生物 第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源—光与光合作用 第2课时 光合作用的探究历程、光合作用的过程 新人教版必修1.ppt

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1、第第2 2课时光合作用的探究历程、光合作用课时光合作用的探究历程、光合作用的过程的过程自主学习自主学习凝练素养凝练素养自主学习自主学习 读教材读教材学基础学基础一、光合作用的概念一、光合作用的概念请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第101101页第一自然段页第一自然段,完成下面的问题。完成下面的问题。1.1.场所场所:绿色植物的绿色植物的 。2.2.物质转化物质转化:COCO2 2和和H H2 2O O 有机物有机物+。3.3.能量转化能量转化:储存在有机物中的能量。储存在有机物中的能量。4.4.实质实质:合成有机物、储存能量。合成有机物、储存能量。叶绿体叶绿体O O2 2光能光能二、光合作用的探

2、究历程二、光合作用的探究历程请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第101101102102页页“光合作用的探究历程光合作用的探究历程”,”,完成下面的问题。完成下面的问题。1.1.普利斯特利的实验普利斯特利的实验(1)(1)实验过程及现象实验过程及现象密闭玻璃罩密闭玻璃罩+绿色植物绿色植物+空气空气(2)(2)实验结论实验结论:植物可以更新植物可以更新 。(3)(3)实验的不足之处实验的不足之处:缺少缺少 ,实验结果说服力不强实验结果说服力不强,应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内于玻璃罩内,作为作为 。没有认识到没有认识到 在植物更新空气中的作用在植物更新空气中的

3、作用,而将空气的更新归因于植物的而将空气的更新归因于植物的生长。生长。由于当时科学发展水平的限制由于当时科学发展水平的限制,没有明确植物更新气体的成分。没有明确植物更新气体的成分。空白对照空白对照空白对照空白对照光光2.2.英格豪斯的实验英格豪斯的实验(1)500(1)500多次植物更新空气的实验。多次植物更新空气的实验。(2)(2)实验结论实验结论:植物只有绿叶在植物只有绿叶在 下下,才能更新污浊的空气才能更新污浊的空气。(3)(3)实验的不足之处实验的不足之处:没有阐明植物吸收和释放气体的本质。没有阐明植物吸收和释放气体的本质。3.3.梅耶实验梅耶实验根据能量转化和守恒定律明确指出根据能量

4、转化和守恒定律明确指出,植物进行光合作用把植物进行光合作用把 能转换成能转换成_能储存起来能储存起来。4.4.萨克斯的实验萨克斯的实验(1)(1)实验过程及现象实验过程及现象阳光照射阳光照射光光化学化学黑暗中饥饿处理的绿叶黑暗中饥饿处理的绿叶 变深蓝变深蓝遮光遮光(2)(2)实验分析实验分析设置了自身对照设置了自身对照,自变量为自变量为 ,因变量是叶片颜色变化。因变量是叶片颜色变化。实验的关键是饥饿处理实验的关键是饥饿处理,以使叶片中的营养物质消耗掉以使叶片中的营养物质消耗掉,增强了实验的增强了实验的说服力。说服力。本实验除证明了光合作用的产物有本实验除证明了光合作用的产物有 外外,还证明了还

5、证明了 是光合作用是光合作用的必要条件。的必要条件。5.5.鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验(1)(1)实验过程及结论实验过程及结论:光照光照淀粉淀粉光光(2)(2)实验分析实验分析:设置了对照实验设置了对照实验,自变量是标记物质自变量是标记物质(和和C C1818O O2 2),),因变量是因变量是 。6.6.卡尔文实验卡尔文实验(1)(1)实验过程实验过程:用用 标记的标记的1414COCO2 2,供小球藻进行光合作用供小球藻进行光合作用,然后追踪检测然后追踪检测其放射性。其放射性。(2)(2)实验结论实验结论:探明了探明了COCO2 2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径中的碳在光合

