2014金榜生物教师用书配套课件必修1第5章第4节 二 第1课时 光合作用的探究历程和过程.ppt
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1、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一、光合作用的概念和探究历程一、光合作用的概念和探究历程1.1.概念概念叶绿体叶绿体二氧化碳和水二氧化碳和水光能光能有机物和氧气有机物和氧气2.2.探究历程探究历程科学家科学家实验过程实验过程实验结论实验结论17711771年年普利斯普利斯特利特利_17791779年年英格英格豪斯豪斯500500多次植物更新空气多次植物更新空气实验实验只有在只有在_下下,植物体植物体只有只有_才能更新空气才能更新空气18451845年年梅耶梅耶根据能量转化和守恒根据能量转化和守恒定律定律光合作用把光合作用把_转换成转换成_储存起来储存起来密闭密闭玻璃罩玻璃
2、罩绿色绿色植物植物+不易熄灭不易熄灭植物可以更新空气植物可以更新空气阳光照射阳光照射绿叶绿叶光能光能化化学能学能科学家科学家实验过程实验过程实验结论实验结论18641864年萨年萨克斯克斯绿叶绿叶_叶片一半曝叶片一半曝光、一半遮光光、一半遮光_处理处理颜色变化颜色变化(曝光处呈深蓝色曝光处呈深蓝色)植物叶片在光合作植物叶片在光合作用中产生了用中产生了_19411941年鲁年鲁宾和卡门宾和卡门光合作用释放的氧光合作用释放的氧气全部来自于气全部来自于_2020世纪世纪4040年代卡尔年代卡尔文文用用1414C C标记标记COCO2 2探明了探明了_中的碳中的碳在在_中转中转化成化成_的途径的途径,
3、即即_暗处放置暗处放置碘蒸气碘蒸气淀粉淀粉O O2 21818O O2 2水水COCO2 2光合作用光合作用有机物中碳有机物中碳卡尔文卡尔文循环循环二、光合作用的过程二、光合作用的过程填写图中挖空内容填写图中挖空内容:HH2C2C3 3COCO2 2ATPATPADP+PiADP+Pi1.1.光反应光反应(过程过程)(1)(1)场所场所:_:_。(2)(2)条件条件:_:_。(3)(3)物质变化物质变化:HH2 2O_;O_;ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量_。(4)(4)能量变化能量变化:光能光能_中活跃的化学能。中活跃的化学能。叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体类囊体的薄膜上光照光照酶酶H+O
4、H+O2 2ATPATPATPATP酶酶2.2.暗反应暗反应(过程过程)(1)(1)场所场所:_:_。(2)(2)物质变化物质变化:COCO2 2+C+C5 52_2_(CH(CH2 2O);O);_ADP+Pi+_ADP+Pi+能量。能量。(3)(3)能量变化能量变化:ATP:ATP中活跃的化学能中活跃的化学能_中稳定的化学能。中稳定的化学能。叶绿体内的基质叶绿体内的基质酶酶酶酶C C3 3ATPATP酶酶有机物有机物【思考辨析思考辨析】1.1.判断正误判断正误(1)(1)光合作用产生的光合作用产生的O O2 2来自于来自于COCO2 2和和H H2 2O O中的中的“O O”。()()【分
5、析分析】光合作用产生的光合作用产生的O O2 2来自于来自于H H2 2O O中的中的“O O”。(2)(2)绿色植物光合作用的反应物是绿色植物光合作用的反应物是COCO2 2和和H H2 2O,O,而产物主要为有机而产物主要为有机物。物。()()(3)(3)绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。()()(4)(4)光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。()()【分析分析】光反应必须在有光的条件下进行。暗反应的进行不需光反应必须在有光的条件下进行。暗反应的进行不需要光要光,但需要光反应提供的但需要光反应提供的H
6、H和和ATP,ATP,故暗反应在长时间的无光故暗反应在长时间的无光条件下条件下,也不能进行。也不能进行。(5)(5)光合作用是在叶绿体的基质和内膜上进行的。光合作用是在叶绿体的基质和内膜上进行的。()()【分析分析】光反应是在类囊体的薄膜上进行的光反应是在类囊体的薄膜上进行的,暗反应是在叶绿暗反应是在叶绿体内的基质中进行的。体内的基质中进行的。2.2.问题思考问题思考(1)(1)在鲁宾和卡门的实验中在鲁宾和卡门的实验中,能否用能否用1818O O同时标记同时标记H H2 2O O和和COCO2 2?试分析试分析原因。原因。提示:提示:不能。若同时标记不能。若同时标记H H2 2O O和和COC
