5.4 光合作用的原理和应用(第1课时)-【省心备课】2024-2025学年高一生物同步教学精品课件（人教版2019必修1）

第5章 细胞的能量供应与利用 第4节 光合作用与能量转化（第3课时） 生物不仅受到非生物因素影响，还受到生物因素影响 1.概念：指绿色植物通过 ，利用光能，把 转化成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 CO2+H2O* (CH2O)+O2* 叶绿体 光能 光合作用释放的氧气是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ 我们先来分析科学家做过的一些实验。 2.反应式： 6CO2+12H2O* C6H12O6+6H2O+6O2* 叶绿体 光能 光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖，都是糖类，可使用（CH2O）表示糖类。 光合作用的概念及反应式 1 一、探索光合作用原理的实验 CO2 O2 C + H2O 甲醛 多个缩合 糖类 很多年来，人们一直以为： 甲醛→糖 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类。 一、探索光合作用原理的实验 光合作用原理的部分探索历程 2 初步判断： 氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。 19世纪末 1928年 应该注意到光合作用反应式中所有的反应物和产物都含有氧，而上面反应式并没有指出释放的O2是来自CO2还是H2O。 很多年来，人们一直以为光能将CO2分解成O2和C，C与H2O结合成（CH2O） 3 1937年 希尔反应 结果：叶绿体有O2释放 推测：叶绿体中水的光解产生了氧气。 离体的叶绿体悬浮液（有H2O，没有CO2） 铁盐 （或其他氧化剂） O2 1.希尔的实验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？ 不能，没有排除叶绿体中其他物质干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 2.希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？ 能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 一、探索光合作用原理的实验 光合作用原理的部分探索历程 2 水的光解产生氧气的化学反应称为希尔反应 H2O 离体叶绿体 光能 O2 (2) 希尔： 水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段 1941年 鲁宾和卡门实验 ③指标：检测相对分子质量判断：O2（32）、18O2（36） 二者的相对分子质量之比为32∶36＝8∶9。 ②不能通过检测放射性判断。 18O2是无放射性的同位素 一、探索光合作用原理的实验 光合作用原理的部分探索历程 2 ①对比实验： 两组都是实验组。 注意： 结论：光合作用产生的O2全部来自于 H2O，不来自 CO2。 (3)、1941年，鲁宾和卡门： 同位素标记法 光照射下的 小球藻悬液 CO2 H2O C18O2 H218O 18O2 O2 1954年 阿尔农实验 1957年 叶绿体合成ATP的过程，总是与水的光解相伴随。 光照下，叶绿体可合成ATP。 发现： H2O O2 + NADPH+ 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 一、探索光合作用原理的实验 光合作用原理的部分探索历程 2 即在光下叶绿体内同时进行两个反应。 光照 ATP 水 光解 结论：光照下，水光解同时ADP和Pi合成ATP。 × [辨正误]P94 (1)鲁宾、卡门运用了放射性同位素18O研究了光合作用中氧气的来源。( ) 提示：18O是稳定性同位素，不具有放射性。 (2)希尔的实验说明了植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水。( ) 提示：鲁宾、卡门的实验发现光合作用中O2来源于H2O。 × 一、光合作用的探究历程 自主梳理 目录 3H标记的亮氨酸 豚鼠胰腺的腺泡细胞 注射 观察细胞中放射性标记物先后出现的部位。 附着有核糖体的内质网上 高尔基体 细胞膜附近的囊泡及细胞外 　　 3．实验过程与结果　 二、细胞器之间的协调配合 （ 具有放射性同位素3H ） （放射性）同位素标记法 C 1.(2024·广东佛山质检)二十世纪，科学家希尔曾做过如图实验，有关实验的分析错误的是(　　)P94 A.装置b中气泡内的气体是 氧气 B.实验表明光合作用的场所 是叶绿体 C.c中无气泡产生是因为缺乏二氧化碳 D.