人教版高中生物必修1导学案第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源光合作用导学案.docx
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人教版高中生物必修1导学案第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源光合作用导学案
课题第5章细胞的能量供应和利用
第4节能量之源——光与光合作用
【学习目标】
1.说出绿叶中色素的种类和作用。
2.说出叶绿体的结构和功能。
3.说明光合作用以及对它的认识过程。
4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
5.说出光合作用原理的应用。
6.简述化能合成作用。
预习案
【使用说明及学法指导】
1.阅读课本第97—105页，独立完成基础知识梳理和预习自测，用时20～25分钟；
2.不会的或有疑问的地方用双色笔标出，留到课堂解决；
3.正课结束后及时整理导学案，进行纠错反思。
Ⅰ.教材助读：
基础知识梳理
一．捕获光能的色素
1.活细胞所需的能量最终来源：
。
2.实验：
绿叶中色素的提取和分离（纸层析法）
⑴提取的原理：
利用绿叶中的色素能够溶解在中的特性，可以利用提取绿叶中的色素。
在研磨时还应加入少许_________和碳酸钙，其中前者有助于________，后者可防止在研磨中______被破坏。
⑵分离的原理：
利用色素在层析液中不同，在滤纸上的的不同，可以将色素分离。
3.叶绿体中色素的种类、颜色和功能：
种类
色素颜色
主要功能
叶绿素
叶绿素a
类胡萝卜素
胡萝卜素
二．叶绿体的结构和功能
1.结构：
一般呈扁平的椭球形或球形，外部有_______，内部的基粒是由_______________堆叠而成的。
2.色素和酶的分布:
吸收光能的色素分布于________，与光合作用有关的酶分布在_______和________。
3.功能：
进行____________的场所。
4.恩格尔曼的实验⑴结论:
。
⑵实验方法的巧妙之处：
是合理地设置了,使实验结果富有说服力。
三．光合作用的探究历程
1.1771年,普利斯特利证实植物可以更新空气。
2.1779年,英格豪斯证实:
普利斯特利的实验只有绿叶在下才能更新空气。
3.1785年,由于发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的是,吸收的是。
4.1845年,梅耶根据能量转换和守恒定律指出,植物在进行光合作用时,把光能转换成储存起来。
5.1864年,萨克斯通过实验证明绿色叶片在光合作用中产生了。
6.1939年,鲁宾和卡门利用同位素标记法证实:
光合作用释放的氧气来自。
7.20世纪40年代,卡尔文等探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成中碳的途径。
四．光合作用的过程
1.概念：
是指利用绿色植物通过__________，利用_______，把二氧化碳和水转化成储存能量的________，并且释放出________的过程。
2.过程⑴光反应：
①场所：
叶绿体的_______________上。
②条件：
______、色素、酶、水等。
③物质变化：
将水分解为________和________，将ADP和Pi合成________。
④能量变化：
光能转变为活跃的_________。
⑵暗反应：
①场所：
叶绿体的___________中。
②条件：
_____________、[H]、ATP、CO2等。
ATP[H]
酶
③物质变化：
CO2的固定：
CO2+C5——→__________。
C3的还原：
2C3——→________________。
④能量变化：
ATP中活跃的化学能转变为________________。
3.总反应式：
_________________________________________________。
五．光合作用原理的应用
1.光合作用强度概念：
是指植物在单位时间内通过光合作用制造________的数量。
2.影响光合作用强度的因素：
包括空气中________的浓度、土壤中________和矿质元素的多少、光的________以及温度的高低等。
六．化能合成作用
1.概念:
能够利用体外环境中的某些氧化时所释放的能量来制造有机物,叫作化能合成作用。
2.实例：
硝化细菌能利用时所释放的化学能，将合成糖类。
绿色植物和硝化细菌都能合成有机物，因此属于生物，而人、动物、真菌及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物，属于生物。
我的疑问请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。
探究案
Ⅰ.课内探究和知识拓展：
探究点一了解叶绿体中的色素
【问题1】叶绿体中的色素有哪些理化性质?
提示：
四种色素都不溶于水，而溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中；叶绿素相对不稳定，其合成易受光照、温度和Mg2+的影响。
【问题2】叶绿体中四种色素的颜色分别是怎样的?
为什么植物的叶片细胞通常呈现绿色?
【问题3】叶绿素的合成与什么因素有关?
