《2018-2019学年高中生物 第五章 细胞的能量供应和利用 光合作用的探究历程和过程优质新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中生物 第五章 细胞的能量供应和利用 光合作用的探究历程和过程优质新人教版必修1（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、二 光合作用的原理和应用 第1课时 光合作用的探究历程和过程 知识点一 光合作用的概念及探究历程 【自主预习】 1.光合作用的概念: 场所主要是_反应物_、水 条件光照、多种酶产物有机物、_ 能量 来源 _实质 合成_、 储存能量 叶绿体二氧化碳 氧气 光能 有机物 2.光合作用的探究历程: (1)普利斯特利的植物更新空气实验: 实验过程及现象: 窒息死亡 不易窒息死亡 实验结论:_。 植物能更新空气 (2)萨克斯实验: 实验过程: 实验结论:光合作用的产物是_。 变深蓝色 淀粉 (3)鲁宾和卡门实验: 探究方法:_。 实验过程及结论: 同位素标记法 水 (4)卡尔文循环。 探究方法:_。 用
2、14C标记CO2,追踪检测放射性,探明了CO2中的碳在光 合作用中转化成有机物中碳的途径。 实验结论。 碳的转化途径:14CO2+C5 _ (14CH2O) 同位素标记法 14C 3 【点拨】 (1)普利斯特利实验: 缺少空白对照,实验结果说服力不强,应将点燃的蜡 烛和小鼠分别置于玻璃罩内,作为空白对照; 没有认识到光在植物更新空气中的作用,而将空气的 更新归因于植物的生长; 由于当时科学发展水平的限制,没有明确植物更新气 体的成分。 (2)萨克斯实验: 实验的关键是饥饿处理,使叶片中的营养物质消耗掉 ,增强了实验的说服力; 实验除证明光合作用的产物有淀粉外,还证明了光是 光合作用的必要条件。
3、 (3)对照实验设计: 萨克斯实验:自身对照(同一实验对象的不同部位进 行不同的处理:一半曝光,另一半遮光); 鲁宾和卡门实验:相互对照(条件相同的两组材料,分 别标记不同的物质:一组为H218O,另一组为C18O2)。 【拓展深化】对照实验与对比实验 (1)对照实验。 概念:除了一个因素不同之外,其他因素都保持不变 的实验叫对照实验,通常分为实验组和对照组,实验组 是接受实验变量处理的对象组,对照组也称为控制组, 对实验假设而言,是不接受实验变量处理的对象组。 类型:按照对照内容和形式的不同,通常分为4种类型 :空白对照、自身对照、条件对照和相互对照。 实例:萨克斯的遮光实验。 (2)对比实
4、验。 概念:设置两个或两个以上的实验组,通过对比来分 析探索某种因素和实验对象的关系,这样的实验叫对比 实验。 特点:对比实验范畴比对照实验小,因为其中任何两 组之间实际上是一个对照实验。 实例:一般适用于探究性实验,如探究酵母菌细胞呼 吸方式的实验。 【典题通关】 1.(2018吉安高一检测)下列实验中,科学家使用的方 法不同于其他的是导学号78404094 ( ) A.恩格尔曼证明叶绿体是光合作用的场所 B.科学家对分泌蛋白的合成和分泌过程的研究 C.鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水 D.卡尔文探明CO2中的碳在光合作用中的转移途径 【解析】选A。恩格尔曼用极细的光束和好氧细菌做实
5、验,证明叶绿体是光合作用的场所;科学家利用同位素 标记法对分泌蛋白的合成和分泌过程进行了研究;鲁宾 和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来 自水;卡尔文利用同位素标记法探明CO2中的碳在光合 作用中转化成有机物中碳的途径。 2.(2018宿迁高一检测)德国植物学家萨克斯将绿色 叶片放在暗处几小时,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,成功地证明 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。这个实验的自变 量是 ( ) A.有无光照 B.光照时间 C.光照强度 D.是否产生淀粉 【解析】选A。叶片被遮光的一半不能进行光合作用制 造淀粉,因此滴加碘液不变蓝色;叶片曝光的一
