PAGE10-第2課時綠色植物光合作用的過程課標內容要求核心素養對接說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。1．生命觀念——能初步用結構和功能觀，說明葉綠體是光合作用的場所。2．生命觀念——用物質和能量觀，闡明光合作用過程。3．科學思維——分析歸納，比較光反應和暗反應。一、葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所1．證明試驗(1)試驗過程：1937年前后，英國科學家希爾在研磨綠葉后制取葉綠體懸液，并向懸液中加入草酸鐵，然后賜予光照后視察。(2)試驗現象：①Fe3＋被還原為Fe2＋。②離體的葉綠體釋放出了O2。(3)試驗結論：肯定程度上證明白光合作用在葉綠體中進行。(4)該試驗意義：使光合作用的探討從器官(葉片)水平進入到了細胞器(葉綠體)水平。2．在一般光學顯微鏡下，葉綠體是最簡潔視察到的細胞器。3．光照強度對葉肉細胞中葉綠體分布的影響(1)細胞內的葉綠體一般分布在細胞質膜與液泡之間的細胞質中。(2)在光照較弱的狀況下，葉綠體會匯合到細胞頂面，以最大限度地汲取光能，保證高效率的光合作用。(3)當光照強度很高時，葉綠體會移動到細胞側面，以避開強光的損害。二、光合作用過程1．光反應(1)場所：葉綠體的類囊體膜上(光合色素和與光反應有關的酶就分布在類囊體膜上)。(2)條件：光、光合色素和酶等。(3)過程：①在類囊體膜上，葉綠素等光合色素汲取光能。②水裂說明放O2，并將電子傳遞給某些基態葉綠素分子。③電子傳遞：光合色素汲取光能，使某些基態葉綠素分子(接受了最初由水的裂解傳遞而來的電子)受到激發釋放電子，電子在不同的物質(電子傳遞體)之間傳遞。④ATP和NADPH的形成：NADP＋(還原型輔酶Ⅱ)接受電子被還原成NADPH(還原型輔酶Ⅱ，常表示為[H]，在暗反應階段發揮作用)，能量也由光能轉換為電能，再由電能轉化為化學能，儲存在ATP和NADPH中。⑤在光反應中，光合色素汲取光能，水裂說明放O2，電子傳遞，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反應，即將太陽能最終轉換為化學能并產生O2。2．暗反應(1)場所：葉綠體基質。(2)發覺者：卡爾文及其探討團隊。(3)條件：CO2、ATP、NADPH和酶等。(4)過程：①暗反應又稱為卡爾文循環，簡潔地說，卡爾文循環就是將CO2、ATP和NADPH轉變為磷酸丙糖(一種三碳糖)的困難生化反應。②CO2的固定：綠葉細胞從外界汲取的CO2進入葉綠體基質，與細胞中的一種五碳化合物(C5)結合，形成兩個三碳化合物(C3)。③C3的還原：在有關酶的催化下，C3接受光反應階段供應的物質和能量，經過一系列生化反應，部分轉變為糖類，另一部分又形成C5，接著參與CO2的固定。④暗反應是由酶催化的一系列困難的生化反應。在這一過程中，將光反應過程中形成的ATP和[H]中的化學能，轉化為儲存于糖分子中的化學能。3．光合作用過程示意圖(1)圖中Ⅰ為光反應階段，Ⅱ為暗反應階段，二者不僅同時進行，而且耦合在一起，共同完成光合作用過程。(2)葉綠體中的光合色素汲取太陽能，將光能轉換為化學能，形成了推動CO2和H2O合成糖的動力。4．光合作用(1)概念：光合作用是綠色植物細胞中的葉綠體從太陽光中捕獲能量，并將這些能量在CO2和H2O轉變為糖與O2的過程中，轉換并儲存為糖分子中化學能的過程。(2)總反應式CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up10(光能),\s\do10(葉綠體))(CH2O)＋O2。(3)意義①光合作用是一項困難的能量轉換過程，也是一個無機物轉變為有機物的重要途徑。②光合作用對地球表面的生態面貌、大氣組成、生物進化乃至全部生物的生存，人類的生產和生活都有至關重要的意義。5．化能合成作用(1)概念：通過氧化外界環境中的無機物獲得的化學能來合成有機物，這種制造有機物的方式，稱為化能合成作用。(2)生物類型：自然界中的一些微生物，如土壤中的硝化細菌、硫細菌和鐵細菌等。