資源簡介

5.4光合作用與能量轉化
年級 高一年級 授課時間 3課時
課題 第4節 光合作用與能量轉化
教材分析 細胞的生命活動是需要能量來驅動的。太陽能是幾乎所有生命系統中能量的最終源頭。外界能量進入細胞，并為細胞所利用，都要經過復雜的化學反應。細胞是如何通過化學反應來獲取和利用能量的呢 通過本節教學，學生更深入地理解生命的本質。本節教材分兩小節，按照先結構后過程的思路展開。第一小節引導學生認識捕獲光能的色素和結構，主要是解決綠色植物利用什么物質和結構來吸收光能的問題。教材以問題串貫穿正文的方式來加以表述。第二小節再引導學生認識光合作用的原理，詳細了解光合作用是如何進行的，并探討光合作用原理在實踐上的應用。本節內容需要3課時完成。第1課時完成“捕獲光能的色素”和“綠葉中色素提取和分離”實驗，第2課時完成“葉綠體適于進行光合作用的結構”和“光合作用原理”，第3課時完成“光合作用原理的應用”。 光合作用是地球上最重要的化學反應。光合作用的概念及其應用一直是中學生物學課程中的重要內容。本節是本模塊的重點內容之一。通過本節教學有助于學生科學自然觀的形成;有助于從生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任4個方面培養學生生物學科核心素養。
教學目標 1.嘗試提取和分離綠葉中的色素，簡述綠葉中色素的種類及其功能。 2.運用結構與功能相適應的觀念，解釋葉綠體適于進行光合作用的結構特點。 3.通過對光合作用光反應階段和暗反應階段相關實驗研究的思考和討論，說明光合作用過程，并從物質與能量觀視角，闡明光合作用原理，認同人類對光合作用的認識過程是逐步的、不斷發展的。 4.設計并實施實驗，探究環境因索對光合作用強度的影響。 5.關注光合作用原理的應用。
教學重、難點 1.教學重點 (1 )葉綠體適于光合作用的結構特點。 (2)光合作用的原理。 2.教學難點 (1)光合作用過程中物質和能量的變化及相互關系。 (2)探究影響光合作用強度的環境因索。
教學過程
第1課時
教學內容 教師活動 學生活動
引入新課 【創設情境】 展示詩歌及圖片，提出問題導入光合作用有關色素的學習。 《蘇幕遮·懷舊》 宋代范仲淹 碧云天,黃葉地，秋色連波,波上寒煙翠。 山映斜陽天接水，芳草無情,更在斜陽外。 綠葉中的色素有哪些 這些色素有什么作用呢 欣賞詩歌與圖片，思考綠葉中有哪些色素。
一、捕獲光能的色素 展示正常苗與白化苗，引出色素的重要性。 正常幼苗進行光合作用，制造有機養料。 白化苗無法進行光合作用，待種子中貯存的養分耗盡就會死亡。 推論:光能的捕獲與葉片顏色有關。 分析,提出假設:光能的捕獲需要綠葉所含的色素。 【探究實踐】 進行綠葉中色素的提取與分離 ▲提取綠葉中的色素 提取原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中 指導學生閱讀教材，連線實驗用品及作用： 引導學生閱讀教材，分析實驗步驟，注意重點： 播放《綠葉中色素的提取》視頻,并指導學生進行色素的提取。 【布置任務】 任務一：引導學生分析實驗過程及結果。 (一)色素的提取 指導學生閱讀教材P98的“探究·實踐”，回答相關問題： 1.已知色素存在于葉片的葉綠體中，提取色素時要破碎細胞及葉綠體，使色素充分釋放。在酸性條件下，葉綠素分子卟啉環中的鎂離子可以被氫離子取代，導致葉綠素被破壞，試分析色素提取時加入碳酸鈣的作用是什么？ 色素提取時，研磨葉片會導致液泡中的有機酸釋放，破壞葉綠素，碳酸鈣可以中和酸性物質，保護葉綠素。 2.研磨時應注意什么 原因是什么 研磨時要迅速、充分。這樣可以保證色素釋放得更加充分且揮發量少。 3.過濾時漏斗基部的尼龍布能否用濾紙替代 原因是什么 不能用濾紙替代。因為濾紙的吸附性強，會導致濾液中色素的濃度過低。 4.某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺，請結合實驗步驟分析可能的原因有哪些 (1)未加入二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出來; (2)稱取綠葉過少或加入的無憶醇過多，色素溶液濃度小;(3)未加入碳酸鈣或加入過少，部分色素分子被破壞。 ▲分離綠葉中的色素 分離色素的方法:“紙層析法”，利用待分離物質中不同組分的某些理化性質的差異而建立起來的一種分離技術。 分離色素的原理：不同色素在層析液中的溶解度不同。 溶解度高的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度快；溶解度低的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度慢。 展示實驗步驟關鍵點及注意事項： 播放《綠葉中色素的分離》視頻并進行實驗。 學生思考討論以下問題： 1.制備濾紙條時為什么要減去兩角 減少邊緣效應，使濾液同時到達濾液細線，防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快。 2.濾液細線的劃線原則是什么 待濾液干后,再重畫一到兩次的目的是什么 畫濾液細線的原則是細、直、齊。待濾液干后，再重畫一到兩次可以增加濾液細線中色素的含量。 3.為何濾液細線不能觸及層析液 防止色素溶解在層析液中。 展示部分學生實驗結果并進行分析。 濾紙條上色素的分布情況說明了什么？ 濾紙條上的色素帶分布說明了綠葉中的色素有4種，它們在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散的快慢也不同。同時由于 4 種色素的顏色不同，也說明不同色素吸收了不同波長的光。 請學生根據實驗結果寫出各種光合色素的含量排序。 色素含量:葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素。 【學科交叉】 光是一種電磁波，分為可見光和不可見光。可見光的波長是400-760 nm。不同波長的光，顏色不同。 光合色素的吸收光譜：葉綠體中的色素只吸收可見光， 而對紅外光和紫外光等不吸收。 通過對光線經過色素及三棱鏡后出現的暗帶分析得出兩大類色素吸收的光譜。 葉綠素主要吸收紅光和藍紫光， 類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。 分析葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜得出4種色素吸收的光譜。 葉綠素a和葉綠素b :主要吸收藍紫光和紅光， 胡蘿卜素和葉黃素:主要吸收藍紫光。 (三)結合色素的吸收光譜指導學生一起分析實際問題 1.冬季時,為了增加蔬菜的產量,應該選紅色、藍色還是無色的大棚塑料薄膜 為什么 應選無色的大棚塑料薄膜。因為太陽光由七色光組成,所以用無色的大棚塑料薄膜,植物可以獲得更多的光能。 2.陰天時,為了增加蔬菜的產量,在功率相同的情況下,應選擇什么顏色(“藍紫光和紅光”或“白光”)的照明燈為蔬菜補充光源 為什么 應選擇藍紫光和紅光。因為在照明燈功率相同的情況下,選用藍紫光和紅光的照明燈補充光源,植物利用光能的效率更高。 通過對正常苗與白化苗的對比分析，推出光能的捕獲與葉片顏色有關。 進行綠葉中色素的提取與分離的實驗探究。 閱讀教材，搞清實驗用品及對應的作用。 捋清實驗步驟，并進行實驗。 閱讀教材“探究·實踐”，思考并回答相關問題。 注意分離色素的細節。 觀看視頻并進行實驗。 分析實驗結果得出結論。 結合色素的吸收光譜的特點，分析解決實際問題。
習題鞏固 1.(2023·福建福州高一期末)關于“綠葉中色素的提取和分離”實驗，下列敘述錯誤的是 A.研磨時加入適量二氧化硅，有助于提高過濾液的色素濃度 B.可用干燥定性濾紙置于玻璃漏斗基部進行過濾，收集濾液 C.可用蓋玻片蘸取濾液，沿鉛筆細線按壓出均勻的色素細線 D.層析后出現的色素帶，其位置、顏色和寬窄蘊含不同信息 【答案】B 【解析】漏斗基部應該放一塊單層尼龍布進行過濾，收集濾液，濾紙對色素有吸附作用，不能用濾紙過濾，B錯誤。 2.(2023·遼寧沈陽高一期中)為研究光照強度對幼苗光合色素的影響，用紙層析法對正常光照和強光照條件下生長的植物葉片中的光合色素進行分離，結果如圖所示(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶)。