第三章第二节“光合作用——光能的捕获和转换”（第2课时）学历案-2025-2026学年高一上学期生物苏教版必修1

该高中生物学学历案围绕绿色植物光合作用的过程及化能合成作用，通过自主先学（填空、判断）、小组讨论（实验分析、过程比较）、师生交流（知识总结、对比表格）、检测反馈（例题训练）等支架，引导学生阐明光合作用实质及物质与能量转换。 资料特色在于融合生命观念与科学思维，借助希尔实验分析叶绿体功能、光反应与暗反应对比表格、条件改变对C3/C5等物质变化的推理，让学生自主探究，教师总结提升，助力核心素养落地。

第三章 细胞中能量的转换和利用 第二节 光合作用——光能的捕获和转换 第2课时 绿色植物光合作用的过程 学习目标 1、阐明光合作用的过程及实质。 2、阐述光合作用过程中的物质变化和能量转换。 3、了解化能合成作用。 自主先学 一、填空 1、叶绿体 (1)结构 (2)功能:　　　　进行光合作用的场所。  (3)分布:一般分布在细胞质膜与　　　　之间的细胞质中。在光照较弱时,汇集到细胞　　　　,最大限度吸收光能;在光照强度很高时,移动到细胞　　　　,以避免强光的伤害。  2、下图是光合作用的图解，完成填空： （1）写出各种物质的名称或者符号 ① ；② ；③ ；④ ；⑤ ；⑥ ；⑦ 。 （2）写出反应过程的名称 Ⅰ： ；Ⅱ： ；Ⅲ： ；Ⅳ： ；Ⅴ： 。 3、硝化细菌能将　　　　氧化成　　　　,进而将亚硝酸氧化成　　　　。利用上述过程中释放的　　　　,将CO2和H2O合成为糖,以维持自身的生命活动。另外,硫细菌和铁细菌也能进行化能合成作用。  答案：1、(1)外膜　 内膜 　类囊体　 基粒　 基质　(2)绿色植物　 (3)液泡　 顶面　 侧面 2、（1）①叶绿体中的色素 ②O2 ③[H] ④ATP ⑤2C3 ⑥CO2 ⑦(CH2O) （2）Ⅰ：光反应 Ⅱ：暗反应 Ⅲ：水的光解 Ⅳ：CO2的固定 Ⅴ：C3的还原 3、NH3 　亚硝酸　 硝酸　 化学能 2、 判断 1、 叶绿体因含有叶绿素且体积较大,是最容易观察到的细胞器。 (　　) 2、 光反应和暗反应在叶绿体的不同部位进行。 (　　) 3、NADPH既储存能量,又有还原性。 (　　) 4、 光合色素吸收的光能全部储存在ATP中。 (　　) 5、 硫细菌、铁细菌和蓝细菌一样都能进行光合作用。 (　　) 答案：1、√　　2、√　 3、√　 4、×　　5、× 小组讨论 1、1937年，英国科学家希尔在研磨绿叶后制取叶绿体悬液，并向悬液中加入草酸铁，经过光照后发现，Fe3+被还原为 Fe2+，同时离体的叶绿体释放出了氧气。 这个实验一定程度上证明了光合作用在 中进行。叶绿体在细胞内是静止的吗？如何分布的？又如何保证对阳光的吸收？ 答案：叶绿体； 不是静止的，是随着细胞质流动的，自身也不断调整位置， 细胞内的叶绿体一般分布在细胞质膜与液泡之间的细胞质中，在光照较弱的情况下，叶绿体会汇集到细胞顶面，以最大限度地吸收光能，保证高效率的光合作用；而当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害。再者，外界光照较强，叶绿体以侧面接收光照 外界光照较弱，叶绿体以正面接收光照 保证接收到充分的光照，又可避免被强光灼伤。 2、光反应和暗反应物质的变化各是怎样的？ 答案： 在光反应中：2H2O→4H+ + O2 + 4e- NADP+ + H+ +2e-→NADPH ADP+Pi+能量→ATP 在暗反应中：CO2+C5→2C3 2C3+NADPH→(CH2O)+C5+NADP+ NADPH→NADP++ H + + 2e- ATP→ADP+Pi+能量 3、自养型生物都是光能自养的吗？还有哪些生物？硝化细菌是如何制造有机物的（用反应式表示）？ 答案：不是； 还有硝化细菌、铁细菌、硫细菌等化能自养生物； 2NH3+3O2 → 2HNO2+2H2O+能量1 2HNO2+O2 → 2HNO3+能量2 6CO2+12H2O +能量1（能量2）→ C6H12O6+ 6O2+6H2O 师生交流 1、叶绿体知识总结 （1） 叶绿体具有双层膜,是光合作用的场所。 （2） 叶绿体类囊体膜上具有色素和酶。 （3） 叶绿体分布在细胞质中。 （4）叶绿体是运动的,可以随细胞质一起流动。 （5）强光下叶绿体会移动到细胞侧面,以避免光照带来的伤害;弱光下叶绿体会汇集到细胞顶面,以最大限度地吸收光能。 （6）叶绿体的存在使植物叶片呈现绿色。 （7）叶绿体基质中有少量的DNA和RNA。 2、光反应和暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 实质 光能转换为化学能，并放出O2 同化CO2，形成有机物 时间 短促 较缓慢 条件 需叶绿素和光、酶 不需叶绿素和光，需要多种酶 场所 在叶绿体的类囊体膜上进行 在叶绿体内的基质中进行 物质 转化 利用光能将水光解产生[H]、O2，同时产生ATP 将CO2固定，然后还原为(CH2O) 能量 转换 光能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供[H]、ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi 3、光合作用与化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 概念 利用光能来制造有机物 利用体外环境中无机物氧化释放的能量来合成有机物 所需能量 光能 化学能 反应式 CO2+H2O(CH2O)+O2 ①2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量; ②2HNO2+O22HNO3+能量; ③CO2+H2O(CH2O)+O2 提示 1. 两者的共同点:都能将CO2和H2O合成为储存能量的有机物; 2. 硝化细菌把氨逐步转化成硝酸以后,硝酸又可以形成硝酸盐。硝酸盐是植物用来制造有机物所必需的无机盐。这对于促进自然界中氮的循环有十分重要的意义; 3. 能进行化能合成作用的除硝化细菌外,还有铁细菌、硫细菌等 质疑拓展 1、 在光合作用过程中，突然改变条件，叶绿体内各种物质在短时间内如何变化？ 答案： 条件 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O) CO2浓度不变,停止光照 增加 减少 减少或没有 减少或 没有 CO2浓度不变,突然光照 减少 增加 增加 增加 光照不变,增加CO2浓度 增加 减少 减少 增加 光照不变,降低CO2浓度 减少 增加 增加 减少 2、化能合成作用和光合作用最主要的区别是什么? 答案：最主要区别是两者能量来源不同,光合作用利用的是光能,化能合成作用利用的是无机物氧化时释放的化学能。 3、在生物界中，能够将CO2转变成有机物的生物有三种：绿色植物、光合细菌、化能合成细菌。你能判断出它们在地球上出现的先后顺序吗？ 答案：绿色植物的生命活动需要氧气，细菌化能合成作用需要氧气，而原始大气中不含氧气，所以应该先有细菌光合作用，再有细菌化能合成作用，绿色植物是高等生物，最后出现。 检测反馈 例题1 （2025·江苏期末）叶绿体是光合作用的场所。下图为叶绿体的模式图，其中卡尔文循环发生在（　　） A．① B．② C．③ D．④ 解析：图中①为叶绿体外膜、②为叶绿体内膜、③为类囊体薄膜、④为叶绿体基质。光反应发生在类囊体薄膜③上，暗反应（卡尔文循环）发生在叶绿体基质④中，D正确，ABC错误。 答案：D 训练1 叶绿体中的类囊体分为基粒类囊体和基质类囊体，二者的区别在于前者含有较多的光合色素以及形成了垛叠的基粒（如图所示）。下列关于类囊体的叙述，正确的是（    ） A．类囊体属于叶绿体内膜的一部分，是光反应的场所 B．据图推测基质类囊体吸收光的能力强于基粒类囊体 C．从结构上分析，类囊体垛叠形成基粒的意义与线粒体中形成嵴的意义类似 D．类囊体不属于细胞器，类囊体薄膜也不属于生物膜系统 解析：叶绿体内膜是紧贴在叶绿体外膜内侧的结构，类囊体不属于叶绿体内膜，A错误；基粒中的类囊体发生垛叠，增加了光合色素的附着面积，即吸收光的面积更大，吸光能力强于基质类囊体，B错误；类囊体垛叠形成基粒与线粒体中形成嵴都是为了增大膜面积，C正确；类囊体薄膜属于细胞器膜，因此属于生物膜系统，D错误。 