5.4.2 光合作用的原理课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第4节 光合作用的原理 第5章　细胞的能量供应和利用 第2课时 SZ-LWH SZ-LWH 教 公 师 开 课 SZ-LWH SZ-LWH 科学家对光合作用的探索过程。 1 光合作用的过程：光反应和暗反应阶段。 （重难点） 2 SZ-LWH SZ-LWH 2 1 光合作用的概念及反应式 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。   反应式： 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 场所 条件 产物 原料 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？ 产物 SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 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。 2 光合作用原理的探索实验 探讨一　光合作用中O2产生的探索 SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 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。 根据资料1，尝试补充完整希尔的实验表达式。 O2 4H+ 2H2O 光照叶绿体 Fe3+ 得电子 Fe2+ SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 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。 (1)希尔实验可以证明O2来自H2O ，能否确定O2全部来自H2O ？ 不能，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。 SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 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。 (2)希尔实验是否能说明水的光解与糖类合成不是同一个化学反应？ 能，悬浮液中无CO2 ，而糖类的合成需要CO2 中的C元素。 SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 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： 对比实验 3.结论：光合作用产生的 O2 来自于 H2O，不来自 CO2。 SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 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。 光照条件下，水光解的同时，ADP和Pi合成ATP。 (1)根据资料3中实验，你可以得出什么结论？ 探讨二　光合作用中能量的转化 阿尔农实验： SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 资料4　20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻作实验材料，利用同位素示踪法追踪了CO2中C的转移路径。 ①充入一定量的14CO2,光照30秒后检测产物，14C分布于多种化合物中，有C3、C5、C6等化合物。 ②在5秒钟光照后，检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。 ③在几分之一秒光照时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。 探讨三　光合作用中有机物产生 （1）请据此大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径。 1.研究碳的转移途径书本P104第二段 SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，将离体的叶绿体加入具有氢受体(如NADP＋)的水溶液中，在无CO2的条件下给予光照，发现叶绿体有氧气放出，生成NADPH(还原型辅酶Ⅱ)。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。下列相关分析错误的是 A.希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 B.在此过程中，H2O分解产生O2的同时，还生成了NADPH C.光合作用中O2的释放和CO2的利用，是可以暂时分离的 D.光合作用整个过程都直接需要光照 √ SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 光合作用过程的示意图 根据是否需要光能，这些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。 SZ-LWH SZ-LWH 二、光合作用的过程 SZ-LWH SZ-LWH 1 光反应 H2O 类囊体膜 酶 Pi ＋ADP ATP 场所： 条件： 物质变化 能量变化： H+ NADP+ NADPH 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ 色素 + SZ-LWH SZ-LWH 二、光合作用的过程 SZ-LWH SZ-LWH 1 光反应 光（外部）、色素和酶（内部） 叶绿体的类囊体薄膜上 水的光解： 2H2O O2 +4H++4e- 光能 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP 酶 光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能 场所： 条件： 物质变化 能量变化: NADPH的合成： H++NADP++2e- NADPH H2O 类囊体膜 酶 Pi +ADP ATP H+ NADP+ + NADPH 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ 色素 酶 酶 SZ-LWH SZ-LWH 二、光合作用的过程 SZ-LWH SZ-LWH 2 暗反应 CO2 C5 五碳化合物 CO2的固定 三碳化合物 2C3 叶绿体基质 多种酶 糖类 ATP NADPH (CH2O) C3的还原 场所： 条件： 物质变化 能量变化： SZ-LWH SZ-LWH 二、光合作用的过程 SZ-LWH SZ-LWH 2 暗反应 CO2 C5 五碳化合物 CO2的固定 三碳化合物 2C3 叶绿体基质 多种酶 糖类 ATP NADPH (CH2O) C3的还原 叶绿体的基质中 场所： NADPH 、ATP、酶 条件： CO2 的固定： CO2＋C5 2C3 酶 C3 的还原： 活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能 2C3 (CH2O) +C5 酶 糖类 物质变化 能量变化： NADPH、 ATP SZ-LWH SZ-LWH 二、光合作用的过程 SZ-LWH SZ-LWH 光反应阶段 暗反应阶段 条件 场所 物质变化 能量变化 联系 光、色素、酶 不需光、酶、NADPH、ATP 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质中 水的光解； ATP、NADPH的生成 CO2的固定； C3的还原 活跃化学能 光能 活跃化学能 有机物中稳 定化学能 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP； 暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+ 。 3 光反应与暗反应的比较（导学案P114 ） SZ-LWH SZ-LWH 二、光合作用的过程 SZ-LWH SZ-LWH 分析光反应和暗反应的关系,形成系统观 17 尝试构建光合作用过程模型（书本P106练习与检测） ATP NADPH ADP+Pi NADP+ C3 C5 O2 SZ-LWH SZ-LWH 二、光合作用的过程 SZ-LWH SZ-LWH 化能合成作用（书本P106） 概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物的方式。 代表生物：硝化细菌、硫细菌。 能量转化：某些无机物氧化时释放的能量转化为有机物中稳定的化学能。 物质变化：将二氧化碳和水转化为糖类等有机物。 SZ-LWH SZ-LWH 二、光合作用的过程 SZ-LWH SZ-LWH ATP合成酶 拓展：叶绿体类囊体薄膜上能量转化示意图 SZ-LWH SZ-LWH 一、探索光合作用原理的部分实验 SZ-LWH SZ-LWH 如图为放大的类囊体薄膜结构的模式图。PSⅡ和PSⅠ是色素和一些蛋白形成的色素复合体，上面的色素可以吸收光能，分解水产生氧气、氢离子和电子，有的膜蛋白用来传递氢离子，造成膜两侧氢离子具有浓度差；有的膜蛋白传递电子给NADP＋，在某种膜蛋白的催化下合成NADPH；还有的膜蛋白是ATP合成酶，利用膜两侧的氢离子浓度差催化合成ATP。同时，光能转变成的化学能就储存在了ATP和NADPH中。 20 1.光合作用过程的正确顺序是 ①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收光能 ④水的光解 ⑤三碳化合物被还原 A.④③②⑤① B.④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤ √ SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 光合作用 概念 光合作用的过程 光合作用的原理的探索 光反应 暗反应 反应式 希尔 鲁宾和卡门 阿尔农 卡尔文 水的光解 NADPH 和 ATP 的形成 CO2 的固定 C3 的还原 CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 SZ-LWH 课堂小结 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH $$