5.4 光合作用与能量转化（第二课时）-【探究课堂】2022-2023学年高一生物上学期同步精品讲义（人教版2019必修1）

第二课时 光合作用的原理和应用 【学习目标】 1.通过对探索光合作用原理相关实验的资料分析，构建光合作用的概念模型 2.通过构建光合作用模型，能从物质与能量观的视角，阐明光合作用过程中物质变化与能量变化的过程，说明光合作用的原理 3.通过对光反应与暗反应过程的比较归纳，厘清光反应与暗反应的区别与联系，说明光合作用的意义 自主学习 一、光合作用的原理 1.光合作用的概念 （1）光合作用是指绿色植物通过 ，利用光能，把 和 转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2的过程。 （2）化学反应式： 。 二、探索光合作用原理的部分实验 科学家 实验过程或依据 实验结论 19世纪末 科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的________和________被分开，________被释放，______与________结合成甲醛，然后甲醛缩合成糖 甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成________ 1937年英 植物学 家希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有水，没有二氧化碳)，在光照下可以释放出________ 离体叶绿体在适当条件下发生______的光解、产生______的化学反应称作希尔反应。说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 1941年美 科学家鲁 宾和卡门 光合作用释放的O2全部来自________ 1954年美 科学家 阿尔农 在光照下，叶绿体可合成ATP，并发现这一过程总是与水的光解相伴随 光照下叶绿体中发生的水的光解过程伴随________的产生 20世纪 40年代 卡尔文 用14C标记CO2 探明了________中的碳在________中转化成________的途径，即________ 2．光合作用的过程 (1)过程及分析[据图填空] 三、光合作用原理的应用 1．光合作用强度 (1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造________。 (2)影响因素和衡量指标： 2．探究环境因素对光合作用强度的影响 实验流程： 四：化能合成作用 1. 概念：利用体外环境的某些 氧化时所释放的能量来制造 。 2. 实例：硝化细菌能利用氧化 释放的化学能将 合成糖类，供自身利用。 课堂探究 探究点一 光合作用的光反应 [资料分析] 材料一 1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入氢受体如NADP+（悬浮液中有水，没有二氧化碳），在光照条件下可以释放出O2，生成NADPH（还原性辅酶Ⅱ）。 材料二 1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。 材料三 1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可在无CO2条件下合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 （1） 根据材料一判断光合作用中O2的释放和CO2的利用，是可以暂时分离的吗？ （2） 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部都来自水？ （3） 材料二中鲁宾和卡门的实验能得出什么结论？ （4） 综合上述材料分析，光反应除了产生氧气，还产生了哪些物质？ 探究点二 光合作用的暗反应（碳反应） 1.[资料分析] 材料一 20世纪40年代，科学家卡尔文用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪放射性14C的去路。向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。将光照时间逐渐缩短至几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中；在光照5秒后，同时检测到了含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6）。 材料二 卡尔文和同事经过实验发现：在光照下C3和C5的浓度很快达到饱和并保持相对稳定。通过改变实验条件，发现C5化合物呈规律性变化：在光照下突然中断CO2供应，C5就积累起来，C3的浓度急速降低；突然停止光照时，C3的浓度急速升高，同时C5的浓度急速下降。 （1） 根据材料一建立 CO2、C3、C5和C6的转化关系。 （2） 根据材料二可知，CO2的受体是什么物质，光反应产生的NADPH和ATP用于暗反应的哪一步？ （3） 联系光反应过程，分析光反应与暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联