高三生物核心素養(yǎng)教案第9講光與光合作用

1、第9講光與光合作用、考綱要求：.光合作用的基本過程（n）o.影響光合作用速率的環(huán)境因素 （n）。.實驗：葉綠體色素的提取和分離。、教學目標：.學會提取、分離綠葉中的色素，了解色素的種類和作用。.理解解光合作用的光反應、暗反應的具體過程及物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程。.比較光反應過程和暗反應過程的區(qū)別和聯(lián)系，概括光合作用的總反應式、實質(zhì)。.掌握影響光合作用強度的環(huán)境因素。三、教學重、難點:.教學重點：光合作用的過程和實質(zhì)，光反應過程和暗反應過程的區(qū)別和聯(lián)系。光反應和暗反應中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程。影響光合作用強度的環(huán)境因素。.教學難點：光反應和暗反應中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程。光反應過程和暗反應過程的區(qū)別和聯(lián)

2、系。影響光合作用強度的環(huán)境因素。四、課時安排：3課時五、教學過程：（一）知識梳理:考點一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)及光合作用的探究歷程.捕獲光能的色素及色素的吸收光譜吸收 班 的仃 分比-|(N) 45(r 51X) 55() CrfU,胡蘿卜素（蟄黃）葉黃嗦f黃）色帚濾液吐綠素M黃綠）I葉綠素 葉綠素藍綠卜含討約占即4）由圖可以看出：（1）葉綠體中的色素只吸收可見光.而對紅外光和紫外光等不吸收。（2）葉綠素主要吸收紅光和藍紫光.類胡蘿卜素主要吸收藍紫光一.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)模式圖f外表：雙層膜，基質(zhì)：含有與暗反應有關(guān)的酶(2)(2)1內(nèi)部基粒:由類囊體堆疊而成，分布有I I色素和與光反應有關(guān)的

3、酶J決定(3)功能：進行光合作用的場所。拓展延伸 影響葉綠素合成的三大因素比照溫度J是影響葉肆*合成的主要條件,1軀植物在黑 :暗中不能合成葉綠去，因而葉片發(fā)黃溫度可吊福與葉球泰合成有關(guān)的眸的活注，進 而影響葉鞋去的合成葉鯨素中含N. Mg第必需元去，然乏N.科導釐葉域素無法告成,葉片交黃3.光合作用的探究歷程(連線)科學家探索歷髭的箕鍵設(shè)計定臉結(jié)論域觀點A.點蟋的蠟燭f或小鼠號普利斯特利一綠色植物-密閉一蠟燭 不獨燃(小鼠不易死亡J工柒楙豪斯梅耶L薩克斯恩格爾城F-水綁謫工口綠葉畫12 ht：3冷量次寞驗礁認寞驗條件H一向低(HrP,CO-一樣放 物提供t 拜放O；a只有在陽光E植物才能更新

4、空氣h.植物可以更 新空。光合忤用的 產(chǎn)物除他撲， 述有淀粉卡門一曝光邈塾深棉色-遮尤避空無知色變4tE 一根據(jù)能中轉(zhuǎn)化與守恒定律好乳細菌只分 極陽出在葉埠體旅 光束光來照時部位的冏闡q會好鋤11值分布 彳在葉綠體所有 哂兒受冊部位d光合作用舁 放的d來自 于水工Q是葉綠體 樣放出來的. 對綠體是光合 作用的場所光合作用 把光能轉(zhuǎn)換 為他學能儲存起來卡爾.文總光合產(chǎn)桁 中的碳來自 二輒化球G.用C際也的“Cd供小球程進行 光合作用.追蹤檢浦其放射性： 14co1 TC CHjO)拓展：下面是光合作用探索歷程中恩格爾曼和薩克斯的實驗示意圖，請分析:一心PI酷力遮光恩梧樂量的實勝不克南羋克斯的或冷

