光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件 【知識建構(gòu)+拓展延伸】 高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.4.2光合作用與能量轉(zhuǎn)化

第二課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用光合作用是怎樣進(jìn)行的？光合作用過程中物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系？光合作用原理在生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用？本節(jié)聚焦第二課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。一、光合作用概念場所(條件)反應(yīng)物產(chǎn)物條件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H2O還是CO2呢？CO2+H2O

(CH2O)+O2

光能葉綠體P100-P10119世紀(jì)末甲醛→糖1928年①甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖

②甲醛對植物有毒CO2O2C甲醛二、光合作用的原理及探索+H2O資料一：探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

1937年，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（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下可以釋放出氧氣。資料二：二、光合作用的原理及探索（有H2O、無CO2）氧化劑O2希爾反應(yīng)：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)。1.希爾反應(yīng)說明的結(jié)論是什么？2.希爾反應(yīng)能否說明氧氣中的氧全部來自于水？3.希爾反應(yīng)能否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？×√探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O，而不是CO2。H2180C02H20C18O2第二組1802021941年美國魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）結(jié)論：光照射下的小球藻懸浮液資料三：二、光合作用的原理及探索探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)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(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi等物質(zhì)時(shí)，體系中就會有ATP出現(xiàn)。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。在光照時(shí)，葉綠體中生成了ATP。H2OO2+2H+

+能量光照葉綠體資料四：二、光合作用的原理及探索結(jié)論：嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。ADP+PiATP酶光合作用過程是否需要光能劃分：光反應(yīng)和暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）。光合作用過程的示意圖二、光合作用的原理ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶H2O類囊體薄膜酶Pi

＋ADPATP光反應(yīng)階段光、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：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S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+NADPHNADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素二、光合作用的原理

卡爾文實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）

（1）向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2,光照30秒后檢測產(chǎn)物，檢測到了多種帶14C標(biāo)記的化合物。（2）在5秒鐘光照后，卡爾文等檢測到含有放射性的五碳化合物（C5）和糖類(CH2O)。（3）光照時(shí)間為0.5秒時(shí)發(fā)現(xiàn)，90%放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。CO2C3(CH2O)C5二、光合作用的原理資料五：CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物過程中，C的轉(zhuǎn)移途徑是？暗反應(yīng)階段CO2CO2的固定葉綠體基質(zhì)糖類(CH2O)二、光合作用的原理三碳化合物2C3

五碳化合物C5

CO2的固定：CO2＋C52C3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(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH、ATP、酶場所：條件：物質(zhì)變化能量變化NADP+NADPHC3的還原2C3(CH2O)酶糖類ATPNADPH色素分子可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光合作用總過程：NADP+NADPH二、光合作用的原理完成課本106頁3小題暗反應(yīng)階段填圖。

光反應(yīng)必須有光才能進(jìn)行暗反應(yīng)有沒有光都可以進(jìn)行條件

停止光照、CO2供應(yīng)不變突然光照、CO2供應(yīng)不變光照不變、停止CO2供應(yīng)光照不變、增加CO2供應(yīng)C3C5ATPNADPH增加減少減少增加減少增加增加減少減少增加增加減少減少增加增加減少二、光合作用的原理環(huán)境驟變對C3、C5、ATP、NADPH瞬時(shí)含量變化的影響光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個(gè)整體，二者緊密聯(lián)系，缺一不可。聯(lián)系：光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供___________，暗反應(yīng)階段為光反應(yīng)階段提供_______

。光反應(yīng)是暗反應(yīng)所需物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段，暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。NADPH和ATPNADP+、ADP和Pi二、光合作用的原理

夜間能否進(jìn)行光合作用的暗反應(yīng)？光合作用和呼吸作用的聯(lián)系C的轉(zhuǎn)移：CO2

C3（CH2O）CO2的固定C3的還原C3H4O3有氧呼吸第一階段有氧呼吸第二階段CO2

O的轉(zhuǎn)移：H2O

O2光反應(yīng)有氧呼吸第三階段H2O

有氧呼吸第二階段CO2

能量的轉(zhuǎn)移：光能

ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能光反應(yīng)有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能暗反應(yīng)細(xì)胞呼吸ATP中活躍的化學(xué)能熱能用于各項(xiàng)生命活動(dòng)自養(yǎng)生物異養(yǎng)生物如人、動(dòng)物、真菌及大多數(shù)的細(xì)菌。光能自養(yǎng)生物（如綠色植物、藍(lán)細(xì)菌）化能自養(yǎng)生物（如硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌）利用光能或其他能量，以CO2和H2O（無機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲存著能量。只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生命活動(dòng)。三、化能合成作用能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。概念：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