2018-2019学年高中生物 第五章 细胞的能量供应和利用 光合作用的探究历程和过程课件 新人教版必修1.ppt

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,知识点一光合作用的概念及探究历程【自主预习】1.光合作用的概念:,叶绿体,二氧化碳,氧气,光能,有机物,2.光合作用的探究历程:(1)普利斯特利的植物更新空气实验:实验过程及现象:,窒息死亡,不易窒息死亡,实验结论:_。,植物能更新空气,(2)萨克斯实验:实验过程:,实验结论:光合作用的产物是_。,变深蓝色,淀粉,(3)鲁宾和卡门实验:探究方法:_。实验过程及结论:,同位素标记法,水,(4)卡尔文循环。探究方法:_。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。实验结论。碳的转化途径:14CO2+C5_(14CH2O),同位素标记法,14C3,【点拨】(1)普利斯特利实验:缺少空白对照,实验结果说服力不强,应将点燃的蜡烛和小鼠分别置于玻璃罩内,作为空白对照;没有认识到光在植物更新空气中的作用,而将空气的更新归因于植物的生长;,由于当时科学发展水平的限制,没有明确植物更新气体的成分。,(2)萨克斯实验:实验的关键是饥饿处理,使叶片中的营养物质消耗掉,增强了实验的说服力;实验除证明光合作用的产物有淀粉外,还证明了光是光合作用的必要条件。,(3)对照实验设计:萨克斯实验:自身对照(同一实验对象的不同部位进行不同的处理:一半曝光,另一半遮光);鲁宾和卡门实验:相互对照(条件相同的两组材料,分别标记不同的物质:一组为H218O,另一组为C18O2)。,【拓展深化】对照实验与对比实验(1)对照实验。概念:除了一个因素不同之外,其他因素都保持不变的实验叫对照实验,通常分为实验组和对照组,实验组是接受实验变量处理的对象组,对照组也称为控制组,对实验假设而言,是不接受实验变量处理的对象组。,类型:按照对照内容和形式的不同,通常分为4种类型:空白对照、自身对照、条件对照和相互对照。实例:萨克斯的遮光实验。,(2)对比实验。概念:设置两个或两个以上的实验组,通过对比来分析探索某种因素和实验对象的关系,这样的实验叫对比实验。特点:对比实验范畴比对照实验小,因为其中任何两组之间实际上是一个对照实验。实例:一般适用于探究性实验,如探究酵母菌细胞呼吸方式的实验。,【典题通关】1.(2018吉安高一检测)下列实验中,科学家使用的方法不同于其他的是导学号78404094()A.恩格尔曼证明叶绿体是光合作用的场所B.科学家对分泌蛋白的合成和分泌过程的研究,C.鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水D.卡尔文探明CO2中的碳在光合作用中的转移途径,【解析】选A。恩格尔曼用极细的光束和好氧细菌做实验,证明叶绿体是光合作用的场所;科学家利用同位素标记法对分泌蛋白的合成和分泌过程进行了研究;鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水;卡尔文利用同位素标记法探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。,2.(2018宿迁高一检测)德国植物学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时,然后把此叶片一半遮光,一半曝光。经过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。这个实验的自变量是()A.有无光照B.光照时间C.光照强度D.是否产生淀粉,【解析】选A。叶片被遮光的一半不能进行光合作用制造淀粉,因此滴加碘液不变蓝色;叶片曝光的一半能进行光合作用制造淀粉,滴加碘液变蓝色,由此可推知该实验的自变量是有无光照。,【补偿训练】1.下列有关科学家探索光合作用的实验中,叙述错误的是()A.与黑藻相比,水绵更适宜用作探究光合作用场所的材料B.金鱼藻是水生生物,用于探究光合作用产物O2时,利于收集气体,C.卡尔文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径D.用银边天竺葵探究光合作用产物淀粉时,不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝,【解析】选D。与黑藻相比,水绵具有带状的叶绿体,更适宜用作探究光合作用场所的材料,A正确;金鱼藻是水生生物,用于探究光合作用产物O2时,利于收集气体,B正确;卡尔文利用小球藻,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正确;用银边天竺葵探究光合作用的产物淀粉时,必须脱色后加碘液,且叶片边缘不变蓝,D错误。,2.某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置48h后,用锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。