光合作用的探究歷程和過程

二光合作用的原理和應(yīng)用第1課時(shí)光合作用的探究歷程和過程

目前一頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)目前二頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)一光合作用的概念及探究歷程【自主預(yù)習(xí)】1.光合作用的概念:場(chǎng)所主要是_______反應(yīng)物_________、水條件光照、多種酶產(chǎn)物有機(jī)物、_____能量來源_____實(shí)質(zhì)合成_______、儲(chǔ)存能量葉綠體二氧化碳氧氣光能有機(jī)物目前三頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)2.光合作用的探究歷程:(1)普利斯特利的植物更新空氣實(shí)驗(yàn):①實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象:窒息死亡不易窒息死亡目前四頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)②實(shí)驗(yàn)結(jié)論:_______________。植物能更新空氣目前五頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(2)薩克斯實(shí)驗(yàn):①實(shí)驗(yàn)過程:②實(shí)驗(yàn)結(jié)論:光合作用的產(chǎn)物是_____。變深藍(lán)色淀粉目前六頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(3)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn):①探究方法:_____________。②實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)論:同位素標(biāo)記法水目前七頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(4)卡爾文循環(huán)。①探究方法:_____________。用14C標(biāo)記CO2,追蹤檢測(cè)放射性,探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。②實(shí)驗(yàn)結(jié)論。碳的轉(zhuǎn)化途徑:14CO2+C5____(14CH2O)同位素標(biāo)記法14C3目前八頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【點(diǎn)撥】(1)普利斯特利實(shí)驗(yàn):①缺少空白對(duì)照,實(shí)驗(yàn)結(jié)果說服力不強(qiáng),應(yīng)將點(diǎn)燃的蠟燭和小鼠分別置于玻璃罩內(nèi),作為空白對(duì)照;②沒有認(rèn)識(shí)到光在植物更新空氣中的作用,而將空氣的更新歸因于植物的生長(zhǎng);目前九頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)③由于當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展水平的限制,沒有明確植物更新氣體的成分。目前十頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(2)薩克斯實(shí)驗(yàn):①實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是饑餓處理,使葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗掉,增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的說服力;②實(shí)驗(yàn)除證明光合作用的產(chǎn)物有淀粉外,還證明了光是光合作用的必要條件。目前十一頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(3)對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):①薩克斯實(shí)驗(yàn):自身對(duì)照(同一實(shí)驗(yàn)對(duì)象的不同部位進(jìn)行不同的處理:一半曝光,另一半遮光);②魯賓和卡門實(shí)驗(yàn):相互對(duì)照(條件相同的兩組材料,分別標(biāo)記不同的物質(zhì):一組為H218O,另一組為C18O2)。

目前十二頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【拓展深化】對(duì)照實(shí)驗(yàn)與對(duì)比實(shí)驗(yàn)(1)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。①概念:除了一個(gè)因素不同之外,其他因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)叫對(duì)照實(shí)驗(yàn),通常分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,實(shí)驗(yàn)組是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組,對(duì)照組也稱為控制組,對(duì)實(shí)驗(yàn)假設(shè)而言,是不接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組。目前十三頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)②類型:按照對(duì)照內(nèi)容和形式的不同,通常分為4種類型:空白對(duì)照、自身對(duì)照、條件對(duì)照和相互對(duì)照。③實(shí)例:薩克斯的遮光實(shí)驗(yàn)。目前十四頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(2)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。①概念:設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組,通過對(duì)比來分析探索某種因素和實(shí)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系,這樣的實(shí)驗(yàn)叫對(duì)比實(shí)驗(yàn)。②特點(diǎn):對(duì)比實(shí)驗(yàn)范疇比對(duì)照實(shí)驗(yàn)小,因?yàn)槠渲腥魏蝺山M之間實(shí)際上是一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。③實(shí)例:一般適用于探究性實(shí)驗(yàn),如探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)。目前十五頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【典題通關(guān)】1.(2018·吉安高一檢測(cè))下列實(shí)驗(yàn)中,科學(xué)家使用的方法不同于其他的是 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)78404094 (

)A.恩格爾曼證明葉綠體是光合作用的場(chǎng)所B.科學(xué)家對(duì)分泌蛋白的合成和分泌過程的研究目前十六頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)C.魯賓和卡門證明光合作用釋放的氧氣來自水D.卡爾文探明CO2中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑目前十七頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【解析】選A。恩格爾曼用極細(xì)的光束和好氧細(xì)菌做實(shí)驗(yàn),證明葉綠體是光合作用的場(chǎng)所;科學(xué)家利用同位素標(biāo)記法對(duì)分泌蛋白的合成和分泌過程進(jìn)行了研究;魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法證明光合作用釋放的氧氣來自水;卡爾文利用同位素標(biāo)記法探明CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。目前十八頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)2.(2018·宿遷高一檢測(cè))德國(guó)植物學(xué)家薩克斯將綠色葉片放在暗處幾小時(shí),然后把此葉片一半遮光,一半曝光。經(jīng)過一段時(shí)間后,用碘蒸氣處理葉片,成功地證明綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的自變量是 (

)A.有無光照B.光照時(shí)間C.光照強(qiáng)度 D.是否產(chǎn)生淀粉目前十九頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【解析】選A。葉片被遮光的一半不能進(jìn)行光合作用制造淀粉,因此滴加碘液不變藍(lán)色;葉片曝光的一半能進(jìn)行光合作用制造淀粉,滴加碘液變藍(lán)色,由此可推知該實(shí)驗(yàn)的自變量是有無光照。目前二十頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.下列有關(guān)科學(xué)家探索光合作用的實(shí)驗(yàn)中,敘述錯(cuò)誤的是 (

)A.與黑藻相比,水綿更適宜用作探究光合作用場(chǎng)所的材料B.金魚藻是水生生物,用于探究光合作用產(chǎn)物O2時(shí),利于收集氣體目前二十一頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)C.卡爾文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化的途徑D.用銀邊天竺葵探究光合作用產(chǎn)物淀粉時(shí),不用脫色可直接加碘液使葉片邊緣變藍(lán)目前二十二頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【解析】選D。與黑藻相比,水綿具有帶狀的葉綠體,更適宜用作探究光合作用場(chǎng)所的材料,A正確;金魚藻是水生生物,用于探究光合作用產(chǎn)物O2時(shí),利于收集氣體,B正確;卡爾文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用中先形成三碳化合物,再形成葡萄糖,C正確;用銀邊天竺葵探究光合作用的產(chǎn)物——淀粉時(shí),必須脫色后加碘液,且葉片邊緣不變藍(lán),D錯(cuò)誤。目前二十三頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)2.某植物葉片不同部位的顏色不同,將該植物在黑暗中放置48h后,用錫箔紙遮蔽葉片兩面,如圖所示。在日光下照射一段時(shí)間,去除錫箔紙,用碘液染色法處理葉片,觀察到葉片有的部位出現(xiàn)藍(lán)色,有的沒有出現(xiàn)藍(lán)色。其中,沒有出現(xiàn)藍(lán)色的部位是(

)A.a、b和dB.a、c和eC.c、d和eD.b、c和e目前二十四頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【解析】選B。淀粉遇碘液會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色,出現(xiàn)藍(lán)色說明葉片能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生淀粉,無藍(lán)色說明葉片不能進(jìn)行光合作用。能進(jìn)行光合作用的部位需要含有葉綠素等光合色素,并接受光照。由圖可知c和e遮光,不能進(jìn)行光合作用,a雖然在光照條件下,但其本身是黃白色,沒有葉綠素,不能進(jìn)行光合作用,所以a、c和e都不會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色,故B正確。目前二十五頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)二光合作用的過程【自主預(yù)習(xí)】1.寫出圖中字母及序號(hào)所表示的物質(zhì)或過程:目前二十六頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)a.__

b.__

c.___

d.____Ⅰ._______

Ⅱ._______O2C3CO2[H]光反應(yīng)暗反應(yīng)目前二十七頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)2.光反應(yīng):(1)場(chǎng)所:葉綠體的___________上。(2)外界條件:_____。(3)物質(zhì)變化:類囊體薄膜光照［H］+O2

目前二十八頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(4)能量變化:光能__________________。ATP中活躍的化學(xué)能目前二十九頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)3.暗反應(yīng):(1)場(chǎng)所:_______________。(2)物質(zhì)變化:葉綠體內(nèi)的基質(zhì)C52C3(CH2O)+C5目前三十頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(3)能量變化:活躍的化學(xué)能→______________________。有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能目前三十一頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【核心突破】1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較:(1)區(qū)別:項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,并釋放出O2同化CO2,合成有機(jī)物需要條件外界條件:光照;內(nèi)部條件:色素、酶不需要光照;內(nèi)部條件:酶目前三十二頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)反應(yīng)場(chǎng)所葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)內(nèi)物質(zhì)變化①水的光解:水分解成[H]和O2②ATP的合成:在相關(guān)酶的作用下,ADP和Pi形成ATP①CO2的固定:

CO2+C52C3②C3的還原:2C3(CH2O)+C5目前三十三頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)能量變化光能→活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能相應(yīng)產(chǎn)物O2、ATP和[H]糖類等有機(jī)物目前三十四頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(2)聯(lián)系:光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]、ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi,如圖所示:目前三十五頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)2.光合作用過程中的物質(zhì)變化:(1)光合作用過程中C、H、O元素轉(zhuǎn)移途徑:目前三十六頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(2)光合作用總反應(yīng)式與C、H、O元素的去向:目前三十七頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【易錯(cuò)提醒】光合作用過程的四點(diǎn)提醒(1)葉綠體的內(nèi)膜既不參與光反應(yīng),也不參與暗反應(yīng)。(2)光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)提供ATP、[H],ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)。而暗反應(yīng)則為光反應(yīng)提供ADP和Pi,ADP從葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜。目前三十八頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(3)光反應(yīng)階段必須是在有光條件下進(jìn)行,而暗反應(yīng)階段有光無光都能進(jìn)行,但需光反應(yīng)提供的[H]和ATP,故暗反應(yīng)不能長(zhǎng)期在無光環(huán)境中進(jìn)行。(4)在自然條件下,光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段同時(shí)進(jìn)行,不分先后。目前三十九頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【易漏教材知識(shí)】P103“相關(guān)信息”光合作用過程中[H]與細(xì)胞呼吸過程中[H]的區(qū)別光合作用過程中[H]細(xì)胞呼吸過程中[H]本質(zhì)還原型輔酶Ⅱ(NADPH)還原型輔酶Ⅰ(NADH)來源_______階段無氧呼吸第一階段、有氧呼吸第一、二階段去向________________有氧呼吸第三階段光反應(yīng)三碳化合物的還原目前四十頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【典題通關(guān)】1.(2018·沈陽高一檢測(cè))光合作用的產(chǎn)物葡萄糖分子中的碳、氫、氧分別來自 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)78404095(

)A.二氧化碳、反應(yīng)水、產(chǎn)物水B.二氧化碳、二氧化碳、反應(yīng)水C.二氧化碳、反應(yīng)水、反應(yīng)水D.二氧化碳、反應(yīng)水、二氧化碳目前四十一頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【解析】選D。光合作用的原料為二氧化碳和水,則產(chǎn)物葡萄糖分子中的碳來源于二氧化碳、氫來源于水;水在光反應(yīng)中生成[H]和氧氣,即水中的氧全部生成氧氣,故葡萄糖中的氧來源于二氧化碳。目前四十二頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)2.(2017·山西學(xué)考真題)如圖為高等植物光合作用圖解。請(qǐng)據(jù)圖作答: 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)78404096目前四十三頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(1)在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中,提?、俪Ｓ玫奶崛∫菏莀______________。分離的色素中呈藍(lán)綠色的色素是____________。在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素是____________。

(2)②是__________________,可參與有氧呼吸的第____________階段。

目前四十四頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(3)③是__________________,突然停止光照時(shí),該化合物含量會(huì)____________(填“增加”或“減少”)。

(4)在光照充足的條件下,該植物葉肉細(xì)胞內(nèi)能產(chǎn)生④的場(chǎng)所有____________________________________。

目前四十五頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【解題探究】(1)圖示信息:①為_______________,②為__,③為__,④為____。(2)關(guān)鍵知識(shí):突然停止光照時(shí),光反應(yīng)速率_____,C3的還原速率_____,則細(xì)胞中C3含量_____。葉綠體中的色素O2C3ATP降低降低增加目前四十六頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【解析】(1)①為葉綠體中的色素,提取時(shí)常用無水乙醇;葉綠素a為藍(lán)綠色,胡蘿卜素在層析液中溶解度最大,則其在濾紙上擴(kuò)散速度最快。(2)②為O2,可參與有氧呼吸的第三階段。目前四十七頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(3)③為C3,光照停止,導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]減少,暗反應(yīng)中C3還原減弱,則細(xì)胞中C3含量增加。(4)④為ATP,光照充足時(shí),葉肉細(xì)胞中能產(chǎn)生ATP的過程為光合作用和細(xì)胞呼吸,其場(chǎng)所為葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

目前四十八頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)答案:(1)無水乙醇葉綠素a胡蘿卜素(2)O2三(3)C3增加(4)葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體目前四十九頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【互動(dòng)探究】(1)光照條件的改變?nèi)绾斡绊懓捣磻?yīng)的進(jìn)行?提示:暗反應(yīng)中C3的還原需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]、ATP,光照條件的改變通過影響[H]和ATP的含量影響暗反應(yīng)。目前五十頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)(2)在不改變光照條件,增加CO2濃度的情況下,試分析短時(shí)間內(nèi)③和④含量如何變化。提示:CO2濃度增加,固定時(shí)消耗的C5增多,產(chǎn)生的C3增多,C3還原時(shí)消耗的ATP增多,故細(xì)胞中③(C3)含量增多、④(ATP)含量減少。目前五十一頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【方法規(guī)律】光照、CO2濃度變化時(shí),細(xì)胞中C3、C5的變化規(guī)律(1)理論依據(jù):細(xì)胞中C3的含量取決于C3的生成速率和C3的消耗速率。C3的生成通過CO2的固定實(shí)現(xiàn),C3的消耗通過C3的還原實(shí)現(xiàn),如下圖所示:目前五十二頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)由C5+CO2→2C3可知,細(xì)胞中C3、C5的含量變化相反。目前五十三頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)外界條件變化分析結(jié)果光照強(qiáng)→弱光反應(yīng)減弱,[H]和ATP減少,C3還原減弱,C3消耗減少,C5產(chǎn)生減少C3含量增多,C5含量減少光照弱→強(qiáng)光反應(yīng)增強(qiáng),[H]和ATP增多,C3還原增強(qiáng),C3消耗增多,C5產(chǎn)生增多C3含量減少,C5含量增多(2)實(shí)例分析:目前五十四頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)外界條件變化分析結(jié)果CO2濃度高→低CO2固定減弱,C3產(chǎn)生減少,C5消耗減少C3含量減少,C5含量增多低→高CO2固定增強(qiáng),C3產(chǎn)生增多,C5消耗增多C3含量增多,C5含量減少目前五十五頁\總數(shù)六十頁\編于十七點(diǎn)【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.離體的葉綠體在光照下穩(wěn)定進(jìn)行光合作用