1、- - -高中生物必修一第2課時(shí)光合作用的探究歷程和過(guò)程學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1了解光合作用的探究歷程。2闡明光合作用的過(guò)程和實(shí)質(zhì)。(重難點(diǎn))3.說(shuō)出光合作用過(guò)程中的物質(zhì)和能量變化。(重點(diǎn))1通過(guò)對(duì)光合作用的過(guò)程的學(xué)習(xí)，形成物質(zhì)與能量的生命觀(guān)念。通過(guò)對(duì)光反應(yīng)與暗反應(yīng)學(xué)習(xí)，養(yǎng)成分類(lèi)與比較的科學(xué)思維方式。通過(guò)對(duì)光合作用探究歷程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的科學(xué)探究能力。自主預(yù)習(xí)。探新XIHUYUXlUANXIMZ-HI一、光合作用的概念和探究歷程1概念主要場(chǎng)所:葉綠體。能量來(lái)源:光能。反應(yīng)物：二氧化碳和水。產(chǎn)物：有機(jī)物和氧氣。實(shí)質(zhì):合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量2探究歷程科學(xué)家結(jié)論普利斯特利植物可

2、以更新空氣英格豪斯植物體只有在陽(yáng)光照射下才能更新空氣梅耶光合作用把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)薩克斯植物葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉恩格爾曼氧氣是葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所魯賓和卡門(mén)光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水卡爾文探明了理轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的途徑，這途徑稱(chēng)為卡爾文循環(huán)二、光合作用的過(guò)程1反應(yīng)式CO2H2O光能葉ii體(CH2O)O2。2光合作用的過(guò)程家,水的光慚ADP+PrI爭(zhēng)種秫止訂塞加抵化f丄憶叫0)(1)填寫(xiě)圖中字母所代表的物質(zhì)a：O2b：Hc：2C3d：C5(2)圖示I過(guò)程是光反應(yīng)階段場(chǎng)所：葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上。條件：光、色素、酶等。物質(zhì)變化：將水分解為氧氣和H,將ADP和Pi合成

3、ATP。能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)存在A(yíng)TP中的活躍的化學(xué)能。圖示II過(guò)程是暗反應(yīng)階段場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)中。條件：酶、H、ATP。物質(zhì)變化。酶CO2的固定：C5+CO2-2C?。酶C3的還原：C3+H(CH2O)+C5。c.ATPADP+Pi。能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能。2二基礎(chǔ)謨斷普利斯特利和薩克斯的實(shí)驗(yàn)中都用到了對(duì)照實(shí)驗(yàn)原則。()2光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段在葉綠體的不同部位進(jìn)行。()3光合作用中光反應(yīng)必須有光才可進(jìn)行，暗反應(yīng)沒(méi)有光也可長(zhǎng)期進(jìn)行。TOC o 1-5 h z()4光合作用制造的有機(jī)物中的氧來(lái)自水。()5光合作用的光反應(yīng)階段完成了光能到活躍化學(xué)能

4、的轉(zhuǎn)換。()提示：1.VVX暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供的H和ATP,沒(méi)有光暗反應(yīng)不能長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行。X光合作用制造的有機(jī)物中的氧來(lái)自C02。V合作探究杠曲重帝IE-：ZLI(yrANILLIC：NC：ZJ1ONt.：NANI探究慮I，光合作用的探究歷程問(wèn)題探究薩克斯實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)前先要把植物在黑暗中放置一段時(shí)間，其目的是什么？此實(shí)驗(yàn)除了能證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還能說(shuō)明什么問(wèn)題？提示：實(shí)驗(yàn)前先要把植物在黑暗中放置一段時(shí)間的目的是消耗掉葉片中的淀粉，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；此實(shí)驗(yàn)還能說(shuō)明光合作用需要光照。魯賓和卡門(mén)實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是什么？第一組和第二組有沒(méi)有實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的區(qū)別？提示：同位素標(biāo)記法；沒(méi)有實(shí)驗(yàn)