6、作用中转化成有机物中碳的途径,即即 循环循环。判断判断(1)(1)叶绿体是光合作用的唯一场所。叶绿体是光合作用的唯一场所。()(2)(2)普利斯特利的实验用到了对照。普利斯特利的实验用到了对照。()(3)(3)萨克斯实验将绿叶在黑暗中饥饿处理没有实际意义。萨克斯实验将绿叶在黑暗中饥饿处理没有实际意义。()(4)(4)光合作用产生的光合作用产生的O O2 2来自来自COCO2 2和和H H2 2O O中的中的“O”“O”。()O O2 2的放射性的放射性1414C C卡尔文卡尔文三、光合作用的过程三、光合作用的过程请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第103103104104页页“光合作用的过程光合作

7、用的过程”,完成下面的问题。完成下面的问题。1.1.光合作用过程图解光合作用过程图解光反应光反应 暗反应暗反应 2.2.光反应和暗反应过程的比较光反应和暗反应过程的比较4H+O4H+O2 2(CH(CH2 2O)O)ATPATP中活跃的化中活跃的化学能学能稳定的化学能稳定的化学能还原剂还原剂类囊体类囊体基质基质3.3.光合作用反应式光合作用反应式:。思考思考 结合光合作用过程分析结合光合作用过程分析,你认为早晨锻炼好还是傍晚锻炼好你认为早晨锻炼好还是傍晚锻炼好?提示提示:傍晚锻炼好。因为植物在白天进行光合作用傍晚锻炼好。因为植物在白天进行光合作用,吸收吸收COCO2 2产生产生O O2 2;晚

8、上只进晚上只进行细胞呼吸行细胞呼吸,吸收吸收O O2 2释放释放COCO2 2,所以傍晚时空气中所以傍晚时空气中O O2 2含量比早晨多。含量比早晨多。主题一主题一凝练素养凝练素养 解难题解难题提能力提能力光合作用的探究历程光合作用的探究历程【典例典例1 1】(2017(2017四川眉山期末四川眉山期末)下列关于光合作用探究历程的相关实验下列关于光合作用探究历程的相关实验的叙述的叙述,正确的是正确的是()A.A.恩格尔曼的实验只能证明光合作用的场所是叶绿体恩格尔曼的实验只能证明光合作用的场所是叶绿体B.B.鲁宾和卡门利用鲁宾和卡门利用 O O验证了光合作用释放的氧气来自水验证了光合作用释放的氧

9、气来自水C.C.萨克斯实验过程中将绿叶置于暗处的目的是消耗有机物萨克斯实验过程中将绿叶置于暗处的目的是消耗有机物D.D.卡尔文的实验探明了光反应过程中的物质转化途径卡尔文的实验探明了光反应过程中的物质转化途径解析解析:恩格尔曼的实验既能证明光合作用的场所是叶绿体恩格尔曼的实验既能证明光合作用的场所是叶绿体,又能证明光合又能证明光合作用在光照条件下产生了氧气作用在光照条件下产生了氧气;鲁宾和卡门利用鲁宾和卡门利用 O O和和C C1818O O2 2验证了光合作验证了光合作用释放的氧气来自水用释放的氧气来自水;卡尔文利用同位素标记实验探明了暗反应过程中卡尔文利用同位素标记实验探明了暗反应过程中C

10、OCO2 2中的碳元素的转化途径。中的碳元素的转化途径。答案答案:C C【题组演练题组演练】1.1.下列关于光合作用的探究历程的叙述下列关于光合作用的探究历程的叙述,不正确的是不正确的是()A.A.德国植物学家萨克斯的实验证明了叶绿体在光下合成淀粉的同时释放德国植物学家萨克斯的实验证明了叶绿体在光下合成淀粉的同时释放出出O O2 2B.B.恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验,得出氧气是由叶绿得出氧气是由叶绿体释放出来的结论体释放出来的结论C.C.梅耶根据能量转化和守恒定律梅耶根据能量转化和守恒定律,指出植物在进行光合作用时把光能转指出植物在进行

