第5章 第4节 二 第1课时 光合作用的原理-【高考领航】2023-2024学年高中生物必修1同步核心辅导与测评（人教版）

二　光合作用的原理和应用 第1课时　光合作用的原理 　 1.说明光合作用以及对它的认识过程。(科学探究) 2．掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。(生命观念、科学探究) 探究任务一　探索光合作用原理的部分实验 1．光合作用的概念 (1)概念要点 (2)化学反应式 CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 2．探索光合作用原理的部分实验 【思维辨析】 (1)绿色植物进行光合作用不一定通过叶绿体。(×) (2)光合作用的产物一定是氧气和葡萄糖。(×) (3)希尔的实验说明了植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水。(×) (阅读教材P102～103) 1．结合教材P102“思考·讨论”分析希尔反应 1937年，英国植物学家希尔将叶绿体的悬浮液(悬浮液中有H2O，没有CO2)与铁盐或其他氧化剂混合，在光照下释放出了氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应叫作希尔反应。 希尔反应一般可用下式表示： 4Fe3＋＋2H2O―→4Fe2＋＋O2＋4H＋(条件为光照)或2NADP＋＋2H2O―→2NADPH＋O2＋2H＋(条件为光照) 由希尔反应反应式思考： (1)该反应能否说明光合作用产生的氧气全部来自水？ 提示：光合作用反应物是二氧化碳和水，希尔反应只能证明水的光解产生了氧气，但不能说明二氧化碳在反应中未产生氧气。 (2)希尔的实验能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？为什么？ 提示：能说明。理由是水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。 2．分析美国科学家鲁宾和卡门所做的实验 (1)实验思路：用____________法来研究物质的去路。 提示：同位素示踪 (2)材料：小球藻。 (3)处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。 (4)结果：A为O2，B为18O2。 (5)结论：____________________________________。 提示：光合作用产生的O2来自H2O，不来自CO2 3．分析阿尔农实验 (1)材料：离体叶绿体。 (2)处理：加入ADP、Pi，给予光照。 (3)结果：叶绿体生成ATP，且同时水光解产生氧气。 (4)结论：_______________________________。 提示：光照下，水光解的同时ADP和Pi合成ATP 4．尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 提示： 1．历经一个半世纪，科学家们通过许多实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。在下列几个著名实验中，相关叙述错误的是(　　) A．希尔的实验证明离体叶绿体在适当条件下可产生O2 B．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的O2量 C．恩格尔曼实验说明了叶绿体是进行光合作用的场所 D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，并进行了两组实验，证明了光合作用产生的O2来自H2O而不是CO2 解析：B　恩格尔曼的实验能够证明O2由叶绿体释放出来，叶绿体是进行光合作用的场所，但不能定量分析光合作用生成的O2量，B错误。 2．1941年，鲁宾和卡门为了研究光合作用产生的氧气是否来自水，设计了如图A的装置，得到了图B所示的氧气中18O百分比的三个实验结果。下列叙述正确的是(　　) A．该实验的自变量为18O标记的反应物类型 B．该装置加NaHCO3溶液的目的是保持溶液pH的稳定 C．实验中阀门1必须打开用于收集试管中产生的气体，阀门2要保持关闭 D．科学家可根据在水与氧气中18O的百分比的一致性就得出“氧气来自水”的结论 解析：C　该实验的自变量为18O标记的H2O的有无，A错误；该装置加NaHCO3溶液的目的是给小球藻的光合作用提供CO2，B错误；实验中阀门1必须打开用于收集试管中产生的氧气，阀门2要保持关闭，C正确；该实验中存在18O标记的磷酸氢盐，虽然实验结果显示“水与氧气中18O的百分比具有一致性”，但并不能说明氧气中的18O来自水，即不能得出“氧气来自水”的结论，D错误。 探究任务二　光合作用过程 1．光反应阶段 (1)条件：有光。 (2)场所：类囊体薄膜。 (3)物质变化 ①将H2O分解为氧和H＋，其中H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。 ②使ADP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．暗反应阶段 (1)条件：有没有光都能进行。 (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