高考新教材（中）生物必修一同步講義第5章第4節(jié)　第2課時　光合作用的原理含答案及解析

第2課時光合作用的原理[學習目標]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變化和能量變化。1．光合作用的概念2．光合作用的反應式化學反應式：____________________________________________________________。3．探索光合作用原理的部分實驗時間/發(fā)現(xiàn)者內容19世紀末科學界普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，____被釋放，C與H2O結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年科學家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有________作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖1937年希爾(英國)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H2O，沒有CO2)，在光照下______________1941年魯賓、卡門(美國)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，H218O＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→植物→O2，得出光合作用釋放的氧全部來自____1954、1957年阿爾農(美國)在光照下，葉綠體可合成____，這一過程總是與____________相伴隨4.光合作用過程(1)光反應階段①條件：____________。②場所：____________。③物質變化a．將H2O分解為________，其中H＋與NADP＋結合形成NADPH。b．使ADP和Pi反應形成______。④能量變化：將光能轉化為儲存在______________中的化學能。(2)暗反應階段①條件：________都能進行。②場所：____________。③過程(卡爾文循環(huán))a．CO2的固定：C5＋CO2eq\o(→,\s\up7(酶))______。b．C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))(CH2O)＋C5。④能量變化：NADPH、ATP中活躍的化學能變?yōu)開___________________。(3)光反應與暗反應之間的聯(lián)系光反應為暗反應提供______________________________________________________，暗反應為光反應提供______________________________________________________。判斷正誤(1)植物在夜晚不能進行光反應，只能進行暗反應()(2)光合作用中ATP的移動方向是從葉綠體基質到類囊體薄膜()(3)光合作用中ADP的移動方向是從葉綠體基質到類囊體薄膜()(4)光合作用過程中產生的ATP可以為細胞內的各項生命活動提供能量()(5)14CO2中14C的轉移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)()任務：分析光合作用原理的探索實驗1．建構概念——光反應資料11937年，英國植物學家希爾發(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H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。(1)根據(jù)資料1，嘗試補充完整希爾的實驗表達式。(2)希爾實驗可以證明O2來自H2O，能否確定O2全部來自H2O?________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)若要證明氧氣全部來自H2O或CO2，可采用什么方法？________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料21941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來源，他們用18O分別標記H2O和CO2，使它們分別變成Heq\o\al(18,2)O和C18O2，然后進行了兩組實驗：(4)推測該實驗的實驗結果和結論。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料31954年，美國科學家阿爾農等用游離的葉綠體做實驗。在給葉綠體光照時發(fā)現(xiàn)，當向反應體系供給ADP、Pi時，體系中就會有ATP的產生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。(5)根據(jù)該實驗你可以得出什么結論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．建構概念——暗反應資料1光合作用的產物除了O2，還有糖類等有機物。20世紀40年代，美國科學家卡爾文等用小球藻作實驗材料，利用同位素示蹤法追蹤了CO2中C的轉移路徑。實驗處理為光照、提供14CO2；不同時間(幾十秒內、幾秒內、1秒以內)把小球藻放入煮沸的酒精中，立刻殺死小球藻再用紙層析分離，最后鑒定放射性物質，結果為：①向反應體系中充入一定量的14CO2，光照30秒后檢測產物，14C分布于多種化合物中，有C3、C5、C6等化合物。②在光照5秒后，卡爾文檢測到含有放射性的五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)。③光照時間為幾分之一秒時發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。(1)請據(jù)上述結果大致描述出CO2轉化成有機物的過程中C的轉移途徑。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料2卡爾文又通過實驗發(fā)現(xiàn)如果光照下突然中斷CO2供應，C3急劇減少而C5增加。(2)根據(jù)卡爾文的兩個實驗推測C3與C5之間的關系。