2022-2023学年高中生物 第四章 第二节 第1课时 解开光合作用之谜和光合作用的过程学案（含解析）苏教版必修1

2022-2023学年高中生物 第四章 第二节 第1课时 解开光合作用之谜和光合作用的过程学案（含解析）苏教版必修1　　　　　　　　　　　　　　　　1.1771年英国的普利斯特莱通过植物和动物之间进行气体交换的实验得出植物生长需要吸收CO2，同时释放O22．1779年荷兰的扬·英根豪斯认为植物需要阳光才能制造出O23．1864年萨克斯采用碘液检测淀粉的方法，确定叶片在光下能产生淀粉4．1940年鲁宾和卡门运用同位素标记法证明了光合作用释放的O2和糖类中的氢都来自H2O5．1948年美国的卡尔文用14C 标记的CO2 追踪的行踪，发现 CO2 被用于合成糖类等有机物6．光合作用分为光反应和暗反应两个过程光反应发生在类囊体膜上，暗反应发生在叶绿体基质中一、光合作用的探究历程[连线]二、光合作用的过程1．填写图中字母和序号所代表的内容[据图填空](1)a: O2_;_b: [H]__；c: CO2;_d：C32)Ⅰ.光反应阶段；Ⅱ.暗反应阶段2．光合作用的过程[填表](1)光反应：场所类囊体膜外界条件光物质变化①H2O―→[H]＋O2②ADP＋Pi＋能量―→_ATP能量变化光能―→ATP_中活跃的化学能(2)暗反应：场所叶绿体基质物质变化①CO2―→_C3_―→(CH2O)②ATP_―→ADP＋Pi＋能量能量变化ATP中活跃的化学能→_糖类中稳定的化学能　　3.光合作用的总反应式CO2＋H2O(CH2O)＋O21．判断下列叙述的正误(1)范·海尔蒙特实验证明植物生长吸收CO2，释放O2(×)(2)萨克斯的实验证明了叶片在光下能够产生淀粉(√)(3)鲁宾、卡门和卡尔文都用了同位素标记法(√)(4)氧气在类囊体膜上产生(√)(5)光反应为暗反应提供[H]、ATP和氧气(×)(6)CO2被C3固定成C5(×)2．萨克斯“半叶法”实验中将叶片先放在暗处几小时的目的是(　　)A．将叶片中的水分耗掉B．将叶片中原有的淀粉耗掉C．提高叶片对光的敏感程度解析：选B　萨克斯“半叶法”实验中将叶片先放在暗处几小时的目的是消耗掉叶片中原来的糖类，防止对实验结果产生干扰。

3．下列实验中，科学家使用的方法不同于其他的是(　　)A．恩吉尔曼证明叶绿体是光合作用的场所 B．鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自于水 C．卡尔文探明CO2中的碳在光合作用中的转移途径解析：选A　恩吉尔曼用极细的光束和好氧菌做实验，证明叶绿体是光合作用的场所4．美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2中的氧，证明了光合作用(　　)A．制造了有机物B．释放的O2来自H2OC．释放的O2来自CO2解析：选B　美国科学家鲁宾和卡门通过同位素分别标记HO和C18O2，发现只有标记 HO 的一组产生的 O2中有标记，两组对照说明光合作用释放的O2全部来自H2O，而不是来自于CO25．光合作用是多位科学家通过实验逐步发现的，下列有关叙述错误的是(　　)A．萨克斯通过实验证明光合作用可以产生淀粉 B．普利斯特莱通过实验证实植物可以产生O2 C．卡尔文用14C标记CO2探明了光合作用中C的转移途径解析：选B　普利斯特莱通过实验证实植物能净化空气，但不能证明植物能产生O26．能够产生氧气的细胞结构是(　　)A．叶绿体内膜　　 　B．类囊体　　　 C．叶绿体基质解析：选B　氧气在光反应过程中产生，光反应发生在类囊体膜上。

