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1、第5章 细胞的能量供应和利用第4节 光合作用与能量转化二光合作用的原理和应用第1课时 光合作用的原理素养导引.生命观念:运用物质与能量观，说出光合作用过程中物质和能量的转化过程。1 .科学思维:采用分析与综合的方法，说出光反响和暗反响的区别与联系。2 .科学探究:分析光合作用发现历程,认同科学探究的基本思路和方法。教材认知掌握必备知识/一、光合作用的概念及探索历程1 .光合作用概念：场所:绿色植物的吐绿体。(2)原料:CO2 和 HO。能量来源:光能。产物:(CH2O)和02。2 .光合作用探索历程的经典实验:希尔实验证明离体叶绿体在适当 条件下发生水的光解产生氧气鲁宾和卡门发现光合作用中。2
2、来源于水光照光照 强：弱NADPH时间【学习加点料】光照条件适宜，其他环境条件不变，当绿色植物光合作用到达稳定时，叶绿体中C3和C5的含量相同吗?提示:不相同。由于在暗反响过程中个C02与1个C5结合生成2个C3,因此光 照条件下绿色植物光合作用到达稳定时，叶绿体中C3的含量比C5高。（2022.苏州高一检测）将单细胞绿藻置于25 、适宜的光照及充足的CO2条件 下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内的C工的含量突然上升，原 因是（）A.暗反响停止，不能形成NADPH和ATPB.暗反响仍进行3继续大量形成C5C.光反响仍进行，形成NADPH和ATP,促进了 C3的形成并得到积累D.
3、光反响停止，不能形成NADPH和ATP,C3还原减慢,积累了 C3 解题思维提取 关键点突然停止光照C3的含量突然上升转化光反响必须在光照条件下进知识点行，但暗反响有没有光都能进行排除 障碍 点不能正确分析突然停止光照产生的影响:停止光照ATP和NADPH不能形成-C3的还原减慢一C3积累【解析】选D。突然停止光照，光反响停止，无法产生NADPH和ATP,短时间内暗 反响继续进行,C02和C5结合生成C3,C3的还原减弱，导致C5含量减少,C3含量有 所增加,A、B、C错误,D正确；借题发挥C3被NADPH还原后会转变成哪些有机物？提示:C5 和（CH2O）。即学即练旦.在C02浓度降低时,短
4、时间内叶绿体内C5和C3的比值会（）A.不变 B.变小C.变大 D.无法判断【解析】选C。突然降低CO2浓度,82固定减弱C-C3减少，而c3的还原过程 不变，所以c5增多,C3减少，因此短时间内叶绿体内c5和c3的比值会变大。1 .夏季晴朗中午某植物出现“午休现象即气孔关闭。此时叶肉细胞内（） a.c3含量上升B.叶绿体基质中ADP含量增加C.有机物积累速率明显下降D.光反响产物不能满足暗反响的需求【解析】选C。气孔关闭,C02浓度下降,CO2的固定减慢,C3含量下降;暗反响减慢, 叶绿体基质中ADP含量减少,有机物积累速率明显下降。但是光照较强，光反响 产物可以满足暗反响的需求。学习任务三
5、:光合作用和有氧呼吸L区别:工程光合作用有氧呼吸场所叶绿体细胞质基质和线粒体条件只在光下进行时刻都能进行物质变化无机物合成有机物有机物被分解成无机物能量变化/L白匕一碣定的化学能稳定的化学能一 热能、ATP中活跃 的化学能2.联系:C02NADPH ATP ADP+Pico2ATPADP+Pi各项生 命活动释放 02 一吸L 1 在叶绿体主要在线粒体H20物质联系:光合作用产生的有机物和能供给有氧呼吸，有氧呼吸产生的co2 可供光合作用利用。（2）能量来源:光合作用和有氧呼吸能量的最终来源是光能。典题（2021 .福州高一检测）如图表示甘蓝叶肉细胞内C3和葡萄糖的相互转化过程。以下表达错误的选
6、项是（）c3匍萄糖A.过程发生在叶绿体基质，过程发生在细胞质基质B.过程有光无光都可发生，过程的发生需要。2C.过程可以发生在同一个细胞中D.图中消耗ATP和产生ATP的过程分别是和。解题思维题图为光合作用中C3的还原;关键关键题图为细胞呼吸的第一阶段转化转化C3还原的场所、条件;知识细胞呼吸第一阶段的场所和条件 发生在叶绿体基质，不排除需光照;障碍障碍发生在细胞质基质，不需要O2【解析】选B。表示C3还原生成糖类的过程，发生在叶绿体基质中，表示葡萄 糖分解成丙酮酸的过程,发生在细胞质基质中，过程可以发生在同一个细胞 中,A、C正确;表示三碳化合物还原生成糖类的过程,有光无光都可以发生，表 示
