5.4 光合作用的原理和应用 第2课时 课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第4节 光合作用与能量转化 第2课时 光合作用的原理和应用 光合作用是指 ？ 绿色植物通过叶绿体，利用光能，将CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并释放出O2的过程。 CO2+H2O （CH2O) +O2 光能 叶绿体 反应式： 概念： 一、光合作用概念、反应式 探索光合作用原理的部分实验： 1.希尔的实验： 1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有水，没有二氧化碳），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。 2.鲁宾和卡门的实验：1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2。使它们分别变成H218O和C18O2 。然后,进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2 ，第二组给同种植物提供H218O和CO2 。在其它条件都相同的情况下。第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。 3.阿尔农的实验：1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 （2）希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ （1）希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ （3）分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？ （4）尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 否 是 光合作用释放的氧气来自水 H2O O2 ADP+Pi ATP 光照、叶绿体 叶 绿 体 色 素 H2O 水的光解 叶 绿 体 色 素 O2 [NADPH] ADP ＋Pi 酶 ATP 2C3 多种酶 参加催化 供能 还原 （CH2O） CO2 C5 固定 色 素 光能 暗反应（慢） 光反应（快） 二、光合作用过程 联系 光反应阶段 暗反应阶段 条件 场所 物质变化 能量变化 光、色素、酶 不需光、酶、[NADPH]、ATP 叶绿体类囊体膜 叶绿体基质中 水的光解； ATP的生成 CO2的固定； C3的还原 活 跃的 化学能 光能 活跃的 化学能 有机物中稳 定化学能 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[NADPH]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。 CO2+H2O （CH2O)+O2 光能 叶绿体 光反应与暗反应的比较 1.光反应与暗反应是否一个在光下进行，一个在暗处进行？ 思考： 2.夜晚植物能进行光反应、暗反应吗？为什么？ 3.白天放在无二氧化碳的密闭玻璃罩内的植物长期进行光反应、暗反应吗？为什么？ 否，光反应必须在光下进行；暗反应是有光和无光都可以进行。 不能，因为没有光，光反应无法进行，不能为暗反应提供所需的ATP和[H] 不能，因为没有二氧化碳暗反应无法进行，也就不能为光反应提供ADP和Pi、NDDP+，即便是有光，光反应也无法进行。 4. 光合作用的实质是什么？ 物质变化：把简单的无机物转变为复杂的有机物； 能量变化：把光能转变为储存在有机物中的化学能。 5. 光合作用有何意义？ 完成了自然界巨大规模的物质转变：无机物到有机物； 完成了自然界巨大规模的能量转变：光能到化学能； 维持大气中二氧化碳含量的相对稳定； 对生物的进化具有重要作用。 思考： 三、影响光合作用的因素 联系农业生产，影响光合作用强度的因素有哪些？ 提出问题： CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。 作出假设： 设计实验： 思考： （1）本实验的自变量是什么？如何设置光照强度大小？ （2）因变量是什么？用什么作为因变量的检测指标？无关变量有哪些？ （3）采用什么方法可使叶圆片下沉？ （4）光的照射下叶圆片为什么上浮？ （5）如何记录实验结果？相同时间内叶圆片上浮的不同数量说明什么问题？ 在一定光照强度范围内，随光照强度增加，光合作用强度逐渐增强。 实验方案： 准备30片圆形小叶片，去除其内的气体后平均分成三组放入3只烧杯中，然后分别置于强、中、弱三种光照下。观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的时间。 进行实验，记录结果： 观看： 分析结果： 得出结论： 烧杯 光照 距离 光照强度 同一时间上浮数量 10分钟 20分钟 30分钟 1 5W 10cm 强 2 5W 30cm 中 3 5W 50cm 弱 在一定光照强度范围内，随光照强度增加，光