在日光下照射一段时间,去除锡箔纸,用碘液染色法处理叶片,观察到叶片有的部位出现蓝色,有的没有出现蓝色。其中,没有出现蓝色的部位是()A.a、b和dB.a、c和eC.c、d和eD.b、c和e,【解析】选B。淀粉遇碘液会出现蓝色,出现蓝色说明叶片能进行光合作用产生淀粉,无蓝色说明叶片不能进行光合作用。能进行光合作用的部位需要含有叶绿素等光合色素,并接受光照。由图可知c和e遮光,不能进行光合作用,a虽然在光照条件下,但其本身是黄白色,没有叶绿素,不能进行光合作用,所以a、c和e都不会出现蓝色,故B正确。,知识点二光合作用的过程【自主预习】1.写出图中字母及序号所表示的物质或过程:,a._b._c._d._._._,O2,C3,CO2,H,光反应,暗反应,2.光反应:(1)场所:叶绿体的_上。(2)外界条件:_。(3)物质变化:,类囊体薄膜,光照,H+O2,(4)能量变化:光能_。,ATP中活跃的化学能,3.暗反应:(1)场所:_。(2)物质变化:,叶绿体内的基质,C5,2C3,(CH2O)+C5,(3)能量变化:活跃的化学能_。,有机物中稳定的化,学能,【核心突破】1.光反应和暗反应的比较:(1)区别:,(2)联系:光反应为暗反应提供H、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi,如图所示:,2.光合作用过程中的物质变化:(1)光合作用过程中C、H、O元素转移途径:,(2)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向:,【易错提醒】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,光反应阶段和暗反应阶段同时进行,不分先后。,【易漏教材知识】P103“相关信息”光合作用过程中H与细胞呼吸过程中H的区别,光反应,三碳化合物的还原,【典题通关】1.(2018沈阳高一检测)光合作用的产物葡萄糖分子中的碳、氢、氧分别来自导学号78404095()A.二氧化碳、反应水、产物水B.二氧化碳、二氧化碳、反应水C.二氧化碳、反应水、反应水D.二氧化碳、反应水、二氧化碳,【解析】选D。光合作用的原料为二氧化碳和水,则产物葡萄糖分子中的碳来源于二氧化碳、氢来源于水;水在光反应中生成H和氧气,即水中的氧全部生成氧气,故葡萄糖中的氧来源于二氧化碳。,2.(2017山西学考真题)如图为高等植物光合作用图解。请据图作答:导学号78404096,(1)在“绿叶中色素的提取和分离”实验中,提取常用的提取液是_。分离的色素中呈蓝绿色的色素是_。在滤纸上扩散速度最快的色素是_。(2)是_,可参与有氧呼吸的第_阶段。,(3)是_,突然停止光照时,该化合物含量会_(填“增加”或“减少”)。(4)在光照充足的条件下,该植物叶肉细胞内能产生的场所有_。,【解题探究】(1)图示信息:为_,为_,为_,为_。(2)关键知识:突然停止光照时,光反应速率_,C3的还原速率_,则细胞中C3含量_。,叶绿体中的色素,O2,C3,ATP,降低,降低,增加,【解析】(1)为叶绿体中的色素,提取时常用无水乙醇;叶绿素a为蓝绿色,胡萝卜素在层析液中溶解度最大,则其在滤纸上扩散速度最快。(2)为O2,可参与有氧呼吸的第三阶段。,(3)为C3,光照停止,导致光反应产生的ATP和H减少,暗反应中C3还原减弱,则细胞中C3含量增加。(4)为ATP,光照充足时,叶肉细胞中能产生ATP的过程为光合作用和细胞呼吸,其场所为叶绿体、线粒体和细胞质基质。,答案:(1)无水乙醇叶绿素a胡萝卜素(2)O2三(3)C3增加(4)叶绿体、细胞质基质、线粒体,【互动探究】(1)光照条件的改变如何影响暗反应的进行?提示:暗反应中C3的还原需要消耗光反应产生的H、ATP,光照条件的改变通过影响H和ATP的含量影响暗反应。,(2)在不改变光照条件,增加CO2浓度的情况下,试分析短时间内和含量如何变化。提示:CO2浓度增加,固定时消耗的C5增多,产生的C3增多,C3还原时消耗的ATP增多,故细胞中(C3)含量增多、(ATP)含量减少。,【方法规律】光照、CO2浓度变化时,细胞中C3、C5的变化规律(1)理论依据:细胞中C3的含量取决于C3的生成速率和C3的消耗速率。C3的生成通过CO2的固定实现,C3的消耗通过C3的还原实现,如下图所示:,由C5+CO22C3可知,细胞中C3、C5的含量变化相反。,(2)实例分析:,【补偿训练】1.离体的叶绿体在光照下稳定进行光合作用时,如果突然中断CO2的供应,则短时间内叶绿体中C3和C5相对含量的变化是()A.C3增多、C5减少B.C3增多、C5增多C.C3减少、C5增多D.C3减少、C5减少,【解析】选C。CO2含量的改变直接影响暗反应中二氧化碳的固定。CO2含量减少时,CO2的固定减弱,生成的C3减少,而C3的还原反应继续进行,所以C3的相对含量减少;CO2的固定减弱,则C5消耗减少,剩余的C5相对增多,C3的还原反应继续生成C5,所以C5的相对含量增多。,2.(2018辽源高一检测)光合作用过程包括光反应和暗反应,如图表示光反应与暗反应的关系,下列叙述不正确的是(),A.光反应为暗反应提供ATP和N