5.4 光合作用与能量转化(第三课时）课件 2023—2024学年高一上学期生物人教版必修1

第5章 第4节 光合作用与能量转化 （第三课时） 1 1 光合作用的原理 光反应、暗反应的原理 2 光合作用原理的应用 适量增加光强或增施CO2等 光合作用的原理和应用包括两个方面，其中光合作用原理包括★光反应和暗反应原理；光合作用原理的应用主要是指在农业生产上的应用，如采取★ 适宜增加光照强度和增施CO2浓度的措施来提高光合作用强度已达到农作物增产的目的。 首先我们回顾一下上节课的内容，进行一下复习提问。 2 光合作用的原理 5 5 问题是光合作用的场所在哪里？它的结构如何？ 我们可以从生物的不同层次来回答这个问题，个体水平是绿色植物，器官水平我们可以回答主要是绿色叶片★，细胞水平可以回答主要是叶肉细胞 的叶绿体★。再微观一点就是叶绿体的亚显微结构。下面同学们根据叶绿体的电镜图对叶绿体的亚显微结构模式图进行填写，这样对光合作用场所叶绿体 的结构就有了深入的了解。1是外膜，2是内膜，3是基粒之间的片层结构，4是类囊体，前面讲了，在它的上面有吸收光能的色素。5是叶绿体基质， 6是许多类囊体垛堞成的基粒。 3 光合作用的原理 光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水 转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 了解了叶绿体的结构，那我要问大家，叶绿体的结构是如何行使其功能的？大家都知道叶绿体的功能是 进行光合作用，那什么是光合作用呢？回忆初中所学内容，高中的定义是★光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳 和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。从定义可以了解到光合作用过程中物质转变的过程中也伴随着能量的转化。 具体过程我们可以用一个式子概括一下★，从式子中可以看出光合作用的反应物是CO2和H2O，产物是氧气和糖类等有机物，反应条件需要光 ，反应场所在叶绿体。这些知识大家在初中就已经学过，到了高中，我们就要重点了解在叶绿体的不同结构中发生的生物化学反应。到时候同学们 就会了解到叶绿体的结构是如何与其功能相适应的。下面我们开始活动1，大家先来猜一猜★，光合产物氧气是来自水还是二氧化碳？ 糖类又是由谁生成的呢？可能同学们有的猜是氧气来自于水，有的猜是来自二氧化碳，还有的同学猜可能与两者都有关系。至于糖类可能是水和二氧化碳 共同反应生成的。那答案到底是什么呢？我们如何知道呢？对了，通过实验研究来获取答案。下面我们来看一下科学家是怎么做的实验吧。 4 光合作用原理的部分实验p102 19世纪末，科学界普遍认为，光合作用中，CO2分子的H和O分开，O2被释放出来，C与H2O结合成甲醛，甲醛分子再缩合成糖。 1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，且甲醛不能通过光合作用转化成糖。 1.探索光合作用原理的部分实验 实验一：1937年，英国植物学家希尔(R. Hill)发现，在离体叶绿体的悬浮液中加人铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，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。 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? 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？ 实验二：1941年，美国科学家鲁宾(S. Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素标记的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用的同位素180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。在其他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。 分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论? 光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。 结果：A为O2，B为18O2； 结论： 实验三：1954年，美国科学家阿尔农(D. Amon) 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。 阅读P103-104，完成光合作用光反应和暗反应的反应式书写 光合作用的原理 能量变化 联系 场所 叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体基质 光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类中稳定的化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH 光反应为暗反应提供ADP、pi、NADP+ 先总结一下物质变化过程。光反应中色素吸收光能将水光解产生氧气和氢离子，ADP和Pi在酶的作用下，利用光能形成ATP，同时还有NADP+结合H+和电子，在酶的催化下合成NADPH，暗反应则是CO2与C5合成C3，然后C3接受光反应的产物ATP、DANPH，被还原生成C5或糖类。除此之外，我们再对这两个过程进行一