【小初高学习]2018-2019学年高中生物 第四章 光合作用和细胞呼吸 第二节 光合作用 第1课时

第1课时解开光合作用之谜和光合作用的过程
1.1771年英国的普利斯特莱通过植物和动物之间进行
气体交换的实验得出植物生长需要吸收CO2，同时
释放O2。

2．1779年荷兰的扬·英根豪斯认为植物需要阳光才能
制造出O2。

3．1864年萨克斯采用碘液检测淀粉的方法，确定叶
片在光下能产生淀粉。

4．1940年鲁宾和卡门运用同位素标记法证明了光合
作用释放的O2和糖类中的氢都来自H2O。

5．1948年美国的卡尔文用14C 标记的CO2追踪的行
踪，发现 CO2被用于合成糖类等有机物。

6．光合作用分为光反应和暗反应两个过程。

光反应
发生在类囊体膜上，暗反应发生在叶绿体基质中。

一、光合作用的探究历程[连线]
二、光合作用的过程
1．填写图中字母和序号所代表的内容[据图填空]
(1)a: O 2_;_b: [H]__；c: CO 2;_d ：C 3。

(2)Ⅰ.光反应阶段；Ⅱ.暗反应阶段。

2．光合作用的过程[填表] (1)光反应：
(2)
CO 2＋H 2O ――→光能
叶绿体(CH 2O)＋O 2
1．判断下列叙述的正误
(1)范·海尔蒙特实验证明植物生长吸收CO 2，释放O 2(×) (2)萨克斯的实验证明了叶片在光下能够产生淀粉(√) (3)鲁宾、卡门和卡尔文都用了同位素标记法(√) (4)氧气在类囊体膜上产生(√)
(5)光反应为暗反应提供[H]、ATP 和氧气(×) (6)CO 2被C 3固定成C 5(×)
2．萨克斯“半叶法”实验中将叶片先放在暗处几小时的目的是( ) A ．将叶片中的水分耗掉 B ．将叶片中原有的淀粉耗掉 C ．提高叶片对光的敏感程度
解析：选B 萨克斯“半叶法”实验中将叶片先放在暗处几小时的目的是消耗掉叶片中原来的糖类，防止对实验结果产生干扰。

3．下列实验中，科学家使用的方法不同于其他的是( )
A．恩吉尔曼证明叶绿体是光合作用的场所
B．鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自于水
C．卡尔文探明CO2中的碳在光合作用中的转移途径
解析：选A 恩吉尔曼用极细的光束和好氧菌做实验，证明叶绿体是光合作用的场所。

4．美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2中的氧，证明了光合作用( )
A．制造了有机物
B．释放的O2来自H2O
C．释放的O2来自CO2
解析：选B 美国科学家鲁宾和卡门通过同位素分别标记H182O和C18O2，发现只有标记 H182O 的一组产生的 O2中有标记，两组对照说明光合作用释放的O2全部来自H2O，而不是来自于CO2。

5．光合作用是多位科学家通过实验逐步发现的，下列有关叙述错误的是( )
A．萨克斯通过实验证明光合作用可以产生淀粉
B．普利斯特莱通过实验证实植物可以产生O2
C．卡尔文用14C标记CO2探明了光合作用中C的转移途径
解析：选B 普利斯特莱通过实验证实植物能净化空气，但不能证明植物能产生O2。

6．能够产生氧气的细胞结构是( )
A．叶绿体内膜B．类囊体 C．叶绿体基质
解析：选B 氧气在光反应过程中产生，光反应发生在类囊体膜上。

7．下列关于光合作用光反应的叙述，正确的是( )
A．光反应一定需要光
B．光反应不需要酶
C．光反应能促使ADP生成
解析：选A 光反应需要酶，并生成ATP。

8．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是( )
A．H2O、CO2、ADP
B．CO2、[H]、ATP
C．H2O、CO2、ATP
解析：选B 光反应为暗反应提供ATP和[H]，CO2是暗反应的原料。

核心要点(一)| 对解开光合作用之谜实验的分析
1．萨克斯实验 (1)实验过程：
绿叶――→暗处放置12 h ⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫一半曝光一半遮光――→碘蒸气处理⎩⎪⎨⎪⎧
曝光处变深蓝色遮光处无颜色变化
(2)实验分析：
①实验设计：设置了对照实验(一半曝光的是实验组，一半遮光的对照组)，自变量为光照，因变量是叶片颜色的变化。

