54光合作用与能量转化（第二课时）高一上学期生物人教版必修一()

探索生物课堂5.4光合作用与能量转化Time：2026.1第5章

细胞的能量供应和利用第二课时

目标素养从物质与能量观视角，阐明光合作用原理，认同人类对光合作用的认识过程是逐步的、不断发展的分析科学史资料，进行光合作用概念的模型建构，深化对概念的理解，培养搜集、处理信息以及表达交流能力，发展科学思维通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验的思考和讨论，说明光合作用过程

重点难点0201难点光合作用的原理重点光合作用的原理01新课导入新课讲授光合作用的概念和反应式探索光合作用原理的部分实验光合作用原理课堂小结课堂练习020304

目录温故知新温故知新橙黄色→胡萝卜素黄色→叶黄素蓝绿色→叶绿素a黄绿色→叶绿素b扩散速度慢快含量最高含量最低类胡萝卜素（占1/4）叶绿素（占3/4）色素分布：色素功能：叶绿体类囊体薄膜吸收、传递、转换光能光合作用一.概念二.反应式绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程CO2+H2O

(CH2O)+O2

光能叶绿体H2OCO2

（CH2O)O2糖类叶绿体如何将光能转化成糖类等有机物中的化学能？光合作用释放的O2是来自原料中的H2O还是CO2呢？H2OCO2

（CH2O)O2光合作用探索光合作用原理的部分实验实验119世纪末CO2

O2

C+H2O甲醛缩合糖（CH2O)对植物有毒害作用不能通过光合作用转化成糖1928年发现探索光合作用原理的部分实验实验21937年

英国植物学家希尔O2研磨过滤叶绿体悬浮液有H2O无CO2离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应希尔反应4Fe3+

+2H2O

4H++O2+4Fe2+

光能叶绿体铁盐/其他氧化剂探索光合作用原理的部分实验1.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？2.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？叶绿体悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段不能说明问题探讨探索光合作用原理的部分实验实验31941年

鲁宾和卡门同位素示踪法（同位素标记法）

研究光合作用O2来源小球藻悬液CO2H218O18O2H2OC18O2O2光合作用释放的O2来自H2O，与CO2无关相互对照实验（对比实验）结论：探索光合作用原理的部分实验实验41954年

阿尔农

在光照下，叶绿体可合成ATP发现这一过程总是与水的光解相伴随1957年

H2O

O2+2H++2e-

光能叶绿体ADP+Pi

ATP+能量+NADPH尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系上述实验表明:光合作用释放的O2来自H2O，氧气的产生和糖类的合成不是同一个反应，而是分阶段进行的光合作用原理根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段光合作用原理一.光反应1.场所2.条件3.反应式类囊体薄膜光、酶、色素水的光解：2H2OO2

+4H++4e-光能

NADPH的合成：O2+NADP+H+NADPHADP+PiATP酶酶光能2e-+H++NADP+NADPH

酶ATP的合成：ADP＋Pi＋光能

ATP

酶H2O4.能量变化光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能光合作用原理二.暗反应1.场所2.条件3.反应式叶绿体基质CO2的固定：CO2+C5

2C3

酶

C3的还原：2C3

（CH2O）+C5

酶4.能量变化ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能有光无光均可、酶O2+NADP+H+NADPHADP+PiATP酶酶光能H2OC52C3(CH2O)CO2酶还原固定同位素标记法→卡尔文循环酶光合作用原理三.元素转移H的转移H2O→NADPH→(CH2O)C的转移CO2→C3

→（CH2O）和C5O的转移CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

把无机物转变成有机物把光能转变成有机物中的化学能贮存起来光合作用原理四.光合作用实质光合作用原理1.NADPH和ATP的移动途径是什么？2.NADP+和ADP的移动途径呢？3.NADPH的作用？类囊体薄膜→叶绿体基质叶绿体基质→类囊体薄膜①在C3的还原中作还原剂②为C3的还原提供能量问题探讨光合作用原理停止光照时,暗反应能否进行?停止给植物供应二氧化碳时,光反应会受到什么样的影响?问题探讨停止光照时,光反应立刻停止,暗反应因为缺乏NADPH和ATP也会停止暗反应停止,光反应也会随之停止因为光反应产生的NADPH和ATP没有被暗反应消耗,使得叶绿体中ATP和NADPH含量升高,从而抑制光反应的进行光合作用原理五.条件骤变对光合作用中各物质的影响CO2浓度不变NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照减弱减少增加减少减少光照增强增加减少增加增加光合作用原理五.条件骤变对光合作用中各物质的影响光照不变NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）CO2浓度减少增加减少增加减少CO2浓度增加减少增加减少增加光合作用原理光反应和暗反应在所需条件、进行场所、发生的物质变化和能量转化等方面有什么区别?反应阶段光反应暗反应场所类囊体薄膜叶绿体基质条件光、色素、酶有光无光均可，多种酶物质变化水光解为O2和H+ATP和NADPH的合成CO2的固定C3的还原ATP和NADPH的分解能量变化光能→ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能光合作用原理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?物质联系:能量联系:光反应生成的ATP和NADPH

供暗反应C3的还原,而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+

光反应为暗反应提供了活跃的化学能,暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能光反应和暗反应不是两个相对独立的过程,它们是紧密联系的课堂小结CO2+H2O(CH2O)+O2

光能叶绿体水光解为O2和H+；ATP和NADPH的合成CO2的固定；C3的还原；ATP和NADPH的分解ADPPiNADP+ATPNADPH课堂练习科学发现的过程蕴含严谨的逻辑与方法。下列关于光合作用探索历程的叙述正确的是（

）阿尔农发现叶绿体在光照下可合成ATP，该过程与CO2的固定相伴随鲁宾和卡门同位素示踪实验中对照组是C18O2和H2O，实验组是CO2和H218O卡尔文向小球藻提供14CO2，光照一段时间后，14C3先于14C5出现恩格尔曼用水绵和厌氧菌进行实验，证明叶绿体释放氧气C课堂练习在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是（

）Rubisco存在于细胞质基质中Rubisco催化CO2固定需要ATP激活Rubisco需要黑暗条件Rubisco催化C5和CO2结合D课堂练习在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与对应瞬间发生的变化，组合正确的是（

）红光，ATP减少绿光，NADPH减少红光，未被还原的C3增加绿光，C5增加B课堂练习研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（

）A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2的固定与还原D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素A课堂练习5.在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2+C5（即RuBP）→2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与1