【課件】光合作用的原理（人教版2019必修1）

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用的原理第2課時“葉子概念車”的工作原理模擬葉子的什么功能？它的動力從何而來?上?？萍拣^的新能源汽車“葉子概念車”,汽車上面形狀如同一片綠葉，猶如流動的植物，可以利用陽光進(jìn)行光合作用制造能量驅(qū)動汽車前進(jìn)，與自然共同呼吸、和諧相處。欣賞視頻《葉子概念車》。探索光合作用原理的實(shí)驗(yàn)光合作用的過程課堂總結(jié)概念：指綠色植物通過

，利用光能，把

轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(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)。光合作用的概念及反應(yīng)式1.1資料1：1937年，英國植物學(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。探討一

光合作用中O2產(chǎn)生的探索(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+光合作用原理的探索實(shí)驗(yàn)1.2資料1

1937年，英國植物學(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(如Fe3＋，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)可以證明氧氣來自水，能否確定氧氣全部來自水？(3)若要證明氧氣全部來自水或二氧化碳，可采用什么方法？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?？梢圆捎猛凰厥聚櫡?，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。資料2

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)(4)圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量之比是多少?圖中A、B物質(zhì)是氧氣,均來自反應(yīng)物中的H2O。A、B物質(zhì)分別為O2、18O2,二者的相對分子質(zhì)量之比為32∶36＝8∶9。(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自

水?。水資料3：1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)等用游離的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在給葉綠體光照時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時，體系中就會有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。(6)根據(jù)資料3中實(shí)驗(yàn)，你可以得出什么結(jié)論？光照條件下，水光解的同時，ADP和Pi合成ATP。(7)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探討二

光合作用中能量的轉(zhuǎn)化資料3：阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)過程:離體葉綠體,加入ADP、Pi,給予光照。發(fā)現(xiàn)葉綠體生成ATP,且同時水光解產(chǎn)生氧氣。（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)論:光照下,

水光解的同時ADP和Pi合成ATP

?。水光解的同時ADP和Pi合成ATP

（2）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＋

ATPATP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：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)（3）結(jié)論：CO2轉(zhuǎn)化成(CH2O)需要_____反應(yīng)提供_________和______。

光NADPHATP資料4：美國的卡爾文用小球藻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將其裝在一個透明的密閉容器中,他向密閉容器中通入14CO2,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時,14C出現(xiàn)在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中,將反應(yīng)時間縮短到0.5s時,14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。經(jīng)9年左右的時間,他終于弄清了光合作用中暗反應(yīng)的碳循環(huán)途徑。(1)請用符號和箭頭表示碳的轉(zhuǎn)移途徑。探討三

光合作用中有機(jī)物產(chǎn)生1.研究碳的轉(zhuǎn)移途徑(2)如果要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物是什么,請說出可能的實(shí)驗(yàn)思路。不斷縮短光照時間后殺死小球藻,同時提取產(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)化成的第一個產(chǎn)物。（3）根據(jù)卡爾文的兩個實(shí)驗(yàn)推測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1.(2023·廣東肇慶高一期末)1937年，英國植物學(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化學(xué)反應(yīng)B.在此過程中，H2O分解產(chǎn)生O2的同時，還生成了NADPHC.光合作用中O2的釋放和CO2的利用，是可以暫時分離的D.光合作用整個過程都直接需要光照√2.光合作用的科學(xué)研究經(jīng)歷了漫長的探索過程,眾多科學(xué)家作出了重要貢獻(xiàn)。下列說法錯誤的是A.希爾反應(yīng)能說明植物光合作用中水的光解和糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)B.卡爾文根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測出CO2中C的轉(zhuǎn)移途徑為CO2→C3→(CH2O)→C5C.魯賓和卡門用同位素示蹤的方法發(fā)現(xiàn)了光合作用中氧氣來自水D.阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)在光照下,葉綠體可合成ATP,并發(fā)現(xiàn)該過程總與水的光解相伴√探索光合作用原理的實(shí)驗(yàn)光合作用的過程課堂總結(jié)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))兩個階段。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色素光反應(yīng)2.1CO2

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暗反應(yīng)2.2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)階段條件場所物質(zhì)變化能量變化光、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+

。聯(lián)系3光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較討論：葉綠體處不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的動態(tài)變化?條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)停止光照CO2供應(yīng)不變光照不變停止CO2供應(yīng)

增加減少增加減少減少減少減少增加色素分子可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPHt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3.(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中可儲存活躍的化學(xué)能，物質(zhì)③為NADPHC.在光照供應(yīng)充足時，突然停止供應(yīng)物質(zhì)④，C5的含量將迅速下降D.在整個光合作用過程中，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√4.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.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤5.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)，組合正確的是A.紅光，ATP下降