5.4光合作用与能量转化第2课时课件高一上学期生物人教版（2019）必修1VIP

万物生长靠能量之源第四节光合作用与能量转化第2课时光合作用的原理

学习目标01通过对光合作用探究历程的分析，体会人类对光合作用的认识是逐步的、不断发展的。（生命观念）02通过自主构建光合作用的模型，能从物质与能量观的视角，阐明光合作用过程中物质变化与能量变化的过程，说明光合作用的原理和意义。（生命观念）03通过对光反应与暗反应过程的比较归纳，养成分类与比较的科学思维方式，建立生命活动对立统一的观点。（科学思维）请同学们观看视频并思考光合作用的概念？

绿色植物通过

，利用

，将

转

化成储存着能量的

，并且释放

的过程。叶绿体光能二氧化碳和水有机物氧气光合作用的概念及化学反应式2.光合作用的反应式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体注：（CH2O）表示糖类同学们,你认为O2的氧元素，来自CO2还是H2O？1.概念:任务一：探索光合作用原理--光反应活动（一）

资料分析阅读教材P102-103探索光合作用原理的部分实验，并完成学案问题。资料1.19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C

和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子

缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能

通过光合作用转化成糖。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)推测：O2中的O来自

。H2O讨论1：基于以上材料，你对O2来源的可能性有怎样的初步判断？任务一：探索光合作用原理--光反应资料2.1937年，英国科学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液（悬浮液中有H2O，没有CO2）中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气。任务一：探索光合作用原理--光反应光照离体叶绿体H2OO2O2H2O光照叶绿体Fe3+得电子Fe2+H+铁盐等氧化剂：结合H2O分解产生的H+和e-水的光解条件：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生O2的化学反应称作希尔反应。希尔实验2:希尔在离体叶绿体的悬浮液（悬浮液中有H2O，没有CO2）中加入适量的NADP+（H+受体）溶液，给予光照后，发现释放氧气的同时，还生成NADPH。任务一：探索光合作用原理--光反应光照离体叶绿体H2OO2NADPHNADP++H++2e-

酶NADP++H++2e-NADPH酶2H2O

O2＋4H+＋4e-

光能叶绿体资料2.1937年，英国科学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液（悬浮液中有H2O，没有CO2）中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气。任务一：探索光合作用原理--光反应光照离体叶绿体H2OO2O2H2O光照叶绿体Fe3+得电子Fe2+H+讨论2：希尔的实验说明水的光解产生氧气，能否能说明植物光合作

用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？为什么？不能。没有排除其他物质的干扰。思考：能否有更好的方法证明O2中的氧元素是否全部来自H2O呢？资料3.

1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法研究了光合作

用中O2的来源，他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变

成H218O和C18O2，然后进行了两组实验：对比实验

讨论3：分析鲁宾和卡门做的实验，能得出什么结论？结论：氧气中的氧全部来源于H2O，并不来源于CO2。任务一：探索光合作用原理--光反应通过以上实验证明水的光解产生了O2和NADPH，那叶绿体吸收了光能后，还有其他产物产生吗？资料4.1954年，美国科学家阿尔农(D.Arnon)发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程(ATP的合成）总是与水的光解相伴随。光照讨论4：请同学们根据材料回答，阿尔农的发现是什么?阿尔农的发现：在光照下,伴随着水的光解叶绿体还可合成ATP。任务一：探索光合作用原理--光反应ATPH2O光解O2ADP+Pi酶ADP+Pi+能量ATP类囊体薄膜酶根据上述材料分析，叶绿体吸收的光能有哪些去向？

典例1.（不定项）下列有关科学家对光合作用的探索历程的叙

述,正确的是(

)。A.希尔反应表明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水B.希尔的实验在一定程度上证明了光合作用在叶绿体中进行C.鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法,证明光合作用中释放的氧气

来自二氧化碳D.阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP的过程总是与水的光解相伴随BD光反应科学史归纳总结：希尔实验水的光解产生NADPH和O2

鲁宾和卡门O2全部来自水的光解阿尔农实验伴随水的光解合成ATP活动（二）基于以上科学家的发现，结合课本103页的内容

可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+、e-NADPH酶（氧化型辅酶Ⅱ）（还原型辅酶Ⅱ）条件：场所：光、色素、多种酶类囊体薄膜2H2OO2+4H++4e-

光色素ADP+Pi+能量ATP酶NADP++H++2e-NADPH酶物质变化水的光解：ATP的合成：NADPH的合成：能量转化光能NADPH、ATP中活跃的化学能小组讨论，然后利用手中的卡片和笔，尝试构建光反应图解，并回答下列问题。类囊体薄膜上的色素活动（三）

资料分析阅读两则资料，完成学案讨论问题。任务二：探索光合作用原理--暗反应资料5.