提示：
与Mg2+和光照等因素有关，Mg2+是合成叶绿素的必不可少的原料，没有光照不能合成叶绿素。
【问题4】在我国的温带地区,到了秋天,许多树叶为什么会变黄或变红?
提示：
叶片是绿色的原因有两个，一是叶绿素是类胡萝卜素含量的三倍；二是色素不吸收的绿光被反射回来。
秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破坏，呈现出类胡萝卜素的颜色，变红则是液泡中花青素的颜色。
探究点二绿叶中色素的提取和分离实验
【问题1】叶绿体中色素的提取和分离实验中，成功的关键和注意事项是什么？
提示：
⑴叶片要新鲜、颜色要深绿。
⑵研磨要迅速、充分。
①因为丙酮容易挥发；②为了使叶绿体完全破裂．从而能提取较多的色素；③叶绿素极不稳定，能被活细胞中的叶绿素酶水解而破坏。
⑶滤液收集后要及时用棉塞将试管口塞紧．以免滤液挥发。
⑷滤液细线不仅细、直，而且含有比较多的色素（可以重复画二三次）。
⑸滤纸上的滤液细线不能浸入层析液中。
⑹制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角．这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果
【问题2】请将下表内容补充完整：
色素种类
位置
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
橙黄色
最快
黄色
较快
蓝绿色
较慢
黄绿色
最慢
【问题3】如果色素提取液呈淡绿色，可能的原因有哪些?
提示：
①研磨不充分，色素未能充分提取出来；
②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小；
③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
探究点三光合作用过程
【问题1】如何理解光反应阶段和暗反应阶段的关系？
提示：
光合作用的过程，按其是否需要光，将其划分为光反应和暗反应两个阶段。
在光下二者同时进行，暗处只能进行暗反应。
二者既有区别又有相互联系，（如下表所示）。
比较项目
光反应
暗反应
实质
光能转换为化学能，并放出O2
同化CO2形成有机物
时间
短促，以微秒计
较缓慢
条件
需叶绿素、光、酶
不需叶绿素和光，需要多种酶
场所
光能
在叶绿体内囊状结构的薄膜上进行
在叶绿体内的基质中进行
物质转化
光能
酶
2H2O——→4[H]+O2
ADP+Pi——→ATP
ATP[H]酶
CO2固定：
CO2+C5——→2C3
CO2还原：
2C3——→（CH2O）+C5
能量转换
光能→电能→活跃化学能，并储存在ATP中
ATP中活跃的化学能→（CH2O）中稳定的化学能
关系
①光反应为暗反应提供还原剂[H]、能量ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。
②没有光反应，暗反应无法进行．没有暗反应，有机物无法合成。
即，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。
二者是光合作用过程中相辅相成的两个阶段。
【问题2】光和二氧化碳主要影响光合作用的哪个阶段?
如果突然降低光照强度和突然停止二氧化碳的供应,则C3的含量将如何变化?
【问题3】下图是证明光合作用产生淀粉的实验,其中需将植物先进行黑暗处理、对实验叶片进行遮光和照光处理,以及对实验叶片进行酒精脱色处理。
什么是黑暗处理?
酒精脱色处理后叶片呈现何种颜色?
滴加碘液后,出现的现象是什么?
【问题4】暗反应是在暗处进行的吗?
为何称为暗反应阶段?
光合作用两个阶段能量转换的形式如何?
【问题5】通常以什么来定量表示光合作用的速率?
影响光合作用的外界因素主要有哪些？
提示：
通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等产物的生成量来定量表示光合作用的速率。
影响光合作用的外界因素主要有光照强度、CO2浓度、温度等。
探究点三光合作用与有氧呼吸的关系
【问题1】净光合速率、总光合速率与呼吸速率之间的数量关系是怎样的?
【问题2】测定呼吸速率的方法是将植物置于黑暗中,测定容器内CO2的增加量、O2或有机物的减少量。
那么表观（净）光合速率又是如何测定的呢?
