2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章細(xì)胞中能量的轉(zhuǎn)換和利用第2節(jié)第2課時(shí)綠色植物光合作用的過程教案蘇教版必修1

PAGE10-第2課時(shí)綠色植物光合作用的過程課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。1．生命觀念——能初步用結(jié)構(gòu)和功能觀，說明葉綠體是光合作用的場所。2．生命觀念——用物質(zhì)和能量觀，闡明光合作用過程。3．科學(xué)思維——分析歸納，比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)。一、葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所1．證明試驗(yàn)(1)試驗(yàn)過程：1937年前后，英國科學(xué)家希爾在研磨綠葉后制取葉綠體懸液，并向懸液中加入草酸鐵，然后賜予光照后視察。(2)試驗(yàn)現(xiàn)象：①Fe3＋被還原為Fe2＋。②離體的葉綠體釋放出了O2。(3)試驗(yàn)結(jié)論：肯定程度上證明白光合作用在葉綠體中進(jìn)行。(4)該試驗(yàn)意義：使光合作用的探討從器官(葉片)水平進(jìn)入到了細(xì)胞器(葉綠體)水平。2．在一般光學(xué)顯微鏡下，葉綠體是最簡潔視察到的細(xì)胞器。3．光照強(qiáng)度對(duì)葉肉細(xì)胞中葉綠體分布的影響(1)細(xì)胞內(nèi)的葉綠體一般分布在細(xì)胞質(zhì)膜與液泡之間的細(xì)胞質(zhì)中。(2)在光照較弱的狀況下，葉綠體會(huì)匯合到細(xì)胞頂面，以最大限度地汲取光能，保證高效率的光合作用。(3)當(dāng)光照強(qiáng)度很高時(shí)，葉綠體會(huì)移動(dòng)到細(xì)胞側(cè)面，以避開強(qiáng)光的損害。二、光合作用過程1．光反應(yīng)(1)場所：葉綠體的類囊體膜上(光合色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶就分布在類囊體膜上)。(2)條件：光、光合色素和酶等。(3)過程：①在類囊體膜上，葉綠素等光合色素汲取光能。②水裂說明放O2，并將電子傳遞給某些基態(tài)葉綠素分子。③電子傳遞：光合色素汲取光能，使某些基態(tài)葉綠素分子(接受了最初由水的裂解傳遞而來的電子)受到激發(fā)釋放電子，電子在不同的物質(zhì)(電子傳遞體)之間傳遞。④ATP和NADPH的形成：NADP＋(還原型輔酶Ⅱ)接受電子被還原成NADPH(還原型輔酶Ⅱ，常表示為[H]，在暗反應(yīng)階段發(fā)揮作用)，能量也由光能轉(zhuǎn)換為電能，再由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲(chǔ)存在ATP和NADPH中。⑤在光反應(yīng)中，光合色素汲取光能，水裂說明放O2，電子傳遞，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反應(yīng)，即將太陽能最終轉(zhuǎn)換為化學(xué)能并產(chǎn)生O2。2．暗反應(yīng)(1)場所：葉綠體基質(zhì)。(2)發(fā)覺者：卡爾文及其探討團(tuán)隊(duì)。(3)條件：CO2、ATP、NADPH和酶等。(4)過程：①暗反應(yīng)又稱為卡爾文循環(huán)，簡潔地說，卡爾文循環(huán)就是將CO2、ATP和NADPH轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岜?一種三碳糖)的困難生化反應(yīng)。②CO2的固定：綠葉細(xì)胞從外界汲取的CO2進(jìn)入葉綠體基質(zhì)，與細(xì)胞中的一種五碳化合物(C5)結(jié)合，形成兩個(gè)三碳化合物(C3)。③C3的還原：在有關(guān)酶的催化下，C3接受光反應(yīng)階段供應(yīng)的物質(zhì)和能量，經(jīng)過一系列生化反應(yīng)，部分轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?，另一部分又形成C5，接著參與CO2的固定。④暗反應(yīng)是由酶催化的一系列困難的生化反應(yīng)。在這一過程中，將光反應(yīng)過程中形成的ATP和[H]中的化學(xué)能，轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存于糖分子中的化學(xué)能。3．光合作用過程示意圖(1)圖中Ⅰ為光反應(yīng)階段，Ⅱ?yàn)榘捣磻?yīng)階段，二者不僅同時(shí)進(jìn)行，而且耦合在一起，共同完成光合作用過程。(2)葉綠體中的光合色素汲取太陽能，將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，形成了推動(dòng)CO2和H2O合成糖的動(dòng)力。