第5章 第4节 二 光合作用的原理和应用-第1课时 光合作用的原理-【优学精讲】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞教用课件（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 1.说明光合作用以及对它的认识过程。 2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。 返回导航 课标要求 2 1 考点一 光合作用的探索历程 2 考点二 光合作用过程 3 随堂 效果检测 3 PART 01 考点一 光合作用的探索历程 4 1.光合作用的概念 叶绿体 光能 2.光合作用的化学反应式 <m></m> 返回导航 5 3.探索光合作用原理的部分实验 被分开 毒害 不能 水的光解 返回导航 6 水的光解 返回导航 7 （1）绿色植物进行光合作用不一定通过叶绿体。( ) × 解析：绿色植物通过叶绿体进行光合作用。 （2）光合作用的产物一定是氧气和葡萄糖。( ) × 解析：光合作用的产物是氧气和糖类 。 （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。( ) × 解析：鲁宾和卡门的实验证明光合作用产生的氧气中的氧元素来自水。 （4）鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水。( ) √ 返回导航 8 ［探究1］ 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，没有 ），在光照下可以释放 出 。 （1）根据上述材料，尝试补充完整希尔的实验表达式。 返回导航 9 （2）希尔实验可以证明来自，______（填“能”或“不能”）确定 全部来自 ，原因是____________________________________________ ______________________________________________________。 不能 光合作用的反应物是和，希尔实验只能证 明的光解产生了，但不能证明在反应中未产生 （3）希尔的实验____（填“能”或“不能”）说明水的光解与糖的合成不是 同一个化学反应，原因是__________________________________________ _____________________________________________。 能 希尔实验中水的光解是在没有的情况下进 行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与 返回导航 10 ［探究2］ 1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了 光合作用中的来源，他们用分别标记和 ，使它们分别变成 和 ，然后进行了两组实验： （1）A为____，B为______。 （2）该实验的实验结论是_____________________________________。 光合作用产生的来自，不来自 返回导航 11 ［探究3］ 1954年，美国科学家阿尔农用游离的叶绿体做实验。在给叶绿 体光照时发现，当向反应体系供给、时，体系中就会有 的产生。 1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。根据该实验可以得出的 结论是__________________________________________。 光照条件下，水光解的同时和合成 返回导航 12 1.（2025·北京西城区高一期末）下列有关光合作用科学史的叙述，正确的 是( ) A.恩格尔曼利用小球藻研究光合作用场所 B.希尔利用离体的叶绿体进行了相关实验 C.鲁宾和卡门用证明 全部来自水 D.卡尔文用 研究光合作用过程的能量转化 √ 返回导航 13 解析：选B。恩格尔曼利用水绵进行实验，证明了光合作用的场所是叶绿 体，A错误；希尔在制取的离体叶绿体悬液（有，无 ）中加入氧 化剂进行了相关实验，光照后发现水的光解有氧气释放，进而证明了氧气 的产生和糖的生成是两个独立的过程，B正确；鲁宾和卡门用 的同位素 分别标记和，使它们分别变成和 并设计实验，证 明了光合作用释放的氧气来自 ，C错误；卡尔文等用小球藻进行实验， 探明了碳的转移途径，没有研究光合作用过程的能量转化，D错误。 返回导航 14 2.1941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，实验部分过程及 结果如右图所示。下列叙述正确的是( ) A. 具有放射性，是不稳定的同位素，可用于示踪物质运行和变化规律 B.另一组实验及结果图应为将换成、换成 ，其余不变 C.该实验的预期结论是光合作用产生的 中的氧元素全部来自水 D.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素，没有完整的叶绿体 √ 返回导航 15 解析：选C。 不具有放射性，是稳定的同位素，A错误；另一组实验及 结果图应为将换成、换成、换成 ，其余不变， B错误；该实验的预期结论是光合作用产生的 中的氧元素全部来自水， C正确；小球藻是真核生物，其细胞内具有完整的叶绿体，含有叶绿素和 类胡萝卜素，D错误。 返回导航 16 PART 02 考点二 光合作用过程 17 1.光反应阶段 有光 类囊体的薄膜上 、 返回导航 18 2.暗反应阶段 不直接依赖光 叶绿体基质 糖类等有机物中的化学能 返回导航 19 3.光反应与暗反应之间的联系 、和 返回导航 20 （1）植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应。( ) × 解析：暗反应需要光反应提供和 ，因此夜晚不能进行暗反应。 （2）光合作用中 的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。( ) × 解析： 的移动方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质。 （3）中C的转移途径是 。( ) × 解析：C的转移途径是 。 （4）在黑暗条件下，只要供给了和，叶绿体就能将 转变 为糖。( ) √ 返回导航 21 ［探究1］ 暗反应过程 光合作用的产物除了 ，还有糖类等有机物。20世纪40年代，美国科学家 卡尔文等用小球藻作实验材料，利用同位素示踪法追踪了 中C的转移 路径。实验处理为光照、提供 ；不同时间（几十秒内、几秒内、1秒 以内）把小球藻放入煮沸的酒精中，立刻杀死小球藻再用纸层析分离，最 后鉴定放射性物质，结果为：①向反应体系中充入一定量的 ，光照 30秒后检测产物，分布于多种化合物中，如、、 等；②在光照5 秒后，检测到含有放射性的五碳化合物和六碳糖 ；③光照时间为 几分之一秒时发现，的放射性出现在一种三碳化合物 中。 返回导航 22 （1）根据上述结果完善 转化成有机物的过程中C的转移途径。 （2）是一种三碳化合物磷酸甘油酸， 是一种五碳化合物— —核酮糖，二磷酸， 的简称是_______。 返回导航 23 ［探究2］ 光反应与暗反应的关系 1954年，美国科学家阿尔农的离体叶绿体实验过程及结果如下表所示： 组别 条件 过程 现象 1 黑暗 提供、、 产生 2 黑暗 提供，不提供、 不产生 3 光照 提供，不提供、 产生 （1）通过对该实验的分析，得出的结论是___________________________ ____________________。 转化成需要光反应 提供的和 返回导航 24 （2）夏季中午，气孔大量关闭会导致 供应不足，短时间内叶绿体中 和 的含量变化分别为________________。 减少，增加 （3）正常生长的绿藻照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上， 短时间内绿藻细胞的叶绿体内、、、 的含量变化分别为 _______________________________。 、和减少，增加 返回导航 25 1.光反应和暗反应的比较 项目 光反应 暗反应 实质 光能转化为化学能，并释放出 同化 ，合成有机物 需要条件 外界条件：光照； 内部条件：色素、酶 外界条件：不直接需要光 照；内部条件：酶 反应场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 返回导航 26 项目 光反应 暗反应 物质变化 ①水的光解： ; 和 的合成： 能量 、 的固定： ; 的还原： 续表 返回导航 27 项目 光反应 暗反应 能量变化 光能和 中的化学 能 和中的化学能 糖类等有机物中的化学能 相应产物 、和 糖类等有机物 续表 返回导航 28 2.环境条件骤变对光合作用中间代谢产物含量瞬间影响的分析 （1）过程分析法 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示<m></m>的固定，Ⅲ表示<m></m>的还原，当外界条件 （如光照、<m></m>）突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 返回导航 29 （2）“模型法”表示和的含量变化（起始值高于 ,约是其2倍） ［温馨提示］（1）以上各种物质的含量变化是在外界条件改变的短时间 内发生的且是相对含量的变化。 （2）以上各物质变化中，和含量的变化总是相反的，和 含量的变化总是一致的。 返回导航 30 1.（教材P106“概念检测”T3改编）下图为植 物细胞光合作用过程的图解，下列相关叙述 错误的是( ) A.图中A物质包含叶绿素和类胡萝卜素，具有吸收光能的作用 B.图中B代表，可供植物呼吸利用；C代表 ，可供植物主动运输利用 C.图中C的运动方向是从叶绿体的基粒到叶绿体基质 D.图中过程将储存在和 中的化学能转化为有机物中的化学能 √ 返回导航 31 解析：选B。植物细胞中与光合作用有关的色素包括叶绿素和类胡萝卜素， 分布在叶绿体的类囊体薄膜上，具有吸收光能的作用，A正确；题图中B 代表，C代表，光反应阶段产生的 可以释放到叶绿体外，参与呼 吸作用，但产生的 只能用于暗反应阶段和叶绿体中的物质合成，不能 供植物主动运输利用，B错误； 在光反应阶段产生，在暗反应阶段被 利用，所以 的运动方向是从叶绿体的基粒到叶绿体基质，C正确；暗 反应阶段通过的还原将储存在和 中的化学能转化为有机物 中的化学能，D正确。 返回导航 32 2.在弱光照条件下，植物细胞的和 相对含量维持平衡，若改变某种环 境因素，和 的相对含量发生下图所示的变化。下列分析正确的是 ( ) A.为 ，改变条件为提高光照强度 B.为，改变条件为提高 浓度 C.为 ，改变条件为提高光照强度 D.为，改变条件为提高 浓度 √ 返回导航 33 解析：选C。光合作用暗反应中和相对含量达到平衡时， 的含量一 般是含量的2倍，故为，为，A、D错误；若提高 浓度，则 被固定形成的增加，消耗的增加，短时间内 的还原速率不 变，的生成速率不变，故 的含量将减少，与题图不符，B错误；若提 高光照强度，则光反应产生的和增强， 的还原增强，生成 的增多，而被固定形成的过程不变，故短时间内 的含量将减 少， 的含量将增加，与题图相符，C正确。 返回导航 34 【知识框架】 返回导航 35 PART 03 随堂 效果检测 36 1.（教材P102“思考·讨论”改编）希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没 有时，给予叶绿体光照，就能释放 。鲁宾和卡门设计实验，研究了 的来源。阿尔农发现叶绿体可合成 。下列关于以上实验的叙述，错 误的是( ) A.鲁宾和卡门使用了同位素示踪法 B.希尔反应与 合成有机物的过程场所相同 C.鲁宾和卡门发现光合作用释放的来自而不是 D.阿尔农发现 的产生总是和水的光解相伴随 √ 返回导航 37 解析：选B。鲁宾和卡门使用了同位素示踪的方法，利用的同位素 分别标记和，证明了光合作用中来自，而不是 ，A、C 正确；希尔反应即光合作用的光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体薄膜上， 暗反应阶段 合成有机物的过程发生在叶绿体基质中，二者场所不同， B错误；阿尔农发现在光照下叶绿体可合成 ，且这一过程总是与水的 光解相伴随，D正确。 返回导航 38 2.（2025·广东佛山高一期末）卡尔文将带有标记的 供小球藻进行 光合作用，追踪检测 的去向，其部分实验过程及结果如下图所示。下 列叙述正确的是( ) 返回导航 39 A.该实验的自变量是 标记的化合物种类和反应时间 B.每隔一定时间取样，并立即杀死小球藻后再进行纸层析 C.该实验可说明先转化为和，再转化为 D.实验过程中，升高 浓度会改变实验结果 解析：选D。 标记的化合物种类属于该实验的因变量，A错误；每隔一 段时间取出部分小球藻，将其立即加入煮沸的甲醇中杀死，应先提取小球 藻中带标记的化合物，再通过层析法分离，B错误；由题图可知，当反应时 间小于时，放射性元素出现在中，最早转化形成的产物是 ， C错误；升高浓度可能会改变 标记化合物的实验结果，D正确。 √ 返回导航 40 3.（2025·江苏天一中学高一期末）下图是某 高等植物叶绿体中光合作用过程的示意图， ①、②表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示化合物。下 列叙述正确的是( ) A.Ⅰ和Ⅱ分别是和 B.过程①发生在叶绿体基质中 C.过程②在黑暗条件下才能进行 D.过程②为过程①提供能量 解析：选A。分析题图可知，化合物Ⅰ和Ⅱ分别代表和 ，A正确； ①代表的是光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体薄膜，B错误；②代表的 是暗反应阶段，不直接依赖光，C错误；过程①（光反应阶段）为过程② （暗反应阶段）提供能量，D错误。 √ 返回导航 41 4.进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中 的含量相对稳定，在下 图中点时突然停止供给，能表示叶绿体中 含量变化的曲线是 ( ) A. B. C. D. 解析：选B。突然停止供给，暗反应受到抑制，光反应产生的 的消耗量减少， 积累量增多。 √ 返回导航 42 5.下图为光合作用过程示意图。请据图回答下列问题： （1） 在光下分解产生的气体是____（填图中序号）。 ① 解析：在光下分解产生的气体是 。 （2）与 结合的过程叫作___________。 的固定 解析：暗反应中与结合产生,这一过程叫作 的固定。 返回导航 43 （3）暗反应阶段需要光反应阶段为其提供____和__________________ （填图中序号）。 ② ③（可颠倒顺序） 解析：暗反应阶段需要光反应阶段产生的及，进行 的还原。 返回导航 44 $