5、組和對(duì)照組的區(qū)分，屬于相互對(duì)照。卡爾文往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時(shí)間的光照，然后用熱酒精殺死小球藻，分別測(cè)定不同光照時(shí)間下，小球藻中的放射性物質(zhì)，結(jié)果如下：實(shí)驗(yàn)組別光照時(shí)間(s)放射性物質(zhì)分布12三碳化合物22012種磷酸化糖類(lèi)360除上述12種磷酸化糖類(lèi)外，還有氨基酸、有機(jī)酸等(1)卡爾文用熱酒精殺死小球藻的目的是什么？提示：目的是使酶失活，終止小球藻的光合作用及其他代謝過(guò)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析光合作用過(guò)程中CO2首先固定在哪一種化合物中？提示：三碳化合物。光合作用產(chǎn)生的糖類(lèi)物質(zhì)還能轉(zhuǎn)化為哪些物質(zhì)？提示：氨基酸、有機(jī)酸等。歸納總結(jié)普利斯特利的實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象蠟

6、燭：不易熄滅密閉玻璃罩+綠色植物+小鼠：不易窒息死亡(2)實(shí)驗(yàn)分析缺少空白對(duì)照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)服力不強(qiáng)，應(yīng)將點(diǎn)燃的蠟燭和小鼠分別單獨(dú)置于玻璃罩內(nèi)，作為空白對(duì)照。沒(méi)有認(rèn)識(shí)到光在植物更新空氣中的作用，而將空氣的更新歸因于植物的生長(zhǎng)。由于當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展水平的限制,沒(méi)有明確植物更新氣體的成分。薩克斯的實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象一半曝光碘氣變藍(lán)黑暗中饑餓處理的綠葉_、一半遮光碘氣不變藍(lán)(2)實(shí)驗(yàn)分析設(shè)置了自身對(duì)照，自變量為光照，因變量是葉片顏色變化。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是饑餓處理，以使葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力。本實(shí)驗(yàn)除證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉外，還證明了光是光合作用的必要條件。3魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)光合作

7、用釋放的02,全部來(lái)自于h2o實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)論：H8O+CO2f植物f1802H2O+C18O2f植物fo2實(shí)驗(yàn)分析：設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，自變量是標(biāo)記物質(zhì)(也80和C18O2),因變量是02的放射性。對(duì)點(diǎn)練習(xí)歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)，經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場(chǎng)所、條件、原料和產(chǎn)物，在下面幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)敘述不正確的是()A普利斯特利的實(shí)驗(yàn)證明了植物可以更新空氣薩克斯的實(shí)驗(yàn)也可證明光是光合作用的必要條件恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)中，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2,證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來(lái)自于H2O而不是CO2C本題考查光合作用的探究歷程。恩格爾曼的實(shí)

8、驗(yàn)?zāi)軌蜃C明氧氣由葉綠體釋放出來(lái)，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，而沒(méi)有定量分析光合作用生成的氧氣量。某植物葉片不同部位的顏色不同，將該植物在黑暗中放置48h后，用錫箔紙遮蔽葉片兩面，如圖所示。在日光下照光一段時(shí)間，去除錫箔紙，用碘染色法處理葉片，觀(guān)察到葉片有的部位出現(xiàn)藍(lán)色，有的沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色。其中，沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色的部位是（）黃門(mén)色綠芭詡簾紙口色綠色Aa、b和dBa、c和eCc、d和eDb、c和eB綠色植物光合作用合成淀粉，淀粉遇碘變藍(lán)。a處黃白色，沒(méi)有葉綠素，特別是沒(méi)有葉綠素a，不能進(jìn)行光合作用，b處有葉綠體和光，能進(jìn)行光合作用，c、e處遮光，不能進(jìn)行光合作用，d處有葉綠素和光，能進(jìn)行光合作用。朋究點(diǎn)

9、2光合作用的過(guò)程問(wèn)題探究1為什么暗反應(yīng)不能較長(zhǎng)時(shí)間地在黑暗條件下進(jìn)行？提示：因?yàn)楣夥磻?yīng)為暗反應(yīng)提供的H、ATP是有限的。不給小球藻提供CO2，只給予光照，小球藻能獨(dú)立地進(jìn)行光反應(yīng)嗎？為什么？提示：不能，因?yàn)闆](méi)有暗反應(yīng)，光反應(yīng)的產(chǎn)物積累，使光反應(yīng)被抑制。結(jié)合光反應(yīng)和暗反應(yīng)過(guò)程分析，若突然停止光照或停止CO2供應(yīng)，葉綠體中C3和C5相對(duì)含量發(fā)生怎樣的變化？提示：停止光照：C3含量相對(duì)增加，C5含量相對(duì)減少。停止CO2供應(yīng)：c3含量相對(duì)減少，c5含量相對(duì)增加。歸納總結(jié)1.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較項(xiàng)目光反應(yīng)（準(zhǔn)備階段）暗反應(yīng)（完成階段）場(chǎng)所葉綠體的類(lèi)囊體溥膜上葉綠體的基質(zhì)中條件光、色素、酶、水、ADP、P

10、i多種酶、H、ATP、CO?、C5水的光解：CO2固定：物質(zhì)光能2H2O4H+02酶CO2+C52C3變化ATP的形成：ADP+Pi+能量C3的還原：2C3H酶TP酶ATP(CH2O)能量變化光能轉(zhuǎn)變成ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成貯存在(ch2O)中的穩(wěn)定的化學(xué)能相互光反應(yīng)產(chǎn)物H、ATP為暗反應(yīng)提供還原劑和能量；暗反應(yīng)產(chǎn)生的聯(lián)系A(chǔ)DP、Pi為光反應(yīng)形成ATP提供了原料2.光照和CO2濃度變化對(duì)光合作用物質(zhì)含量變化的影響當(dāng)外界條件改變時(shí)，光合作用中C3、C5、H、ATP含量的變化可以采用如圖分析：光照強(qiáng)一弱C02供應(yīng)不變光反應(yīng)減弱珂減少ATP減少暗反應(yīng)io2產(chǎn)生量減少c3還原減

11、弱co2固定仍正常進(jìn)行c3量上升c5含量下降光照不變，減暗反應(yīng)CO2固定減弱|少CO2供應(yīng)|C3還原仍正常進(jìn)行rH相對(duì)增加(CH2O)合成量相對(duì)減少c3含量下降JTATP相對(duì)增加c5含量上升5lo2產(chǎn)生量減少以上各物質(zhì)的變化是相對(duì)含量的變化,不是合成速率,且是在條件改變后的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的。在以上各物質(zhì)的含量變化中：c3和C5含量的變化是相反的，即c3增加,則C5減少；H和ATP的含量變化是一致的，都增加，或都減少?？龑?duì)點(diǎn)練習(xí)正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是()AO2的產(chǎn)生停止BcO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NA

12、DPH/NADP+比值下降B正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間，說(shuō)明綠藻可以正常進(jìn)行光合作用，用黑布遮光后，改變了綠藻光合作用的條件，此時(shí)光合作用的光反應(yīng)停止，光反應(yīng)的產(chǎn)物02、ATP和H(即NADPH)停止產(chǎn)生，所以A、C、D項(xiàng)所敘述現(xiàn)象會(huì)發(fā)生；光照停止，暗反應(yīng)中C3還原受影響，C5減少，CO2的固定減慢，B項(xiàng)所敘述現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生?！練w化探瓷(1)外界的光照條件的改變?nèi)绾斡绊懓捣磻?yīng)的進(jìn)行？提示：暗反應(yīng)中C3的還原需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的H、ATP，光照條件的改變通過(guò)影響H和ATP的含量影響暗反應(yīng)。在不改變光照條件的情況下，將綠藻置于沒(méi)有CO2的環(huán)境中，葉綠體中ATP/ADP的比值和NADPH/NAD

