2019-2020学年高中生物 第5章 第4节 第2课时 光合作用的探究历程和基本过程学案 新人教版必修1

第2课时光合作用的探究历程和基本过程[学习目标] 1.了解光合作用的探究历程，说出光合作用的概念。

2.掌握光合作用的光反应和暗反应过程以及二者的关系。

3.简述化能合成作用。

知识点一光合作用的探究历程
知识梳理
02光能，把□03二氧化碳和水转化成□04储
1.光合作用的概念：绿色植物通过□01叶绿体，利用□
05氧气的过程。

存着能量的有机物，并且释放出□
2．光合作用的探究历程
1.萨克斯的实验中先把绿叶在暗处放置目的是什么？如何形成对照？
提示：先把绿叶在暗处放置的目的是进行饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，避免了叶片中原有淀粉对实验结果的干扰；叶片一半遮光，一半曝光，形成对照。

2．萨克斯的实验中为什么要用酒精脱色后再加碘液处理？
提示：避免叶片颜色对实验结果的干扰。

3．鲁宾、卡门采用的实验方法是什么？
提示：同位素标记法。

典题分析
题型一光合作用的探究历程
[例1] 科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。

在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是( )
A．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
B．萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉
C．普利斯特利的实验证明了植物可以更新CO2并产生O2
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O
解题分析恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成氧气，没有定量分析生成氧气的量，A错误；萨克斯的实验成功证明了光合作用产生了淀粉，B正确；普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气，没有证明植物吸收和释放的气体成分，C错误；鲁宾和卡门的实验中，用18O 分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2，D错误。

答案 B
知识拓展
1.光合作用的发现历程中经典实验的比较
2.同位素标记法的实验应用
使用范围：可用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向，进而了解细胞的结构和功能，化学物质的变化、反应机理等。

(1)标记某元素，追踪其转移途径。

如用18O标记H182O，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2；证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O而不是来自于CO2。

(2)标记特征化合物，探究生理过程，以研究生物学原理。

如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。

知识点二光合作用的过程及化能合成作用
知识梳理
光能
(CH2O)＋O2。

1.反应式：CO2＋H2O――→
叶绿体
2．光合作用的过程
3．环境条件骤变与C3、C5及ATP等物质含量变化
(1)CO2供应正常，光照停止时，C3、C5的含量变化
(2)光照正常，CO2供应停止，C3、C5的含量变化
4．化能合成作用
(1)概念：利用体外环境中的□01某些无机物氧化时所释放的能量来制造□02有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。

(2)实例
(3)自养生物和异养生物
1.若突然停止光照，光反应和暗反应如何变化？提示：光反应立即停止，暗反应仍能进行一段时间，最后也停止。

2．光合作用产生的ATP水解释放的能量能用于生物体各项生命活动吗？
提示：不能。

光合作用产生的ATP水解释放的能量只能用于暗反应中C3还原。

3．光合作用过程有水产生吗？
提示：有。

光合作用暗反应产生水。

典题分析
题型二光合作用过程分析
[例2] 据下面光合作用图示判断，下列叙述不正确的是( )
A．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上，⑥过程发生于叶绿体基质中
B．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)
C．如用14C标记CO2来追踪光合作用过程中的碳原子，则14C的转移途径为14CO2→C3→糖类D．②不仅用于还原C3，还可用于矿质离子吸收等
解题分析根据光合作用的过程判断①②③④⑤⑥分别表示[H]、ATP、CO2、(CH2O)、光反应和暗反应，B正确；光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中，A正确；光合作用过程中，CO2首先与C5相结合，形成C3，然后C3被还原形成糖类等有机物，C 正确；光反应产生的ATP只用于暗反应，呼吸作用产生的ATP才能用于矿质离子吸收等生命活动，D错误。

答案 D
[例3] 离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短暂时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化是( )
A．C3增多、C5减少B．C3增多、C5增多
C．C3减少、C5增多D．C3减少、C5减少
解题分析若突然中断CO2供应，C3生成速率下降，消耗速率不变，C3减少，C5生成速率不变，消耗速率下降，C5增多。

