5.4.2光合作用的原理和应用（第1课时）导学案-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学导学案聚焦“光合作用的原理和应用”第1课时，核心内容包括光合作用的概念、探究历程及光反应与暗反应过程。课堂导入从细胞能量供应需求切入，通过回顾呼吸作用引出光合作用，以希尔反应、鲁宾和卡门同位素标记实验等探究历程为学习支架，帮助学生构建知识脉络。 资料突出科学探究与科学思维培养，通过分析经典实验现象引导学生基于证据推理，知识清单以填空形式梳理关键概念，试题练习结合实验设计与过程分析强化归纳建模能力，同时紧扣生命观念，助力学生理解物质转化与能量流动的辩证关系，提升自主学习效率。

第五章 细胞的能量供应和利用 第四节 光合作用的原理和应用 第1课时 学习指导 课标要求 核心素养 重难分析 1.了解光合作用的研究历史 2.说明光合作用以及对它的认识过程 3.解释光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系 生命观念 通过分析光合作用的光反应与暗反应过程，理解能量转化与物质变化的辩证关系 重点 光合作用的原理 科学思维 运用同位素标记实验证据，归纳光合作用中氧气来源的结论；比较光反应与暗反应的场所、条件及产物，构建光合作用两阶段的逻辑模型 科学探究 基于希尔反应与卡尔文循环的实验现象，推测叶绿体功能与能量转换机制 难点 光合作用过程中物质和能量的变化及相互关系 知识清单 知识点一、光合作用的概念 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用 ，把二氧化碳和水转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 反应式： 答案：光能 有机物 氧气 知识点二、光合作用的探究历程 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希尔反应。 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HO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HO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 相伴随。 5.20世纪40年代，美国的卡尔文利用 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。 答案：1.不能 4.水的光解 5.同位素标记法 知识点三、光合作用的过程 1.光反应 场所 叶绿体的类囊体的薄膜上 外界条件 __________ 物质变化 ①H2O→[H]+O2 ②ADP＋Pi＋能量→ATP 能量变化 光能→ATP中活跃的化学能 2.暗反应 场所 叶绿体基质 外界条件 CO2 物质变化 ①CO2→C3→（CH2O） ②ATP→ADP＋Pi＋能量 能量变化 ATP中活跃的化学能→ 中稳定的化学能 答案：1.光照 2.有机物 试题练习 1.科学家用含14C的CO2来追踪光合作用中的碳原子，发现其转移途径是（ ） A.CO2→叶绿素→ATP B.CO2→三碳化合物→ATP C.CO2→ATP→（CH2O） D.CO2→三碳化合物→葡萄糖 2.下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有（ ） A.水、二氧化碳、ATP B.氧气、水、ATP C.水、ADP、Pi D.ADP、C3、水 3.美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法对光合作用过程进行了研究，他们利用18O分别标记CO2和H2O，使它们分别成为C18O2和H218O，通过分组实验探究光合作用释放的O2是来自CO2还是来自H2O。关于该实验结果的叙述正确的是（ ） A.O2的标记元素来自H2O B.O2的标记元素来自CO2 C.该实验研究的是光合作用碳反应过程中的物质变化 D.该实验证明了C18O2中的标记元素进入有机物中 4.下列关于光合作用探究历程的实验，叙述错误的是（ ） 选项 实验内容 实验结果或结论 A 普利斯特利的实验 植物可以更新空气 B 恩格尔曼的水绵实验 光合作用放氧部位是叶绿体 C 鲁宾和卡门的荧光标记实验 光合作用释放的氧气来自水 D 卡尔文的小球藻实验 探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 A.A B.B C.C D.D 5.对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（ ） A.类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B.叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 6.如图为水稻细胞光合作用过程的示意图，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质。下列相关叙述正确的是（ ） A.阶段Ⅰ只能在光照下进行，阶段Ⅱ只能在黑暗条件下进行 B.阶段Ⅱ发生于叶肉细胞叶绿体的类囊体薄膜上 C.a、b可分别表示NADPH和ATP D.阶段Ⅱ合成的葡萄糖可以进入线粒体氧化分解为水和二氧化碳 答案以及解析 1.答案：D 解析：CO2参与光合作用的暗反应，经CO2的固定形成三碳化合物，再经C3的还原生成糖类等有机物，储存能量，故选D。 2.答案：C 解析：在叶绿体类囊体薄膜上发生的光反应，有ATP的形成和水的光解。 3.答案：A 解析：鲁宾和卡门的实验中，只有标记H218O的一组释放的O2含有标记，因此光合作用产生的O2中的标记元素来自H2O，A正确，B错误； O2是光反应的产物，因此该实验研究的是光合作用光反应过程中的物质变化，C错误；CO2参与的是碳反应，而O2释放是光反应阶段，因此该实验没有证明CO2中的标记元素进入有机物中，D错误。 4.答案：C 解析：普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得浑浊的空气，A正确。恩格尔曼的水绵实验的结论是光合作用放氧部位是叶绿体，叶绿体在有光的条件下可产生氧气，B正确。鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水，C错误。卡尔文用放射性同位素14C标记CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，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，D正确。 5.答案：A 解析：光反应发生在类囊体膜上，水分解产生氧和H+；暗反应发生在叶绿体基质，该过程发生CO2的固定和C3的还原，生成有机物；有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，该阶段丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量；有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，[H]和氧气结合形成水，A错误，B、C、D正确。 6.答案：C 解析：A、阶段I光反应只能在白天进行，阶段Ⅱ在黑暗条件和光照条件下都能进行，A错误；B、阶段Ⅱ是暗反应，主要发生于水稻细胞叶绿体基质中，B错误；C、I是光反应，产物是ATP、NADPH和氧气，据图分析，a、b可分别表示NADPH和ATP，C正确；D、葡萄糖需要在细胞质基质中分解为丙酮酸，才可以进入线粒体氧化分解为水和二氧化碳，D错误。故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $