5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第2課時課件高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

萬物生長靠能量之源第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第2課時光合作用的原理

學(xué)習(xí)目標(biāo)01通過對光合作用探究歷程的分析，體會人類對光合作用的認(rèn)識是逐步的、不斷發(fā)展的。（生命觀念）02通過自主構(gòu)建光合作用的模型，能從物質(zhì)與能量觀的視角，闡明光合作用過程中物質(zhì)變化與能量變化的過程，說明光合作用的原理和意義。（生命觀念）03通過對光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程的比較歸納，養(yǎng)成分類與比較的科學(xué)思維方式，建立生命活動對立統(tǒng)一的觀點(diǎn)。（科學(xué)思維）請同學(xué)們觀看視頻并思考光合作用的概念？

綠色植物通過

，利用

，將

轉(zhuǎn)

化成儲存著能量的

，并且釋放

的過程。葉綠體光能二氧化碳和水有機(jī)物氧氣光合作用的概念及化學(xué)反應(yīng)式2.光合作用的反應(yīng)式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體注：（CH2O）表示糖類同學(xué)們,你認(rèn)為O2的氧元素，來自CO2還是H2O？1.概念:任務(wù)一：探索光合作用原理--光反應(yīng)活動（一）

資料分析閱讀教材P102-103探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)，并完成學(xué)案問題。資料1.19世紀(jì)末，科學(xué)家普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C

和O被分開，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子

縮合成糖。1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能

通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)推測：O2中的O來自

。H2O討論1：基于以上材料，你對O2來源的可能性有怎樣的初步判斷？任務(wù)一：探索光合作用原理--光反應(yīng)資料2.1937年，英國科學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液（懸浮液中有H2O，沒有CO2）中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出氧氣。任務(wù)一：探索光合作用原理--光反應(yīng)光照離體葉綠體H2OO2O2H2O光照葉綠體Fe3+得電子Fe2+H+鐵鹽等氧化劑：結(jié)合H2O分解產(chǎn)生的H+和e-水的光解條件：離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生O2的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。希爾實(shí)驗(yàn)2:希爾在離體葉綠體的懸浮液（懸浮液中有H2O，沒有CO2）中加入適量的NADP+（H+受體）溶液，給予光照后，發(fā)現(xiàn)釋放氧氣的同時，還生成NADPH。任務(wù)一：探索光合作用原理--光反應(yīng)光照離體葉綠體H2OO2NADPHNADP++H++2e-

酶NADP++H++2e-NADPH酶2H2O

O2＋4H+＋4e-

光能葉綠體資料2.1937年，英國科學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液（懸浮液中有H2O，沒有CO2）中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出氧氣。任務(wù)一：探索光合作用原理--光反應(yīng)光照離體葉綠體H2OO2O2H2O光照葉綠體Fe3+得電子Fe2+H+討論2：希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，能否能說明植物光合作

用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？為什么？不能。沒有排除其他物質(zhì)的干擾。思考：能否有更好的方法證明O2中的氧元素是否全部來自H2O呢？資料3.

1941年，美國科學(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)：對比實(shí)驗(yàn)

討論3：分析魯賓和卡門做的實(shí)驗(yàn)，能得出什么結(jié)論？結(jié)論：氧氣中的氧全部來源于H2O，并不來源于CO2。任務(wù)一：探索光合作用原理--光反應(yīng)通過以上實(shí)驗(yàn)證明水的光解產(chǎn)生了O2和NADPH，那葉綠體吸收了光能后，還有其他產(chǎn)物產(chǎn)生嗎？資料4.1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)(D.Arnon)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程(ATP的合成）總是與水的光解相伴隨。光照討論4：請同學(xué)們根據(jù)材料回答，阿爾農(nóng)的發(fā)現(xiàn)是什么?阿爾農(nóng)的發(fā)現(xiàn)：在光照下,伴隨著水的光解葉綠體還可合成ATP。任務(wù)一：探索光合作用原理--光反應(yīng)ATPH2O光解O2ADP+Pi酶ADP+Pi+能量ATP類囊體薄膜酶根據(jù)上述材料分析，葉綠體吸收的光能有哪些去向？

