2020-2021学年-人教版-光合作用的探究历程和过程-教案

课时2光合作用的探究历程和过程[学习目标]1.说出光合作用的探究历程;2.说明光合作用的概念、过程。知识点一光合作用的探究历程阅读教材第101～102页,完成以下填空:科学家实验过程或依据实验结论1771年普利斯特利密闭玻璃罩+绿色植物+植物可以更新空气1779年英格豪斯500屡次植物更新空气实验在阳光照射下,植物体只有绿叶才能更新空气1845年梅耶根据能量转化和守恒定律光合作用把光能转换成化学能储存起来1864年萨克斯绿叶→暗处放置→叶片一半曝光、一半遮光→碘蒸气处理→颜色变化(曝光处呈深蓝色)植物叶片在光合作用中产生了淀粉1941年鲁宾和卡门光合作用释放的O2全部来自于H2O20世纪40年代卡尔文用14C标记CO2探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,即卡尔文循环要点光合作用的探究历程中的几个重要实验分析历经一个半世纪,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。在以下几个著名实验中,相关表达不正确的选项是(C)2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提示: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。[归纳总结]光合作用的探究历程中的几个重要实验分析(1)实验过程:绿叶(2)实验分析: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,防止对实验结果的干扰。③本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时,还证明了光照是光合作用的必要条件。(1)巧妙之处:两组实验相互对照直观地表现出氧气是来自于水中的氧,而不是来自于二氧化碳中的氧。(2)自变量为被标记的C18O2和O,因变量是O2的放射性。(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:14CO2+C5→14C3→(14CH2O)。萨克斯和鲁宾、卡门实验对照方式有什么不同?提示:萨克斯实验和鲁宾及卡门实验的对照设计方法是不相同的。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(标记不同的物质:O与C18O2)。知识点二光合作用的过程阅读教材第103～104页,完成以下填空:比拟工程光反响暗反响区别实质光能转换为化学能,并放出O2固定CO2,形成有机物时间长短短促较缓慢需要条件色素、光照、酶不需要色素和光照,需要多种酶反响场所叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体的基质中物质变化①水的光解:水分解生成[H]和O2;②ATP的合成:在相关酶的作用下ADP和Pi形成ATP①CO2的固定:CO2+C5→2C3;②C3的复原:2C3→(CH2O)+C5③ATPADP+Pi能量变化光能→ATP中活泼的化学能ATP中活泼的化学能→有机物中稳定的化学能相应产物O2、ATP和[H]葡萄糖等有机物联系物质联系(1)光反响为暗反响提供[H]和ATP;暗反响为光反响提供ADP和Pi,即两个反响阶段相辅相成,密切联系。(2)没有光反响,暗反响缺乏[H]和ATP,无法进行;暗反响受阻,光反响因产物积累也不能正常进行。可见,二者相互制约。能量联系光反响将光能转化为储存在ATP中活泼的化学能,暗反响再将ATP中活泼的化学能转化为储存在有机物中稳定的化学能CO2+H2O(CH2O)+O2暗反响阶段有光无光都可以进行,是否可以说暗反响与光反响没有关系?提示:不可以。因为光反响是暗反响的根底,为暗反响提供ATP和[H],如果没有光反响那么暗反响不能长时间进行。要点1光合作用的过程如图1表示光合作用局部过程的图解,图2表示改变光照后,与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线。根据图答复:(1)图1中A表示的物质是[H],它由水在光下分解产生,其作用主要是用于C3的复原。(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自太阳光能。假设用放射性同位素标记14CO2,那么14C最终进入的物质是(CH2O)。(3)图2中曲线a表示的化合物是C3,在无光照时,其含量迅速上升的原因是CO2与C5结合形成C3和C3不能被复原。(4)曲线b表示的化合物是C5,在无光照时,其含量下降的原因是C5与CO2结合形成C3,且C3不能被复原为C5。