54《能量之源光与光合作用》学案123.docx
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54《能量之源光与光合作用》学案123
5.4《能量之源——光与光合作用》（第1课时）
班别姓名学号
【学习目标】
1.能说出叶绿体的形态、结构和功能2.记住叶绿体中色素的种类、分布位置和作用
3.说出绿叶中色素的提取和分离的原理及基本的操作技能
4.认识并理解光合作用的探究历程。
5.掌握光合作用的具体过程。
6.说出光合作用原理的应用（尝试探究影响光合作用的环境因素）。
7.简述化能合成作用。
【学习过程】
知识点一、捕获光能的色素和结构
1.实验：
绿叶中色素的提取和分离
（1）提取原理：
色素能够溶解在有机溶剂中（如、等）
分离原理：
色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得；反之则慢。
这样，在滤纸上可将各种色素分离开。
（2）方法步骤：
加入SiO2的目的：
称量，剪碎绿叶
加入CaCO3的目的：
加入无水乙醇的目的：
研磨
过滤
收集滤液（棉塞封口的目的：
）
制备滤纸条（剪去两角的目的：
）
细线形态：
（目的：
）
画线次数：
（目的：
）
画滤液细线要求
层析要求：
滤液细线（能、不能）触及层析液
理由：
观察、记录
2.
叶绿体中色素的在滤纸条上的分布、颜色、种类、吸收光谱
层析中，在滤纸条上会呈现四条色素带，色素带最宽的颜色呈色，最窄的颜色呈，扩散最快的呈。
【思考感悟】正常杨树的叶为什么呈绿色?
秋季为什么变黄了?
【课后作业】
1.下列关于“叶绿体色素提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是（）
A．提取高等植物叶绿体中的色素B．用纸层析法分离色素
C．了解各种色素的吸收光谱D．验证叶绿体中所含色素的种类
2.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”的实验的改进装置，下列与之有关的叙述中，错误的是（ ）
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆（近似圆形）
D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
3.如图是在“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．①② B．②③C．③④D．④②
4.对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描述正确的是（ ）
A．将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨
B．用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次
C．把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散
D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入无水乙醇是为了溶解色素
5.（2012·安徽百校联考）在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示（“＋”表示使用，“－”表示未使用），其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为（ ）
甲
乙
丙
丁
无水乙醇
－
＋
＋
＋
水
＋
－
－
－
CaCO3
＋
＋
－
＋
SiO2
＋
＋
＋
－
A．①②③④ B．②④①③C．④②③①D．③②①④
6.（2011·高考江苏卷）某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。
将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是（ ）
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异显著，色素带缺第3条D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
7.请回答下列问题：
（1）氮、磷、镁3种元素中，构成生物活动所需直接能源物质的元素是________，
构成细胞膜的元素是________。
（2）缺镁时植物叶片发黄，其原因是________。
（3）在提取绿叶中的色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量无水乙醇。
二氧化硅的作用是_________________________________________________________；
碳酸钙的作用是_______________________________________________________________________；
无水乙醇的作用_______________________________________________________________________。
5.4《能量之源——光与光合作用》（第2课时）
班别姓名学号
知识点二、叶绿体的结构和功能
1.结构：
一般呈扁平的椭球形或球形，外表具_________，内部有基粒和基质，基粒是由_________堆叠而成。
吸收光能的色素分布于_________，与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中。
2.功能：
是进行光合作用的场所。
填出叶绿体的结构名称：
①_________，②__________③____________④__________
①
②
③
④
叶绿体内基粒由一个个圆饼状囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为_________。
光合作用的色素存在于____________上，光合作用的酶存在于_________和_________。
【同步训练】