下列敘述正確的是 A.色素Ⅳ在提取液中的溶解度最低 B.色素Ⅰ、Ⅱ主要吸收可見光中的藍紫光和紅光 C.強光照可提高類胡蘿卜素含量，降低葉綠素含量 D.色素Ⅰ的顏色為橙黃色、色素Ⅳ的顏色為藍綠色 【答案】C 【解析】 A、色素在層析液中溶解度越低，則在濾紙條上擴散速度越小，位于濾紙條下端，由此可推知色素IV在層析液中的溶解度最低，A錯誤; B、濾紙條上的色素帶從上到下依次是: I為胡蘿卜素、II為葉黃素、II為葉綠素a、IV為葉綠素b，色素I、II屬于類胡蘿卜素。類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，B錯誤; C、與正常光照比，強光照下，I胡蘿卜素、II葉 黃素含量增加，II為葉綠素a含量降低，因此可推知強光照可提高類胡蘿卜素含量，降低葉綠素含量，C正確; D、I胡蘿卜素顏色為橙黃色，IV葉綠素b的顏色為黃綠色，D錯誤。 故選C。
二、葉綠體的結構適于進行光合作用 【合作探究】 活動1：認識葉綠體的結構 指導學生閱讀教材P100中間三段內容, 完成以下問題: 1.寫出圖中的①②③所代表的結構： ①________________________ ②________________________ ③________________________ ①葉綠體內膜、外膜 ②葉綠體基質 ③葉綠體基粒 葉綠體的結構適于進行光合作用，引導學生分析葉綠體結構與功能相適應的特點。 2.葉綠體是如何增大生物膜面積的,優點 葉綠體含有眾多的基粒和類囊體,極大地擴展了生物膜面積。 3.聯想：線粒體？體現了什么樣的生物學觀點？ 結構和功能相適應。 4.進行光合作用所必需的酶分布在葉綠體的哪些結構中 進行光合作用所必需的酶分布在葉綠體的基粒的類囊體薄膜上或者葉綠體基質中。 活動2：分析葉綠體的功能 結合教材P100“思考·討論”的內容請學生討論下列問題: 資料1 1881年德國科學家恩格爾曼的實驗 對恩格爾曼的實驗進行分析，體會恩格爾曼實驗設計的巧妙之處。 指導學生分析討論得出：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。（即：葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧） 任務二:分析葉綠體的功能 1.實驗選擇水綿和需氧細菌作為實驗材料的優點:水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布，便于觀察;用需氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。 2.為何要除去小室中原有的空氣 選用沒有空氣的環境，可排除空氣中氧氣的干擾。 3.在黑暗中用極細的光束照射水綿有何巧妙之處 用極細的光束照射，使葉綠體形成有光和無光部位，相當于一組對比實驗。 4.為何把載有水綿的臨時裝片又暴露于光下 和黑暗條件下用極細的光束照射進行對照，進一步明確實驗結果完全是由光照射到葉綠體引起的。 恩格爾曼的實驗二 6.綜合上述分析，你認為葉綠體具有什么功能？ 葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。 5.為什么大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域呢？ 這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧細菌在此區域分布。 閱讀教材, 掌握葉綠體的結構與其對應的功能。 對恩格爾曼的實驗進行思考分析，歸納概括出葉綠體的功能。