7．下列关于光合作用光反应的叙述，正确的是(　　)A．光反应一定需要光B．光反应不需要酶C．光反应能促使ADP生成解析：选A　光反应需要酶，并生成ATP8．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是(　　)A．H2O、CO2、ADPB．CO2、[H]、ATPC．H2O、CO2、ATP解析：选B　光反应为暗反应提供ATP和[H]，CO2是暗反应的原料 核心要点(一) 对解开光合作用之谜实验的分析1．萨克斯实验(1)实验过程：绿叶(2)实验分析： ①实验设计：设置了对照实验(一半曝光的是实验组，一半遮光的对照组)，自变量为光照，因变量是叶片颜色的变化②关键操作：饥饿处理，使叶片中的营养物质消耗掉，避免了对实验结果的干扰③实验结论：本实验在证明光合作用的产物是淀粉的同时，还证明了光照是光合作用的必要条件④有待完善的地方：光是如何被吸收的，光能是如何变化的2．鲁宾和卡门实验(1)探究方法：同位素标记法2)实验过程：(3)实验分析：①实验设计：设置对照实验，自变量为标记物质(被标记的C18O2和 HO)，因变量是O2的放射性②实验结论：光合作用中氧气来自于水中的氧，而不是来自于二氧化碳中的氧。

③有待完善的地方：CO2中的O去哪里了[名师点拨]　萨克斯和鲁宾及卡门实验对照设计方法不同(1)萨克斯实验：自身对照(同一实验对象的不同部位，进行不同的处理：一半曝光，另一半遮光)2)鲁宾和卡门实验：相互对照(条件相同的两组材料，分别标记不同的物质：一组为 HO，另一组为C18O2)[思考探究]1．在鲁宾和卡门的实验中，能否用18O同时标记H2O和CO2?提示：不能，因为同时标记不能区别氧气的来源[题组冲关]1.1864年，德国植物生理学家萨克斯把紫苏先在暗处放置12 h，然后将叶片的一部分用黑纸遮住(如右图)光照一段时间，用酒精去除色素后再加碘液下列有关实验现象和结论的叙述，正确的是(　　)A．照光处不变色，光合作用产物为蛋白质B．照光处变色，光合作用产物为淀粉C．遮光处不变色，光合作用产物为蛋白质D．遮光处变色，光合作用产物是淀粉解析：选B　萨克斯将叶片的一半曝光，一半用黑纸遮光，这样形成一组对照，既叶片的一部分见光，另一部分不见光，光是唯一的变量又根据淀粉遇碘变蓝的特性，见光的部分变蓝说明有淀粉存在，遮光的部分没有变蓝而呈现碘蒸汽的颜色，说明未制造淀粉因此通过此实验可以证明：见光的绿叶在光下制造了淀粉，未见光的绿叶不能制造淀粉。

2．1940年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如图所示两组实验，下列叙述正确的是(　　)A．为了排除光照的影响，该实验要在黑暗条件下进行 B．甲和乙相对分子质量之比为9∶8C．设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放O2D．实验结果说明植物光合作用释放的O2全部来自水解析：选D　光合作用需要光，因此该实验需要在光下进行；光反应的过程中，O2中氧元素的来源于水中的氧原子，甲物质是O2，乙物质是18O2，所以图中甲物质和乙物质的相对分子质量之比16∶18＝8∶9；设计该实验的目的在于证明植物光合作用释放O2的氧元素来自水；通过两组对照可以说明光合作用释放的O2全部来自水核心要点(二) 光合作用的过程比较项目光反应暗反应场所叶绿体类囊体膜上叶绿体基质中条件光、色素、酶、水、ADP、Pi多种酶、[H]、ATP、CO2、C5反应过程总反应式CO2＋H2O(CH2O)＋O2物质变化①水的裂解：2H2O4[H]＋O2↑②ATP的生成：A DP＋Pi＋能量ATP①CO2的固定：CO2＋C52C3②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5③ATP的水解：ATPADP＋Pi＋能量能量变化叶绿体中色素把光能转化为活跃的化学能并贮存在ATP和[H]中ATP和[H]中活跃的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能实质光能转变为化学能并放出O2同化CO2形成(CH2O)等有机物联系光反应为暗反应的顺利进行准备了[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi[名师点拨]　光合作用过程的“一、二、三”一个场所：叶绿体。

