《2013-2014学年高中生物必修一第5章 第4节 二 第1课时光合作用的探究历程和过程课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013-2014学年高中生物必修一第5章 第4节 二 第1课时光合作用的探究历程和过程课件（53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,一、光合作用的概念和探究历程 1.概念,叶绿体,二氧化碳和水,光能,有机物和氧气,2.探究历程,密闭 玻璃罩,绿色 植物,+,不易熄灭,植物可以更新空气,阳光照射,绿叶,光能,化,学能,暗处放置,碘蒸气,淀粉,O2,18O2,水,CO2,光合作用,有机物中碳,卡尔文,循环,二、光合作用的过程 填写图中挖空内容:,H,2C3,CO2,ATP,ADP+Pi,1.光反应(过程) (1)场所:_。 (2)条件:_。 (3)物质变化: H2O_;ADP+Pi+能量_。 (4)能量变化:光能_中活跃的化学能。,叶绿体类囊体的薄膜上,光照,酶,H+O
2、2,ATP,ATP,酶,2.暗反应(过程) (1)场所:_。 (2)物质变化: CO2+C52_(CH2O); _ADP+Pi+能量。 (3)能量变化:ATP中活跃的化学能_中稳定的化学能。,叶绿体内的基质,酶,酶,C3,ATP,酶,有机物,【思考辨析】 1.判断正误 (1)光合作用产生的O2来自于CO2和H2O中的“O”。( ) 【分析】光合作用产生的O2来自于H2O中的“O”。 (2)绿色植物光合作用的反应物是CO2和H2O,而产物主要为有机 物。( ) (3)绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。( ),(4)光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。( ) 【分析】光反应必须在有光的条
3、件下进行。暗反应的进行不需要光,但需要光反应提供的H和ATP,故暗反应在长时间的无光条件下,也不能进行。 (5)光合作用是在叶绿体的基质和内膜上进行的。( ) 【分析】光反应是在类囊体的薄膜上进行的,暗反应是在叶绿体内的基质中进行的。,2.问题思考 (1)在鲁宾和卡门的实验中,能否用18O同时标记H2O和CO2?试分析原因。 提示：不能。若同时标记H2O和CO2,则不能区分放射性的O2是来自H2O还是CO2。 (2)光合作用的两个过程是连续的,两者是如何相互影响的? 提示：光反应为暗反应提供ATP和H,如果光反应停止,产生的ATP和H消耗殆尽,则暗反应也就随之停止;但如果暗反应停止,ATP和H
4、上升到一定浓度后,对光反应也起到抑制作用而使光反应停止。,一、光合作用的探究历程 1.萨克斯实验 (1)实验过程:,(2)实验分析: 设置了自身对照,自变量为光照,因变量是叶片颜色的变化。 实验的关键是饥饿处理,使叶片中的营养物质消耗掉,避免了对实验结果的干扰。 本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时,还证明了光照是光合作用的必要条件。,2.鲁宾和卡门实验 (1)巧妙之处:两组实验相互对照直观地表现出氧气是来自于水中的氧,而不是来自于二氧化碳中的氧。 (2)自变量为被标记的C18O2和H218O ,因变量是O2的放射性。,3.卡尔文循环 (1)探究方法同位素标记法: 用14C标记CO2,追踪
5、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。 (2)结论: 碳的转化途径:14CO2+C514C3(14CH2O)。,【警示钟】 萨克斯实验和鲁宾及卡门实验的对照设计方法是不相同的。萨克斯实验的对照方式为自身对照(一半曝光与另一半遮光);而鲁宾和卡门实验的对照方式为相互对照(通过标记不同的物质:H218O与C18O2)。,【学而后思】 (1)从对照实验的角度分析,普利斯特利的实验设计是否严谨?若不严谨,应该怎样补充完善实验? 提示：不严谨,缺少空白对照,实验结果说服力不强。应设计一组玻璃罩内只放小鼠或蜡烛的对照组,自变量为植物。 (2)在鲁宾和卡门的两组实验中,当光合速率
6、相同时,放出的氧气质量之比是多少? 提示：89。,【典例训练1】德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后,再把叶片的一部分遮光,其他部分曝光。一段时间后,将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理,结果遮光部分不变蓝,曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是(),本实验未设对照组 有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的惟一原因 实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉 A. B. C. D.,【解题关键】解答本题的关键是: (1)明确实验的关键是要进行“饥饿”处理。 (2)实验的自变量是遮光与曝光。 【解析】选A。本
7、实验中曝光部分能够变蓝是因为产生了淀粉,遮光部分不变蓝是因为没有产生淀粉,因此本实验的自变量是光照,充分说明光照下能产生淀粉;而CO2对本实验结果的影响未作研究。,【变式备选1】如图,在温室下,将3株脱淀粉(经过充分“饥饿”处理)的同种植株和相同体积的不同溶液放在钟罩内,给予相同强度的光照,本实验可以证明(),A.光合作用速率随CO2浓度增大而增大 B.光合作用的必需条件是CO2 C.过多的CO2阻碍光合作用 D.NaHCO3能抑制光合作用 【解析】选B。该实验的自变量是CO2浓度,丙组缺少CO2,乙组CO2浓度比甲组高,本实验CO2浓度值组数设置不够,不能说明光合作用速率与CO2浓度的关系。
8、,二、光合作用中光反应和暗反应的比较 1.过程图解,2.两者的区别,3.联系 (1)光反应为暗反应提供H和ATP;暗反应为光反应提供ADP和Pi,即两个反应阶段相辅相成,密切联系。 (2)没有光反应,暗反应缺乏H和ATP,无法进行;暗反应受阻,光反应因产物积累也不能正常进行。可见,二者相互制约。,【警示钟】 (1)光照影响的不仅是光反应,而是整个光合作用,因为暗反应需要光反应的产物H、ATP。 (2)叶绿体的内膜既不参与光反应也不参与暗反应,内膜上无反应所需要的酶。,【学而后思】 若用放射性同位素分别标记H2O中的H和O,则能在光合作用的哪些物质中检测到放射性? 提示：放射性O会存在于释放到大