4．光合作用(1)概念：光合作用是綠色植物細(xì)胞中的葉綠體從太陽光中捕獲能量，并將這些能量在CO2和H2O轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥cO2的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中化學(xué)能的過程。(2)總反應(yīng)式CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up10(光能),\s\do10(葉綠體))(CH2O)＋O2。(3)意義①光合作用是一項(xiàng)困難的能量轉(zhuǎn)換過程，也是一個(gè)無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物的重要途徑。②光合作用對(duì)地球表面的生態(tài)面貌、大氣組成、生物進(jìn)化乃至全部生物的生存，人類的生產(chǎn)和生活都有至關(guān)重要的意義。5．化能合成作用(1)概念：通過氧化外界環(huán)境中的無機(jī)物獲得的化學(xué)能來合成有機(jī)物，這種制造有機(jī)物的方式，稱為化能合成作用。(2)生物類型：自然界中的一些微生物，如土壤中的硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。(3)意義：對(duì)維持地球上的物質(zhì)循環(huán)和能量的轉(zhuǎn)換、流淌也具有肯定的作用。推斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．1937年前后，英國科學(xué)家希爾的試驗(yàn)使光合作用的探討從器官水平進(jìn)入到了細(xì)胞器水平。 ()2．當(dāng)光照強(qiáng)度很高時(shí)，葉綠體會(huì)移動(dòng)到細(xì)胞頂面。 ()3．葉綠體中的色素分布在基質(zhì)中。 ()4．光合作用須要的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中。 ()5．光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段在葉綠體的不同部位進(jìn)行。 ()6．光合作用中光反應(yīng)必需有光才可以進(jìn)行，暗反應(yīng)沒有光也可長時(shí)間進(jìn)行。 ()7．光反應(yīng)和暗反應(yīng)不僅同時(shí)進(jìn)行，而且耦合在一起，共同完成光合作用過程。 ()8．在光反應(yīng)階段中，能量由光能轉(zhuǎn)換成電能，再由電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，只儲(chǔ)存在ATP中。 ()9．卡爾文循環(huán)就是將CO2、ATP和NADPH轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑睦щy生化反應(yīng)。 ()提示：1.√2．×當(dāng)光照強(qiáng)度很高時(shí)，葉綠體會(huì)移動(dòng)到細(xì)胞側(cè)面，以避開強(qiáng)光的損害。3．×葉綠體中的色素分布在類囊體膜上。4．×類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中都有。5．√6．×暗反應(yīng)須要光反應(yīng)供應(yīng)的[H]和ATP，沒有光，暗反應(yīng)不能長時(shí)間進(jìn)行。7．√8．×由電能轉(zhuǎn)換成的化學(xué)能，儲(chǔ)存在ATP和NADPH中。9．×卡爾文循環(huán)是將CO2、ATP和NADPH轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岜?一種三碳糖)的困難生化反應(yīng)。光合作用過程1．光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較(1)區(qū)分項(xiàng)目光反應(yīng)(打算階段)暗反應(yīng)(完成階段)場所葉綠體的類囊體膜上葉綠體的基質(zhì)中條件光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋多種酶、NADPH、ATP、CO2、C5物質(zhì)變更水裂說明放O2、電子傳遞、ATP和NADPH形成①CO2固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up10(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up10(NADPH、ATP),\s\do10(酶))(CH2O)能量變更光合色素汲取光能，光能轉(zhuǎn)換為電能，再由電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP和NADPH中ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存于糖分子中的化學(xué)能示意圖(2)聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)供應(yīng)兩種重要物質(zhì)：NADPH和ATP，NADPH既可作還原劑，又可供應(yīng)能量；暗反應(yīng)為光反應(yīng)供應(yīng)三種物質(zhì)：ADP、Pi以及NADP＋。