两个阶段：光反应和暗反应三种能量：光能→ATP中活跃的化学能→糖类中稳定的化学能[思考探究]2．(1)没有叶绿体的细胞能不能进行光合作用？提示：没有叶绿体的细胞，只要有光合色素和相应的酶就能进行光合作用，如蓝藻细胞2)光合作用中氧元素、碳元素、氢元素的去向是什么？请在总反应式中标出来提示： [题组冲关]3．含同位素18O的H2O，可用于研究光合作用过程中(　　)A．光反应的条件　　　 B．光能的吸收在类囊体膜上C．能产生有机物 D．释放的O2来自于H2O解析：选D　通过标记H2O中的氧原子，发现O2也被标记，证明光合作用中产生的O2，全来自于H2O的裂解4．某人用碳的同位素14C标记的CO2追踪光合作用中碳原子的转移途径，最可能的转移情况是(　　)A．CO2→叶绿素→ATP　　B．CO2→C3→糖类C．CO2→叶绿素→糖类　　 D．CO2→NADPH→糖类解析：选B　暗反应阶段包括CO2的固定和C3还原两个阶段在CO2的固定过程中，CO2中的碳原子转移到C3中；在C3的还原过程中，碳原子又转移到有机物中，因此光合作用中碳原子的转移途径为CO2→C3→糖类一、选择题1．下图表示德国科学家萨克斯的实验。

把绿色叶片放在暗处几小时后，再把叶片的一部分遮光，其他部分见光一段时间后，经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，见光部分变蓝本实验说明(　　)①光合作用需要CO2　②光合作用制造淀粉　③光合作用需要叶绿体　④光合作用放出O2　⑤光合作用需要光A．④⑤　　　　　　　　　 　B．①③C．②⑤ D．②③ 解析：选C　根据实验结果遮光部分不变蓝，见光部分变蓝，说明光合作用需要光，淀粉遇碘变蓝，说明光合作用的产物之一是淀粉2．关于光合作用的探究历程叙述，不正确的是(　　)A．普利斯特莱利用植物及小鼠和燃烧的蜡烛进行实验，证实植物只有在阳光下才能更新污浊的空气B．萨克斯通过实验成功地证明光合作用的产物有淀粉C．鲁宾和卡门用同位素标记法进行实验，证明了光合作用释放的O2来自H2OD．卡尔文用放射性同位素14C做实验，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径解析：选A　普利斯特莱利用植物及小鼠和燃烧的蜡烛进行实验，证实植物能净化空气，但没有发现光在植物更新空气中的作用3．现有四个实验装置，若要验证绿色植物产生O2需要光和验证O2是否由绿色植物释放，则应选用的实验组合分别是(　　)A．②③和①② B．①②和①③C．②④和①③ D．②③和③④解析：选A　证明绿色植物光合作用的条件是否需要光照，实验的自变量是有光或无光，植物属于无关变量，因此需要选择装置②③；验证O2是否由绿色植物释放，自变量为是否具有绿色植物，光照条件是无关变量，因此需要选择①②装置。

