第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理和应用（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

第2课时　光合作用的原理和应用 课时目标 1.运用物质与能量观，说出光合作用过程中物质和能量的转化过程。(生命观念) 2．采用分析与综合的方法，说出光反应和暗反应的区别与联系；通过构建模型，说出影响光合作用的因素。(科学思维) 3．设计实验，探究环境因素对光合作用的影响。(科学探究) 4．应用光合作用的原理，指导农业生产。(社会责任) [对应学生用书P116] 一、光合作用的概念及探索历程 1．光合作用概念 2．光合作用探索历程的经典实验 希尔实验 证明离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气 鲁宾和卡门 的实验 发现光合作用中O2来源于H2O 阿尔农实验 发现在光照下叶绿体可合成ATP，且该过程总和水的光解相伴随 卡尔文实验 探明CO2中的碳转化成有机物中的碳的途径 二、光合作用的过程 1．光反应阶段 (1)场所：类囊体薄膜。 (2)物质变化 ①将水分解为氧和H＋，其中H＋与NADP＋结合形成NADPH。 ②使ADP和Pi反应形成ATP。 (3)能量转化：将光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。 2．暗反应阶段 (1)场所：叶绿体基质。 (2)过程(卡尔文循环) ①CO2的固定：C5＋CO22C3。 ②C3的还原：2C3(CH2O)或C5。 (3)能量转化：NADPH、ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 三、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糖类的数量。 2．影响光合作用强度的因素：光合作用的原料——水、CO2，动力——光能。 四、探究环境因素对光合作用强度的影响 1．实验原理 (1)利用LED台灯离实验装置的距离不同，产生不同的光照强度。 (2)根据单位时间内圆形小叶片浮起的数量，判断不同光照强度下光合作用强度的大小。 2．实验步骤 ◆视野拓展 C4植物的光合作用 在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO2的最初产物是含4个C的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2(简称C4途径)，再进行卡尔文循环(C3途径)。C4途径起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。 ◆名师点睛 1．同位素标记法 同位素有的具有放射性，有的不具有放射性。 (1)放射性同位素标记法：指在生物实验中利用放射性同位素标记某一特定物质，然后利用放射自显影技术或液体闪烁计数器等射线测量、分析、记录仪器进行追踪的方法。如3H、14C、32P、35S等。 (2)稳定同位素标记法：生物实验过程中若使用稳定同位素标记，则不能用放射自显影等技术来显现、追踪同位素去向，只能用离心技术或测量分子质量来区别同位素。如15N、18O 等。 2．光照时间长短不会影响光合作用强度，但影响最终光合作用产物的量。 3．化能合成作用与光合作用的主要区别是能量来源不同，前者来自化学能，后者来自光能，其物质变化都是CO2和H2O反应生成(CH2O)。 ◆思维启迪 　新疆的哈密瓜引种到山东地区，收获后发现哈密瓜的甜度明显下降，请你分析出现这一现象的原因。 提示：新疆地区夏季日光充足，昼夜温差大，有利于糖类的积累。 ◆助学巧记 光合作用强度影响因素的判断 (1)依据：根据光合作用的反应式。 (2)结论：光合作用的原料——水、CO2，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。 ◆概念检测(对的画“√”，错的画“×”) 1．植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应。(　×　) 提示：由于夜晚不能进行光反应，无法为暗反应提供ATP和NADPH，所以夜晚也不能进行暗反应。 2．光合作用中ADP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。(　√　) 3．光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量。(　×　) 提示：光合作用过程中产生的ATP只能为暗反应提供能量，不能为细胞内的其他生命活动提供能量。 4．温室生产中昼夜温差越大，农作物产量越高。(　×　) 提示：昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，会影响与细胞呼吸有关的酶的活性。 5．探究实验中，圆形小叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了CO2。(　×　) 提示：圆形小叶片浮起的原因是叶片进行光合作用产生了O2。 6．绿色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物。(　×　) 提示：硝化细菌通过化能合成作用制造有机物。 [对应学生用书P118] 任务一__光合作用的过程 如图是光合作用过程的图解： [问题探究] 1．图中 Ⅰ 和 Ⅱ 分别代表什么阶段？a～e分别代表什么物质？ 答案：图中 Ⅰ 表示光反应阶段， Ⅱ 表示暗反应阶段。a为O2，b为C3，c为CO2，d为NADPH，e为NADP＋。 2．根据图中关系，在下列反应式中用箭头标出反应物中C