第3节光合作用学案

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[例1]同类变式答案:(1)五碳化合物;CO2在还原过程中因缺NADPH和ATP不能产生C5化合物,而CO仍然固定形成C3化合物。碳化合物;CO2的减少导致C3化合物产生减少,而C3化合物仍然被还原为C5化合物
[例2]答案:
(1)呼吸作用释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量时
(2)BF;D;E
(3)光照强度逐步减弱;ATP;NADPH


部位
条件
反应时间
反应原料
反应产物
与温度的关系
与光照的关系
反应性质
物质变化
⑴水的光解:
⑵形成ATP:
⑴CO2的固定:
⑵C3的还原:
能量变化
光能→电能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系
⑴光反应的产物[H]是暗反应中CO2的
光反应形成的ATP为暗反应提供
⑵暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成ATP提供
3:在光合作用过程中不属于暗反应的是( )
A.CO2与五碳化合物结合B.三碳化合物接受ATP释放的能量
7.为什么要用酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂来提取色素?因为色素只溶于在机溶剂
五、课文解读
(一)、光合作用发现的历史
1648年比利时的范•海尔蒙特(V.Helmont)第一次试图用定量的方法研究植物的营养素来源。通过该实验他认为,植物生长所需要的养料主要来自于水,而不是土壤。
1771年英国的普利斯特莱(J.Priestley)通过植物和动物之间进行气体交换的实验,第一次成功地应用化学的方法研究植物的生长,得知植物生长需要吸收CO2,同时释放出O2。
总反应式:CO2+ H2O (CH2O)+ O2
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
4、影响光合作用的因素
(1)光照:光强度、光质都可以影响光合速率。
光照强度:在一定光强度范围内,光合速率随光强度的增大而增大。
光质:由于色素吸收可见太阳光中的红光和蓝紫光最多,吸收绿光最少,故不同颜色的光对光合作用的影响不一样。白光下光合效率最高,红光和蓝紫光下光合效率较高,绿光下光合效率最低。
1779年荷兰的扬•英根豪斯(J.Ingenhousz)把带叶的枝条放到水里。这些叶在阳光下产生氧气,在暗处并不产生氧气。扬•英根豪斯认为植物需要阳光才能制造出氧气。
1864年萨克斯(J.von Sachs)采用碘液检测淀粉的方法,确定叶片在光下能产生淀粉。
1940年鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)运用放射性同位素标记法,通过小球藻的实验证明了光合作用释放的氧气来自水,糖类中的氢也来自水。
2、疑点是影响光合作用的因素等。
三、学法指导
1.了解研究光合作用的发现过程,从而理解研究光合作用过程的一般方法。
2.理解叶绿体中光合色素的种类及作用。
3.通过对光合作用过程的分析,掌握光合作用过程的意义。
4.分析影响光合作用的因素及其在农业生产中的指导意义。
5.掌握提取和分离叶绿体中光合色素的原理及方法。
(3)用玻璃大棚种植蔬菜时,应选择光强为_____(填“A/B/C”)、温度为____℃(填一个具体数值),及____颜色______(填透明或不透明)的玻璃。
解析:甲图为表观光合速率,乙图为实际光合速率和呼吸速率,丙图反应了叶绿素吸收光谱。第(3)题要求从甲、乙、丙图获取知识进行应用创新。
[例1]答案:C
A.上升;下降;上升B.下降;上升;下降
C.下降;上升;上升D.上升;下降;下降
解析:从光合作用的反应过程进行分析:在光合作用过程中,CO2参与暗反应,CO2与C5化合物结合,生成两个C3化合物,当CO2突然减少时,这个过程必然受阻,因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降。而C3化合物的减少,又使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻,消耗光反应提供的ATP量也减少,使细胞中ATP含量上升。
C.光合作用强度是由基因决定的,因此是固定不变的
D.在相同光照条件下,各种植物的光合作用强度相同
2:光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段,下列说法正确的是( )
A.叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应
B.叶绿体的类囊体膜上进行暗反应,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
与温度关系不大
温度影响酶的活性,关系密切
与光照的关系
有光时方可进行
有光无光时均可进行
反应性质
光化学反应
与光无直接关系,光下与暗处都行
物质变化
⑴水的光解:
⑵形成ATP:
⑴CO2的固定:
⑵C3的还原:
能量变化
光能→电能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系
⑴光反应的产物[H]是暗反应中CO2的
同类变式:下图为光照和CO2浓度改变后,与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内的变化曲线。
(1)曲线a表示,在无光照时其含量下降的原因是;曲线b表示,在CO2浓度降低时含量下降的原因是
(2)由(1)得出光照强度和CO2浓度与光合作用的关系是:前者主要影响;后者主要影响。
[例2]下图中的甲、乙两图为—昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天,乙图是在盛夏的某一晴天,请据图回答问题:
(二)、光合色素与光能的捕获和转化
叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素
叶绿色b(黄绿色)
绿叶中的色素胡萝卜素(橙黄色)
类胡萝卜素
叶黄素(黄色)
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
白光下光合作用最强,其次是红光和蓝紫光,绿光下最弱。
颜色
主要吸收光谱
定性滤纸上出现的色素层析图谱
叶绿素
叶绿素a
蓝绿色
光反应形成的ATP为暗反应提供
⑵暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成ATP提供反应物
(六)、验证陆生植物是否进行光合作用的方法:一般是验证淀粉的存在
验证水生植物是否进行光合作用的方法:一般是验证氧气的产生
【复习题】
1:下列关于光合作用强度的叙述,正确的是( )
A.叶片从幼到老光合作用强度不变
B.森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异
绿色植物在
光合作用过程中
3
1880
恩吉尔曼(德)
水绵和好
氧性细菌
把水绵和好氧性细菌的临
时装片置于环境中:
⑴用极细光束照射水绵;⑵装片完全暴露于光下。
⑴好氧细菌集中在
⑵好氧细菌集中在


4
20世
纪30
年代
鲁宾和卡门
(美)
绿色植物、
氧的同位
素H218O
和C18O2
⑴向第一组植物提供
H218O和CO2;
⑵向第二组植物提供H2O和C18O2
[例3]:图甲、乙、丙分别表示某植物光合作用速率与光照强度之间的关系、温度与光合速率之间的关系及叶绿体色素对不同波长光线的相对吸收量:
(1)若甲图所示曲线为阴性植物,则阳性植物曲线与此相比较C点___(填“上/下/左/右/不变”)移,A点____(填“上/下/左/右/不变”)移
(2)由乙图知,40℃时,植物体___(能/不能)显示生长现象;而5℃时状态可用甲图中____(填“A/B/C”)点表示
(4)能量变化:光能→ATP、NADPH中的活泼的化学能
(1)部位:叶绿体基质中
(2)条件:需多种酶、CO2、ATP、NADPH
(3)物质变化:CO2的固定:CO2+ C52C3
C3的还原:
(4)能量变化:ATP中的活泼的化学能→有机物中的稳定的化学能
(四)、光反应和暗反应的比较
比较项目
光反应
暗反应
乙图
(1)甲图曲线中C点和正点(外界环境中CO2浓度变化为零)处,植株处于何种生理活动状态?
(2)根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的段,其中光合作用强度最高的是点,植株积累有机物最多的是点。
(3)乙图中FG段CO2吸收量逐渐减少是因为,以致光反应产生的和逐渐减少,从而影响了暗反应强度,使化合物数量减少,影响了CO2固定。
(五)、在光合作用过程中,可以认为先进行光反应,后进行暗反应,因为当一棵植物在暗处放置了很久以后,突然移到光下,必须先进行光反应,在叶绿体中积累了一定的[H]和ATP后才开始进行暗反应。当植物从光下突然移到暗处时,光反应会立即停止,但暗反应不会立即停止,暗反应的停止要到将[H]和ATP消耗完后。在叶绿体处于不同的条件下,其中的C5、C3、[H]和ATP及葡萄糖的合成量的变化情况可用下表来表示。
第3节 光合作用学案
一、学习目标
1、光合作用的定义
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把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、光合色素主要包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。
叶绿素a和叶绿素b主要吸收和利用红光和蓝紫光,胡萝卜素和叶黄素要吸收和利用蓝紫光。
3、光合作用的过程
第一组释放的氧
全是
第二组释放的氧全是
思考:1880年,德国科学家恩吉尔曼实验
1.之所以选用水绵做实验材料是因为水绵有叶绿体,且螺旋分布在细胞中,便于进行观察。
2.选用黑暗且没有空气的环境可排除实验前环境中的影响,确保实验的准确性。
3.先选用极细的光束且用好氧细菌检测能准确判断水绵细胞中然后用完全曝光的水绵与之,从而证明了。
2.叶绿素形成的条件是什么?有光照和Mg等;
3.植物体内含有色素的细胞器有哪些?(叶绿体和液泡)
4.生产上,用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高?无色
5.绿色植物在CO2等量时哪种光下光合产物最多?白光
6.用绿色、红色、蓝色、紫色玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵,光照相同的时间后,罩内O2最少的是哪种颜色的玻璃罩?为什么?绿色,因为植物几乎不吸收绿光。
(2)CO2浓度:在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增大而增大。
(3)温度:温度是通过影响酶的活性来影响光合作用效率的。
(4)矿质营养:绿色植物进行光合作用时,需要多种必需的矿质元素。矿质元素能够直接或间接影响光合作用。
二、教材分析
重点难点与疑点
1、重点难点是光合作用的定义、光合色素、光合作用的过程等。
光照、CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6合成量的影响
条件
C3
C5
[H]、ATP
葡萄糖的合成量
停止光照,
CO2供应不变
突然光照,
CO2供应不变
光照不变,
停止CO2的供应
光照不变,
增加CO2供应
光照不变,CO2供应不变,C6H12O6运输受阻
[例1]将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。如果将环境中CO2含量突然降至极低水平,此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是()
(4)乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低,可能是因为
解析:本例主要考查影响光合作用因素:CO2浓度、光强,以及光合速率、呼吸速率和表观速率的关系(表观速率=光合速率-呼吸速率)。首先,要认真看清坐标的含义,然后进行曲线分析;其次,要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑,并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析。注意光合作用强度决定的制造有机物量与有机物总积累量之间的联系和区别;第三,乙图的E点CO2吸收率降低的机理,不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑,还要联系植株的其他生理活动进行思考。
红光、蓝紫光
位于中下层
叶绿素b
黄绿色
位于最下层
类胡萝卜素
胡萝卜素
橙黄色
蓝紫光
位于最上层
叶黄素
黄色
位于中上层
(三)、光合作用的过程
(1) 部位:叶绿体的类囊体薄膜上
(2)条件:需光、色素分子和酶
(3)物质变化:水的光解:2H2O4e+4H++O2
NADP++2e+H+NADPH
ATP的形成:ADP+Pi+ 能量ATP
1948年美国的梅尔文•卡尔文(M.Calvin)报告了历时10年的科研成果,他用14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪,从而了解到光合作用中复杂的化学反应。
次序
年代
科学家Biblioteka Baidu
实验材料
实验过程
实验现象
结论
2
1864
萨克斯
(德)
叶片
绿色植物暗处理后,一
半,一半,
后经处理
⑴遮光部分颜色
⑵曝光部分颜色
(4)温度高,蒸腾作用过强,气孔关闭,影响了CO2原料的供应
[例3]答案:(1)右;下(2)不能;B(3)C;25;无;透明
比较项目
光反应
暗反应


部位
叶绿体基粒上
叶绿体基质中
条件
光能、色素、酶

反应时间
短促,以微秒计
较缓慢
反应原料

二氧化碳
反应产物
[H]、ATP、O2
ADP、(CH2O)
与温度的关系
四、叶绿体的结构
结合讲解叶绿体的结构,教师归纳:
外膜
叶绿体内膜
基粒:由两个以上的类囊体组成,含色素和酶
基质:含酶
结构:外膜,内膜,基质,基粒(由类囊体构成)
与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。
光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。
光合色素的作用是光能。
思考:
1.为什么植物的叶片一般是绿色的?
绿叶几乎不吸收绿光,绿光被反射,因此植物的叶片一般是绿色的
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