5.4.2 光合作用的原理和应用导学案-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

5.4.2光合作用的原理和应用学案 【学习目标】 1.生命观点：阐明在光合作用过程中物质与能量的变化，初步建立生物学的物质与能量观。 2.科学思维：分析光合作用过程图示，归纳与概括光反应与暗反应过程及异同。 3.科学探究：体验和学习光合作用的探究历程中的科学实验设计思路。 【学习重难点】 1．阐明光合作用的原理和实质。(重难点) 2．说出光合作用原理中的物质和能量变化。(重点) 【预习新知】 光合作用的原理 1.光合作用的概念和反应式 （1）概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 （2）反应式： 。 2.探索光合作用原理的部分实验 （1）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 通过光合作用转化成糖。 （2）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称作 。 （3）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。 （4）1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 （5）20世纪40年代，美国的卡尔文利用 法最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。 3.光合作用的过程 光反应 暗反应（碳反应） 实质 光能转化为化学能，并释放 同化CO2，合成 需要条件 外界条件：光照 内部条件：色素、酶 外界条件：无需光照 内部条件：酶 反应场所 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体的基质中 物质变化 ①水的光解：水分解成NADPH和O2 ②ATP的合成：在相关酶的作用下，ADP和Pi形成ATP ①CO2的固定： ②C3的还原： ①光反应为暗反应提供两种重要物质：NADPH和ATP， 既可作还原剂，又可提供能量；暗反应为光反应提供三种物质： 。 ②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止， 可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。 光合作用原理的应用 1．光合作用的强度 (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)表示方法 单位时间内光合作用 (3)影响光合作用的因素 2．探究光照强度对光合作用强度的影响 3．在生产实践中的应用 实例 原理 间作套种 不同植物对光照的需求不同 冬季大棚温度白天适当提高，晚上适当降低 白天提高温度，促进光合作用；夜间降温，抑制呼吸作用 “正其行、通其风” 增大CO2浓度，有利于光合作用的进行 合理灌溉 缺少水导致气孔关闭，CO2供应不足 4．化能合成作用 (1)概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。 (2)实例：硝化细菌能利用土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)，进而氧化成硝酸(HNO3)的过程中所释放的化学能将CO2和H2O合成糖类，供自身利用。 【易错提示】 光合作用过程中的两个误区 (1)误认为反应不需要酶。光反应过程也需要酶的催化。色素吸收、传递光能过程不需要酶的催化,但是水的光解和ATP的合成需要酶的催化。 (2)误认为全程无光,也可以进行暗反应。暗反应过程不需要光,若光反应停止,暗反应会因缺乏ATP和NADPH无法进行而停止。 【巩固训练】 1.下列关于高等植物细胞内色素的叙述,错误的是( ) A.所有植物细胞中都含有4种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素 C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类 2.如图为某细胞中分离得到的两种细胞器（其中甲中有部分其他结构附着），下列相关叙述错误的是( ) A.两种细胞器中，只有乙与能量转换有关 B.两者的双层膜结构都利于化学反应的顺利进行 C.乙内膜向内折叠形成嵴，乙是细胞有氧呼吸的主要场所 D.两者在胰