5.4+光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第二課時(shí)）【知識(shí)精研+培優(yōu)拓展】高一生物 課件人教版2019必修1

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用光合作用與能量轉(zhuǎn)化第五章第4節(jié)二

光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的原理目錄NO.1丨捕獲光能的色素NO.2丨葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用NO.3丨光合作用的原理NO.4丨光合作用原理的應(yīng)用Principleofphotosynthesiscatalogue

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。光合作用photosynthesis葉綠體光能二氧化碳水氧氣有機(jī)物場(chǎng)所條件反應(yīng)物生成物反應(yīng)簡(jiǎn)式微信公眾號(hào)：中學(xué)生物科學(xué)，歡迎關(guān)注！Reactionformula?

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(lèi)等有機(jī)物中的？?

光合作用釋放的氧氣，是來(lái)自原料中的水還是二氧化碳？CO2+H2O（CH2O)+O2

光能葉綠體科學(xué)探究探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)19世紀(jì)末CO2O2C+H2O甲醛（CH2O）1928年

甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖對(duì)植物有毒探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1937年

英國(guó)植物學(xué)家希爾探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1937年

英國(guó)植物學(xué)家希爾探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)+氧化劑離體葉綠體加氧化劑，不通入CO2；給予光照葉綠體【思考】請(qǐng)推測(cè)一下，O2從何而來(lái)？提示：水在光下分解，產(chǎn)生O2材料處理結(jié)果有O2釋放探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)+氧化劑離體葉綠體加氧化劑，不通入CO2；給予光照葉綠體材料處理結(jié)果有O2釋放葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)。希爾反應(yīng)應(yīng)反爾希1928年

英國(guó)植物學(xué)家希爾探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)+氧化劑離體葉綠體加氧化劑，不通入CO2；給予光照葉綠體材料處理結(jié)果有O2釋放提示:水的光解是一種氧化還原反應(yīng)，水光解后產(chǎn)生O2、H+和電子，鐵鹽（Fe3+）即氧化劑是電子受體，得電子后化合價(jià)降低?！舅伎肌肯枌?shí)驗(yàn)中加入氧化劑的作用是什么？NADP+和NADPH

NADP+(氧化型輔酶Ⅱ)接受電子與H+結(jié)合形成NADPH（還原型輔酶Ⅱ）1928年

英國(guó)植物學(xué)家希爾探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)+氧化劑離體葉綠體加氧化劑，不通入CO2；給予光照葉綠體材料處理結(jié)果有O2釋放【思考】嘗試用一個(gè)簡(jiǎn)單的反應(yīng)式描述希爾反應(yīng)？2H2O+2NADP+O2+2NADPH+2H+

光能1928年

英國(guó)植物學(xué)家希爾探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)+氧化劑離體葉綠體加氧化劑，不通入CO2；給予光照葉綠體材料處理結(jié)果有O2釋放【思考】希爾實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？提示：希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒(méi)有合成糖的另一種必需原料CO2，因此，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。1928年

英國(guó)植物學(xué)家希爾探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)+氧化劑離體葉綠體加氧化劑，不通入CO2；給予光照葉綠體材料處理結(jié)果有O2釋放【思考】希爾實(shí)驗(yàn)沒(méi)有向離體葉綠體提供光合作用的另一原料——CO2，但葉綠體在光下分解H2O釋放出了O2，這說(shuō)明了什么？提示：光合作用釋放O2與CO2無(wú)直接關(guān)系。1928年

英國(guó)植物學(xué)家希爾探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)+氧化劑離體葉綠體加氧化劑，不通入CO2；給予光照葉綠體材料處理結(jié)果有O2釋放【思考】是否能說(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？提示：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)有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。1928年

英國(guó)植物學(xué)家希爾1941年

美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1941年

美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)甲組乙組探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)同位素標(biāo)記法18OH218OC18O2C18O2H2OO2H218O

CO218O2【思考】分析魯賓和卡門(mén)做的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？提示：光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來(lái)源于水，而并不來(lái)源于CO2。1954年美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)【思考】嘗試用示意圖來(lái)表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1954年美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)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(guò)程總是與水的光解相伴隨。參考：合理即可例如ADP+PiATP2H2O+2NADP+O2+2NADPH+2H++能量

光能光合作用原理光合作用的過(guò)程十分復(fù)雜。。。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)（現(xiàn)在也稱(chēng)為碳反應(yīng)）兩個(gè)階段。光合作用原理光反應(yīng)光合作用第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。閱讀教材P103最后一段●

