高中生物第5章第4节光合作用与能量转化第2课时光合作用的原理学案人教版必修1.docx

1、高中生物第5章第4节光合作用与能量转化第2课时光合作用的原理学案人教版必修1第2课时光合作用的原理课标要求核心素养1.说明光合作用以及对它的认识过程。2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。1.科学思维分析与综合：分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系。2.生命观念用物质和能量观，阐明光合作用过程，能初步用结构和功能观，说明叶绿体是光合作用的场所。知识导图新知预习双基夯实一、光合作用的概念和探究历程1概念：光合作用是指绿色植物通过_叶绿体_，利用_光_能，把_二氧化碳_和_水_转化成储存着能量的_有机物_，并且释放出_氧气_的过程。2探究历程：(1)19世纪末，科学界

2、普遍认为，在光合作用中，_CO2分子_的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成_甲醛_，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过_光合作用_转化成糖。(2)1937年，英国植物学家希尔发现，在离体_叶绿体_的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有水，没有二氧化碳)，在光照下可以释放出_氧气_。像这样，_离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气_的化学反应称作希尔反应。(3)1941年，美国科学家鲁宾和卡门用_同位素示踪_的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成HO和C18O2。然后，

3、进行了两组实验：第一组给植物提供_H2O和C18O2_，第二组给同种植物提供_HO和CO2_。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是_O2_，第二组释放的都是_18O2_。(4)1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成_ATP_。1957年，他发现这一过程总是与_水的光解_相伴随。(5)20世纪40年代，美国的卡尔文利用_同位素标记_法最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。3反应式：_CO2H2O(CH2O)O2_。二、光合作用的原理1填写图中字母所代表的物质：a：_O2_b：_C3_c：_CO2_d：_H_2光反应(过程)：场所_叶绿体的类囊体的薄

4、膜上_外界条件_光照_物质变化H2O_HO2_ADPPi能量_ATP_能量变化光能_ATP_中活跃的化学能3暗反应(过程)：场所_叶绿体基质_外界条件CO2物质变化CO2_C3_(CH2O)_ATP_ADPPi能量能量变化ATP中活跃的化学能_有机物_中稳定的化学能活学巧练_(1)光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O。()(2)绿色植物光合作用的反应物是CO2和H2O，产物是有机物和O2。()(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。()(5)光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。()(6)光反应产生的

5、ATP可用于核糖体合成蛋白质。()(7)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。()(8)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应。()思考：1鲁宾、卡门实验方法是什么？提示：同位素标记法。2若突然停止光照，光反应和暗反应如何变化？提示：光反应立即停止，暗反应仍能进行一段时间，最后也停止。3光合作用产生的H与呼吸作用产生的H是否相同？提示：不同。光合作用产生的H为NADPH，而呼吸作用产生的H为NADH。学霸记忆素养积累重点呈现1光合作用的实质是合成有机物，储存能量；而呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量。2光合作用的反应式为：CO2H2O(CH2

6、O)O2。3光反应的场所是类囊体薄膜，产物是O2、H和ATP。4暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。5光合作用中的物质转化为：14CO214C3(14CH2O)；HO18O2。6光合作用的能量转换为：光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能。课内探究名师点睛知识点 光合作用的探究历程1希尔实验(1)实验过程：离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。(2)实验结论：在适当条件下叶绿体产生氧气。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来自水中的氧，而不是来自二氧化碳中的氧。(2)自变量为被标记的C18O2

7、和HO，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：14CO2C514C3(14CH2O)。名师点拨：萨克斯和鲁宾、卡门实验对照方式不同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：HO与C18O2)。典例剖析_典例1 科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是(B)A恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量B阿尔农的实验证明

8、了在光照下叶绿体可合成ATPC希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他还原剂在光照下可以释放出氧气D鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O解析：恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成氧气，没有定量分析生成氧气的量，A错误；阿尔农通过实验说明了在光照下叶绿体可合成ATP，B正确；希尔加入的是氧化剂，C错误；鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2，D错误。变式训练_1下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关

9、比较不正确的是(C)AY2的质量大于Y3的质量B中小球藻的质量大于中小球藻的质量C中水的质量大于中水的质量D试管的质量大于试管的质量解析：与中H2O均被18O标记，单位时间内消耗等量的水，剩余水的质量也相等。知识点 光合作用的过程1光合作用的过程图解(1)光反应过程(2)暗反应过程2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，合成有机物反应时间短促较缓慢需要条件外界条件：光照；内部条件：色素、酶不需要光照；内部条件：酶反应场所叶绿体类囊体的薄膜叶绿体基质物质变化水的光解：水分解成H和O2ATP的合成：在相关酶的作用下，ADP和Pi形成ATPCO2

10、的固定：CO2C52C3C3的还原：2C3(CH2O)C5能量变化光能ATP中活跃的化学能ATP中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：3光合作用过程中物质交换分析(1)光合作用过程中C、H、O元素转移途径(2)14C18O2214C3(14CHO)HO(3)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向知识贴士：有关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

11、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。典例剖析_典例2 (2019吉林友好学校高一)下列关于光合作用的叙述，错误的是(A)A光反应阶段不需要酶的参与B暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗C光合作用过程中既有H的产生又有H的消耗D光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能解析：光反应阶段光的吸收不需要酶的参与，ATP的生成需要酶的参与，A符合题意；暗反应阶段既有C3的还原生成C5，又有CO2与C5的结

