第5章 第4节 光合作用与能量转化-2021-2022学年新教材高中生物必修1 分子与细胞【导与练】高中同步全程学习word（人教版）山东专用

第2课时　光合作用的原理和应用 1.理解光合作用的概念、反应方程式,认同结构与功能相适应的观念。 2.说出影响光合作用的因素及应用。 3.运用光合作用的原理设计实验找出提高农作物产量的方法。 4.分析光合作用的意义,增强关心爱护绿色植物,关心农业生产的 意识。 新知探究一　光合作用的原理 活动:阅读教材P102～103,思考讨论,回答下列问题。 问题(1):希尔的实验说明水的光解产生氧气,是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全都来自水?是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应? 提示:不能说明。希尔反应仅能说明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解,产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也没有直接观察到氧元素的转移;希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的,悬浮液中有H2O,但没有合成糖的另一种必需原料CO2,因此,该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联,希尔反应是相对独立的反应阶段。 问题(2):鲁宾和卡门的实验方法是什么?对照实验类型是什么?自变量是什么?实验结论是什么? 提示:同位素示踪的方法。相互对照。自变量是同位素标记物质的不同。实验结论是光合作用释放的O2来自水。 ATP的合成与希尔反应的关系 资料:绿色植物利用太阳的光能,将二氧化碳(CO2)和水(H2O)转化成储存着能量的有机物质并释放氧气的过程,称为光合作用,如图所示为光合作用的大致过程。 思考讨论回答下面的问题。 问题(3):光反应和暗反应都需要光吗?原料分别有哪些?场所分别在哪里? 提示:光反应需要光,暗反应有光无光都可以。光反应原料:H2O、ADP、Pi、NADP+;暗反应原料:CO2以及光反应产生的ATP、NADPH。光反应发生在类囊体的薄膜上;暗反应发生在叶绿体的基质中。 问题(4):叶绿体中ATP、ADP的运动方向是怎样的?若突然停止光照,光反应和暗反应如何变化?光合作用的光反应和暗反应是一个有机的整体,如何理解? 提示:ATP的运动方向为类囊体薄膜→叶绿体基质;ADP的运动方向为叶绿体基质→类囊体薄膜。若突然停止光照,光反应立即停止,暗反应仍能进行一小段时间,最终也停止。光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+;如果没有光反应,则不能为暗反应提供光反应的产物ATP和NADPH,暗反应就不能进行;同样如果没有暗反应,光反应产生的ATP和NADPH会大量积累,也会抑制光反应的进行,所以光反应和暗反应是一个有机的整体。 问题(5):用放射性同位素18O标记H2O中的O,短时间内能在光合作用的哪些物质中检测到放射性?用14C标记CO2中的C,能在光合作用的哪些物质中检测到放射性?总结光合作用中各元素的去向。 提示:氧气。14C3、(14CH2O)等。 光反应和暗反应的区别和联系 项目 光反应 暗反应 场所 叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体的基质 条件 光、色素、酶、水 多种酶、NADPH、ATP、 CO2 物质 变化 ①水的光解:2H2OO2+4H+ (H+与NADP+结合形成NADPH) ②ATP的形成:ADP+Pi+光能ATP ①CO2的固定:CO2+C52C3 ②C3的还原:2C3(CH2O)+C5 能量 变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供NADPH和ATP;暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ ②没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,光反应最终也会停止 模型构建法分析环境因素骤变引起的 物质含量动态变化 (1)技巧 ①需在绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。 ②需从物质的生成和消耗两个方面综合分析 a.来路去路,则物质含量相对稳定。 b.来路不变,去路增加,或来路减少,去路不变,则物质含量减少。 c.来路不变,去路减少,或来路增加,去路不变,则物质含量增加。 (2)分析 条件 过程变化 C3 C5 [H]和 ATP 光照由强到弱,CO2供应不变 ①过程减弱; ②③过程减弱; ④过程正常进行 增 加 减 少 减 少 光照由弱到强,CO2供应不变 ①过程增强; ②③过程增强; ④过程正常进行 减 少 增 加 增 加 光照不变,CO2由充足到不足 ④过程减弱; ①②③过程正常进行,随C3减少,②③过程减弱, ①过程正常 减 少 增 加 增 加 光照不变,CO2由不足到充足 ④过程增强; ①②③正常进行,随C3增加,②③过程增强,①过程正常 增 加 减 少 减 少 以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,[H]和ATP含量的变化是一致的。