7、O2 2,则不能区分放射性的则不能区分放射性的O O2 2是来是来自自H H2 2O O还是还是COCO2 2。(2)(2)光合作用的两个过程是连续的光合作用的两个过程是连续的,两者是如何相互影响的两者是如何相互影响的?提示:提示:光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATPATP和和H,H,如果光反应停止如果光反应停止,产生的产生的ATPATP和和HH消耗殆尽消耗殆尽,则暗反应也就随之停止则暗反应也就随之停止;但如果暗反应停止但如果暗反应停止,ATP,ATP和和HH上升到一定浓度后上升到一定浓度后,对光反应也起到抑制作用而使光对光反应也起到抑制作用而使光反应停止。反应停止。一、光合作用的探究历
8、程一、光合作用的探究历程1.1.萨克斯实验萨克斯实验(1)(1)实验过程实验过程:(2)(2)实验分析实验分析:设置了自身对照设置了自身对照,自变量为光照自变量为光照,因变量是叶片颜色的变化。因变量是叶片颜色的变化。实验的关键是饥饿处理实验的关键是饥饿处理,使叶片中的营养物质消耗掉使叶片中的营养物质消耗掉,避免了避免了对实验结果的干扰。对实验结果的干扰。本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时,还证明了光还证明了光照是光合作用的必要条件。照是光合作用的必要条件。2.2.鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验(1)(1)巧妙之处巧妙之处:两组实验相互对照直观地表现出
9、氧气是来自于水两组实验相互对照直观地表现出氧气是来自于水中的氧中的氧,而不是来自于二氧化碳中的氧。而不是来自于二氧化碳中的氧。(2)(2)自变量为被标记的自变量为被标记的C C1818O O2 2和和H H2 21818O O,因变量是因变量是O O2 2的放射性。的放射性。3.3.卡尔文循环卡尔文循环(1)(1)探究方法探究方法同位素标记法同位素标记法:用用1414C C标记标记COCO2 2,追踪检测放射性追踪检测放射性,探明了探明了COCO2 2中的碳在光合作用中中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。转化成有机物中碳的途径。(2)(2)结论结论:碳的转化途径碳的转化途径:1414CO
10、CO2 2+C+C5 51414C C3 3(1414CHCH2 2O)O)。【警示钟警示钟】萨克斯实验和鲁宾及卡门实验的对照设计方法是不相同的。萨萨克斯实验和鲁宾及卡门实验的对照设计方法是不相同的。萨克斯实验的对照方式为自身对照克斯实验的对照方式为自身对照(一半曝光与另一半遮光一半曝光与另一半遮光););而而鲁宾和卡门实验的对照方式为相互对照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通过标记不同的物质:H:H2 21818O O与与C C1818O O2 2)。【学而后思学而后思】(1)(1)从对照实验的角度分析从对照实验的角度分析,普利斯特利的实验设计是否严谨普利斯特利的实验设
11、计是否严谨?若不严谨若不严谨,应该怎样补充完善实验应该怎样补充完善实验?提示:提示:不严谨不严谨,缺少空白对照缺少空白对照,实验结果说服力不强。应设计一实验结果说服力不强。应设计一组玻璃罩内只放小鼠或蜡烛的对照组组玻璃罩内只放小鼠或蜡烛的对照组,自变量为植物。自变量为植物。(2)(2)在鲁宾和卡门的两组实验中在鲁宾和卡门的两组实验中,当光合速率相同时当光合速率相同时,放出的氧放出的氧气质量之比是多少气质量之比是多少?提示:提示:8989。【典例训练典例训练1 1】德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿饥饿”处理处理(消耗掉叶片中的淀粉消耗掉叶片中
12、的淀粉)后后,再把叶片的一部分遮再把叶片的一部分遮光光,其他部分曝光。一段时间后其他部分曝光。一段时间后,将该叶片经脱色、漂洗再用碘将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理液处理,结果遮光部分不变蓝结果遮光部分不变蓝,曝光部分变蓝。下列有关本实验曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是的分析及结论合理的是()本实验未设对照组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惟一原因有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的惟一原因实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态实验证明叶绿体利用光照将实验证明叶绿体利用光照将COCO2 2转变成了淀粉转变成了淀粉
