2020届人教版高中生物必修一学案：5.4.2 光合作用的探究历程和光合作用的过程含答案

第2课时 光合作用的探究历程和光合作用的过程学习目标1．描述光合作用的探究历程(重点)。

2.说出光合作用的概念(重点)。

3.阐述光合作用过程中的物质变化和能量变化(重难点)。

|基础知识|一、光合作用的探究历程 1．光合作用的概念(1)场所：绿色植物的叶绿体中。

(2)能量转化：光能→储存在有机物中的化学能。

(3)物质转化：二氧化碳和水→有机物和氧气。

2．光合作用的探究历程(连线)答案 ①－c ②－d ③－e ④－a ⑤－f ⑥－b 二、光合作用的过程1．写出图中标号代表的含义。

(1)生理过程：Ⅰ.光反应。

Ⅱ.暗反应。

(2)物质：①叶绿体中的色素。

②O 2。

③C 3。

④ATP 。

2．写出Ⅰ和Ⅱ的反应场所。

Ⅰ：类囊体的薄膜。

Ⅱ：叶绿体基质。

3.总反应式：CO 2＋H 2O ――→光能叶绿体(CH 2O)＋O 2|自查自纠|1．没有叶绿体的植物细胞不能进行光合作用( )2．只有植物细胞才可以进行光合作用( )3．光合作用是将简单的无机物转化为复杂的有机物，并将光能转变为化学能贮存于有机物中( )4．普利斯特利发现植物可以更新空气，他还发现植物只有在光下才能更新空气( ) 5．光反应的场所是叶绿体中的类囊体薄膜，光反应产生的O2、ATP和[H]都用于暗反应( )6．暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行( )7．整个光合作用过程中，能量的转化是：光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能( )8．光合作用释放的O2都来自水( )答案 1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√7.√8.√|图解图说|★恩格尔曼实验现象。

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________★光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并释放出O2的过程。

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________★同住素标记法探究小球藻光合作用产生的O2来源：O2来自H2O中的O，而非CO2中的O。

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________为什么暗反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？提示：暗反应过程中必须依靠光反应提供[H]和ATP。

________________________________________________________________________________________________________________________________________________探究点一光合作用的探究历程1．萨克斯的实验根据萨克斯实验过程图解，探讨下列问题：(1)该实验的自变量和因变量分别是什么？提示是否遮光(或是否接受到光照)；处理后叶片的颜色。

(2)为什么要先将绿叶置于暗处几个小时？提示目的是消耗掉叶片中的营养物质。

2．鲁宾和卡门的实验(1)实验方法：同位素标记法。

(2)图中的A、B物质分别表示：A.O2，B.18O2。

(3)在鲁宾和卡门的每一分组实验中，能否用18O同时标记CO2和H2O？为什么？提示不能，因为如果同时标记，则无法探究被标记的氧气来自CO2还是H2O。

(4)鲁宾和卡门的实验结论是：光合作用产生的O2全部来自水。

光合作用探究历程中的重要结论(1)植物可以更新空气(普利斯特利)。

(2)证明了光和绿叶在更新空气中不可缺少(英格豪斯)。

(3)叶绿体是进行光合作用的场所(恩格尔曼)。

(4)植物将光能转化为化学能储存起来(梅耶)。

(5)光合作用的产物有淀粉(萨克斯)。

(6)光合作用释放的氧气来自水(鲁宾和卡门)。

(7)CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳(卡尔文)。

【典例1】 (2016·通化高一检测)德国科学家萨克斯将绿色叶片在暗处“饥饿”处理数小时后，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。

经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片。

对上述实验的分析和结论合理的是( )A．本实验没有对照实验B．本实验证明叶绿体利用光照将二氧化碳转变成了淀粉C．实验初始时遮光与曝光区域仍有淀粉存在D．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本实验的遮光区和曝光区形成对照，A错误；本实验只证明光合作用有淀粉产生，但不能证明是由二氧化碳转变而成，B错误；由于实验要经过几个小时的“饥饿”处理，所以实验初始已经没有淀粉存在，C错误；本实验的自变量是有无光照，所以有无光照是遮光区和曝光区出现不同结果的唯一原因，D正确。

答案 D【跟踪训练】1．如图表示德国科学家萨克斯做的实验，将绿叶在暗处放置一段时间后，用锡箔覆盖一部分叶片，光照24 h，经脱色、漂洗并用碘蒸气处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。

本实验说明( )①光合作用需要CO2②光合作用需要光③光合作用需要叶绿素④光合作用放出氧⑤光合作用制造淀粉A．①②B．③⑤C．②⑤D．①④解析光照24 h，叶片裸露部分进行光合作用，经脱色、漂洗后用碘蒸气处理变蓝，说明有淀粉生成，应选⑤；有锡箔覆盖的部分，因没有光，不能进行光合作用，未产生淀粉，用碘蒸气处理不变蓝，所以可说明光合作用需要光，还应选②。

