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

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

炎炎烈日之下，巖石變得很燙，這是因?yàn)檎丈湓趲r石上的光能轉(zhuǎn)變成熱能，而組成巖石的分子并未發(fā)生化學(xué)變化。巖石旁邊的植物同樣遭到暴曬，卻并未變得發(fā)燙。是不是植物不吸收光能呢？當(dāng)然不是。植物的葉片不但能吸收光能，而且能通過(guò)光合作用，將一部分光能轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存在有機(jī)物中的化學(xué)能。

細(xì)胞的生命活動(dòng)是需要能量來(lái)驅(qū)動(dòng)的。太陽(yáng)能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭。外界能量進(jìn)入細(xì)胞，并為細(xì)胞所利用，都要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。

細(xì)胞是如何通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)獲取和利用能量的呢？

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化(第2課時(shí))目標(biāo)010203通過(guò)對(duì)光合作用光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的思考和討論，說(shuō)明光合作用過(guò)程。從物質(zhì)與能量觀視角，闡明光合作用原理。教學(xué)目標(biāo)認(rèn)同人類對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過(guò)程是逐步的、不斷發(fā)展的。（藍(lán)綠色）葉綠素a（黃綠色）葉綠素b（橙黃色）胡蘿卜素葉黃素（黃色）

葉綠素（約占3/4，主要吸

收紅光和藍(lán)紫光）類胡蘿卜素（約占1/4，主要吸收藍(lán)紫光）綠葉中的色素葉綠體雙層膜基質(zhì)中有許多由類囊體堆疊而成的基粒光合色素分布在類囊體薄膜上，光合作用的酶分布在類囊體薄膜和基質(zhì)葉綠體是捕獲光能、進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。結(jié)構(gòu)功能溫故知新：綠葉中的色素那么什么是光合作用，光合作用又是如何進(jìn)行的呢？

指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。CO2+H2O（CH2O)+O2

光能葉綠體1、光合作用概念：二、光合作用的原理原料：產(chǎn)物：場(chǎng)所：條件：

（1）光合作用的原料、產(chǎn)物、場(chǎng)所、條件是什么？（2）你能用一個(gè)化學(xué)反應(yīng)式表示出來(lái)嗎?糖類二氧化碳水有機(jī)物氧氣葉綠體光能

（1）葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？（2）葉綠體又是如何將化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中的？（3）光合作用釋放的氧氣，是來(lái)自原料中的水還是二氧化碳？探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)思考·討論(2)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)

光合作用轉(zhuǎn)化成糖。

(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(kāi)，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。CO2O2釋放C+H2O甲醛多個(gè)縮合糖(CH2O)探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)思考·討論4Fe3+

+2H2O4Fe2++4H++O2

光能葉綠體希爾反應(yīng)方程式：(3)1937年，英國(guó)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(méi)有CO2），在光照下可以釋放出O2。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)。探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)思考·討論①希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中

的氧元素全部都來(lái)自水？思考·討論不能說(shuō)明。希爾反應(yīng)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。該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有排除葉綠體中其它物質(zhì)的干擾，也并沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。②希爾的實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明水的光解與糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？能夠說(shuō)明，因?yàn)閼腋∫褐杏兴瑳](méi)有合成糖類的另一種必需原料——CO2，因此，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，說(shuō)明水的光解是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段若要證明氧氣全部來(lái)自水或二氧化碳，可采用什么方法？討論(4)1941年，魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)

研究方法：實(shí)驗(yàn)過(guò)程：第一組第二組H218O+CO2O2H2O

+C18O2O2結(jié)論:光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來(lái)源于_____，而并不來(lái)源于

。H2O實(shí)驗(yàn)方法:對(duì)比實(shí)驗(yàn)同位素示蹤法用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2。探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)思考·討論CO2(5)1954年，阿爾農(nóng)：離體葉綠體的懸浮液嘗試用示意圖來(lái)表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。H2OO2+NADPH+能量光照葉綠體ADP+PiATP在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)思考·討論19世紀(jì)末甲醛→糖

1928年甲醛對(duì)植物有毒，不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾反應(yīng)：水的光解產(chǎn)生氧氣1941年魯賓和卡門:同位素示蹤法光合作用氧氣來(lái)自于水1954年阿爾農(nóng):光照下葉綠體合成ATP，該過(guò)

程總是與水的光解相伴。

探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)思考·討論

上述實(shí)驗(yàn)表明，光合作用釋放的氧氣中的氧元素來(lái)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。1.光合作用分為哪幾個(gè)階段？分類依據(jù)是什么？2.每個(gè)階段反應(yīng)的條件、場(chǎng)所、物質(zhì)變化、能量變化如何？請(qǐng)自主閱讀課本P103-104頁(yè)，完成以下問(wèn)題。光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別反應(yīng)條件反應(yīng)場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系二、光合作用的原理反應(yīng)過(guò)程是否需要光能2、光合作用過(guò)程分類依據(jù)：必須有光才能進(jìn)行有沒(méi)有光都能進(jìn)行光反應(yīng)（光合作用第一階段）暗反應(yīng)（光合作用第二階段）又稱碳反應(yīng)3、光合作用過(guò)程：光反應(yīng)階段類囊體薄膜上的色素分子可見(jiàn)光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ二、光合作用的原理類囊體薄膜上的色素分子可見(jiàn)光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ（1）條件：外界條件：

內(nèi)部條件：（2）場(chǎng)所：葉綠體類囊體薄膜上（3）主要產(chǎn)物：O2、ATP、NADPH二、光合作用的原理3、光合作用過(guò)程：光反應(yīng)階段光；色素、酶。類囊體薄膜上的色素分子可見(jiàn)光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ（4）物質(zhì)變化：①水的光解：③ATP的形成：H2OO2+H+