12、合(CO2固定)消耗C5，B不符合题意；光合作用过程中光反应阶段产生H，暗反应阶段又有C3的还原消耗H，C不符合题意；光合作用过程将光能转换成暗反应能利用的化学能，储存在有机物中，D不符合题意。故选A。变式训练_2如图为高等绿色植物光合作用图解。相关说法不正确的是(D)A是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段B光合作用可分为两个阶段，光反应和暗反应阶段C三碳化合物在H、ATP和酶的作用下，被还原形成(CH2O)D为C3，在叶绿体类囊体薄膜上转化为C5和(CH2O)解析：是水光解的产物之一氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段，A项正确；光合作用可分为光反应和暗反应阶段，B项正确；三碳化合物在光反应产生的H、

13、ATP和叶绿体基质中酶的作用下，被还原形成(CH2O)，C项正确；C3在叶绿体基质中转化为C5和(CH2O)，D项错误。指点迷津拨云见日光照和CO2浓度骤变时，C3、C5、H和ATP物质含量变化分析1分析思路当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、H、ATP含量的变化可以采用下图分析：2分析结果条件C3C5H和ATP模型分析光照由强到弱，CO2供应不变增加减少减少或没有光照由弱到强，CO2供应不变减少增加增加光照不变，CO2由充足到不足减少增加增加光照不变，CO2由不足到充足增加减少减少典例3 玉兰叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，如果将它移至暗室中，短时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变

14、化分别是(A)A增多减少 B减少增多C增多增多 D减少减少解析：叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，C3和C5处于动态平衡状态；移至暗室后，短时间内由于光反应速度下降，ATP和H的合成减少，C3还原成C5的过程受到影响，而C5仍能正常和CO2反应生成C3，故C3增多，C5减少。典例4 在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内C5含量突然上升，则改变的条件可能是(D)A停止光照 B停止光照并降低CO2浓度C升高CO2浓度 D降低CO2浓度解析：CO2是暗反应进行的条件之一，如果CO2减少，自然就不能顺利地形成C3，已有的C3仍会通过C3还原途径而生成C5。这样

15、C3减少，C5形成后却不能进一步转变，于是就积累起来。解疑答惑 思考讨论P1021提示：否。2提示：是。3提示：光合作用释放的氧气中的氧元素来自参加反应的水而不是来自CO2。4提示： 思考讨论P1041提示：光反应阶段与暗反应阶段的区别如表所示：光合作用的过程对比项目光反应阶段暗反应阶段所需条件 必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体的基质中物质变化H2O分解成O2和H；H与NADP结合形成NADPH，形成ATPCO2被固定；C3被NADPH还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi能量转化光能转变为化学能，储存在ATP中ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能2.提示：(1)物质

16、联系：光反应阶段产生的NADPH，在暗反应阶段用于还原三碳化合物；(2)能量联系：光反应阶段生成的ATP在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，为三碳化合物形成糖类提供能量，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。训练巩固课堂达标1(2020武汉外国语学校)关于光合作用的叙述，正确的是(D)A类囊体上产生的ATP可用于吸收矿质元素离子B夏季晴天光照最强时，植物光合速率一定最高C进入叶绿体的CO2能被NADPH直接还原D正常光合作用的植物突然停止光照，C5与ATP含量会下降解析：类囊体上产生的ATP只用于叶绿体内的生命活动，A项错误；夏季晴天光照最强时，蒸腾作用过强导致气孔关闭，植物光合速

17、率较低，B项错误；进入叶绿体的CO2被C5固定为C3后被NADPH还原，C项错误；正常光合作用的植物突然停止光照，H与ATP的来源减少，暗反应中C3还原减弱，CO2固定仍在进行，故C5含量下降，D项正确。2(2019山西省临汾一中、晋城一中高一)下图为高等绿色植物的光合作用图解。下列相关说法正确的是(D)A是光合色素，可用层析液提取B是O2，全部用于该植物有氧呼吸的第三阶段C是C3，能被氧化为(CH2O)D是ATP，在叶绿体基质中被消耗解析：是光合色素，可用无水乙醇提取，A错误；是O2，当光合作用大于呼吸作用时，一部分氧气释放到细胞外，B错误；三碳化合物被还原氢还原形成有机物，不是被氧化形成有

18、机物，C错误；是ATP，是光反应的产物，用于暗反应中三碳化合物的还原阶段，其消耗场所是叶绿体基质，D正确。3下列叙述正确的是(B)A光反应不需要酶，暗反应需要多种酶B光反应消耗水，暗反应消耗ATPC光反应储存能量，暗反应消耗能量D光反应固定CO2，暗反应还原CO2解析：光反应、暗反应都需要酶的催化，A错误；光反应消耗水、产生ATP，暗反应产生水、消耗ATP，B正确；光反应将光能转化成ATP和H中化学能储存并参与暗反应，暗反应则将ATP和H中的能量转化成稳定的化学能储存到糖类等化合物中，C错误；暗反应固定CO2，D错误。4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

19、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所示。回答问题：(1)图中物质A是_C3_(填“C3”或“C5”)。(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_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_；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_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)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C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的_高_(填“低”或“高”)。(

20、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_低_(填“高”或“低”)，其原因是_CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和H少_。解析：(1)CO2浓度降低时，C3的产生减少而消耗不变，故C3的含量降低，与物质A的变化趋势一致；而C5的产生不变却消耗减少，故C5的含量增加，与物质B的变化趋势一致。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5结合形成2 mol C3，即C3的分子数是C5的2倍。CO2浓度迅速下降后，C5的产生不变却消耗减少，故C5的浓度升高。(3)在达到相对稳定时，C3的含量是C5含量的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应强度低，需要的H和ATP的量少，故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。