5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第2課時(shí)）課件-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

溫故知新葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。12345類囊體薄膜類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)1.說出圖中5個(gè)部分的名稱。2.吸收光能的色素分布在

上；光合作用所必需的酶分布在

中。5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化二、光合作用的原理和作用一

光合作用的概念及反應(yīng)式CO2+H2O*

(CH2O)+O2*葉綠體光能任務(wù)一

閱讀教材102頁第一

二段，完成以下問題3實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量葉綠體是如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？又是如何將化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中的？光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳呢？綠色植物通過

，利用

，將

轉(zhuǎn)成

，并且釋放出

的過程。葉綠體光能二氧化碳和水儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物氧氣1.概念：2.反應(yīng)式：一、光合作用的原理1.探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)資料119世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為

在光合作用中，CO?分子的C

和

O

被分開，O?

被

釋

放

，C

與H?O

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。不能通過光

合作用實(shí)現(xiàn)OH

H

(CH?O)甲醛O?C+H?OCO?二

光合作用的原理任務(wù)二

閱讀課本P102思考.討論，標(biāo)注出每個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵語句，并討論以下問題離體葉綠體懸浮液中加入鐵鹽，光照下可釋放O2

CO2中C和O被分開，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，甲醛縮合成糖甲醛對植物有毒害；甲醛不能轉(zhuǎn)化成糖

19世紀(jì)末

1937年希爾1941年魯賓、卡門

1954年阿爾農(nóng)1928年1957年阿爾農(nóng)20世紀(jì)40年代卡爾文（1）

希爾實(shí)驗(yàn)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來自水？（2）

希爾實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？1.光合作用的探究歷程光合作用的原理1二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1.19世紀(jì)，60年代科學(xué)家總結(jié)出光合作用的反應(yīng)式。CO2+H2O（CH2O）+O2

光能葉綠體CO2O2C+H2O甲醛多個(gè)縮合糖類很多年來，人們一直以為：甲醛→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)化成糖類。2.1931年，尼爾

1931年，微生物學(xué)家尼爾（C.B.VanNiel）將細(xì)菌光合作用與綠色植物的光合作用加以比較，提出了以下光合作用的通式∶CO2+2H2A→（CH2O）+2A+H2O。

光合細(xì)菌在光下同化CO2而沒有O2的釋放，O2不是來自二氧化碳而是水。因此他第一次提出光在光合作用中的作用是將水光解。二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)3.1937年，希爾

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。二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)4.1941年，魯賓和卡門O2全部來自于H2O嗎？

相互對照，自變量為標(biāo)記物質(zhì)(H218O與C18O2)，因變量為O2的相對分子質(zhì)量不同。（同位素標(biāo)記方法）（對比實(shí)驗(yàn)的方法）魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)說明光合作用釋放的氧來自于水。二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)【探索新知2】二、光合作用的原理【任務(wù)①】探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：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(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時(shí)，體系中就會(huì)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。1.嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。2.上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)共同表明了什么？光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水，氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。

【探索新知2】二、光合作用的原理【任務(wù)①】探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：資料4：20世紀(jì)40年代，美國的卡爾文用小球藻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將其裝在一個(gè)透明的密閉容器中,他向密閉容器中通入14CO2,一開始，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中，接著,14C出現(xiàn)在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中,經(jīng)9年左右的時(shí)間,他終于弄清了光合作用中的碳循環(huán)途徑。1.請用符號(hào)和箭頭表示碳的轉(zhuǎn)移途徑。二

光合作用的原理任務(wù)三

閱讀教材103頁，完成以下問題H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATPⅰ

光反應(yīng)階段（1）場所：（2）條件：（3）物質(zhì)變化:（4）能量轉(zhuǎn)化:NADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素H+O2相關(guān)信息水分解為氧和H+的同時(shí)，被葉綠體奪去兩個(gè)電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP+與H+結(jié)合形成NADPH。二

光合作用的原理任務(wù)三

閱讀教材103頁，完成以下問題光、色素、酶H2OO2

+H++2e-光能ADP＋Pi＋能量（光能)ATP酶（1）場所：（2）條件：（3）物質(zhì)變化:（4）能量轉(zhuǎn)化:H++NADP++2e-

NADPH水的光解：ATP的合成：NADPH的合成：光能→ATP和NADPH中的活躍化學(xué)能酶ⅰ

光反應(yīng)階段葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上二

光合作用的原理任務(wù)四

閱讀教材104頁，完成以下問題（3)物質(zhì)變化:（4)能量轉(zhuǎn)化:（2)條件：（1)場所：葉綠體基質(zhì)酶、NADPH、ATP、二氧化碳

CO2的固定：CO2+C5→2C3

酶C3的還原：2C3C5+(CH2O)酶ATP和NADPH中的活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ⅱ暗反應(yīng)階段相關(guān)信息：C3是指3-磷酸甘油酸；C5是指核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）ATP

