5.4.2光合作用的过程-高一生物上册课件（人教版2019必修1）

第二课时

光合作用的原理光合作用的场所？光合作用是怎样进行的？光合作用过程中物质变化与能量转化有什么关系？本

节

聚

焦提出问题：叶绿体除捕获光能外，还有什么功能？作出假设：叶绿体捕获光能可以用于光合作用，

释放氧气。设计实验：自变量？

因变量？没有空气，黑暗极细光束完全光照恩格尔曼无空气是否有光是否产生氧气。【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100)阅读恩格尔曼的两个实验过程与现象，小组合作完成下列讨论题：讨论：1.为何要置于黑暗的、无空气的小室？2.在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？3.为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？4.本实验材料为什么选择水绵和好氧细菌？5.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？6.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？实验二实验一水绵（真核生物）1.为何要置于黑暗的、无空气的小室？2.在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？3.为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？4.本实验材料为什么选择水绵和好氧细菌？【恩格尔曼的实验——探究叶绿体的功能】可排除无关变量光线和氧对实验结果的干扰。用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧细菌可确定释放氧气多的部位。5.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？6.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放更多的氧气，适于好氧细菌在此区域分布。①氧是由

释放出来的，

是光合作用的场所；②光合作用需要

。叶绿体叶绿体光照综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？

叶绿体能吸收特定波长的光，用于光合作用并释放出氧气。恩格尔曼的实验二一、叶绿体的结构适于进行光合作用问题：请据图描述叶绿体有哪些结构适于进行光合作用？1.叶绿体内有众多的基粒和类囊体，增大叶绿体内的膜表面积，极大地扩展了受光的面积。2.吸收光能的4种色素分布在类囊体薄膜上。3.在类囊体薄膜和叶绿体基质中，含有多种光合作用必需的酶。

色素酶

叶绿体的功能：捕获光能、进行光合作用的场所。信息提取：阅读教材P102前两段,完成下列问题

二、光合作用的概念1.光合作用概念的基本要素:(1)原料:_____________。(2)动力:_______。

(3)场所:_________。(4)产物:_____________。2.光合作用的反应式:_____________________________________二氧化碳和水光能叶绿体有机物和氧气辨析：①有叶绿体的细胞在适宜条件下能够进行光合作用。

（

）②能进行光合作用的细胞一定有叶绿体。

（

）√×【对点精炼】绿色植物能够进行光合作用,以下能够体现光合作用实质的是 (

)A.把二氧化碳转变成ATPB.产生化学能,储藏在ATP中C.把光能转变成化学能,储藏在ATP中D.无机物转变成有机物,光能转变成化学能D三、光合作用的原理阅读：探索光合作用原理的部分实验1.19世纪末,科学界普遍观点:CO2分子中的C和O被分开,O2被释放,C与H2O结合成_____。2.1928年,科学家发现:甲醛不能通过光合作用转化成_____。3.1937年,希尔发现:离体_______在适当条件下发生水的光解产生_____。4.1941年,鲁宾和卡门用_____________的方法,研究了光合作用中氧气的来源:H218O+CO2→植物→______,H2O+C18O2→植物→___。5.1954年,美国科学家阿尔农发现:在光照下,叶绿体可以合成_____,并且这一过程总是与___________相伴随。甲醛糖叶绿体氧气同位素示踪18O2O2ATP水的光解深入分析：探索光合作用原理的部分实验【资料2：希尔实验】实验思路：施加单一变量进行研究；材料：离体叶绿体；处理：给离体叶绿体悬浮液加入氧化剂，不通入CO2；给予光照。结果：叶绿体有O2释放。叶绿体中H2O光解产生氧气。推测：问题：希尔实验中的氧化剂起到什么作用？希尔实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？希尔实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？结合H2O分解产生的2H+和2e-

【资料3】鲁宾和卡门实验实验思路：用同位素标记来研究物质的去路材料：小球藻处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。实验方法：同位素示踪实验变量：自变量是

，因变量是

。C18O2、H218O释放出的O2是否含有18O释放出的O2的相对分子质量因变量检测指标？实验结论：光合作用释放的O2中的氧元素全部来自水。

【资料4】阿尔农实验一材料：离体叶绿体处理：加入ADP、Pi，给予光照结果：叶绿体生成ATP，且同时水光解产生氧气；光照下，叶绿体中水的分解过程伴随着ATP的合成。结论：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系？光能叶绿体类囊体薄膜结构与功能的统一叶绿体中的色素水高能电子ATPNADPH光能e-e-电子传递NADP+：