7、葡萄糖分解成丙酮酸的过程，有氧无氧都可以进行,B错误;C3还原生成糖类, 需要消耗光反响提供的ATP,葡萄糖分解成丙酮酸的过程中产生ATP,D正确。【拓展归纳】产生或消耗ATP的过程场所产生或消耗ATP的过程细胞质基质有氧呼吸第一阶段产 生ATP、无氧呼吸产生 ATP;许多生化反响的进行 消耗ATP叶绿体光反响产生ATP;暗反响消耗ATP线粒体有氧呼吸第二、三阶段产生ATP;自身蛋白质等物质合成消耗ATP即学即练色（2022.北海高一检测）光合作用过程中产生的NADPH和细胞呼吸过程中产生 的H,分别用于（）A.还原。2和co2B.氧化02和CO2C还原C3和02D.氧化C02和02【解析】选
8、C。光合作用过程中，光反响阶段产生的NADPH用于暗反响还原C3, 细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸过程中产生的H用于与02结合生 成水,C项正确。情境创新、开展学科素养为教师备课、授课提供丰富教学资源教师专用光合作用与光呼吸绿色植物的叶肉细胞在光照充足、co2浓度高的环境中进行正常光合作用, 假设是处于光照充足、。2浓度高而C02浓度低的环境中,那么可以进行光呼吸。正常光合作用和光呼吸的简要过程如下图（虚线方框内为光呼吸）。高浓度探究：光合作用中卡尔文循环发生的场所是 o叶肉细胞中完成光呼吸相关反响的场所是O叶肉细胞既能进行光呼吸，也能进行有氧呼吸，请据图概括出光呼吸和有氧呼 吸在物
9、质代谢方面的相同点（答出三点）O【解析】（1）卡尔文循环属于光合作用的暗反响阶段，发生在叶绿体基质中;图示虚 框内表示该植物的光呼吸过程,其加氧反响发生在叶绿体中，生成C02的过程发生 在线粒体中。据图分析可知，光呼吸与有氧呼吸相似，都需要消耗。2,且都能将有机物氧化分解产生C02e 答案：（1）叶绿体基质叶绿体和线粒体（2）都需要消耗02渚B有有机物分解渚隋 产生co2关键能力素养开展情境情境类型为生活、学习和实践情境，突出与生活的联系 载体关键高浓度C02：竣化酶在叶绿体基质中催化C5生成C3；C3参与卡尔文循环 能力1高浓度。2：竣化酶在叶绿体中催化C5产生c3和c2,c3参与卡尔文循图
10、文环,C2进入线粒体中进行光呼吸产生co2转化 学科培养生命观念中的结构与功能观、科学思维中的分析与比拟等素养 素养的实验发现光照下叶绿体可合阿尔农成_ATP且该过程总和水实验的光解相联系卡尔文探明中的碳转化实验成一有机物中的碳的途径思考鲁宾、卡门和卡尔文实验运用的共同的科学方法是什么?提示:同位素示踪法。L填写阶段名称及序号代表的物质:I光反响;II暗反响;念；ATP:NADPH;C5；Q。2 .图示I阶段光反响阶段:在类囊体的薄膜上进行。叶绿体中色素吸收的光能有两方面用途:将水分解为氧和H+,H+与NADP+结合形成NADPH。使ADP与Pi反响形成ATPO3 .图示n阶段暗反响阶段:在叶
11、绿体的基质中进行。(1)CO2的固定:C02与c5结合，形成C3o(2)C3的还原：去向1：转化为糖类；去向2:形成C5,继续参与暄反响。4 .光合作用的反响式：光能CO2+H2O 叶绿体(CH2OHO2走进生活公园是城市的绿色氧吧，人们喜欢在公园里锻炼呼吸新鲜空气。结合所学知识判断：1 .公园里的植物进行光合作用的场所都是叶绿体。N).公园空气清新是因为植物繁多，进行光合作用释放氧气，更新空气。N)2 .公园里比拟凉爽湿润，这与植物进行光合作用有关。(X)分析:公园里比拟凉爽湿润，这与植物进行蒸腾作用有关。合作探究形成关键能力/学习任务一:光合作用的过程及相关物质和能量的变化L光反响和暗反响
12、的关系：(1)区别：暗反响项光反响(2)联系:场所类囊体薄膜叶绿体基质条光、色素等多种酶等件物水的光解质NADPH、ATPCO2的固定变的合成C3的还原化能光能-ATP、ATP、NADPH量NADPH中活跃中活跃的化学变的化学能能一有机物中化稳定的化学能h2o光能光反响J02co2暗反响(CH2O)NADPH ATPADP+Pi :NADP,光反响为暗反响提供2种重要物质:NADPH和ATP,其中NADPH既作为还原 剂，又可提供能量。暗反响为光反响提供3种物质:ADP、Pi和NADP+。思考探究叶绿体中NADPH和ADP的移动方向分别是怎样的？提示:NADPH从类囊体薄膜移向叶绿体基质,AD
