光合作用的探究歷程和過(guò)程

1、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(guò)程,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:,葉綠體,二氧化碳,氧氣,光能,有機(jī)物,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(guò)程及現(xiàn)象:,窒息死亡,不易窒息死亡,②實(shí)驗(yàn)結(jié)論:_______________。,植物能更新空氣,(2)薩克斯實(shí)驗(yàn):①實(shí)驗(yàn)過(guò)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,(3)

2、魯賓和卡門(mén)實(shí)驗(yàn):①探究方法:_____________。②實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)論:,同位素標(biāo)記法,水,(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,【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(shuō)服力不強(qiáng),應(yīng)將

3、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(méi)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);,③由于當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展水平的限制,沒(méi)有明確植物更新氣體的成分。,(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(shuō)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。,(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

4、一半遮光);②魯賓和卡門(mén)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)。,【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(chēng)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。,②類(lèi)型:按照對(duì)照內(nèi)容和形式的不同,通常分為4種類(lèi)型:空白對(duì)照、自身對(duì)照、條

5、件對(duì)照和相互對(duì)照。③實(shí)例:薩克斯的遮光實(shí)驗(yàn)。,(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(guò)對(duì)比來(lái)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)。,【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

6、(　　)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(guò)程的研究,C.魯賓和卡門(mén)證明光合作用釋放的氧氣來(lái)自水D.卡爾文探明CO2中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑,【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(guò)程進(jìn)行了研究;魯賓和卡門(mén)利用同位素標(biāo)記法證明光合作用釋放的氧氣來(lái)自水;卡爾文利用同位素標(biāo)記法探明CO2中的碳

7、在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。,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(guò)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(wú)光照 B.光照時(shí)間C.光照強(qiáng)度 D.是否產(chǎn)生淀粉,【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

8、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(wú)光照。,【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(yú)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,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),【解析】選D。與黑藻相比,水

9、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(yú)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。,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 48 h 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

10、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(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色。其中,沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色的部位是 (　　)A.a、b和d B.a、c和eC.c、d和e D.b、c和e,【解析】選B。淀粉遇碘液會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色,出現(xiàn)藍(lán)色說(shuō)明葉片能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生淀粉,無(wú)藍(lán)色說(shuō)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

11、本身是黃白色,沒(méi)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。,知識(shí)點(diǎn)二　光合作用的過(guò)程 【自主預(yù)習(xí)】1.寫(xiě)出圖中字母及序號(hào)所表示的物質(zhì)或過(guò)程:,a.__　　b.__　　c.___　　d. ____Ⅰ._______　　?、?_______,O2,C3,CO2,[H],光反應(yīng),暗反應(yīng),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(lèi)囊體薄膜,光照

12、,［H］+O2,(4)能量變化:光能 __________________。,ATP中活躍的化學(xué)能,3.暗反應(yīng):(1)場(chǎng)所:_______________。(2)物質(zhì)變化:,葉綠體內(nèi)的基質(zhì),C5,2C3,(CH2O)+C5,(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,【核心突破】1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較:(1)區(qū)別:,(2)聯(lián)系:光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]、AT

13、P,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi,如圖所示:,2.光合作用過(guò)程中的物質(zhì)變化:(1)光合作用過(guò)程中C、H、O元素轉(zhuǎn)移途徑:,(2)光合作用總反應(yīng)式與C、H、O元素的去向:,【易錯(cuò)提醒】光合作用過(guò)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(lèi)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(lèi)囊體薄膜。,(3)光反應(yīng)階段必須是在有

14、光條件下進(jìn)行,而暗反應(yīng)階段有光無(wú)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(wú)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。,【易漏教材知識(shí)】P103“相關(guān)信息”光合作用過(guò)程中[H]與細(xì)胞呼吸過(guò)程中[H]的區(qū)別,光反應(yīng),三碳化合物的還原,【典題通關(guān)】1.(2018·沈陽(yáng)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(lái)自世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)78404095(　　)A.二氧

15、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,【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(lái)源于二氧化碳、氫來(lái)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(lái)源于二氧化碳。,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,(1)在“綠葉中色素的提取和分

16、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。,(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

17、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____________________________________。,【解題探究】(1)圖示信息:①為_(kāi)______________,②為_(kāi)_,③為_(kāi)_,④為_(kāi)___。(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,O2,C3,ATP,降低,降低,增加,【解析】(1)①為葉綠體中的色素,提取時(shí)常用無(wú)水乙

18、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。,(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(guò)程為光合作用和細(xì)胞呼吸,其場(chǎng)所為葉綠體、線(xiàn)粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。,答案:(1)無(wú)水乙醇　葉綠素a　胡蘿卜素(2)O2　三　(3)C3　增加(4)葉綠體、

19、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線(xiàn)粒體,【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(guò)影響[H]和ATP的含量影響暗反應(yīng)。,(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。,【方法規(guī)律】光照、CO

20、2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(guò)CO2的固定實(shí)現(xiàn),C3的消耗通過(guò)C3的還原實(shí)現(xiàn),如下圖所示:,由C5+CO2→2C3可知,細(xì)胞中C3、C5的含量變化相反。,(2)實(shí)例分析:,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.離體的葉綠體在光照下穩(wěn)定進(jìn)行光合作用時(shí),如果突然中斷CO2的供應(yīng),則短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3和C5相對(duì)含量的變化是(　　)A.C3增多、C5減少　　 B.

21、C3增多、C5增多C.C3減少、C5增多D.C3減少、C5減少,【解析】選C。CO2含量的改變直接影響暗反應(yīng)中二氧化碳的固定。CO2含量減少時(shí),CO2的固定減弱,生成的C3減少,而C3的還原反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,所以C3的相對(duì)含量減少;CO2的固定減弱,則C5消耗減少,剩余的C5相對(duì)增多,C3的還原反應(yīng)繼續(xù)生成C5,所以C5的相對(duì)含量增多。,2.(2018·遼源高一檢測(cè))光合作用過(guò)程包括光反應(yīng)和暗反應(yīng),如圖表示光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系

22、,下列敘述不正確的是(　　),A.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPHB.停止光照,葉綠體中ATP和NADPH含量下降C.ATP的移動(dòng)方向是由類(lèi)囊體到基質(zhì)D.植物在暗處可大量合成(CH2O),【解析】選D。由圖可知:光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH,A項(xiàng)正確;停止光照,光反應(yīng)停止,導(dǎo)致葉綠體中ATP和NADPH含量下降,B項(xiàng)正確;光反應(yīng)產(chǎn)生ATP,暗反應(yīng)消耗ATP,則ATP的移動(dòng)方向是由類(lèi)囊體到基質(zhì),C項(xiàng)正確;植物在暗處不能