高中生物能量之源光與光合作用二新人教必修

1、第第6 6課時能量之源課時能量之源光與光合作用光與光合作用二光合作用的原理和應(yīng)用二光合作用的原理和應(yīng)用1.了解光合作用的研究歷史。了解光合作用的研究歷史。2.說明光合作用以及對它的認(rèn)識過程。說明光合作用以及對它的認(rèn)識過程。3.解釋光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。解釋光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。4.舉例說明光合作用原理的應(yīng)用。舉例說明光合作用原理的應(yīng)用。5.嘗試探究影響光合作用的環(huán)境因素。嘗試探究影響光合作用的環(huán)境因素。6.簡述化能合成作用。簡述化能合成作用。1.1771年,普利斯特利證實植物可以更新空氣。2.1779年,英格豪斯證實:普利斯特利的實驗只有綠葉在_下才能更新空

2、氣。3.1785年,由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成,人們才明確綠葉在光下放出的是_,吸收的是_。4.1845年,梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律指出,植物在進(jìn)行光合作用時,把光能轉(zhuǎn)換成_儲存起來。5.1864年,薩克斯通過實驗證明綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了_。6.1939年,魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法證實:光合作用釋放的氧氣來自_。 7.20世紀(jì)40年代,卡爾文等探明了二氧化碳中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成_中碳的途徑。一、光合作用的探究歷程光O2CO2化學(xué)能淀粉水有機(jī)物1.場所:光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場所分別是_、_。2.過程:光反應(yīng)過程的主要變化是_吸收光能,并且利用轉(zhuǎn)化的光能完成兩步重要的化學(xué)反應(yīng):一是水分解成_和

3、_;二是合成了_。暗反應(yīng)階段的主要變化也是兩步重要的化學(xué)反應(yīng):一是_的固定,即從外界空氣中進(jìn)入葉綠體的CO2與_結(jié)合形成_;二是_在_等條件下還原成_和_。葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中二、光合作用的過程色素類囊體的薄膜上O2ATPHCO21112131415C5C3ATP、H和酶有機(jī)物C51617181920C3三、化能合成作用概念:能夠利用體外環(huán)境中的某些_氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物,叫作化能合成作用。21無機(jī)物1.生物圈中維持二氧化碳與氧氣相對平衡的生命活動主要是什么? 它們是如何影響空氣中二氧化碳與氧氣相對平衡的? 光合作用和呼吸作用。光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣,呼吸作用吸收氧氣釋放二氧化碳,

4、當(dāng)吸收和釋放的氧氣以及吸收和釋放的二氧化碳的量都相當(dāng)時,就會達(dá)到一個相對平衡的狀態(tài)。答案：答案： 2.下圖是證明光合作用產(chǎn)生淀粉的實驗,其中需將植物先進(jìn)行黑暗處理、對實驗葉片進(jìn)行遮光和照光處理,以及對實驗葉片進(jìn)行酒精脫色處理。什么是黑暗處理?酒精脫色處理后葉片呈現(xiàn)何種顏色?滴加碘液后,出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么?答案：答案： 黑暗處理就是將植物放在無光環(huán)境中,以便植物消耗完光合作用合成的有機(jī)物,也叫饑餓處理;酒精脫色處理后葉片呈黃白色;滴加碘液后,葉片遮光部分不變藍(lán)色,見光部分變藍(lán)色。3.光合作用光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的實質(zhì)是什么?什么是化能合成作用?答案：答案： 光反應(yīng)的實質(zhì)是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的化學(xué)

5、能,并放出O2;暗反應(yīng)的實質(zhì)是把不穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能并固定CO2形成有機(jī)物?；芎铣勺饔檬侵咐铆h(huán)境中無機(jī)物氧化時釋放的能量將無機(jī)物二氧化碳和水合成有機(jī)物的過程,如硝化細(xì)菌等少數(shù)生物。4.凈光合速率、總光合速率與呼吸速率之間的數(shù)量關(guān)系是怎樣的?答案：答案：答案：答案： 光主要影響光合作用的光反應(yīng)階段,二氧化碳影響暗反應(yīng)階段。突然降低光照強(qiáng)度,C3的含量將增加;突然停止二氧化碳的供應(yīng),C3的含量將減少。凈光合速率=總光合速率-呼吸速率。5.光和二氧化碳主要影響光合作用的哪個階段?如果突然降低光照強(qiáng)度和突然停止二氧化碳的供應(yīng),則C3的含量將如何變化?1.什么叫光合作用?寫出光合作用總的