13、A.B.A.B.C.D.C.D.【解题关键解题关键】解答本题的关键是解答本题的关键是:(1)(1)明确实验的关键是要进行明确实验的关键是要进行“饥饿饥饿”处理。处理。(2)(2)实验的自变量是遮光与曝光。实验的自变量是遮光与曝光。【解析解析】选选A A。本实验中曝光部分能够变蓝是因为产生了淀粉。本实验中曝光部分能够变蓝是因为产生了淀粉,遮光部分不变蓝是因为没有产生淀粉遮光部分不变蓝是因为没有产生淀粉,因此本实验的自变量是因此本实验的自变量是光照光照,充分说明光照下能产生淀粉充分说明光照下能产生淀粉;而而COCO2 2对本实验结果的影响未对本实验结果的影响未作研究。作研究。【变式备选变式备选1
14、1】如图如图,在温室下在温室下,将将3 3株脱淀粉株脱淀粉(经过充分经过充分“饥饿饥饿”处理处理)的同种植株和相同体积的不同溶液放在钟罩内的同种植株和相同体积的不同溶液放在钟罩内,给予相给予相同强度的光照同强度的光照,本实验可以证明本实验可以证明()A.A.光合作用速率随光合作用速率随COCO2 2浓度增大而增大浓度增大而增大B.B.光合作用的必需条件是光合作用的必需条件是COCO2 2C.C.过多的过多的COCO2 2阻碍光合作用阻碍光合作用D.NaHCOD.NaHCO3 3能抑制光合作用能抑制光合作用【解析解析】选选B B。该实验的自变量是。该实验的自变量是COCO2 2浓度浓度,丙组缺少
15、丙组缺少COCO2 2,乙组乙组COCO2 2浓度比甲组高浓度比甲组高,本实验本实验COCO2 2浓度值组数设置不够浓度值组数设置不够,不能说明光合不能说明光合作用速率与作用速率与COCO2 2浓度的关系。浓度的关系。二、光合作用中光反应和暗反应的比较二、光合作用中光反应和暗反应的比较1.1.过程图解过程图解2.2.两者的区别两者的区别比较项目比较项目光反应光反应暗反应暗反应实质实质光能转化为化学能光能转化为化学能,并放出并放出O O2 2同化同化COCO2 2,形成有机物形成有机物时间长短时间长短短促短促较缓慢较缓慢需要条件需要条件色素、光照、酶色素、光照、酶不需要色素和光不需要色素和光,需
16、要多种酶需要多种酶反应场所反应场所叶绿体类囊体的薄叶绿体类囊体的薄膜上膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中物质变化物质变化(1)(1)水的光解水的光解:水分水分解生成解生成HH和和O O2 2;(2)ATP(2)ATP的合成的合成:在在相关酶的作用下相关酶的作用下ADPADP和和PiPi形成形成ATPATP(1)CO(1)CO2 2的固定的固定:CO:CO2 2+C+C5 52C2C3 3;(2)C(2)C3 3的还原的还原:2C:2C3 3(CH(CH2 2O)+CO)+C5 5比较项目比较项目光反应光反应暗反应暗反应能量变化能量变化光能光能ATPATP中活跃中活跃的化学能的化学能ATPATP中
17、活跃的化学能中活跃的化学能有机物中有机物中稳定的化学能稳定的化学能相应产物相应产物O O2 2、ATPATP和和HH葡萄糖等有机物葡萄糖等有机物3.3.联系联系(1)(1)光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供HH和和ATP;ATP;暗反应为光反应提供暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi,Pi,即两个反应阶段相辅相成即两个反应阶段相辅相成,密切联系。密切联系。(2)(2)没有光反应没有光反应,暗反应缺乏暗反应缺乏HH和和ATP,ATP,无法进行无法进行;暗反应受阻暗反应受阻,光反应因产物积累也不能正常进行。可见光反应因产物积累也不能正常进行。可见,二者相互制约。二者相互制约。【警示钟警示钟】(
18、1)(1)光照影响的不仅是光反应光照影响的不仅是光反应,而是整个光合作用而是整个光合作用,因为暗反应因为暗反应需要光反应的产物需要光反应的产物HH、ATPATP。(2)(2)叶绿体的内膜既不参与光反应也不参与暗反应叶绿体的内膜既不参与光反应也不参与暗反应,内膜上无反内膜上无反应所需要的酶。应所需要的酶。【学而后思学而后思】若用放射性同位素分别标记若用放射性同位素分别标记H H2 2O O中的中的H H和和O,O,则能在光合作用的哪则能在光合作用的哪些物质中检测到放射性些物质中检测到放射性?提示:提示:放射性放射性O O会存在于释放到大气中的氧气中会存在于释放到大气中的氧气中,而放射性的而放射性
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