1、第2课时光合作用的原理学习目标核心素养1.了解光合作用的探究历程，说出光合作用的概念。2.掌握光合作用的光反应和暗反应过程以及二者的关系。1.生命观点：阐明在光合作用过程中物质与能量的变化，形成物质与能量观。2.科学思维：分析光合作用过程图示，归纳与概括光反应与暗反应过程及异同。3.科学探究：体验和学习光合作用的探究历程中的科学实验设计思路。知识点一探索光合作用原理的部分实验 1光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。2反应式：CO2H2O(CH2O)O23探索光合作用原理的部分实验4总结：通过以上实验得出：光合作用释放的氧气
2、中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一化学反应，而是分成光反应和暗反应两个阶段。希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？提示：是。因为希尔实验是在没有CO2的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。模拟鲁宾、卡门的实验时，能不能对同一实验中的CO2和H2O同时进行标记观察？提示：不能，CO2和H2O中的氧均标记，则难得出正确结论。题型一探索光合作用原理的部分实验例1科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是()A恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量B科学家发现甲醛是光合作用的原料C
3、希尔发现离体叶绿体在适宜条件下可释放O2D鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O解题分析恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成氧气，没有定量分析生成氧气的量，A错误；甲醛对植物有害，不能作为原料参与光合作用，B错误；鲁宾、卡门实验证明O2中的氧来自于H2O，D错误。答案C知识拓展同位素标记法的实验应用使用范围：可用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记HO，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O
4、2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O而不是来自于CO2。(2)标记特征化合物，探究生理过程，以研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。知识点二光合作用的过程 1光反应过程易漏边角(课本P103)相关信息水分解为氧和H的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递可用于NADP与H结合形成NADPH。2暗反应过程(1)美国科学家卡尔文用小球藻做的实验方法：同位素示踪法。过程：用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。为什么暗反应不能较长时间在黑暗条件下进行？提示：因为暗反应需要光反应
5、为其提供ATP、NADPH。光合作用中ADP的移动方向？提示：叶绿体基质类囊体。(2)暗反应过程注：C3是指三碳化合物3磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物核酮糖1,5二磷酸(RuBP)。3光反应与暗反应的关系上图说明：光反应为暗反应提供ATP、NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP。光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。光合作用产生的有机物，不仅供植物体自身利用，还养活了包括你我在内的所有异养生物。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。易漏边角(课本P104)相关信息光合作用的产物部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。结合光反应
6、和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止CO2供应，叶绿体中ATP、NADPH、C3和C5相对含量发生怎样的变化。提示：(1)CO2供应正常，光照停止时，ATP、NADPH、C3、C5的含量变化(2)光照正常，CO2供应停止C3、C5的含量变化题型二光合作用过程分析例2据下面光合作用图示判断，下列叙述不正确的是()A过程发生于叶绿体类囊体薄膜上，过程发生于叶绿体基质中B如用14C标记CO2来追踪光合作用过程中的碳原子，则14C的转移途径为14CO2C3糖类CNADPH既可作还原剂，也可为暗反应提供能量D不仅用于还原C3，还可用于矿质离子吸收等解题分析根据光合作用的过程判断分别表示NADPH、AT
7、P、CO2、(CH2O)、光反应和暗反应。光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中，A正确；光合作用过程中，CO2首先与C5相结合，形成C3，然后C3被还原形成糖类等有机物，B正确；NADPH既可作还原剂，也可为暗反应提供能量，C正确；光反应产生的ATP只用于暗反应，呼吸作用产生的ATP才能用于矿质离子吸收等生命活动，D错误。答案D例3离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短暂时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化是()AC3增多、C5减少 BC3增多、C5增多CC3减少、C5增多 DC3减少、C5减少解题分析若突然中断CO2供应，C3生成速率
8、下降，消耗速率不变，C3减少，C5生成速率不变，消耗速率下降，C5增多。答案C知识拓展同位素标记元素转移途径H：C：O：1光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是()A叶绿体类囊体的薄膜上进行光反应和暗反应B叶绿体类囊体的薄膜上进行暗反应，不进行光反应C叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应答案D解析光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体的基质中进行的。2以下反应过程在叶绿体基质中完成的变化有()H2OHO2 ATPADPPi能量2C3(CH2O)C5 CO2C52C3A BC D答案C解析H2OHO2发生在类囊体薄膜上，属于
9、光反应中的物质变化，不符合题意；光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中，此过程中需要消耗光反应产生的ATP，因此“ATPADPPi能量”发生在叶绿体基质中，符合题意；2C3(CH2O)C5的反应发生在叶绿体基质，即为暗反应中三碳化合物的还原，符合题意；CO2C52C3的反应发生在叶绿体基质，即为暗反应中二氧化碳的固定，符合题意。3如图为高等绿色植物光合作用图解，说法正确的是()A是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中B是O2，可参与有氧呼吸的第三阶段C是C3，能被氧化为(CH2O)D是ATP，在叶绿体基质中生成答案B解析表示光合色素，表示O2，表示C3，表示ATP。叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊
10、体薄膜上，A错误；有氧呼吸第三阶段，H与O2反应生成H2O，B正确；C3被NADPH还原形成有机物，C错误；光反应阶段形成ATP，场所是叶绿体的类囊体薄膜，D错误。4离体的叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，若改变某一条件，则叶绿体中ATP和O2的相对含量变化如图所示，则改变的条件是()A光照由强到弱，CO2供应不变B光照由弱到强，CO2供应不变C光照不变，CO2供应由充足到不足D光照不变，CO2供应由不足到充足答案C解析光反应利用光能将水分解，释放O2，同时合成ATP，暗反应消耗ATP将三碳化合物还原。图中O2相对含量降低，表明光反应减弱，而光反应减弱不会导致ATP相对含量增加，应是暗反应消耗
11、的ATP减少，导致ATP积累，从而限制了光反应，导致O2含量下降，由此可推测应是CO2供应减少。5如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题。(以下问题均用图中字母或相应文字回答)(1)甲指光合作用的_，乙指光合作用的_。(2)在炎热夏季中午，植物的“午休”现象发生的直接原因是_的供给不足。(3)在该过程中具有还原性的物质是_。若CO2停止供应，首先增加的是_。(4)能量转换的过程是光能_。(5)请写出光合作用的总反应式：_。请写出E生成F的反应式：_。(6)在D中，含量最少的是_，含量最多的是_。答案(1)光反应阶段暗反应阶段(2)CO2(3)C(4)E(ATP)、C(NADPH)L(有机
12、物)(5)CO2H2O(CH2O)O2ATPADPPi能量(6)胡萝卜素叶绿素a解析(1)据题图分析，甲是光合作用的光反应阶段，乙是光合作用的暗反应阶段。(2)植物“午休”现象的直接原因是植物为避免蒸腾作用过强而部分气孔关闭，二氧化碳供应不足。(3)光合作用过程中具有还原性的物质是C，即NADPH。CO2停止供应，五碳化合物(I)的消耗停止，短时间内其来源不变，所以首先增加的是五碳化合物(I)。(4)光合作用过程中能量转换的过程是光反应将光能转变为ATP和NADPH中的化学能，经暗反应转换为有机物中稳定的化学能。(5)光合作用的总反应式为CO2H2O(CH2O)O2。E是ATP，F是ADP和Pi，E生成F的反应式为ATPADPPi能量。(6)D是色素分子，含量最少的是胡萝卜素，最多的是叶绿素a。