1、右图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。
在
图示结构上（）
A、生物膜为叶绿体内膜
B、可完成光合作用的全过程
C、发生的能量转换是：
光能→电能→化学能
D、产生的ATP可用于植物体的各项生理活动
2、线粒体和叶绿体都是进行能量转换的细胞器。
下列相关
叙述错误的是（）
A、两者都能产生ATP，但最初的能量来源不同
B、需氧型生物的细胞均有线粒体，植物细胞都有叶绿体
C、两者都含有磷脂、DNA和多种酶，叶绿体中还含有色素
D、两者都有内膜和外膜，叶绿体基质中还有基粒
知识点三、光合作用的探究历程
1、光合作用的定义和化学反应方程式
（1）概念：
光合作用是指绿色植物通过，利用，把和转变成储存着能量的，并且释放的过程。
（2）光合作用的反应式：
。
2、探索历程
（1）直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料
（2）1771年，英国的普利斯特利的实验证实：
植物可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气
（3）1779年，荷兰的英格豪斯证明了_________和_________在更新空气中不可缺少
（4）1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有_________
（5）1939年，美国的鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水
（6）20世纪40年代，美国的卡尔文，利用同位素示踪技术最终探明了_________在光合作用中转化成有机物中碳的途径
【课后作业】
1．下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光
24h后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡
箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈
蓝色，本实验说明（ ）
①光合作用需要CO2
②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素
④光合作用放出氧 ⑤光合作用制造淀粉
A．①② B．③⑤ C．②⑤ D．①③
2.将一棵重约0.2kg的柳树，栽培于肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其干重达11kg，增加的物质，主要来源于（）
A．土壤中的矿质元素B．土壤中的水分
C．大气中的氧气D．大气中的CO2
3．下表为鲁宾和卡门利用同位素标记法研究光合作用的实验记录，据表判断甲、乙分别是（）
A．甲乙都为1802B．甲乙都为02C．甲为1802、乙为02D．甲为02、乙为1802
4.对某种植物做如下处理：
甲持续光照10min；乙光照5s后再黑暗处理5s，连续交替进行20min。
若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植株所制造的有机物总量是（ ）
A．甲多于乙 B．甲少于乙C．甲和乙相等D．无法确定
5.用18O标记的H2O灌溉某株植物，短时间内18O不可能出现在（ ）
A．植物周围的氧气中B．植物周围的水蒸气中
C．细胞质的水中D．叶肉细胞生成的糖类中
6.下面是某同学为了证实“ＣＯ2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写：
（实验方法和步骤）
① 选取同等大小生长健壮的两株盆栽绿色植物，分别放入标记为A和B的两个同等大小的玻璃罩内，每组一株。
并取1小杯NaOH溶液和1小杯 ，分别放置于A和B玻璃罩中。
玻璃罩密封不漏气。
②将上述植物及装置放在暗室里“饥饿”处理，其目的是 。
③“饥饿”处理一定时间后，将植物自暗室中取出，在阳光下照射若干小时，使其充分进行光合作用。
④从两株植物体上分别剪取同等大小的叶片两片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。
⑤将已脱绿的叶片取出用清水处理后，分别平铺在两个培养皿内，并滴加碘液，可观察到A组叶片颜色的变化是 ，B组叶片颜色的变化是 。
实验结论：
5.4《能量之源——光与光合作用》（第3课时）
班别姓名学号
知识点四、光合作用过程
1．过程：
2．光反应与暗反应的比较
阶段
区别
光反应
暗反应
条件
必须在光下
场所
叶绿体基质
物质变化
①水的光解：
H2O--→[H]+O2
②ADP+Pi+光能--→ATP
①CO2的固定：
②C3的还原：
③ATP--→ADP+Pi+光能
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
联系
知识点五、光合作用原理的应用
1.光合作用强度：
①概念：
植物在内通过光合作用制造的数量。
②表示方法：
用一定时间内的数量来定量表示。
2.影响因素
①空气中浓度②土壤中
③光照的、光的④的高低
3.应用
控制和温度的高低，适当增加作物环境中来提高光合作用的强度。
知识点六、化能合成作用
1.概念：
利用体外环境中的某些氧化时所释放的能量来。
2.实例：
硝化细菌能利用氧化所释放的化学能将合成为糖类，供自身利用。
3.生物的代谢类型
（1）自养生物：
将转化为有机物的生物。
①能进行的生物：
如绿色植物②能进行的生物：
如硝化细菌
（2）异养生物：
只能利用环境中来维持自身生命活动。
如：
人、动物、真菌及绝大多数细菌。
【课后作业】
1．下列关于光合作用过程的叙述中，正确的是（）
A．光反应离不开色素的作用B．暗反应必须在黑暗的条件下进行
C．光反应为暗反应提供[H]、ATP和CO2D．暗反应的产物是氧气和有机物
2．下列条件下，改变哪一项与提高农作物的产量关系不大（）
A．增加空气中氧气含量B．提高温度C．增加空气中CO2的含量D．增加光照强度
3．大气中的CO2进人生物群落的主要途径是绿色植物的（）
A．光合作用B．呼吸作用C．蒸腾作用D．化能合成作用
4．下列各项中哪一项既是植物光反应的产物，又是植物暗反应所必需的物质（）
