2020-2021学年人教版必修1 第5章 第4节　二　第1课时　光合作用的探究历程和过程 学案.docx

二光合作用的原理和应用第1课时光合作用的探究历程和过程1 .说明光合作用以及对它的认识过程。2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变 化。(重点)知识点一光合作用的概念及探究历程阅读教材P101P102.光合作用的概念场所主要是叶绿体反响物二氧化碳、水条件光照、多种酶产物有机物、氧气能量来源光能实质合成有机物、储存能量2 .光合作用的探究历程科学家实验过程及现象结论普利斯特 利密12+口玻璃罩+绿色植物蜡烛f不易熄灭 .<.小鼠一不死亡植物生长能更新空气英格豪斯500屡次植物更新空气实验植物体只有存在绿叶且在有光 条件下才能更新空气梅耶根据能量转化和守恒定律得出光合作用时光能转换成化学能储存起来萨克斯绿叶带色，遮光处一半曝光 .一半遮光, 无颜色变4'睡望理曝光处变深蓝匕光合作用的产物除02外还有淀 粉鲁宾和卡 nco* C一 8。2C"7V -h218o|vE02广O'1-h2oyj光合作用释放的氧气来自水卡尔文用14c标记的MCO2,供小球藻光合作用，追踪放射性CO2中的碳在光合作用中转化 为有机物中的碳2 .萨克斯实验(1)设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色的变化。(2)实验的关键是饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，防止对实验结果的干扰。(3)本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时，还证明了光照是光合作用的必要条 件。3 .鲁宾和卡门实验(1)巧妙之处：两组实验相互对照直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化D.暗反响中生成的水减少，使光反响的原料缺乏答案：B能力提升7 .（2021 河南洛阳高一期末）如以下列图所示，甲是绿色植物在有光照条件下进行光合作 用，释放出02的实验装置图；乙、丙、丁是另外三个实验装置图。欲验证绿色植物是否在 有光照条件下释放出02和验证在有光照条件下是否由绿色植物释放出。2,对照实验装置图 依次是（）A.乙、丁B.乙、丙C.丙、乙D.丙、丁答案：B8 .以下列图为叶绿体结构与功能示意图，以下说法错误的选项是（）A.结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能8 .供给14co2，放射性出现的顺序为C02C3一甲C.结构A释放的。2可进入线粒体中D.如果突然停止C02的供给，短时间内C3的含量将会增加解析：选D。结构A为类囊体薄膜，分布有与光反响有关的色素和酶，能把光能转换 为ATP中活泼的化学能。从暗反响的过程可以看出，供给14co2,放射性出现的顺序为C02 fC3f甲。光合作用产生的。2可进入线粒体，被细胞呼吸所利用。在光合作用中，C02首 先被C5固定形成C3,如果突然停止C02的供给，那么C3的生成量减少，而其消耗量不变， 因此短时间内c3的含量将会减少。9 .图中哪支试管中的02含量下降最快（）解析：选A。试管A无光照条件，所以不能产生但水草和小鱼都要消耗。2，所以 其中的。2含量下降最快。10 .（2021 四川成都七中高一期末）研究光合作用的Calvin等人进行了以下实验：在某 种绿藻培养液中通入14co2,再给予不同的光照时间后从培养液中提取并别离放射性物质。 预测实验结果正确的选项是（）A.光照时间越长，积累的三碳化合物越多B.光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多C.无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的囊状结构薄膜上D.只要给予光照，放射性就会出现在葡萄糖中解析：选B。固定产生的三碳化合物与C02的浓度和五碳化合物的含量有关，与光照 时间无关，A错误。14co2与五碳化合物结合形成三碳化合物，放射性进入三碳化合物中， 三碳化合物被复原形成葡萄糖和五碳化合物，放射性进入葡萄糖和五碳化合物中，所以在一 定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多，B正确。无论光照时间长短，放射 性物质不会分布在叶绿体的类囊体薄膜上，C错误。只要给予光照，就能进行光反响，但不 一定能进行暗反响，所以放射性不一定会出现在葡萄糖中，D错误。11 . (2021 .