新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)第2課時(shí)光合作用的原理課件新人教必修1

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第2課時(shí)光合作用的原理課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1．說(shuō)明光合作用以及對(duì)它的認(rèn)識(shí)過(guò)程。2．掌握光合作用過(guò)程中的物質(zhì)變化和能量變化。1．科學(xué)思維——分析與綜合：分析光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)過(guò)程，認(rèn)同兩個(gè)階段既有區(qū)別又有聯(lián)系。2．生命觀念——用物質(zhì)和能量觀，闡明光合作用過(guò)程，能初步用結(jié)構(gòu)和功能觀，說(shuō)明葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。知識(shí)導(dǎo)圖必備知識(shí)?夯實(shí)雙基一、光合作用的概念和探究歷程1．概念：光合作用是指綠色植物通過(guò)____________，利用________能，把______________和________轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的____________，并且釋放出________的過(guò)程。葉綠體

光

二氧化碳

水

有機(jī)物

氧氣

2．探究歷程：(1)19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，_____________的C和O被分開(kāi)，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成________，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過(guò)______________轉(zhuǎn)化成糖。(2)1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體____________的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有水，沒(méi)有二氧化碳)，在光照下可以釋放出________。像這樣，__________________________________________________的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。CO2分子

甲醛

光合作用

葉綠體

氧氣

離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣

同位素示蹤

H2O和C18O2

O2

18O2

ATP

水的光解

(5)20世紀(jì)40年代，美國(guó)的卡爾文利用________________法最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。

3．反應(yīng)式：__________________________________。同位素標(biāo)記

二、光合作用的原理1．填寫圖中字母所代表的物質(zhì)：a：______

b：______

c：_______

d：_______O2

C3

CO2

[H]

場(chǎng)所____________________________外界條件________物質(zhì)變化①H2O→_____________②ADP＋Pi＋能量→_______能量變化光能→_______中活躍的化學(xué)能2．光反應(yīng)(Ⅰ過(guò)程)：葉綠體的類囊體的薄膜上

光照

[H]＋O2

ATP

ATP

場(chǎng)所________________外界條件CO2物質(zhì)變化①CO2→______→(CH2O)②_______→ADP＋Pi＋能量能量變化ATP中活躍的化學(xué)能→____________中穩(wěn)定的化學(xué)能3．暗反應(yīng)(Ⅱ過(guò)程)：葉綠體基質(zhì)

C3

ATP

有機(jī)物

(1)光合作用產(chǎn)生的O2來(lái)自CO2和H2O中的O。 (

)(2)綠色植物光合作用的反應(yīng)物是CO2和H2O，產(chǎn)物是有機(jī)物和O2。 (

)(3)綠色植物進(jìn)行光合作用的能量來(lái)源于光能。 (

)(4)光反應(yīng)和暗反應(yīng)必須都在光照條件下才能進(jìn)行。 (

)(5)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ADP和Pi。 (

)(6)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP可用于核糖體合成蛋白質(zhì)。 (

)活學(xué)巧練×

√

√

×

√

×

(7)光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的NADPH可在葉綠體基質(zhì)中作為還原劑。 (

)(8)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反應(yīng)。 (

)(9)光合作用中ATP的移動(dòng)方向是從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜。 (

)(10)植物在夜晚不能進(jìn)行光反應(yīng)，只能進(jìn)行暗反應(yīng)。 (

)√

√

×

×

思考：1．魯賓、卡門實(shí)驗(yàn)方法是什么？提示：同位素標(biāo)記法。2．若突然停止光照，光反應(yīng)和暗反應(yīng)如何變化？提示：光反應(yīng)立即停止，暗反應(yīng)仍能進(jìn)行一段時(shí)間，最后也停止。3．光合作用產(chǎn)生的[H]與呼吸作用產(chǎn)生的[H]是否相同？提示：不同。光合作用產(chǎn)生的[H]為NADPH，而呼吸作用產(chǎn)生的[H]為NADH。4．希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否能說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來(lái)自水？提示：不能，僅說(shuō)明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。沒(méi)有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒(méi)有觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。5．如果給予植物相同時(shí)間的光照，只是一組持續(xù)光照，另一組光照和黑暗間隔處理，積累的有機(jī)物是否相同？提示：不同。如果總光照時(shí)間相同，光照和黑暗間隔處理比一直光照處理積累的有機(jī)物多，因?yàn)殚g隔光照時(shí)NADPH、ATP基本不積累，利用充分，但一直光照會(huì)造成NADPH、ATP的積累，利用不充分。課內(nèi)探究?名師點(diǎn)睛知識(shí)點(diǎn)

