5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用第1課時課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用4.2光合作用的原理和應(yīng)用（第一課時）教學(xué)目標(biāo)生命觀點闡明在光合作用過程中物質(zhì)與能量的變化，初步建立生物學(xué)的物質(zhì)與能量觀?？茖W(xué)思維分析光合作用過程圖示，歸納與概括光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程及異同?？茖W(xué)探究體驗和學(xué)習(xí)光合作用的探究歷程中的科學(xué)實驗設(shè)計思路。問題探討新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測俗話說：“萬物生長靠太陽，雨露滋潤禾苗壯”，為什么這么說呢？綠色植物儲存在有機物中的能量來自哪呢？太陽能

太陽的光能又是通過什么途徑進入植物體內(nèi)的？地球表面上的綠色植物每年大約制造4400億噸有機物地球表面上的綠色植物每年儲存的能量約為7.11*10^18KJ,這個數(shù)字大約相當(dāng)于240000個三門峽水電站所發(fā)出的電力

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實驗

資料1：19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。探索光合作用原理CH2O甲醛（CH2O）碳水化合物CO2二氧化碳×O2

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資料2：1937年，英國植物學(xué)家希爾（R.Hill)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氧氣。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)。探索光合作用原理希爾的實驗是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？

光照H2OO2葉綠體水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對獨立的反應(yīng)階段。

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資料2：1937年，英國植物學(xué)家希爾（R.Hill)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氧氣。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)。探索光合作用原理希爾的實驗說明水的光解產(chǎn)生氧氣，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。該實驗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。光合作用生成的O2中的氧元素到底來自H2O還是CO2？如何設(shè)計實驗進行探究？

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資料3：1941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。探索光合作用原理

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資料3：1941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。探索光合作用原理

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實驗

資料3：1941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。探索光合作用原理光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于CO2分析魯賓和卡門做的實驗得出什么結(jié)論？

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資料4：研究者為探究上述過程發(fā)生的場所和條件，進行了下述實驗操作。結(jié)果表明四只試管中只有1號有氣泡產(chǎn)生，收集后可使點燃的衛(wèi)生香復(fù)燃。從4只試管取樣分別加入特定的氫離子受體（如2,6-D，一種氧化劑，藍色染料，能被還原性物質(zhì)還原成無色)，發(fā)現(xiàn)1號褪色。探索光合作用原理場所：類囊體(有色素)條件：必須有光物質(zhì)變化：水的光解產(chǎn)生氧氣和H+從該實驗，你能得出什么結(jié)論？

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資料4：研究者為探究上述過程發(fā)生的場所和條件，進行了下述實驗操作。結(jié)果表明四只試管中只有1號有氣泡產(chǎn)生，收集后可使點燃的衛(wèi)生香復(fù)燃。從4只試管取樣分別加入特定的氫離子受體（如2,6-D，一種氧化劑，藍色染料，能被還原性物質(zhì)還原成無色)，發(fā)現(xiàn)1號褪色。探索光合作用原理從該實驗，你能得出什么結(jié)論？ATP的合成場所：類囊體合成條件：需光（酶）

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資料6：20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文等用小球藻（一種單細(xì)胞的綠藻）做了這樣的實驗：用經(jīng)過14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向，最終證明了CO2是如何轉(zhuǎn)化為有機物中的碳的。探索光合作用原理卡爾文實驗的結(jié)論是什么？14CO2小球藻有機物的14C結(jié)論：光合產(chǎn)物中有機物的碳來自CO2

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光合作用的原理2C3CO2（CH2O）多種酶參加反應(yīng)固定暗反應(yīng)階段葉綠體基質(zhì)還原C5

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光反應(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)別場所條件物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化聯(lián)系類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)光、色素、酶ATP、NADPH、CO2、多種酶水的光解2H2O→O2+4NADPHATP的合成ADP+Pi+能量→ATP光酶CO2的固定：CO2+C5→

2C3C3的還原：2C3

C5+（CH2O）

酶ATP、NADPH光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP中、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能

1.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP2.暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光反應(yīng)階段H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATPH+NADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光反應(yīng)階段類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ（1）條件：光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+（2）場所：葉綠體類囊體薄膜上（3）主要產(chǎn)物：O2、ATP、NADPH

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光反應(yīng)階段類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ（4）過程：①水的光解：②ATP的形成：H2OO2+H+

光色素NADP＋＋H+→NADPHADP+Pi

ATP

光、酶色素（5）能量轉(zhuǎn)化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中活躍的化學(xué)能

光合作用原理的應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測暗反應(yīng)階段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量（1）條件：（2）場所：（3）主要產(chǎn)物：有沒有光都可以，需多種酶、CO2、ATP、NADPH葉綠體基質(zhì)中（CH2O）、ADP、Pi、NADP+

光合作用原理的應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測暗反應(yīng)階段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量（4）過程：（5）能量轉(zhuǎn)化：①CO2的固定：②C3的還原：CO2＋C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能

光合作用原理的應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光合作用中元素的轉(zhuǎn)移①H的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）③O的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O2課堂小結(jié)新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測練習(xí)與應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測1.在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體即使沒有CO2的供給，也能產(chǎn)生并積累NADPH和ATP；進一步實驗發(fā)現(xiàn)，若撤去光照，向葉綠體供給CO2，NADPH和ATP會被消耗，葉綠體可合成有機物。根據(jù)希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)的發(fā)現(xiàn)，可以推測（

）A.光合作用釋放的O2來自CO2而不是水B.NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體的類囊體內(nèi)部C.即使沒有CO2光反應(yīng)過程依然可以進行一段時間D.光合作用不需要光也可為有機物的合成提供ATP和NADPH答案：C解析：據(jù)題意可知，光合作用釋放的O2來自水而不是二氧化碳，A錯誤；據(jù)題意可知，在光下的葉綠體，不供給CO2時，積累NADPH和ATP，但以此并不能判斷NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類囊體內(nèi)，該反應(yīng)發(fā)生在類囊體膜外側(cè)，B錯誤；據(jù)題意可知，在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，阿爾農(nóng)又發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體，不供給CO2時，也能產(chǎn)生并積累NADPH和ATP，故可以推測即使沒有CO2，光反應(yīng)過程依然可以進行一段時間，C正確；根據(jù)希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)的發(fā)現(xiàn)可知，葉綠體在光照條件下才能產(chǎn)生A'TP和NADPH，撤去光照，供給CO2，則光照條件下產(chǎn)生的ATP和NADPH用于有機物的合成，D錯誤。練習(xí)與應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測2.在光照條件下，綠色植物的葉綠體能將水分解釋放氧氣，并將產(chǎn)生的H+泵到類囊體腔中，形成膜內(nèi)外的濃度梯度，H+從濃度較高一側(cè)通過膜上ATPase（ATP合成酶）穿梭時，催化ADP生成ATP。下列有關(guān)葉綠體中此生理過程的敘述正確的是（）A.在光照條件下，合成ATP的能量直接來自色素吸收的光能B.在光照條件下，合成ATP的原料只有ADPC.葉綠體中的色素主要吸收藍紫光D.ATPase具有催化和運輸?shù)墓δ艽鸢福篋解析：由題干信息可知，在光照條件下，合成ATP的能量來自H+順濃度梯度擴散產(chǎn)生的能量，A錯誤；合成ATP的原料有ADP和Pi，B錯誤；葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光，C錯誤；ATPase具有催化ATP合成的功能，也是H+跨膜的載體，D正確。練習(xí)與應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測3.2，6-二氯酚靛酚是一種能結(jié)合氫的藍色物質(zhì)，在適宜條件下，將其加入到含有葉綠體的葉片提取液中，被還原成無色，提取液中有氧氣釋放。與此過程中相關(guān)說法不正確的是（）A.該過程的適宜條件應(yīng)包含光照 B.該過程在葉綠體類囊體上進行C.該過程需要ATP提供能量