光合作用和能量轉(zhuǎn)化（第二課時） 【知識精講+高效備課】 高一生物上學(xué)期 課件（2019人教版必修1）

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4講捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)（第二課時）一探索光合作用原理的部分實驗(1)概念：指綠色植物通過

，利用光能，把

轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出

的過程。

(2)反應(yīng)式：

。

葉綠體

二氧化碳和水

氧氣

場所條件產(chǎn)物原料CO2+H2O*

(CH2O)+O2*葉綠體光能1、光合作用的概念及反應(yīng)式1、葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？2、光合作用如何將化學(xué)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呢？

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。資料1不能通過光合作用實現(xiàn)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。資料2：希爾反應(yīng)1.希爾的實驗可以得出什么結(jié)論？2.希爾的實驗?zāi)芊翊_定氧氣全部來自水？

水的光解產(chǎn)生氧氣。不能。該實驗僅能說明離體的葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解產(chǎn)生O2。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氣的轉(zhuǎn)移。鐵鹽和其他氧化劑

資料3：魯賓和卡門實驗同位素標(biāo)記法；相互對照（即對比實驗）；光合作用釋放的氧全部來自水，而并不來源于CO2。

該實驗采用了什么實驗方法？如何對照？可以得出什么結(jié)論？

1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)(D.Arnon)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。

1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。資料4：阿爾農(nóng)實驗光照ATP水光解嘗試用示意圖表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系？1.將一株質(zhì)量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時間后植株達(dá)到40g，其增加的質(zhì)量來自A.水、礦質(zhì)元素和空氣

B.光、礦質(zhì)元素和水C.水、礦質(zhì)元素和土壤

D.光、礦質(zhì)元素和空氣C知識點突破知識點突破2.希爾從細(xì)胞中分離出葉綠體，并發(fā)現(xiàn)在沒有CO2時，給予葉綠體光照，就能放出O2，同時使電子受體還原。希爾反應(yīng)是：H2O＋氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體＋1/2O2。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，既積累NADPH也積累ATP；進(jìn)一步實驗，撤去光照，供給CO2，發(fā)現(xiàn)NADPH和ATP被消耗，并產(chǎn)生有機物。下列關(guān)于希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)的敘述不正確的是A.光合作用釋放的O2來自水而不是CO2B.NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上C.希爾反應(yīng)與CO2合成有機物的過程是兩個過程D.光合作用的光反應(yīng)過程為CO2合成有機物提供ATP和NADPHB二光合作用原理的基本過程

根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)(也稱為碳反應(yīng))，兩個階段。光合作用過程的示意圖光反應(yīng)階段H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATP光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2OO2+H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能

ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能場所：條件：物質(zhì)變化能量變化H+NADPH的合成：H++NADP++2e

NADPHNADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素暗反應(yīng)階段2C3C5NADPHADP+Pi（CH2O）+H2OATP多種酶參加催化酶CO2還原固定酶供能卡爾文循環(huán)CO2的固定：CO2＋C5

2C3酶C3的還原：ATP

ADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

(CH2O)+C5酶NADPH、ATP、酶場所：條件：物質(zhì)變化能量變化:NADP+NADPH葉綠體中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能酶類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)可見光1.NADPH和ATP的移動途徑是什么？2.NADP+和ADP的移動途徑呢？3.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的還原提供能量光合作用的全過程

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的還原活躍化學(xué)能光能活躍化學(xué)能有機物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP+

。聯(lián)系光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較條件驟變對光合作用中各物質(zhì)的影響葉綠體中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH酶可見光CO2濃度不變NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照減弱減少增加減少減少光照增強增加減少增加增加1、請總結(jié)分析的方法？2、C3、C5含量變化有什么特點？條件驟變對光合作用中各物質(zhì)的影響葉綠體中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH酶可見光光照不變NADPH、ATPC3C5

（CH2O）CO2濃度減少增加減少增加減少CO2濃度增加減少增加減少增加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

CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2化能合成作用能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌。

2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量討論：進(jìn)行化能合成作用的生物屬于自養(yǎng)還是異養(yǎng)生物？異養(yǎng)生物：只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。自養(yǎng)生物：以無機物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)。（能夠進(jìn)行光合作用或者化能合成作用的生物）3、在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是（）

A.紅光，ATP下降

B.紅光，未被還原的C3上升

C.綠光，NADPH下降

D.綠光，C5上升C知識點突破4、如圖表示某生物膜結(jié)構(gòu)及其發(fā)生的部分生理過程，下列敘述錯誤的是A.圖中膜結(jié)構(gòu)表示葉綠體內(nèi)膜，B側(cè)為葉綠

體基質(zhì)B.圖示過程的能量變化是光能轉(zhuǎn)變成ATP和

NADPH中活躍的化學(xué)能C.甲表示色素分子，其中類胡蘿卜素主要吸

收藍(lán)紫光D.圖示光反應(yīng)部分過程，水分解為氧和H＋的同時還產(chǎn)生電子A知識點突破知識點突破2.下圖是光合作用過程圖解，請分析后回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是____，它被傳遞到葉綠體的_____部位，用于_________。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自______。④圖中G是__________,F是____________,J是________。⑤圖中的H表示_______，I表示________，H為I提供__________。光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基質(zhì)用作還原劑，還原C3ATP光能光反應(yīng)[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類暗反應(yīng)課堂小結(jié)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，_____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1937年希爾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______1941年魯賓、卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，HO＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→