第5章 第4节 二光合作用的原理和应用-【正禾一本通】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，不定项）

高效课时（二）　光合作用的原理 【课程标准】说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机分子中。 　高效导学第一步　预习新知　落实必备知识 1.光合作用的原理探索 （1）光合作用的概念 （2）光合作用的反应式 CO2＋H2O（CH2O）＋O2 （3）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 A.将H2O分解为氧和H＋，其中H＋与NADP＋结合形成NADPH。 B.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：有光无光都能进行。 ②场所：叶绿体基质。 ③过程（卡尔文循环） A.CO2的固定：C5＋CO22C3。 b.C3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。 【教材问题·心中明】 思考·讨论·提示 P102 1.不能说明。希尔反应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。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 2.能够说明。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H2O，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，暗示着希尔反应是相对独立的反应过程。 3.光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。 【概念辨析·试身手】 （1）植物在白天进行光反应，在夜晚进行暗反应。（×） 提示：植物白天既能进行光反应也能进行暗反应，夜晚无光不能进行光反应，暗反应在光反应停止后可持续一段时间，但持续时间不长。 （2）光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O。（×） 提示：光合作用产生的O2来自H2O中的O。 （3）光合作用中ADP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。（√） （4）光反应的进行不需要任何酶的参与。（×） 提示：水的光解和ATP、NADPH的合成过程中均需要酶参与。 （5）14CO2中C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→（14CH2O）。（×） 提示：CO2中的C的一般不会经过五碳化合物生成有机物。 （6）在离体的叶绿体基质中添加NADPH、ATP和CO2后，可以完成暗反应。（√） 　高效导学第二步　课堂培优　提升关键能力 培优点一 | 光合作用的发现历程 【情境探究】 1.水的光解发生场所在哪？水光解后的产物是什么？ 提示：场所是叶绿体，产物是氧气和NADPH。 2.用文字和箭头形式写出暗反应中CO2中的C元素转移途径。 提示：CO2→C3→（CH2O）。 3.光反应为暗反应提供了哪些物质？ 提示：ATP和NADPH。 【要点培优】 1.鲁宾和卡门实验 （1）巧妙之处：两组实验相互对照，直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化碳中的氧。 （2）自变量为被标记的C 18O2和HO，因变量是O2的放射性。 2.卡尔文循环 （1）探究方法——同位素示踪法 用14C标记CO2，追踪检测放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。 （2）结论 碳的转化途径：14CO2＋C5→14C3→（14CH2O）。 【应用培优】 【例1】将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株质量达到40 g，其增加的质量来自（　　） A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水 C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气 解析：选A。黄瓜幼苗可以吸收水，增加鲜重；也可以从土壤中吸收矿质元素，合成相关的化合物；也可以利用空气中的二氧化碳进行光合作用制造有机物，增加细胞干重。光合作用将光能转化成了有机物中的化学能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自水、矿质元素、空气。综上所述，A项符合题意。 【对点练】1.用14C标记CO2，可用于研究光合作用中（　　） A.光反应