二、光合作用的原理和應(yīng)用(一)學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.了解光合作用的發(fā)現(xiàn)歷史.[重、難點(diǎn)]2．掌握光合作用的原理和應(yīng)用.

新知初探·思維啟動(dòng)一、光合作用1．場(chǎng)所:綠色植物的___________.2．物質(zhì)轉(zhuǎn)化:CO2和H2O→有機(jī)物和O2.3．能量轉(zhuǎn)化:_________→儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量.

葉綠體光能二、光合作用的探究歷程科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過(guò)程結(jié)論普利斯特利小鼠與綠色植物放在同一個(gè)玻璃罩內(nèi)小鼠沒(méi)有窒息而死植物可以_____________英格豪斯500多次植物更新空氣實(shí)驗(yàn)植物只有綠葉在____________下,才能更新空氣更新空氣陽(yáng)光照射科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過(guò)程結(jié)論梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律光合作用把______________________儲(chǔ)存起來(lái)薩克斯綠色葉片→暗處放置幾小時(shí)→葉片一半曝光→碘蒸氣處理→顏色變化(深藍(lán)色出現(xiàn))植物葉片在光合作用中產(chǎn)生了__________光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能淀粉科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過(guò)程結(jié)論魯賓和卡門(mén)向一組綠色植物提供HO、CO2,釋放的氧氣是18O2,另一組提供H2O和C18O2,釋放的氧氣是O2光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自于____卡爾文用14C標(biāo)記CO2探明了CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的途徑即卡爾文循環(huán)水連一連將下列科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論連線(xiàn)【提示】

①—b

②—a

③—e

④—f

⑤—c

⑥—d三、光合作用的過(guò)程1．圖示Ⅰ過(guò)程是光反應(yīng)階段:(1)場(chǎng)所:葉綠體的__________________上.類(lèi)囊體的薄膜(2)條件:________________________等.(3)物質(zhì)變化:將水分解為_(kāi)__________,將ADP和Pi合成ATP.(4)能量變化:光能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)存在____________________________.2．圖示Ⅱ過(guò)程是暗反應(yīng)階段:(1)場(chǎng)所:__________________中.(2)條件:____________________.光、色素、酶氧和[H]ATP中的化學(xué)能葉綠體的基質(zhì)酶、[H]、ATP2C3ADP＋Pi穩(wěn)定的化學(xué)能判一判(1)光反應(yīng)階段發(fā)生在葉綠體內(nèi)膜和類(lèi)囊體薄膜上.(×)(2)光反應(yīng)過(guò)程中合成了ATP,需要的能量來(lái)源于呼吸作用分解的有機(jī)物.(×)(3)暗反應(yīng)的進(jìn)行需要光反應(yīng)提供ATP和[H],同時(shí)還需要多種酶催化.(√)要點(diǎn)突破·講練互動(dòng)要點(diǎn)一光合作用的發(fā)現(xiàn)和研究歷史的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)解讀1．普利斯特利實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)突破缺點(diǎn):(1)缺乏對(duì)照組.(2)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到光在植物更新空氣中的作用.(3)限于科學(xué)水平的發(fā)展,沒(méi)有明確植物更新氣體的具體成分.2．薩克斯實(shí)驗(yàn)(2)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.(3)本實(shí)驗(yàn)除證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉外,還證明了光合作用的必要條件.3．魯賓和卡門(mén)實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)論(2)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)(HO和C18O2),因變量是O2的放射性.例1某植物上的綠葉經(jīng)陽(yáng)光照射24h后,經(jīng)脫色并用碘液處理,結(jié)果有錫箔覆蓋部位不呈藍(lán)色,而不被錫箔覆蓋的部位呈藍(lán)色.本實(shí)驗(yàn)證明

(

)①光合作用需要CO2

②光合作用需要光③光合作用需要葉綠素④光合作用放出O2

⑤光合作用制造淀粉A．①②

B．③⑤C．②⑤

D．③④關(guān)鍵點(diǎn)【思路點(diǎn)撥】本題考查的是光合作用過(guò)程中的產(chǎn)物,解答本題可從以下幾點(diǎn)分析:①了解薩克斯實(shí)驗(yàn)過(guò)程.②明確光合作用的產(chǎn)物.③理解光合作用產(chǎn)物的驗(yàn)證思路.【解析】綠葉上包裹的錫箔不能透過(guò)光線(xiàn),而光照24小時(shí),葉片裸露的部分進(jìn)行光合作用,脫色后用碘處理變藍(lán)說(shuō)明有淀粉生成,應(yīng)選⑤.有錫箔覆蓋的位置,因?yàn)闊o(wú)光,不能進(jìn)行光合作用,未產(chǎn)生淀粉,用碘處理不變藍(lán),說(shuō)明光合作用需要光,沒(méi)有光就不能進(jìn)行光合作用,應(yīng)選②.【答案】

C互動(dòng)探究(1)若用上述實(shí)驗(yàn)材料來(lái)證明光合作用需要葉綠素,實(shí)驗(yàn)程序如何調(diào)整？(2)該植物產(chǎn)生的O2是來(lái)自H2O還是CO2？【提示】

