人教版生物必修1课件：第5章 第4节 第2课时 光合作用的探究历程和基本过程

(3)若使该植物继续处于 CO2 浓度为 0.003%的环境中，暗反应中 C3 和 C5 浓度达到稳定时，物质 A 的浓度将比 B 的________(填 “低”或“高”)。
(4)CO2 浓度为 0.003% 时，该植物光合速率最大时所需要的光 照强度比 CO2 浓度为 1%时的________(填“高”或“低”)，其 原因是__________________________________
②若标记 CO2 中的 14C，请写出光合作用中 14C 的转化途径。 提示：14CO2＋C5―→2C3(只有一个 14C)―→C5＋(14CH2O) ③试总结光合作用各元素的去向。 提示：光合作用总反应式及各元素去向：
(3)结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止 CO2 供应，叶绿体中 C3 和 C5 相对含量发生怎样的变化？
解析：(1)CO2 浓度降低时，C3 的产生减少而消耗不变，故 C3 的含 量降低，与物质 A 的变化趋势一致；而 C5 的产生不变却消耗减少， 故 C5 的含量增加，与物质 B 的变化趋势一致。(2)在正常情况下， 1 mol CO2 与 1 mol C5 结合形成 2 mol C3，即 C3 的分子数是 C5 的 2 倍。CO2 浓度迅速下降后，C5 的产生不变却消耗减少，故 C5 的 浓度升高。(3)在达到相对稳定时，C3 的含量是 C5 含量的 2 倍。 (4)CO2 浓度较低时，暗反应强度低，需要的[H]和 ATP 的量少， 故在较低的光照强度时就能达到此 CO2 浓度时的最大光合速率。
绿叶→_暗__处__放__置__→叶片一半 曝光、一半遮光→_碘_蒸__气__处理 →颜色变化(曝光处呈深蓝色)
植物叶片在光合作用中 产生了_淀__粉_
科学家
实验过程或依据
实验结论
1941年 鲁宾和卡门
光合作用释放的O2全 部来自于__H_2_O__
20世纪40年 代卡尔文
用14C标记CO2
探明了_C_O__2_中的碳在 _光__合__作__用__中转化成 _有__机__物__中__碳__的途径， 即卡__尔__文__循__环_
[思考探究] (1)为什么暗反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？ 提示：因为光反应为暗反应提供的[H]、ATP 是有限的。 (2)试利用同位素示踪法，分析光合作用过程中各元素的转 移途径。 ①用放射性同位素分别标记 H2O 中的 H 和 O，则能在光 合作用的哪些物质中检测到放射性？ 提示：O 可在释放的 O2 中检测到；H 可在产生的糖类中 检测到。
绿体基质中进行的。
4．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必
需的物质是
(B)
A．H2O、CO2、ADP
B．CO2、[H]、ATP
C．H2O、CO2、ATP
D．[H]、H2O、ADP
酶 解析：光合作用暗反应过程包括 CO2 的固定(CO2＋C5――→2C3)
和 C3 的还原[2C3[H―]―、酶―A→TP(CH2O)＋C5]，需要[H]作为还原剂和
成了淀粉；鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用产物
中的氧气来自反应物中的水。
3．光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列叙述正
确的是
(D )
A．叶绿体的类囊体薄膜上进行光反应和暗反应
B．叶绿体的类囊体薄膜上进行暗反应，不进行光反应
C．叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D．叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应 解析：光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的；暗反应是在叶
(√ )
(4)光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行
( ×)
2．1864 年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后
把此叶片一半遮光，一半曝光，经过一段时间后，用碘蒸气处
理叶片，成功地证明了
(A)
A．光合作用的产物有淀粉
B．光合作用的产物是水
C．光合作用的场所在叶绿体
D．光合作用产物中的氧气来自反应物中的水 解析：本实验的实验现象是叶片的曝光部分颜色变蓝，说明生
