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

第5章細胞的能量供應和利用

炎炎烈日之下，巖石變得很燙，這是因為照射在巖石上的光能轉變成熱能，而組成巖石的分子并未發(fā)生化學變化。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？當然不是。植物的葉片不但能吸收光能，而且能通過光合作用，將一部分光能轉變成儲存在有機物中的化學能。

細胞的生命活動是需要能量來驅動的。太陽能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭。外界能量進入細胞，并為細胞所利用，都要經過復雜的化學反應。

細胞是如何通過化學反應來獲取和利用能量的呢？

第4節(jié)光合作用與能量轉化(第2課時)目標010203通過對光合作用光反應階段和暗反應階段相關實驗研究的思考和討論，說明光合作用過程。從物質與能量觀視角，闡明光合作用原理。教學目標認同人類對光合作用的認識過程是逐步的、不斷發(fā)展的。（藍綠色）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

收紅光和藍紫光）類胡蘿卜素（約占1/4，主要吸收藍紫光）綠葉中的色素葉綠體雙層膜基質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葉綠體是捕獲光能、進行光合作用的場所。結構功能溫故知新：綠葉中的色素那么什么是光合作用，光合作用又是如何進行的呢？

指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。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：產物：場所：條件：

（1）光合作用的原料、產物、場所、條件是什么？（2）你能用一個化學反應式表示出來嗎?糖類二氧化碳水有機物氧氣葉綠體光能

（1）葉綠體如何將光能轉化為化學能？（2）葉綠體又是如何將化學能儲存在糖類等有機物中的？（3）光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳？探索光合作用原理的部分實驗思考·討論(2)1928年，科學家發(fā)現甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過

光合作用轉化成糖。

(1)19世紀末，科學界普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被

分開，O2被釋放，C與H2O結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。CO2O2釋放C+H2O甲醛多個縮合糖(CH2O)探索光合作用原理的部分實驗思考·討論4Fe3+

+2H2O4Fe2++4H++O2

光能葉綠體希爾反應方程式：(3)1937年，英國植物學家希爾發(fā)現，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，沒有CO2），在光照下可以釋放出O2。像這樣，離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解、產生氧氣的化學反應稱作希爾反應。探索光合作用原理的部分實驗思考·討論①希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，是否說明植物光合作用產生的氧氣中

的氧元素全部都來自水？思考·討論不能說明。希爾反應僅說明了離體葉綠體在適當條件下可以發(fā)生水的光解，產生氧氣。該實驗沒有排除葉綠體中其它物質的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉移。②希爾的實驗是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學反應？能夠說明，因為懸浮液中有水，沒有合成糖類的另一種必需原料——CO2，因此，該實驗說明水的光解和糖類的合成不是同一個化學反應，說明水的光解是一個相對獨立的反應階段若要證明氧氣全部來自水或二氧化碳，可采用什么方法？討論(4)1941年，魯賓和卡門實驗

研究方法：實驗過程：第一組第二組H218O+CO2O2H2O

+C18O2O2結論:光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于_____，而并不來源于

。H2O實驗方法:對比實驗同位素示蹤法用18O分別標記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驗思考·討論CO2(5)1954年，阿爾農：離體葉綠體的懸浮液嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。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)現這一過程總是與水的光解相伴隨。探索光合作用原理的部分實驗思考·討論19世紀末甲醛→糖

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

程總是與水的光解相伴。

探索光合作用原理的部分實驗思考·討論

上述實驗表明，光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水，氧氣的產生和糖類的合成不是同一個化學反應，而是分階段進行的。1.光合作用分為哪幾個階段？分類依據是什么？2.每個階段反應的條件、場所、物質變化、能量變化如何？請自主閱讀課本P103-104頁，完成以下問題。光反應階段暗反應階段區(qū)別反應條件反應場所物質變化能量變化聯系二、光合作用的原理反應過程是否需要光能2、光合作用過程分類依據：必須有光才能進行有沒有光都能進行光反應（光合作用第一階段）暗反應（光合作用第二階段）又稱碳反應3、光合作用過程：光反應階段類囊體薄膜上的色素分子可見光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：

內部條件：（2）場所：葉綠體類囊體薄膜上（3）主要產物：O2、ATP、NADPH二、光合作用的原理3、光合作用過程：光反應階段光；色素、酶。類囊體薄膜上的色素分子可見光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）能量轉化：光能

