能量之源——光與光合作用二導(dǎo)學(xué)案

1、第6課時能量之源光與光合作用二光合作用的原理和應(yīng)用1.了解光合作用的研究歷史。2.說明光合作用以及對它的認(rèn)識過程。3.解釋光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。4.舉例說明光合作用原理的應(yīng)用。5.嘗試探究影響光合作用的環(huán)境因素。6.簡述化能合成作用。一、光合作用的探究歷程1.1771年,普利斯特利證實植物可以更新空氣。2.1779年,英格豪斯證實:普利斯特利的實驗只有綠葉在光下才能更新空氣。 3.1785年,由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成,人們才明確綠葉在光下放出的是O2,吸收的是CO2。 4.1845年,梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律指出,植物在進(jìn)行光合作用時,把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存

2、起來。 5.1864年,薩克斯通過實驗證明綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。 6.1939年,魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法證實:光合作用釋放的氧氣來自水。 7.20世紀(jì)40年代,卡爾文等探明了二氧化碳中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。 二、光合作用的過程1.場所:光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場所分別是類囊體的薄膜上、葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中。 2.過程:光反應(yīng)過程的主要變化是色素吸收光能,并且利用轉(zhuǎn)化的光能完成兩步重要的化學(xué)反應(yīng):一是水分解成O2和H;二是合成了ATP。暗反應(yīng)階段的主要變化也是兩步重要的化學(xué)反應(yīng):一是CO2的固定,即從外界空氣中進(jìn)入葉綠體的CO

3、2與C5結(jié)合形成C3;二是C3在ATP、H和酶等條件下還原成有機物和C5。 三、化能合成作用概念:能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物,叫作化能合成作用。 1.生物圈中維持二氧化碳與氧氣相對平衡的生命活動主要是什么? 它們是如何影響空氣中二氧化碳與氧氣相對平衡的?2.下圖是證明光合作用產(chǎn)生淀粉的實驗,其中需將植物先進(jìn)行黑暗處理、對實驗葉片進(jìn)行遮光和照光處理,以及對實驗葉片進(jìn)行酒精脫色處理。什么是黑暗處理?酒精脫色處理后葉片呈現(xiàn)何種顏色?滴加碘液后,出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么?3.光合作用光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的實質(zhì)是什么?什么是化能合成作用?4.凈光合速率、總

4、光合速率與呼吸速率之間的數(shù)量關(guān)系是怎樣的?5.光和二氧化碳主要影響光合作用的哪個階段?如果突然降低光照強度和突然停止二氧化碳的供應(yīng),則C3的含量將如何變化?知識點一:光合作用過程解讀1.什么叫光合作用?寫出光合作用總的化學(xué)反應(yīng)式。2.光合作用的過程可分為哪兩個階段?發(fā)生的場所分別是什么?各階段主要進(jìn)行的生理過程分別是什么?3.說出光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系。4.暗反應(yīng)是在暗處進(jìn)行的嗎?為何稱為暗反應(yīng)階段?光合作用兩個階段能量轉(zhuǎn)換的形式如何?知識點二:光合作用與有氧呼吸的關(guān)系及其影響因素1.光合作用與有氧呼吸有何聯(lián)系?綠色植物晚上能否進(jìn)行光合作用、有氧呼吸?2.通常以什么來定量表示光合作用的速率?

5、影響光合作用的外界因素主要有哪些?3.測定呼吸速率的方法是將植物置于黑暗中,測定容器內(nèi)CO2的增加量、O2或有機物的減少量。那么表觀(凈)光合速率又是如何測定的呢?4.光合作用與呼吸作用在物質(zhì)代謝和能量代謝方面有什么區(qū)別?例1根據(jù)下圖光合作用圖解回答下列問題:(1)葉綠素分子利用所吸收的光能首先將分解成和。 (2)暗反應(yīng)階段發(fā)生的兩個主要的化學(xué)變化是和。 (3)暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供、和多種酶的。 例2右圖表示A、B兩種植物光合速率隨光照強度改變的變化曲線,請分析回答:(1)在較長時間連續(xù)陰雨的環(huán)境中,生長受到顯著影響的植物是。 (2)圖中的“a”點表示。

6、如果以缺鎂的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)A植物幼苗,則b點的移動方向是。 (3)c點時,葉綠體中ADP的移動方向是從向移動。 (4)在其他外界因素都適宜的情況下,b點與c點相比較,c點時葉肉細(xì)胞中C3的含量。(填“高”、“低”或“基本一致”) (5)當(dāng)光照強度為g時,比較植物A、B的有機物積累速率M1、M2的大小和有機物合成速率N1、N2的大小,結(jié)果應(yīng)分別為:M1M2、N1N2。(填“>”、“=”或“<”) 1.歷經(jīng)一個半世紀(jì),經(jīng)過許多科學(xué)家的實驗,才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物,在下面幾個著名實驗中,相關(guān)敘述正確的是()。A.普里斯特利指出了