4．下列关于光合作用的叙述，错误的是(　　)A．光反应阶段不需要酶的参与B．暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗C．光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗 D．光合作用将光能转换成有机物中的化学能解析：选A　 光反应过程需要酶的参与；暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗；光合作用过程中光反应产生[H]，暗反应消耗[H]；光合作用能将光能转换成有机物中的化学能5．光合作用过程中，光反应的场所是(　　)A．叶绿体外膜　　　　　　　 B．叶绿体内膜C．叶绿体类囊体膜 D．叶绿体基质解析：选C　与光反应有关的酶和色素分布于叶绿体类囊体膜上，所以光反应的场所是叶绿体类囊体膜6．下列属于光反应中的变化是(　　)A．H2O的裂解 B．ATP的水解C．CO2的固定 D．C3的还原解析：选A　光合作用光反应的物质变化为水的裂解和ATP的合成；暗反应的物质变化是CO2的固定和C3的还原，其中C3的还原过程中需要消耗ATP7．在叶肉细胞中，CO2的固定场所是(　　)A．叶绿体基质 B．类囊体膜C．线粒体基质 D．线粒体内膜解析：选A　CO2的固定属于光合作用的暗反应，其场所是叶绿体基质。

8．光合作用的过程包括光反应和暗反应两个阶段下列叙述正确的是(　　)A．光反应阶段固定CO2 B．暗反应阶段积累ATPC．光反应阶段裂解H2O D．暗反应阶段释放O2解析：选 C　暗反应阶段固定CO2，消耗ATP；光反应阶段裂解H2O，释放O29．下列关于光反应与暗反应过程的叙述，正确的是(　　)A．光反应和暗反应都产生ATPB．光反应产生ATP和暗反应合成糖类都只是物质变化C．光反应需要光而不需要酶，暗反应不需要光而需要酶D．暗反应必须依靠光反应解析：选D　光反应产生ATP，暗反应消耗ATP光反应产生ATP和暗反应合成糖类既有物质变化，又有能量的变化光反应需要光和酶，暗反应不一定需要光而需要酶 暗反应必须依靠光反应提供[H]和ATP二、非选择题10．下图是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解，请据图回答问题：(1)图中A表示的结构名称是________________；若f为高能化合物，则b代表的物质是_________；c代表的物质是____________2)h与i反应生成j的过程称为____________， j与f、e反应称为_____________3)图中能量变化过程是光能转化成________________再到有机物中稳定的化学能。

4)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，其中暗反应为光反应提供________________答案：(1)叶绿体类囊体　 O2　 ADP　　(2)CO2的固定　 三碳化合物的还原(或C3的还原)(3)ATP中活跃的化学能　(4)ADP和Pi11．根据光合作用过程的图解，回答下列问题：(1)A过程是______阶段，在叶绿体的____________上进行；B过程是__________阶段，在叶绿体的________中进行2)A过程为B过程提供的物质是________和_______3)写出图中①～⑤所示物质名称：①__________；②________；③________；④________；⑤__________解析：(1)图中A过程是光反应阶段，在叶绿体的类囊体膜上进行；B过程是暗反应阶段，在叶绿体的基质中进行2)光反应为暗反应提供[H]和ATP3)图中①～⑤所示物质分别是O2、[H] 、ATP、CO2、(CH2O)答案：(1)光反应　 类囊体膜　暗反应　基质　(2)[H]　ATP　(3)O2　[H]　 ATP　CO2　 (CH2O)一、选择题 1.在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量守恒和转化定律，曾提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。

能证明这一假说的实验是(　　)A．扬·英根豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分B．卡尔文追踪了CO2中碳元素的行踪C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用能产生淀粉D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的O2来自于水解析：选 C　萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用能产生淀粉，淀粉是有机物(其中含有能量)，又必须在光下才能产生，说明有能量的转化2．关于叶绿体中色素、酶、ATP的叙述，错误的是(　　)A．基质中的反应需要酶、ATPB．ATP的合成离不开色素、酶C．类囊体膜上分布着色素、酶D．色素的合成不受光照、温度的影响解析：选D　叶绿体基质是暗反应的场所，暗反应过程中进行的反应需要酶、ATP和[H]；ATP的合成需要能量和酶催化，而能量来自色素吸收的光能；在叶绿体的类囊体膜上分布有与光反应有关的色素和酶；色素的合成需要光照条件，同时受温度的影响3．光合作用所需要的酶分布在(　　)A．叶绿体的内外膜上　　　B．叶绿体基粒和内膜上C．叶绿体基粒和基质中 D．叶绿体基质和内膜上解析：选C　在类囊体上分布着许多与光合作用光反应有关的色素和酶，在基质中分布着许多与暗反应有关的酶4．下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表示相关物质。