典例1.（不定項(xiàng)）下列有關(guān)科學(xué)家對光合作用的探索歷程的敘

述,正確的是(

)。A.希爾反應(yīng)表明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來自水B.希爾的實(shí)驗(yàn)在一定程度上證明了光合作用在葉綠體中進(jìn)行C.魯賓和卡門利用同位素示蹤的方法,證明光合作用中釋放的氧氣

來自二氧化碳D.阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)光合作用中葉綠體合成ATP的過程總是與水的光解相伴隨BD光反應(yīng)科學(xué)史歸納總結(jié)：希爾實(shí)驗(yàn)水的光解產(chǎn)生NADPH和O2

魯賓和卡門O2全部來自水的光解阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)伴隨水的光解合成ATP活動（二）基于以上科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，結(jié)合課本103頁的內(nèi)容

可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+、e-NADPH酶（氧化型輔酶Ⅱ）（還原型輔酶Ⅱ）條件：場所：光、色素、多種酶類囊體薄膜2H2OO2+4H++4e-

光色素ADP+Pi+能量ATP酶NADP++H++2e-NADPH酶物質(zhì)變化水的光解：ATP的合成：NADPH的合成：能量轉(zhuǎn)化光能NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能小組討論，然后利用手中的卡片和筆，嘗試構(gòu)建光反應(yīng)圖解，并回答下列問題。類囊體薄膜上的色素活動（三）

資料分析閱讀兩則資料，完成學(xué)案討論問題。任務(wù)二：探索光合作用原理--暗反應(yīng)資料5.

阿爾農(nóng)繼續(xù)用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在黑暗條件下，只

要給葉綠體提供CO2、ATP和NADPH，就有糖類生成，且

ATP、NADPH和CO2含量急劇下降；若只提供CO2，不提供

ATP和NADPH，則無糖類生成。結(jié)論：葉綠體中的ATP和

NADPH能將CO2轉(zhuǎn)化成糖類討論5：請同學(xué)們分析回答，

該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻贸龅慕Y(jié)論？請同學(xué)們繼續(xù)思考，暗反應(yīng)過程是怎樣將CO2變成糖類的？(CH2O)ATPNADPH黑暗光照下也可以進(jìn)行CO2酶任務(wù)二：探索光合作用原理--暗反應(yīng)①實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法，標(biāo)記14CO2。②材料：小球藻。③處理：給小球藻的懸浮液通入14CO2,光照一定時間后放入煮沸的酒

精中立刻殺死小球藻,同時提取產(chǎn)物并分析鑒定放射性物質(zhì)，

追蹤放射性14C的去路。④結(jié)果：經(jīng)不斷縮短處理時間后發(fā)現(xiàn)，放射性最先出現(xiàn)14C3，

然后出現(xiàn)在(14CH2O)和14C5

。資料6：卡爾文實(shí)驗(yàn)討論6：請說出14CO2在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑，并得出相應(yīng)結(jié)論？

實(shí)驗(yàn)結(jié)論:請用符號和箭頭表示14C的移動路徑：________________。(14CH2O)141414任務(wù)二：探索光合作用原理--暗反應(yīng)CO2光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自

CO2的固定：CO2

＋C5

2C3

C3的還原：2C3

(CH2O)＋C5

CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2小組討論，完成任務(wù)

即時訓(xùn)練：請?jiān)谙铝蟹磻?yīng)式中標(biāo)注元素的轉(zhuǎn)移

O2（CH218O）（14CH2O）科學(xué)方法：同位素標(biāo)記法用途：可用于示蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。分類：放射性同位素標(biāo)記法：穩(wěn)定性同位素標(biāo)記法：具有放射性的同位素：14C、32P、3H、35S。利用特殊的放射性顯影儀器,通過檢測放射性，追蹤被標(biāo)記的化合物,可以弄清楚化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。不具放射性的同位素:18O、15N。通過檢測密度或相對分子質(zhì)量，可以弄清楚化學(xué)反應(yīng)的過程。條件：不直接依賴光，需要多種酶場所：葉綠體基質(zhì)物質(zhì)變化:CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能2C3(CH2O)+C5ATPADP+Pi能量變化：有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能酶NADPHNADP+NADPH多種酶ADP+PiATP能C52C3CO2固定（CH2O）還原暗反應(yīng)活動（四）基于以上兩則資料，結(jié)合課本104頁的內(nèi)容NADP+氫、能小組討論，然后利用手中的卡片和筆，嘗試構(gòu)建暗反應(yīng)圖解，并回答下列問題。思考：光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系？①物質(zhì)關(guān)系：②能量關(guān)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、ADP和Pi等原料。光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能在暗反應(yīng)階段轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在糖類中。反應(yīng)階段反應(yīng)條件反應(yīng)場所物質(zhì)變化能量變化光能→產(chǎn)

