5.4 光合作用(第2课时)课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修一

复习巩固 绿叶中色素的提取原理？分离原理？ 研磨时加入SiO2、CaCO3的作用分别是什么？ “制备滤纸条”和“画滤液细线”分别注意什么？ 分离色素时为什么不能让滤液细线触及层析液？ 分析色素分离的实验结果 ①绿叶中的4条色素带，自上到下对应的色素种类及颜色。 ②滤纸条上其中含量最多的是？溶解度最大是？ ③实验常见异常现象分析（白皮书115页） 6.叶绿素主要吸收______,类胡萝卜素主要吸收_______。 7.叶绿体中的色素分布在哪？光合作用有关的酶分布在哪？ 预习效果检测 光合作用概念和反应式？ 希尔、鲁宾卡门、阿尔农、卡尔文的实验内容和结论？ 光反应阶段的条件、场所、物质变化、能量变化？ 4. 暗反应阶段的条件、场所、物质变化、能量变化？ 你的疑惑？ 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。 CO2 + H2O （CH2O） + O2 光能 叶绿体 二、光合作用的原理 一、探究光合作用原理的部分实验 1.希尔实验 H2O + Fe3+ (1)希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？为什么？ (2)希尔的实验是否能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？为什么？ Fe2+ + O2 + H+ 希尔实验不能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水,因为该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也并没有直接观察到氧元素的转移。 希尔反应能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应,因为悬浮液中没有合成糖的另一种必需原料——CO2,说明水的光解并非必须与糖的合成相关联。 2.鲁宾和卡门实验 如图是鲁宾和卡门利用小球藻进行光合作用实验的示意图: (1)图中A物质和B物质的相对分子质量之比是多少? 提示:图中A、B物质是氧气,均来自反应物中的H2O。A、B物质分别为O2、18O2,二者的相对分子质量之比为32∶36＝8∶9。 (2)实验结论:光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自 　水　⁠。 水　 3.阿尔农实验1 实验过程:离体叶绿体,加入ADP、Pi,给予光照。发现叶绿体生成ATP,且同时水光解产生氧气。 实验结论:光照下, 　水光解的同时ADP和Pi合成ATP　⁠。 阿尔农实验2 实验过程:离体叶绿体,在黑暗条件下,供给ATP、NADPH和CO2,发现离体叶绿体中有糖类生成。但在没有ATP、NADPH供给的情况下则不能合成糖类。 实验结论:黑暗条件下, 　CO2合成糖类需要ATP和NADPH　⁠。 水光解的同时ADP和Pi合成ATP　 CO2合成糖类需要ATP和NADPH　 二 光合作用的过程--光反应 【自主学习】时间3min 阅读课本P103：第二段和第三段，回答以下问题：1. 光反应场所：______________2. 光合色素吸收的光能，有哪两方面的用途？尝试用反应式表示出来。3.光反应进行需具备哪些条件？ 4. 写出上述反应中产物的去向？5.通过光反应，光能转化为________________________________________ H+ ADP+Pi ATP 酶 光能 O2 NADPH H2O 在光下分解 NADP+ 必须有光：光反应 （类囊体薄膜） 水的光解 （希尔反应） 二 光合作用的过程 光合 色素 ATP的合成 ATP和 NADPH 中活跃的化学能 光能 【自主学习】时间3min 阅读课本P104：第一、二和第三段，回答以下问题： 1.暗反应场所：______________ 2.暗反应分为__________和_____________两步反应；尝试用反应式表达这两步反应。 3.暗反应进行需具备哪些条件？ 4.通过暗反应，能量由_______________________转化为________________ 二 光合作用的过程--暗反应 美国的卡尔文用小球藻进行实验,将其装在一个透明的密闭容器中,他向密闭容器中通入14CO2,当反应进行到5 s时,14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,将反应时间缩短到0.5 s时,14C出现在一种三碳化合物(C3)中。经9年左右的时间,他终于弄清了光合作用中暗反应的碳循环途径。 (1)请用符号和箭头表示碳的转移途径。 ⁠ (2)如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么,请说出可能的实验思路。 提示:不断缩短光照时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析,直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物,该物质即为CO2转化成的第一个产物。 4.卡尔文实验 实验现象:如果光照下突然中断CO2供应,C3浓度急速减少而C5浓度急速增加;突然停止光照,C3浓度急速升高而C5的浓度急速降低。 实验结论: 　C3与C5之间是相互循环的　⁠。 