11、光合作用时把光能转换成化学能储存起来换成化学能储存起来D.D.鲁宾和卡门利用同位素标记法鲁宾和卡门利用同位素标记法,证明光合作用释放的证明光合作用释放的O O2 2来自水来自水解析解析:萨克斯将叶片在暗处放置几小时萨克斯将叶片在暗处放置几小时,然后一半遮光、一半曝光处理然后一半遮光、一半曝光处理,一一段时间后用碘蒸气处理叶片段时间后用碘蒸气处理叶片,发现曝光的一半呈深蓝色发现曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜遮光的一半没有颜色变化色变化,从而得出光是光合作用的必要条件且光合作用的产物中有淀粉。从而得出光是光合作用的必要条件且光合作用的产物中有淀粉。A A2 2.(2017.(2017安徽马鞍

12、山期中安徽马鞍山期中)萨克斯将绿色叶片在暗处数小时萨克斯将绿色叶片在暗处数小时“饥饿饥饿”处处理后理后,然后把此叶片一半遮光然后把此叶片一半遮光,另一半曝光。经过一段时间后另一半曝光。经过一段时间后,用碘蒸气用碘蒸气处理叶片处理叶片,成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。上述实验的成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。上述实验的分析和结论合理的是分析和结论合理的是()A.A.本实验没有对照实验本实验没有对照实验B.B.本实验证明叶绿体利用光能将二氧化碳转变成了淀粉本实验证明叶绿体利用光能将二氧化碳转变成了淀粉C.C.实验初始时遮光与曝光区域仍有淀粉存在实验初始时遮光与曝光区域仍有淀粉存

13、在D.D.有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因解析解析:本实验在同一叶片上进行遮光和照光的对照实验本实验在同一叶片上进行遮光和照光的对照实验;实验证明叶绿体实验证明叶绿体利用光能合成了淀粉利用光能合成了淀粉;不能证明将二氧化碳转变成了淀粉不能证明将二氧化碳转变成了淀粉;将绿色叶片在将绿色叶片在暗处数小时暗处数小时“饥饿饥饿”处理的目的是消耗原有的淀粉。处理的目的是消耗原有的淀粉。D D 主题二主题二 光合作用的过程分析光合作用的过程分析教师参考教师参考问题引领问题引领:1.1.光合作用过程中光合作用过程中,各种元素的转移途径是怎样的各种元

14、素的转移途径是怎样的?2.2.当光照、当光照、COCO2 2浓度变化时对植物体内的浓度变化时对植物体内的C C3 3、C C5 5等含量的变化是怎样的等含量的变化是怎样的?1.1.光合作用过程中元素转移途径光合作用过程中元素转移途径2.2.光照与光照与COCO2 2浓度变化对植物细胞内浓度变化对植物细胞内C C3 3、C C5 5、HH、ATPATP、C C6 6H H1212O O6 6相对含量相对含量的影响的影响当外界因素中光照强弱、当外界因素中光照强弱、COCO2 2浓度骤然变化时浓度骤然变化时,短时间内将直接影响光合短时间内将直接影响光合作用过程中作用过程中C C3 3、C C5 5、

15、HH、ATPATP及及C C6 6H H1212O O6 6合成量合成量,进而影响叶肉细胞中这些进而影响叶肉细胞中这些物质的相对含量物质的相对含量,它们的关系归纳如下它们的关系归纳如下:条件条件C C3 3C C5 5HH和和ATPATPC C6 6H H1212O O6 6COCO2 2供供应应不不变变,增加光增加光照照减减少少增增加加增加增加增加增加COCO2 2供供应应不不变变,停止光停止光照照增增加加减减少少减少或没减少或没有有减少或没减少或没有有停止停止COCO2 2供供应应,光照不光照不变变减减少少增增加加增加增加减少减少【典例典例2 2】如图如图1 1表示光合作用部分过程的图解表

16、示光合作用部分过程的图解,图图2 2表示改变光照后表示改变光照后,与光与光合作用有关的合作用有关的C C5 5和和C C3 3在细胞内的变化曲线。根据图回答在细胞内的变化曲线。根据图回答:(1)(1)图图1 1中中A A表示的物质是表示的物质是 ,它由它由 产生产生,其作其作用主要是用主要是 。(2)(2)图图1 1中中ATPATP形成所需的能量最终来自形成所需的能量最终来自 。若用放射性同位素标。若用放射性同位素标记记1414COCO2 2,则则1414C C最终进入的物质是最终进入的物质是 。解析解析:(1)(1)光反应为暗反应提供的物质是光反应为暗反应提供的物质是HH和和ATP,ATP,