唐山高一检测)离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2 的供给，以下关于短时间内叶绿体中ATP与02的相对含量变化的示意图中，正确的选项是 ()解析：选B。由于在正常情况下叶绿体中ATP和Ch的浓度均不为0,所以起点为。的 A、C选项中的图示是不正确的。由于缺少CO2的供给，暗反响受到了影响，同时对光反响 也起到抑制作用，影响了。2的产生，所以在叶绿体中02浓度降低。12 .在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2 浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反响中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。据 此判断以下说法不正确的选项是( )A.图中物质A可表示C3化合物B.图中物质A可表示C5化合物C.假设使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，一段时间后，物质A的浓度 将比物质B高D. CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1% 时的低解析：选B。CO2浓度降低时，C3化合物的产量减少而消耗不变，故C3化合物的浓度 降低，与物质A的变化趋势一致；而C5化合物的产量不变而消耗减少，故C5化合物的浓 度增加，与物质B的变化趋势一致。在CO2浓度为0.003%的环境中到达相对稳定时，C3 化合物的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。CO2浓度较低时，暗反响强度低，需要的H和 ATP的量少，故在较低的光照强度下就能到达此CO2浓度时的最大光合速率。13 . (2021 滨州高一检测)以下分别是叶绿体模型图和绿色植物光合作用过程图解，请据 图答复以下问题：(1)吸收光能的色素分布在叶绿体的上。(2)暗反响中需要光反响提供的物质是和o(3)过程W称为，其代谢产物为 o(4)n表示的阶段化学反响在 中进行。夏日的午后，如果气温过高,叶片的气孔关闭，导致供给大大减少，G的产量随之(填“增加或 “减少)。(5)科学家利用同位素标记法，证明了光合作用产生的02来自 o(6)1、II过程的总方程式为答案：类囊体薄膜(2)H ATP (3)C3的复原(CH2O)和C5(4)叶绿体基质C02 减少(5)水*育匕(6)82 + H20- (CH2O) + 02素养培优14 .(2021广东汕头高一期末)以下列图是光合作用过程实验图解，请据图答复以下问题 (内填写或者)：(1)装置C中产生含碳有机物，是由于在装置A中结构进行了 反响，为在结构中进行的 反响提供了 等物质的缘故。(2)装置B中不能产生含,4C的有机物，主要是结构中缺少 o(3)此实验说明进行光合作用的完整单位是 o答案：(1)叶绿体类囊体薄膜光叶绿体基质暗H和ATP (2)暗反响所 需的酶(3)叶绿体碳中的氧。(2)自变量为被标记的。8()2和H218O,因变量是02的放射性。3.卡尔文循环(1)探究方法同位素标记法用14c标记C02,追踪检测放射性，探明了 C02中的碳在光合作用中转化成有机物中碳 的途径。(2)结论碳的转化途径:14co2 + C5fl4c3-(14CH2O)。提醒萨克斯和鲁宾、卡门实验对照方式不同萨克斯实验的对照方式为自身对照(一半曝光与另一半遮光)；而鲁宾和卡门实验的对照 方式为相互对照(通过标记不同的物质：H218O与C,8O2)o1 .历经一个半世纪，科学家们做过许多实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原 料和产物。在以下几个著名实验中，相关表达错误的选项是()A.普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气B.萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的02量D.鲁宾和卡门的实验中，用分别标记H2。和C02,证明了光合作用产生的。2来 自h2o而不是co2解析：选C。恩格尔曼的实验能够证明02由叶绿体释放出来，叶绿体是进行光合作用 的场所，但不能定量分析光合作用生成的。2量。2 .德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿处理(消耗掉叶片中的淀粉) 后，再把叶片的一局部遮光，其他局部曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液 处理，结果遮光局部不变蓝，曝光局部变蓝。