2020高中生物第四章第二节光合作用第1课时解开光合作用之谜和光合作用的过程学案1 7页

第1课时　解开光合作用之谜和光合作用的过程 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　1.1771年英国的普利斯特莱通过植物和动物之间进行 气体交换的实验得出植物生长需要吸收CO2，同时 释放O2。‎ ‎2．1779年荷兰的扬·英根豪斯认为植物需要阳光才能 制造出O2。‎ ‎3．1864年萨克斯采用碘液检测淀粉的方法，确定叶 片在光下能产生淀粉。‎ ‎4．1940年鲁宾和卡门运用同位素标记法证明了光合 作用释放的O2和糖类中的氢都来自H2O。‎ ‎5．1948年美国的卡尔文用‎14C 标记的CO2 追踪的行 踪，发现 CO2 被用于合成糖类等有机物。‎ ‎6．光合作用分为光反应和暗反应两个过程。光反应 发生在类囊体膜上，暗反应发生在叶绿体基质中。‎ 一、光合作用的探究历程[连线]‎ 二、光合作用的过程 ‎1．填写图中字母和序号所代表的内容[据图填空]‎ - 7 -‎ ‎(1)a: O2_;_b: [H]__；c: CO2;_d：C3。‎ ‎(2)Ⅰ.光反应阶段；Ⅱ.暗反应阶段。‎ ‎2．光合作用的过程[填表]‎ ‎(1)光反应：‎ 场所 类囊体膜 外界条件 光 物质变化 ‎①H2O―→[H]＋O2‎ ‎②ADP＋Pi＋能量―→_ATP 能量变化 光能―→ATP_中活跃的化学能 ‎(2)暗反应：‎ 场所 叶绿体基质 物质变化 ‎①CO2―→_C3_―→(CH2O)‎ ‎②ATP_―→ADP＋Pi＋能量 能量变化 ATP中活跃的化学能→_糖类中稳定的化学能 ‎　　3.光合作用的总反应式 CO2＋H2O(CH2O)＋O2‎ ‎1．判断下列叙述的正误 ‎(1)范·海尔蒙特实验证明植物生长吸收CO2，释放O2(×)‎ ‎(2)萨克斯的实验证明了叶片在光下能够产生淀粉(√)‎ ‎(3)鲁宾、卡门和卡尔文都用了同位素标记法(√)‎ ‎(4)氧气在类囊体膜上产生(√)‎ ‎(5)光反应为暗反应提供[H]、ATP和氧气(×)‎ ‎(6)CO2被C3固定成C5(×)‎ ‎2．萨克斯“半叶法”实验中将叶片先放在暗处几小时的目的是(　　)‎ A．将叶片中的水分耗掉 B．将叶片中原有的淀粉耗掉 C．提高叶片对光的敏感程度 - 7 -‎ 解析：选B　萨克斯“半叶法”实验中将叶片先放在暗处几小时的目的是消耗掉叶片中原来的糖类，防止对实验结果产生干扰。‎ ‎3．下列实验中，科学家使用的方法不同于其他的是(　　)‎ A．恩吉尔曼证明叶绿体是光合作用的场所 ‎ B．鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自于水 ‎ C．卡尔文探明CO2中的碳在光合作用中的转移途径 解析：选A　恩吉尔曼用极细的光束和好氧菌做实验，证明叶绿体是光合作用的场所。‎ ‎4．美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2中的氧，证明了光合作用(　　)‎ A．制造了有机物 B．释放的O2来自H2O C．释放的O2来自CO2‎ 解析：选B　美国科学家鲁宾和卡门通过同位素分别标记HO和C18O2，发现只有标记 HO 的一组产生的 O2中有标记，两组对照说明光合作用释放的O2全部来自H2O，而不是来自于CO2。‎ ‎5．光合作用是多位科学家通过实验逐步发现的，下列有关叙述错误的是(　　)‎ A．萨克斯通过实验证明光合作用可以产生淀粉 ‎ B．普利斯特莱通过实验证实植物可以产生O2 ‎ C．卡尔文用‎14C标记CO2探明了光合作用中C的转移途径 解析：选B　普利斯特莱通过实验证实植物能净化空气，但不能证明植物能产生O2。‎ ‎6．能够产生氧气的细胞结构是(　　)‎ A．叶绿体内膜　　 　B．类囊体　　　 C．叶绿体基质 解析：选B　氧气在光反应过程中产生，光反应发生在类囊体膜上。‎ ‎7．下列关于光合作用光反应的叙述，正确的是(　　)‎ A．光反应一定需要光 B．光反应不需要酶 C．光反应能促使ADP生成 解析：选A　光反应需要酶，并生成ATP。‎ ‎8．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是(　　)‎ A．H2O、CO2、ADP B．CO2、[H]、ATP C．H2O、CO2、ATP 解析：选B　光反应为暗反应提供ATP和[H]，CO2是暗反应的原料。‎ - 7 -‎ ‎ ‎ 核心要点(一) 对解开光合作用之谜实验的分析 ‎1．萨克斯实验 ‎(1)实验过程：‎ 绿叶 ‎(2)实验分析： ‎ ‎①实验设计：设置了对照实验(一半曝光的是实验组，一半遮光的对照组)，自变量为光照，因变量是叶片颜色的变化。‎ ‎②关键操作：饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，避免了对实验结果的干扰。‎ ‎③实验结论：本实验在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。