17、由此可确定由此可确定A A是是H,HH,H是由水光解后经一系列过程产生的是由水光解后经一系列过程产生的,其作用主要是用于其作用主要是用于C C3 3的还原。的还原。(2)(2)光光反应中反应中,光能转换为活跃的化学能储存于光能转换为活跃的化学能储存于ATPATP等化合物中等化合物中,1414COCO2 2的同化途径的同化途径为为 (1414CHCH2 2O)O)。答案答案:(1)H(1)H水在光下分解用于水在光下分解用于C C3 3的还原的还原(2)(2)太阳光能太阳光能(CH(CH2 2O)O)(3)(3)图图2 2中曲线中曲线a a表示的化合物是表示的化合物是,在无光照时在无光照时,其含量

18、迅速上升的其含量迅速上升的原因是原因是 。(4)(4)曲线曲线b b表示的化合物是表示的化合物是,在无光照时在无光照时,其含量下降的原因是其含量下降的原因是 。解析解析:(3)(3)、(4)(4)题干中已说明曲线题干中已说明曲线a a、b b表示表示C C3 3和和C C5 5的含量变化的含量变化,光照停止后光照停止后,光反应停止光反应停止,H,H和和ATPATP下降下降,C,C3 3的还原减弱直至停止的还原减弱直至停止,而而COCO2 2的固定仍将进行的固定仍将进行,因此因此C C3 3含量相对升高含量相对升高,C,C5 5含量相对下降含量相对下降,即即a a表示表示C C3 3,b,b表示

19、表示C C5 5。答案答案:(3)C(3)C3 3COCO2 2与与C C5 5结合形成结合形成C C3 3和和C C3 3不能被还原不能被还原(4)C(4)C5 5C C5 5与与COCO2 2结合形成结合形成C C3 3,且且C C3 3不能被还原为不能被还原为C C5 5备选例题备选例题解析解析:叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,若在较低光照强度下由若在较低光照强度下由白光突然改用光照强度与白光相同的红光照射白光突然改用光照强度与白光相同的红光照射,则光反应增强则光反应增强,ATP,ATP含量含量增加增加,未被还原的未被还原的C C3 3减少减少;若由

20、白光突然改用光照强度与白光相同的绿光若由白光突然改用光照强度与白光相同的绿光照射照射,则光反应减弱则光反应减弱,H,H和和ATPATP减少减少,短时间内暗反应依然进行短时间内暗反应依然进行,故故HH减减少少,C,C3 3被还原成被还原成C C5 5的量减少。的量减少。(2017(2017山东潍坊段考山东潍坊段考)在适宜反应条件下在适宜反应条件下,用较低光照强度的白光照射离用较低光照强度的白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后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突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,

21、组合正确的是组合正确的是()A.A.红光红光,ATP,ATP下降下降 B.B.红光红光,未被还原的未被还原的C C3 3上升上升C.C.绿光绿光,H,H下降下降 D.D.绿光绿光,C,C5 5上升上升C C【题组演练题组演练】1.1.(2017(2017天津静海月考天津静海月考)如图表示菠菜叶光合作用的一个阶段。下列各项如图表示菠菜叶光合作用的一个阶段。下列各项叙述正确的是叙述正确的是()A.A.该阶段的化学反应在叶绿体类囊体薄膜上进行该阶段的化学反应在叶绿体类囊体薄膜上进行B.CB.C3 3生成生成(CH(CH2 2O)O)需要需要HH、ATPATP和多种酶和多种酶C.C.提高温度一定能促进

22、提高温度一定能促进(CH(CH2 2O)O)的生成的生成D.D.无光条件有利于暗反应进行无光条件有利于暗反应进行B B解析解析:图示表示植物光合作用暗反应阶段图示表示植物光合作用暗反应阶段,该过程在叶绿体基质中进行该过程在叶绿体基质中进行;若图示是在最适温度条件下进行的若图示是在最适温度条件下进行的,提高温度则会降低酶的活性提高温度则会降低酶的活性,进而进而影响影响(CH(CH2 2O)O)的生成的生成;无光条件下无光条件下,光反应不能进行光反应不能进行,不能为暗反应提供不能为暗反应提供HH和和ATP,ATP,不利于暗反应的进行。不利于暗反应的进行。2.2.(2017(2017辽宁庄河期末辽宁