7、植物更新空氣且光在這個過程中起關(guān)鍵作用B.薩克斯的實驗中,葉片在暗處放置幾小時的目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)C.恩格爾曼的實驗中,定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量D.魯賓和卡門的實驗中,用18O標(biāo)記CO2,證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于H2O而不是CO22.光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。下列有關(guān)敘述正確的是()。A.光反應(yīng)不需要酶,暗反應(yīng)需要酶 B.光反應(yīng)消耗水,暗反應(yīng)消耗ATPC.光反應(yīng)固定CO2,暗反應(yīng)還原CO2D.光反應(yīng)儲存能量,暗反應(yīng)釋放能量3.下圖為葉綠體結(jié)構(gòu)與功能示意圖,下列說法錯誤的是()。A.結(jié)構(gòu)A中的能量變化是光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能B.供給14CO2,放射性出現(xiàn)

8、的順序為CO2C3甲C.結(jié)構(gòu)A釋放的O2可進(jìn)入線粒體中D.如果突然停止CO2的供應(yīng),短時間內(nèi)C3的含量將會增加4.右圖表示某種植物在不同光照強度下,光合速率受CO2濃度影響的變化曲線。b點與c點相比較,b點時葉肉細(xì)胞中C5的含量是()。A.高B.基本一致C.低D.無法判斷5.下面是光合作用過程示意圖,請據(jù)圖回答:(1)請寫出字母所代表的物質(zhì): a.,b.,c.,d.,e., f.,g.。 (2)由“f”經(jīng)暗反應(yīng)產(chǎn)生“g”,可以分成兩個階段。 (3)如果用同位素3H標(biāo)記參與光合作用的水,并追蹤3H,它最可能的途徑是什么?(用圖中字母表示)  (4)根據(jù)題意

9、,簡述光合作用能量變化的過程: 。  第6課時能量之源光與光合作用二光合作用的原理和應(yīng)用知識體系梳理光O2CO2化學(xué)能淀粉水有機物類囊體的薄膜上葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中色素O2HATPCO2C5C3C3ATP、H和酶有機物C5無機物基礎(chǔ)學(xué)習(xí)交流1.光合作用和呼吸作用。光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣,呼吸作用吸收氧氣釋放二氧化碳,當(dāng)吸收和釋放的氧氣以及吸收和釋放的二氧化碳的量都相當(dāng)時,就會達(dá)到一個相對平衡的狀態(tài)。2.黑暗處理就是將植物放在無光環(huán)境中,以便植物消耗完光合作用合成的有機物,也叫饑餓處理;酒精脫色處理后葉片呈黃白色;滴加碘液后,葉片遮光部分不變藍(lán)色,見光部分變藍(lán)色。

10、3.光反應(yīng)的實質(zhì)是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的化學(xué)能,并放出O2;暗反應(yīng)的實質(zhì)是把不穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能并固定CO2形成有機物?；芎铣勺饔檬侵咐铆h(huán)境中無機物氧化時釋放的能量將無機物二氧化碳和水合成有機物的過程,如硝化細(xì)菌等少數(shù)生物。4.凈光合速率=總光合速率-呼吸速率。5.光主要影響光合作用的光反應(yīng)階段,二氧化碳影響暗反應(yīng)階段。突然降低光照強度,C3的含量將增加;突然停止二氧化碳的供應(yīng),C3的含量將減少。重點難點探究知識點一:光合作用過程解讀1.綠色植物通過葉綠體,利用光能,把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲藏能量的有機物,同時釋放O2的過程,叫作光合作用,可用以下化學(xué)反應(yīng)式表示:CO2+2H2O

11、(CH2O)+O2+H2O2.光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。前者在葉綠體的類囊體的薄膜上進(jìn)行,包括水在光下分解成O2和H,ADP形成ATP。后者在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行,包括CO2的固定,形成C3,C3的進(jìn)一步還原形成糖類和C5。3.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H和ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。沒有光反應(yīng),暗反應(yīng)無法進(jìn)行;沒有暗反應(yīng),有機物無法合成。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段,暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù),是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。4.不是。這個階段中的化學(xué)反應(yīng),沒有光也能進(jìn)行,所以稱為暗反應(yīng),也就是說暗反應(yīng)在有光無光時均能進(jìn)行。光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能,在暗反應(yīng)階段中轉(zhuǎn)換

12、成穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在光合作用的產(chǎn)物中。知識點二:光合作用與有氧呼吸的關(guān)系及其影響因素1.二者的聯(lián)系是光合作用為有氧呼吸提供物質(zhì)基礎(chǔ)有機物和O2;有氧呼吸為光合作用提供CO2。綠色植物晚上能進(jìn)行有氧呼吸,不能進(jìn)行光合作用。2.通常以一定時間內(nèi)CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等產(chǎn)物的生成量來定量表示光合作用的速率。影響光合作用的外界因素主要有光照強度、CO2濃度、溫度等。3.將植物置于光下,測定容器內(nèi)O2的增加量、CO2的減少量或有機物的增加量。4.光合作用屬于合成代謝,即將無機物CO2和H2O合成有機物,同時儲存能量的過程;而呼吸作用則屬于分解代謝,即將有機物分解成CO2和H2O或不徹底的產(chǎn)物并釋放能量的過程。思維拓展應(yīng)用例1(1)1H2OHO2(2)CO2的固定C3的還原(3)HATP催化【解析】圖中的1、2、3、4分別表示H2O、O2、H和ATP。例2(1)A(2)植物的呼吸速率向右(3)葉綠體基質(zhì)類囊體薄膜(4)低(5)=>【解析】c點與b點相比,光照強度更強,產(chǎn)生的H更多,從而消耗的C3更多,因此c點時細(xì)胞中的C3比b點時低。基礎(chǔ)智能檢測1.B2