A．CO2和酶 B．[H]和ATPC．O2和[H]D．ATP和O2
5．在圆形滤纸的中央滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，要看到近似同心环状的四个色素圈，排列在最外圈的一个呈（）
A.蓝绿色 B.黄绿色 C.黄色 D.橙黄色
6．在进行绿叶中色素的提取和分离的实验时不让层析液没及滤液细线的原因是（）
A．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果B．滤纸上的滤液细线会变粗而使色素太分散
C．色素会溶解在层析液中而使实验失败D．滤纸上的几种色素会混合起来不分散
7．下图是有关光合作用与呼吸作用的图解。
据图回答下列问题：
（1）图中A过程表示作用，它包括反应和反应两个阶段。
（2）图中B表示作用，它包括呼吸和呼吸两种类型。
（3）B释放的能量，大部分以热能的形式散失掉了，另一部分能量转移到中，
供生命活动直接利用。
（4）利用大棚种植蔬菜，如果遇上阴雨连绵的天气，为了提高农作物的产量，应适当
（升高或降低）温度，以减少呼吸作用对有机物的消耗。
8.图3-4为夏季晴朗白天某植物叶片光合作用强度变化曲线图，请观察后回答下列问题：
（1）曲线AB段表明光合作用强度随光照增强
（2）对于C点光合作用强度减弱的解释是：
由于中午过高，作用过大，叶片的气孔关闭，使光合作用原料之一的供应大量减少，以至反应阶段植物体内的五碳化合物不能与之结合，使大为减少；
（3）DE段光合作用强度下降的原因是，以至光合作用反应产生的减少，因而影响反应的进行；
（4）如用14CO2示踪，在光合作用过程中，14C在下列分子的转移途径是
（）
5.4《能量之源——光与光合作用》相关拓展（第4课时）
班别姓名学号
一、叶绿体处于不同条件下，C3、C5、[H]、ATP及（CH2O）合成量的动态变化。
[H]和ATP
C3
C5
（CH2O）合成量
停止光照，CO2供应不变
减少或没有
增加
下降
减少或没有
突然光照，CO2供应不变
增加
减少
增加
增加
光照不变，停止CO2供应
增加
减少
增加
减少或没有
光照不变，CO2供应增加
减少
增加
减少
增加
【同步训练】如图所示，图甲为叶绿体结构和功能示意图，图乙表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24小时内的变化，请据图回答:
（1）图甲中a是指____________，
在a中发生的过程可称为________，
在a中发生的能量转变是________。
（2）图甲中，从C到D的过程称为________，从D到C的过程称为________。
（3）图乙中，从________点开始合成有机物，至______点有机物合成终止。
（4）AB段C3含量较高的主要原因是_________________________________________________________。
（5）G点C3含量极少的主要原因是________________________________________。
二、影响光合作用的因素
1.光照强度与光合作用速率的关系：
①A点：
光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量表明呼
吸强度。
②AB段：
随光照增强，光合作用逐渐加强，此段仍为呼吸强度大于光
合强度。
③B点：
光合作用强度＝呼吸作用强度（B点称为光补偿点）。
④BC段：
随光照增强，光合作用逐渐加强，此段光合强度大于呼吸强度。
⑤C点:
光合强度达到最强（C点称为光饱和点）。
C点以后限制光合作用的
不再是光照强度。
△【特别提醒】光合作用与细胞呼吸的计算：
①在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下，真正光合速率=表现光合速率+呼吸速率。
具体表达为：
光合作用消耗总CO2=从外界吸收的CO2+呼吸产生的CO2；
②光合作用产生的总O2=释放到外界的O2+呼吸消耗的O2
③一昼夜有机物的积累量（用CO2量表示）：
积累量=白天从外界吸收的CO2－晚上呼吸释放的CO2
【同步训练】
1.如图是植物的光合作用强度与光照强度
之间的关系图，选项中能够反映a点时的
生理过程及量变关系的是（ ）
2.将藻和草履虫置于同一溶液中，在有光条件下持续生活一周。
已知草履虫消耗0.10mol葡萄糖、藻消耗0.12mol葡萄糖，还净产生葡萄糖0.25mol。
藻每星期净产生氧的量是多少？
2.温度对光合作用的影响：
①AB段：
（在一定范围内）随温度的升高，光合作用逐渐加强。
②B点：
光合作用中酶的最适温度。
③BC段：
酶的活性降低，光合速率下降，若温度过高，
酶活性丧失而停止光合作用。
3.CO2浓度对光合作用的影响：
①A点：
光合作用吸收的CO2＝呼吸作用释放的CO2（此点叫CO2补偿点）。
②AB段：
（在一定范围内）光合速率随CO2浓度的增大而加快。
③B点：
光合速率不再增加时的CO2浓度（B点叫CO2饱和点）。
4.水及矿质元素对光合作用的影响：
①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，
会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
②水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，
水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
【同步训练】科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对
同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。
请据图判断下列叙述不正确的是（ ）
A．光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用
强度差异的原因是CO2浓度不同
B．光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用
