【情境课堂】5.4 光合作用与能量转化（二、光合作用的原理） -【情境课堂】2024-2025学年高一生物同步教学课件（人教版2019必修1）

光合作用与能量转化 第五章 第 4 节 第五章 细胞的能量供应和利用 本节聚焦 光合作用是怎样进行的？ 光合作用过程中物质变化与能量转化有什么关系？ 光合作用原理在生产中有哪些应用？ （共3课时） 二 光合作用的原理和应用 情 境 “空气变馒头” 喝西北风管饱要成真啦！ 自然界中的植物通过光合作用合成淀粉等有机物，其过程非常繁琐，具体是怎样的呢？ 思考： 1.光合作用反应式： ； 2.光合作用一定要叶绿体参与吗？ 3.光合作用释放的氧气是来自原料中的水还是 二氧化碳呢？ 光合作用指绿色植物通过 ，利用 ，将 和 转化成 ，并且 的过程。 叶绿体 光能 二氧化碳 水 储存着能量的有机物 释放出氧气 CO2＋H2O （CH2O）＋O2 光能 叶绿体 不一定，蓝细菌也可以进行光合作用。 （糖类） 【探索新知1】 一、光合作用的概念和反应式 实验验证 1.希尔实验能否说明水的光解与糖的 合成不是一个化学反应？ 2.希尔实验说明水的光解产生氧气， 能否确定氧气中的氧元素全部来自水？ 3.若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？ 【探索新知2】 二、光合作用的原理 资料1：1937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H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出O2。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。 【任务①】 探索光合作用原理的部分实验，分析实验结果： 不能，实验没有排除其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。 采用同位素标记法，可用18O分别标记H2O和CO2中的氧元素进行实验。 能说明 【探索新知2】 二、光合作用的原理 【任务①】 探索光合作用原理的部分实验，分析实验结果： 资料2：1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法研究了光合作用中O2的来源，他们用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： 甲组 乙组 18O H218O C18O2 C18O2 H2O O2 H218O CO2 18O2 1.甲组和乙组实验形成一组什么实验？2.本实验可得出什么结论？ 对比实验 光合作用释放的氧全部来自水，不来源于CO2 【探索新知2】 二、光合作用的原理 【任务①】 探索光合作用原理的部分实验，分析实验结果： 资料3：1954年，美国科学家阿尔农等用游离的叶绿体做实验。在给叶绿体光照时发现，当向反应体系供给ADP、Pi时，体系中就会有ATP的产生。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 1.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 2.上述三个实验共同表明了什么？ 光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。　 【探索新知2】 二、光合作用的原理 【任务①】 探索光合作用原理的部分实验，分析实验结果： 资料4：20世纪40年代，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14CO2,一开始，14C出现在一种三碳化合物(C3)中，接着,14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,经9年左右的时间,他终于弄清了光合作用中的碳循环途径。 1.请用符号和箭头表示碳的转移途径。 【例1】下列关于探究光合作用原理实验的叙述,错误的是(　　) A.恩格尔曼利用水绵和好氧细菌为材料,证明光合作用的场所是叶绿体 B.希尔证明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解,产生氧气 C.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2,证明光合作用产生的氧来自水 D.阿尔农发现水的光解过程产生ATP 对点练习 D 【例2】下图为探究光合作用中氧气来源的实验示意图,图中A物质和B物质的相对分子质量之比是(　　) A. 1∶2　　　　　　 B. 2∶1 C. 8∶9 D. 9∶8 对点练习 C 【探索新知2】 二、光合作用的原理 【任务②】 结合课本P103，总结光合作用的过程： 1.根据是否需要光能，光合作用分为 和 两个阶段。 光反应 暗反应 （碳反应） ①光反应阶段 才能进行， 在 进行； ②暗反应阶段 ， 在 进行。 类囊体的薄膜上 叶绿体的基质中 必须有光 不直接依赖光 【探索新知2】 二、光合作用的原理 【任务②】 结合课本和视频，总结光合作用的过程： B A C E F NADPH ATP 光合色素 D G H C5 C3 ADP+Pi NADP+ O2 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ H+、e- 2.以下字母代表什么含义？（对应课本P106图） 释放能量 过程 光反应 暗反应 场所 条件 、 和酶 多种酶 原料 、NADP+、ADP、Pi NADPH、ATP、 ； 产物 、ADP、Pi、NADP+ 物质 变化 ① : ② :ADP+Pi ATP ① :CO2+C5 2C3 ② :2C3 (CH2O)+C5 能量 转化 光能→ ATP和NADPH中活跃的化学能→ 【探索新知2】 二、光合作用的原理 【任务③】 结合课本，完成表格： ATP和NADPH中活跃的化学能 (CH2O)中稳定的化学能 类囊体薄膜 叶绿体基质 光 色素 H2O CO2 NADPH、ATP、O2 (CH2O) 水的光解 ATP的合成 CO2的固定 C3的还原 1.NADPH和ATP的移动途径是什么？ NADP+和ADP的移动途径呢？ 2.光反应产生的ATP能用于植物体 的各项生命活动吗？ 3.各元素的去向？ 4.若暗反应被阻断，植物能独立进行光反应吗？ 由此可见光反应和暗反应的关系是？ 从类囊体薄膜转移到叶绿体基质; 从叶绿体基质转移到类囊体薄膜。 不能 【探索新知2】 二、光合作用的原理 【任务④】 结合课本图，拓展思考问题： ① H 的转移： H2O → NADPH→ (CH2O ) ② C 的转移： CO2 → C3 →（CH2O） ③ O 的转移： CO2 → C3 →（CH2O） H2O → O2 光反应为暗反应提供_______________； 暗反应为光反应提供_______________。 NADPH和ATP ADP、Pi和NADP+ 一般用于暗反应和叶绿体的生命活动 【例3】(2022·广东普宁)如图为叶绿体结构与功能示意图,下列说法正确的 是(　　) A.结构A中的能量变化是光能转变为 NADPH和ATP中活跃的化学能 B.供给14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C5→甲→C3 C.结构A释放的O2可进入线粒体中,参与有氧呼吸第二阶段的反应 D.如果突然停止CO2的供应,短时间内C3的含量将会增加 A 对点练习 项目 光照由弱变强、CO2供应不变 光照由强变弱、CO2供应不变 光照不变、CO2由少变多 光照不变、CO2由多变少 C3 C5 NADPH 和ATP ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ 根据图中物质的来源和去路分析表格内各物质的相对含量在短时间的含量变化： 思维拓展 光照与CO2浓度变化引起的物质变化 【例4】正常生长的绿藻光照培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩住,此后绿藻细胞的叶绿体内不能发生的现象是(　　) A.O2的产生停止 B.ATP含量上升 C.C5的生成减慢 D.C3的还原减慢 对点练习 B 教材P101 练习与应用 × √ D × 1.光合作用反应式： 2.下列序号代表的物质： B A C E F NADPH ATP 光合色素 D G H C5 C3 ADP+Pi NADP+ O2 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ H+、e- I J 光反应阶段 暗反应阶段 下节课前提问 光合作用的原理 Lavf58.76.100 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.46 $$