(3)意義：對維持地球上的物質循環和能量的轉換、流淌也具有肯定的作用。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．1937年前后，英國科學家希爾的試驗使光合作用的探討從器官水平進入到了細胞器水平。 ()2．當光照強度很高時，葉綠體會移動到細胞頂面。 ()3．葉綠體中的色素分布在基質中。 ()4．光合作用須要的酶只分布在葉綠體基質中。 ()5．光合作用的光反應和暗反應階段在葉綠體的不同部位進行。 ()6．光合作用中光反應必需有光才可以進行，暗反應沒有光也可長時間進行。 ()7．光反應和暗反應不僅同時進行，而且耦合在一起，共同完成光合作用過程。 ()8．在光反應階段中，能量由光能轉換成電能，再由電能轉換為化學能，只儲存在ATP中。 ()9．卡爾文循環就是將CO2、ATP和NADPH轉變為葡萄糖的困難生化反應。 ()提示：1.√2．×當光照強度很高時，葉綠體會移動到細胞側面，以避開強光的損害。3．×葉綠體中的色素分布在類囊體膜上。4．×類囊體膜上和葉綠體基質中都有。5．√6．×暗反應須要光反應供應的[H]和ATP，沒有光，暗反應不能長時間進行。7．√8．×由電能轉換成的化學能，儲存在ATP和NADPH中。9．×卡爾文循環是將CO2、ATP和NADPH轉變為磷酸丙糖(一種三碳糖)的困難生化反應。光合作用過程1．光反應與暗反應的比較(1)區分項目光反應(打算階段)暗反應(完成階段)場所葉綠體的類囊體膜上葉綠體的基質中條件光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP＋多種酶、NADPH、ATP、CO2、C5物質變更水裂說明放O2、電子傳遞、ATP和NADPH形成①CO2固定：CO2＋C5eq\o(→,\s\up10(酶))2C3②C3的還原：2C3eq\o(→,\s\up10(NADPH、ATP),\s\do10(酶))(CH2O)能量變更光合色素汲取光能，光能轉換為電能，再由電能轉換為化學能儲存在ATP和NADPH中ATP和NADPH中的化學能轉化為儲存于糖分子中的化學能示意圖(2)聯系①光反應為暗反應供應兩種重要物質：NADPH和ATP，NADPH既可作還原劑，又可供應能量；暗反應為光反應供應三種物質：ADP、Pi以及NADP＋。②暗反應有光無光都能進行。若光反應停止，暗反應可持續進行一段時間，但時間不長，故晚上一般認為只進行呼吸作用，不進行光合作用。2．光合作用過程中的物質變更(1)光合作用過程中C、O元素轉移途徑(2)葉綠體中[H]、ATP、ADP和Pi的運動方向①[H]和ATP：類囊體膜→葉綠體基質。②ADP和Pi：葉綠體基質→類囊體膜。深化探究：(1)在無光條件下，暗反應能否長期進行？提示：不能。因為無光條件下，光反應不能進行，光反應的產物ATP和[H]削減，不能滿意暗反應的需求，暗反應終將停止。(2)若暗反應停止，光反應能否持續進行？提示：不能，若暗反應停止，光反應產生的ATP和[H]積累過多，將抑制光反應的進行。(3)科學探討表明，光合作用的產物除糖類和O2外，還有蛋白質和脂肪等。如何用試驗證明這種觀點？提示：用14C標記參與光合作用的CO2，測定含14C的產物中是否有蛋白質、脂肪等。1．科學家用14C標記二氧化碳，發覺碳原子在植物體內的轉移途徑是()A．二氧化碳→葉綠素→葡萄糖B．二氧化碳→ATP→葡萄糖C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖、三碳化合物D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖、五碳化合物D[二氧化碳用于光合作用的暗反應，首先二氧化碳和五碳化合物結合，一分子CO2被固定后，形成兩分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反應供應的ATP和NADPH的作用下一部分還原成糖類等有機物，另一部分重新轉變成五碳化合物。綜上所述，D符合題意，A、B、C不符合題意。]