二、光合作用的原理和應用(一)學習導航1.了解光合作用的發現歷史.[重、難點]2．掌握光合作用的原理和應用.

新知初探·思維啟動一、光合作用1．場所:綠色植物的___________.2．物質轉化:CO2和H2O→有機物和O2.3．能量轉化:_________→儲存在有機物中的能量.

葉綠體光能二、光合作用的探究歷程科學家實驗過程結論普利斯特利小鼠與綠色植物放在同一個玻璃罩內小鼠沒有窒息而死植物可以_____________英格豪斯500多次植物更新空氣實驗植物只有綠葉在____________下,才能更新空氣更新空氣陽光照射科學家實驗過程結論梅耶根據能量轉化和守恒定律光合作用把______________________儲存起來薩克斯綠色葉片→暗處放置幾小時→葉片一半曝光→碘蒸氣處理→顏色變化(深藍色出現)植物葉片在光合作用中產生了__________光能轉換成化學能淀粉科學家實驗過程結論魯賓和卡門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自于____卡爾文用14C標記CO2探明了CO2轉化成有機物的途徑即卡爾文循環水連一連將下列科學家的實驗和實驗得出的結論連線【提示】

①—b

②—a

③—e

④—f

⑤—c

⑥—d三、光合作用的過程1．圖示Ⅰ過程是光反應階段:(1)場所:葉綠體的__________________上.類囊體的薄膜(2)條件:________________________等.(3)物質變化:將水分解為___________,將ADP和Pi合成ATP.(4)能量變化:光能轉變為儲存在____________________________.2．圖示Ⅱ過程是暗反應階段:(1)場所:__________________中.(2)條件:____________________.光、色素、酶氧和[H]ATP中的化學能葉綠體的基質酶、[H]、ATP2C3ADP＋Pi穩定的化學能判一判(1)光反應階段發生在葉綠體內膜和類囊體薄膜上.(×)(2)光反應過程中合成了ATP,需要的能量來源于呼吸作用分解的有機物.(×)(3)暗反應的進行需要光反應提供ATP和[H],同時還需要多種酶催化.(√)要點突破·講練互動要點一光合作用的發現和研究歷史的經典實驗解讀1．普利斯特利實驗要點突破缺點:(1)缺乏對照組.(2)沒有認識到光在植物更新空氣中的作用.(3)限于科學水平的發展,沒有明確植物更新氣體的具體成分.2．薩克斯實驗(2)實驗的關鍵是饑餓處理,以使葉片中的營養物質消耗掉,增強了實驗的說服力.(3)本實驗除證明了光合作用的產物有淀粉外,還證明了光合作用的必要條件.3．魯賓和卡門實驗(1)實驗過程及結論(2)實驗分析設置了對照實驗,自變量是標記物質(HO和C18O2),因變量是O2的放射性.例1某植物上的綠葉經陽光照射24h后,經脫色并用碘液處理,結果有錫箔覆蓋部位不呈藍色,而不被錫箔覆蓋的部位呈藍色.本實驗證明

(

)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關鍵點【思路點撥】本題考查的是光合作用過程中的產物,解答本題可從以下幾點分析:①了解薩克斯實驗過程.②明確光合作用的產物.③理解光合作用產物的驗證思路.【解析】綠葉上包裹的錫箔不能透過光線,而光照24小時,葉片裸露的部分進行光合作用,脫色后用碘處理變藍說明有淀粉生成,應選⑤.有錫箔覆蓋的位置,因為無光,不能進行光合作用,未產生淀粉,用碘處理不變藍,說明光合作用需要光,沒有光就不能進行光合作用,應選②.【答案】