6、半能进 行光合作用制造淀粉,滴加碘液变蓝色,由此可推知该 实验的自变量是有无光照。 【补偿训练】 1.下列有关科学家探索光合作用的实验中,叙述错误的 是( ) A.与黑藻相比,水绵更适宜用作探究光合作用场所的材 料 B.金鱼藻是水生生物,用于探究光合作用产物O2时,利 于收集气体 C.卡尔文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用中 转化的途径 D.用银边天竺葵探究光合作用产物淀粉时,不用脱色可 直接加碘液使叶片边缘变蓝 【解析】选D。与黑藻相比,水绵具有带状的叶绿体,更 适宜用作探究光合作用场所的材料,A正确;金鱼藻是水 生生物,用于探究光合作用产物O2时,利于收集气体,B 正确;卡尔文利用
7、小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用 中先形成三碳化合物,再形成葡萄糖,C正确;用银边天 竺葵探究光合作用的产物淀粉时,必须脱色后加碘 液,且叶片边缘不变蓝,D错误。 2.某植物叶片不同部位的颜色不同, 将该植物在黑暗中放置 48 h 后, 用锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。 在日光下照射一段时间,去除锡箔纸, 用碘液染色法处理叶片,观察到叶片有的部位出现蓝 色,有的没有出现蓝色。其中,没有出现蓝色的部位 是 ( ) A.a、b和d B.a、c和e C.c、d和e D.b、c和e 【解析】选B。淀粉遇碘液会出现蓝色,出现蓝色说明 叶片能进行光合作用产生淀粉,无蓝色说明叶片不能进 行光合作用。能进
8、行光合作用的部位需要含有叶绿素 等光合色素,并接受光照。由图可知c和e遮光,不能进 行光合作用,a虽然在光照条件下,但其本身是黄白色, 没有叶绿素,不能进行光合作用,所以a、c和e都不会出 现蓝色,故B正确。 知识点二 光合作用的过程 【自主预习】 1.写出图中字母及序号所表示的物质或过程: a._ b._ c._ d. _ ._ ._ O2C3CO2H 光反应暗反应 2.光反应: (1)场所:叶绿体的_上。 (2)外界条件:_。 (3)物质变化: 类囊体薄膜 光照 H+O2 (4)能量变化:光能 _。 ATP中活跃的化学能 3.暗反应: (1)场所:_。 (2)物质变化: 叶绿体内的基质 C
9、52C3 (CH2O)+C5 (3)能量变化:活跃的化学能_ _。 有机物中稳定的化 学能 【核心突破】 1.光反应和暗反应的比较: (1)区别: 项 目光反应暗反应 实 质 光能转化为化学能, 并释放出O2 同化CO2,合成有机 物 需要条件 外界条件:光照; 内部条件:色素、酶 不需要光照; 内部条件:酶 项 目光反应暗反应 反应场所叶绿体类囊体 的薄膜上 叶绿体基质内 物质变化 水的光解:水分解 成H和O2 ATP的合成:在相 关酶的作用下,ADP 和Pi形成ATP CO2的固定: CO2+C5 2C3 C3的还原:2C3 (CH2O)+C5 项 目光反应暗反应 能量变化光能活跃的化学能
10、 活跃的化学能有 机物中稳定的化学 能 相应产物O2、ATP和H糖类等有机物 (2)联系:光反应为暗反应提供H、ATP,暗反应为光反 应提供ADP和Pi,如图所示: 2.光合作用过程中的物质变化: (1)光合作用过程中C、H、O元素转移途径: (2)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向: 【易错提醒】 光合作用过程的四点提醒 (1)叶绿体的内膜既不参与光反应,也不参与暗反应。 (2)光反应阶段为暗反应提供ATP、H,ATP从类囊体薄 膜移向叶绿体基质。而暗反应则为光反应提供ADP和 Pi,ADP从叶绿体基质移向类囊体薄膜。 (3)光反应阶段必须是在有光条件下进行,而暗反应阶 段有光无光都能进
11、行,但需光反应提供的H和ATP,故 暗反应不能长期在无光环境中进行。 (4)在自然条件下,光反应阶段和暗反应阶段同时进行, 不分先后。 【易漏教材知识】P103“相关信息” 光合作用过程中H与细胞呼吸过程中H的区别 光合作用过程中H细胞呼吸过程中H 本质还原型辅酶 (NADPH) 还原型辅酶 (NADH) 来源_阶段无氧呼吸第一阶段、有 氧呼吸第一、二阶段 去向_有氧呼吸第三阶段 光反应 三碳化合物的还原 【典题通关】 1.(2018沈阳高一检测)光合作用的产物葡萄糖分子 中的碳、氢、氧分别来自导学号78404095( ) A.二氧化碳、反应水、产物水 B.二氧化碳、二氧化碳、反应水 C.二氧
12、化碳、反应水、反应水 D.二氧化碳、反应水、二氧化碳 【解析】选D。光合作用的原料为二氧化碳和水,则产 物葡萄糖分子中的碳来源于二氧化碳、氢来源于水;水 在光反应中生成H和氧气,即水中的氧全部生成氧气, 故葡萄糖中的氧来源于二氧化碳。 2.(2017山西学考真题)如图为高等植物光合作用图 解。请据图作答: 导学号78404096 (1)在“绿叶中色素的提取和分离”实验中,提取常 用的提取液是_。分离的色素中呈蓝绿 色的色素是_。在滤纸上扩散速度最快的 色素是_。 (2)是_,可参与有氧呼吸的第 _阶段。 (3)是_,突然停止光照时,该化合 物含量会_(填“增加”或“减少”)。 (4)在光照充足
13、的条件下,该植物叶肉细胞内能产生 的场所有_。 【解题探究】 (1)图示信息:为_,为_,为_, 为_。 (2)关键知识:突然停止光照时,光反应速率_,C3的 还原速率_,则细胞中C3含量_。 叶绿体中的色素 O2C3 ATP 降低 降低增加 【解析】(1)为叶绿体中的色素,提取时常用无水乙 醇;叶绿素a为蓝绿色,胡萝卜素在层析液中溶解度最大 ,则其在滤纸上扩散速度最快。 (2)为O2,可参与有氧呼吸的第三阶段。 (3)为C3,光照停止,导致光反应产生的ATP和H减少 ,暗反应中C3还原减弱,则细胞中C3含量增加。 (4)为ATP,光照充足时,叶肉细胞中能产生ATP的过程 为光合作用和细胞呼吸
14、,其场所为叶绿体、线粒体和细 胞质基质。 答案:(1)无水乙醇 叶绿素a 胡萝卜素 (2)O2 三 (3)C3 增加 (4)叶绿体、细胞质基质、线粒体 【互动探究】 (1)光照条件的改变如何影响暗反应的进行? 提示:暗反应中C3的还原需要消耗光反应产生的H、 ATP,光照条件的改变通过影响H和ATP的含量影响暗 反应。 (2)在不改变光照条件,增加CO2浓度的情况下,试分析 短时间内和含量如何变化。 提示:CO2浓度增加,固定时消耗的C5增多,产生的C3增多 ,C3还原时消耗的ATP增多,故细胞中(C3)含量增多、 (ATP)含量减少。 【方法规律】光照、CO2浓度变化时,细胞中C3、C5的变 化规律 (1)理论依据:细胞中C3的含量取决于C3的生成速率和C3 的消耗速率。C3的生成通过CO2的固定实现,C3的消耗通 过C3的还原实现,如下图所示: 由C5+CO22C3可知,细胞中C3、C5的含量变化相反。 外界条件变化分 析结 果 光照强弱 光反应减弱,H和ATP 减少,C3还原减弱,C3消 耗减少,C5产生减少 C3含量增多 , C5含量减少 光照弱强 光反应增强,H和ATP 增多,C3还原增强,C3消 耗增多,
