人教版高中生物必修一 光合作用與能量轉(zhuǎn)化 細胞的能量供應和利用教學課件(第2課時)

生物（人教版）高中生物必修一第五章細胞的能量供應和利用第4節(jié)光合作用的原理和應用第2課時

（二）葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體薄膜上。想一想：

葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，有什么作用？極大地擴展了受光的面積。

吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能。（只有特殊狀態(tài)下的葉綠素a可以轉(zhuǎn)化光能）色素的功能？內(nèi)膜外膜基粒類囊體腔基質(zhì)現(xiàn)象：裝片中需氧細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中?，F(xiàn)象：裝片中需氧細菌分布在葉綠體所有受光的部位。結(jié)論：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。1880年，恩格爾曼的實驗（一）現(xiàn)象：用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。結(jié)論：葉綠體中的色素主要通過吸收紅光和藍紫光來進行光合作用。藍紫光紅光1880年，恩格爾曼的實驗（二）2023/4/15思考·討論1、恩格爾曼第一個實驗的結(jié)論是什么？2、恩格爾曼在選材、實驗設(shè)計上有什么巧妙之處？3、在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？4、綜合上述資料，你認為葉綠體具有什么功能？

恩格爾曼第一個實驗的結(jié)論是：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。

實驗材料選擇水綿和需氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用需氧細菌可確定釋放氧氣多的部位；沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結(jié)果，等等。

這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧細菌在此區(qū)域分布。

葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。2023/4/15課后練習二、拓展應用(探究案6.7)1、有關(guān)。不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光所形成的，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水對紅、橙光的吸收比對藍、綠光的吸收要多，即到達深水層的光線是短波長的光，因此，吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。2、與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，植物工廠生產(chǎn)蔬菜可以精確控制植物的生長周期、生長環(huán)境、上市時間等，但同時面臨技術(shù)難度大、操控要求高、需要掌握各種不同蔬菜的生理特性等問題。第4節(jié)光合作用的原理和應用第二課時光合作用的原理

一、光合作用概念和反應式1.概念:綠色植物通過_______,利用光能,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物,并且釋放出_____的過程。2.反應式:_______________________。葉綠體氧氣CO2+H2O(CH2O)+O2二、光合作用探究歷程1.19世紀末,科學界普遍觀點:C與H2O結(jié)合成_____。2.1928年:甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成___。3.1937年,英國希爾:離體葉綠體在適當條件下可產(chǎn)生_____。甲醛氧氣糖4.1941年,魯賓和卡門:研究了光合作用中_____的來源(氧氣來源于H2O)。5.1954年,美國阿爾農(nóng):光照下,葉綠體可合成____;1957年:這一過程總是與水的光解相伴隨。氧氣ATP三、光合作用的過程1.寫出圖中序號代表的物質(zhì)或過程:①______②____③___④______⑤_______⑥________NADPHATPCO2(CH2O)光反應暗反應2.光反應階段:(1)場所:葉綠體的___________。(2)條件:___、_____和有關(guān)的___。(3)物質(zhì)變化:①水的光解:H2O____+_______②ATP的合成:ADP+Pi+能量____。(4)能量變化:將_____轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的_______。類囊體薄膜光色素酶O22NADPHATP光能化學能3.暗反應階段:(1)場所:葉綠體內(nèi)的___________中。(2)條件:___的催化。(3)物質(zhì)變化:①CO2的固定:CO2+C52C3②C3的還原:C3(CH2O)C3C5葉綠體基質(zhì)酶(4)能量變化:____中活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中______________。ATP穩(wěn)定的化學能【激疑】(1)在無光條件下,暗反應能否長期進行?提示:在無光條件下,光反應不能進行,光反應的產(chǎn)物ATP和NADPH減少,不能滿足暗反應的需求,暗反應將停止進行。

(2)若暗反應停止,光反應能否持續(xù)進行?提示:暗反應停止,光反應產(chǎn)生的ATP和NADPH積累過多,抑制光反應的進行。知識點一光合作用的探究歷程1.希爾實驗:(1)實驗過程: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氧氣。(2)實驗結(jié)論:在適當條件下葉綠體產(chǎn)生氧氣。2.魯賓和卡門實驗:相互對照(條件相同的兩組材料,分別標記不同的物質(zhì):一組為,另一組為C18O2)。3.阿爾農(nóng)實驗:光照下葉綠體合成ATP,這一過程與水的光解相伴隨。【思考·討論】希爾實驗說明水光解可以產(chǎn)生氧氣,是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧全部來自水?為什么?(科學思維)提示:不能。葉綠體內(nèi)還有其他含有氧元素的物質(zhì),不能確定氧元素全部來自水。

【素養(yǎng)案例】美國科學家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.kamen)用18O分別標記H2O和CO2中的氧,進行光合作用實驗。該實驗證明了 (

)A.光合作用制造了有機物B.光合作用需要利用根系吸收的水分C.光合作用生成的氧來自水D.光合作用吸收的二氧化碳來自大氣【解析】選C。美國科學家魯賓和卡門用18O分別標記H2O和CO2中的氧,進行光合作用實驗。實驗過程中,發(fā)現(xiàn)如果用18O標記H2O,光合作用釋放的氧氣中含有18O;用18O標記CO2,光合作用釋放的氧氣中沒有18O?？茖W家通過相互對照實驗,證明了光合作用生成的O2中的氧來自H2O?！舅仞B(yǎng)·遷移】下面表示較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下,小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后,以下相關(guān)實驗比較不正確的是 (

)