氧化型辅酶ⅡNADPH：

还原型辅酶Ⅱ光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O1/2O2+2e+2H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶1.场所：2.条件：3.物质变化4.能量变化光能转变为NADPH、ATP中的化学能。NADP++H++2e

NADPHNADPH的合成:酶光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作

光反应阶段。三、光合作用的原理

【资料4】阿尔农实验二材料：离体叶绿体处理：供给ATP、NADPH和CO2，黑暗条件结果：离体叶绿体中有糖类生成结论：

黑暗条件下，CO2合成糖类需要ATP和NADPH。推测：光反应为暗反应提供ATP、

NADPH，暗反应为光反应

ADP、NADP+。暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程材料：小球藻处理：光照、提供14CO2；不同时间杀死小球藻，再纸层析分离，最后鉴定放射性物质。CO2→C3

→

C6C5结果：先出现14C3，最后出现14C5、14C6结论：5秒后60秒后资料4:卡尔文实验（一）三碳化合物多种产物：C3、C5、C6等

三、光合作用的原理暗反应阶段实验现象：如果光照下突然中断CO2供应，C3急剧减少而C5量增加；突然停止光照，C3浓度急速升高而C5的浓度急速降低。CO2（CH2O）说明：C3与C5之间是相互循环的。资料4:卡尔文实验（二）C5C3ATPNADPH叶绿体基质多种酶叶绿体的基质中(提供酶、原料等)1.场所：NADPH、ATP、酶2.条件：①CO2的固定：CO2＋C52C3酶②C3的还原：ATP活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)酶＋C53.物质变化4.能量变化：NADPH三磷酸甘油酸CO2C5C3（CH2O）ATPNADPHCO2的

固定C3的

还原叶绿体基质多种酶

三、光合作用的原理暗反应阶段H2OO2H+NADP+NADPHADP+PiATPCO22C3C5(CH2O）光反应暗反应相关信息：葡萄糖、淀粉在叶绿体基质中合成；蔗糖在细胞质基质中合成.蔗糖筛管植物各处葡萄糖淀粉四、构建光合作用过程的模型光反应还原O2H2ONADPHATPADP+PiNADP+C3C5暗反应固定多种酶参加催化水在光下的分解类囊体膜上的色素光能①H的转移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的转移：CO2→C3→（CH2O）③O的转移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2CO2（CH2O）四、构建光合作用过程的模型P1063.【问题1】总结光合作用过程中的能量的转移途径？ATP和NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能光能【问题2】分析光反应和暗反应之间的联系？光反应为暗反应提供ATP、NADPH,暗反应为光反应ADP、NADP+；二者相互依存，相互制约；没有光反应，暗反应不能进行；没有暗反应，光反应也不能长时间进行。【合作探究】【问题4】叶肉细胞产生ATP的场所有哪些？光合作用和细胞呼吸产生的ATP在用途上有什么不同？光合作用产生的ATP只用于暗反应C3

的还原，细胞呼吸产生的ATP用于其他各项生命活动；细胞质基质、线粒体、叶绿体；【问题3】分析ATP、NADPH、ADP、NADP+等物质在叶绿体中移动的方向？ATP和NADPH：从叶绿体的类囊体薄膜

叶绿体基质；ADP和NADP+：从叶绿体基质

类囊体薄膜。

光反应阶段暗反应阶段（卡尔文循环）场所条件物质变化能量变化联系项目叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质光、色素、酶有光无光都可，多种酶光能→ATP、NADPH中活跃的化学能ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能光反应为暗反应提供ATP和NADPH暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料过程

色素、酶2H2O

O2+4H+光ADP+Pi+能量ATP酶酶NADP++H+

NADPH酶CO2＋C52C32C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH列表比较：光反应阶段与暗反应阶段的区别和联系ATPO2ADPCO2叶绿体中的色素a：b：c：d：e：f：g：NADPHNADP+光反应暗反应H2OB：

场所：A-D表示相关过程，a-e表示有关物质A：

场所：a：b：c：O2CO2能力训练识图：光合作用过程的模式图类囊体薄膜叶绿体基质五、化能合成作用

能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。

2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？异养