1．希爾實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)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(méi)有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在適當(dāng)條件下葉綠體產(chǎn)生氧氣。2．魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)(1)巧妙之處：兩組實(shí)驗(yàn)相互對(duì)照直觀地表現(xiàn)出氧氣來(lái)自水中的氧，而不是來(lái)自二氧化碳中的氧。光合作用的探究歷程3．卡爾文循環(huán)(1)探究方法——同位素標(biāo)記法：用14C標(biāo)記CO2，追蹤檢測(cè)放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。(2)結(jié)論：碳的轉(zhuǎn)化途徑：14CO2＋C5→14C3→(14CH2O)。

科學(xué)是在實(shí)驗(yàn)和爭(zhēng)論中前進(jìn)的，光合作用的探究歷程就是如此。在下面幾個(gè)關(guān)于光合作用的實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)敘述正確的是(

)A．恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)定量分析了水綿光合作用生成的氧氣量B．阿爾農(nóng)的實(shí)驗(yàn)證明了在光照下葉綠體可合成ATPC．希爾發(fā)現(xiàn)在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他還原劑在光照下可以釋放出氧氣D．魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)中，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來(lái)自CO2而不是H2O典例1典例剖析B

解析：恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)證明了水綿光合作用生成氧氣，沒(méi)有定量分析生成氧氣的量，A錯(cuò)誤；阿爾農(nóng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了在光照下葉綠體可合成ATP，B正確；希爾加入的是氧化劑，C錯(cuò)誤；魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)中，用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，證明了光合作用產(chǎn)生的氧氣來(lái)自H2O而不是CO2，D錯(cuò)誤。1．下圖表示較強(qiáng)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(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)示意圖。一段時(shí)間后，以下相關(guān)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)量變式訓(xùn)練C

解析：②與④中H2O均被18O標(biāo)記，單位時(shí)間內(nèi)消耗等量的水，剩余水的質(zhì)量也相等。知識(shí)點(diǎn)

1．光合作用的過(guò)程圖解(1)光反應(yīng)過(guò)程光合作用的過(guò)程(2)暗反應(yīng)過(guò)程2．光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較(1)區(qū)別項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放出O2同化CO2，合成有機(jī)物反應(yīng)時(shí)間短促較緩慢需要條件外界條件：光照；內(nèi)部條件：色素、酶不需要光照；內(nèi)部條件：酶反應(yīng)場(chǎng)所葉綠體類囊體的薄膜葉綠體基質(zhì)(2)聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]、ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi，如圖所示：知識(shí)貼士：有關(guān)光合作用過(guò)程的四點(diǎn)提醒(1)葉綠體的內(nèi)膜既不參與光反應(yīng)，也不參與暗反應(yīng)。(2)光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)提供ATP、[H]，ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)。而暗反應(yīng)則為光反應(yīng)提供ADP和Pi，ADP從葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜。(3)光反應(yīng)階段必須是在有光條件下進(jìn)行，而暗反應(yīng)階段有光無(wú)光都能進(jìn)行，但需光反應(yīng)提供的[H]和ATP，故暗反應(yīng)不能長(zhǎng)期在無(wú)光環(huán)境中進(jìn)行。(4)在自然條件下，光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段同時(shí)進(jìn)行，不分先后。 (2021·河北滄州期末)如圖是生活在適宜環(huán)境中的某植物光合作用部分過(guò)程圖解，其中A、B、C、D表示四種化合物，a、b表示兩個(gè)生理過(guò)程，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

(

)A．該過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所為葉綠體基質(zhì)B．C物質(zhì)可以作為b過(guò)程的還原劑C．無(wú)光條件利于此過(guò)程的進(jìn)行D．光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP用于圖中反應(yīng)解析：圖示表示光合作用的暗反應(yīng)階段，無(wú)光不能進(jìn)行光反應(yīng)，不能為圖中暗反應(yīng)提供ATP和NADPH，不利于此過(guò)程的進(jìn)行，C錯(cuò)誤。典例2典例剖析C

2．如圖為高等綠色植物光合作用圖解。相關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)

A．②是氧氣，可參與有氧呼吸的第三階段B．光合作用可分為兩個(gè)階段，光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段C．三碳化合物在[H]、ATP和酶的作用下，被還原形成(CH2O)D．③為C3，在葉綠體類囊體薄膜上轉(zhuǎn)化為C5和(CH2O)變式訓(xùn)練D

解析：②是水光解的產(chǎn)物之一氧氣，可參與有氧呼吸的第三階段，A項(xiàng)正確；光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段，B項(xiàng)正確；三碳化合物在光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]、ATP和葉綠體基質(zhì)中酶的作用下，被還原形成(CH2O)，C項(xiàng)正確；C3在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為C5和(CH2O)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。指點(diǎn)迷津?撥云見(jiàn)日