答案 C探究点二光合作用的过程1．光反应阶段(1)光反应阶段的条件：光照和酶。

(2)光反应阶段的反应物和产物：①反应物：水。

②产物：O2、ATP和[H]。

(3)光反应阶段中物质和能量的变化：①物质变化：水被水解成O2和[H]，并产生ATP。

②能量变化：光能转变成ATP中活跃的化学能。

2．暗反应阶段(1)暗反应阶段的条件：CO2和酶。

(2)暗反应阶段中的物质和能量变化：①物质变化⎩⎪⎨⎪⎧CO2的固定：CO2＋C5――→酶2C3C3的还原：2C3――→ATP、[H]酶(CH2O)＋C5＋H2O②能量变化：ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能。

3．光反应和暗反应的相互关系(1)光反应与暗反应之间的物质供应关系： ①光反应：为暗反应提供ATP和[H]； ②暗反应：为光反应提供ADP 和Pi 。

(2)在无光条件下，暗反应能否长期进行？若暗反应停止，光反应能否持续进行？ 提示 暗反应不能长期进行，因为缺乏光反应提供的ATP 和[H]。

如果暗反应停止光反应也不能持续进行，因为两者是相互依存的关系。

4．外界环境骤变对光合作用中物质含量的影响当外界因素中光照强度、CO 2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C 3、C 5、[H]、ATP 及(CH 2O)的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，总结规律填写下表：条件C 3 C 5 [H]和ATP 光照变弱，CO 2供应不变 增加 减少 减少 光照变强，CO 2供应不变 减少 增加 增加 光照不变，CO 2浓度变小 减少 增加 增加 光照不变，CO 2浓度变大 增加减少减少1．光反应和暗反应的区别和联系 项目 光反应暗反应 场所 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体的基质中 条件光、色素、酶、水多种酶、[H]、ATP 、CO 2 物质变化①水的光解： 2H 2O ――→光O 2＋4[H]②ATP 的形成：ADP ＋Pi ＋光能――→酶ATP①CO 2的固定： CO 2＋C 5――→酶2C 3 ②C 3的还原： 2C 3――→酶(CH 2O)＋C 5能量变化 光能→ATP 中活跃的化学能ATP 中活跃的化学能→(CH 2O)中稳定的化学能联系①光反应为暗反应提供[H]和ATP ；暗反应为光反应提供ADP 和Pi②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，光反应最终也会停止 (1)氧元素⎩⎪⎨⎪⎧H 2O ―→O 2CO 2―→(CH 2O )＋H 2O(2)碳元素：CO 2―→C 3―→(CH 2O) (3)氢元素：H 2O ―→[H]―→(CH 2O)＋H 2O (4)叶绿体中[H]、ATP 、ADP 和Pi 的运动方向。

①[H]和ATP：类囊体薄膜―→叶绿体基质。

②ADP和Pi：叶绿体基质―→类囊体薄膜。

【典例2】图为光合作用的过程图解，请回答下列问题：(1)写出图中各标号所代表的物质：①________，④________，⑦________。

(2)叶绿体中色素吸收的光能，有两方面用途，分别是________和________。

(3)C3的两个去向是形成________和________。

(4)光合作用中，CO2中的C的转移途径：CO2→________→________。

解析突破口：结合光合作用过程图解，依次分析每个小题。

具体分析如下：①④⑦分别是H2O、ATP和CO2；叶绿体中色素吸收的光能，分别用于水的光解和ATP的形成；C3的两个去向是形成C5和(CH2O)；光合作用中，CO2中的C的转移途径是CO2→C3→(CH2O)。

答案(1)H2O ATP CO2(2)水的光解ATP的形成(3)C5(CH2O)(4)C3(CH2O)C3、C5含量变化分析(1)首先明确C3产生于CO2的固定过程，消耗于C3的还原过程；而C5产生于C3的还原过程，消耗于CO2的固定过程。

(2)CO2浓度改变影响的是CO2的固定过程，当浓度变大时，短时间内CO2的固定过程加快，而C3的还原速度不变，所以C3的产生速度变快，C5的消耗速度变快，所以C3含量增加而C5的含量减少；反之，则C3的含量下降，同时C5的含量增加。

(3)光照强度直接改变的是光反应速度，或ATP和[H]的产生速度，ATP和[H]影响暗反应中C3的还原速度：当光照强度增大时，由于ATP和[H]增加，短时间内所以C3的还原速度加快，而CO 2的固定速度不变，即C 3的消耗速度较快，C 5的产生速度加快，所以C 3的含量减少，C 5的含量增加。