2．(多選)如圖為光合作用示意圖，下列說法正確的是()A．①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2B．暗反應中，CO2首先與C5結合生成C3，然后被還原為(CH2O)C．黑暗條件下，光反應停止，暗反應將持續不斷地進行下去D．增加光照強度或降低二氧化碳濃度，C3的含量都將削減ABD[據圖分析，類囊體膜上的光合色素汲取光能，將水光解，產生NADPH與氧氣，①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ(NADPH)；光合作用的暗反應階段，場所是葉綠體基質，CO2被C5固定形成C3，④表示CO2，A正確；暗反應中，CO2首先與C5結合生成C3，然后被還原為(CH2O)，B正確；黑暗條件下，光反應停止，NADPH和ATP不再產生，暗反應將漸漸停止，C錯誤；增加光照強度，短時間內C3的生成速率不變，而光反應產生的ATP、NADPH增多，C3被NADPH、ATP還原為(CH2O)速率加快，因此C3的含量削減；降低二氧化碳濃度，CO2的固定減弱，生成的C3削減，短時間內C3的還原速率基本不變，所以C3的含量將削減，D正確。]光合作用條件驟變對相關物質含量變更的影響分析1．變更某一因素(光照強度、CO2濃度)時細胞內中間產物，如C3、C5、[H]、ATP等含量的變更，強調的是突然發生變更時，短時間內的變更。2．第一步：在熟知光合作用過程的基礎上，構建如下模型，明確光合作用過程中物質的來源與去路：(1)ATP和[H]來源于Ⅰ過程，消耗于Ⅲ過程。(2)C3來源于Ⅱ過程，消耗于Ⅲ過程。(3)C5來源于Ⅲ過程，消耗于Ⅱ過程。其次步：分析外界條件的變更對光合作用過程的影響：(1)假如光照強度發生變更，則干脆影響過程Ⅰ，依次影響過程Ⅲ、Ⅱ。(2)假如CO2濃度發生變更，則干脆影響過程Ⅱ，依次影響過程Ⅲ、Ⅰ。第三步：依據外界條件的變更，從中間產物的來源(生成)和去路(消耗)兩個方面綜合分析。因為只考慮瞬時變更，當某一條件突然變更時，首先考慮這個因素所影響的那一環節，其他環節仍按原來的正常速率進行。如突然變更光照強度，其他條件不變時，C3含量的變更為：3．各物質含量的變更中，C5與C3含量的變更是相反的，[H]與ATP的含量變更是一樣的。1．下圖為綠色植物光合作用過程示意圖(物質轉換用實線表示，能量傳遞用虛線表示，圖中a～g為物質，①～⑥為反應過程)，下列推斷錯誤的是()A．綠色植物能利用a物質將光能轉換成活躍的化學能儲存在c中B．e中不儲存化學能，所以e只能充當還原劑C．圖中①表示水分的汲取，③表示水的光解D．在g物質供應足夠時，突然停止光照，C3的含量將會上升B[a為光合色素，能將光能轉換成活躍的化學能儲存在ATP中，A正確；e為水光解生成的[H]，其含有活躍的化學能，參與暗反應C3的還原，B錯誤；圖中①表示根系從土壤中汲取水分，③表示水的光解生成[H]和氧氣，C正確；gCO2供應足夠時，突然停止光照，生成[H]和ATP量下降，C3的還原速率下降，C3的消耗削減，另一方面，二氧化碳固定生成C3的速率基本不變，D正確。]2．圖甲為葉綠體結構與功能示意圖，圖乙表示一株小麥葉肉細胞內C3相對含量在24h內的變更。請據圖回答下列問題：(1)圖甲中A、B、C、D分別表示參與光合作用或光合作用生成的物質，則A、B、C、D依次是_______________________________________。(2)在圖甲Ⅰ上發生的過程稱為________，Ⅰ上含有的參與此過程的物質是________。(3)在圖甲Ⅰ上發生的反應與在Ⅱ中發生的反應之間的物質聯系是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)圖乙中，從________點起先合成有機物，至________點有機物合成終止。(5)ab段C3含量較高，其主要緣由是__________________________。(6)g點C3含量極少，其緣由是____________________________。