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第23课时 光合作用的探究历程和光合作用过程
目标导航 1.说明光合作用的生疏过程。2.说出光合作用的过程。
一、光合作用的探究历程
二、光合作用的过程
1．光反应阶段
(1)条件：______、______、有关的酶。
(2)场所：________________。
(3)物质变化
①水的光解：H2O______＋______
②ATP的合成：ADP＋PiATP
(4)能量变化：将________转变为活跃的__________。
2．暗反应阶段
(1)条件：__________的催化。
(2)场所：叶绿体内的________中。
(3)物质变化：CO2首先被一个______分子固定，生成两个C3化合物，三碳化合物被__________还原生成有机物，并将________释放的化学能储存在有机物中。
(4)能量变化：________中的活跃化学能转变为有机物中________________。
学问点一 光合作用的探究历程
1．下图表示德国科学家萨克斯的试验，叶片光照24 h后，经脱色并用碘液处理，结果有锡箔掩盖的部位不呈蓝色，而不被锡箔掩盖的部位呈蓝色。本试验证明 ( )
①光合作用需要二氧化碳 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放出氧气 ⑤光合作用产生淀粉
A．①② B．③⑤ C．②⑤ D．①③
2．A.Benson与M.Calvin于1949年接受放射性同位素自显影技术对光合作用进行争辩。以下是他们争辩过程的简述：往小球藻培育液中通入14CO2后，分别赐予小球藻不同的光照时间后马上杀死小球藻。从培育液中提出产生的放射性物质进行分析。结果如下：
试验组别
光照时间(s)
放射性物质分布
1
20
12种磷酸化糖类
2
60
除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等
3
2
大量3－磷酸甘油酸
请依据上述试验资料分析，下列选项错误的是 ( )
A．本试验原料只有CO2，暗反应的产物是有机物
B．CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是3－磷酸甘油酸
C．试验结果还说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等
D．从CO2进入叶绿体到产生有机物的整个过程看，产生的有机物主要是磷酸化糖类
学问点二 光合作用的过程
3．如图表示某植物体内的某些代谢过程，据图回答下列问题：
(1)③过程为________________，②过程为______________，①过程进行的场所是__________________。
(2)在此过程中可以产生还原氢的有________(填图中数字)，需要消耗还原氢的是________(填图中数字)。
(3)假如白天突然中断了二氧化碳的供应，则C5的含量会________。
(4)适当的温度条件下，测定该植物叶片在不同光照条件下的光合作用速度，结果如下表。表中负值表示二氧化碳释放量，正值表示二氧化碳吸取量。
光照强度(klx)
2.0
4.0
6.0
8.0
9.0
10.0
光合作用速度
[CO2mg/(100cm2·h)]
－2.0
2.0
6.0
10.0
12.0
12.0
光照强度在0～9 klx范围内，光合作用速度主要受____________影响；超过9 klx时，光合作用速度主要受________________影响。当光照强度为8 klx时，叶绿体中ADP的移动方向为______________________________________。
基础落实
1．光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段。下列有关叙述正确的是 ( )
A．光反应不需要酶，暗反应需要酶
B．光反应消耗水，暗反应消耗ATP
C．光反应固定CO2，暗反应还原CO2
D．光反应储存能量，暗反应释放能量
2．在叶绿体中，[H]和ADP的运动方向是 ( )
A．[H]和ADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动
B．[H]和ADP同时由叶绿体基质向类囊体薄膜运动
C．[H]由类囊体薄膜向叶绿体基质运动，ADP的运动方向正好相反
D．ADP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动，[H]的运动方向正好相反
3．下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是 ( )
A．光合作用和细胞呼吸总是同时进行
B．光合作用形成的糖类能在细胞呼吸中被消耗
C．光合作用产生的ATP主要用于细胞呼吸
D．光合作用与细胞呼吸分别在叶肉细胞和根细胞中进行
4．叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是
( )
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的