6、化學(xué)反應(yīng)式。知識點一：光合作用過程解讀知識點一：光合作用過程解讀 綠色植物通過葉綠體,利用光能,把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲藏能量的有機(jī)物,同時釋放O2的過程,叫作光合作用,可用以下化學(xué)反應(yīng)式表示:答案：答案：CO2+2H2O(CH2O)+O2+H2O2.光合作用的過程可分為哪兩個階段?發(fā)生的場所分別是什么?各階段主要進(jìn)行的生理過程分別是什么? 光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。前者在葉綠體的類囊體的薄膜上進(jìn)行,包括水在光下分解成O2和H,ADP形成ATP。后者在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行,包括CO2的固定,形成C3,C3的進(jìn)一步還原形成糖類和C5。答案：答案：3.說出光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系。

7、答案：答案： 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H和ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。沒有光反應(yīng),暗反應(yīng)無法進(jìn)行;沒有暗反應(yīng),有機(jī)物無法合成。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段,暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù),是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。4.暗反應(yīng)是在暗處進(jìn)行的嗎?為何稱為暗反應(yīng)階段?光合作用兩個階段能量轉(zhuǎn)換的形式如何? 不是。這個階段中的化學(xué)反應(yīng),沒有光也能進(jìn)行,所以稱為暗反應(yīng),也就是說暗反應(yīng)在有光無光時均能進(jìn)行。光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能,在暗反應(yīng)階段中轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在光合作用的產(chǎn)物中。答案：答案：知識總結(jié)知識總結(jié)學(xué)習(xí)光合作用過程時學(xué)習(xí)光合作用過程時,可結(jié)合光合作用圖解理解掌握可結(jié)合光合作用圖解

8、理解掌握光反應(yīng)、暗反應(yīng)階段中的物質(zhì)變化和能量變化光反應(yīng)、暗反應(yīng)階段中的物質(zhì)變化和能量變化,認(rèn)識兩階認(rèn)識兩階段之間的密切聯(lián)系。掌握分析反應(yīng)物段之間的密切聯(lián)系。掌握分析反應(yīng)物CO2和和H2O所發(fā)生所發(fā)生的變化的變化,追蹤反應(yīng)物中各原子轉(zhuǎn)移途徑追蹤反應(yīng)物中各原子轉(zhuǎn)移途徑,并在生成物中找并在生成物中找到這些元素的位置。盡管光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的場到這些元素的位置。盡管光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的場所、條件等不同所、條件等不同,但暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供但暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供H和和ATP,通通過對比過對比,對光合作用過程的理解就不會只是停留在概念、對光合作用過程的理解就不會只是停留在概念、公式的層面上公式的層

9、面上,解題時就會得心應(yīng)手。解題時就會得心應(yīng)手。知識點二：光合作用與有氧呼吸的關(guān)系及其影響因素知識點二：光合作用與有氧呼吸的關(guān)系及其影響因素1.光合作用與有氧呼吸有何聯(lián)系?綠色植物晚上能否進(jìn)行光合作用、有氧呼吸? 二者的聯(lián)系是光合作用為有氧呼吸提供物質(zhì)基礎(chǔ)有機(jī)物和O2;有氧呼吸為光合作用提供CO2。綠色植物晚上能進(jìn)行有氧呼吸,不能進(jìn)行光合作用。 通常以一定時間內(nèi)CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等產(chǎn)物的生成量來定量表示光合作用的速率。影響光合作用的外界因素主要有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等。答案：答案：2.通常以什么來定量表示光合作用的速率?影響光合作用的外界因素主要有哪些?答案：答案：3.

10、測定呼吸速率的方法是將植物置于黑暗中,測定容器內(nèi)CO2的增加量、O2或有機(jī)物的減少量。那么表觀(凈)光合速率又是如何測定的呢? 將植物置于光下,測定容器內(nèi)O2的增加量、CO2的減少量或有機(jī)物的增加量。 通常以一定時間內(nèi)CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等產(chǎn)物的生成量來定量表示光合作用的速率。影響光合作用的外界因素主要有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等。答案：答案：4.光合作用與呼吸作用在物質(zhì)代謝和能量代謝方面有什么區(qū)別?答案：答案：知識總結(jié)知識總結(jié)該知識點是細(xì)胞代謝的難點內(nèi)容該知識點是細(xì)胞代謝的難點內(nèi)容,光合作用與有氧呼吸光合作用與有氧呼吸在物質(zhì)方面的變化是相反的在物質(zhì)方面的變化是相反的,在植