实验表明光照是光合作用的必要条件 光照 随堂检测 01 02 03 04 05 目录 06 C 2.(2024·山西太原高一期末)下列关于科学家对光合作用的探索历程的叙述，错误的是(　　) A.恩格尔曼以水绵为实验材料，证明光合作用发生在叶绿体的受光部位 B.希尔以离体叶绿体为实验材料，发现其在适当条件下可以发生水的光解并产生氧气 C.鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，证明光合作用释放的氧气来自二氧化碳 D.阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随 解析:鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，证明光合作用释放的氧气来自水，C错误。 合作探究 目录 一、光合作用的探究历程 二、光合作用的过程 光反应阶段和暗反应阶段P103-104 上述实验表明，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。 根据是否需要光能，化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。 光反应阶段： 必须有光才能进行 场所： 叶绿体类囊体薄膜上 暗反应阶段： （碳反应/卡尔文循环） 有没有光都可以进行 场所： 叶绿体基质中 (1)光反应 类囊体薄膜 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 NADPH 酶 （氧化型辅酶Ⅱ） （还原型辅酶Ⅱ） 条件： 光、色素、酶 场所： 类囊体薄膜 物质转化 水 的 光 解： ATP的合成： NADP+ + H+ +2e- NADPH 酶 光能 能量转化: ATP、NADPH中活跃的化学能 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 H+ NADPH的合成： H2O H+ + O2+能量 光 色素 (2)暗反应 循坏+卡尔文发现： 卡尔文循环 CO2固定到植物有机 物中去叫CO2的固定 有机物中稳定化学能 ATP、NADPH中活跃化学能 ADP+Pi ATP NADP+ 能量 C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 能量 条件： 场所： 叶绿体基质中 有光无光都可以，多种酶等 CO2的固定： C3 的 还 原： 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH CO2＋C5 2C3 酶 物质转化 能量转化： 2.光反应与暗反应的比较P95 类囊体的薄膜上 叶绿体基质中 不直接依赖光 NADPH ATP （CH2O） 二、光合作用的过程 自主梳理 目录 光合作用总过程： H2O O2 H+ NADP+ ATP CO2 2C3 C5 光反应 暗反应 (CH2O) NADPH ADP+Pi 笔记：光反应产生的ATP只能用于暗反应 （易错：并非用于各项生命活动） 光反应阶段 （叶绿体类囊体薄膜） 必须有光才能进行 暗反应阶段 （叶绿体基质） 有没有光都可进行 ADP+Pi NADP+ CO2 2C3 C5 （CH2O） 多种酶 参加催化 固 定 还 原 ATP NADPH 光能 叶绿体 中的色素 O2 水的光解 H2O 光合作用总过程： ①水的光解 ②ATP的合成 ①CO2的固定 ②C3的还原 能量转换：笔记 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 即时突破：P106 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+ ？ ？ 色素和酶 O2 NADPH NADP+ ATP ADP+Pi C5 水在光下的分解 固定 还原 CO2 2C3 H2O 光能 (CH2O) 笔记：暗反应不直接需要光，但如果没有光，光反应停止后，暗反应很快也停止 即时突破：P106 色素和酶 O2 NADPH NADP+ ATP ADP+Pi C5 水在光下的分解 固定 还原 CO2 C3 1.NADPH和ATP的移动途径是什么？ 2.NADP+和ADP的移动途径呢？ 3.NADPH的作用？ 