‎ ‎④有待完善的地方：光是如何被吸收的，光能是如何变化的。‎ ‎2．鲁宾和卡门实验 ‎(1)探究方法：同位素标记法。‎ ‎(2)实验过程：‎ ‎(3)实验分析：‎ ‎①实验设计：设置对照实验，自变量为标记物质(被标记的C18O2和 HO)，因变量是O2的放射性。‎ ‎②实验结论：光合作用中氧气来自于水中的氧，而不是来自于二氧化碳中的氧。‎ ‎③有待完善的地方：CO2中的O去哪里了。‎ ‎[名师点拨]　萨克斯和鲁宾及卡门实验对照设计方法不同 ‎(1)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)。‎ ‎(2)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 HO，另一组为C18O2)。‎ - 7 -‎ ‎[思考探究]‎ ‎1．在鲁宾和卡门的实验中，能否用18O同时标记H2O和CO2?‎ 提示：不能，因为同时标记不能区别氧气的来源。‎ ‎[题组冲关]‎ ‎1.1864年，德国植物生理学家萨克斯把紫苏先在暗处放置12 h，然后将叶片的一部分用黑纸遮住(如右图)。光照一段时间，用酒精去除色素后再加碘液。下列有关实验现象和结论的叙述，正确的是(　　)‎ A．照光处不变色，光合作用产物为蛋白质 B．照光处变色，光合作用产物为淀粉 C．遮光处不变色，光合作用产物为蛋白质 D．遮光处变色，光合作用产物是淀粉 解析：选B　萨克斯将叶片的一半曝光，一半用黑纸遮光，这样形成一组对照，既叶片的一部分见光，另一部分不见光，光是唯一的变量。又根据淀粉遇碘变蓝的特性，见光的部分变蓝说明有淀粉存在，遮光的部分没有变蓝而呈现碘蒸汽的颜色，说明未制造淀粉。因此通过此实验可以证明：见光的绿叶在光下制造了淀粉，未见光的绿叶不能制造淀粉。‎ ‎2．1940年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如图所示两组实验，下列叙述正确的是(　　)‎ A．为了排除光照的影响，该实验要在黑暗条件下进行 ‎ B．甲和乙相对分子质量之比为9∶8‎ C．设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放O2‎ D．实验结果说明植物光合作用释放的O2全部来自水 解析：选D　光合作用需要光，因此该实验需要在光下进行；光反应的过程中，O2中氧元素的来源于水中的氧原子，甲物质是O2，乙物质是18O2，所以图中甲物质和乙物质的相对分子质量之比16∶18＝8∶9；设计该实验的目的在于证明植物光合作用释放O2的氧元素来自水；通过两组对照可以说明光合作用释放的O2全部来自水。‎ 核心要点(二) 光合作用的过程比较 项目 光反应 暗反应 场所 叶绿体类囊体膜上 叶绿体基质中 条件 光、色素、酶、水、ADP、Pi 多种酶、[H]、ATP、CO2、C5‎ - 7 -‎ 反应过程 总反应式 CO2＋H2O(CH2O)＋O2‎ 物质变化 ‎①水的裂解：‎ ‎2H2O4[H]＋O2↑‎ ‎②ATP的生成：‎ A DP＋Pi＋能量ATP ‎①CO2的固定：‎ CO2＋C5‎2C3‎ ‎②C3的还原：‎ ‎2C‎3(CH2O)＋C5‎ ‎③ATP的水解：‎ ATPADP＋Pi＋能量 能量变化 叶绿体中色素把光能转化为活跃的化学能并贮存在ATP和[H]中 ATP和[H]中活跃的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能 实质 光能转变为化学能并放出O2‎ 同化CO2形成(CH2O)等有机物 联系 光反应为暗反应的顺利进行准备了[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi ‎[名师点拨]　光合作用过程的“一、二、三”‎ 一个场所：叶绿体。两个阶段：光反应和暗反应。‎ 三种能量：光能→ATP中活跃的化学能→糖类中稳定的化学能 ‎[思考探究]‎ ‎2．(1)没有叶绿体的细胞能不能进行光合作用？‎ 提示：没有叶绿体的细胞，只要有光合色素和相应的酶就能进行光合作用，如蓝藻细胞。‎ ‎(2)光合作用中氧元素、碳元素、氢元素的去向是什么？请在总反应式中标出来。‎ 提示： ‎ ‎[题组冲关]‎ ‎3．含同位素18O的H2O，可用于研究光合作用过程中(　　)‎ A．光反应的条件　　　 B．光能的吸收在类囊体膜上 C．能产生有机物 D．释放的O2来自于H2O - 7 -‎ 解析：选D　通过标记H2O中的氧原子，发现O2也被标记，证明光合作用中产生的O2，全来自于H2O的裂解。‎ ‎4．某人用碳的同位素‎14C标记的CO2追踪光合作用中碳原子的转移途径，最可能的转移情况是(　　)‎ A．CO2→叶绿素→ATP　　B．CO2→C3→糖类 C．CO2→叶绿素→糖类　　 D．CO2→NADPH→糖类 解析：选B　暗反应阶段包括CO2的固定和C3还原两个阶段。在CO2的固定过程中，CO2中的碳原子转移到C3中；在C3的还原过程中，碳原子又转移到有机物中，因此光合作用中碳原子的转移途径为CO2→C3→糖类。‎ - 7 -‎