13、P+的比值如何變化？提示：ATP/ADP的比值和NADPH/NADP+的比值增大。據(jù)下面光合作用圖像，判斷下列說(shuō)法不正確的是()過(guò)程發(fā)生于葉綠體基質(zhì)中過(guò)程發(fā)生于葉綠體類(lèi)囊體薄膜上圖示依次為H、ATP、C02、（CH2O）D不僅用于還原C3化合物，還可用于礦質(zhì)離子吸收等D光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)，呼吸作用產(chǎn)生的ATP才能用于礦質(zhì)離子吸收等生命活動(dòng)。規(guī)律總結(jié)：（1）光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個(gè)有機(jī)的整體,光反應(yīng)不能進(jìn)行時(shí)，暗反應(yīng)也不能進(jìn)行；暗反應(yīng)被抑制時(shí)，光反應(yīng)也被抑制。葉綠體中的ADP和ATP移動(dòng)的方向相反。ADP的移動(dòng)方向：葉綠體基質(zhì)f類(lèi)囊體薄膜。ATP的移動(dòng)方向：類(lèi)囊體薄膜f葉綠體基質(zhì)。分析光

14、合作用過(guò)程有關(guān)物質(zhì)含量的變化時(shí)，可通過(guò)比較該物質(zhì)的生成與消耗的相對(duì)速度變化進(jìn)行確定。（4）光合作用的光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應(yīng)，不用于其他生命活動(dòng)過(guò)程。課堂小結(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建光合作用曲Jt合菲正r術(shù)的光飛暗反應(yīng)壓的間宦一為的.還原反應(yīng)式:(CHa()+01核心語(yǔ)句背誦1光合作用的反應(yīng)式：CO2+光能H2。葉綠體（化0）+。2。2.光反應(yīng)的場(chǎng)所是類(lèi)囊體薄膜,產(chǎn)物是02、H和ATP。暗反應(yīng)的場(chǎng)所疋葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類(lèi)等物質(zhì)。光合作用中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變：(1)14CO2-14C3-(14CH2O)；均80-1802。光合作用的能量轉(zhuǎn)變：光能-ATP中活躍的化學(xué)能一一有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。當(dāng)童達(dá)標(biāo)

15、松血釵基1光合作用的實(shí)質(zhì)是()把CO2轉(zhuǎn)換成ATP產(chǎn)生化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，儲(chǔ)存在A(yíng)TP中把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能答案D2在光合作用過(guò)程中，光能最初用于()A.CO2的固定B.C3的還原C將水分解為氧和HD.將淀粉分解為葡萄糖答案C光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，參與暗反應(yīng)必需的物質(zhì)是()A.H2O、CO2、ADPB.CO2、H、ATPC.H2O、CO2、ATPD.H、H2O、ADP答案B如圖表示德國(guó)科學(xué)家薩克斯做的實(shí)驗(yàn)，在葉片照光24h后，經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的部分呈棕色，而不被錫箔覆蓋的部分呈藍(lán)色。本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明()光合作用需要CO2光

16、合作用需要光光合作用需要葉綠素光合作用放出氧光合作用制造淀粉TOC o 1-5 h zA.B.C.D.答案C甲圖表示光合作用部分過(guò)程的圖解，乙圖表示改變光照后，與光合作用有關(guān)的五碳化合物和三碳化合物在細(xì)胞內(nèi)含量的變化曲線(xiàn)，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題。甲tCIW)冉一ATPrADP*Pio|2345fi吋佝(min)(1)甲圖中A表示的物質(zhì)是，它是由產(chǎn)生的，其作用主要是甲圖中ATP形成所需的能量最終來(lái)自于。若用放射性同位素14C標(biāo)記CO2，則14C最終進(jìn)入的物質(zhì)是。乙圖中曲線(xiàn)a表示的化合物是，在無(wú)光照時(shí)，其含量迅速上升的原因是。曲線(xiàn)b表示的化合物是，在無(wú)光照時(shí)，其含量下降的原因是懈析光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是H和ATP，由此可確定A是H，H是由H2O分解后經(jīng)一系列過(guò)程產(chǎn)生的，其作用主要是用于三碳化合物的還原。(2)光反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存于A(yíng)TP中,14CO2的同化途徑為14CO2f14