[归纳总结]光合作用过程中元素转移及各物质含量的变化规律分析(1)光合作用过程中元素转移途径①3O②14C18O2214C3(14CO)+O(2)外界条件(如光照、CO2浓度等)改变时,光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的变化条件C3C5[H]和ATP模型分析光照由强到弱,CO2供给不变增加减少减少或没有光照由弱到强,CO2供给不变减少增加增加光照不变,CO2由充足到缺乏减少增加增加光照不变,CO2由缺乏到充足增加减少减少要点2光合作用和细胞呼吸的联系与区别如图表示植物叶肉细胞的两个重要生理过程,以下表达不正确的选项是(B)A.a、c过程产生[H]时也产生ATPB.甲、乙过程中[H]产生的场所相同C.甲中的[H]用于复原C3D.乙中的[H]最终在线粒体内膜上被利用提示:分析图示可知:a、b、c、d分别表示光反响中的水在光下分解、暗反响过程中的CO2固定和C3的复原、有氧呼吸的第一和第二阶段、有氧呼吸的第三阶段。综上分析,a、c过程产生[H]时也产生ATP;甲为光合作用,乙为有氧呼吸,因此甲、乙过程中[H]产生的场所不同;甲中的[H]即光反响产生的[H]可用于复原C3;乙中的[H]即有氧呼吸的第一和第二阶段产生的[H],最终在线粒体内膜上参与有氧呼吸的第三阶段而被利用。[归纳总结]光合作用和细胞呼吸的联系与区别(1)图示两者联系(2)表解两者区别工程光合作用细胞呼吸场所主要发生在植物细胞内的叶绿体细胞质基质和线粒体或细胞质基质条件只在光下进行有光、无光都能进行能量变化光能→ATP中活泼的化学能→有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能→ATP中活泼的化学能+热能实质合成有机物,储存能量分解有机物,释放能量范围含叶绿体的植物细胞和光合细菌所有活细胞联系核心知识小结[要点整合][关键语句]1.光合作用的反响式:CO2+H2O(CH2O)+O2。2.光合作用分为光反响和暗反响两个阶段。光反响的场所是类囊体薄膜,条件有:光、色素、酶、水、ADP、Pi,产物是O2、[H]和ATP。暗反响的场所是叶绿体基质,条件有:多种酶、[H]、ATP、CO2、C5,产物是糖类等物质。3.光合作用中的物质转变:(1)14CO2→14C3→(14CH2O);(2)O→18O2。4.光合作用的能量转变:光能→ATP中活泼的化学能→有机物中稳定的化学能。1.20世纪40年代,美国科学家鲁宾和卡门利用氧的同位素18O分别标记水和二氧化碳,使它们分别成为O和C18O2,然后进行如下图的两组光合作用实验(容器中为一种低等绿色植物小球藻悬液)。以下说法正确的选项是(C)A.两个装置,一个置于光下,一个置于暗处,放置相同时间B.假设两容器在光下放置相同时间,甲容器释放的氧气有放射性2改成溶解5%NaHCO3,会增加实验的可靠性2解析:比照甲、乙两组实验装置图,发现图中已呈现了变量,如果再将两装置一个置于光下,一个置于暗处相同时间,就不符合实验的单一变量原那么;鲁宾和卡门的实验目的是研究光合作用释放的氧气中氧的来源。2.如图为叶绿体的结构与功能示意图,以下说法错误的选项是(D)14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C3→甲解析:叶绿体中的色素主要分布于类囊体的薄膜上。3.在适宜反响条件下,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。以下是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的选项是(C)A.红光,ATP含量下降B.红光,未被复原的C3含量上升C.绿光,[H]含量下降D.绿光,C5含量上升解析:叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光。假设由白光突然改用光照强度与白光相同的红光,那么可利用的光增加,光反响增强,ATP含量增加,未被复原的C3减少;叶绿体色素对绿光吸收最少,假设由白光突然改用光照强度与白光相同的绿光,可导致光反响速率减慢,光反响产生的[H]和ATP减少,而短时间内暗反响仍以原来的速率进行,消耗[H]和ATP,故短时间内[H]含量会下降;同理,绿光下由于[H]和ATP含量下降,导致C3被复原为C5的速率减慢,而暗反响中CO2的固定以原来的速率消耗C5,故短时间内C5的含量会下降。4.如图表示植物细胞内的物质转化过程,以下分析不正确的选项是(A)A.发生在生物膜上的生理过程有a、c、dB.有ATP产生的生理过程是b、c、dC.人体细胞内具有的过程是b、dD.在光照充足、条件适宜的条件时,a强于b,c强于d解析:a表示光合作用的暗反响阶段,b表示有氧呼吸第一、二阶段,c表示光合作用的光反响阶段,d表示有氧呼吸第三阶段。四个过程中a过程的场所是叶绿体基质;b过程的有氧呼吸第一阶段发生的场所是细胞质基质,有氧呼吸第二阶段发生的场所是线粒体基质,二者都不是在生物膜上发生的。5.如图是生态系统中主要由生产者所进行的某种活动,据图完成问题:(1)该生理活动的名称是。(2)它主要是在叶肉细胞内被称为的细胞器中进行的。(3)图中字母A、B、C各自所代表的物质是A,B,C。(4)需要消耗物质A和B的生理过程③的名称是。(5)图中编号①所表示