二、光合作用的原理3、光合作用過程：光反應階段②NADPH的形成：

酶ATP和NADPH中活躍的化學能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）場所：（3）主要產物：葉綠體基質中（CH2O）、ADP、Pi、NADP+、C5二、光合作用的原理3、光合作用過程：暗反應階段氣孔C5C3：3-磷酸甘油酸C5：核酮糖-1

,5-二磷酸，即RuBP外界條件：內部條件：有光或無光均可。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、光合作用過程：暗反應階段氣孔C5C3：3-磷酸甘油酸C5：核酮糖-1

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

2C3酶ATP、NADPH中活躍的化學能有機物中穩(wěn)定的化學能2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH卡爾文實驗：用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用，追蹤放射性14C的去向。探明了CO2中的C是如何轉化為有機物中的C的。放射性同位素標記法二、光合作用的原理3、光合作用過程：暗反應階段14CO214C3(14CH2O)14C5暗反應過程也稱作卡爾文循環(huán)C5二、光合作用的原理4、光合作用總過程：類囊體薄膜上的色素分子可見光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暗反應光能→ATP和NADPH中活躍的化學能ATP和NADPH中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能（類囊體薄膜上）（葉綠體基質中）二、光合作用的原理4、光合作用總過程：光解(CH2O)糖類光能→ATP和NADPH中活躍的化學能ATP和NADPH中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能類囊體薄膜上的色素分子可見光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暗反應（類囊體薄膜上）（葉綠體基質中）

光反應與暗反應的聯系：

光反應為暗反應提供

，

暗反應為光反應提供

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

夜間呢？暗反應在白天可以進行嗎？

夜間呢？必須有光才能進行有沒有光都能進行可以可以不可以不可以思考：

光合作用的過程二、光合作用的原理思考·討論

光反應

暗反應所需條件進行場所物質變化能量轉化

類囊體薄膜葉綠體基質外界條件：必需有光內部條件：色素、酶外界條件：有光或無光均可內部條件：ATP、NADPH、酶。光能轉化為ATP和NADPH中的化學能ATP和NADPH中的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定的化學能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、光反應和暗反應在所需條件、進行場所、發(fā)生的物質變化和能量轉

化等方面有什么區(qū)別？光反應和暗反應的區(qū)別與聯系思考·討論物質聯系：光反應生成的ATP和NADPH供暗反應C3的還原，而

暗反應為光反應提供了ADP、Pi和NADP+。光反應NADPH、ATP暗反應ADP、Pi、NADP+2、光反應和暗反應在物質變化和能量轉化方面存在什么聯系？能量聯系：光反應為暗反應提供了活躍的化學能，暗反應將活躍

的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定的化學能。光反應和暗反應的區(qū)別與聯系CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O25、光合作用中元素的轉移：（1）O的轉移：（2）H的轉移：（3）C的轉移：H2O→NADPH→(CH2O)CO2→C3→（CH2O）CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

二、光合作用的原理**ATP或NADPHC3C5增強光照，CO2供應不變減弱光照，CO2供應不變光照不變，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、條件驟變對光合作用中各物質（短時間內）的影響：二、光合作用的原理

整個光合作用過程中的物質變化和能量變化分別是什么？物質變化：無機物能量變化：光能轉變轉變7、光合作用的實質：有機物糖類等有機物中的化學能相關信息：光合作用的產物有一部分是淀粉，，還有一部分是蔗糖。

蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸到植株各處。二、光合作用的原理合成有機物，儲存能量。8、光合作用的意義①把無機物合成有機物，不僅是自身的營養(yǎng)物質,而且是人和

動物的食物來源.②將光能轉換成化學能，貯存在有機物中，提供了生命活動

的能量來源.③維持了大氣成分的基本穩(wěn)定二、光合作用的原理練習與應用.

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

）（2）光反應只能在光照條件下進行，暗反應只能在黑暗條件下進行。（

）（3）影響光反應的因素不會影響暗反應。（

）

一、概念檢測√××.

2.如果用含有14C的CO2來追蹤光合作用中碳原子的轉移途徑，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.

3.根據光合作用的基本過程填充下圖O22C3C5NADPHATPADP+PiNADP+

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

。進行甲和乙的場所分別是______________