教学案:光合作用的原理

第4节《能量之源---光与光合作用》教学案（二）

课型：新授课 课时：第二课时 学校：临沭县实验中学高一备课组

《光合作用的原理》课前预习

【学习目标】

1．说明光合作用以及对它的认识过程。

2．说出光合作用的过程以及光反应、暗反应过程及相互关系。 3．阐明光合作用实质，明确光合作用过程中的物质变化和能量变化。 【自主导学】

一、光合作用的概念：光合作用是指__________植物通过__________，利用__________，把__________转化成_________，并且释放出__________的过程。 二、光合作用的探究历程

1. 直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的 是植物建造自身的原料。

2.1771年，英国的 的实验证实：植物可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。 3.1779年，荷兰的英格豪斯证明了 和 在更新空气中不可缺少。 4.1864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有 。 5.1939年，美国的鲁宾和卡门利用 法证明了 。

6.20世纪40年代，美国的卡尔文利用同位素示踪技术最终探明了 在光合作用中转化成 的途径。

二、光合作用的过程

1．写出各标号的名称：

①_____ __ ②__ _____ ③__ _____ ④___ _____ ⑤_______ ⑥____ ___ ⑦______ _ ⑧_____ _ ⑨________ _ 2．光反应为暗反应提供了［ ］和［ ］（只填序号）。

3．光反应和暗反应的场所分别是叶绿体的__________________和

_________________

4．光合作用的总反应式： 。 【自学小测】 1. 请完成下列连线

2. 判断正误

(1)只有具有叶绿体的生物才能进行光合作用( ) (2)光反应和暗反应在叶绿体的不同部位进行( ) (3)光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行( )

3. 光反应进行的部位是在叶绿体的 （ ） A ．外膜 B．内膜 C ．基质 D．类囊体膜 4. 光合作用光反应的产物有 （ ） A ．（CH 2O ）、NADPH 、ATP B．NADPH 、CO 2、ATP C ．NADPH 、O 2、ATP D．（CH 2O ）、CO 2、H 2O

5. 暗反应进行的部位是在叶绿体的 （ ） A ．外膜上 B ．内膜上 C．基质中 D ．类囊体膜上

6. 在光合作用过程中，光能转化成化学能发生在 （ ） A ．暗反应中 B ．光反应中 C．光反应和暗反应中 D ．光反应或暗反应中

《光合作用的原理》课堂探究案

【深化探究】

探究一 光合作用的探究历程

结合教材中萨克斯实验及鲁宾和卡门的实验图解。思考下列问题： 1．实验处理

(1)萨克斯实验中暗处理叶片(饥饿处理) 的目的是什么?

(2)鲁宾和卡门的实验方法是 。 2．对照原则

(1)萨克斯实验中是怎样设计对照的? 其中的自变量是什么?

(2)鲁宾和卡门在实验中对照实验类型是什么? 其自变量是什么?

3．实验结论

(1)萨克斯实验的结果能够证明光合作用的产物有淀粉外，还能说明什么问题?

(2)鲁宾和卡门实验得到的实验结论是什么?

4．分析探究光合作用的一系列实验，可得出怎样的结论?

探究二 光合作用原理

结合光合作用过程图解思考下面问题： 供[H] 1．光合作用进行的条件 酶 (1)有人认为：暗反应必须在无光条件下进行，这种说法是否正确? 为什么?

(2)光合作用中哪些过程不需要酶的催化，哪些过程需要酶的催化?

2．光合作用过程中的物质变化及能量变化

（1）试用同位素标记法，分析光合作用过程中各元素的转移途径：

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①用放射性同位素0标记H 20中的0，则能在光合作用的哪些物质中检测到放射性?

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②若用C 标记C02中的C 呢?

③试总结光合作用中各元素的去向。(在反应式中用箭头表示)

（2）光合作用过程中ATP 在哪个阶段中产生，又用于做什么？总结光合作用过程中的能量是如何转化的？

3. 比较光合作用的光反应及暗反应两阶段

1. 下列不符合光合作用发现史的是( )

A. 普利斯特利证明了植物可以吸收CO 2，释放O 2 B. 萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉

C. 恩格尔曼用水绵做实验证明了叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 D. 鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水 2. 在光合作用过程中，光能最初用于( )

A.CO 2的固定 B.CO 2的还原

C. 将水分解为氧和[H] D. 将淀粉分解为葡萄糖

3. 在光合作用过程中关于叶绿体色素作用的描述，错误的是( ) A. 叶绿体色素与ATP 的合成有关 B. 叶绿体色素参与ATP 的分解

C. 叶绿体色素与O 2和[H]的形成有关 D. 叶绿体色素能吸收和传递光能

4. 在实验室中，如果要测定藻类植物是否能进行光反应，最好是检验其( ) A. 葡萄糖的合成量 B. 二氧化碳的消耗量 C. 叶绿体的含量 D. 氧气的释放量 5. 在光合作用中，不需要酶参与的过程是( )

A.CO 2的固定 B. 叶绿素吸收光能 C. 三碳化合物的还原 D.ATP 的形成

6. 下列分别是叶绿体模型图和绿色植物光合作用过程图解，请根据图回答：

(1)吸收光能的色素分布在叶绿体的[②] 上。

(2)暗反应中需要光反应提供的物质是[④] 和[⑤]

。 (3)过程Ⅳ称为 ，其代谢产物为 。 (4)Ⅱ表示的阶段化学反应在 中进行。夏日的午后，如果气温过高，叶片的气孔关闭，导致[⑥] 供应大大减少，C 3的产量随之 (填“增加”或“减少”) 。