習題鞏固 3.(2023·河北邯鄲高一期末)下列有關葉綠體的敘述，正確的是 A.葉綠體具有雙層膜結構，光合色素分布在內膜上 B.葉綠體中只有葉綠素可吸收光能用于光合作用 C.葉綠體內眾多的基粒，極大地擴展了受光面積 D.植物葉片多呈現綠色是由于葉片中的葉綠體吸收了較多綠光 【答案】C 【解析】A、葉綠體具有雙層膜結構，內部有許多由類囊體堆疊而成的基粒,光合色素分布在類囊體的薄膜.上，A錯誤; B、葉綠體中的葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要 吸收藍紫光，4種色素吸收的光波長有差別，但都可用于光合作用，B錯誤; C、葉綠體內眾多的基粒，極大地擴展了受光面積，C正確; D、葉片中的葉綠體吸收綠光最少，綠光被反射出來，使得植物葉片呈現綠色，D錯誤。 故選C。 4.(2023·江西宜豐中學高一月考)德國科學家恩格爾曼曾用需氧細菌、水綿做了兩個實驗，發現葉綠體的功能以及光合作用的吸收光譜，實驗內容如圖所示。下列分析錯誤的是 A.實驗一黑暗組水綿葉綠體的不同部位可以相互對照 B.實驗一中的兩組實驗均是在無空氣的小室內進行的 C.實驗一說明葉綠體通過光合作用向細胞外釋放氧氣 D.實驗二說明葉綠體不能吸收波長為550～600 nm的光 【答案】D 【解析】A、實驗一黑暗組水綿葉綠體的照光部位與不照光部位形成相互對照,A項正確; B、實驗一中的兩組水綿細胞均是在無空氣的小室內進行實驗的，以排除氧氣對實驗結果的干擾,確保氧氣是由光合作用時葉綠體釋放的,B項正確; C、好氧細菌的分布情況說明氧氣由葉綠體釋放，葉綠體是光合作用的場所,C項正確; D、實驗二說明葉綠體對波長為550~600 nm的光吸收少,不能說明葉綠體不吸收該波長的光,D項錯誤。
課堂小結
板書設計 第4節 光合作用與能量轉化 一、捕獲光能的色素 1.提取綠葉中的色素 用有機溶劑無水乙醇提取 2.分離綠葉中的色素 “紙層析法”，用層析液進行分離 3.色素含量:葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素 二、葉綠體的結構 三、葉綠體的功能
教學過程
第2課時
教學內容 教師活動 學生活動
引入新課 播放《葉子概念車》視頻并進行簡單介紹導入。 上海科技館的新能源汽車“葉子概念車”,汽車上面形狀如同一片綠葉，猶如流動的植物，可以利用陽光進行光合作用制造能量驅動汽車前進，與自然共同呼吸、和諧相處。 “葉子概念車”的工作原理模擬葉子的什么功能？它的動力從何而來 欣賞視頻并積極思考:光合作用汽車的動力原理。
一、探索光合作用原理的實驗 【知識重現】 引導學生說出光合作用的概念及反應式 概念:指綠色植物通過葉綠體 , 利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,并且釋放出氧氣的過程。 反應式：CO2＋H2O*(CH2O)＋O2* 光合作用釋放的氧氣是來自原料中的水還是二氧化碳呢？ 我們先來分析科學家做過的一些實驗。 【探索實驗】 組織學生閱讀教材“思考·討論”，從中獲取信息，分析光合作用原理的探索實驗。 探討一　光合作用中O2產生的探索 資料1：1937年，英國植物學家希爾發現，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。 (1)根據資料1，請嘗試補充完整希爾的實驗表達式。 H+ O2 (2)希爾實驗可以證明氧氣來自水，能否確定氧氣全部來自水？ 不能，該實驗沒有排除葉綠體中其他物質的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉移。 (3)若要證明氧氣全部來自水或二氧化碳，可采用什么方法？ 可以采用同位素示蹤法，用18O分別標記H2O和CO2進行實驗。 資料2　1941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來源，他們用18O分別標記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2，然后進行了兩組實驗： (4)圖中A物質和B物質的相對分子質量之比是多少 圖中A、B物質是氧氣,均來自反應物中的H2O。A、B物質分別為O2、18O2,二者的相對分子質量之比為32∶36＝8∶9。 (5)實驗結論:光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自　　。 水 探討二 光合作用中能量的轉化 資料3:阿爾農實驗1 實驗過程:離體葉綠體,加入ADP、Pi,給予光照。發現葉綠體生成ATP,且同時水光解產生氧氣。 （1）實驗結論:光照下, 　　。 水光解的同時ADP和Pi合成ATP。 （2）嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。 知識拓展：葉綠體類囊體薄膜上能量轉化示意圖 阿爾農實驗2： 離體葉綠體實驗過程及結果 （3）結論：CO2轉化成(CH2O)需要_____反應提供_________和______ 。 光 NADPH ATP 探討三　光合作用中有機物產生 1.研究碳的轉移途徑 資料4：美國的卡爾文用小球藻進行實驗,將其裝在一個透明的密閉容器中,他向密閉容器中通入14CO2,當反應進行到5 s時,14C出現在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中,將反應時間縮短到0.5 s時,14C出現在一種三碳化合物(C3)中。經9年左右的時間,他終于弄清了光合作用中暗反應的碳循環途徑。 (1)請用符號和箭頭表示碳的轉移途徑。 (2)如果要探究CO2轉化成的第一個產物是什么,請說出可能的實驗思路。 不斷縮短光照時間后殺死小球藻,同時提取產物并分析,直到最終提取物中只有一種放射性代謝產物,該物質即為CO2轉化成的第一個產物。 2.探索C5和C3的關系 資料5　卡爾文又通過實驗發現如果光照下突然中斷 CO2 供應，C3急劇減少而 C5增加。 (3)根據卡爾文的兩個實驗推測C3與C5之間的關系。 C3與C5之間是相互循環的 回顧初中光合作用知識。帶者疑問進入本節課的學習。 閱讀教材，進行信息提取和科學分析。思考并回答有關問題。 學會同位素標記法，感受科學家的研究方法。 思考計算回答問題。 思考嘗試畫出示意圖。 實驗過程及結果得出結論。 思考嘗試表示碳的轉移途徑。 思考分析在改變不同條件情況下C3與C5之間含量的變化。
習題鞏固 1.(2023·廣東肇慶高一期末)1937年，英國植物學家希爾(R.Hill)發現，將離體的葉綠體加入具有氫受體(如NADP＋)的水溶液中，在無CO2的條件下給予光照，發現葉綠體有氧氣放出，生成NADPH(還原型輔酶Ⅱ)。像這樣，離體葉綠體在適當條件下發生水的光解，產生氧氣的化學反應稱作希爾反應。下列相關分析錯誤的是 A.希爾的實驗說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應 B.在此過程中，H2O分解產生O2的同時，還生成了NADPH C.光合作用中O2的釋放和CO2的利用，是可以暫時分離的 D.光合作用整個過程都直接需要光照 【答案】D 【解析】A、希爾實驗的懸浮液中只有水，沒有CO2,不能合成糖類,說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應,A正確; B、根據題意可知,H2O在光下分解產生O2的同時生成了氫，與氫受體(如NADP+)結合生成NADPH(還原型輔酶I),B正確; C、希爾實驗中在沒有加入CO2的情況下生成了氧氣,說明O2的釋放和CO2的利用，是可以暫時分離的,C正確; D、光合作用過程分為光反應和暗反應,光反應需要光照,暗反應有無光照都可發生,D錯誤。 故選D。 2.光合作用的科學研究經歷了漫長的探索過程,眾多科學家作出了重要貢獻。下列說法錯誤的是 A.希爾反應能說明植物光合作用中水的光解和糖類的合成不是同一個化學反應 B卡爾文根據實驗結果推測出CO2中C的轉移途徑為CO2→C3→(CH2O)→C5 C.魯賓和卡門用同位素示蹤的方法發現了光合作用中氧氣來自水 D.阿爾農發現在光照下，葉綠體可合成ATP,并發現該過程總與水的光解相伴 【答案】B 【解析】A.希爾實驗的懸浮液中只有水，沒有CO2不能合成糖類，說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應，A正確; B、卡爾文為研究光合作用中碳的去向，在充足的光照條件下向小球藻的培養液中通入14C標記的CO2,每隔一定時間取樣，并提取樣品中的標記化合物，濃縮后再點樣用雙向紙層析法使標記化合物分離,卡爾文根據上述實驗結果推測出CO2中C的轉移途徑為CO2→C3→CH2O, B錯誤; C、魯賓和卡門運用同位素標記法標記0元素:他們分別向小球藻提供含的180水和含180的CO2,進行對比實驗，發現了光合作用中氧來自水，C正確; D、阿爾農發現在光照下，葉綠體可以合成ATP,并且葉綠體合成ATP的過程總是與水的光解相伴隨，D正確。 故選B。
