5.4.2+光合作用的原理+課件2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

第4節(jié)光合作用的原理第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第2課時(shí)運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)和能量觀，理解光合作用過程。1利用分析與綜合的方法，比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)，并探討兩者的聯(lián)系。2“葉子概念車”的工作原理模擬葉子的什么功能？它的動(dòng)力從何而來?上海科技館的新能源汽車“葉子概念車”,汽車上面形狀如同一片綠葉，猶如流動(dòng)的植物，可以利用陽光進(jìn)行光合作用制造能量驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)，與自然共同呼吸、和諧相處。欣賞視頻《葉子概念車》1光合作用的概念及反應(yīng)式概念：指綠色植物通過________，利用光能，把______________轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出_______的過程。

反應(yīng)式：

葉綠體

二氧化碳和水

氧氣

場(chǎng)所條件產(chǎn)物原料CO2+H2O*(CH2O)+O2*葉綠體光能光合作用釋放的氧氣是來自原料中的水還是二氧化碳呢？

我們先來分析科學(xué)家做過的一些實(shí)驗(yàn)。產(chǎn)物資料1：1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。2光合作用原理的探索實(shí)驗(yàn)探討一光合作用中O2產(chǎn)生的探索資料1：1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。(1)根據(jù)資料1，嘗試補(bǔ)充完整希爾的實(shí)驗(yàn)表達(dá)式。O2H+H2O光照葉綠體Fe3+得電子Fe2+資料1：1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。(2)希爾實(shí)驗(yàn)可以證明O2來自H2O，能否確定O2全部來自H2O？不能，該實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。資料1：1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。(3)若要證明O2全部來自H2O或CO2，可采用什么方法？可以采用同位素示蹤法，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。資料2

1941年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來源，他們用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2，然后進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O，不來自CO2。資料3：1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)等用游離的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在給葉綠體光照時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時(shí)，體系中就會(huì)有ATP的產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。光照條件下，水光解的同時(shí)，ADP和Pi合成ATP。(6)嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。H2OO2

＋NADPH

＋能量光能葉綠體ADP＋Pi＋

ATP(5)根據(jù)資料3中實(shí)驗(yàn)，你可以得出什么結(jié)論？探討二光合作用中能量的轉(zhuǎn)化阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)1：ATP合成酶拓展：葉綠體類囊體薄膜上能量轉(zhuǎn)化示意圖阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)2：結(jié)論：CO2轉(zhuǎn)化成(CH2O)需要_____反應(yīng)提供_________和______。

光NADPHATP1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)的離體葉綠體實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果：組別條件過程現(xiàn)象1黑暗提供CO2，NADPH、ATP產(chǎn)生(CH2O)2黑暗提供CO2，不提供NADPH、ATP不產(chǎn)生(CH2O)3光照提供CO2，不提供NADPH、ATP產(chǎn)生(CH2O)資料4

光合作用的產(chǎn)物除了O2，還有糖類等有機(jī)物。20世紀(jì)40年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文等用小球藻作實(shí)驗(yàn)材料，利用同位素示蹤法追蹤了CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑。①向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2,光照30秒后檢測(cè)產(chǎn)物，14C分布于多種化合物中，有C3、C5、C6等化合物。

②在5秒鐘光照后，卡爾文等檢測(cè)到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。③光照時(shí)間為幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。探討三光合作用中有機(jī)物產(chǎn)生（1）請(qǐng)據(jù)此大致描述CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物過程中，C的轉(zhuǎn)移途徑。1.研究碳的轉(zhuǎn)移途徑資料4

光合作用的產(chǎn)物除了O2，還有糖類等有機(jī)物。20世紀(jì)40年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文等用小球藻作實(shí)驗(yàn)材料，利用同位素示蹤法追蹤了CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑。①向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2,光照30秒后檢測(cè)產(chǎn)物，14C分布于多種化合物中，有C3、C5、C6等化合物。

②在5秒鐘光照后，卡爾文等檢測(cè)到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。③光照時(shí)間為幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。如果要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物是什么，請(qǐng)說出可能的實(shí)驗(yàn)思路。不斷縮短光照時(shí)間后殺死小球藻,同時(shí)提取產(chǎn)物并分析,直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物,該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物。探討三光合作用中有機(jī)物產(chǎn)生（2）根據(jù)卡爾文的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)推測(cè)C3與C5之間的關(guān)系。C3與C5之間是相互循環(huán)的C52C3還原的C3CO2（CH2O）多種酶C5C3資料5

卡爾文又通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如果光照下突然中斷CO2供應(yīng)，C3急劇減少而C5增加。2.探索C5和C3的關(guān)系探討三光合作用中有機(jī)物產(chǎn)生1.(2023·廣東肇慶高一期末)1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)，將離體的葉綠體加入具有氫受體(如NADP＋)的水溶液中，在無CO2的條件下給予光照，發(fā)現(xiàn)葉綠體有氧氣放出，生成NADPH(還原型輔酶Ⅱ)。像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是A.希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)B.在此過程中，H2O分解產(chǎn)生O2的同時(shí)，還生成了NADPHC.光合作用中O2的釋放和CO2的利用，是可以暫時(shí)分離的D.光合作用整個(gè)過程都直接需要光照√光合作用過程的示意圖根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng))兩個(gè)階段。1光反應(yīng)H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATP光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2OO2+H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化能量變化H+NADPH的合成：H++NADP+

NADPHNADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素2暗反應(yīng)CO2

C5

五碳化合物

CO2的固定三碳化合物2C3葉綠體基質(zhì)多種酶糖類ATPNADPH(CH2O)C3的還原葉綠體的基質(zhì)中場(chǎng)所：NADPH、ATP、酶條件：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP

ADP+Pi

活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)酶糖類物質(zhì)變化能量變化：NADP+NADPH嘗試構(gòu)建光合作用過程模型ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系

光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的還原活躍化學(xué)能光能活躍化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP+

。3光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）CO2濃度不變，光照減弱光照不變，CO2濃度下降減少增加減少減少增加增加減少減少t濃度012－－C5C3t濃度012－－C3C5ATP、ADP分別從哪里轉(zhuǎn)移到哪里？ATP從類囊體薄膜轉(zhuǎn)移葉綠體基質(zhì)，ADP從葉綠體基質(zhì)轉(zhuǎn)移到類囊體薄膜2.(2023·黑龍江哈爾濱高一期末)如圖表示光合作用示意圖。下列說法錯(cuò)誤的是A.類囊體薄膜上有吸收光能的4種色素B.物質(zhì)②中可儲(chǔ)存活躍的化學(xué)能，物質(zhì)③為NADPHC.在光照供應(yīng)充足時(shí)，突然停止供應(yīng)物質(zhì)④，C5的含量將迅速下降D.在整個(gè)光合作用過程中，植物將太陽能最終轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能√3.光合作用過程的正確順序是①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①

B.④②③⑤①C.③②④①⑤

D.③④②①⑤4.在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合