阿尔农继续用离体的叶绿体做实验发现，在黑暗条件下，只

要给叶绿体提供CO2、ATP和NADPH，就有糖类生成，且

ATP、NADPH和CO2含量急剧下降；若只提供CO2，不提供

ATP和NADPH，则无糖类生成。结论：叶绿体中的ATP和

NADPH能将CO2转化成糖类讨论5：请同学们分析回答，

该实验能够得出的结论？请同学们继续思考，暗反应过程是怎样将CO2变成糖类的？(CH2O)ATPNADPH黑暗光照下也可以进行CO2酶任务二：探索光合作用原理--暗反应①实验方法：同位素标记法，标记14CO2。②材料：小球藻。③处理：给小球藻的悬浮液通入14CO2,光照一定时间后放入煮沸的酒

精中立刻杀死小球藻,同时提取产物并分析鉴定放射性物质，

追踪放射性14C的去路。④结果：经不断缩短处理时间后发现，放射性最先出现14C3，

然后出现在(14CH2O)和14C5

。资料6：卡尔文实验讨论6：请说出14CO2在植物体内的转移途径，并得出相应结论？

实验结论:请用符号和箭头表示14C的移动路径：________________。(14CH2O)141414任务二：探索光合作用原理--暗反应CO2光合产物中有机物的碳来自

CO2的固定：CO2

＋C5

2C3

C3的还原：2C3

(CH2O)＋C5

CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2小组讨论，完成任务

即时训练：请在下列反应式中标注元素的转移

O2（CH218O）（14CH2O）科学方法：同位素标记法用途：可用于示踪物质的运行和变化规律。分类：放射性同位素标记法：稳定性同位素标记法：具有放射性的同位素：14C、32P、3H、35S。利用特殊的放射性显影仪器,通过检测放射性，追踪被标记的化合物,可以弄清楚化学反应的详细过程。不具放射性的同位素:18O、15N。通过检测密度或相对分子质量，可以弄清楚化学反应的过程。条件：不直接依赖光，需要多种酶场所：叶绿体基质物质变化:CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原ATP、NADPH中活跃的化学能2C3(CH2O)+C5ATPADP+Pi能量变化：有机物中稳定的化学能酶NADPHNADP+NADPH多种酶ADP+PiATP能C52C3CO2固定（CH2O）还原暗反应活动（四）基于以上两则资料，结合课本104页的内容NADP+氢、能小组讨论，然后利用手中的卡片和笔，尝试构建暗反应图解，并回答下列问题。思考：光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系？①物质关系：②能量关系：光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi等原料。光反应阶段产生的ATP和NADPH中活跃的化学能在暗反应阶段转化为稳定的化学能储存在糖类中。反应阶段反应条件反应场所物质变化能量变化光能→产

物

、C5、ADP、Pi联

系实质光反应暗反应类囊体薄膜上叶绿体基质光、光合色素、酶多种酶NADPH和ATP中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能→O2、NADPH、ATP（CH2O）

光反应为暗反应提供

，暗反应为光反应提供

把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来任务三:比较归纳光反应与暗反应过程稳定的化学能ATP和NADPHNADP+、ADP、Pi归纳总结巧记光合作用过程的“一、二、三、四、五”四种色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(CH2O)中稳定的化学能NADPH和ATP中活跃的的化学能光合作用的意义（2）转化并储存太阳能，制造有机物，为自身及异养生物

提供营养物质和能量。（1）为有氧呼吸的生物提供氧气；维持大气中O2和CO2的

平衡，缓解温室效应。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。典例2.（改编）下图为光合作用过程示意图,下列说法不正确的是()。A.⑤过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上、⑥过程发生在叶绿体基质中B.图示①~④依次为NADPH、ATP、CO2、(CH2O)C.①和②在类囊体薄膜上生成，然后移动到叶绿体基质中发挥作用D.C3化合物中只有来自CO2中的碳，没有来自CO2中的氧D【课堂总结】水的光解O2全部来自水ATP的合成碳转移途径1.1941年,美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法,研究了光合作用中O2的来源,实验的部分过程及结果如图所示。下列叙述正确的是()。A.18O具有放射性,可用于示踪物质运行和变化的规律B.另一组实验及结果图应为将H218O换成H2O,CO2换成C18O2,其余不变C.该实验的预期结论是光合作用产生的O2中的O全部来自H2OD.实验中小球藻的细胞内含有藻蓝素和叶绿素,没有完整的叶绿体【当堂达标】C2.光合作用的暗反应是卡尔文应用14C示踪的方法发现的,也叫

卡尔文循环,主要包括三个阶段:羧化(CO2的固定)、还原(C3的

还原)和RuBP(五碳化合物C5)再生。下列相关叙述不正确

的是()。A.羧化阶段参与固定CO2的是RuBP,产物是3-磷酸甘油酸B.NADPH在还原阶段仅起还原剂的作用,被还原后形成NADP+C.再生阶段产生RuBP,能够保证卡尔文循环持续进行D.在还原阶段经过一系列反应产生的糖类有淀粉和蔗糖B3.（不定项）叶绿体膜上的磷酸转运器能将光合产物以磷酸丙糖的方式运出叶绿体，同时磷酸转运器将等量的Pi转入叶绿体，磷酸丙糖在细胞质中转化成蔗糖，然后蔗糖进入筛管，再通过韧皮部的形式运往植株各处。如图所示。已知盐胁迫可使叶绿体膜上的磷酸转运器数量明显下降，用一定浓度的NaCl溶液处理叶肉细胞，将会出现的现象是（）A.叶肉细胞吸收的CO2增加

B.叶肉细胞中蔗糖的