二、光合作用的過程 【閱讀分析】 組織學生閱讀教材第103～104頁學習光合作用的過程。 展示光合作用過程的示意圖分析，根據是否需要光能，這些化學反應可以概括地分為光反應和暗反應（現在也稱為碳反應)兩個階段。 指導學生結合圖示學習光反應過程，梳理光反應過程發生的場所、條件、物質變化、能量變化。 場所:葉綠體內的類囊體薄膜上 條件:光、色素、酶 水的光解: H2O O2＋H+； 物質變化 NADPH的合成: H++NADP+→NADPH ATP的合成: ADP＋PiATP 能量變化:光能轉變為活躍的化學能 指導學生結合圖示學習暗反應過程，梳理暗反應過程發生的場所、條件、物質變化、能量變化。 場所:葉綠體的基質中 條件: NADPH、ATP、酶 物質變化： CO2 的固定：CO2＋C52C3； C3 的還原： 能量變化：活躍的化學能轉變為糖類等有機物中穩定的化學能 通過光反應與暗反應分階段的學習，引導學習嘗試構建光合作用過程模型。 列表對光反應與暗反應進行比較： 學生分組討論：葉綠體處不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的動態變化 ATP、ADP分別從哪里轉移到哪里？ ATP從類囊體薄膜轉移葉綠體基質，ADP從葉綠體基質轉移到類囊體薄膜
習題鞏固 3.(2023·黑龍江哈爾濱高一期末)如圖表示光合作用示意圖。下列說法錯誤的是 A.類囊體薄膜上有吸收光能的4種色素 B.物質②中可儲存活躍的化學能，物質③為NADPH C.在光照供應充足時，突然停止供應物質④，C5的含量將迅速下降 D.在整個光合作用過程中，植物將太陽能最終轉化為有機物中穩定的化學能 【答案】C 【解析】A、葉綠體中的類囊體薄膜上有吸收光能的四種色素,包括胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b,A正確; B、由題圖可知,物質②是ADP和Pi結合形成的ATP,ATP中可儲存活躍的化學能,物質③是由NADP+形成的NADPH,B正確; C、在光照供應充足時，突然停止供應物質④CO2,則C5與CO2固定形成C3減少,而C3還原形成C5暫時不變,因此C5含量短時間內將上升,C錯誤; D、光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程,在整個光合作用過程中,植物將太陽能最終轉化為有機物中穩定的化學能,D正確。 故選 C。 4.光合作用過程的正確順序是 ①二氧化碳的固定 ②氧氣的釋放 ③葉綠素吸收光能 ④水的光解 ⑤三碳化合物被還原 A.④③②⑤① B.④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤ 【答案】D 【解析】在光合作用過程中，首先葉綠素吸收光能,使水在光下分解,釋放氧氣，該過程發生在光反應階段。在暗反應階段，通過二氧化碳的固定生成三碳化合物，然后利用光反應產生的[H]和ATP進行三碳化合物的還原,故正確順序是③④②①⑤。 故選 D。 5. 在適宜反應條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發生變化的物質，組合正確的是 A.紅光，ATP下降 B.紅光，未被還原的C3上升 C.綠光，NADPH下降 D.綠光，C5上升 【答案】C 【解析】植物光合作用主要利用的是紅光和藍紫光，對綠光的利用很少。突然改用光照強 度與白光相同的紅光照射后，光反應速率加快，產物NADPH和ATP上升，進而C3的還原過程加快，未被還原的C5下降，而改用光照強度與白光相同的綠光照射后，光反應速率減慢，產物[H]和ATP下降， 進而C3的還原過程減慢，C5 下降，故C項正確。 故選C。
課堂小結
板書設計 一、探索光合作用原理的實驗 1.光合作用概念 2.反應式 CO2＋H2O*(CH2O)＋O2* 二、光合作用的過程 1.光反應 2.暗反應
教學過程