5、求意圖(1)恩格爾曼實驗在實驗材料的選取上有什么巧妙之處？提示 選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的 部位。（2）恩格爾曼實驗要在沒有空氣的黑暗環(huán)境中進行的原因是什么？提示 排除氧氣和除極細光束外的其他光的干擾。薩克斯實驗中進行 黑暗”處理的目的是什么？提示消耗掉細胞中原有的淀粉，防止對實驗結(jié)果造成干擾。（4）薩克斯實驗中在染色前通常用酒精對葉片進行脫色處理，目的是什么？提示防止葉片中色素顏色對實驗結(jié)果的干擾。（5）兩實驗設(shè)計中是如何形成對照的？提示 恩格爾曼的實驗中，照光處理與不照光、黑暗與完全曝光形成對照；薩克斯的實驗中，暗處理的葉 片一半

6、曝光、一半遮光形成對照。（二）命題探究：考點二光合作用的基本過程（一）梳理知識要點:1.概念：指綠色植物通過 葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物,并且釋放出氧氣的過程。命題點一捕獲光能的色素分析1.（2017海南，10）將葉綠體懸浮液置于陽光下，一段時間后發(fā)現(xiàn)有氧氣放出。 下列相關(guān)說法正確的是（A ）A .離體葉綠體在自然光下能將水分解產(chǎn)生氧氣B.若將葉綠體置于紅光下，則不會有氧氣產(chǎn)生C.若將葉綠體置于藍紫光下，則不會有氧氣產(chǎn)生D.水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要ATP提供能量.將可見光通過三棱鏡后照射到綠色植物葉片的某種色素提取液上，可獲得該吸收光譜（圖中的數(shù)字表示光的波長

7、，單位為nm,暗帶表示溶液吸收該波長的光后形成的光譜）。則該色素是（D ）71 則可對500A.類胡蘿卜素B.葉黃素C.胡蘿卜素D.葉綠素a命題點二探究光合作用的相關(guān)實驗分析. （2017西安調(diào)研）在光合作用的探究歷程中，德國科學家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，曾提出了植物在進行光合作用時發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的假說。以下科學實驗能證明這一假說的是（C ）A.英格豪斯證明植物在光照條件下可以改變空氣成分的實驗B .恩格爾曼證明光合作用的有效光是紅橙光和藍紫光的實驗C.薩克斯證明綠葉在光下進行光合作用可以產(chǎn)生淀粉的實驗D.魯賓和卡門證明光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于水的實驗.下面表示較強光照且溫度相同以及水和小球

8、藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后，以下與實驗相關(guān)的比較不正確的是（C ）足過的足量的C5iYj nHQ A . Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量B .中小球藻的質(zhì)量大于中小球藻的質(zhì)量C.中水的質(zhì)量大于中水的質(zhì)量D.試管的質(zhì)量大于試管的質(zhì)量考點二光合作用的基本過程(一)知識梳理:.概念：指綠色植物通過葉綠體，利用光能,把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物,并且釋放出氧 氣的過程。.過程f場所:葉幽本髡囊體的薄膜光 ，反 度，場所：葉球體甚就底 物質(zhì) f 口 + CECHQ)，反 4 次化 I aTP f/U”+Pi 應能吊變f匕活躍化學能整定的化學能變化 t ADP+P

9、i ATI1能試變化；光能活躍的化學能.反應式- _ 光能-(1)廣物為(CH2O): CO2+H2O 吁綠體(CH2O)+O2。一 光能 _(2)廣物為 C6H12O6： 6CO2+12H2O葉綠俅 C6H12O6+6O2 + 6H2O。.光反應和暗反應的比較項目光反應暗反應條件二會色素、酶ATP、H、CO?、多種電場所類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)物質(zhì) 變化水的光解、ATP的合成CO2的固定、C3的還原能量 變化光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學能活躍的化學能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學能聯(lián)系光反應為暗反應提供H和ATP,暗反應為光反應提供 NADP +、ADP 和Pi。沒有光反應，暗反應無法進行，沒有暗反應，有機物無法合成

