1、第5章 细胞的能量供应和利用二 光合作用的原理和应用第 1 课时 光合作用的探究历程和过程第5章 细胞的能量供应和利用1说明光合作用以及对它的认识过程。2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。(重点)知识点一 光合作用的概念及探究历程1光合作用的概念场所主要是_反应物_、水 条件光照、多种酶产物有机物、_ 能量来源_实质合成_、储存能量叶绿体二氧化碳氧气光能有机物阅读教材 P101P1022.光合作用的探究历程科学家实验过程及现象结论 普利斯特利密闭玻璃罩绿色植物蜡烛不易熄灭小鼠不死亡植物生长能_ 英格豪斯500 多次植物更新空气实验植物体只有存在绿叶且在_条件下才能更新空气更新空气有光科
2、学家实验过程及现象结论 梅耶根据能量转化和守恒定律得出光合作用时光能转换成_储存起来 萨克斯绿叶暗处放置几小时 一半曝光一半遮光碘蒸气处理曝光处变深蓝色，遮光处无颜色变化光合作用的产物除 O2 外还有_ 化学能淀粉科学家实验过程及现象结论 鲁宾和卡门光合作用释放的氧气来自_ 卡尔文用 14C 标记的 14CO2，供小球藻光合作用，追踪放射性CO2 中的碳在光合作用中转化为_中的碳水有机物1萨克斯实验(1)设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色的变化。(2)实验的关键是饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，避免对实验结果的干扰。(3)本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时，还证明了光照是
3、光合作用的必要条件。2鲁宾和卡门实验(1)巧妙之处：两组实验相互对照直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化碳中的氧。(2)自变量为被标记的 C18O2和 H 182O，因变量是 O2的放射性。3卡尔文循环(1)探究方法同位素标记法用 14C 标记 CO2，追踪检测放射性，探明了 CO2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。(2)结论碳的转化途径：14CO2C514C3(14CH2O)。提醒 萨克斯和鲁宾、卡门实验对照方式不同萨克斯实验的对照方式为自身对照(一半曝光与另一半遮光)；而鲁宾和卡门实验的对照方式为相互对照(通过标记不同的物质：H 182O 与 C18O2)。1历经一个半
4、世纪，科学家们做过许多实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。在下列几个著名实验中，相关叙述错误的是()A普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气B萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件C恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的 O2 量D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 O2 来自 H2O 而不是 CO2解析：选C。恩格尔曼的实验能够证明 O2由叶绿体释放出来，叶绿体是进行光合作用的场所，但不能定量分析光合作用生成的 O2 量。2德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后，再把叶片的一部分遮光，
5、其他部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是()本实验未设对照组有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因实验初始时遮光和曝光区域均应达到无淀粉状态实验证明叶绿体利用光照将 CO2 转变成了淀粉A BCD解析：选 A。本实验中曝光部分能够变蓝是因为产生了淀粉，遮光部分不变蓝是因为没有产生淀粉，因此本实验的自变量是光照，充分说明叶片在光照下能产生淀粉；而 CO2 对本实验结果的影响未作研究。知识点二 光合作用的过程阅读教材 P103P1041光反应(图示过程)(1)场所：叶绿体_上。(2)条件：_等。(3)物
6、质变化：将水分解为_，将 ADP 和 Pi 合成ATP。(4)能量变化：光能转变为储存在_。类囊体的薄膜光、色素、酶氧和HATP 中的化学能2暗反应(图示过程)(1)场所：_中。(2)条件：_。(3)物质变化CO2 的固定：C5CO2酶_。C3 的还原：C3H酶ATP(CH2O)C5。ATP酶_。(4)能 量 变 化：ATP 中 活 跃 的 化 学 能 转 变 为 有 机 物 中_。叶绿体内的基质酶、H、ATP2C3ADPPi稳定的化学能3光合作用总的反应式_。CO2H2O光能叶绿体(CH2O)O2点拨 在光反应过程中，色素吸收光能不需要酶的催化。4光反应与暗反应之间的联系光反应为暗反应提供_