提示：
将植物置于光下，测定容器内O2的增加量、CO2的减少量或有机物的增加量。
【问题3】尝试列表比较光合作用与有氧呼吸。
Ⅱ.我的知识网络图
Ⅲ.当堂检测
1.下图是在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的四条色素带,若将其置于暗室中,并用红光照射,色素带呈暗色的是（ ）
A.①②B.②③C.③④D.②④
2.上图是光合作用过程的图解，请回答：
⑴光合作用的过程可以分为两个阶段，A表示______阶段，进行的部位是___________。
B表示________阶段，进行的部位是____________中。
⑵写出图中①－⑤所示物质的名称：
①_______；②_______；③_______；④_______；⑤_______。
⑶光反应为暗反应提供了________和_________（只填序号）。
⑷C和D的化学过程是___________________________________。
3.科学家用水绵进行光合作用的实验,把载有水绵和好氧性细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中,用通过三棱镜的单色光照射水绵,结果是（ ）
A.细菌均匀分布在水绵周围B.细菌均匀分布在水绵带状叶绿体的周围
C.细菌集中分布在红光和蓝紫光区照射的水绵周围D.细菌集中分布在黄绿光区照射的水绵周围
Ⅳ.课堂小结请同学们根据本节所学的内容进行总结
训练案
【课后练习】
1.通过纸层析分离绿叶中色素，结果在滤纸条上出现四条色素带，从上到下依次为（）
A．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bB．胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素
C．叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素D．叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素
2.历经一个半世纪,经过许多科学家的实验,才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物,在下面几个著名实验中,相关叙述正确的是（ ）
A.普里斯特利指出了植物更新空气且光在这个过程中起关键作用
B.萨克斯的实验中,叶片在暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质
C.恩格尔曼的实验中,定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D.鲁宾和卡门的实验中,用18O标记CO2,证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO2
3.光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段。
下列有关叙述正确的是（ ）
A.光反应不需要酶,暗反应需要酶 B.光反应消耗水,暗反应消耗ATP
C.光反应固定CO2,暗反应还原CO2D.光反应储存能量,暗反应释放能量
4.光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是（）
A．H2O、CO2、ADPB．CO2、[H]、ATPC．H2O、CO2、ATPD．[H]、H2O、ADP
5.关于光合作用的叙述，下列正确的一项是（）
A．光合作用的两个阶段均有［H］和ATP产生B．光合作用中产生的O2来自于CO2中的氧
C．光合作用固定CO2的是一种C5化合物D．光合作用的暗反应必须在暗处进行
6.如下图1表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是（）
A．该反应的场所是叶绿体的类囊体B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶
图1图2图3
C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成D．无光条件有利于暗反应进行
7.如上图为3叶绿体结构与功能示意图,下列说法错误的是（ ）
A.结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能B.供给14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C.结构A释放的O2可进入线粒体中D.如果突然停止CO2的供应,短时间内C3的含量将会增加
8.如上图2表示某种植物在不同光照强度下,光合速率受CO2浓度影响的变化曲线。
b点与c点相比较,b点时叶肉细胞中C5的含量是（ ）A.高B.基本一致C.低D.无法判断
9.下面是光合作用过程示意图,请据图回答:
（1）请写出字母所代表的物质:
a ,b ,c ,d ,e ,f ,g______。
（2）由“f”经暗反应产生“g”,可以分成 两个阶段。
（3）如果用同位素3H标记参与光合作用的水,并追踪3H,它最可能的途径是什么?
（用图中字母表示）
10.右图表示A、B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线,请分析回答:
（1）在较长时间连续阴雨的环境中,生长受到显著影响的植物是 。
（2）图中的“a”点表示 。
如果以缺镁的完全营养液培养A植物幼苗,则b点的移动方向是 。
（3）c点时,叶绿体中ADP的移动方向是从 向 移动。
（4）在其他外界因素都适宜的情况下,b点与c点相比较,c点时叶肉细胞中C3的含量 （填“高”、“低”或“基本一致”）。
（5）当光照强度为g时,比较植物A、B的有机物积累速率M1、M2的大小和有机物合成速率N1、N2的大小,结果应分别为:
M1 M2、N1 N2（填“>”、“=”或“<”）。
【课后作业】课本第100页一、第106页一、二，学生练习册相对应习题。
训练案
课题第5章细胞的能量供应和利用
第4节能量之源——光与光合作用
当堂检测
1.C
2.⑴光反应叶绿体的类囊体薄膜暗反应叶绿体基质
⑵O2[H]ATPCO2C5
⑶②③
⑷CO2（二氧化碳）的固定、（C3）三碳化合物的还原3.C
【课后练习】
1.A2.B3.B4.B5.C6.B7.D8.A
9.⑴H2OO2ADP+piATP[H]CO2糖类等有机物
⑵CO2（二氧化碳）的固定、（C3）三碳化合物的还原⑶a→e→g
10.⑴A⑵呼吸速率向右移⑶叶绿体基质类囊体薄膜⑷低⑸=＞
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