2022-18.

光與光合作用【教學過程】TeachingProcess1.概念圖3.教學總結、綜合2.課堂教

學內容4.課堂練習鞏固綠葉體光合作用探索光合作用過程雙層膜暗反應基粒色素決定進行

的場所。光合作用(1)結構模式圖(2)結構：(3)功能：1、葉綠體的結構與功能

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。

這一過程可以用下面的化學反應式來概括，其中(CH2O)表示糖類。2.光合作用的探究歷程（1）公元前3世紀，亞里士多德提出，植物生長在土壤中，土壤是構成植物體的原材料。假說：構成植物

體的原料是土壤

植物增加的重量=土壤減少的重量（2）早在1637年，我國明代科學家宋應星在《論氣》一文中，已經注意到空氣和植物的關系，提出“人所食物皆為氣所化，故復于氣耳”。可惜因受當時科學技術水平的限制，未能用實驗來證明這一精辟的論斷。結論：柳樹生長所需要的物質只來自于水，而不是土壤（3）1648年荷蘭科學家范?赫爾蒙特栽培的柳樹實驗思考：海爾蒙特的實驗設計有什么不足的地方？沒有考慮到空氣對光合作用的影響。（4）早在1727年，英國植物學家斯蒂芬?黑爾斯才提出植物生長時主要以空氣為營養(yǎng)的觀點。可惜因受當時科學技術水平的限制，未能用實驗來證明這一精辟的論斷。結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？（5）1771年普利斯特利實驗①他沒有發(fā)現(xiàn)光在植物更新空氣中的作用，而是將空氣的更新歸于植物的生長。②由于當時化學水平的限制，人們尚不了解植物吸收和釋放的究竟是什么氣體（6）1779年，荷蘭的英格豪斯只有植物的綠色部分在光下才能使空氣變“好”的作用，而其他所有器官即使在白天也會使空氣變“壞”。結論：葉片和綠色枝條只有在光照下，才能更新空氣的成分。

后來命名為氧氣。（7）1782年，科學家塞尼比爾（J.Senebier）如何做實驗證明光合CO2的必要性。綠葉+涼開水

無氣泡（O2）綠葉+涼開水+CO2

有氣泡（O2）結論：氧氣來自CO2光光（8）到1785年，法國科學家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。（9）1804年，瑞士學者德·索蘇爾研究了植物光合作用過程中吸收的二氧化碳與放出的氧之間的數(shù)量關系，結果發(fā)現(xiàn)植物制造的有機物和釋放出的氧的總量，遠遠超過它們所吸收的二氧化碳的量。由于實驗中只使用植物、空氣和水，別無他物，因此，他斷定植物在進行光合作用合成有機物時不僅需要二氧化碳，水也必然是光合作用的原料。他認為：CO2和H2O是植物體有機物之來源。此結論不僅證實了赫爾蒙特關于柳樹生長過程中合成植物體的物質主要來自水的推論，而且把人們對光合作用本質的認識提高到一個嶄新的階段。德·索敘爾實驗告訴我們，定量分析法在科學研究中的重要性。水二氧化碳氧氣光？光能化學能儲存在什么物質中？德國梅耶（10）1845年，德國的梅耶（R.Mayer）一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片(11)1864年,薩克斯的實驗暗處理光照酒精脫色結論:綠色葉片在光的作用下產生了淀粉碘蒸汽處理①薩克斯：自變量：因變量：自身對照，是否照光(一半曝光與另一半遮光)，葉片是否制造出淀粉。（或顏色變化）②饑餓處理：P一102脫色處理：防止自身其他色素的干擾③實驗還可以證明一個結論：光是光合作用的必要條件④薩克斯的實驗示意圖，請分析：A.自身對照，自變量為。因變量為。光照(一半曝光、另一半遮光)淀粉的有無，以葉片的顏色變化。B.薩克斯在做實驗前，把綠葉放在黑暗中處理一段時間，目的是