光反應(yīng)在哪進(jìn)行？●

光反應(yīng)發(fā)生了哪些物質(zhì)變化？●

光反應(yīng)發(fā)生了哪些能量變化？類(lèi)囊體色素光能H2O水的光解O2NADPHADP＋PiATPH+NADP+光反應(yīng)酶條件：光、色素、酶產(chǎn)物：O2、ATP、NADPH場(chǎng)所：類(lèi)囊體薄膜光合作用第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。反應(yīng)物：H2OADPPiNADP+光合作用原理類(lèi)囊體色素光能H2O水的光解O2NADPHADP＋PiATPH+NADP+光反應(yīng)酶光合作用第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。物質(zhì)變化能量變化水的光解ATP的合成NADPH的合成光能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能光合作用原理光反應(yīng)光合作用第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。ATP類(lèi)囊體腔葉綠體基質(zhì)光合作用原理暗反應(yīng)光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒(méi)有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。CO2就如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?lèi)的?CO2C3

（CH2O）同位素標(biāo)記法20世紀(jì)40年代美國(guó)科學(xué)家卡爾文1、向小球藻類(lèi)培養(yǎng)液中加入14CO22、連續(xù)60s取樣，將藻類(lèi)細(xì)胞置于熱酒精中3、分離溶解物中的分子4、進(jìn)行放射性顯影，以確定放射性的部位光合作用原理暗反應(yīng)光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒(méi)有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。閱讀教材P104最后一段●

暗反應(yīng)在哪進(jìn)行？●

暗反應(yīng)發(fā)生了哪些物質(zhì)變化？●

暗反應(yīng)發(fā)生了哪些能量變化？光合作用原理暗反應(yīng)光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒(méi)有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。1molCO2固

定還

原CH2ONADPHATP1molC52molC3還原劑供能ADP+PiNADP+條件：多種酶產(chǎn)物：CH2OC5

ADPPi

NADP+場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)供能反應(yīng)物：CO2C5NADPHATP光合作用原理暗反應(yīng)光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒(méi)有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。1molCO2固

定還

原NADPHATP1molC52molC3還原劑供能ADP+PiNADP+供能物質(zhì)變化能量變化CO2的固定ATP的水解C3的還原活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH的分解CH2O光合作用原理暗反應(yīng)光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒(méi)有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。C5：核酮糖―1,5―二磷酸

（RuBP）C3：3―磷酸甘油酸

（PGA）

光合作用直接產(chǎn)物：3―磷酸甘油醛

（G3P）

3-磷酸甘油醛可以在葉綠體中合成淀粉，也能運(yùn)出葉綠體在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖?？栁难h(huán)光合作用原理反應(yīng)階段光反應(yīng)暗反應(yīng)反應(yīng)部位反應(yīng)條件物質(zhì)變化能量變化產(chǎn)物聯(lián)系類(lèi)囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)葉綠體色素、酶、光能多種酶水的光解ATP的合成

NADPH的合成CO2的固定C3的還原ATP的水解

NADPH的分解光能→活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能O2ATPNADPH（CH2O）C5

ADPPi

NADP+光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+等原料光合作用原理歸納總結(jié)光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段ATPNADPHADP+PiNADP+2C3C5O2根據(jù)光合作用的基本過(guò)程填充下圖類(lèi)囊體膜上的色素多種酶參與催化光合作用原理歸納總結(jié)光合作用原理的應(yīng)用目錄NO.1丨捕獲光能的色素NO.2丨葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用NO.3丨光合作用的原理NO.4丨光合作用原理的應(yīng)用Applicationoftheprincipleofphotosynthesiscatalogue

指植物在單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)光合作用制造糖類(lèi)的數(shù)量，直接關(guān)系農(nóng)作物的產(chǎn)量，研究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素很有現(xiàn)實(shí)意義。光合作用強(qiáng)度Photosyntheticintensity單位時(shí)間內(nèi)光合作用固定CO2的量制造或產(chǎn)生有機(jī)物（糖類(lèi)）量產(chǎn)生O2的量表示方法探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響問(wèn)題一：如何控制光照強(qiáng)度？不同功率的臺(tái)燈或相同功率臺(tái)燈離實(shí)驗(yàn)裝置的距離光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響問(wèn)題二：如何檢測(cè)光合作用的強(qiáng)度？