以下有关本实验的分析及结论合理的是()本实验未设对照组有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因实验初始时遮光和曝光区域均应到达无淀粉状态实验证明叶绿体利用光照将C02转变成了淀粉A.B.C.D.解析：选A。本实验中曝光局部能够变蓝是因为产生了淀粉，遮光局部不变蓝是因为没 有产生淀粉，因此本实验的自变量是光照，充分说明叶片在光照下能产生淀粉；而C02对 本实验结果的影响未作研究。知识点二光合作用的过程阅读教材P103P1043 .光反响(图示I过程)场所：叶绿体类囊体的薄膜上。(2)条件：光、色素、酶等。物质变化：将水分解为氧和IHI，将ADP和Pi合成ATP。能量变化：光能转变为储存在ATP为的化学能。4 .暗反响(图示II过程)(1)场所：叶绿体内的基质中。(2)条件：酶、印、ATP。物质变化酶C02 的固定：C5 + CO22C3oC3 的复原：C3+H->(CH20)+C5o Al 1 ATP>ADP+Pi o(4)能量变化：ATP中活泼的化学能转变为有机物中稳定的化学能。5 .光合作用总的反响式CO2+O2。点拨 在光反响过程中，色素吸收光能不需要酶的催化。6 .光反响与暗反响之间的联系光反响为暗反响提供印、ATP,暗反响为光反响提供ADP和Pi。1.光反响和暗反响的比较光合作用过程中C、H、O元素转移途径工程光反响暗反响实质光能转化为化学能，并释放出02同化C02，合成有机物需要条件外界条件：光照；内部条件：色素、酶不需要光照； 内部条件：酶反响场所叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质内物质变化水的光解：水分解成H和。2ATP的合成：在相关酶的作用下，ADP和Pi形成ATPC02 的固定：CO2+C52C3C3 的复原：2c3(CH2O) +C5能量变化光能一活泼的化学能活泼的化学能f有机物中稳定的化学能相应产物。2、ATP 和H糖类等有机物3h/8o3-18o2pH画吧(C3H2O)+3H2O4cl8。2 河呼 214c3s鸳(I4CH8O) + H/8O（2）光合作用总反响式与C、H、O元素的去向提醒光合作用过程的四点提醒（1）叶绿体的内膜既不参与光反响，也不参与暗反响。（2）光反响阶段为暗反响提供ATP、H, ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质。而暗反响 那么为光反响提供ADP和Pi, ADP从叶绿体基质移向类囊体薄膜。（3）光反响阶段必须是在有光条件下进行，而暗反响阶段有光无光都能进行，但需光反 响提供的H和ATP,故暗反响不能长期在无光环境中进行。（4）在自然条件下，光反响阶段和暗反响阶段同时进行，不分先后。1 . （2021 泰州高一检测）以下列图表示光合作用的过程，其中I、n表示光合作用的两个 阶段，a、b表示相关物质。以下相关表达正确的选项是（）a.阶段I表示暗反响b.阶段n表示光反响C.物质a表示HD.物质b表示C3解析：选c。图中阶段I需要光照，属于光合作用的光反响阶段；图中阶段n能够发生 CO2的固定，并且生成糖类等有机物，属于光合作用的暗反响阶段；光反响中，水的光解产 生氧气和H,因此物质a表示H;在光反响阶段，ADP+Pi +能量-ATP,故图中b表示 ATPo2 .（2021 辽宁省实验中学高一期末）科学家提取植物细胞中的叶绿体，用高速离心法打 破叶绿体膜后，别离出类囊体和基质，在不同条件下进行实验（如表所示），用来研究光合作 用过程，以下选项中各试管得到的产物情况正确的选项是（注：表中的“ + 表示“添加， “一表示“不添加）（）A.甲试管可得到试管叶绿体结构光照c18o2ATP、 H五碳化合物甲类囊体+乙基质+丙基质+丁基质和类囊体+8 .乙试管可得到建02标记的葡萄糖C.丙试管可得到葡萄糖D. 丁试管可得到1802和葡萄糖答案：B知识点三外界条件突然改变，H、C5、ATP等物质的变化规律条件C3c5H和ATP(CH2O)合成 量模型分析光照强度由强到弱，CO2 供给不变增加减少减少减少枷质的量 。光照,光照弱 更C31G、H、ATP、;(CHzO)合成复时而光照强度由弱到强，co2 供给不变减少增加增加增加物质的量 O光光 照；昭 蓟：'诵Cs、H、ATP合成垃t 时间CO2量由充足到缺乏，光照 不变减少增加增加减少物质的量C02 ：co2 充足:缺乏> yCs、H、ATPr*c3.（ch2o）;合成就时间CO2量由缺乏到充足，光照 不变增加减少减少增加物质的量 。co2 £。2充足缺乏:，/C3.(CH2O):合成最-G、H、ATP时向提醒(1)以上各种物质的含量变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含 量的变化。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化总是相反的，H和ATP含量的变化总是一 致的。1 .进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中H的含量相对稳定，在如图中a点时突然 停止供给C02,能表示叶绿体中H含量变化的曲线是()解析：选B。突然停止供给C02，暗反响受到抑制，光反响产生的H消耗量减少，H 积累量增多。2 . (2021 高考天津卷改编)在适宜反响条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间 后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。以下是光源与瞬间发生变化的物质， 组合正确的选项是()A.红光，ATP下降8 .红光，未被复原的C3上升C.绿光，H下降D.绿光，C5上升解析：选C。植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光，对绿光的利用很少。突然改用 光照强度与白光相同的红光照射后，光反响速率加快，产物H和ATP上升，进而C3的复 原过程加快，未被复原的C3下降，A、B错误；而改用光照强度与白光相同的绿光照射后， 光反响速率减慢，产物H和ATP下降，进而C3的复原过程减慢，C5下降，C正确，D错 口 7天o核心知识小结答题必备光合作用的实质是合成有机物，储存能 量；而呼吸作用的实质是分解有机物，释放 能量。要点回眸光合作用的反响式：CO2+H2O/黑 叶绿体(CH2O) + O2o光反响的场所是类囊体薄膜，产物是。2、 H和 ATPo暗反响的场所是叶绿体基质，产物是糖 类等物质。光合作用中的物质转变(1)1七。2 - 14c3 一 (1久氏0)； (2)H218O->18O2o。光合作用的能量转变：光能一ATP中活 泼的化学能f有机物中稳定的化学能。学生用书P72拓宽教材1 .(必修1 P103图5 - 15改编)对以下列图所示的光合作用图解分析不正确的选项是()A.假设突然停止C02供给，那么短时间内H的含量将上升B.图中为02；为ATP,只能用于C3的复原C.假设用3H标记的H2O进行示踪，可发现H元素的转移途径为H2O-三碳化合物一 糖类D.图示为真核生物的光合作用过程解析：选C。A项中停止C02供给，暗反响停止，短时间内消耗的H减少，而光反响 不断生成H,导致H含量上升。B项中光反响产生的ATP只能用于C3的复原。C项中H 元素转移途径为H2O- H-糖类(+水)。D项由于类囊体的存在，故为真核生物。2 .(必修1 P103 "相关信息改编)分析答复光合作用过程中H与细胞呼吸过程中H 的区别：光合作用过程中H细胞呼吸过程中H本质复原型辅酶U(NADPH)复原型辅酶I (NADH)来源阶段无氧呼吸第一阶段，有氧呼吸第一、二阶段去向有氧呼吸第三阶段、无氧呼吸第二阶段答案：光反响 三碳化合物的复原精练好题3 .（2021 .青岛质检）以下列图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程，其中表示相关过程，A、B表示两种气体物质，以下说法错误的选项是（）A.过程表示光反响，过程的场所是叶绿体基质8 .物质A表示。2，物质B表示CChC.过程能将活泼的化学能转变成稳定的化学能D.过程的两个阶段都需要消耗过程产生的H和ATP解析：选D。由题图可知，过程分别表示光反响和暗反响，反响场所分别是叶绿体 的类囊体薄膜和叶绿体基质。物质A、B分别表示02和CO2。光反响能将光能转变成活泼 的化学能储存在ATP中，暗反响能将活泼的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。 过程包括CCh的固定和C3的复原两个阶段，其中CO2的固定不需要消耗过程产生的H 和 ATPo4 .（2021 湖北武汉二中高一期末）以下化合物与植物光合作用的关系，错误的选项是（）选项化合物主要生理作用AATP参与CO2的固定B酶催化光合作用中的化学反响C叶绿素捕获光能DH2O参与。2和（CH2。）的形成解析：选A。CCh的固定不需要消耗能量，ATP用于暗反响中三碳化合物的复原，A错 误；光合作用的光反响和暗反响中的化学反响都需要酶的催化，B正确；叶绿素的作用是捕 获吸收光能，C正确；比0参与光反响中水的光解生成。2和H, H参与暗反响中三碳化 合物的复原，生成（CH2O）, D正确。5 . （2021 湖南衡阳高一期末）RuBP竣化酶催化C5与CO2结合生成C3。将某种植物叶片 置于适宜的光照和温度条件下，测定不同的细胞间隙C02浓度下叶肉细胞中C5的含量，得 到以下列图所示结果。