5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第二課時）（精美課件）高一生物（人教版2019必修1）

葉子概念車是一款能夠充分利用太陽能、風(fēng)能以及空氣中的二氧化碳從而產(chǎn)生電能驅(qū)動的新能源汽車。車頂?shù)拇笕~子是一部的光電轉(zhuǎn)化器，能把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。此外，葉子概念車的四個車輪帶有風(fēng)車扇葉，能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電轉(zhuǎn)換，車身是一款特殊材料，能夠進(jìn)行二氧化碳吸附和轉(zhuǎn)換。第五單元細(xì)胞的能量供應(yīng)

和利用5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第二

課時）學(xué)習(xí)目標(biāo)闡明光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段的物質(zhì)和能量變化；認(rèn)同細(xì)胞生命活動過程始終貫穿著物質(zhì)和能量的變化，形成物質(zhì)和能量觀（生命觀念）能認(rèn)識到光合作用的重要性，樹立愛護(hù)植物的環(huán)保意識。（社會責(zé)任）分析科學(xué)史資料，在問題串的驅(qū)動下不斷進(jìn)行小組合作探究，進(jìn)行光合作用概念的模型建構(gòu)，深化對概念的理解，培養(yǎng)搜集處理信息以及表達(dá)交流能力。（科學(xué)思維）321光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。資料1：1913年，德國的威爾斯泰特對葉綠素分子進(jìn)行了研究。在闡明了它的化學(xué)性質(zhì)之后，研究了葉綠素與光合作用的關(guān)系。他發(fā)現(xiàn)：在光下，葉綠素的含量較高時，CO2轉(zhuǎn)化為糖類的反應(yīng)速率較快。該資料說明了什么？光合作用的原理葉綠素在光合作用中有重要作用。資料2：1937年，英國劍橋大學(xué)的希爾用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。他將離體的葉綠體加到具有H受體的水溶液中，在無CO2的條件下給予光照，發(fā)現(xiàn)葉綠體中有O2放出。1、分析材料中的希爾反應(yīng)，發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)，寫出反應(yīng)式？

2、根據(jù)希爾反應(yīng)，推測水的光解發(fā)生的場所？3、希爾反應(yīng)能否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？H2O+NADP+

→O2+NADPH酶類囊體薄膜能說明，因?yàn)槿狈μ荚毓夂献饔玫脑碣Y料3：1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門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(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：第一組給植物提供H2O和C18O2,第二組給同種植物提供H218O和CO2。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。請分析魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論？氧氣中的O來源于水O218O2光合作用的原理1、分析阿爾農(nóng)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)，寫出反應(yīng)式？2、根據(jù)阿爾農(nóng)的實(shí)驗(yàn)，推測ATP合成的反應(yīng)發(fā)生的場所？3、根據(jù)上述三則材料分析，經(jīng)過以上反應(yīng)的發(fā)生，光能的去向？類囊體薄膜ATP和NADPH資料4：1954年，美國阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在給葉綠體照光時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi和H受體時，體系中就會有ATP和[H]產(chǎn)生。光合作用的原理ADP+Pi+能量→ATP酶光合作用的原理葉綠體光反應(yīng)階段能發(fā)生哪些反應(yīng)？能量如何轉(zhuǎn)變？模型構(gòu)建構(gòu)建光反應(yīng)階段的物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)換模型葉綠體中的光合色素光能H2O

水在光下分解O2NADPHADP+Pi酶ATP光、酶、色素類囊體的薄膜上條件：場所：H2O+NADP+光酶NADPH+O2物質(zhì)ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP、NADPH中活躍化學(xué)能過程：光反應(yīng)階段光合作用的原理ATP和NADPH參與CO2生成糖類物質(zhì)的反應(yīng)資料4：1954年，美國阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。在黑暗條件下，只要供給了ATP和[H]，葉綠體就能將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。根?jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH的作用？光合作用的原理資料5：1946年，美國的馬爾文·卡爾文等科學(xué)家將小球藻放置在含有14C標(biāo)記的CO2密封容器，培養(yǎng)相當(dāng)短的時間之后，將小球藻浸入熱的乙醇中殺死細(xì)胞，然后將提取分離各種化合物，追蹤放射性14C的去路。把光照時間縮短為幾分之一秒時，三磷酸甘油酸(C3)占全部放射性的90％。5秒鐘光照后卡爾文等同時檢測到了含有放射性的C5（核酮糖二磷酸，RuBP）和葡萄糖。請根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，用箭頭和化合物依次表示出CO2中的C在葉綠體中的轉(zhuǎn)移過程。CO2C3C5