。如果不進行該步操作，結果可能會變?yōu)檎诠馓幰渤霈F(xiàn)藍色，因為其中的營養(yǎng)物質沒有被充分消耗掉。碘液檢測之前，需要對葉片用

進行水浴脫色，從而避免干擾實驗結果（藍色）的觀察消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質酒精溶解色素④薩克斯的實驗示意圖，請分析：C.應用普利斯特利的實驗裝置和薩克斯的實驗處理方法可以驗證CO2是光合作用必需的原料，在實驗時應注意對植物做饑餓處理。④薩克斯的實驗示意圖，請分析：又名石衣、水衣、水苔、石發(fā)是一種普遍生活在淡水里的真核多細胞藻類，因體內含有1－16條帶狀、螺旋形的葉綠體，所以呈現(xiàn)綠色。屬于低等植物。（12）1880年，恩格爾曼實驗【水綿】1880年德國科學家恩格爾曼①恩格爾曼實驗1實驗結論：氧氣是葉綠體在光下放出來的。恩格爾曼實驗設計巧妙之處有哪些？A.實驗選材好水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可確定釋放氧氣的部位。恩格爾曼實驗設計巧妙之處有哪些？B.沒有空氣的環(huán)境：排除了氧氣的干擾。恩格爾曼實驗設計巧妙之處有哪些？C.用極細的光束點狀投射：葉綠體上可分為獲得光照和無光照的部位，相當于一組對照實驗。恩格爾曼實驗設計巧妙之處有哪些？D.進行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的對照實驗：明確實驗結果完全是由光照引起的等。②恩格爾曼實驗2用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的好氧細菌聚集在紅光區(qū)和藍紫光區(qū)。實驗結論：葉綠體主要利用紅光和藍紫光釋放氧氣(13)19世紀60年代，科學家總結出光合作用的反應式.應該注意到光合作用反應式中所有的反應物和產物都含有氧，而上面反應式并沒有指出釋放的O2是來自CO2還是H2O。很多年來，人們一直以為光能將CO2分解成O2和C，C與H2O結合成（CH2O）（14）19世紀末1928年，科學家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖類。（15）1931年，微生物學家尼爾（C.B.VanNiel）將細菌光合作用與綠色植物的光合作用加以比較，提出了以下光合作用的通式∶CO2+2H2A→（CH2O）+2A+H2O，光合細菌在光下同化CO2而沒有O2的釋放，O2不是來自二氧化碳而是水。因此他第一次提出光在光合作用中的作用是將水光解。（16）1937年，英國植物學家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。希爾的實驗是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學反應？離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照希爾反應能，因為懸浮液中沒有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。水的光解（16）1937年，英國植物學家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照希爾反應水的光解希爾反應是否說明植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全部都來自水？不能，反應體系中可以還存在其他氧元素供體。（16）1937年，英國植物學家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照希爾反應水的光解希爾進一步研究證實，植物光合作用的光反應是氧分子的產生，而不是二氧化碳的還原，氧的產生是由于葉綠體以草酸鐵作受氫體所致，其機理與完整細胞光合放氧過程相一致。（17）魯濱和卡門的實驗示意圖，請分析：相互對照，自變量為標記物質(H218O與C18O2)，因變量為O2的是否帶有放射性。（同位素標記方法）（對比實驗的方法）魯賓和卡門的實驗說明：植物光合作用產生的氧氣中全部都來自水。（18）1954年，美國科學阿爾農(D.Arnom)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，又發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。（19）1964年以后，美國科學家卡爾文用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。同位素標記法、雙向紙層析法、顯微自顯影技術。例1（2018浙江選考）實驗中常用希爾反應來測定除草劑對雜草光合作用的抑制效果。希爾反應基本過程：將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有DCIP（氧化型）、蔗糖和pH7.3磷酸緩沖液的溶液中并照光。水在光照下被分解，產生氧氣等，溶液中的DCIP被還原，顏色由藍色變成無色。用不同濃度的某除草劑分別處理品種甲和品種乙雜草的離體葉綠體并進行希爾反應，實驗結果如圖所示。下列敘述正確的是(