②关键操作：饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，避免了对实验结果的干扰。

③实验结论：本实验在证明光合作用的产物是淀粉的同时，还证明了光照是光合作用的必要条件。

④有待完善的地方：光是如何被吸收的，光能是如何变化的。

2．鲁宾和卡门实验
(1)探究方法：同位素标记法。

(2)实验过程：
(3)实验分析：
①实验设计：设置对照实验，自变量为标记物质(被标记的C 18
O 2和 H 18
2O)，因变量是O 2的放射性。

②实验结论：光合作用中氧气来自于水中的氧，而不是来自于二氧化碳中的氧。

③有待完善的地方：CO 2中的O 去哪里了。

[名师点拨] 萨克斯和鲁宾及卡门实验对照设计方法不同
(1)萨克斯实验：自身对照(同一实验对象的不同部位，进行不同的处理：一半曝光，另一半遮光)。

(2)鲁宾和卡门实验：相互对照(条件相同的两组材料，分别标记不同的物质：一组为 H 18
2O ，
另一组为C18O2)。

[思考探究]
1．在鲁宾和卡门的实验中，能否用18O同时标记H2O和CO2?
提示：不能，因为同时标记不能区别氧气的来源。

[题组冲关]
1.1864年，德国植物生理学家萨克斯把紫苏先在暗处放置12 h，
然后将叶片的一部分用黑纸遮住(如右图)。

光照一段时间，用酒精去除
色素后再加碘液。

下列有关实验现象和结论的叙述，正确的是( )
A．照光处不变色，光合作用产物为蛋白质
B．照光处变色，光合作用产物为淀粉
C．遮光处不变色，光合作用产物为蛋白质
D．遮光处变色，光合作用产物是淀粉
解析：选B 萨克斯将叶片的一半曝光，一半用黑纸遮光，这样形成一组对照，既叶片的一部分见光，另一部分不见光，光是唯一的变量。

又根据淀粉遇碘变蓝的特性，见光的部分变蓝说明有淀粉存在，遮光的部分没有变蓝而呈现碘蒸汽的颜色，说明未制造淀粉。

因此通过此实验可以证明：见光的绿叶在光下制造了淀粉，未见光的绿叶不能制造淀粉。

2．1940年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如图所示两组实验，下列叙述正确的是( )
A．为了排除光照的影响，该实验要在黑暗条件下进行
B．甲和乙相对分子质量之比为9∶8
C．设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放O2
D．实验结果说明植物光合作用释放的O2全部来自水
解析：选D 光合作用需要光，因此该实验需要在光下进行；光反应的过程中，O2中氧元素的来源于水中的氧原子，甲物质是O2，乙物质是18O2，所以图中甲物质和乙物质的相对分子质量之比16∶18＝8∶9；设计该实验的目的在于证明植物光合作用释放O2的氧元素来自水；通过两组对照可以说明光合作用释放的O2全部来自水。

核心要点(二)| 光合作用的过程比较
一个场所：叶绿体。

两个阶段：光反应和暗反应。

三种能量：光能→ATP 中活跃的化学能→糖类中稳定的化学能 [思考探究]
2．(1)没有叶绿体的细胞能不能进行光合作用？
提示：没有叶绿体的细胞，只要有光合色素和相应的酶就能进行光合作用，如蓝藻细胞。

(2)光合作用中氧元素、碳元素、氢元素的去向是什么？请在总反应式中标出来。

提示：
[题组冲关]
3．含同位素18
O 的H 2O ，可用于研究光合作用过程中( ) A ．光反应的条件 B ．光能的吸收在类囊体膜上 C ．能产生有机物
D ．释放的O 2来自于H 2O
解析：选D 通过标记H 2O 中的氧原子，发现O 2也被标记，证明光合作用中产生的O 2，全来
自于H2O的裂解。

4．某人用碳的同位素14C标记的CO2追踪光合作用中碳原子的转移途径，最可能的转移情况是( )
A．CO2→叶绿素→ATP B．CO2→C3→糖类
C．CO2→叶绿素→糖类 D．CO2→NADPH→糖类
解析：选B 暗反应阶段包括CO2的固定和C3还原两个阶段。

在CO2的固定过程中，CO2中的碳原子转移到C3中；在C3的还原过程中，碳原子又转移到有机物中，因此光合作用中碳原子的转移途径为CO2→C3→糖类。