第3課時
教學內容 教師活動 學生活動
引入新課 播放視頻，創設情境，如何解決日益增長的人口與糧食緊缺問題 有機物的來源是來自植物的光合作用。地球表面上的綠色植物每年通過光合作用大約制造4400億噸有機物，引導學生討論，引入新課。 觀看視頻，理解糧食生產與光合作用密切相關。
一、影響光合作用強度的因素及原理應用 【概念描述】 光合作用的強度：指植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數量。 回顧光合作用的化學反應式，從光合作用的原料、條件、場所等方面，引導學生分析影響光合作用的因素有哪些，并對各種因素(內因和外因)進行總結。 【探究實踐】 探究光照強度對光合作用強度的影響 實驗材料：打孔器，注射器，5WLED臺燈，米尺，燒杯，菠菜。 實驗原理： 學生討論本實驗的自變量是什么，分析控制自變量的方法，因變量是什么，如何進行檢測，無關變量有哪些。探討設計實驗步驟并進行實驗。 自變量：光照強弱 控制方法：用5W的LED燈作為光源，利用小燒杯與光源的距離來調節光照強度 因變量：光合作用強度 檢測方法：相同時間小圓形葉片浮起的數量 無關變量：①實驗葉片：同種、生長狀況相同、小圓形葉片大小相同、等量…②NaHCO3溶液：等量,相同濃度 實驗步驟： 設計表格，記錄實驗結果，分析結果討論總結實驗結論。 實驗結果：不同光照強度處理下葉片漂起的狀況（室溫：25 ℃） 實驗結論： 在一定光照強度范圍內，光合作用隨著光照強度的增加而增強。 引導學生嘗試用曲線表示光合作用與光照強度之間的關系。 提出問題，進而探討實際光合速率與凈光合速率的關系：據圖分析，實驗所測是否為葉片實際光合作用強度？ 實際光合速率 = 凈光合速率 + 呼吸速率 、礦質元素 【圖表分析】 結合曲線圖等詳細分析光照強度、CO2 濃度、溫度、水、葉齡和葉面積等單因素及多因素對光合作用強度的影響，并應用于生產實踐。 ▲光照強度對光合作用強度的影響 應用：合理密植；間作套種；適當剪枝 。 ▲CO2 濃度對光合作用強度的影響 應用： 1.多施有機肥或農家肥； 2.溫室栽培植物時還可使用CO2發生器等； 3.大田中還要注意通風透氣。 思考：點c與A、n與C是否相同？點：m與A、n與C相同 ▲溫度對光合作用強度的影響 ①原理1：溫度通過影響酶的活性影響光合作用。 ②曲線分析: 盛夏的中午，溫度高，氣孔大多關閉，植物因為缺少CO2而光合作用強度下降 ▲礦質元素對光合作用強度的影響 N：光合酶及NADPH和ATP的重要組分 P：NADPH和ATP的重要組分 K：促進光合產物向貯藏器官運輸 Mg：葉綠素的重要組分 P～Q的形成原因： 礦質元素過多、土壤溶液濃度過高而導致植物滲透失水萎蔫。 應用：合理施肥 ▲水對光合作用強度的影響 1.水是光合作用的原料，缺水直接影響光合作用 2.缺水又會導致葉片氣孔關閉，限制CO2 進入葉片，從而間接影響光合作用。 應用：合理澆灌 ▲葉齡和葉面積對光合作用強度的影響 應用：a.合理密植(增加光合作用面積)；b.適當間苗(“套種間作”講的就是這個方面)；c.修剪以增加有效光合作用面積；d.適當摘除老葉。 ▲多因子變量對光合速率的影響 問：溫度不同或者CO2濃度不同，總光合速率曲線會如何變化？ P點前，制約因素是什么？Q點時，制約因素是什么？ 應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2濃度，進一步提高光合速率；當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。 回顧光合作用的化學反應式，根據反應式分析影響光合作用的因素有哪些。 探究光照強度對光合作用強度的影響。 思考討論實際光合速率與凈光合速率的關系。 結合圖表等詳細分析各單因素及多因素對光合作用強度的影響，并將其應用于生產實踐，解決實驗問題。