利用真空滲水法排除葉片細(xì)胞間隙中的氣體，使其沉入水中。在光合作用的過(guò)程中植物吸收CO2并排除O2，產(chǎn)生O2的多少與光合作用的強(qiáng)度密切相關(guān)，O2溶解度很小，積累在細(xì)胞間隙從而使下沉的葉片上浮。因此可依據(jù)一定時(shí)間內(nèi)葉片上浮的數(shù)量，來(lái)比較光合作用的強(qiáng)弱探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響①打孔用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開(kāi)大葉脈）光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響②排氣將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，用手指堵住注射器前段的小孔并緩幔拉動(dòng)活塞，讓小圓片內(nèi)的氣體逸出。步驟重復(fù)3次①打孔用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開(kāi)大葉脈）光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響③分組準(zhǔn)備3只小燒杯，裝有富含CO2的清水，向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片②排氣將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，用手指堵住注射器前段的小孔并緩幔拉動(dòng)活塞，讓小圓片內(nèi)的氣體逸出。步驟重復(fù)3次①打孔用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開(kāi)大葉脈）光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響④控制自變量將3只燒杯分別置于強(qiáng)、中、弱光下②排氣將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，用手指堵住注射器前段的小孔并緩幔拉動(dòng)活塞，讓小圓片內(nèi)的氣體逸出。步驟重復(fù)3次①打孔用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開(kāi)大葉脈）③分組準(zhǔn)備3只小燒杯，裝有富含CO2的清水，向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響②排氣將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，用手指堵住注射器前段的小孔并緩幔拉動(dòng)活塞，讓小圓片內(nèi)的氣體逸出。步驟重復(fù)3次①打孔用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開(kāi)大葉脈）⑤檢測(cè)因變量觀察并記錄葉圓片浮起所用的時(shí)間④控制自變量將3只燒杯分別置于強(qiáng)、中、弱光下③分組準(zhǔn)備3只小燒杯，裝有富含CO2的清水，向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響②排氣將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，用手指堵住注射器前段的小孔并緩幔拉動(dòng)活塞，讓小圓片內(nèi)的氣體逸出。步驟重復(fù)3次①打孔用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開(kāi)大葉脈）⑤檢測(cè)因變量觀察并記錄葉圓片浮起所用的時(shí)間④控制自變量將3只燒杯分別置于強(qiáng)、中、弱光下③分組準(zhǔn)備3只小燒杯，裝有富含CO2的清水，向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量甲10片20mL強(qiáng)多乙10片20mL中中丙10片20mL弱少實(shí)驗(yàn)結(jié)果光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響②排氣將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，用手指堵住注射器前段的小孔并緩幔拉動(dòng)活塞，讓小圓片內(nèi)的氣體逸出。步驟重復(fù)3次①打孔用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開(kāi)大葉脈）⑤檢測(cè)因變量觀察并記錄葉圓片浮起所用的時(shí)間④控制自變量將3只燒杯分別置于強(qiáng)、中、弱光下③分組準(zhǔn)備3只小燒杯，裝有富含CO2的清水，向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片光照強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度A探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響除了光照強(qiáng)度外，還有哪些環(huán)境因素會(huì)影響光合作用強(qiáng)度？在一定范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)光照強(qiáng)度紅光和藍(lán)紫光對(duì)光合作用的強(qiáng)度影響最大光的波長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)，隨CO2濃度增大而增強(qiáng)氣孔開(kāi)閉會(huì)影響CO2的供應(yīng)，進(jìn)而影響光合作用二氧化碳作為光合作用的原料之一水分供應(yīng)還會(huì)影響氣孔開(kāi)閉

水

影響酶的活性

溫度影響葉綠體的形成和結(jié)構(gòu)

營(yíng)養(yǎng)和病蟲(chóng)害探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響如何探究CO2濃度對(duì)光合作用的影響數(shù)量相同的葉圓片置于燒杯底部等距離（10cm）置于40W的光源下1蒸餾水22%NaHCO3溶液310%NaHCO3溶液如何探究溫度對(duì)光合作用的影響1低溫蒸餾水2常溫蒸餾水3高溫蒸餾水水浴控制溫度數(shù)量相同的葉圓片置于燒杯底部等距離（10cm）置于40W的光源下

自然界中少數(shù)種類(lèi)的細(xì)菌，能夠利用體外環(huán)境中某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物，這種合成作用叫做化能合成作用?；芎铣勺饔肅hemosynthesis例如：硝化細(xì)菌NH3+O2HNO2+能量HNO2+O2HNO3+能量CO2+H2O(CH2O)+O2嘗試分析光照強(qiáng)度減弱或CO2濃度下降后，葉綠體內(nèi)的C5、C3、NADPH和ATP的含量變化？光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段ATPNADPHADP+PiNADP+2C3C5O2類(lèi)囊體膜上的色素多種酶參與催化光↓ATP↓

ADP↑NADPH↓C3↑C5↓CO2↓

C3↓C5↑

ATP↑

ADP↓NADPH↑光合作用與呼吸作用的關(guān)系：O2CO2CO2O2CO2O2O2O2CO2CO2光合＜呼吸光合＝呼吸光合＞呼吸呼吸速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)一定量的組織CO2的釋放量或O2的吸收量。