光合作用的原理和應(yīng)用 第二課時 教學(xué)課件【知識精講+備課精研】 高一生物 （人教版2019必修1）

細胞的能量供應(yīng)和利用第5章第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化

——光合作用的原理和應(yīng)用本節(jié)聚焦光合作用是怎樣進行的？光合作用過程中物質(zhì)變化與能量變化有什么關(guān)系？光合作用原理在生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用？光合作用的原理和應(yīng)用CO2+H2O（CH2O）O2+光能葉綠體葉綠體光能指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。實質(zhì)：合成有機物，儲存能量思考·討論探究光合作用原理的部分實驗資料119世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與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。CO2O2釋放C+H2O甲醛多個縮合糖(CH2O)思考·討論探究光合作用原理的部分實驗資料2討論2：希爾的實驗是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？能，因為懸浮液中沒有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。氧氣產(chǎn)生和糖類合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進行的。討論1：希爾反應(yīng)是否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？不能說明，反應(yīng)體系中可以還存在其他氧元素供體，該實驗沒有排除葉綠體濾液中其它物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。希爾反應(yīng)2+葉綠體思考·討論探究光合作用原理的部分實驗資料3魯賓和卡門實驗C18O2

CO2H2OH218O光照下的球藻懸液ABO218O21941年，美國科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2,使它們分別變成H218O和C18O2。然后，進行了兩組實驗:第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組給同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2，第二組釋放的都是18O2。討論3：分析魯賓和卡門做的實驗，可以得出什么結(jié)論？光合作用釋放的氧全部來自水，而并不來源于CO2思考·討論探究光合作用原理的部分實驗資料4阿爾農(nóng)實驗

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)這一過程總是與水的光解相伴隨。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)這一過程總是與水的光解相伴隨。討論4：嘗試用示意圖表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系？ADP＋Pi＋能量→ATPNADP＋＋H+＋2e→NADPHH2O→1/2O2＋2H+＋2e光NADP+：氧化型輔酶ⅡNADPH：還原型輔酶Ⅱ資料5卡爾文實驗思考·討論探究光合作用原理的部分實驗用14C標(biāo)記的CO2供小球藻實驗，追蹤檢測其放射性。探明CO2中的C的轉(zhuǎn)移途徑。1961年12月10日獲第61屆諾貝爾化學(xué)獎CO2C3(CH2O)C51946年開始，美國的卡爾文等用14CO2研究了CO2轉(zhuǎn)化為糖的途徑：向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2,給予光照①光照時間為幾分之一秒時發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。②在5秒鐘光照后，卡爾文等檢測到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6).③30秒后檢測產(chǎn)物，檢測到了多種帶14C標(biāo)記的化合物。放射性同位素標(biāo)記法實驗思路：同位素標(biāo)記14CO2，研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程材料：小球藻處理：光照、提供14CO2；不同時間殺死小球藻，再紙層析分離，最后鑒定放射性物質(zhì)。思考·討論探究光合作用原理的部分實驗

CO2C3

C6C5結(jié)果：先出現(xiàn)14C3，最后出現(xiàn)14C5、14C6結(jié)論：三碳化合物其他中間產(chǎn)物5秒后60秒后資料5卡爾文實驗實驗現(xiàn)象：如果光照下突然中斷CO2供應(yīng)，C3急劇減少而C5量增加；突然停止光照，C3濃度急速升高而C5的濃度急速降低。結(jié)論：C3與C5之間是相互循環(huán)的。C52C3還原的C3CO2（CH2O）多種酶光合作用的原理