)A.相同濃度除草劑處理下，單位時間內溶液顏色變化快的品種受除草劑抑制效果更顯著B.與品種乙相比，除草劑抑制品種甲類囊體體的功能較強C.除草劑濃度為K時，品種乙的葉綠體能產生三碳糖D.不用除草劑處理時，品種乙的葉綠體放氧速率高于品種甲B例2（2018浙江選考節(jié)選）光合作用是整個生物圈的物質基礎和能量基礎?；卮鹣铝袉栴}：（1）為研究光合作用中碳的同化與去向，用________________的CO2供給小球藻，每隔一定時間取樣，并將樣品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以殺死小球藻并__________標記化合物。濃縮后再點樣進行雙向紙層析，使標記化合物________。根據(jù)標記化合物出現(xiàn)的時間，最先檢測到的是三碳化合物。猜測此三碳化合物是CO2與某一個二碳分子結合生成的，但當___________________后，發(fā)現(xiàn)RuBP的含量快速升高，由此推知固定CO2的物質不是二碳分子。同位素14C標記提取分離突然降低CO2濃度

指綠色植物通過

，利用光能，把

轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出

的過程。葉綠體二氧化碳和水氧氣實質合成有機物，儲存能量（將無機物合成有機物，光能轉換為有機物中穩(wěn)定的化學能）3.光合作用的過程(1)定義(2)過程NADPH的合成：暗反應光反應NADP+2e-+H+→NADPH2017，全國Ⅱ(2)過程NADPH的合成：暗反應光反應NADP+2e-+H+→NADPHNADPH的分解①若有機物為(CH2O)：②若有機物為C6H12O6：

（3）.反應式(寫出反應式并標出元素的去向)典例1.判斷?？颊Z句，澄清易混易錯(1)細胞中不能合成ATP的部位是葉綠體中進行光反應的膜結構(

)(2)H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質中(

)(3)離體的葉綠體基質中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反應過程(

)(4)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降的原因是光反應強度和暗反應強度都降低(

)××√√（4）.光反應和暗反應之間的聯(lián)系①光反應為暗反應提供兩種重要物質：[H](NADPH)和ATP，[H]既可作還原劑，又可提供能量；暗反應為光反應也提供三種物質：ADP、Pi以及NADP＋，注意產生位置和移動方向。②暗反應有光無光都能進行。若光反應停止，暗反應可持續(xù)進行一段時間，但時間不長，故晚上一般認為只進行呼吸作用，不進行光合作用。說明：①光反應產生的ATP、[H]主要用于暗反應②光合作用產生的[H]（光反應產生）是NADPH，呼吸作用產生的[H]（有氧呼吸第一、第二階段產生）是NADH，所以它們不是同一種物質。P一94,102③呼吸作用產生的ATP用于各項生命活動（3）葉綠體中光反應產生的能量既用于固定CO2,也參與葉綠體中生物大分子

的合成。核酸、蛋白質下圖為某植物葉肉細胞中有關甲、乙兩種細胞器的部分物質及能量代謝途徑示意圖（NADPH指【H】）,請回答下列問題：①②④（4）乙產生的ATP被甲利用時，可參與的代謝過程包括

（填序號）。①C3的還原②內外物質的運輸③H2O裂解釋放O2

④酶的合成典例5（2019，北京，31，16分）光合作用是地球上最重要的化學反應，發(fā)生在,高等植物、藻類和光合細菌中。（1）地球上生命活動所需的能量主要來源于光反應吸收的

。在碳（暗）反應中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2與RuBP（C5）結合，生成2分子C3。影響該反應的外部因素，除光照條件外還包括

（寫出兩個）；內部因素包括

（寫出兩個）。光能溫度、CO2濃度R酶活性、R酶含量、C5含量、pH（其中兩個）典例5（2019，北京，31，16分）光合作用是地球上最重要的化學反應，發(fā)生在,高等植物、藻類和光合細菌中。（2）R酶由8個大亞基蛋白（L）和8個小亞基蛋白（S）組成。高等植物細胞中L由葉綠體基因編碼并在葉綠體中合成，S由細胞核基因編碼并在

中由核糖體合成后進入葉綠體，在葉綠體的

中與L組裝成有功能的酶。細胞質基質（3）研究發(fā)現(xiàn)，原核生物藍藻（藍細菌）R酶的活性高于高等植物。有人設想通過基因工程技術將藍藻R酶