11、物的新陳代謝中在植物的新陳代謝中,二者緊密二者緊密聯(lián)系。在學(xué)習(xí)過程中聯(lián)系。在學(xué)習(xí)過程中,需達(dá)到三個具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)需達(dá)到三個具體的學(xué)習(xí)目標(biāo):一是結(jié)合一是結(jié)合圖解圖解,要清楚表觀光合速率、真正光合速率與呼吸速率三者要清楚表觀光合速率、真正光合速率與呼吸速率三者之間的關(guān)系之間的關(guān)系,明確圖中特殊點的生物學(xué)含義明確圖中特殊點的生物學(xué)含義;二是結(jié)合光合作二是結(jié)合光合作用的過程用的過程,理解外界因素變化對理解外界因素變化對C3、C5等含量的影響等含量的影響;三是理三是理解掌握綠色細(xì)胞中光合速率與有氧呼吸速率大小判斷的方法。解掌握綠色細(xì)胞中光合速率與有氧呼吸速率大小判斷的方法。例例1 根據(jù)下圖光合作用圖解回

12、答下列問題: 【解析】圖中的1、2、3、4分別表示H2O、O2、H和ATP。ATP(1)葉綠素分子利用所吸收的光能首先將 _分解成_和_。(2)暗反應(yīng)階段發(fā)生的兩個主要的化學(xué)變化是_和_。(3)暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供_、_和多種酶的_。1H2OHO2CO2的固定C3的還原H催化技巧歸納技巧歸納解此題的關(guān)鍵是掌握光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段所發(fā)生的物質(zhì)、能解此題的關(guān)鍵是掌握光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段所發(fā)生的物質(zhì)、能量的變化情況及反應(yīng)條件、場所及兩階段的關(guān)系。注意光反應(yīng)的產(chǎn)物量的變化情況及反應(yīng)條件、場所及兩階段的關(guān)系。注意光反應(yīng)的產(chǎn)物HH和和ATPATP要用于暗反應(yīng)中要用于暗反應(yīng)中C3C3的還原的還原, ,此

13、過程還伴有水的生成。此過程還伴有水的生成。例例2 2 下圖表示A、B兩種植物光合速率隨光照強(qiáng)度改變的變化曲線,請分析回答:A(1)在較長時間連續(xù)陰雨的環(huán)境中,生長受到顯著影響的植物是_。(2)圖中的“a”點表示_。如果以缺鎂的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)A植物幼苗,則b點的移動方向是_。(3)c點時,葉綠體中ADP的移動方向是從_向_移動。植物的呼吸速率向右葉綠體基質(zhì)類囊體薄膜(4)在其他外界因素都適宜的情況下,b點與c點相比較,c點時葉肉細(xì)胞中C3的含量_。(填“高”、“低”或“基本一致”)(5)當(dāng)光照強(qiáng)度為g時,比較植物A、B的有機(jī)物積累速率M1、M2的大小和有機(jī)物合成速率N1、N2的大小,結(jié)果應(yīng)分別為

14、:M1_M2、N1_N2。(填“”、“=”或“”)=低【解析】c點與b點相比,光照強(qiáng)度更強(qiáng),產(chǎn)生的H更多,從而消耗的C3更多,因此c點時細(xì)胞中的C3比b點時低。技巧歸納技巧歸納光合作用的場所是葉綠體光合作用的場所是葉綠體,有氧呼吸的主要場所是線粒有氧呼吸的主要場所是線粒體。一般而言體。一般而言,若比較某植物綠色細(xì)胞光合速率與有氧呼吸若比較某植物綠色細(xì)胞光合速率與有氧呼吸速率的大小速率的大小,則可觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖中則可觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖中CO2或或O2的來源和的來源和去向。葉綠體吸收去向。葉綠體吸收CO2,線粒體釋放線粒體釋放CO2,當(dāng)葉綠體吸收的當(dāng)葉綠體吸收的CO2只來自線粒體只來自線粒體,

15、線粒體釋放的線粒體釋放的CO2只提供給葉綠體而不只提供給葉綠體而不釋放到細(xì)胞外釋放到細(xì)胞外,則可表示兩者速率相等則可表示兩者速率相等;當(dāng)葉綠體吸收的當(dāng)葉綠體吸收的CO2除來自線粒體外除來自線粒體外,還來自細(xì)胞外還來自細(xì)胞外(外界外界),則可表示光合速率大于則可表示光合速率大于有氧呼吸速率。有氧呼吸速率。1.歷經(jīng)一個半世紀(jì),經(jīng)過許多科學(xué)家的實驗,才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物,在下面幾個著名實驗中,相關(guān)敘述正確的是()。A.普里斯特利指出了植物更新空氣且光在這個過程中起關(guān)鍵作用B.薩克斯的實驗中,葉片在暗處放置幾小時的目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)C.恩格爾曼的實驗中,定量分析了水綿光