7、，暗反应为光反应提供_。H、ATPADP 和 Pi1光反应和暗反应的比较项目光反应暗反应 实质光能转化为化学能，并释放出 O2同化 CO2，合成有机物 需要条件外界条件：光照；内部条件：色素、酶不需要光照；内部条件：酶 反应场所叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质内 项目光反应暗反应 物质变化水的光解：水分解成H和O2ATP 的合成：在相关酶的作用下，ADP 和 Pi 形成 ATPCO2 的固定：CO2C5酶2C3C3 的还原：2C3酶(CH2O)C5 能量变化光能活跃的化学能活跃的化学能有机物中稳定的化学能 相应产物O2、ATP 和H糖类等有机物2.光合作用过程中的物质变化(1)光合作用过程中 C
8、、H、O 元素转移途径3H 182O光反应18O23H暗反应(C3H2O)3H2O14C18O2CO2固定214C3C3还原(14CH 182O)H 182O(2)光合作用总反应式与 C、H、O 元素的去向提醒 光合作用过程的四点提醒(1)叶绿体的内膜既不参与光反应，也不参与暗反应。(2)光反应阶段为暗反应提供 ATP、H，ATP 从类囊体薄膜移向叶绿体基质。而暗反应则为光反应提供 ADP 和 Pi，ADP从叶绿体基质移向类囊体薄膜。(3)光反应阶段必须是在有光条件下进行，而暗反应阶段有光无光都能进行，但需光反应提供的H和 ATP，故暗反应不能长期在无光环境中进行。(4)在自然条件下，光反应阶
9、段和暗反应阶段同时进行，不分先后。1(2019泰州高一检测)下图表示光合作用的过程，其中、表示光合作用的两个阶段，a、b 表示相关物质。下列相关叙述正确的是()A阶段表示暗反应B阶段表示光反应C物质 a 表示HD物质 b 表示 C3解析：选 C。图中阶段需要光照，属于光合作用的光反应阶段；图中阶段能够发生 CO2 的固定，并且生成糖类等有机物，属于光合作用的暗反应阶段；光反应中，水的光解产生氧气和H，因此物质 a 表示H；在光反应阶段，ADPPi能量ATP，故图中 b 表示 ATP。2(2019辽宁省实验中学高一期末)科学家提取植物细胞中的叶绿体，用高速离心法打破叶绿体膜后，分离出类囊体和基质
10、，在不同条件下进行实验(如表所示)，用来研究光合作用过程，下列选项中各试管得到的产物情况正确的是(注：表中的“”表示“添加”，“”表示“不添加”)()试管叶绿体结构光照C18O2ATP、H五碳化合物 甲类囊体乙基质丙基质 丁基质和类囊体A甲试管可得到 18O2B乙试管可得到 18O2 标记的葡萄糖C丙试管可得到葡萄糖D丁试管可得到 18O2 和葡萄糖答案：B知识点三 外界条件突然改变，H、C5、ATP 等物质的变化规律条件C3C5H和ATP(CH2O)合成量模型分析 光照强度由强到弱，CO2 供应不变增加减少减少减少 条件C3C5H和ATP(CH2O)合成量模型分析 光照强度由弱到强，CO2
11、供应不变减少增加增加增加 条件C3C5H和ATP(CH2O)合成量模型分析 CO2 量由充足到不足，光照不变减少增加增加减少 条件C3C5H和ATP(CH2O)合成量模型分析 CO2 量由不足到充足，光照不变增加减少减少增加 提醒(1)以上各种物质的含量变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含量的变化。(2)以上各物质变化中，C3 和 C5 含量的变化总是相反的，H和 ATP 含量的变化总是一致的。1进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中H的含量相对稳定，在如图中 a 点时突然停止供给 CO2，能表示叶绿体中H含量变化的曲线是()解析：选 B。突然停止供给 CO2，暗反应受到抑制，光反应
12、产生的H消耗量减少，H积累量增多。2(2016高考天津卷改编)在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是()A红光，ATP 下降B红光，未被还原的 C3 上升C绿光，H下降D绿光，C5 上升解析：选 C。植物光合作用主要利用的是红光和蓝紫光，对绿光的利用很少。突然改用光照强度与白光相同的红光照射后，光反应速率加快，产物H和 ATP 上升，进而 C3 的还原过程加快，未被还原的 C3 下降，A、B 错误；而改用光照强度与白光相同的绿光照射后，光反应速率减慢，产物H和ATP 下降，进而 C3 的还原过程减慢，C5 下降，C 正确，D错误。核心知识小结 要点回眸核心知识小结 答题必备光合作用的实质是合成有机物，储存能量；而呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量。光合作用的反应式：CO2H2O光能叶绿体(CH2O)O2。光反应的场所是类囊体薄膜，产物是 O2、H和 ATP。暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。核心知识小结 光合作用中的物质转变(1)14CO214C3(14CH2O)；(2)H 182 O18O2。光合作用的能量转变：光能ATP 中活跃的化学能有机物中稳定的化学能。本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放