光照和CO2濃度驟變時(shí)，C3、C5、[H]和ATP物質(zhì)含量變化分析1．分析思路當(dāng)外界條件改變時(shí)，光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的變化可以采用下圖分析：2．分析結(jié)果

玉蘭葉肉細(xì)胞在光照下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時(shí)，如果將它移至暗室中，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3與C5相對(duì)含量的變化分別是(

)A．增多減少 B．減少增多C．增多增多 D．減少減少解析：葉肉細(xì)胞在光照下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時(shí)，C3和C5處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；移至暗室后，短時(shí)間內(nèi)由于光反應(yīng)速度下降，ATP和[H]的合成減少，C3還原成C5的過(guò)程受到影響，而C5仍能正常和CO2反應(yīng)生成C3，故C3增多，C5減少。典例3A

在正常條件下進(jìn)行光合作用的某植物，當(dāng)突然改變某條件后，即可發(fā)現(xiàn)其葉肉細(xì)胞內(nèi)C5含量突然上升，則改變的條件可能是

(

)A．停止光照B．停止光照并降低CO2濃度C．升高CO2濃度D．降低CO2濃度解析：CO2是暗反應(yīng)進(jìn)行的條件之一，如果CO2減少，自然就不能順利地形成C3，已有的C3仍會(huì)通過(guò)C3還原途徑而生成C5。這樣C3減少，C5形成后卻不能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，于是就積累起來(lái)。典例4D

解疑答惑

思考·討論?P1021．提示：否。2．提示：是。3．提示：光合作用釋放的氧氣中的氧元素來(lái)自參加反應(yīng)的水而不是來(lái)自CO2。4．提示：

思考·討論?P1041．提示：光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段的區(qū)別如表所示：光合作用

的過(guò)程對(duì)比項(xiàng)目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段所需條件

必須有光有光無(wú)光均可進(jìn)行場(chǎng)所類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中物質(zhì)變化H2O分解成O2和H＋；H＋與NADP＋結(jié)合形成NADPH，形成ATPCO2被固定；C3被NADPH還原，最終形成糖類；ATP轉(zhuǎn)化成ADP和Pi能量轉(zhuǎn)化光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，儲(chǔ)存在ATP中ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中儲(chǔ)存的化學(xué)能2．提示：(1)物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)階段產(chǎn)生的NADPH，在暗反應(yīng)階段用于還原三碳化合物；(2)能量聯(lián)系：光反應(yīng)階段生成的ATP在暗反應(yīng)階段中將其儲(chǔ)存的化學(xué)能釋放出來(lái)，為三碳化合物形成糖類提供能量，ATP中的化學(xué)能則轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在糖類中的化學(xué)能。訓(xùn)練鞏固?課堂達(dá)標(biāo)1．下列敘述正確的是 (

)A．光反應(yīng)不需要酶，暗反應(yīng)需要多種酶B．光反應(yīng)消耗水，暗反應(yīng)消耗ATPC．光反應(yīng)儲(chǔ)存能量，暗反應(yīng)消耗能量D．光反應(yīng)固定CO2，暗反應(yīng)還原CO2解析：光反應(yīng)、暗反應(yīng)都需要酶的催化，A錯(cuò)誤；光反應(yīng)消耗水、產(chǎn)生ATP，暗反應(yīng)產(chǎn)生水、消耗ATP，B正確；光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成ATP和[H]中化學(xué)能儲(chǔ)存并參與暗反應(yīng)，暗反應(yīng)則將ATP和[H]中的能量轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存到糖類等化合物中，C錯(cuò)誤；暗反應(yīng)固定CO2，D錯(cuò)誤。B

2．如圖表示光合作用的過(guò)程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的兩個(gè)階段，a，b表示相關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是 (

)

A．階段Ⅰ表示暗反應(yīng) B．階段Ⅱ表示光反應(yīng)C．物質(zhì)a表示NADPH D．物質(zhì)b表示C3C

解析：題圖中階段Ⅰ能夠吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能，屬于光合作用的光反應(yīng)階段，A錯(cuò)誤；題圖中階段Ⅱ能夠發(fā)生CO2的固定，并且生成糖類，屬于光合作用的暗反應(yīng)階段，B錯(cuò)誤；光反應(yīng)中，水的光解產(chǎn)生O2和NADPH，因此物質(zhì)a表示NADPH，C正確；在光反應(yīng)階段，ADP＋Pi＋能量→ATP，因此題圖中b表示ATP，D錯(cuò)誤。3．在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5微摩爾濃度的變化趨勢(shì)如圖所示。回答問(wèn)題：(1)圖中物質(zhì)A是______(填“C3”或“C5”)。(2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是___________________________________________________________________________________________________；將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質(zhì)B濃度升高的原因是_______________________________________________________________________。(3)若使該植物繼續(xù)處于