16、合作用生成的氧氣量D.魯賓和卡門的實驗中,用18O標(biāo)記CO2,證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于H2O而不是CO2B 普里斯特利指出了植物更新空氣,并不知道光在這個過程中起關(guān)鍵作用;恩格爾曼的實驗?zāi)軌蜃C明氧氣由葉綠體釋放出來,并不能定量分析光合作用生成的氧氣量;魯賓和卡門的實驗中,用18O分別標(biāo)記H2O和CO2,證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于H2O而不是CO2,用18O標(biāo)記CO2屬于對照組。解析解析 2.光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。下列有關(guān)敘述正確的是()。A.光反應(yīng)不需要酶,暗反應(yīng)需要酶 B.光反應(yīng)消耗水,暗反應(yīng)消耗ATPC.光反應(yīng)固定CO2,暗反應(yīng)還原CO2D.光反應(yīng)儲存能量,暗反應(yīng)

17、釋放能量B 解析解析 光反應(yīng)進(jìn)行的條件是需要水、光照和色素,暗反應(yīng)進(jìn)行的條件是需要ATP和H。3.下圖為葉綠體結(jié)構(gòu)與功能示意圖,下列說法錯誤的是()。D解析解析 A.結(jié)構(gòu)A中的能量變化是光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能B.供給14CO2,放射性出現(xiàn)的順序為CO2C3甲C.結(jié)構(gòu)A釋放的O2可進(jìn)入線粒體中D.如果突然停止CO2的供應(yīng),短時間內(nèi)C3的含量將會增加在光合作用中,CO2首先和C5生成C3,如果突然停止CO2的供應(yīng),則C3生成量減少,而其消耗量不變,因此C3含量減少;而C5由于無法與CO2結(jié)合,其消耗量減少,而其生成量基本不變,因此其積累量短期內(nèi)會增加。4.右圖表示某種植物在不同光照強(qiáng)度下,光合

18、速率受CO2濃度影響的變化曲線。b點與c點相比較,b點時葉肉細(xì)胞中C5的含量是()。 A.高B.基本一致 C.低D.無法判斷A 解析解析 b點與c點相比較,CO2濃度相同,CO2的固定消耗C5、形成C3的量相同,但b點光照強(qiáng)度相對較強(qiáng),光反應(yīng)的產(chǎn)物的生成量相對較多,還原C3、形成C5的量相對較多,所以b點時葉肉細(xì)胞中C5的含量比c點時的高。2.下圖是證明光合作用產(chǎn)生淀粉的實驗,其中需將植物先進(jìn)行黑暗處理、對實驗葉片進(jìn)行遮光和照光處理,以及對實驗葉片進(jìn)行酒精脫色處理。什么是黑暗處理?酒精脫色處理后葉片呈現(xiàn)何種顏色?滴加碘液后,出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么?答案：答案： 黑暗處理就是將植物放在無光環(huán)境中,以便

19、植物消耗完光合作用合成的有機(jī)物,也叫饑餓處理;酒精脫色處理后葉片呈黃白色;滴加碘液后,葉片遮光部分不變藍(lán)色,見光部分變藍(lán)色。2.光合作用的過程可分為哪兩個階段?發(fā)生的場所分別是什么?各階段主要進(jìn)行的生理過程分別是什么? 光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。前者在葉綠體的類囊體的薄膜上進(jìn)行,包括水在光下分解成O2和H,ADP形成ATP。后者在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行,包括CO2的固定,形成C3,C3的進(jìn)一步還原形成糖類和C5。答案：答案：3.說出光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系。答案：答案： 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H和ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。沒有光反應(yīng),暗反應(yīng)無法進(jìn)行;沒有暗反應(yīng),有機(jī)物無

20、法合成。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段,暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù),是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。4.暗反應(yīng)是在暗處進(jìn)行的嗎?為何稱為暗反應(yīng)階段?光合作用兩個階段能量轉(zhuǎn)換的形式如何? 不是。這個階段中的化學(xué)反應(yīng),沒有光也能進(jìn)行,所以稱為暗反應(yīng),也就是說暗反應(yīng)在有光無光時均能進(jìn)行。光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能,在暗反應(yīng)階段中轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在光合作用的產(chǎn)物中。答案：答案：技巧歸納技巧歸納光合作用的場所是葉綠體光合作用的場所是葉綠體,有氧呼吸的主要場所是線粒有氧呼吸的主要場所是線粒體。一般而言體。一般而言,若比較某植物綠色細(xì)胞光合速率與有氧呼吸若比較某植物綠色細(xì)胞光合速率與有氧呼吸速率的大小速率的大小,則可觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖中則可觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖中CO2或或O2的來源和的來源和去向。葉綠體吸收去向。葉綠體吸收CO2,線粒體釋放線粒體釋放CO2,當(dāng)葉