23、庄河期末)番茄幼苗在缺镁培养液中培养一段时间后番茄幼苗在缺镁培养液中培养一段时间后,与对与对照组相比照组相比,其叶片光合作用强度下降其叶片光合作用强度下降,原因是原因是()A.A.光反应强度升高光反应强度升高,暗反应强度降低暗反应强度降低B.B.光反应强度降低光反应强度降低,暗反应强度降低暗反应强度降低C.C.光反应强度不变光反应强度不变,暗反应强度降低暗反应强度降低D.D.光反应强度降低光反应强度降低,暗反应强度不变暗反应强度不变B B解析解析:缺镁影响叶绿素的合成缺镁影响叶绿素的合成,进而影响光反应进而影响光反应,导致光反应强度下降导致光反应强度下降,H,H和和ATPATP减少减少,进一步

24、导致暗反应中三碳化合物的还原强度降低进一步导致暗反应中三碳化合物的还原强度降低,进而进而影响暗反应。影响暗反应。3 3.(2017.(2017宁夏育才中学孔德学区月考宁夏育才中学孔德学区月考)将植物栽培在光照、温度适宜和将植物栽培在光照、温度适宜和COCO2 2充足的条件下。如果将环境中充足的条件下。如果将环境中COCO2 2含量突然降至极低水平含量突然降至极低水平,此时叶肉细胞内此时叶肉细胞内的的C C3 3、C C5 5和和ATPATP含量的变化情况依次是含量的变化情况依次是()A.A.上升上升;下降下降;上升上升B.B.下降下降;上升上升;下降下降C.C.下降下降;上升上升;上升上升D.

25、D.上升上升;下降下降;下降下降C C解析解析:突然降低突然降低COCO2 2气体的浓度气体的浓度,则则COCO2 2固定过程减弱固定过程减弱C C3 3的生成减少的生成减少,而原而原有的有的C C3 3在光反应产生的在光反应产生的ATPATP和和HH的作用下的作用下,继续被还原为继续被还原为C C5 5和糖类和糖类,因此因此叶绿体中叶绿体中C C3 3化合物减少化合物减少,C,C5 5化合物增多化合物增多,由于短时间内由于短时间内ATPATP的消耗量减少的消耗量减少,生成量基本不变生成量基本不变,因此因此ATPATP的含量上升。的含量上升。形成学科核心素养形成学科核心素养(一一)重要生物学概

26、念重要生物学概念1.1.光合作用的探究历程光合作用的探究历程:通过多位科学家的不断探索通过多位科学家的不断探索,到到2020世纪世纪4040年代年代,基本弄清了光基本弄清了光合作用的原料、产物、条件、场所及其过程。合作用的原料、产物、条件、场所及其过程。2.2.光合作用的反应式光合作用的反应式:CO:CO2 2+H+H2 2O (CHO (CH2 2O)+OO)+O2 2。3.3.光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。光反应的场所是类囊体薄膜光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。光反应的场所是类囊体薄膜,条件有条件有:光、光、色素、酶、水、色素、酶、水、ADPADP、Pi,Pi,产物是产物是O O2 2、HH和和ATPATP。暗反应的场所是叶绿体基质。暗反应的场所是叶绿体基质,条件有条件有:多种酶、多种酶、HH、ATPATP、COCO2 2、C C5 5,产物是糖类等物质。产物是糖类等物质。(二二)学科核心素养学科核心素养1.1.生命观念生命观念:形成光合作用过程中的物质与能量观。形成光合作用过程中的物质与能量观。2.2.理性思维理性思维:运用归纳与概括的方法运用归纳与概括的方法,总结光合作用的概念总结光合作用的概念,掌握光反应与暗反应的区别与联掌握光反应与暗反应的区别与联系。系。(三三)网络构建网络构建请尝试构建本课时知识网络。请尝试构建本课时知识网络。