ADP+PiNADP+NADPHCO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物2C3葉綠體基質(zhì)多種酶ATPNADPHH+2C3CO2(CH2O)ADP+PiATP酶參與反應(yīng)的多種酶C5光能O2NADPHH2O在光下分解酶NADP+必須有光：光反應(yīng)（場所：類囊體薄膜）CO2的固定C3的還原水的光解（希爾反應(yīng)）有光無光都可：暗反應(yīng)（卡爾文循環(huán)）（場所：葉綠體基質(zhì)）二、光合作用的過程光合色素ATP的合成ATP和NADPH

中活躍的化學(xué)能光能

有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光能H2O①②③⑥⑦④⑤CO2固定還原多種酶參加催化（CH2O)水在光下的分解光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段O2NADPHATPC5C3ADP+PiNADP+二、光合作用的過程

課本P106當(dāng)堂鞏固光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場所物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化

聯(lián)系光、色素、酶、有光無光均可、酶葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP、NADPH的合成CO2的固定；C3的還原；ATP、NADPH的分解ATP和NADPH

中活躍的化學(xué)能光能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能

有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能①物質(zhì)聯(lián)系：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、Pi和NADP+

。②能量聯(lián)系：光反應(yīng)階段產(chǎn)生的NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為暗反應(yīng)階段儲(chǔ)存在有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。5、條件驟變對光合作用中各物質(zhì)的影響小組討論，完成表格O?光解→NADPH酶NADP+ATP酶ADP+PiCO?濃度不變NADPH、ATPC?C?(CH?O)光照減弱光照增強(qiáng)1、請總結(jié)分析的方法?

2、C3、C5含量變化有什么特點(diǎn)?葉綠體

中的色素河見光(CH?O)多種

酶還

原固定吸收2C?H?OCO?C?光照不變NADPH、ATPC?C?(CH?O)CO?濃度減少CO?濃度增加O?→NADPH

酶NADP+ATP酶ADP+PiH?O光解葉綠體

中的色素5、條件驟變對光合作用中各物質(zhì)的影響固定C?河見光>(CH?O)多種酶吸收還

原2C?CO?光合作用的原理1四、光合作用的意義1.制造有機(jī)物，為自身及異養(yǎng)生物提供營養(yǎng)物質(zhì)。2.轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存太陽的光能，為生命活動(dòng)提供能量。3.為有氧呼吸的生物提供氧氣；維持大氣中O2和CO2的平衡，從而緩解溫室效應(yīng)。光能通過驅(qū)動(dòng)光合作用而驅(qū)動(dòng)生命世界的運(yùn)轉(zhuǎn)。4.形成臭氧（O3），吸收紫外線，保護(hù)地球生物。5.對生物的進(jìn)化有重要的作用。（為好氧生物的出現(xiàn)提供了氧氣）項(xiàng)目光照由弱變強(qiáng)、CO2供應(yīng)不變光照由強(qiáng)變?nèi)?、CO2供應(yīng)不變光照不變、CO2由少變多光照不變、CO2由多變少C3C5NADPH和ATP↓↑↑↑↓↓↑↓↓↓↑↑

根據(jù)圖中物質(zhì)的來源和去路分析表格內(nèi)各物質(zhì)的相對含量在短時(shí)間的含量變化：思維拓展

光照與CO2濃度變化引起的物質(zhì)變化【情境資料拓展】C4植物

在甘蔗、玉米等植物的葉肉細(xì)胞中，葉綠體固定CO2的最初產(chǎn)物是含4個(gè)碳的草酰乙酸，然后轉(zhuǎn)化為蘋果酸進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中釋放CO2（簡稱C4途徑），再進(jìn)行卡爾文循環(huán)（C3途徑）。C4途徑起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。思考：1.若要追蹤碳元素進(jìn)入C4植物后的轉(zhuǎn)移途徑，采用的方法是_________________。2.甘蔗、玉米等植物中CO2固定形成的產(chǎn)物是什么？3.若用放射性同位素14C標(biāo)記大氣中CO2，則在C4植物中14C的轉(zhuǎn)移途徑是什么？同位素標(biāo)記法CO2首先進(jìn)入葉肉細(xì)胞的葉綠體中，經(jīng)固定形成初步產(chǎn)物C4，C4進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞中釋放CO2，CO2再進(jìn)行卡爾文循環(huán)，固定形成三碳化合物。14CO214C414C314CO214C5(14CH2O)【情境資料拓展】C4植物

在甘蔗、玉米等植物的葉肉細(xì)胞中，葉綠體固定CO2的最初產(chǎn)物是含4個(gè)碳的草酰乙酸，然后轉(zhuǎn)化為蘋果酸進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中釋放CO2（簡稱C4途徑），再進(jìn)行卡爾文循環(huán)（C3途徑）。C4途徑起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。思考：4.CO2進(jìn)入C4植物體后，最終是在什么細(xì)胞中合成淀粉的？維管束鞘細(xì)胞葉綠體中CO2的來源有哪些？5.在炎熱的夏季，C4植物有哪些優(yōu)勢？維管束鞘細(xì)胞通過細(xì)胞呼吸來自線粒體的CO2和通過C4途徑泵進(jìn)來的CO2利用CO2的能力強(qiáng)，光合作用速率高，有利于植物在干旱和炎熱環(huán)境中的生長。習(xí)題檢測1.如果用含有14C的CO