答案：C 例题2 （2025·南通期末）下图表示植物光合作用的一个阶段，下列关于该反应阶段的叙述，错误的是（　　） A．该反应场所是叶绿体基质 B．需要多种酶、NADPH、ATP 和CO2等的参与 C．CO2的碳原子转移途径是 CO2→C5→（CH2O） D．将ATP、NADPH 中的化学能转化为（CH2O）中的化学能 解析：图示为暗反应过程，场所是叶绿体基质，A正确；图示为暗反应过程，该过程需要光反应提供的NADPH和ATP、多种酶和CO2等的参与，B正确；CO2的碳原子转移途径是：首先经过CO2的固定转移到C3化合物中，然后再经过C3的还原，转移到(CH2O)，C错误；图示为暗反应过程，该过程将ATP、NADPH 中的化学能转化为(CH2O)中稳定的化学能，D正确。 答案：C 训练2 （2025·连云港期末）下图表示植物光合作用的部分过程，下列相关叙述错误的是（    ）   A．该过程表示的是光合作用的光反应阶段，水被分解产生了O2 B．光合色素分布在类囊体膜上，可用于吸收、传递、转化光能 C．ATP合酶的功能只有在消耗ATP的过程中才能实现 D．通过电子传递等过程，实现了光能到电能再到活跃化学能的转变 解析：该过程利用光能将水分解产生了O2，表示的是光合作用的光反应阶段，A正确；在类囊体膜上具有光合色素，光合色素可用于吸收、传递、转化光能，B正确；ATP合酶的功能是合成ATP，C错误；光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，可以将光能转化成活跃的化学能，D正确。 答案：C 例题3 硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，有关叙述中正确的是（    ） A．该过程与光合作用非常相似，都需要光合色素 B．该过程需要在具有NH3和O2存在的条件下才可以进行 C．硝化细菌是原核生物，细胞内有类似叶绿体的结构 D．该过程合成有机物的原料是其它有机物 解析：硝化细菌不需要光照，硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，不需要光合色素，A错误；硝化细菌是需氧自养型菌，其能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3，该过程需要在具有NH3和O2存在的条件下才可以进行，B正确；硝化细菌不需要光照，细胞内没有类似叶绿体的结构，C错误；该过程合成有机物的原料是NH3和O2，是无机物，D错误。 答案：B 训练3 （25-26·徐州阶段练习）亚硝酸细菌和硝酸细菌是土壤中普遍存在的化能自养型细菌，前者将氨氧化为亚硝酸，后者将亚硝酸氧化为硝酸，其过程如图所示。下列相关叙述错误的是（　　）    A．能否利用光能是光合作用和化能合成作用的本质区别 B．氧化氨和亚硝酸的过程都能释放出化学能，这两种细菌都能利用相应的能量合成有机物 C．细菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸盐含量，有利于植物渗透吸水 D．亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的能量来源和发生场所均不相同 解析：光合作用的能量来源是光能，化能合成作用的能量来源是无机物氧化的化学能，二者最本质的区别就是 “是否利用光能”，A正确；据图可知，氧化氨和亚硝酸的过程都能释放出化学能，这两种细菌都能利用相应的能量合成有机物，B正确；硝酸细菌的作用是将亚硝酸（NO₂⁻）氧化为硝酸（NO₃⁻） ，这一过程会增加土壤中硝酸盐（NO₃⁻）的含量（而非降低）；硝酸盐是植物可吸收的氮源，且能提高土壤溶液浓度，有利于植物通过渗透作用吸水，C错误；植物的光合作用是利用光能将二氧化碳和水合成有机物，其场所在叶绿体，而亚硝酸细菌（属于原核生物，没有叶绿体）的化能合成作用是利用化学能来将二氧化碳和水合成有机物，因此亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的能量来源和场所都不同，D正确。 答案：C 小结反思 学科网（北京）股份有限公司 $