②暗反應(yīng)有光無光都能進(jìn)行。若光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，但時(shí)間不長，故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)行光合作用。2．光合作用過程中的物質(zhì)變更(1)光合作用過程中C、O元素轉(zhuǎn)移途徑(2)葉綠體中[H]、ATP、ADP和Pi的運(yùn)動(dòng)方向①[H]和ATP：類囊體膜→葉綠體基質(zhì)。②ADP和Pi：葉綠體基質(zhì)→類囊體膜。深化探究：(1)在無光條件下，暗反應(yīng)能否長期進(jìn)行？提示：不能。因?yàn)闊o光條件下，光反應(yīng)不能進(jìn)行，光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和[H]削減，不能滿意暗反應(yīng)的需求，暗反應(yīng)終將停止。(2)若暗反應(yīng)停止，光反應(yīng)能否持續(xù)進(jìn)行？提示：不能，若暗反應(yīng)停止，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]積累過多，將抑制光反應(yīng)的進(jìn)行。(3)科學(xué)探討表明，光合作用的產(chǎn)物除糖類和O2外，還有蛋白質(zhì)和脂肪等。如何用試驗(yàn)證明這種觀點(diǎn)？提示：用14C標(biāo)記參與光合作用的CO2，測定含14C的產(chǎn)物中是否有蛋白質(zhì)、脂肪等。1．科學(xué)家用14C標(biāo)記二氧化碳，發(fā)覺碳原子在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑是()A．二氧化碳→葉綠素→葡萄糖B．二氧化碳→ATP→葡萄糖C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖、三碳化合物D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖、五碳化合物D[二氧化碳用于光合作用的暗反應(yīng)，首先二氧化碳和五碳化合物結(jié)合，一分子CO2被固定后，形成兩分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反應(yīng)供應(yīng)的ATP和NADPH的作用下一部分還原成糖類等有機(jī)物，另一部分重新轉(zhuǎn)變成五碳化合物。綜上所述，D符合題意，A、B、C不符合題意。]2．(多選)如圖為光合作用示意圖，下列說法正確的是()A．①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2B．暗反應(yīng)中，CO2首先與C5結(jié)合生成C3，然后被還原為(CH2O)C．黑暗條件下，光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)將持續(xù)不斷地進(jìn)行下去D．增加光照強(qiáng)度或降低二氧化碳濃度，C3的含量都將削減ABD[據(jù)圖分析，類囊體膜上的光合色素汲取光能，將水光解，產(chǎn)生NADPH與氧氣，①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ(NADPH)；光合作用的暗反應(yīng)階段，場所是葉綠體基質(zhì)，CO2被C5固定形成C3，④表示CO2，A正確；暗反應(yīng)中，CO2首先與C5結(jié)合生成C3，然后被還原為(CH2O)，B正確；黑暗條件下，光反應(yīng)停止，NADPH和ATP不再產(chǎn)生，暗反應(yīng)將漸漸停止，C錯(cuò)誤；增加光照強(qiáng)度，短時(shí)間內(nèi)C3的生成速率不變，而光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH增多，C3被NADPH、ATP還原為(CH2O)速率加快，因此C3的含量削減；降低二氧化碳濃度，CO2的固定減弱，生成的C3削減，短時(shí)間內(nèi)C3的還原速率基本不變，所以C3的含量將削減，D正確。]光合作用條件驟變對(duì)相關(guān)物質(zhì)含量變更的影響分析1．