5．1864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。这个试验的自变量是 ( )
A．有无光照 B．光照时间
C．光照强度 D．是否产生淀粉
6．下列关于光合作用的叙述中，错误的 ( )
A．水的光解发生在叶绿体基粒的类囊体薄膜上
B．光反应和暗反应都需要有很多酶参与催化
C．光合作用的暗反应阶段需要在黑暗处进行
D．温度降到0℃，仍有植物能进行光合作用
力量提升
7．为了探究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分别出细胞质基质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体磨碎分别出基粒和叶绿体基质，分别装在四支试管内(如图所示)，并进行光照。问：哪一支试管能检测到光合作用光反应阶段的过程并且检测不到暗反应阶段的过程 ( )
8．德国植物学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后，再把叶片的一部分遮光，其他部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘蒸气处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本试验的分析及结论合理的是( )
①本试验未设对比组 ②有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的惟一缘由
③试验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 ④试验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A．只有②③ B．只有①②③
C．只有②③④ D．全部
9.选一盆银边天竺葵(叶边缘呈白色)，预先放在黑暗中48小时，再用黑纸将叶片②处上下两面夹住，然后把天竺葵放在阳光下照射6小时，剪下此叶片，用打孔器分别在该叶片不同部位取下①②③三个圆片，放在酒精溶液中加热脱色，再放入清水中漂洗，取出后加碘液。此试验证明植物在光下能产生淀粉以及证明光合作用的场所是叶绿体的对比组和试验组依次是 ( )
A．①②和①③ B．①②和③②
C．①②和②③ D．②①和③①
10.右图表示20℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系，S1、S2、S3表示所在部位的面积，下列说法中不正确的是 ( )
A．S1＋S3表示玉米呼吸作用消耗的有机物量
B．S2＋S3表示玉米光合作用产生的有机物总量
C．若空气中CO2浓度突然下降，则B点右移，D点左移
D．S2－S3表示玉米光合作用有机物的净积累量
11．下图为植物的某个叶肉细胞中的两种膜结构以及发生的生化反应。下列有关叙述不正确的是 ( )
A．图甲、乙中的两种生物膜分别存在于叶绿体和线粒体中
B．图乙中的[H]主要来自于葡萄糖的分解
C．甲、乙两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生ATP
D．影响甲、乙两种膜上生化反应的主要环境因素分别是光照和温度
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
综合拓展
12．下图是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中a、b表示物质，①～④表示生理过程。据图回答：
(1)图中物质a是________，①过程中与a物质产生有关的色素分布在__________________________上。
(2)②过程中发生的能量变化是______________________，图中生理过程的能量最终来源于____________。
(3)当b供应量突然削减时，C3、C5的含量变化分别是____________，④过程中a利用的具体部位是______________，若无a供应，则此植物细胞呼吸的产物一般是______________________。
(4)图中有氧呼吸相关酶的分布场所是__________________________________，请写出③和④所示生理活动的总反应式______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 学问清单
一、更新空气 阳光照射 化学能 暗处理 曝光 遮光 淀粉 曝光 叶绿体 叶绿体 叶绿体 O2 18O2 水 CO2转化成有机物
二、1.(1)光 色素 (2)类囊体薄膜上 (3)①O2 [H] (4)光能 化学能 2.(1)有关酶 (2)基质 (3)C5 [H] ATP (4)ATP 稳定的化学能
对点训练
1．C [光照一段时间，叶片暴露的部分进行光合作用，脱色后用碘液处理变蓝，说明有淀粉生成；有锡箔掩盖的位置因无光照，不能进行光合作用，未产生淀粉，用碘液处理不变蓝，说明光合作用需要光，没有光就不能进行光合作用。]
方法点拨 由萨克斯的试验设计，可得出两个试验结论：(1)光是光合作用的必要条件(叶片遮光部分为试验组，见光部分为对比组)；(2)淀粉是光合作用的产物(叶片遮光部分为对比组，见光部分为试验组)。
所以表面看是由一组对比试验得出了两个结论，实质上仍为一组对比试验，只能得出一个结论。
2．A [从试验结果中放射性物质消灭的时间分析，CO2进入叶绿体后，最早消灭在3－磷酸甘油酸中，因此最初形成的主要物质是3－磷酸甘油酸，然后又形成磷酸化糖类，还有氨基酸、有机酸等。参与光合作用的原料主要有CO2和H2O。]
思路导引 资料分析题，猎取题干信息很重要，认真阅读题干，将所给信息一一标出，然后将信息加以分析整合，阅读所给选项进行甄别。
3．(1)二氧化碳的固定 C3的还原 细胞质基质 (2)①④ ② (3)增加 (4)光照强度 二氧化碳的浓度 从叶绿体基质向类囊体薄膜上移动
解析 把握光合作用的过程是解题的关键。分析图形可知，③过程为二氧化碳的固定，②过程为C3的还原，需要消耗还原氢。①④过程为有氧呼吸的第一、其次阶段，都能产生还原氢，其中①过程的场所是细胞质基质。X物质为C3，Y为丙酮酸。分析表中数据可知：在0～9 klx范围内，光合作用速度随光照强度的增大而增大，此时主要受光照强度的影响；超过9 klx时，光照强度增大而光合作用速度不再增大，此时主要受二氧化碳浓度的影响。ADP在光合作用的暗反应阶段叶绿体基质中产生，而ADP主要用于ATP的合成，此过程在光反应阶段叶绿体类囊体薄膜上进行，因此光合作用过程中ADP的移动方向为从叶绿体基质向类囊体薄膜上移动。
学问链接 光合作用光反应阶段和暗反应阶段的比较
阶段
项目
光反应阶段
暗反应阶段
所需条件
必需有光、酶
有光无光均可、酶
进行场所
基粒类囊体薄膜上
叶绿体内的基质中
物质变化
①水的分解
H2O[H]＋O2
②ATP的形成
ADP＋Pi＋能量ATP
①CO2的固定
CO2＋C52C3
②C3的还原
2C3C6H12O6
能量转换
光能转变为ATP和[H]中活跃的化学能
ATP和[H]中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能
联系
物质联系：光反应阶段产生的[H]，在暗反应阶段用于还原C3
能量联系：光反应阶段生成的ATP和[H]，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，还原C3形成糖类，活跃的化学能则转化为糖类中的化学能
课后作业
1．B [光反应进行的条件是需要水、光照、酶和色素，暗反应进行的条件是需要ATP、酶和[H]。]
2．C [[H]在叶绿体类囊体薄膜上产生，在叶绿体基质中被利用；ADP在叶绿体基质中产生，在类囊体薄膜上被利用。]
3．B [无光照时只能进行细胞呼吸，光合作用光反应产生的ATP用于光合作用的暗反应阶段，叶肉细胞中既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，根细胞中无叶绿体只能进行细胞呼吸。]
4．D [本题考查了叶绿体的结构、功能和光合作用过程。叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上；色素吸取光能后，在类囊体薄膜上将水分解成[H]和O2；CO2从气孔进入后，与C5结合生成C3的过程称为CO2的固定，此过程发生在叶绿体基质中；C3在[H]和ATP的参与下被还原生成有机物，此过程发生在叶绿体基质中。]
5．A [本题考查光合作用的探究过程，把握试验的探究过程是解答本题的关键。从萨克斯试验的过程分析，“一半遮光，一半曝光”说明该试验的自变量是有无光照；光照时间、光照强度属于无关变量；是否产生淀粉属于因变量。]
6．C [解此题首先应分析光反应和暗反应发生的场所及条件。水的分解发生在光反应阶段，而光反应需要色素吸取光能，色素分布在类囊体薄膜上，因此水的分解发生在类囊体薄膜上。光反应中所发生的化学反应都需要很多酶的催化。光反应必需在光下进行，但暗反应不需要光，有没有光都能进行。当温度降到0℃时，仍有很多植物能进行光合作用。]
7．D [光反应阶段的场所是叶绿体类囊体的薄膜；B、D中均有此结构，所以能检测到光反应的过程。而暗反应阶段的场所是叶绿体基质，在B、C中均能检测到。综合起来，D符合。]
8．A [本题主要考查了光合作用发觉史中的相关试验。现做如下分析：
而对于合成淀粉的原料是否是CO2，则不能证明。]
10．D [由图示可知，S1＋S3为呼吸作用的总消耗量；S2＋S3为实际的光合作用的合成量；光合作用强度受CO2浓度的影响；S2代表有机物的净积累量。]
11．B [图甲中色素分子吸取光可将H2O光解产生[H]和O2，表明该生物膜为叶绿体类囊体薄膜，由图乙中[H]＋O2形成H2O表明图乙为线粒体内膜，图乙中的[H]主要来自丙酮酸与H2O。]
12．(1)O2 叶绿体类囊体薄膜 (2)活跃的化学能转变成稳定的化学能 太阳能(光能) (3)削减、增加 线粒体内膜 酒精和二氧化碳 (4)细胞质基质和线粒体 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量
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