光NADP＋＋H++能量

NADPHADP+Pi+能量

ATP

酶（5）能量轉(zhuǎn)化：光能

二、光合作用的原理3、光合作用過(guò)程：光反應(yīng)階段②NADPH的形成：

酶ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能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(chǎng)所：（3）主要產(chǎn)物：葉綠體基質(zhì)中（CH2O）、ADP、Pi、NADP+、C5二、光合作用的原理3、光合作用過(guò)程：暗反應(yīng)階段氣孔C5C3：3-磷酸甘油酸C5：核酮糖-1

,5-二磷酸，即RuBP外界條件：內(nèi)部條件：有光或無(wú)光均可。ATP、NADPH、酶。ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量二、光合作用的原理3、光合作用過(guò)程：暗反應(yīng)階段氣孔C5C3：3-磷酸甘油酸C5：核酮糖-1

,5-二磷酸，即RuBP（4）物質(zhì)變化：（5）能量轉(zhuǎn)化：①CO2的固定：②C3的還原：CO2＋C5

2C3酶ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH卡爾文實(shí)驗(yàn)：用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤放射性14C的去向。探明了CO2中的C是如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的C的。放射性同位素標(biāo)記法二、光合作用的原理3、光合作用過(guò)程：暗反應(yīng)階段14CO214C3(14CH2O)14C5暗反應(yīng)過(guò)程也稱作卡爾文循環(huán)C5二、光合作用的原理4、光合作用總過(guò)程：類囊體薄膜上的色素分子可見(jiàn)光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶2C3(CH2O)糖類CO2固定酶酶氣孔C5能量還原能量多種酶光反應(yīng)暗反應(yīng)光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)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（類囊體薄膜上）（葉綠體基質(zhì)中）二、光合作用的原理4、光合作用總過(guò)程：光解(CH2O)糖類光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能類囊體薄膜上的色素分子可見(jiàn)光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶2C3CO2固定酶酶氣孔C5能量還原能量多種酶光反應(yīng)暗反應(yīng)（類囊體薄膜上）（葉綠體基質(zhì)中）

光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系：

光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供

，

暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供

等原料。ATP和NADPHADP、Pi、NADP+NADPH和ATP的移動(dòng)途徑是什么？NADP+和ADP的移動(dòng)途徑呢？NADPH的作用？從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)。從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜。①在C3的還原中作還原劑；②為C3的還原提供能量光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？

夜間呢？暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？

夜間呢？必須有光才能進(jìn)行有沒(méi)有光都能進(jìn)行可以可以不可以不可以思考：

光合作用的過(guò)程二、光合作用的原理思考·討論

光反應(yīng)

暗反應(yīng)所需條件進(jìn)行場(chǎng)所物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化

類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)外界條件：必需有光內(nèi)部條件：色素、酶外界條件：有光或無(wú)光均可內(nèi)部條件：ATP、NADPH、酶。光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能①水光解為O2和H+

②ATP和NADPH的合成①CO2的固定②C3的還原③ATP和NADPH的分解1、光反應(yīng)和暗反應(yīng)在所需條件、進(jìn)行場(chǎng)所、發(fā)生的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)

化等方面有什么區(qū)別？光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系思考·討論物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)生成的ATP和NADPH供暗反應(yīng)C3的還原，而

暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和NADP+。光反應(yīng)NADPH、ATP暗反應(yīng)ADP、Pi、NADP+2、光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系？能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍

的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O25、光合作用中元素的轉(zhuǎn)移：（1）O的轉(zhuǎn)移：（2）H的轉(zhuǎn)移：（3）C的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)CO2→C3→（CH2O）CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

二、光合作用的原理**ATP或NADPHC3C5增強(qiáng)光照，CO2供應(yīng)不變減弱光照，CO2供應(yīng)不變光照不變，增加CO2濃度光照不變，降低CO2濃度降低升高升高降低升高降低升高降低降低降低升高升高6、條件驟變對(duì)光合作用中各物質(zhì)（短時(shí)間內(nèi)）的影響：二、光合作用的原理

整個(gè)光合作用過(guò)程中的物質(zhì)變化和能量變化分別是什么？物質(zhì)變化：無(wú)機(jī)物能量變化：光能轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變7、光合作用的實(shí)質(zhì)：有機(jī)物糖類等有機(jī)物中的化學(xué)能相關(guān)信息：光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，，還有一部分是蔗糖。

蔗糖可以進(jìn)入篩管，再通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?。二、光合作用的原理合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量。8、光合作用的意義①把無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物，不僅是自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而且是人和

動(dòng)物的食物來(lái)源.②將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存在有機(jī)物中，提供了生命活動(dòng)

的能量來(lái)源.③維持了大氣成分的基本穩(wěn)定二、光合作用的原理練習(xí)與應(yīng)用.

1.依據(jù)光合作用的基本原理，判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）光合作用釋放的氧氣中的氧元素來(lái)自水。（

）（2）光反應(yīng)只能在光照條件下進(jìn)行，暗反應(yīng)只能在黑暗條件下進(jìn)行。（

）（3）影響光反應(yīng)的因素不會(huì)影響暗反應(yīng)。（

）

一、概念檢測(cè)√××.

2.如果用含有14C的CO2來(lái)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

一、概念檢測(cè).

3.根據(jù)光合作用的基本過(guò)程填充下圖O22C3C5NADPHATPADP+PiNADP+

一、概念檢測(cè)35光色素酶H2OC5ABCD+PiEF(CH2O)甲乙①②(1)A~F代表的物質(zhì)分別是______________________________。(2)過(guò)程甲和乙所需的能量分別來(lái)自________________

。進(jìn)行甲和乙的場(chǎng)所分別是______________