强度差异的原因是温度不同
C．光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高
D．光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
三、实验设计：
探究光照强度对光合作用强度的影响（P104）
（1）实验原理：
植物进行光合作用，吸收CO2，释放O2，由于O2在水中溶解度小，而在叶肉细胞间隙积累,使叶片上浮。
（2）实验假设：
在一定范围内随光照强度的增加，光合作用强度。
（3）方法步骤、结果预测：
项目
烧杯
小圆形叶片
加富含CO2的清水
光照强度
叶片浮起数量
甲
10片
20ml
强
多
乙
20ml
中
丙
10片
弱
（4）实验结论：
在一定范围内随光照强度的增加，光合作用强度。
（小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多）。
（5）变量分析:
①此实验的自变量是光照的强弱，通过调节台灯与实验材料间的距离来实现。
②此实验的因变量是光合作用强度，以观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量作为观察指标。
5.4能量之源——光与光合作用（习题）（第5课时）
班别姓名学号
【课后作业】
1.将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO2吸收速率表示），测定结果如图。
下列相关叙述，正确的是（）
A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移
B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移
C．如果光照强度适当增加，a点右移，b点右移
D．如果光照强度适当增加，a点左移，b点右
2.将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下，如果将环境中的CO2浓度突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3、C5和ATP含量的变化情况依次是（ C ）
A．上升、下降、上升B．下降、上升、下降
C．下降、上升、上升D．上升、下降、下降
3.（2012·常州高中高一检测）光照增强，光合作用增强。
但在光照最强的夏季中午，光合作用不继续增强，反而下降。
主要原因是（ B ）
A．夏季光照太强，叶绿素分解B．由于气孔关闭，暗反应过程中三碳化合物产生得太少
C．夏季气温太高，酶活性降低D．水分蒸腾散失太多，光反应产生的ATP和[H]少
4.叶绿体的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是（ ）
A．色素提取液中的不同色素已经分层B．阳光的照射使各种色素能彼此分开
C．色素在层析液中的溶解度不同D．无水乙醇使色素溶解，并且彼此分离的扩散速度不同
5.【双选】（2012·福州）下列是关于绿叶中色素的提取和分离实验的几种说法，其中不正确的是（ ）
A．色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同
B．研磨叶片时加CaCO3的作用是防止对色素的破坏
C．色素分离的结果可以用下图表示
（1、2、3、4分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b）
D．层析液可用93号汽油代替
6.（2011·高考新课标全国卷）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
7.（2012·黄冈中学高一检测）下列关于光合作用的叙述中，正确的是（ ）
A．暗反应在叶绿体基粒上进行B．光反应和暗反应都生成[H]
C．光合作用产生的糖类等有机物中，C和O都来自CO2
D．光反应是物质变化，暗反应是能量变化
8.（2012·常州）光照增强，光合作用增强。
但在光照最强的夏季中午，光合作用不继续增强，反而下降。
主要原因是（ ）
A．夏季光照太强，叶绿素分解B．由于气孔关闭，暗反应过程中三碳化合物产生得太少
C．夏季气温太高，酶活性降低D．水分蒸腾散失太多，光反应产生的ATP和[H]少
9.硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，需要的条件是（ ）
A．有NH3和氧气B．有NH3和缺氧气
C．有硝酸和氧气D．有硝酸和缺氧气
10.如图是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解，请据图完成下列问题。
（1）图中A表示的结构是由________堆叠而成的。
若f为高能化合物，
则b、c代表的物质名称依次是：
________________。
（2）h与i反应生成j的过程称为________________，
j与f、e反应称为________________。
（3）依据上图分析，影响光合作用的外界条件有水分的供应、
环境中的二氧化碳的浓度、光照、________等。
（4）若g用于细胞的有氧呼吸，则相关反应式为____________________________________________________。
11.如图所示是测定金鱼藻光合作用的实验装置，表中数据是在适宜（恒定）温度条件下，改变光
源与烧杯距离测得的金鱼藻放出的气泡数，如下表所示，请仔细分析后回答下列问题：
灯源与烧杯的距离/cm
10
15
20
25
30
35
40
45
气泡数（个/min）
18
15
10
8
6
4
2
0
（1）从表中数据可以得出的结论是___________________________________________________________________________。
（2）若将灯与烧杯间的距离固定在15cm处，温度适宜，光照较长时间后发现产生的气泡数逐渐减少。
产生这一现象的原因是________，导致________消耗减少，从而抑制了_____
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