下列叙述正确的是(　　)A．阶段Ⅰ表示暗反应 B．物质b表示C3C．物质a表示[H] D．阶段Ⅱ表示光反应解析：选C　图中阶段Ⅰ能够吸收、传递、转换光能，属于光合作用的光反应阶段；在光反应阶段，有ATP的生成，判定物质b表示ATP；光反应中，水的裂解产生O2和[H]，所以物质a表示[H]；图中阶段Ⅱ能够进行CO2的固定，并且生成糖类等有机物，属于光合作用的暗反应阶段5．下图为光合作用示意图，相关叙述错误的是(　　)A．①表示O2，④表示CO2B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)C．C3的还原过程中，需要光反应提供的物质只有②D．(CH2O)可以转化为多糖、脂质解析：选C　据图分析，①表示O2，④表示CO2；暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)；C3的还原过程中，需要光反应提供的物质有②③；(CH2O)在植物细胞中可以转化为多糖、脂质等6．与光合作用产物中有机物的形成有关的物质是(　　)A．CO2、[H]、ATP、酶 B．CO2、O2、[H]C．O2、酶、CO2 D．O2、CO2、H2O解析：选A　光合作用产物中的有机物是由暗反应形成的，暗反应需要CO2、[H]、ATP和酶的参与。

7．没有在光合作用暗反应中被消耗的物质是(　　)A．[H]和ATP B．CO2C．酶 D．C3解析：选C　在暗反应中，既有C3的产生，也有C3的还原；在C3的还原过程中，需要消耗光反应提供的[H]和ATP；在CO2的固定的反应中，需要消耗CO2；酶作为催化剂在整个反应过程中不消耗8．光合作用过程中，不在叶绿体基质中进行的反应是(　　)A．ATP变成ADP B．CO2的固定C．ADP变成ATP D．[H]的利用解析：选C　ATP变成ADP、CO2的固定和[H]的利用发生在暗反应过程中，在叶绿体基质中进行9．光合作用的实质是(　　)A．分解有机物，储存能量 B．合成有机物，储存能量 C．分解有机物，释放能量 D．合成有机物，释放能量 解析：选B　光合作用是将无机物转化为有机物的过程，也是将光能转化为储存在有机物中的化学能的过程10．下列关于光合作用的叙述，正确的是(　　)A．绿色植物所有的细胞都能进行光合作用B．光合作用的产物既有有机物，也有无机物C．光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行D．光合作用的暗反应需要酶，光反应不需要酶解析：选B　绿色植物含有叶绿体的细胞才能进行光合作用；光合作用的产物中糖类等是有机物，O2是无机物；光合作用的光反应需要光，只在白天进行，暗反应不需要光，有光无光都能进行；光合作用的光反应和暗反应都需要酶。

二、非选择题11．下图是光合作用过程的图解，请回答：(1)绿色植物进行光合作用的细胞器是________，参与光合作用的色素分布在该细胞器的 ______________上，其中A过程生成的ATP所需能量来自 _________2)光合作用的过程可以分为两个阶段，B表示：______ 阶段，此过程进行的场所是____________________3)写出图中所示物质的名称：① __________；④____________；⑤______________光反应产物中不参与暗反应的物质是______________4)C、D化学过程的名称分别是__________________、______________5)写出物质⑥转变为③的反应式____________________________答案：(1)叶绿体　类囊体膜　光能(2)暗反应　　 叶绿体基质(3)O2　CO2　(CH2O)(或者淀粉或者葡萄糖)　O2(4)CO2的固定　C3的还原(5)ADP＋Pi＋能量ATP。