________________________________________________________________________________________________________________________________________________資料31954年，美國科學家阿爾農的離體葉綠體實驗過程及結果如下：組別條件過程現(xiàn)象1黑暗提供CO2、NADPH、ATP產生(CH2O)2黑暗提供CO2，不提供NADPH、ATP不產生(CH2O)3光照提供CO2，不提供NADPH、ATP產生(CH2O)(3)通過對該實驗的分析，你可以得出什么結論？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．列表比較光反應與暗反應之間的區(qū)別和聯(lián)系比較項目光反應階段暗反應階段區(qū)別反應場所反應速度與光的關系必須在下進行不需要葉綠素和光，需要多種酶物質變化①水的光解：H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(色素))2H＋＋eq\f(1,2)O2＋2e－②NADPH的合成：NADP＋＋2H＋＋2e－eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH＋H＋③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP①CO2的固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(ATP、NADPH))C5＋(CH2O)③ATP的水解：ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量④NADPH的分解：NADPHeq\o(→,\s\up7(酶))NADP＋＋H＋＋2e－能量變化聯(lián)系①兩個反應階段相輔相成，密切聯(lián)系：光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應提供；暗反應推動光反應，暗反應為光反應提供和NADP＋；②沒有光反應，暗反應因缺乏NADPH和ATP而無法進行；暗反應受阻，光反應因產物積累也不能正常進行。可見，二者相互制約1．光反應的過程如圖為放大的類囊體薄膜結構的模式圖。PSⅡ和PSⅠ是色素和一些蛋白形成的色素復合體，上面的色素可以吸收光能，分解水產生氧氣、氫離子和電子，有的膜蛋白用來傳遞氫離子，造成膜兩側氫離子具有濃度差；有的膜蛋白傳遞電子給NADP＋，在某種膜蛋白的催化下合成NADPH；還有的膜蛋白是ATP合成酶，利用膜兩側的氫離子濃度差催化合成ATP。同時，光能轉變成的化學能就儲存在了ATP和NADPH中。2．光合作用過程中元素的轉移途徑(1)光合作用過程中O元素的轉移途徑H218O→18O2；C18O2→C3→(CH218O)。(2)光合作用過程中C元素的轉移途徑14CO2→14C3→(14CH2O)＋14C5。3．來源—去路法分析物質含量的變化(1)如圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原。當外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：(2)光合作用過程中相關物質的變化規(guī)律1．希爾從細胞中分離出葉綠體，并發(fā)現(xiàn)在沒有CO2時，給予葉綠體光照，就能放出O2，同時使電子受體還原。希爾反應是：H2O＋氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體＋1/2O2。在希爾反應的基礎上，阿爾農又發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體，不供給CO2時，既積累NADPH也積累ATP；進一步實驗，撤去光照，供給CO2，發(fā)現(xiàn)NADPH和ATP被消耗，并產生有機物。下列關于希爾反應和阿爾農發(fā)現(xiàn)的敘述，不正確的是()A．光合作用釋放的O2來自水而不是CO2B．NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上C．希爾反應與CO2合成有機物的過程是兩個過程D．光合作用的光反應過程為CO2合成有機物提供ATP和NADPH2．如圖是光合作用過程的圖解，其中A～G代表物質，a、b、c代表生理過程。下列相關敘述錯誤的是()A．圖中a過程發(fā)生在類囊體薄膜上B．若光照突然停止，短時間內葉綠體中F的含量會增加C．c過程是CO2固定，發(fā)生在葉綠體基質中D．E接受C和NADPH釋放的能量并被NADPH還原

第2課時光合作用的原理教材梳理1．葉綠體光能2．CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O23．O2毒害可以釋放出氧氣水ATP水的光解4．(1)①有光②類囊體薄膜③a.氧和H＋b．ATP④ATP和NADPH(2)①有沒有光②葉綠體基質③a.2C3④有機物中穩(wěn)定的化學能(3)NADPH和ATPADP和Pi、NADP＋判斷正誤(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×解析(1)光反應階段必須是在有光條件下進行，而暗反應階段在有光無光條件下都能進行，但需光反應提供NADPH和ATP，故暗反應不能長期在無光環(huán)境中進行。(2)光反應為暗反應提供ATP、NADPH，ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質。(3)暗反應為光反應提供ADP和Pi，ADP從葉綠體基質移向類囊體薄膜。(4)光合作用的光反應階段產生的ATP只能用于暗反應，不用于其他生命活動。(5)14CO2中14C的轉移途徑是14CO2→14C3→(14CH2O)＋14C5。核心探討1．(1)(2)不能，該實驗沒有排除葉綠體中其他物質的干擾，也并沒有直接觀察到O元素的轉移。(3)可以采用同位素示蹤法，用18O分別標記H2O和CO2進行實驗。(4)實驗結果：A為O2，B為18O2；實驗結論：該實驗可以證明光合作用產生的O2來自H2O，不來自CO2。(5)光照條件下，水光解的同時ADP和Pi合成ATP。2．(1)如圖所示(2)C3與C5之間是相互循環(huán)的。(3)CO2轉化成(CH