A.Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量B.④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量C.②中水的質(zhì)量大于④中水的質(zhì)量D.試管①的質(zhì)量大于試管②的質(zhì)量【解析】選C。Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量;④中小球藻中含有()的有機物,而①中小球藻含有(CH2O)的有機物,故④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量;④和②中的水都為O,且含量相同,因此質(zhì)量相等;在試管①和②中原有質(zhì)量相等的情況下,②中釋放的是18O2,而①中釋放的是O2,故剩余質(zhì)量①大于②。知識點二光合作用的過程1.光反應與暗反應的比較:(1)區(qū)別:項目光反應暗反應(碳反應)實質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學能,并釋放O2同化CO2,合成有機物需要條件外界條件:光照;內(nèi)部條件:色素、酶不需要光照;內(nèi)部條件:酶項目光反應暗反應(碳反應)反應場所葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)內(nèi)物質(zhì)變化①水的光解:水分解成NADPH和O2②ATP的合成:在相關(guān)酶的作用下,ADP和Pi形成ATP①CO2的固定:CO2+C5

2C3②C3的還原:2C3

(CH2O)+C5項目光反應暗反應(碳反應)能量變化光能→活躍的化學能活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能相應產(chǎn)物O2、ATP和NADPH糖類等有機物(2)聯(lián)系:①光反應為暗反應提供兩種重要物質(zhì):NADPH和ATP,NADPH既可作還原劑,又可提供能量;暗反應為光反應提供三種物質(zhì):ADP、Pi以及NADP+。②暗反應有光無光都能進行。若光反應停止,暗反應可持續(xù)進行一段時間,但時間不長,故晚上一般認為只進行呼吸作用,不進行光合作用。2.光合作用過程中的物質(zhì)變化:(1)光合作用過程中C、O元素轉(zhuǎn)移途徑:(2)光合作用總反應式與C、H、O元素的去向:3.光照和CO2濃度變化對細胞中C3、C5含量的影響:(1)理論依據(jù):細胞中C3的含量取決于C3的生成速率和C3的消耗速率。C3的生成通過CO2的固定實現(xiàn),C3的消耗通過C3的還原實現(xiàn),如圖所示:由C5+CO2→2C3可知,細胞中C3、C5的含量變化相反。(2)實例分析:外界條件變化分析結(jié)果光照強→弱光反應減弱,NADPH和ATP減少,C3還原減弱,C3消耗減少,C5產(chǎn)生減少C3含量增多,C5含量減少弱→強光反應增強,NADPH和ATP增多,C3還原增強,C3消耗增多,C5產(chǎn)生增多C3含量減少,C5含量增多外界條件變化分析結(jié)果CO2濃度高→低CO2固定減弱,C3產(chǎn)生減少,C5消耗減少C3含量減少,C5含量增多低→高CO2固定增強,C3產(chǎn)生增多,C5消耗增多C3含量增多,C5含量減少【思考·討論】1.若給植物提供,一段時間后能否在植物體內(nèi)的有機物中發(fā)現(xiàn)18O?試說明原因。(生命觀念)提示:

參與有氧呼吸第二階段,可形成C18O2,C18O2參與光合作用,可形成含有18O的有機物。2.光合作用中的還原劑和細胞呼吸中的還原劑是否相同,完成下表:(科學思維)光合作用過程中還原劑細胞呼吸過程中還原劑本質(zhì)還原型輔酶Ⅱ(NADPH)還原型輔酶Ⅰ(NADH)來源_______階段無氧呼吸第___階段、有氧呼吸第___、___階段去向_________________有氧呼吸第___階段光反應一二三碳化合物的還原三一【素養(yǎng)案例】陽光穿過森林中的空隙形成“光斑”,如圖表示一株生長旺盛的植物在“光斑”照射前后光合作用吸收CO2和釋放O2量的變化,據(jù)此正確的分析是 (

)A.光斑照射前,光合作用無法進行B.光斑照射后,光反應和暗反應迅速同步增加C.光斑照射后,暗反應對光反應有限制作用D.光斑移開后,光反應和暗反應迅速同步減弱【解題導引】(1)圖示信息:①光斑照射前有氧氣的釋放和二氧化碳的吸收。②光斑照射后氧氣的釋放速率和二氧化碳吸收速率增加不同步。③光斑移開后,氧氣的釋放速率和二氧化碳吸收速率減弱不同步。(2)關(guān)鍵知識:光合作用總反應式中,氧氣的釋放量和二氧化碳吸收量相等?！窘馕觥窟xC。光斑照射前,有氧氣釋放,說明植物細胞在進行光合作用,A項錯誤;光斑照射后,光反應迅速增加,而暗反應沒有相應增加,二者不同步,B項錯誤;光斑照射后,一開始光反應遠高于暗反應,然后光反應逐漸減弱,與暗反應保持一致,因此可以看出,暗反應限制了光反應的進行,C項正確;光斑移開后,光反應迅速減弱,而暗反應過一段時間后才減弱,二者不同步,D項錯誤?！舅仞B(yǎng)·探究】——母題追問科學思維——分析與綜合光斑移開后,C3含量和C3的生成速率會如何變化?為什么?提示:C3含量增多,C3的生成速率減慢。光斑移開后,光反應減弱,NADPH和ATP合成量減少,被還原的C3減少,導致C3含量增多,進而反饋抑制C3的生成過程,導致C3的生成速率減慢?！舅仞B(yǎng)·遷移】在其他條件適宜的情況下,在供試植物正常進行光合作用時突然停止光照,并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析,在短時間內(nèi)葉綠體中C3和C5含量的變化是 (

)A.C3和C5都迅速減少B.C3和C5都迅速增加C.C3迅速增加,C5