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【新步步高】2016生物人教版必修1课件5.4.2 光合作用的探究历程光合作用的过程


第5章

the Fifth Chapter

目标导读

1.阅读科学家对光合作用的探究历程,掌握相关实验

设计。
2.结合图5-15,掌握光反应和暗反应过程以及二者的 关系。
重难点击

光反应和暗反应过程以及二者的关系。

第 22 课 时

光合作用的探究历程、光合作用的过程
? 一 光合作用的探究历程 ? 二 光合作用的过程 ? 当堂检测

一 光合作用的探究历程

人们对光合作用的认识是一个漫长的渐进的过程,请阅读 教材,完成下面内容,理解光合作用的实质。

1.普利斯特利的实验
(1)实验过程

①点燃的蜡烛与绿色植物,密闭——蜡烛不易熄灭。
②小鼠与绿色植物,密闭——小鼠不易窒息。

(2)实验结论:植物可以 更新 因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸

而变得污浊的空气。
(3)不足之处:①没有考虑到 光照 的影响。②实验缺少

空白对照 ,说服力不强。

2.英格豪斯的实验 (1)实验过程:500多次植物更新空气的实验。 (2)实验结论:只有在 阳光照射下, 植物的 绿叶部分才能更新空气。 (3)不足之处:没有阐明植物吸收和释放的气体的本质,后来人们 才明确植物在光下放出的是 氧气 ,吸收的是 二氧化碳 。 3.梅耶 根据能量守恒定律推理,植物把 光 能转换成 化学 能储存起来。

4.萨克斯的实验

(1)实验过程

(2)实验结论:光合作用的产物除氧气外,还有 淀粉 。
(3)实验讨论

消耗掉叶片中原 ①把绿叶先在暗处放置24小时的目的是_______________
有的淀粉,防止干扰实验结果 。 ___________________________ ②该实验如何形成对照的? 答案 树叶一半遮光,一半曝光,形成了对照。 ③本实验除上述结论外,还证明了 光合作用需要光照 。

5.鲁宾和卡门的实验 (1)实验过程 组别 第1组 第2组 提供的H2O H218O H2O 提供的CO2 CO2 C18O2 产生的O2
18O 2

O2

(2)实验结论:光合作用释放的氧气来自 水 。 (3)该实验能否同时用8O标记H2O和CO2,然后检测产生氧气中的 放射性? 答案 不行。无法确定放射性是来自H218O,还是C18O2。

6.卡尔文的实验

(1)实验过程:用 14C 标记CO2供小球藻进行光合作用,
然后追踪其放射性。 (2)实验结论: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。

7.根据上述探究总结光合作用的概念 (1)场所: 叶绿体 。 (2)能量来源: 光能 。 (3)反应物: 二氧化碳和水 。 (4)产物: 有机物和氧气 。

(5)实质:合成 有机物 ,储存 能量 。
光能 CO2+H2O―――→(CH2O)+O2 叶绿体 (6)反应式: 。

归纳提炼
产物是葡萄糖的光合作用反应式(标明了各元素的去向)

活学活用 1. 如图是利用小球藻进行
光合作用实验的示意图, 图中 A 物质和 B 物质的相对 分子质量之比是( A.1∶2 B.2∶1 )

C.8∶9

D.9∶8

问题导析

(1)图中A、B物质都是 氧气 。
18O 2

(2)A、B中的元素均来自于反应物中的 水 。 (3)分别写出A、B的化学式:A. O2 ;B. 质量分别为 32 、 36 。 解析 答案 图中A、B 物质是氧气,均来自于反应物中的水。A 、B C 。二者的相对分子

分别为 O2、18O2,二者的相对分子质量之比为32∶36=8∶9。

二 光合作用的过程
光合作用是一个非常复杂的过程,包括一系列的化学反应,下图
是光合作用的图解,结合该图和教材内容分析:

1.写出各种物质的名称或者符号 ① 叶绿体中的色素 ;② O2 ;③ [H];④ ATP;⑤ 2C3 ; ⑥ CO2 ;⑦ (CH2O) 。

2.写出反应过程的名称
Ⅰ: 光反应 ;Ⅱ: 暗反应 ;Ⅲ: 水的光解 Ⅳ: CO2的固定 ;Ⅴ: C3的还原 。 ;

3.光合作用的过程 (1)光反应 ①场所:在 类囊体的薄膜 上进行。 ②条件:必须有 光 、叶绿体中的 色素 和酶。 ③过程
光能 水的光解:2H2O――→4 [H] + O2 ; 光能 ATP 的生成:ADP+Pi――→ ATP 。 酶

④能量转变:光能―→ ATP 中活跃的化学能。

(2)暗反应 ①场所:在 叶绿体基质 中进行。 ②条件:需要多种酶参与。 ③过程
酶 2C C 3 ; CO2 的固定:CO2+ 5 ―→ ATP C3 的还原:2C3+[H] ――→ (CH2O) +C5。 酶

④能量转变:ATP中 活跃 的化学能―→(CH2O) 中稳定的化学能。

(1)还原剂[H]是指还原型辅酶Ⅱ(NADPH),由氧化型辅 酶Ⅱ(NADP+)接受电子和H+形成。

(2) 光合产物主要是糖类 ( 蔗糖、淀粉 ) ,蛋白质、脂肪
和有机酸也是光合作用的直接产物。

4.光反应和暗反应的联系
光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系。光反 应为暗反应提供 [H] 和 ATP ;暗反应为光反应提 供 ADP 和 Pi 。

归纳提炼

活学活用
2.在下列有关光合作用的叙述中,不正确的是( )

A.水的分解发生在叶绿体类囊体的薄膜上
B.光反应和暗反应中都有许多酶参与

C.温度降到0 ℃,仍有植物进行光合作用
D.[H]在光反应和暗反应中都起还原作用,并将能量转移 到糖类分子中

解析

光反应进行的部位是叶绿体类囊体的薄膜上,

主要完成水的分解和ATP的合成。

在光合作用过程中需要多种酶的参与。
温度在0 ℃时,植物仍可以进行光合作用,只是光合作

用的速率很慢。
还原剂[H]只在暗反应中有还原作用,在光反应中无还

原作用。
答案 D

项目 时间

光反应 短促 _____

暗反应

O2 同化 CO2 ,形成_______ 有机物 实质 光 能转换为化学能,并放出___

较缓慢 _______
不需叶绿素和光,需要 多种酶 _______

条件

需 叶绿素和光 、酶

场所 在叶绿体 类囊体 的薄膜上进行 在叶绿体内的 基质 中进行

物质转化 能量转换 联系

利用光能将水光解产生 光能→ATP中 活跃 的化 学能

将CO2固定,然后还原为 ATP中 活跃 的化学能→ (CH2O) 中稳定的化学能 _______

(CH2O) [H]、O2,同时产生ATP _______ ___

光反应为暗反应提供 [H]、ATP ;暗反应为光反应

ADP和Pi 提供_________

当堂检测
绿体的( C )
A.内膜上 C.类囊体的薄膜上 解析 B.基质中 D.各部位上

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1.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器。光能的吸收发生在叶

生物体的结构与功能是相适应的,叶绿体之所以能吸收

光能进行光合作用,是因为在叶绿体类囊体的薄膜上有吸收光 能的色素和与光合作用有关的酶。

2.普利斯特利把一只小白鼠和一盆植物一同放到一个

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玻璃罩内,结果小白鼠和植物都能存活很长时间。但后来有人重 复这个实验,却有的能成功,有的不能成功。以下关于这一现象 的说法,不正确的是( ) A.该实验并不科学,没有可重复性 B.该实验的成功与否,要看是否将装置置于阳光下 C.该实验说明光合作用释放的氧气与小白鼠需要的氧气达到了平衡 D.该实验说明光合作用需要的CO2与小白鼠呼出的CO2达到了平衡

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解析

普利斯特利的实验成败与否的关键,是要把装置置于

阳光下。 但他却忽视了一点,即没有明确地说明将实验装置置于阳光 下是取得实验成功的必要条件。 所以后来的科学工作者在重复该实验时,置于阳光下的取得 了成功,不置于阳光下的则遭到失败。

普利斯特利的实验虽然把实验装置置于阳光下,取得了成功,

答案 A

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3.光合作用过程中,水的分解及三碳化合物形成糖类所需要的 能量分别来自( C ) A.细胞呼吸产生的ATP和光能 C.光能和光反应产生的ATP B.都是细胞呼吸产生的ATP D.都是光反应产生的ATP

解析
能源;

光合作用中水的光解发生在光反应阶段,需要光能作

三碳化合物在暗反应中被还原,其动力来自光反应产生的ATP,
还原剂是光反应产生的[H]。

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4. 下图是光合作用过程示意图,请据图回答下 列问题:

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H2O ,b.___ O2 ,c.________ (1)请填写字母所代表的物质:a._____ ADP+Pi, (CH2O) 。 CO2 ,g.________ [H] ,f.______ ATP ,e._____ d._____ CO2的固定 (2) 由 “f” 经暗反应产生 “g” 可以分成 _______________ 、 C3的还原 两个阶段。 __________ (3)如果用同位素3H标记参与光合作用的水,并追踪3H,它最 a→e→g 。 可能的途径是(用图中字母表示)_________


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