答案 C
[例4] 在适宜反应条件下，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。

下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是( ) A．红光，ATP下降B．红光，未被还原的C3上升
C．绿光，[H]下降D．绿光，C5上升
解题分析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，光反应速率加快，产物[H]和ATP上升，进而C3的还原过程加快，即C3的消耗速率加快，而C3生成速率不变，导致未被还原的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，光反应速率减慢，产物[H]和ATP下降，进而C3的还原过程减慢，即C5的生成速率减慢，而C5的消耗速率不变，导致C5下降，C正确，D错误。

答案 C
技法提升
1.“模型法”表示C3和C5的含量变化
注意：以上各物质含量的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．同位素标记元素转移途径
课堂小结
一、知识结构
二、重要术语
1．光合作用 2.光反应 3.暗反应
三、重要概念
1．光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2的过程。

2．光合作用包括光反应与暗反应两个阶段，光反应需要光，暗反应不直接需要光，但持续的暗反应必须在光下才能进行。

3．光反应是叶绿体中的色素吸收光能，将水分子分解，产生氧气，同时生成NADPH与ATP 的过程，这一过程在叶绿体的类囊体薄膜上进行。

4．暗反应是CO2被五碳化合物固定形成三碳化合物，三碳化合物在光反应阶段产生的NADPH、ATP的作用下被还原形成糖，并再次生成五碳化合物的过程。

暗反应在叶绿体基质中进行。

5．光反应和暗反应既有区别又有联系：两个过程进行的场所、所需条件以及物质和能量转变等各不相同，但两者又是相互联系的，光反应是暗反应的基础，没有光反应，暗反应不能持续进行。

当堂检测——查漏补缺巩固提升
1．下列关于光合作用发现史的叙述错误的是( )
A．卡尔文用同位素示踪技术探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径B．鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的O2来自水，而不是来自CO2，实验中没有设置对照
C．恩格尔曼实验中用极细的光束照射水绵，叶绿体上光照多的与光照少的部位为一组对照实验；被光束照射的部位与没有被光束照射的部位分别为实验组和对照组D．萨克斯实验进行黑暗处理是为了耗尽原有的淀粉，实验中的遮光组与见光组分别为实验组和对照组
答案 B
解析鲁宾和卡门利用18O分别对H2O和CO2进行标记证明了光合作用释放的O2来自水，而不是来自CO2，这两组实验均为实验组，为相互对照。

2．光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是( )
A．叶绿体类囊体的薄膜上进行光反应和暗反应
B．叶绿体类囊体的薄膜上进行暗反应，不进行光反应
C．叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D．叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应
答案 D
解析光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体内的基质中进行的。

3．以下反应过程在叶绿体基质中完成的变化有( )
①H2O→[H]＋O2' ②ATP→ADP＋Pi＋能量③2C3→(CH2O)＋C5' ④CO2＋C5→2C3
A．①②③B．①③④
C．②③④D．①②④
答案 C
解析H2O→[H]＋O2发生在类囊体薄膜上，属于光反应中的物质变化，①不符合题意；光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中，此过程中需要消耗光反应产生的ATP，因此“ATP→ADP ＋Pi＋能量”发生在叶绿体基质中，②符合题意；2C3→(CH2O)＋C5的反应发生在叶绿体基质，即为暗反应中三碳化合物的还原，③符合题意；CO2＋C5→2C3的反应发生在叶绿体基质，即为暗反应中二氧化碳的固定，④符合题意。

4．如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是( )
A．该反应的场所是叶绿体的类囊体
B．C3生成(CH2O)需要[H]、ATP和多种酶
C．提高温度一定能促进(CH2O)的生成
D．无光条件有利于暗反应进行
答案 B
解析暗反应阶段包括CO2的固定和C3的还原，发生在叶绿体基质中，A错误；若图示是在最适温度下进行的，提高温度则会降低酶的活性，使酶促反应受影响，会抑制(CH2O)的生成，
C错误；无光时，不能形成ATP和[H]，会影响C3的还原，从而不利于暗反应的进行，D错误。