13、P从叶绿体基质移向类囊体薄 膜。2.光合作用中C、H、O的转移途径：(1 )H:3H2O JNADP3H-(C3H2O)一 CC2的固定- G的还原 一(2)C: 14co2l214C3(14CH2O)O：丛18。)雪I8O2；cl8o2MC3i(CH2i8O)思考探究在以下反响式中用箭头标出反响物中c、H、0元素的去向。光能CO2+H2O 叶绿体(CH2O)+C)2提示：I 光育区I产+产旃东(牛。)+。2【深化探究】用具有放射性的同位素14c标记co2中的C,短时间内能在光合作用的哪些物质 中检测到支?提示:在C3、C5和(CH2O)中均能检测到-C。【学习加点料】思维易错:试分析突然降低
14、光照强度对光反响和暗反响的影响。提示:突然降低光照强度、光反响减弱,光反响产生的ATP和NADPH减少，从而 使暗反响也减弱。典题(2021 .广东选择考)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成c3的酶被称为Rubiscoo形成c3的酶被称为RubiscooF列表达正确的选项是A.Rubisco存在于细胞质基质中B.激活Rubisco需要黑暗条件C.Rubisco催化C02固定需要ATPD.Rubisco催化C5和C02结合解题思维提取 关键 点卡尔文循环；唯一催化C02固定形成C3的酶转化 知识点暗反响发生的场所、条件、物质和能量的变化排除 障碍 点激活Rubisco就是暗
15、反响发 生的条件，有光和无光条件 下均可发生【解析】选D。此题以82固定中的酶Rubisc。为载体，主要考查光合作用的暗 反响。根据题意可知,C5和C02形成C3的反响是在叶绿体基质中发生的,A错误;根据题意只知道Rubisco的作用，并不清楚Rubisco激活的条件，其实Rubisco是需 要光激活的,B错误;CO2的固定过程不需要ATP提供能量,C3的还原才需要ATP 提供能量,C错误;Rubisco催化C5和C02形成C3,D正确。借题发挥当光反响的产物和C02充足时，在黑暗条件下，暗反响进行的速度 也比光照条件下慢，请依据题干信息Rubisco提出一种可能的原因。提示:在黑暗条件下,R
16、ubisco降低活化能的效果降低。（Rubisco的激活需要光） 即学即练”1.（2022.丹东高一检测）光合作用过程中，能量流动的正确途径是（）A.叶绿素一阳光一氢和氧B.阳光一叶绿素一ADP 一（CH2O）C.叶绿素一阳光-ADP -C5D.阳光一叶绿素-ATP 一（CH2O）【解析】选D。在光反响的过程中，色素吸收了光能，用于水的光解和ATP的合成, 这样光能就转化成ATP和NADPH中的化学能;然后NADPH和ATP用于暗反 应，还原C3,这样化学能转变成有机物中稳定的化学能，应选D。2.（2022.哈尔滨高一检测）如图表示光合作用的过程，其中I、II表示光合作用的两 个阶段a b表示
17、相关物质。以下表达正确的选项是（）H2OCO2o2糖类A.物质a表示NADPHB.物质b表示C3C.阶段I表示暗反响D.阶段H表示光反响【解析】选Ao光反响中,水的光解产生。2和NADPH,因此物质a表示NADPH,A _ 隘 _ 正确;在光反响阶段,ADP+Pi+能量一ATP,因此图中b表示ATP,B错误;图中阶段I可以发生水的光解，属于光合作用的光反响阶段,c错误;图中阶段n能够发生CO2的固定，并且生成糖类等有机物，属于光合作用的暗反响阶段,D错误。【方法规律】叶绿体)光反响、:暗反响水光解、 NADPH 和 ATP形成、 CO2固定、C3还原 ,/光合作用过程的“一、二、三、四”(一个
18、场所H二个阶段H三种能量H四种物质变化:I _ I光能一NADPH 和ATP中活跃 的化学能一(CH2O )中稳定的化学能学习任务二:环境改变时光合作用中相关物质含量的变化分析1 .光合作用中相关物质变化关系: 图解:(2)方法应用举例：条件:C02供应正常、光照停止。设问:细胞中C3含量如何变化?分析：C3消耗量:光照停止-ATP、NADPH含量减少-C3的消耗量减少C3生成量:CO2供应正常-C3的生成量不变结论:C3含量增加。2 .环境改变引起的相关物质含量变化的规律：条件光照强度笠化co2浓度变化变弱变强减少增多C3含量增加减少减少增加Cs含量减少增加增加减少NADPH、ATP含量减少增加增加减少思考探究正常进行光合作用的叶片,如果在a点时突然停止C02供应，请在 F列坐标图中画出a点后NADPH含量变化趋势。赠如HdcwNO。*依 HddVN【拓展归纳】“模型法”分析物质含量变化(1)光照强度不变,C02含量突然减少:co2 co2 充足，缺乏C5. ATP、NADPH C3时间(2)CO2含量不变，光照强度减弱: