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2011-2012学年高一必修1生物导学案执笔：使用时间：2011//1能量之源——光与光合作用【2】班级小组姓名小组评价教师评价一、学习目标1、光合作用的定义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。3、光合作用的过程总反应式：CO2+H2O（CH2O）+O26CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O24、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。（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。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。四、叶绿体的结构结合讲解叶绿体的结构，教师归纳：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？2．叶绿素形成的条件是什么？3．植物体内含有色素的细胞器有哪些？4．生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？5．绿色植物在CO2等量时哪种光下光合产物最多？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？7．为什么要用酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂来提取色素？光能叶绿体光能叶绿体2011-2012学年高一必修1生物导学案执笔：使用时间：2011//2答案：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；有光照和Mg等；叶绿体和液泡；无色；白光；绿色，因为植物几乎不吸收绿光；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。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.vonSachs）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。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。次序年代科学家实验材料实验过程实验现象结论21864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曝光部分颜色绿色植物在光合作用过程中31880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⑴⑵420世纪30年代鲁宾和卡门（美）绿色植物、氧的同位素H218O和C18O2⑴向第一组植物提供H218O和CO2；⑵向第二组植物提供H2O和C18O2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。（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2011-2012学年高一必修1生物导学案执笔：使用时间：2011//3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++O2NADP++2e+H+NADPHATP的形成：ADP+Pi+能量ATP（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+C52C3C3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区别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：色素素光反应光合作用过程暗反应光解酶酶酶2C3（CH2O）+C5+H2OATP、NADPH酶2011-2012学年高一必修1生物导学案执笔：使用时间：2011//4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（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。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C3C5[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（）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。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。2011-2012学年高一必修1生物导学案执笔：使用时间：2011//5（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：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。（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。[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（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。甲图乙图2011-2012学年高一必修1生物导学案执笔：使用时间：2011//6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[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（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区别部位叶绿体基粒上叶绿体基质中条件光能、色素、酶酶反应时间短促，以微秒计较缓慢反应原料水二氧化碳反应产物[H]、ATP、O2ADP、（CH2O）与温度的关系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2011-2012学年高一必修1生物导学案执笔：使用时间：2011//7（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