10、.光合作用和化能合成作用的比較項目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源氧化無機物放出的能量代表生物綠色植物硝化細菌相同點都能將CO2和H2O等無機物合成有機物拓展：分析光合作用的過程圖解H20 e光.乙f CHQ)丁 .P 丁02HjO(1)圖中的甲表示并反應階段,發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜 鼠(2)乙表示暗反應階段,又稱作卡爾文循環(huán)。圖中的物質(zhì)a是出,物質(zhì)c是CQz。(4)圖中的ATP丕能(填能”或不能”展出所在的細胞器，用于其他生命活動。 重點剖析：.光合作用C、H、O的轉(zhuǎn)移途徑H: 3H2O- 3H -S（C3H2O）o14CO2：WM定 14 C3J竺f 14（3）0 . Ha 18O2；:

11、匕應而C：C（Ch28O）o.環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析 （1）分析方法：需從物質(zhì)的生成和消耗兩個方向綜合分析。示例：CO2供應正常，光照停止時 C3的含量變化一艇停It-ATP、川含量減少一孰的消耗量減少:|區(qū)含量增加上供應，常生成一不變|（二）命題探究：命題點一光合作用的過程分析1. （2015福建，3）在光合作用中，RuBP竣化酶能催化 CO2+C5（即RuBP）一2c3。為測定RuBP竣化酶的活 性，某學習小組從菠菜葉中提取該酶，用其催化C5與14CO2的反應，并檢測產(chǎn)物14C3的放射性強度。下列分析錯誤的是（B ）A .菠菜葉肉細胞內(nèi) RuBP竣化酶催化上述反應的場所是葉

12、綠體基質(zhì)B. RuBP竣化酶催化的上述反應需要在無光條件下進行C.測定RuBP竣化酶活性的過程中運用了同位素標記法D,單位時間內(nèi)14C3生成量越多說明 RuBP竣化酶活性越高2.下圖為綠色植物光合作用過程示意圖（圖中ag為物質(zhì)，為反應過程，物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實線表示，能量傳遞用虛線表示）。下列有關(guān)敘述錯誤的是（B ）A .圖中表示水分的吸收，表示水的光解B. c 為 ATP, f 為HC.將b物質(zhì)用18O標記，最終在（CH2O）中能檢測到放射性D.圖中a物質(zhì)主要吸收紅光和藍紫光，綠色植物能利用它將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學能 命題點二 分析條件驟變對葉綠體中物質(zhì)含量的影響3.在其他條件適宜的情況下，在供試植

13、物正常進行光合作用時突然停止光照，并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析，在短時間內(nèi)葉綠體中C3和C5化合物含量的變化是（C ）C3和C5都迅速減少C3和C5都迅速增加C3迅速增加，C5迅速減少C3迅速減少，C5迅速增加4. （2018臨川第二中學調(diào)研）下圖是水生植物黑藻在光照等環(huán)境因素影響下光合速率變化的示意圖。下列有 關(guān)敘述正確的是（D ）ti-t2,葉綠體類囊體薄膜上的色素吸收光能增加，基質(zhì)中水光解加快、O2釋放增多t2-t3,暗反應限制光合作用；若在t2時刻增加光照，光合速率將再提高t3 一 t4,光照強度不變，光合速率的提高是由于光反應速率不變、暗反應增強的結(jié)果t4后短暫時間內(nèi)，葉綠體中 A

14、DP和Pi含量升高，C3化合物還原后的直接產(chǎn)物含量降低考點三 影響光合作用的因素及應用(一)知識梳理：1.光照強度H(1)原理：光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度加快，產(chǎn)生的 和ATP增多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。(2)曲線分析光川!強度門秤放中A點：光照強度為0,此時只進行細胞呼吸。AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強,CO2釋放量逐漸減少。B點：為光補償點，細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度。BC段：表明隨著光照強度不斷增強，光合作用強度不斷增強，到C點后不再增強了。D點：為光飽和點，限

15、制 D點以后光合作用強度不再增加的內(nèi)部因素是光合色素含量、酶的數(shù)量和最大 活性，外部因素是CO2濃度等除光照強度之外的環(huán)境因素。(3)應用：溫室生產(chǎn)中，適當增強光照強度.以提高光合速率,使作物增產(chǎn)；陰生植物的光補償點和光 飽和點都較陽生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。. CO2濃度(1)原理：CO2影響暄反應階段，制約 Gm的形成。(2)曲線分析一放出CO.A CO.濃度吸收 CO,COf濃度圖I圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的例2CO2濃度，圖2中A點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B點和B點對應的CO2濃度都表示CO2飽和點。(3)應用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以

16、通過芷其行，通其風”，增施農(nóng)家肥等增大 CO2濃度，提高光合速率。.溫度(1)原理：溫度通過影響酶的適性影響光合作用，主要制約暗反應。(2)曲線0 g 2D曲 50(3)應用：溫室栽培植物時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內(nèi)溫度,以 降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。4.水分和礦質(zhì)元素(1)原理水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學反應的介質(zhì)，如植物缺水導致萎鬻，使光合速率下降。另外,水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內(nèi)。礦質(zhì)元素通過影響與光合作用有關(guān)的化百而合成，對光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。如鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應。(2)曲線

17、0 水分或礦砒元器(3)應用：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的生長規(guī)律，合理灌溉和施肥。拓展：據(jù)圖分析多因素對光合作用的影響光合速率一 u bl3f2(H u 光合速率Q0光照強度Q o光照強度Q溫度圖中：工高CQu就度.h中匚。上濃度.C.低CQ,液度:口：溜光強.中光強，任光強：(1)三條曲線在P點之前限制光合速率的因素分別是什么？提示 P點之前，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，依次為光照強度、光照強度和溫度。(2)三條曲線在 Q點之后橫坐標所表示的因子還是影響光合速率的主要因素嗎？此時的限制因素分別是什 么？提示 Q點之后橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的主要因素，此時的主要影響因

18、素依次為溫度、 CO2濃度和光照強度。(3)在北方的冬暖大棚中施用有機肥有哪些益處？提示 有機肥中的有機物被土壤中的微生物分解成各種礦質(zhì)元素，增加了 土壤的肥力，另外還釋放出熱量 和CO2,增加了大棚內(nèi)的溫度和 CO2濃度，有利于光合作用的進行。(二)命題探究：命題點一單因素對光合作用的影響分析1.陽光穿過森林中的空隙形成 光斑”，下圖表示一株生長旺盛的植物在光斑”照射前后光合作用吸收 CO2和釋放O2量的變化，據(jù)此下列分析正確的是 (C )0 f 204060 BO“光斑L 光斑”時間開蛤 將開(一 二，Eir第專暨ouH 8 ft 4 A.光斑照射前，光合作用無法進行B.光斑照射后，光反應

19、和暗反應迅速同步增加C.光斑照射后，暗反應對光反應有限制作用D.光斑移開后，光反應和暗反應迅速同步減弱2. （2014四川，6）將桑樹和大豆分別單獨種植 （單作）或兩種隔行種植（間作），測得兩種植物的光合速率如圖 所示（注：光飽和點是光合速率達到最大值時所需的最低光照強度）。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是（D ）A.與單作相比，間作時兩種植物的呼吸強度均沒有受到影響B(tài).與單作相比，間作時兩種植物光合作用的光飽和點均增大C.間作雖然提高了桑樹的光合速率但降低了大豆的光合速率D.大豆植株開始積累有機物時的最低光照強度單作大于間作命題點二 多因素對光合作用的影響分析3,科學家研究CO2濃度、光照強度和溫

