第4节 第2课时 光合作用的原理-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

第2课时　光合作用的原理 [学习目标]　1.说明光合作用以及对它的认识过程。　2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。 知识点一　光合作用的发现过程 1．探索光合作用原理的部分实验 时间/发现者 内容 19世纪末 科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928年 科学家发现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糖 1937年希尔(英国) 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H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气 1941年鲁宾、 卡门(美国) 用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，HO＋CO2―→植物―→18O2，H2O＋C18O2―→植物―→O2，得出光合作用释放的氧全部来自水 1954、1957年 阿尔农(美国) 在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随 2.光合作用的概念 3．光合作用的反应式 CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 探究点一　光合作用原理的相关实验分析 1．实验一：希尔实验 (1)希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？ 提示：不能，仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有观察到氧元素的转移。 (2)希尔的实验是否能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 提示：能说明，希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，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，暗示着水的光解与糖的合成不是同一个化学反应。 2．实验二：鲁宾和卡门的实验 (1)该实验可不可以同时提供给植物HO和C18O2，然后测定生成O2中的同位素情况？为什么？ 提示：不可以。无法确定O2中的18O是来自HO还是来自C18O2。 (2)这个实验是检测的O2中18O的放射性吗？ 提示：不是。18O没有放射性，测定的是O2的相对分子质量。 (3)分析鲁宾和卡门的实验，你能得出什么结论？ 提示：光合作用释放的氧气中的氧全部来源于水，并不来源于CO2。 应用1.希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应是：H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是(　　) 学生用书↓第101页 A．光合作用释放的O2来自水而不是CO2 B．NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体薄膜上 C．希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程 D．光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH B　[从希尔反应和阿尔农发现的叙述，得不到信息：NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体薄膜上，B错误。] 应用2.用同位素分别标记二氧化碳和水，做了如下实验，就实验结果、结论的叙述不正确的是(　　) A．结果：物质A和物质B都是氧气 B．结果：物质A和物质B均无放射性 C．结论：物质A和物质B的相对分子质量之比为9∶8　 D．结论：光合作用释放的氧气中氧元素来源于水 C　[物质A为O2，物质B为18O2，即物质A和物质B都是氧气，A正确；18O不具有放射性，是16O的稳定同位素，因此物质A(O2)和物质B(18O2)均无放射性，B正确；物质A(O2)和物质B(18O2)的相对分子质量之比为8∶9，C错误；综上分析，光合作用释放的氧气中氧元素来源于水，D正确。] 知识点二　光合作用的原理 1．光反应阶段 (1)条件：有光。 (2)场所：类囊体薄膜。 (3)物质变化 ①H2O分解为氧和H＋，其中H＋与NADP＋(氧化型辅酶Ⅱ)结合形成NADPH(还原型辅酶Ⅱ)。 ②ADP和Pi反应形成ATP。 (4)能量变化：将光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。 2．碳(暗)反应阶段 (1)条件：有光无光都能进行。 (2)场所：叶绿体基质。 (3)过程(卡尔文循环) ①CO2的固定：C5＋CO22C3。 ②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5。 (4)能量变化：NADPH、ATP中活跃的化学能变为有机物中稳定的化学能。 3．光反应与暗反应之间的联系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP＋。 特别提醒 1．光反应阶段必须是在有光条件下进行，而暗反应阶段有光无光都能进行，但需光反应提供的NADPH和ATP，故暗反应不能长期在无光环