C互動探究(1)若用上述實驗材料來證明光合作用需要葉綠素,實驗程序如何調整？(2)該植物產生的O2是來自H2O還是CO2？【提示】

(1)可先對植物葉片進行酒精脫色沖洗后再進行24h光照;其余步驟相同.即可證明光合作用需要葉綠素.因為酒精把色素溶解后葉片已無色素,無法吸收光能,不能進行光合作用.(2)H2O.要點二光合作用原理分析1．光合作用過程圖解2．反應式中元素的去向3．光反應與暗反應的比較光反應暗反應條件必須在光下有光、無光都可以場所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質物質轉化光反應暗反應能量轉化光能→ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能聯系光反應為暗反應提供[H]、ATP,暗反應為光反應提供ADP和Pi,如圖:特別提醒催化光反應與暗反應的酶,其種類和場所均不同.前者分布在類囊體的薄膜上,后者分布在葉綠體基質中.4．規律總結葉綠體處于不同的條件下,C3、C5、[H]、ATP以及(CH2O)合成量的動態變化項目條件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照,CO2供應不變增加下降減少或沒有減少或沒有突然光照,CO2供應不變減少增加增加增加光照不變,停止CO2供應減少增加增加減少或沒有光照不變,CO2供應增加增加減少減少增加如圖所示,圖甲為葉綠體結構和功能示意圖,圖乙表示一株小麥葉片細胞內C3相對含量在一天24小時內的變化,請據圖回答:例2(1)圖甲中a是指_______,在a中發生的過程可稱為_______,在a中發生的能量轉變是_____________.(2)圖甲中,從C到D的過程稱為________,從D到C的過程稱為__________________.(3)圖乙中,從________點開始合成有機物,至_________________點有機物合成終止.(4)AB段C3含量較高的主要原因是______.(5)G點C3含量極少的主要原因是________.關鍵點【思路點撥】本題主要考查光合作用的過程中物質(能量)的變化以及學生的識圖能力.①熟練把握葉綠體的結構與功能的相關知識.②C3的還原與有機物合成的關系是分析圖乙的突破點.③環境因素的驟然改變會對光合作用過程中物質、能量的合成與分解有影響.【解析】

(1)圖甲中的a為葉綠體類囊體薄膜,在類囊體薄膜上進行的是光合作用的光反應過程,光反應能將光能轉變成活躍的化學能.(2)圖甲中C、D過程發生在葉綠體基質中,圖甲中的B是指CO2,CO2與C5結合生成C3,即由D→C過程為CO2的固定,由C→D過程稱為C3的還原.(3)、(4)、(5)在B點前無光照,不能進行光反應,C3無法還原,因而圖乙中AB段C3含量較高,B點以后,開始進行光合作用.G點C3含量少的原因是植物因“光合午休”,氣孔關閉,導致CO2供應不足,C3合成減少.

【答案】

(1)葉綠體類囊體薄膜光反應光能→活躍化學能(2)C3的還原CO2的固定(3)B

Ⅰ(4)光反應不能進行,C3不能被還原(5)氣孔關閉,葉肉細胞內CO2含量低,CO2的固定減弱互動探究(1)CD段C3含量相對升高的原因是什么？(2)G點與F點相比,C5的相對含量較高的是哪一點？【提示】

(1)光反應產生[H]和ATP相對不足,導致C3還原相對減弱.(2)G點.對光合作用過程的理解出現偏差對某種植物做如下處理:甲持續光照10min;乙光照5s后再黑暗處理5s,連續交替進行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物總量是(

)易錯警示例1A．甲多于乙

B．甲少于乙C．甲和乙相等

D．無法確定【常見錯誤】錯選A項或C項【錯因分析】錯選的原因是對光反應和暗反應的過程理解不到位.光反應和暗反應是在不同酶的催化下獨立進行的.在一般情況下,光反應的速度比暗反應的快,光反應的產物ATP和[H]不能被暗反應及時消耗掉,原因是催化暗反應的酶的催化效率和數量都是有限的,暗反應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無光,有利于充分利用前5s光反應的產物,從而提高了對光能的利用率.因此,在光照強度和光照總時間不變的情況下,乙制造的有機物相對多一些.【正確答案】

B對光合作用和細胞呼吸過程中氧的轉移理解不透用18O標記的H2O灌溉某株植物,短時間內18O不可能出現在(

)A．植物周圍的氧氣中B．植物周圍的水蒸氣中C．細胞質的水中D．葉肉細胞生