从类囊体薄膜到叶绿体基质 从叶绿体基质到类囊体薄膜 ①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量 H2O 光能 (CH2O) 【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 教材P101 练习与应用 × √ D × 本节小结 光合作用总反应式： CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O） + O2 光反应： 暗反应： ①水的光解：2H2O→4NADPH+O2 ②ATP的合成：ADP+Pi+能量→ATP 酶 ①CO2的固定：CO2 +C5→2C3 ②C3的还原：2C3 (CH2O)+C5 酶 酶 ATP、NADPH 标出光合作用中各元素的去向 创新P96 CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 （1）H2O 光反应 18O2 NADPH 暗反应 （CH2O) （2）14CO2 固定 14C3 （14CH2O) 7ban × √ [辨正误]95 (1)光合作用的光反应和暗反应在叶绿体的不同部位进行。( ) (2)光合作用制造的有机物中的氧来自水。( ) (3)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。( ) × 类囊体薄膜 叶绿体基质 氧气中的氧来自H2O 有机物中的氧来自CO2 (4)光合作用中光反应必须有光才可进行，暗反应没有光也可长时间进行。( ) 提示：暗反应需要光反应提供NADPH和ATP，没有光，暗反应不能长时间进行。 × 二、光合作用的过程 自主梳理 目录 光反应阶段 （叶绿体类囊体薄膜） 必须有光才能进行 暗反应阶段 （叶绿体基质） 有没有光都可进行 ADP+Pi NADP+ CO2 2C3 C5 （CH2O） 多种酶 参加催化 固 定 还 原 ATP NADPH 光能 叶绿体 中的色素 O2 水的光解 H2O 光合作用总过程： ①水的光解 ②ATP的合成 ①CO2的固定 ②C3的还原 【 学以致用 】 B 3.(2024·广东汕头期中)如图为高等植物光合作用过程图解，其中①②③④表示物质，Ⅰ、Ⅱ表示过程。下列说法错误的是(　　)P96 A.过程Ⅱ发生于叶绿体基质中；过程Ⅰ发生于叶绿体类囊体薄膜上 B.图示①～④依次为NADH、ATP、CO2、(CH2O) C.弱光条件下植物没有释放O2，但植物可进行光合作用 D.在水稻开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降 ①NADPH ②ATP ③CO2 ④（CH2O） 光反应（类囊体薄膜） 暗反应（叶绿体基质） 合作探究 目录 二、光合作用的过程 A 5.(2024·黑龙江哈尔滨期中)如图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质。下列相关叙述正确的是(　　)P97 A.物质a表示NADPH B.物质b表示C3 C.阶段Ⅰ表示暗反应 D.阶段Ⅱ在叶绿体中的类囊体膜上发生 a.NADPH b.ATP ATP 光 Ⅰ 类囊体薄膜 叶绿体基质 04 05 03 02 01 随堂检测 目录 06 C 6.(2024·云南昆明期中)下列有关探究光合作用过程的描述，正确的是(　　) A.希尔将离体叶绿体放在适宜条件下，发生水的光解、产生氧气，并说明了氧气全部来自水 B.载有水绵和需氧细菌的临时装片，用透过三棱镜的光照射一段时间，绿光区域聚集细菌最多 D.向小球藻提供14CO2，光照一段时间，14C5化合物先于14C3化合物出现 04 03 02 01 随堂检测 目录 06 05 4.(2024·江苏苏州调研)如图是光合作用的光反应示意图，据图分析下列叙述错误的是(　　)P96 A.由图可知PS Ⅰ和PS Ⅱ位于类囊体的薄膜上 B.从物质变化的角度分析，光反应为暗反应提 供了ATP、NADPH C.由图可知电子(e－)的最初供体为H2O D.从图中ATP的产生机制可判断膜内H＋浓度小于膜外 D 合作探究 目录 二、光合作用的过程 D 2.(2024·重庆一中检测)对光合作用的研究发现：叶绿体接受光照后，类囊体腔内的pH明显下降。下列有关该现象的原因叙述正确的是(　　)P97 A.NADPH分解释放H＋引起 B.大量CO2进入叶绿体基质引起 C.与ATP水解后产生磷酸有关 D.该现象与H2O的光解有关 C3的还原 01 02 随堂检测 03 04 05 目录 06 项目 光反应 暗反应 场所 ______________________ ______________________ 条件 需光 ____________ 物质 变化 2H2Oeq \o(――→,\s\up7(光能))4H＋＋O2＋4e－；NADP＋＋ H＋＋2e－eq \o(――→,\s\up17(酶))__________；ADP＋Pi＋能量eq \o(――→,\s\up17(酶))________ CO2＋C5eq \o(――→,\s\up17(酶))2C3； 2C3eq \o(―――――→,\s\up19(NADPH、ATP),\s\do15(酶))______＋C5 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.46 C.向绿色植物提供Heq \o\al(18,2)O和CO2，光照一段时间，释放的气体含有18O2 $$