以下据图作出的推测不合理的是（）A. A-B,叶肉细胞吸收CO2的速率增加B. B-C,叶片的光合速率等于呼吸速率C. A-B,暗反响消耗ATP的速率增加D. B-C, RuBP竣化酶的含量限制了光合速率解析：选B。A->B,随叶肉细胞间隙CO2浓度的升高，叶肉细胞吸收CCh的速率增力口, CCh的固定加快，C5消耗增多，含量下降，A正确；B-C,叶片叶肉细胞间隙CCh浓度较 高，C5含量维持根本不变，表示到达CCh饱和点，此时光合速率大于呼吸速率，B错误;A-B, 随叶肉细胞间隙CCh浓度的升高，CCh的固定加快，C3生成增多，复原加快，消耗ATP的 速率增加，C正确；B-C, RuBP猴化酶的含量和光反响产生的H和ATP的含量限制了光 合速率，D正确。6. (2021 .鞍山高一检测)以下列图表示在夏季的某一个晴天，某植物细胞光合作用过程中 C3、C5的含量变化。假设第二天中午天气由艳阳高照转为阴天，此时细胞中C5、C3含量的 变化分别相当于曲线中的哪一段()A. c-d 段(X)、b->c 段(Y) B. c 段(Y)、b->c(X)C. d-e 段(Y)、c-d 段(X)D. d-e 段(Y)、d-e 段(X)答案：D7.以下列图表示叶绿体的结构和功能，请答复以下问题：(1)与光合作用有关的色素分布在图中上。(2)光反响是在 上进行的，暗反响是在中进行的。(3)光反响的生理意义是：光反响所产生的和是暗反响所必 需的。(4)暗反响包括和o解析：(1)光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，在光反响中吸收、转化光能。(2)光 反响发生在类囊体的薄膜上，暗反响发生在叶绿体的基质中。(3)光反响产生的H和ATP 将用于暗反响。(4)暗反响包括CO2的固定和C3的复原两个过程。答案：(1)类囊体的薄膜(2)类囊体的薄膜 叶绿体的基质(3)H ATP(4)CCh的固定C3的复原学生用书P139(单独成册)根底达标1 .以下列图表示一套光合作用实验装置。结合图示分析，以下有关说法不正确的选项是 ()A.该实验的目的是验证光合作用需要CO2B.设置锥形瓶甲的目的是作为对照C.实验过程中需要长时间给予光照D.实验中需要使用已脱淀粉的植物解析：选C。实验中氢氧化钾溶液的作用是吸收CO2,故该实验的目的是验证光合作用 需要CO2。假设实验时间过长，有机物发生转移，在锥形瓶乙的叶片中也会检测到淀粉，故 实验时间不宜过长。2 .叶绿体中的类囊体有两种：基粒类囊体和基质类囊体(如以下列图)，基质类囊体能将单个基粒类囊体连接起来。以下有关表达正确的选项是（）A.叶绿体中的色素仅分布于基粒类囊体上B. H20在光下分解为H和02的过程发生在基质类囊体上C. CCh的固定过程发生在基粒类囊体上D.在类囊体上含有与光反响有关的酶和色素解析：选D。叶绿体中的色素分布于这两种类囊体薄膜上；H2O的光解在两种类囊体上 都能发生，因为其上含有与光反响有关的酶和色素；C02的固定发生在叶绿体基质中。3.（2021 成都高一检测）光反响是暗反响的根底，因为光反响为暗反响提供了（）A.光、HB. ATP、HC. ATP、 O2D. ATP、 H2答案：B4 . （2021 河北邯郸高一期末）植物叶肉细胞含量最多的蛋白质是催化二氧化碳固定的酶。 关于这种酶推断错误的选项是（）A.该酶分布在叶绿体基质中B.该酶经高温处理后仍能与双缩胭试剂反响变为紫色C.该酶能催化二氧化碳与c5反响生成c3D.该酶的组成单位氨基酸主要由植物从外界吸收来解析：选D。二氧化碳的固定属于暗反响阶段，二氧化碳与C5反响生成C3，发生在叶 绿体基质中，A、C正确；该酶为蛋白质，高温处理后虽然空间结构被破坏导致变性失活， 但仍然具有肽键，与双缩腺试剂反响变为紫色，B正确；植物为自养型，所需的氨基酸等有 机物主要来自自身的合成，D错误。5 .（2021 长春调研）紫外线为高能量光线，在生物体内易激发形成超氧化物，致使脂质 氧化而破坏其功能。据此分析，植物短暂暴露在高紫外线条件下，光合作用能力立即明显受 到抑制最可能的原因是（）A.细胞膜受到破坏B.类囊体受到破坏C.暗反响受到抑制D. DNA受到破坏解析：选B。根据信息紫外线在生物体内易激发形成超氧化物，致使脂质氧化而破坏其 功能，又生物膜的根本支架是磷脂，因此植物短暂暴露在高紫外线下，光合作用能力立即明 显受到抑制，最可能是类囊体受到破坏从而抑制了光反响，B正确。6 .（2021 ,河南商丘九校联考）利用小球藻培养液进行光合作用实验时，向其中参加抑制 暗反响的药物后，发现在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。主要原因是（）A.叶绿素吸收光能的效率下降B. NADPH等的积累，光反响速率减慢C.合成ATP所需酶的活性受到抑制