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

第四節(jié)

光合作用與能量轉(zhuǎn)化第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第2課時(shí)

光合作用的原理細(xì)胞的功能絕大多數(shù)基于化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞的特定區(qū)域2.2概念2細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)分裂實(shí)現(xiàn)增殖2.2.3說(shuō)明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘呛脱鯕獾倪^(guò)程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。課標(biāo)要求綠色植物通過(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：

光反應(yīng)場(chǎng)所：暗反應(yīng)場(chǎng)所：C3指：C5指：NADPH指：光合作用反應(yīng)式：課前檢測(cè)“葉子概念車(chē)”的工作原理模擬葉子的什么功能？它的動(dòng)力從何而來(lái)?上海科技館的新能源汽車(chē)“葉子概念車(chē)”,汽車(chē)上面形狀如同一片綠葉，猶如流動(dòng)的植物，可以利用陽(yáng)光進(jìn)行光合作用制造能量驅(qū)動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)，與自然共同呼吸、和諧相處。導(dǎo)入概念：指綠色植物通過(guò)

，利用光能，把

轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出

的過(guò)程。

反應(yīng)式：

。

葉綠體

二氧化碳和水

氧氣

場(chǎng)所條件產(chǎn)物原料CO2+H2O*

(CH2O)+O2*葉綠體光能光合作用釋放的氧氣是來(lái)自原料中的水還是二氧化碳呢？光合作用一定需要葉綠體嗎？1.光合作用的概念及反應(yīng)式思考：一、光合作用原理2.光合作用的探索資料1：19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中CO2中O2被釋放。C與水結(jié)合成甲醛，甲醛縮合成糖。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。資料2：1937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(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，在光照下可以釋放出O2。結(jié)論：離體的葉綠體在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)。一、光合作用原理2.光合作用的探索資料2：1937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(懸浮液中有H2O，沒(méi)有CO2)，在光照下可以釋放出O2。思考：希爾實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水光解可以產(chǎn)生氧氣，是否說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧全部來(lái)自水？不能，希爾反應(yīng)僅說(shuō)明離體葉綠體可以產(chǎn)生氧氣，并沒(méi)有排除其他物質(zhì)干擾，也沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。若要證明氧氣全部來(lái)自水或二氧化碳，可采用什么方法？一、光合作用原理2.光合作用的探索資料3：1941年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來(lái)源，他們用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2，然后進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：思考：1.甲組和乙組實(shí)驗(yàn)形成一組什么實(shí)驗(yàn)？2.本實(shí)驗(yàn)可得出什么結(jié)論？甲組乙組C18O2H2OO2H218O

CO218O2一、光合作用原理2.光合作用的探索資料4：1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)等用游離的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在給葉綠體光照時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時(shí)，體系中就會(huì)有ATP的產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。結(jié)論：光照條件下，水光解的同時(shí)，ADP和Pi合成ATP。(2)上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)共同說(shuō)明了什么？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(lèi)的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。水的光解和ATP生成相伴而行。

一、光合作用原理2.光合作用的探索資料4：1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)等用游離的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在給葉綠體光照時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時(shí)，體系中就會(huì)有ATP的產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。結(jié)論：光照條件下，水光解的同時(shí)，ADP和Pi合成ATP。(1)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

＋能量光能葉綠體ADP＋Pi＋

ATP一、光合作用原理2.光合作用的探索阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)2：離體葉綠體實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果組別條件過(guò)程現(xiàn)象1黑暗提供CO2，NADPH、ATP產(chǎn)生(CH2O)2黑暗提供CO2，不提供NADPH、ATP不產(chǎn)生(CH2O)3光照提供CO2，不提供NADPH、ATP產(chǎn)生(CH2O)（3）結(jié)論：CO2轉(zhuǎn)化成(CH2O)需要_____反應(yīng)提供_________和______。

光NADPHATP一、光合作用原理2.光合作用的探索資料5：美國(guó)的卡爾文用小球藻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將其裝在一個(gè)透明的密閉容器中,他向密閉容器中通入14CO2,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí),14C出現(xiàn)在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中,將反應(yīng)時(shí)間縮短到0.5s時(shí),14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。經(jīng)9年左右的時(shí)間,他終于弄清了光合作用中暗反應(yīng)的碳循環(huán)途徑。一、光合作用原理2.光合作用的探索思考：如果要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物是什么,請(qǐng)說(shuō)出可能的實(shí)驗(yàn)思路。不斷縮短光照時(shí)間后殺死小球藻,同時(shí)提取產(chǎn)物并分析,直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物,該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物。一、光合作用原理3.光合作用的過(guò)程1.根據(jù)是否需要光照，可將光合作用分為哪兩個(gè)階段？2.每一階段在哪里進(jìn)行？需要什么條件？3.每一階段發(fā)生了哪些物質(zhì)變化和能量的變化？閱讀課本，思考以下問(wèn)題：一、光合作用原理二、光合作用的過(guò)程H2O類(lèi)囊體膜酶Pi＋ADPATP光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類(lèi)囊體薄膜上水的光解：H2OO2+H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能場(chǎng)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色素光反應(yīng)一、光合作用原理ATP合成酶拓展：葉綠體類(lèi)囊體薄膜上能量轉(zhuǎn)化示意圖CO2

C5

五碳化合物

CO2的固定三碳化合物2C3葉綠體基質(zhì)多種酶糖類(lèi)ATPNADPH(CH2O)C3的還原葉綠體的基質(zhì)中場(chǎng)所：NADPH、ATP、酶條件：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP

ADP+Pi

活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?lèi)等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)酶糖類(lèi)物質(zhì)變化能量變化：NADP+NADPH暗反應(yīng)一、光合作用原理嘗試構(gòu)建光合作用過(guò)程模型ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O23.光合作用的過(guò)程一、光合作用原理3.光合作用的過(guò)程

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP葉綠體類(lèi)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(jī)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)的比較一、光合作用原理項(xiàng)目光照由弱變強(qiáng)、CO2供應(yīng)不變光照由強(qiáng)變?nèi)?、CO2供應(yīng)不變光照不變、CO2由少變多光照不變、CO2由多變少C3C5NADPH和ATP↓↑↑↑↓↓↑↓↓↓↑↑

根據(jù)圖中物質(zhì)的來(lái)源和去路分析表格內(nèi)各物質(zhì)的相對(duì)含量在短時(shí)間的含量變化：思維拓展

光照與CO2濃度變化引起的物質(zhì)變化2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O2

2HNO3+能量6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量3.進(jìn)行化能合成作用的生物屬于自養(yǎng)還是異養(yǎng)生物？2.過(guò)程:只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持自身的生命活動(dòng)。以無(wú)機(jī)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）自養(yǎng)生物：異養(yǎng)生物：4.光合作用和化能合成作用的異同1.概念:同：把二氧化碳和水合成有機(jī)物異：利用的能量不同（光能、化學(xué)能）化能合成作用

1能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物。硝化細(xì)菌硫細(xì)菌鐵細(xì)菌等少數(shù)種類(lèi)的細(xì)菌思維拓展1.如圖表示光合作用示意圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.類(lèi)囊體薄膜上有吸收光能的4種色素B.物質(zhì)②中可儲(chǔ)存活躍的化學(xué)能，物質(zhì)③為NADPHC.在光照供應(yīng)充足時(shí)，突然停止供應(yīng)物質(zhì)④，C5的含量將迅速下降D.在整個(gè)光合作用過(guò)程中，植物將太陽(yáng)能最終轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能√當(dāng)堂練習(xí)2.光合作用過(guò)程的正確順序是①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤3.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(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)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