變更某一因素(光照強(qiáng)度、CO2濃度)時(shí)細(xì)胞內(nèi)中間產(chǎn)物，如C3、C5、[H]、ATP等含量的變更，強(qiáng)調(diào)的是突然發(fā)生變更時(shí)，短時(shí)間內(nèi)的變更。2．第一步：在熟知光合作用過程的基礎(chǔ)上，構(gòu)建如下模型，明確光合作用過程中物質(zhì)的來源與去路：(1)ATP和[H]來源于Ⅰ過程，消耗于Ⅲ過程。(2)C3來源于Ⅱ過程，消耗于Ⅲ過程。(3)C5來源于Ⅲ過程，消耗于Ⅱ過程。其次步：分析外界條件的變更對(duì)光合作用過程的影響：(1)假如光照強(qiáng)度發(fā)生變更，則干脆影響過程Ⅰ，依次影響過程Ⅲ、Ⅱ。(2)假如CO2濃度發(fā)生變更，則干脆影響過程Ⅱ，依次影響過程Ⅲ、Ⅰ。第三步：依據(jù)外界條件的變更，從中間產(chǎn)物的來源(生成)和去路(消耗)兩個(gè)方面綜合分析。因?yàn)橹豢紤]瞬時(shí)變更，當(dāng)某一條件突然變更時(shí)，首先考慮這個(gè)因素所影響的那一環(huán)節(jié)，其他環(huán)節(jié)仍按原來的正常速率進(jìn)行。如突然變更光照強(qiáng)度，其他條件不變時(shí)，C3含量的變更為：3．各物質(zhì)含量的變更中，C5與C3含量的變更是相反的，[H]與ATP的含量變更是一樣的。1．下圖為綠色植物光合作用過程示意圖(物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實(shí)線表示，能量傳遞用虛線表示，圖中a～g為物質(zhì)，①～⑥為反應(yīng)過程)，下列推斷錯(cuò)誤的是()A．綠色植物能利用a物質(zhì)將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在c中B．e中不儲(chǔ)存化學(xué)能，所以e只能充當(dāng)還原劑C．圖中①表示水分的汲取，③表示水的光解D．在g物質(zhì)供應(yīng)足夠時(shí)，突然停止光照，C3的含量將會(huì)上升B[a為光合色素，能將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中，A正確；e為水光解生成的[H]，其含有活躍的化學(xué)能，參與暗反應(yīng)C3的還原，B錯(cuò)誤；圖中①表示根系從土壤中汲取水分，③表示水的光解生成[H]和氧氣，C正確；gCO2供應(yīng)足夠時(shí)，突然停止光照，生成[H]和ATP量下降，C3的還原速率下降，C3的消耗削減，另一方面，二氧化碳固定生成C3的速率基本不變，D正確。]2．圖甲為葉綠體結(jié)構(gòu)與功能示意圖，圖乙表示一株小麥葉肉細(xì)胞內(nèi)C3相對(duì)含量在24h內(nèi)的變更。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)圖甲中A、B、C、D分別表示參與光合作用或光合作用生成的物質(zhì)，則A、B、C、D依次是_______________________________________。(2)在圖甲Ⅰ上發(fā)生的過程稱為________，Ⅰ上含有的參與此過程的物質(zhì)是________。(3)在圖甲Ⅰ上發(fā)生的反應(yīng)與在Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)之間的物質(zhì)聯(lián)系是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)圖乙中，從________點(diǎn)起先合成有機(jī)物，至________點(diǎn)有機(jī)物合成終止。(5)ab段C3含量較高，其主要緣由是__________________________。(6)g點(diǎn)C3含量極少，其緣由是____________________________。(7)與f點(diǎn)相比，g點(diǎn)時(shí)葉綠體中[H]含量較_____________________(填“高”或“低”)。[解析]依據(jù)光合作用過程可知，圖甲中A、B、C、D依次是H2O、CO2、C3和C5。Ⅰ是葉綠體基粒，在其上發(fā)生光反應(yīng)，葉綠體基粒上含有參與光反應(yīng)的色素和酶。Ⅱ是葉綠體基質(zhì)，在其內(nèi)發(fā)生暗反應(yīng)。光反應(yīng)為暗反應(yīng)供應(yīng)[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)供應(yīng)ADP和Pi等。圖乙中從b點(diǎn)起先C3含量下降，至i點(diǎn)C3含量不再變更，說明光合作用從b點(diǎn)起先，到i點(diǎn)終止。在b點(diǎn)前無光照，不能進(jìn)行光反應(yīng)，也不能進(jìn)行C3的還原，因此在ab段C3含量較高，b點(diǎn)之后，起先進(jìn)行光合作用，C3含量下降，i點(diǎn)無光照，光合作用停止。