(7)與f點相比，g點時葉綠體中[H]含量較_____________________(填“高”或“低”)。[解析]依據光合作用過程可知，圖甲中A、B、C、D依次是H2O、CO2、C3和C5。Ⅰ是葉綠體基粒，在其上發生光反應，葉綠體基粒上含有參與光反應的色素和酶。Ⅱ是葉綠體基質，在其內發生暗反應。光反應為暗反應供應[H]和ATP，暗反應為光反應供應ADP和Pi等。圖乙中從b點起先C3含量下降，至i點C3含量不再變更，說明光合作用從b點起先，到i點終止。在b點前無光照，不能進行光反應，也不能進行C3的還原，因此在ab段C3含量較高，b點之后，起先進行光合作用，C3含量下降，i點無光照，光合作用停止。g點時植物氣孔大量關閉，導致CO2供應不足，C3合成削減，[H]消耗削減，因此g點時葉綠體中[H]含量高于f點時。[答案](1)H2O、CO2、C3和C5(2)光反應色素和酶(3)光反應為暗反應供應[H]和ATP，暗反應為光反應供應ADP和Pi等(4)bi(5)無光不能進行光反應，缺少[H]和ATP，C3不能被還原(6)氣孔關閉，葉肉細胞內CO2含量低，CO2的固定減弱(7)高[課堂小結]學問網絡構建核心語句背誦1.光合作用的反應式：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up10(光能),\s\do10(葉綠體))(CH2O)＋O2。2.光反應的場所是類囊體膜上，產物是O2、NADPH和ATP。3.暗反應的場所是葉綠體基質，產物是糖類等物質。4.光合作用中的物質轉變：(1)14CO2→14C3→(14CH2O)；(2)Heq\o\al(18,2)O→18O2。5.光合作用的能量轉變：光能→電能→ATP和NADPH中的化學能→糖分子中的化學能。6.光反應和暗反應不僅同時進行，而且耦合在一起，共同完成光合作用過程。7.在光反應中，光合色素汲取光能，水裂說明放O2，電子傳遞，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反應，即將太陽能最終轉換為化學能并產生O2。8.卡爾文循環就是將CO2、ATP和NADPH轉變為磷酸丙糖(一種三碳糖)的困難生化反應。9.葉綠體中的光合色素汲取太陽能，將光能轉換為化學能，形成了推動CO2和H2O合成糖的動力。10.葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。光合作用是綠色植物細胞中的葉綠體從太陽光中捕獲能量，并將這些能量在CO2和H2O轉變為糖與O2的過程中，轉換并儲存為糖分子中化學能的過程。1．(多選)下圖表示植物光合作用的一個階段，下列相關敘述錯誤的是()A．該階段的化學反應在葉綠體內膜中完成B．C3生成(CH2O)須要NADPH、ATP和多種酶C．提高溫度肯定能促進(CH2O)的生成D．該過程為暗反應階段，包括CO2的固定和C3的還原AC[圖示暗反應階段的化學反應在葉綠體基質中進行，A錯誤；C3還原生成(CH2O)的過程須要NADPH、ATP和多種酶，B正確；酶的活性受溫度的影響，提高溫度不肯定能提高酶的活性，若此時的光合作用在最適溫度下進行，提高溫度反而會削減有機物的生成，C錯誤；圖示暗反應階段包括CO2的固定和C3的還原，D正確。]2．如圖為光合作用過程示意圖，在相宜條件下栽培小麥，假如突然將c降低至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中含量的變更將會是()A．a上升、b下降 B．a、b都上升C．a、b都下降 D．a下降、b上升B[由題圖分析，c是CO2，a和b分別是NADPH、ATP，若在其他條件不變的狀況下，將c降低至極低水平，CO2的固定減弱，C3還原減慢，消耗NADPH和ATP削減，則a、b在葉綠體中含量都將會上升。]3．將一株質量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等相宜的環境中，一段時間后植株達到40g，其增加的質量來自于()A．水、礦質元素和空氣 B．光、礦質元素和水C．水、