了光合作用产生的 O2 来自 H2O 而不是 CO2 解析：恩格尔曼的实验能够证明 O2 由叶绿体释放出来，叶绿体
是进行光合作用的场所，但不能定量分析光合作用生成的 O2 量。
2．德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消
耗掉叶片中的淀粉)后，再把叶片的一部分遮光，其他部分曝光。
一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光
第 2 课时 光合作用的探究历程和基本过程
1．光合作用的实质是合成有机物，储存能量；而呼吸 作用的实质是分解有机物，释放能量。 光能
2．光合作用的反应式为：CO2＋H2O叶―绿―→体(CH2O) ＋O2。
3．光反应的场所是类囊体薄膜，产物是 O2、[H]和 ATP。 4．暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。 5．光合作用中的物质转化为：
物质变化 和O2；
＋C5→2C3；
②ATP的合成：在相关酶的 ②C3的还原：
作用下ADP和Pi形成ATP 2C3→(CH2O)＋C5
ATP中活跃的化学能
能量变化 光能→ATP中活跃的化学能 →有机物中稳定的化
学能
相应产物
O2、ATP和[H]
葡萄糖等有机物
3.两者的联系 (1)光反应为暗反应提供[H]和 ATP; 暗反应为光反应提供 ADP 和 Pi，即两个反应阶段相辅相成，密切联系。 (2)没有光反应，暗反应缺乏[H]和 ATP，无法进行；暗反应 受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约。
2．在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，
即可发现其叶肉细胞内 C5 含量突然上升，则改变的条件
可能是
(D)
A．停止光照
B．停止光照并降低 CO2 浓度
C．升高 CO2 浓度
D．降低 CO2 浓度
解析：CO2 是暗反应进行的条件之一，如果 CO2 减少，自然就不
能顺利地形成 C3，已有的 C3 仍会通过 C3增加
CO2供应不变
增加
光照不变，CO2 减少 增加 由充足到不足
增加
光照不变，CO2 增加 减少 由不足到充足
减少
模型分析
[题组冲关]
1．玉兰叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，如果将之
移至暗室中，短时间内叶绿体中 C3 与 C5 相对含量的变化
分别是
(A )
4．如用 14C 标记的 CO2 来追踪光合作用过程中的碳原子，则 14C
的转移途径是
(C )
A．14CO2→叶绿素→糖类
B．14CO2→C5→C3→糖类
C．14CO2→C3→糖类
D．14CO2→叶绿素→ATP 解析：光合作用过程中，CO2 首先与 C5 相结合，形成 C3，
然后 C3 被还原形成糖类等有机物。
[归纳拓展] 光合作用中元素去向分析
1．分析思路
光照和 CO2 浓度骤变时 C3、C5、 [H]和 ATP 物质含量变化的分析
当外界条件改变时，光合作用中 C3、C5、[H]、ATP 含量
的变化可以采用下图分析：
2．分析结果
条件
C3 C5 [H]和ATP
光照由强到弱， 增加 减少 减少或没有
核心要点二 光合作用中光反应和暗反应的关系 1．过程图解
2．两者的区别
比较项目
光反应
暗反应
实质
光能转换为化学能，并放
出O2
固定CO2，形成有机物
时间长短
短促
较缓慢
需要条件
色素、光照、酶
不需要色素和光，需 要多种酶
反应场所 叶绿体类囊体的薄膜上
叶绿体的基质中
比较项目
光反应
暗反应
①水的光解：水分解生成[H] ①CO2的固定：CO2
酶的催化，并消耗能量(ATP)。
核心要点一 光合作用探究历程的实验分析 1．萨克斯实验 (1)实验过程：
绿叶―暗几―处―小放―时置→一 一半 半曝 遮光 光―碘处―蒸―理气→曝遮光光处处变无深颜蓝色色变化 (2)实验分析： ①设置了自身对照，自变量为光照，因变量是叶片颜色的变化。 ②实验的关键是饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，避免 对实验结果的干扰。 ③本实验除了证明光合作用的产物是淀粉的同时，还证明了光 照是光合作用的必要条件。
密闭玻璃罩＋绿色植物＋ 蜡烛→不易熄灭 小鼠→不死亡 500多次植物更新空气实验
植__物__可__以__更__新__空__气___
在_阳__光__照__射__下，植物体 只有_绿__叶__才能更新空气
1845年 梅耶
根据能量转化和守恒定律
光合作用把光__能__转换成 _化__学__能__储存起来
1864年 萨克斯
部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合
理的是
()
①本实验未设对照组 ②有无光照是遮光和曝光区域显现不同结
果的唯一原因 ③实验初始时遮光和曝光区域均应达到无淀粉状
态 ④实验证明叶绿体利用光照将 CO2 转变成了淀粉
A．②③
B．①②③
C．②③④
D．①②③④
解析：本实验中曝光部分能够变蓝是因为产生了淀粉，遮光部分 不变蓝是因为没有产生淀粉，因此本实验的自变量是光照，充分 说明光照下能产生淀粉；而 CO2 对本实验结果的影响未作研究。 答案：A
[题组冲关]
1．历经一个半世纪，科学家们做过许多实验，才逐渐发现光合作
用的场所、条件、原料和产物。在下列几个著名实验中，相关
叙述不．正确的是 A．普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气
( C)
B．萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件
C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的 O2 量 D．鲁宾和卡门的实验中，用 18O 分别标记 H2O 和 CO2，证明
①14CO2―→14C3―→(14CH2O)；②H2 18O―→18O2。 6．光合作用的能量转换为：光能―→ATP 中活跃的化
学能―→有机物中稳定的化学能。
一、光合作用的概念与探究历程 1．光合作用的概念[填图]
2．光合作用的探究历程[填表]
科学家
实验过程或依据
实验结论
1771年普 利斯特利
1779年 英格豪斯
2．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是来自于 水中的氧，而不是来自于二氧化碳中的氧。 (2)自变量为被标记的 C18O2 和 H2 18O，因变量是 O2 的放射性。
3．卡尔文循环 (1)探究方法——同位素标记法： 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)。 [名师点拨] 萨克斯和鲁宾、卡门实验对照方式的不同 萨克斯实验和鲁宾及卡门实验的对照设计方法是不相同的。萨克 斯实验的对照方式为自身对照(一半曝光与另一半遮光)；而鲁宾和卡 门实验的对照方式为相互对照(通过标记不同的物质：H2 18O 与 C18O2)。
提示：①停止光照：C3 含量相对增加，C5 含量相对减少。 ②停止 CO2 供应：C3 含量相对减少，C5 含量相对增加。
[题组冲关] 3．据下面光合作用图示判断，下列叙述不．正确的是( D )
A．⑥过程发生于叶绿体基质中 B．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上 C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O) D．②不仅用于还原 C3，还可用于矿质离子吸收等 解析：光反应产生的 ATP 只用于暗反应，呼吸作用产生的 ATP 才能用于矿质离子吸收等生命活动。
二、光合作用的过程 1．过程及分析[据图填空]
①场所： 类囊体薄膜 ②条件： 需光
叶绿体基质 不需要光
2．反应式
1．判断下列有关叙述的正误
(1)光合作用产生的 O2 来自于 CO2 和 H2O 中的“O”
(×)
(2)绿色植物光合作用的反应物是 CO2 和 H2O，产物是有机
物和 O2
(√ )
(3)绿色植物进行光合作用的能量来源于光能
这样 C3 减少，C5 形成后却不能进一步转变，于是就积累起来。
3．在光照等适宜条件下，将培养在 CO2 浓度为 1%环境中的某 植物迅速转移到 CO2 浓度为 0.003%的环境中，其叶片暗反应 中 C3 和 C5 微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：
(1)图中物质 A 是________(填“C3”或“C5”)。 (2)在 CO2 浓度为 1%的环境中，物质 B 的浓度比 A 的低，原因 是_______________________________________________ 将 CO2 浓度从 1%迅速降低到 0.003%后，物质 B 浓度升高的原 因是______________________________________________
A．增多 减少
B．减少 增多
C．增多 增多
D．减少 减少
解析：叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，C3 和 C5 处
于动态平衡状态；移至暗室后，短时间内由于光反应速度下降，
ATP 和[H ]的合成减少，C3 还原成 C5 的过程受到影响，而 C5 仍能正常和 CO2 反应生成 C3，故 C3 增多，C5 减少。