g點(diǎn)時(shí)植物氣孔大量關(guān)閉，導(dǎo)致CO2供應(yīng)不足，C3合成削減，[H]消耗削減，因此g點(diǎn)時(shí)葉綠體中[H]含量高于f點(diǎn)時(shí)。[答案](1)H2O、CO2、C3和C5(2)光反應(yīng)色素和酶(3)光反應(yīng)為暗反應(yīng)供應(yīng)[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)供應(yīng)ADP和Pi等(4)bi(5)無光不能進(jìn)行光反應(yīng)，缺少[H]和ATP，C3不能被還原(6)氣孔關(guān)閉，葉肉細(xì)胞內(nèi)CO2含量低，CO2的固定減弱(7)高[課堂小結(jié)]學(xué)問網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.光合作用的反應(yīng)式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up10(光能),\s\do10(葉綠體))(CH2O)＋O2。2.光反應(yīng)的場所是類囊體膜上，產(chǎn)物是O2、NADPH和ATP。3.暗反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)物是糖類等物質(zhì)。4.光合作用中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變：(1)14CO2→14C3→(14CH2O)；(2)Heq\o\al(18,2)O→18O2。5.光合作用的能量轉(zhuǎn)變：光能→電能→ATP和NADPH中的化學(xué)能→糖分子中的化學(xué)能。6.光反應(yīng)和暗反應(yīng)不僅同時(shí)進(jìn)行，而且耦合在一起，共同完成光合作用過程。7.在光反應(yīng)中，光合色素汲取光能，水裂說明放O2，電子傳遞，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反應(yīng)，即將太陽能最終轉(zhuǎn)換為化學(xué)能并產(chǎn)生O2。8.卡爾文循環(huán)就是將CO2、ATP和NADPH轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岜?一種三碳糖)的困難生化反應(yīng)。9.葉綠體中的光合色素汲取太陽能，將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，形成了推動(dòng)CO2和H2O合成糖的動(dòng)力。10.葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。光合作用是綠色植物細(xì)胞中的葉綠體從太陽光中捕獲能量，并將這些能量在CO2和H2O轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥cO2的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中化學(xué)能的過程。1．(多選)下圖表示植物光合作用的一個(gè)階段，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．該階段的化學(xué)反應(yīng)在葉綠體內(nèi)膜中完成B．C3生成(CH2O)須要NADPH、ATP和多種酶C．提高溫度肯定能促進(jìn)(CH2O)的生成D．該過程為暗反應(yīng)階段，包括CO2的固定和C3的還原AC[圖示暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，A錯(cuò)誤；C3還原生成(CH2O)的過程須要NADPH、ATP和多種酶，B正確；酶的活性受溫度的影響，提高溫度不肯定能提高酶的活性，若此時(shí)的光合作用在最適溫度下進(jìn)行，提高溫度反而會(huì)削減有機(jī)物的生成，C錯(cuò)誤；圖示暗反應(yīng)階段包括CO2的固定和C3的還原，D正確。]2．如圖為光合作用過程示意圖，在相宜條件下栽培小麥，假如突然將c降低至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中含量的變更將會(huì)是()A．a(chǎn)上升、b下降 B．a(chǎn)、b都上升C．a(chǎn)、b都下降 D．a(chǎn)下降、b上升B[由題圖分析，c是CO2，a和b分別是NADPH、ATP，若在其他條件不變的狀況下，將c降低至極低水平，CO2的固定減弱，C3還原減慢，消耗NADPH和ATP削減，則a、b在葉綠體中含量都將會(huì)上升。]3．將一株質(zhì)量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等相宜的環(huán)境中，一段時(shí)間后植株達(dá)到40g，其增加的質(zhì)量來自于()A．水、礦質(zhì)元素和空氣 B．光、礦質(zhì)元素和水C．水、