習題鞏固 1.(2023·云南昭通高一期末)研究人員在適宜溫度、水分和一定CO2濃度條件下，分別測定了植株甲和植株乙CO2吸收速率與光照強度的關系。下列相關敘述錯誤的是 A.圖2生理狀態對應圖1的a點，植物不能正常生長 B.圖1光照強度為b時，甲、乙總光合作用強度相等 C.光照強度為c時，甲、乙光合作用強度的差異可能與N、Mg無機鹽含量有關 D.適當增加CO2濃度，P點將向右上移 【答案】B 【解析】A、圖2中CO2提供給葉綠體，02提供給線粒體，說明細胞中呼吸作用強度等于光合作用，對應圖1的a點(光補償點),葉片凈光合等于零,植物不能積累有機物，不能正常生長，A正確; B、光照強度為b時，甲、乙兩種植物的凈光合速率相等，但總光合速率等于凈光合速率加呼吸速率,所以在甲、乙的呼吸速率未知的情況下，兩植株的總光合速率未必相等，B錯誤; C、c點為光飽和點，當光照強度為c時，光照強度已經不是限制條件，Mg和N均是葉綠素分子的組成元素，故甲、乙光合作用強度的差異可能與N、Mg無機鹽含量有關，C正確; D、P點為光飽和點對應的光照強度，此時，限制P點CO2吸收速率的因素可能是C02濃度.P點話當增加CO2濃度.將右上移，D正確。 故選B。 2.(2023·云南昆明高一期末)如圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。下列分析錯誤的是 A.7～10時光合作用強度不斷增強的原因是光照強度逐漸增大 B.12時光合作用強度明顯減弱的原因可能是葉片蒸騰作用強，部分氣孔 關閉，進入體內的CO2減少 C.14～18時光合作用強度不斷減弱的原因是光照強度逐漸減小 D.從圖中可以看出限制光合作用的因素只有光照強度 【答案】D 【解析】A、7～10時光照強度逐漸增大，光合作用強度隨之增大，A正確; B、夏季中午12時，溫度較高，為了避免蒸騰作用過強，部分氣孔關閉，進入植物體內的 CO2減少，影響了暗反應速率，進而使光合作用強度下降，B正確; C、14～18時光照強度逐漸降低，光合作用強度也不斷下降，C正確； D、從圖中可以看出，夏天的一天當中主要是光照強度和溫度會發生變化，故圖中限制光合作用的因素有光照強度和溫度等，D錯誤。 故選D。 3.圖1是某高等植物葉肉細胞部分結構示意圖，其中a～h為氣體的相對值；圖2為光照強度對該葉肉細胞CO2吸收量的影響。下列敘述錯誤的是 A.在圖2甲時，圖1中b、c、d、e的值均為零 B.在圖2乙時，圖1中該葉肉細胞中h＝c C.圖2中光照強度在丁點及之后，光合速率與呼吸速率相等 D.圖1中當b、e為零且a、f不為零時，該葉肉　細胞呼吸速率大于光合速率 【答案】C 【解析】A、圖2的甲點只進行呼吸作用，葉綠體不能吸收CO2和釋放氧氣，只有線粒體吸收氧氣和釋放C02，因此圖1中只有h、a、f、g,而b、C、d、e的值均為零，A正確; B、圖2的乙點時，植物體光合作用速率=呼吸作用速率，因此線粒體釋放的CO2被葉綠體剛好全部吸收，即h=c， B正確; C、圖2中光照強度在丁點及之后，光合作用達到飽和，此時光合速率大于呼吸速率，C錯誤; D、圖1中當b、e為零且a、f不為零時，說明線粒體除了吸收葉綠體產生的氧氣，還需要從外界吸收氧氣，因此葉肉細胞呼吸速率大于光合速率，D正確。 故選C。
二、化能合成作用 【知識拓展】 在自然界中，除了光合作用以外，還有其他制造有機物的方式嗎？ 闡述化能合成作用：少數種類的細菌利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用叫化能合成作用。 了解化能合成作用。
習題鞏固 4.下圖是某種細菌內發生的生化反應，該反應與光合作用的相同之處是 A.都以太陽能為能源 B.都需要環境中的物質氧化釋放的能量 C.都可以將無機物轉變為有機物 D.都是高等生物的代謝類型 【答案】C 【解析】由題圖可知,該細菌能利用黃鐵礦氧化過程中釋放的能量將CO2和H2O合成有機物并釋放氧氣，說明該細菌能進行化能合成作用化能合成作用與光合作用的共同之處是都能將無機物轉變為有機物,不同之處是前者利用的是化學能，而后者利用的是光能,故C項正確。
課堂小結
板書設計 一、影響光合作用強度的因素及原理應用 1. 探究光照強度對光合作用強度的影響 2. 分析各種因素對光合作用的影響 (1)光照強度 (2)CO2 濃度 (3)溫度 (4)水 (5)葉齡和葉面積 二、化能合成作用

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