（CH2O)光合作用的原理資料7：卡爾文及其同事們在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，在有光照和CO2供應(yīng)的條件下，C3和C5的濃度很快達(dá)到飽和并保持穩(wěn)定。但是，當(dāng)改變其中一個實(shí)驗(yàn)條件后，二者的濃度迅速出現(xiàn)了規(guī)律性的變化：停止CO2供應(yīng)時，C3的濃度急速降低，C5的濃度急速升高；停止光照時，C3的濃度急速升高，C5的濃度急速降低。影響C3轉(zhuǎn)化成C5和（CH2O）光合作用的原理1、推測二氧化碳進(jìn)入葉綠體后的第一個受體是什么物質(zhì)？2、光反應(yīng)的ATP和NADPH可能作用于糖的合成哪一步反應(yīng)？C5

資料8：用溫和方法分離得到的葉綠體結(jié)構(gòu)完整，這樣的葉綠體能夠完成整個光合作用，包括CO2的固定和糖類的生成。用劇烈方法分離得到的葉綠體含有很少或者根本沒有葉綠體基質(zhì)。這樣的葉綠體能在光下產(chǎn)生O2、ATP、[H]、但是不能固定CO2。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析CO2轉(zhuǎn)化成糖類的反應(yīng)的發(fā)生場所？葉綠體基質(zhì)光合作用的原理光合作用的原理葉綠體暗反應(yīng)階段能發(fā)生哪些反應(yīng)？能量如何轉(zhuǎn)變？模型構(gòu)建構(gòu)建暗反應(yīng)階段的物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)換模型CO2C5

固定2C3NADPH供氫、供能酶(CH2O)糖類場所：條件：葉綠體基質(zhì)多種酶多種酶參加催化還原過程：CO2+C5酶2C3酶(CH2O)+C5NADPHATPATP酶ADP+Pi+能量物質(zhì)能量NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能酶ATP供能ADP+Pi卡爾文循環(huán)光合作用的原理光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進(jìn)行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系列表歸納和比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)，找找兩者的區(qū)別和聯(lián)系：光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進(jìn)行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系類囊體的薄膜葉綠體基質(zhì)中光、色素和酶不需要光，需要多種酶光能轉(zhuǎn)換成ATP中的化學(xué)能ATP中的化學(xué)能變成糖類中的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H2O+NADP+→NADPH+O2

ADP+Pi

→ATP光

酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3C5C3的還原2C3

（CH2O）

酶

酶ATPNADPHNADPH和ATPADP、Pi和NADP+暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供思考·討論1.光下的植物突然停止光照后，NADPH、ATP、C5化合物和C3化合物的含量如何變化？2、光下的植物突然停止CO2的供應(yīng)后，NADPH、ATP、C5化合物和C3化合物的含量如何變化？NADPH、ATP降低

C5降低

C3升高C5升高

C3降低

NADPH、ATP升高

思考·討論3.分析ATP、NADPH、ADP、NADP+等物質(zhì)在葉綠體中移動的方向？4、葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所有哪些？光合作用和細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP在用途上有什么不同？ATP和NADPH：從葉綠體的類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)；ADP和NADP+：從葉綠體基質(zhì)類囊體薄膜。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體光合作用產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)C3的還原，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP用于其他各項(xiàng)生命活動；1、如果用含有14C的CO2來追蹤光合作用中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑，則是（）A.CO2→葉綠素→ADPB.CO2→葉綠體→ATPC.CO2→乙醇→糖類

D.CO2→三碳化合物→糖類D考點(diǎn)剖析2、如圖為光合作用示意圖。下列說法錯誤的是（）A．①表示O2，③表示還原型輔酶Ⅱ，④表示CO2B．暗反應(yīng)中，CO2首先與C5結(jié)合生成C3，然后被還原（CH2O）C．黑暗條件下，光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)將持續(xù)不斷地進(jìn)行下去D．增加光照強(qiáng)度或降低CO2濃度，C3的含量都將減少C考點(diǎn)剖析3．下圖表示氫元素的轉(zhuǎn)移途徑，其中①②表示植物葉肉細(xì)胞光合作用的有關(guān)途徑，③④表示細(xì)胞呼吸過程中的有關(guān)途徑。下列相關(guān)敘述正確的是（

）NADPH→（CH2O）→[H]→H2OA．途徑①產(chǎn)生的NADPH和途徑③產(chǎn)生的[H]是同種物質(zhì)B．途徑①③在生物膜上進(jìn)行，途徑②④在基質(zhì)中進(jìn)行C．途徑①②③④都發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化D．光合作用的原料H2O中的氧原子可以依次經(jīng)過途徑①②③④轉(zhuǎn)移到細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物H