暗處進行【解析】暗反應過程在多種酶的催化下完成，不需要光，在光照和黑暗下都可以完成。【答案】D7．下圖表示光合作用的過程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的兩個階段，a、b表示相關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是()【導學號：21210037】A．階段Ⅰ表示暗反應 B．階段Ⅱ表示光反應C．物質(zhì)a表示[H] D．物質(zhì)b表示C3【解析】水是在光反應階段被利用，二氧化碳是在暗反應階段被利用，由此可確定Ⅰ、Ⅱ分別為光反應和暗反應階段；根據(jù)光反應和暗反應的關(guān)系及ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的特點，可確定a、b分別為[H]和ATP?！敬鸢浮緾8．光合作用過程中，水的分解及三碳化合物形成糖類所需要的能量分別來自()A．暗反應產(chǎn)生的ATP和光能B．都是暗反應產(chǎn)生的ATPC．光能和光反應產(chǎn)生的ATPD．都是光反應產(chǎn)生的ATP【解析】光合作用中水的分解發(fā)生在光反應階段，需光能作能源；三碳化合物是在暗反應中被還原，其動力來自光反應產(chǎn)生的ATP，還原劑是光反應產(chǎn)生的[H]?！敬鸢浮緾9．光合作用的實質(zhì)是()A．把CO2轉(zhuǎn)換成ATPB．產(chǎn)生化學能儲存在有機物中C．把光能轉(zhuǎn)變成化學能，儲存在ATP中D．把無機物轉(zhuǎn)化成有機物，把光能轉(zhuǎn)變成化學能【解析】光合作用的實質(zhì)是把無機物轉(zhuǎn)化成有機物，同時把光能轉(zhuǎn)變成化學能儲存在有機物中?！敬鸢浮緿10．科學工作者從植物細胞中提取葉綠體，放入含有ADP、磷酸鹽以及含[H]的載體等物質(zhì)的溶液中，并在其他條件都適宜的情況下，進行光合作用的有關(guān)實驗。根據(jù)實驗結(jié)果繪成圖(如圖)，請根據(jù)曲線各段特點回答下列問題：(1)ab段由于缺乏CO2，光合作用過程中的________不能進行。因此，無有機物生成。(2)bc段在提供了CO2之后，由于ab段已積累了大量的________，所以有機物能夠快速合成。(3)cd段在無光照條件下，由于光合作用過程中的________無法進行，又由于ab段所積累的物質(zhì)被________，有機物生成量逐漸下降直至為零?！窘馕觥?1)ab段，有光照，能進行光反應，生成[H]和ATP，但無CO2，不能進行暗反應，因此無有機物的生成。(2)bc段，無光照，不能繼續(xù)進行光反應，也就是不能繼續(xù)生成[H]和ATP。但有ab段生成的[H]和ATP，因此，在有CO2的條件下，暗反應還是照樣能進行，所以有有機物生成。(3)cd段，仍然無光照，光反應仍然不能進行，新的[H]和ATP無法繼續(xù)生成，而ab段積累的物質(zhì)([H]和ATP)被逐漸用完，所以有機物生成量逐漸下降，直至為零?！敬鸢浮?1)暗反應(2)[H]和ATP(3)光反應逐漸用完[能力提升]11．用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性。能正確表示14C轉(zhuǎn)移途徑的是()【導學號：21210038】A．14CO2→葉綠素→(14CH2O)B．14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)C．14CO2→14C5→(14CH2O)D．14CO2→14C3→(14CH2O)【解析】二氧化碳參加光合作用的暗反應，與C5固定生成C3，C3與光反應提供的[H]和ATP反應，生成(CH2O)，故D正確。【答案】D12．(2023·全國卷Ⅰ)正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是()A．O2的產(chǎn)生停止B．CO2的固定加快C．ATP/ADP比值下降D．NADPH/NADP＋比值下降【解析】正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間，說明綠藻可以正常進行光合作用，用黑布遮光后，改變了綠藻光合作用的條件，此時光合作用的光反應停止，光反應的產(chǎn)物O2、ATP和[H](即NADPH)停止產(chǎn)生，所以A、C、D項所敘述現(xiàn)象會發(fā)生；光照停止后，暗反應中C3還原受影響，C5減少，CO2的固定減慢，B項所敘述現(xiàn)象不會發(fā)生?！敬鸢浮緽13．下圖所示為葉綠體中色素蛋白等成分在膜上的分布。在圖示結(jié)構(gòu)上()A．生物膜為葉綠體內(nèi)膜B．可完成光合作用的全過程C．發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是：光能→電能→化學能D．產(chǎn)生的ATP可用于植物體的各項生理活動【解析】色素存在于葉綠體類囊體膜上，而非內(nèi)膜，故A選項錯誤；在囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上只能進行光合作用的光反應，暗反應需在葉綠體基質(zhì)中進行，B選項錯誤；光反應產(chǎn)生的ATP只用于暗反應，D選項錯誤?！敬鸢浮緾14．圖1表示光合作用部分過程的圖解，圖2表示改變光照后，與光合作用有關(guān)的五碳化合物(C5)和三碳化合物(C3)在細胞內(nèi)的變化曲線。據(jù)圖回答：圖1圖2(1)圖1中A表示的物質(zhì)是________，它由________產(chǎn)生，其作用主要是________。(2)圖l中ATP形成所需的能量最終來自于________，若用放射性同位素標記14CO2，則14C最終進入的物質(zhì)是________。(3)圖2中曲線a表示的化合物是________，在無光照時，其含量上升的原因：______________________________________________________________________________________________。(4)曲線b表示的化合物是________，在無光照時，其含量下降的原因：__________________________________________________