5.4 光合作用与能量转化（第二课时）课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

光合作用与能量转换 第五章 第四节·第二课时 1 水的光解： H2O 1/2O2 +2e+2H+ 光能 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP 酶 1.场所： 2.条件： 光、色素、酶 3.物质变化 4.能量变化 转变为NADPH、ATP中活跃的 NADP+ +H++2e NADPH NADPH的合成: 酶 光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。 【课前默写】— 光合作用的原理 类囊体薄膜 叶绿体内的 上 光能 化学能 2 光合作用分为需要光的光反应和有光无光都能进行的暗反应 光照7.5s，黑暗7.5s，光暗交替共135s 连续光照135s → 光合产物量：a → 光合产物量：0.7a A组 B组 光合作用只需要光反应吗？ 【课前导入】— 光合作用的原理 课标要求 核心素养 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能。 1.生命观念：建立生命的物质能量观。 2.科学思维：建构光反应和暗反应的过程模型，理解二者之间的关系，培养科学建模的能力。 CO2 + H2O* （CH2O)+O2* 光能 叶绿体 光合作用总反应式： 暗反应阶段，CO2是如何转变成糖类的呢? 【资料1 】离体叶绿体实验过程及结果 组别 条件 过程 现象 1 黑暗 提供CO2，NADPH、ATP 产生(CH2O) 2 黑暗 提供CO2，不提供NADPH、ATP 不产生(CH2O) 3 光照 提供CO2，不提供NADPH、ATP 产生(CH2O) 结论：CO2转化成(CH2O)需要_____反应提供_________和______ 。 光 NADPH ATP 在暗反应阶段， CO2是如何转变成糖类的呢？ 如果想知道CO2中碳元素在暗反应阶段是如何转移的，有什么方法吗？ ①给小球藻通14CO2，光下培养 ②杀死细胞，终止光合作用 ③提取溶液中的物质，用纸层析法使这些物质分离 ④对滤纸进行放射性显影，确定滤纸上具有放射性的位置 C14同位素标记法 ⑤剪下这部分滤纸，溶解，提取放射性物质并进行化学鉴定 一、科学史探究———探索暗反应过程 卡尔文实验（一） 缩短光照时间 如何探究CO2转化的第一个产物是什么, 为什么？ 光照30s取样时产生的放射性物质 资料2 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做了这样的实验： 情境1：向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物，有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖（ C6 ）。（小球藻是一种单细胞的绿藻） P104左侧相关信息： C5：核酮糖─ 1 ,5 ─二磷酸，即RuBP C3： 3─磷酸甘油酸 资料2 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做了这样的实验： 情境2：反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的C5化合物和C6化合物；缩短工作时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中在一种C3化合物上。 1.大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径。 光照5s取样时产生的放射性物质同时出现14C5、14C6 溶解，化学分析，表明是3-磷酸甘油酸（C3） 三碳 化合物 光照0.5s取样时产生的放射性物质 多种产物： C3、C5、C6等 CO2是如何转变成C3的呢？ C3 C5 (CH2O) CO2 C5 C3 2.CO2与什么物质结合形成C3? CO2与C5结合形成C3化合物 资料3 卡尔文实验（二） 实验现象：在有光照和CO2供应情况下， C3 和C5浓度很快达到饱和并保持稳定；如果光照下突然中断CO2供应，C3急剧减少而C5量增加。 CO2的固定 资料3 卡尔文实验（二） 实验现象：在有光照和CO2供应情况下， C3 和C5浓度很快达到饱和并保持稳定；如果CO2供应不变突然停止光照，C3浓度急速升高而C5 ,C6的浓度急速降低。 NADPH和ATP C3的还原 3.CO2转化成有机物的过程中哪一阶段受阻? O2 2C3 CO2 C5 NADPH ATP ADP+Pi NADP+ 二、小组合作建构光合作用模型图——结合课本104页相关资料 类囊体膜上的色素 类囊体薄膜 叶绿体基质 H2O 光能 ATP和NADPH中 活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 光能 能量变化： 需要CO2、多种酶、NADPH、ATP 1.场所： 2.条件： 3.物质变化 4.能量变化 N