20、度對同一植物光合作用強度的影響，得到的實驗結(jié)果如圖所示。請 據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是 （D ）1光合作陰強度部如小3%）和1t0 P h C企阻強度A.光照強度為a時，造成曲線n和出光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同B.光照強度為b時，造成曲線I和n光合作用強度差異的原因是溫度不同C.光照強度為ab,曲線I、n光合作用強度隨光照強度升高而升高D.光照強度為bc,曲線I、出光合作用強度隨光照強度升高而升高4.電場會對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生一種無形”的影響。在溫室中同時增補電場和增施CO2,蔬菜產(chǎn)量可提高70%左右，這就是著名的 電場產(chǎn)量倍增效應”?？茖W家根據(jù)電場強度與 CO2濃度對黃瓜幼苗光合

21、作用強度影 響的實驗，繪制如下曲線。據(jù)圖回答下列問題：一-第4組；強電場和高CS濃度一一第3蛆：大氣電場和高CO,濃度-第2組:強電場和大氣C（x濃度第】i11；大氣電場和大氣ca濃度 光照強凌（1）第1組實驗的作用是。在飽和光照強度下，該實驗的自變量是 。（2）第1組實驗和第2組實驗的曲線比較，說明 。根據(jù)實驗曲線可知，在相同光照強度下，為了最大限度地增加作物產(chǎn)量，可以采取的措施是O舌!（1）對照一電場強度和 CO2濃度（2）強電場可以提高植物白光合作用強度（3）增補電場和增施 CO2考點四綠葉中色素的提取和分離（一）實驗解讀:.實驗原理提取仃機濟制（如無水十的）能溶百色K色素在展析液中色素

22、度不同，在濾紙 條上擴散的速度不同.實驗步驟3.實驗結(jié)果二甄化硅：研磨充分研磨f碳酸鈣；保護葉綠素無水乙辟：溶解色素過濾收集濾液色素分離卜-濾紙條插入信析液中，弗 析滯不能觸及濾液細線提取色索色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度1胡蘿卜素橙黃色最少最局最快口原;色較少較局較快葉綠系a藍綠色最多較低較慢葉綠系b黃綠色較多最低最慢防止色素溶 子層折液特別提醒.綠葉中色素提取和分離實驗異?，F(xiàn)象分析（1）收集到的濾液綠色過淺的原因分析未加石英砂（二氧化硅），研磨不充分。使用放置數(shù)天的菠菜葉，濾液色素（葉綠素）太少。一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低（正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素）。未加碳酸

23、鈣或加入過少，色素分子被破壞。（2）濾紙條色素帶重疊：沒經(jīng)干燥處理，濾液線不能達到細、齊的要求，使色素擴散不一致造成的。（3）濾紙條看不到色素帶忘記畫濾液細線。濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。（4）濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：忘記加碳酸鈣導致葉綠素被破壞或所用葉片為黃葉”。.問題探究（1）為什么研磨時要迅速？提示：葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分，以保證提取較多的色素。（2）為什么盛放濾液的試管管口加棉塞？提示：防止乙醇揮發(fā)和色素氧化。（3）分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因。提示:不同種類的色素在綠葉中的含量不同，含量多的色素帶寬，反之色素帶窄。（二）命題探究：命題點一實驗基礎(chǔ).某同學在進行 綠葉中色素的提取和分離 ”實驗時，進行了以下操作：將5g新鮮菠菜葉片剪碎放入研缽中，加入無水乙醇后直接進行研磨； 將預備好的濾紙條一端剪去兩角,在距這一端1 cm處用鋼筆畫一條橫線；為增強實驗效果，將濾液細線畫粗些；將濾紙條畫有濾液細線 的一端朝下，輕輕插入層析液中，讓濾液細線浸入層析液中。該同學的操作有誤的是（D ）ASB.C.D.甲、乙、丙、丁四位同學，在利用新鮮綠色菠菜葉為實驗材料，用層析法進行葉綠體中色素的提取和分離實驗時