9、气中的氧气中,而放射性的H会存在于产物水和有机物中。,【典例训练2】图1表示光合作用部分过程的图解,图2表示改变光照后,与光合作用有关的C5和C3两种化合物含量的变化曲线。根据图回答:,(1)图中A表示的物质是,它由产生,其作用主要是 。 (2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于。若用放射性同位素14C标记14CO2,则14C最终进入的物质是。 (3)图2中曲线a表示的化合物是,在无光照时,其含量迅速上升的原因是:_ 。 (4)曲线b表示的化合物是,在无光照时,其含量下降的原因是: 。,【解题关键】解答本题的关键有以下两点: (1)对光合作用过程图解的分析,及光合作用中物质变化的判断。 (2
10、)对光合作用过程中H、ATP、C3、C5变化的分析。,【解析】(1)光反应为暗反应提供的物质是H和ATP,由此可确定A是H,H是由水光解后经一系列过程产生的,其作用主要是用于C3的还原。 (2)光反应中,光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中,14CO2的同化途径为14CO214C3(14CH2O)。 (3)(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化,光照停止后,光反应停止,H和ATP含量下降,C3的还原减弱直至停止,而CO2的固定仍将进行,因此C3含量相对升高,C5含量相对下降,即a表示C3,b表示C5。,答案：(1)H水在光下分解用于C3的还原 (2)太阳光能(14CH2O
11、) (3)C3CO2与C5结合形成C3和C3不能被还原 (4)C5C5与CO2结合形成C3,而C3不能被还原为C5,【互动探究】(1)图(1)中分别表示哪个过程? 提示：为CO2的固定,表示C3的还原过程。 (2)若用图2表示ATP和H在光照到黑暗条件下的相关变化,则对应ATP和H的变化曲线分别为哪一条? 提示：均对应b曲线。,【变式备选2】番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降,原因是() A.光反应强度升高,暗反应强度降低 B.光反应强度降低,暗反应强度降低 C.光反应强度不变,暗反应强度降低 D.光反应强度降低,暗反应强度不变,【解析】选B。缺镁则叶
12、绿素合成不足,影响了光反应的进行,因此光反应强度降低;由于光反应产生的H和ATP减少,间接影响了暗反应的进行,因此暗反应强度也降低。,光合作用过程中各物质量的变化类题目 【案例】在光照等适宜条件下,将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中,其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。回答问题:,(1)图中物质A是(C3、C5)。 (2)在CO2浓度为1%的环境中,物质B的浓度比物质A的浓度低,原因是_ , 将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后,物质B浓度升高的原因是 。 (3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中,暗反应中C3和
13、C5浓度达到稳定时,物质A的浓度将比B的_ (低、高)。,(4)CO2浓度为0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的(高、低),其原因是_ 。,【审题抓准信息快速推断】,【答题规范答案警示失误】 (1)C3 错答：C5。 错因：对C3和C5的变化来源和去向辨析不清楚。 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定,即C3和C5的含量稳定,根据暗反应的特点,此时C3的分子数是C5的2倍当CO2浓度突然降低时,C5的合成速率不变,消耗速率却减慢,导致C5积累,(3)高 错答：低。 错因：审题不清,要求达到稳定时C3和C5浓度的比较。 (4)低CO2浓度降低时,暗反应的强度
14、低,所需ATP和H的量少 错答：高。 错因：对光合作用两个阶段光反应和暗反应之间的联系不清楚。,1.(基础理论辨析题)下列过程属于光反应的是();属于暗反应的有() A.在叶绿体的基质中进行 B.在叶绿体类囊体的薄膜上进行 C.水分解成还原性氢并释放O2 D.CO2被固定形成两分子的C3 E.该过程必须是在有光照的条件下进行 F.ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能,【解析】选B、C、E;A、D、F。光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的,物质变化是发生了水的分解产生O2和还原性氢,能量变化就是将光能转成了活跃的化学能;暗反应是在叶绿体内的基质中进行的,物质变化是CO2被固定形成两分子
15、的C3,后被还原成有机物,能量变化是将ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能。,2.在光合作用过程中,光能最初用于() A.CO2的固定 B.C3的还原 C.将水分解为氧和H D.将淀粉分解为葡萄糖 【解析】选C。光能被转化成ATP中活跃的化学能,同时分解水产生了H和氧气。,3.(2013梅州高一检测)在植物光合作用的发现历程中,萨克斯的成就是() A.植物能够吸收CO2,同时放出O2 B.叶片在光下能够产生淀粉 C.光合作用释放的氧气来自于水 D.追踪到光合作用中碳元素的行踪 【解析】选B。萨克斯的实验是用绿叶的曝光部分和遮光部分对比,证明了在有光照的条件下,植物的光合作用产物中有淀粉。,4.在光合作用中,不需要酶参与的过程是() A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能 C.三碳化合物的还原 D.ATP的形成 【解析】选B。CO2的固定和C3的还原过程都需要酶的参与;ATP的形成也需要相应的酶的参与;而叶绿素吸收光能不需要酶的参与。,5.在实验室中,如果要测定藻类植物是否完成光反应,最好是检验其() A.葡萄糖的合成量 B.二氧化碳的消耗量 C.叶绿体的含量 D.氧气的释放量 【解析】选D。光合作用的光反应产生了氧气,而二氧化碳的消耗和葡萄糖的产生在光合作用的暗反应阶段。,6.下图表示叶