(1)可先對(duì)植物葉片進(jìn)行酒精脫色沖洗后再進(jìn)行24h光照;其余步驟相同.即可證明光合作用需要葉綠素.因?yàn)榫凭焉厝芙夂笕~片已無(wú)色素,無(wú)法吸收光能,不能進(jìn)行光合作用.(2)H2O.要點(diǎn)二光合作用原理分析1．光合作用過(guò)程圖解2．反應(yīng)式中元素的去向3．光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較光反應(yīng)暗反應(yīng)條件必須在光下有光、無(wú)光都可以場(chǎng)所葉綠體類(lèi)囊體薄膜葉綠體基質(zhì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化光反應(yīng)暗反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化光能→ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]、ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi,如圖:特別提醒催化光反應(yīng)與暗反應(yīng)的酶,其種類(lèi)和場(chǎng)所均不同.前者分布在類(lèi)囊體的薄膜上,后者分布在葉綠體基質(zhì)中.4．規(guī)律總結(jié)葉綠體處于不同的條件下,C3、C5、[H]、ATP以及(CH2O)合成量的動(dòng)態(tài)變化項(xiàng)目條件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照,CO2供應(yīng)不變?cè)黾酉陆禍p少或沒(méi)有減少或沒(méi)有突然光照,CO2供應(yīng)不變減少增加增加增加光照不變,停止CO2供應(yīng)減少增加增加減少或沒(méi)有光照不變,CO2供應(yīng)增加增加減少減少增加如圖所示,圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)和功能示意圖,圖乙表示一株小麥葉片細(xì)胞內(nèi)C3相對(duì)含量在一天24小時(shí)內(nèi)的變化,請(qǐng)據(jù)圖回答:例2(1)圖甲中a是指_______,在a中發(fā)生的過(guò)程可稱(chēng)為_(kāi)______,在a中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)變是_____________.(2)圖甲中,從C到D的過(guò)程稱(chēng)為_(kāi)_______,從D到C的過(guò)程稱(chēng)為_(kāi)_________________.(3)圖乙中,從________點(diǎn)開(kāi)始合成有機(jī)物,至_________________點(diǎn)有機(jī)物合成終止.(4)AB段C3含量較高的主要原因是______.(5)G點(diǎn)C3含量極少的主要原因是________.關(guān)鍵點(diǎn)【思路點(diǎn)撥】本題主要考查光合作用的過(guò)程中物質(zhì)(能量)的變化以及學(xué)生的識(shí)圖能力.①熟練把握葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)知識(shí).②C3的還原與有機(jī)物合成的關(guān)系是分析圖乙的突破點(diǎn).③環(huán)境因素的驟然改變會(huì)對(duì)光合作用過(guò)程中物質(zhì)、能量的合成與分解有影響.【解析】

(1)圖甲中的a為葉綠體類(lèi)囊體薄膜,在類(lèi)囊體薄膜上進(jìn)行的是光合作用的光反應(yīng)過(guò)程,光反應(yīng)能將光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能.(2)圖甲中C、D過(guò)程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中,圖甲中的B是指CO2,CO2與C5結(jié)合生成C3,即由D→C過(guò)程為CO2的固定,由C→D過(guò)程稱(chēng)為C3的還原.(3)、(4)、(5)在B點(diǎn)前無(wú)光照,不能進(jìn)行光反應(yīng),C3無(wú)法還原,因而圖乙中AB段C3含量較高,B點(diǎn)以后,開(kāi)始進(jìn)行光合作用.G點(diǎn)C3含量少的原因是植物因“光合午休”,氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致CO2供應(yīng)不足,C3合成減少.

【答案】

(1)葉綠體類(lèi)囊體薄膜光反應(yīng)光能→活躍化學(xué)能(2)C3的還原CO2的固定(3)B

Ⅰ(4)光反應(yīng)不能進(jìn)行,C3不能被還原(5)氣孔關(guān)閉,葉肉細(xì)胞內(nèi)CO2含量低,CO2的固定減弱互動(dòng)探究(1)CD段C3含量相對(duì)升高的原因是什么？(2)G點(diǎn)與F點(diǎn)相比,C5的相對(duì)含量較高的是哪一點(diǎn)？【提示】

(1)光反應(yīng)產(chǎn)生[H]和ATP相對(duì)不足,導(dǎo)致C3還原相對(duì)減弱.(2)G點(diǎn).對(duì)光合作用過(guò)程的理解出現(xiàn)偏差對(duì)某種植物做如下處理:甲持續(xù)光照10min;乙光照5s后再黑暗處理5s,連續(xù)交替進(jìn)行20min.若其他條件不變,則在甲、乙兩種情況下植株所制造的有機(jī)物總量是(

)易錯(cuò)警示例1A．甲多于乙

B．甲少于乙C．甲和乙相等

D．無(wú)法確定【常見(jiàn)錯(cuò)誤】錯(cuò)選A項(xiàng)或C項(xiàng)【錯(cuò)因分析】錯(cuò)選的原因是對(duì)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程理解不到位.光反應(yīng)和暗反應(yīng)是在不同酶的催化下獨(dú)立進(jìn)行的.在一般情況下,光反應(yīng)的速度比暗反應(yīng)的快,光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和[H]不能被暗反應(yīng)及時(shí)消耗掉,原因是催化暗反應(yīng)的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的,暗反應(yīng)限制了光合作用的速度,降低了光能的利用率.但中間間隔5s無(wú)光,有利于充分利用前5s光反應(yīng)的產(chǎn)物,從而提高了對(duì)光能的利用率.因此,在光照強(qiáng)度和光照總時(shí)間不變的情況下,乙制造的有機(jī)物相對(duì)多一些.【正確答案】

B對(duì)光合作用和細(xì)胞呼吸過(guò)程中氧的轉(zhuǎn)移理解不透用18O標(biāo)記的H2O灌溉某株植物,短時(shí)間內(nèi)18O不可能出現(xiàn)在(

)A．植物周?chē)难鯕庵蠦．植物周?chē)乃魵庵蠧．細(xì)胞質(zhì)的水中D．葉肉細(xì)胞生