物

、C5、ADP、Pi聯(lián)

系實(shí)質(zhì)光反應(yīng)暗反應(yīng)類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)光、光合色素、酶多種酶NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→O2、NADPH、ATP（CH2O）

光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供

，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供

把無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存起來任務(wù)三:比較歸納光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程穩(wěn)定的化學(xué)能ATP和NADPHNADP+、ADP、Pi歸納總結(jié)巧記光合作用過程的“一、二、三、四、五”四種色素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH和ATP中活躍的的化學(xué)能光合作用的意義（2）轉(zhuǎn)化并儲存太陽能，制造有機(jī)物，為自身及異養(yǎng)生物

提供營養(yǎng)物質(zhì)和能量。（1）為有氧呼吸的生物提供氧氣；維持大氣中O2和CO2的

平衡，緩解溫室效應(yīng)。光能通過驅(qū)動光合作用而驅(qū)動生命世界的運(yùn)轉(zhuǎn)。典例2.（改編）下圖為光合作用過程示意圖,下列說法不正確的是()。A.⑤過程發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上、⑥過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中B.圖示①~④依次為NADPH、ATP、CO2、(CH2O)C.①和②在類囊體薄膜上生成，然后移動到葉綠體基質(zhì)中發(fā)揮作用D.C3化合物中只有來自CO2中的碳，沒有來自CO2中的氧D【課堂總結(jié)】水的光解O2全部來自水ATP的合成碳轉(zhuǎn)移途徑1.1941年,美國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素示蹤的方法,研究了光合作用中O2的來源,實(shí)驗(yàn)的部分過程及結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是()。A.18O具有放射性,可用于示蹤物質(zhì)運(yùn)行和變化的規(guī)律B.另一組實(shí)驗(yàn)及結(jié)果圖應(yīng)為將H218O換成H2O,CO2換成C18O2,其余不變C.該實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)論是光合作用產(chǎn)生的O2中的O全部來自H2OD.實(shí)驗(yàn)中小球藻的細(xì)胞內(nèi)含有藻藍(lán)素和葉綠素,沒有完整的葉綠體【當(dāng)堂達(dá)標(biāo)】C2.光合作用的暗反應(yīng)是卡爾文應(yīng)用14C示蹤的方法發(fā)現(xiàn)的,也叫

卡爾文循環(huán),主要包括三個階段:羧化(CO2的固定)、還原(C3的

還原)和RuBP(五碳化合物C5)再生。下列相關(guān)敘述不正確

的是()。A.羧化階段參與固定CO2的是RuBP,產(chǎn)物是3-磷酸甘油酸B.NADPH在還原階段僅起還原劑的作用,被還原后形成NADP+C.再生階段產(chǎn)生RuBP,能夠保證卡爾文循環(huán)持續(xù)進(jìn)行D.在還原階段經(jīng)過一系列反應(yīng)產(chǎn)生的糖類有淀粉和蔗糖B3.（不定項(xiàng)）葉綠體膜上的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器能將光合產(chǎn)物以磷酸丙糖的方式運(yùn)出葉綠體，同時磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器將等量的Pi轉(zhuǎn)入葉綠體，磷酸丙糖在細(xì)胞質(zhì)中轉(zhuǎn)化成蔗糖，然后蔗糖進(jìn)入篩管，再通過韌皮部的形式運(yùn)往植株各處。如圖所示。已知鹽脅迫可使葉綠體膜上的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器數(shù)量明顯下降，用一定濃度的NaCl溶液處理葉肉細(xì)胞，將會出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）A.葉肉細(xì)胞吸收的CO2增加

B.葉肉細(xì)胞中蔗糖的