光能葉綠體CO2+H2O*（CH2O）+O2*1.光合作用的反應(yīng)式：2.光合作用過程（1）光合作用分為哪幾個階段？分類依據(jù)是什么？（2）每個階段反應(yīng)的條件、場所、物質(zhì)變化、能量變化如何？光合作用光能光反應(yīng)階段：類囊體的薄膜暗反應(yīng)階段：葉綠體基質(zhì)閱讀P103-104和識圖5-14光合作用過程示意圖并填表光合作用過程的示意圖光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別反應(yīng)場所反應(yīng)條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系光合作用的原理一光反應(yīng)階段類囊體薄膜可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶條件：光、色素、多種酶場所：類囊體薄膜物質(zhì)轉(zhuǎn)化水的光解：ATP的合成：H2OO2+H++e-

光色素光能能量轉(zhuǎn)化:ATP、NADPH中的化學(xué)能ADP+Pi+能量ATP酶NADPH的合成：NADP++H++e-

NADPH酶光合作用的原理ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量條件：場所：葉綠體基質(zhì)中有光無光都可以，多種酶等CO2的固定：C3的還原：2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH有機物中的化學(xué)能CO2＋C5

2C3酶物質(zhì)轉(zhuǎn)化ATP、NADPH中的化學(xué)能能量轉(zhuǎn)化：光合作用的原理二暗反應(yīng)階段相關(guān)信息：葡萄糖、淀粉在葉綠體基質(zhì)中合成；蔗糖在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成C5：核酮糖-1

,5-二磷酸，即RuBPC3：3-磷酸甘油酸葉綠體中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中的化學(xué)能→有機物中的化學(xué)能酶類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)可見光1.NADPH和ATP的移動途徑是什么？2.NADP+和ADP的移動途徑呢？3.NADPH的作用？從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)。從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜。①在C3的還原中作還原劑；②為C3的還原提供能量①若有機物為(CH2O)：②（計算用）若有機物為C6H12O6：光合作用的原理思考?討論光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別反應(yīng)場所反應(yīng)條件物質(zhì)變化能量變化葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)中需要光、色素、與光反應(yīng)有關(guān)的酶需要與暗反應(yīng)有關(guān)的酶光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機物中的化學(xué)能①水的光解：H2OH++O2②合成NADPH：NADP++H++e→NADPH③合成ATP：ADP+Pi+能量ATP光酶①CO2的固定：CO2+C52C3酶②C3還原：C3（CH2O）酶ATP、NADPH③C5的再生：C3C5酶ATP、NADPH區(qū)別：聯(lián)系光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)為暗反應(yīng)的進行提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)；暗反應(yīng)為光反應(yīng)的進行提供合成ATP的原料ADP和Pi，以及NADP+；光反應(yīng)NADPH、ATP暗反應(yīng)ADP、Pi、NADP+葉綠體中光反應(yīng)產(chǎn)生的能量既用于固定CO2,也參與葉綠體中生物大分子的合成。核酸、蛋白質(zhì)2016年江蘇高考第32題第3小題下圖為某植物葉肉細胞中有關(guān)甲、乙兩種細胞器的部分物質(zhì)及能量代謝途徑示意圖（NADPH指【H】）,請回答下列問題：①②④（4）乙產(chǎn)生的ATP被甲利用時，可參與的代謝過程包括（填序號）。①C3的還原②內(nèi)外物質(zhì)的運輸③H2O裂解釋放O2④酶的合成如2：2018年江蘇高考第29題第4小題思考?討論光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系

條件驟變對光合作用中各物質(zhì)（短時間內(nèi)）的影響CO2濃度不變NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照減弱減少增加減少減少光照增強增加減少增加增加光合作用的原理光照不變NADPH、ATPC3C5

（CH2O）CO2濃度減少增加減少增加減少CO2濃度增加減少增加減少增加光合作用的原理條件光照由強到弱，CO2供應(yīng)不變光照由弱到強，CO2供應(yīng)不變CO2供應(yīng)由充足到不足，光照不變CO2供應(yīng)由不足到充足，光照不變C3含量增加減少減少增加C5含量減少增加增加減少[H]和ATP的含量減少增加增加減少化能合成作用

能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌。

2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O