(5)科学家利用同位素标记法，证明了光合作用产生的O 2来自 。 (6)Ⅰ、Ⅱ过程的总方程式为 。

答案：(1)类囊体薄膜 (2)[H] ATP (3)C3的还原 (CH2O)

(4)叶绿体基质 CO 2 减少 (5)水 (6)CO2+H2O

【解析】选B 。叶绿素吸收光能的过程中，光能转化成电能并不是化学变化，不需要酶的催化作用。

【误区警示】并非光合作用全部过程都需要酶参与，光合作用的光反应阶段，色素吸收光能、传递光能，引起水的分解，该过程不需要酶参与，但ATP 合成需要酶。

7.(2014·南昌高一检测) 光合作用过程中，水的分解及C 3形成葡萄糖所需能量分别来自( )

A. 光合作用产生的ATP 和光能 B. 都是细胞呼吸产生的ATP C. 光能和光反应产生的ATP D. 都是光反应产生的ATP

【解析】选C 。光反应中在光能的作用下将水分解成[H]和O 2，在暗反应中C 3被还原成葡萄糖消耗光反应产生的ATP 。

【方法规律】在光合作用过程中能量的来源和去路分析

(1)来源：在光反应阶段，色素可以吸收、传递和转化光能，ADP 和Pi 结合形成ATP ，这样光能就转化为ATP 中活跃的化学能。

(CH2O)+O2

(2)去路：在暗反应阶段，ATP 水解为ADP 和Pi ，所释放的能量只用于C 3还原为糖类(CH2O) ，这样ATP 中活跃的化学能就转化为糖类等有机物中稳定的化学能。

8.(2014·鹤岗高一检测) 用3H 标记的H 2O 追踪光合作用中氢的转移，最可能的途径是( )

A.H 2O →[H]→C 3→(CH2O) B.H 2O →[H]→C 5→C 3→(CH2O) C.H 2O →[H]→(CH2O) D.H 2O →[H]→C 5→(CH2O)

【解析】选C 。水的光解产生的[H]用于C 3的还原，所以此[H]不能进入C 3，而是反应后进入了(CH2O) 。

【方法规律】利用同位素标记法了解光合作用中元素的去向

(1)原理：利用同位素18O 、14C 、3H 作为示踪原子，来研究光合作用过程中某些物质的转化过程。 (2)方法：

①②14C 18O 2

214C 3

(14C

O)+

O

【变式训练】没有在光合作用暗反应中被消耗的物质是( ) A.[H] B.H 2O 和CO 2 C. 五碳化合物和酶 D.ATP

【解析】选C 。酶作为催化剂，在反应中不被消耗。而五碳化合物在暗反应中

不断消耗、不断再生成。

二、非选择题(共2小题，共18分)

9.(8分)(2014·杭州高一检测) 银边天竺葵是园艺经典品种，其绿色圆形叶片外边镶有白边，下图为银边天竺葵的光合作用过程示意图。请分析回答下列问题：

(1)图中a 表示的物质是 ，Ⅱ表示光合作用过程中的 阶段。 (2)c参与Ⅱ阶段的反应时，首先与 结合形成两个C 3，最后形成d 。 (3)光合作用过程中能量转化的途径为 (请用图中的字母、文字回答) 。

【解析】据图分析可知，a 表示O 2，b 表示[H]，c 表示CO 2，d 表示(CH2O) 。(1)光反应中发生了水的光解产生了O 2和还原氢，还原氢用于暗反应阶段的C 3还原。

(2)CO2固定时，与C 5结合形成两分子的C 3。

(3)光反应中光能转化成ATP 中活跃的化学能，暗反应中活跃的化学能转化成稳定的化学能。

答案：(1)O2 暗反应 (2)C5

(3)光能→ATP 中活跃的化学能→d 中稳定的化学能

10.(10分) 下图是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解，请据图完成下列问题。

(1)图中A 表示的结构是由 堆叠而成的。若f 为高能化合物，则b 、c 代表的物质名称依次是 。

(2)h与i 反应生成j 的过程称为 ， j 与f 、e 反应称为 。

(3)图中能量变化过程是 ， 再转化成有机物中稳定的化学能。

(4)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，其中暗反应为光反应提供 。

【解题关键】解答本题的基本思路：明确图中各个字母表示的含义，其中f 为高能化合物(ATP)，i 为CO 2，b 为O 2，这是解决问题的突破口；然后确定光合作用过程中物质和能量的变化过程。

【解析】(1)基粒是由类囊体堆叠而成的，f 若表示ATP ，则参与暗反应后就形成Pi 和ADP ；光反应生成ATP 的同时还释放了O 2。

(2)i表示从外界吸收的二氧化碳，与C 5(h)结合形成C 3(j)，称为CO 2的固定；C 3(j)被还原形成C 5(h)和(CH2O)(g)。

(3)光合作用过程中能量变化规律是光能转化成ATP 中活跃的化学能再转化成有机物中稳定的化学能。

(4)光反应为暗反应提供[H]、ATP ，暗反应为光反应提供ADP 和Pi 。 答案：(1)类囊体 O 2、ADP

(2)二氧化碳的固定 三碳化合物的还原(或C 3的还原) (3)光能转化成ATP 中活跃的化学能 (4)ADP和Pi

1.(2014·晋江高一检测) 为了研究光合作用，某生物小组的同学把菠菜叶研磨碎，分离出细胞质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体研磨分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管中，并进行光照。问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程(

)

【解析】选B 。光合作用的光反应是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的，而A 、C 中不含有叶绿体的类囊体，D 中只含有吸收光能的色素。只有B 项中叶绿体内可进行光反应过程。