C3与C5之间是相互循环的　 H+ 2C3 CO2 (CH2O) ADP+Pi ATP 酶 参与反应的多种酶 C5 光能 O2 NADPH H2O 在光下分解 酶 NADP+ 必须有光：光反应 （场所：类囊体薄膜） CO2的固定 C3的还原 水的光解 （希尔反应） 有光无光都可：暗反应（卡尔文循环） （场所：叶绿体基质） 二、 光合作用的过程 光合 色素 ATP的合成 ATP和 NADPH 中活跃的化学能 光能 有机物中 稳定的化学能 光能 H2O ① ② ③ ⑥ ⑦ ④ ⑤ CO2 固定 还原 多种酶 参加催化 （CH2O) 水在光下的分解 光反应阶段 暗反应阶段 O2 NADPH ATP C5 C3 ADP+Pi NADP+ 二、 光合作用的过程 课本P106当堂巩固 光反应和暗反应的区别与联系 光反应阶段 暗反应阶段 条件 场所 物质变化 能量转化 联系 光、色素、酶、 有光无光均可、酶 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质中 水的光解； ATP、NADPH的合成 CO2的固定； C3的还原；ATP、NADPH的分解 ATP和 NADPH 中活跃的化学能 光能 ATP和NADPH 中活跃的化学能 有机物中 稳定的化学能 ①物质联系：光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 。 ②能量联系：光反应阶段产生的NADPH和ATP中活跃的化学能转化为暗反应阶段储存在有机物中稳定的化学能。 (1)光合作用过程可以分为两个阶段：②表示______阶段，③表示________阶段。(2)图中表示CO2固定过程的序号是________。(3)写出图中所示物质，B：________；C: ________。(4)②阶段为③阶段提供________和________。(5)经过②和③阶段，A最终转化成储存在________(用图中字母表示)中的化学能。 5．改变全球气候变暖的主要措施是减少CO2等温室气体的排放；植树造林，利用植物的光合作用吸收过多的CO2等。下图是光合作用过程的图解，请据图回答下列问题： 光反应 暗反应 ④ O2 F ATP ATP NADPH 二、 光合作用的原理 1. 写出光合作用总反应式，并标明O元素的转移途径。 2. 若用放射性同位素14C 标记CO2，请写出光合作用过程中14C转移途径。 3.若为一株绿色植物提供放射性同位素标记的H218O，综合考虑光合作用和呼吸作用，则能在哪些物质中检测到18O？试用反应式表示。 【探究活动一】 有氧呼吸 第三阶段 H218O 有氧呼吸 第二阶段 C18O2 (CH218O) 暗反应 H218O 光反应 18O2 二、 光合作用的原理 4. 若突然停止光照，CO2供应正常，短时间内叶绿体中C3和C5含量会发生怎样的变化？ 【探究活动二】 光照停止 （或减弱） NADPH和ATP 合成减少 C3生成速率不变 C3消耗速率减慢 C3含量增加 光照停止 （或减弱） NADPH和ATP 合成减少 C5生成速率减慢 C5消耗速率不变 C5含量减少 二、 光合作用的原理 5.夏季中午，部分气孔关闭后，会导致CO2供应不足，短时间内叶绿体中C3和C5含量 会发生怎样的变化？ 【探究活动二】 CO2供应 不足 C3生成速率减慢 C3含量减少 光照强度不变 C3消耗速率不变 CO2供应 不足 C5消耗速率减慢 C5含量增加 光照强度不变 C5生成速率不变 改变条件对光合作用物质含量变化的影响 ATP和NADPH 三碳化合物 五碳化合物 有机物 突然停止光照 突然增加光照 突然停止CO2供应 突然增加CO2供应 下降 下降 下降 下降 下降 下降 下降 下降 上升 上升 上升 上升 上升 上升 上升 上升 【情境资料拓展】C4植物 在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO2的最初产物是含4个碳的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2（简称C4途径），再进行卡尔文循环（C3途径）。C4途径起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。 思考：1. 若要追踪碳元素进入C4植物后的转移途径，采用的方法是_________________。2.甘蔗、玉米等植物中CO2固定形成的产物是什么？ 3. 若用放射性同位素14C 标记大气中CO2，则在C4植物中 14C的转移途径是什么？ 同位素标记法 CO2首先进入叶肉细胞的叶绿体中，经固定形成初步产物C4，C4进入维管束鞘细胞中释放CO2，CO2再进行卡尔文循环，固定形成三碳化合物。 14CO2 14C4 14C3 14CO2 14C5 (14CH2O) 【情境资料拓展】C4植物 在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO2的最初产物是含4个碳的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2（简称C4途径），再进行卡尔文循环（C3途径）。C4途径起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。 思考：4. CO2进入C4植物体后，最终是在什么细胞中合成淀粉的？ 维管束鞘细胞叶绿体中CO2的来源有哪些？ 5. 在炎热的夏季，C4植物有哪些优势？ 维管束鞘细胞 通过细胞呼吸来自线粒体的CO2和通过C4途径泵进来的CO2 利用CO2的能力强，光合作用速率高，有利于植物在干旱和炎热环境中的生长。 $$