5.4.2光合作用的原理和应用课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

光合作用与能量转化 (第1课时) 第4节第2课时 光合作用的原理 目 标 CONTENTS 通过构建光合作用模型,从物质与能量观的角度,阐明光合作用过程中物质变化与能量变化的过程,说明光合作用的原理,形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的观点。 通过对光反应与暗反应过程的比较归纳,理清光反应与暗反应的区别与联系,说明光合作用的意义。 通过对探索光合作用原理相关实验的资料分析,构建光合作用的概念模型。 01 02 03 绿色植物通过 ,利用 ,将 转 化成 ,并且释放出 的过程。 1.概念: 叶绿体 光能 二氧化碳和水 储存着能量的有机物 氧气 2.反应式: 注:(CH2O)表示糖类, 光合作用产物一部分是淀粉,一部分是蔗糖。(P104) CO2 + H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 一、光合作用 叶绿体是如何将光能转化为化学能? 又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的?? 光合作用释放的氧气,是来自原料中的水还是二氧化碳呢? 19世纪末,科学界认为,光合作用中,CO2分子的C和O被分开,O2被释放,C与H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。 1928年,科学家发现甲醛对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。 资料一 不能通过光合作用实现 自主阅读:阅读课本P102思考 .讨论,标注出每个实验的关键语句。 二、探究光合作用原理的部分实验 资料二:希尔反应 1937年,英国植物学家希尔发现,在离体的叶绿体的悬浮液(有H2O没有CO2)加入含有铁盐或其他氧化剂,给予光照会释放出氧气。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。 1/2 O2 2H+ 离体的叶绿体 悬浮液 光合作用产生的氧气中的氧到底来自水还是同时来自水和二氧化碳?-接着看到下一位科学家的实验 5 资料二:希尔反应 1937年,英国植物学家希尔发现,在离体的叶绿体的悬浮液(有H2O没有CO2)加入含有铁盐或其他氧化剂,给予光照会释放出氧气。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、希尔实验说明水的光解产生氧气,是否说明光合作用产生的氧气 中的氧元素全部来自水? 2、希尔的实验能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 不能说明,该实验未排除叶绿体中其它物质的干扰, 也未直接观察到氧元素的转移。 能说明,悬浮液中无合成糖的必需原料CO2,说明水的光解并非必需与糖的合成相关联。暗示希尔反应是一个相对独立的阶段。 光合作用产生的氧气中的氧到底来自水还是同时来自水和二氧化碳?-接着看到下一位科学家的实验 6 资料三、鲁宾和卡门 希尔的实验中没有直接观察到氧元素的转移,那么,如何观察元素的转移?我们有没有学过什么科学方法可以做到这一点呢? 同位素标记法 现在我们要研究的是氧原子在光合作用过程中的转移过程,应该用什么同位素来标记什么物质?如何设置对照? 一组用18O标记二氧化碳,水不做标记; 另一组用 18O 标记水,二氧化碳不做标记。 光合作用产生的氧气中的氧到底来自水还是同时来自水和二氧化碳?-接着看到下一位科学家的实验 7 资料三、鲁宾和卡门 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。 CO2 H218O 光照射下的小球藻悬液 C18O2 H2O 18O2 O2 讨论3:分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论? 光合作用释放的O2中的氧元素全部来源于H2O,而并不来源于CO2 光合作用产生的氧气中的氧到底来自水还是同时来自水和二氧化碳?-接着看到下一位科学家的实验 8 资料三、鲁宾和卡门 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。 CO2 H218O 光照射下的小球藻悬液 C18O2 H2O 18O2 O2 延伸思考2:该实验有对照组吗?满足对照原则吗? 无单独对照组 实验组相互对照(对比实验) 延伸思考1:如何判断实验结果是释放的18O2还是O2? 通过检测相对分子质量判断:O2(32)、18O2(36) 注意:不能通过检测放射性判断:18O是无放射性的同位素 光合作用产生的氧气中的氧到底来自水还是同时来自水和二氧化碳?-接着看到下一位科学家的实验 9 资料四、阿尔农 讨论4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 H2O 1/2 O2 + 2H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 1954年,美国科学家阿尔农(D. Arnon)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。 光照 ATP 水 光解 O2 光合作用产生的氧气中的氧到底来自水还是同时来自水和二氧化碳?-接着看到下一位科学家的实验 10 19世纪末 甲醛 糖 1928年 甲醛对植物有毒 不能通过光合作用转化成糖 1937