第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理和应用（课件PPT）-【金榜题名】2026-2027学年高一生物必修第一册同步学案（人教版2019）

第5章　细胞的能量供应和利用 第4节　光合作用与能量转化 第2课时　光合作用的原理和应用 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 目录 contents Part 01 一、基础梳理 Part 02 二、基础梳理 Part 03 随堂演练 Part 04 课时作业（二十） 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 一、光合作用的原理 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 一、基础梳理 返回导航 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 叶绿体 光能 CO2 H2O O2 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 糖 氧气 H2O ATP 水的光解 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 叶绿体类囊体的薄膜 光 色素 O2 ATP 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 ATP 叶绿体基质 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 C5 2C3 (CH2O) ATP (CH2O) 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 二、光合作用原理的应用 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 返回导航 二、基础梳理 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 糖类 下沉 上浮 上浮 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 CO2 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 较多 较少 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 越多 不断增强 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 返回导航 随 堂 演 练 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 谢谢观看 第5章　细胞的能量供应和利用 返回导航 1 课标要求 素养要求 1.理解探索光合作用原理的部分实验的原理和结论，阐明光合作用的原理及光反应与暗反应的关系。 2.尝试探究环境因素对光合作用强度的影响。 3.举例说出光合作用原理的应用。 1.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。 2.社会责任：通过观察、搜集，用所学知识分析光合作用原理在农业生产中的应用。 1．光合作用的概念 (1)场所：绿色植物的______中。 (2)能量转化：____→储存在有机物中的化学能。 (3)物质转化：________和________→有机物和______。 2．反应式：__________________________________。 CO2＋H2Oeq \o(――→,\s\up17(光能),\s\do15(叶绿体))(CH2O)＋O2 3．光合作用原理的探索部分实验 (1)19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛分子缩合成__。 (2)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，在光照下可以释放出____。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生的光解、产生氧气的化学反应称为希尔反应。 (3)1941年鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，证明了光合作用释放的O2全部来自_______。 (4)1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成______，这一过程总是与________相伴随。 4．光合作用的过程 (1)光反应阶段 ①场所：在__________________上进行。 ②条件：必须有__、叶绿体中的____和酶。 ③过程 a．水的光解：2H2Oeq \o(――→,\s\up17(光能),\s\do15(　))4NADPH＋_____； b．ATP的生成：ADP＋Pieq \o(――→,\s\up17(光能),\s\do15(酶))______。 ④能量转变： (2)暗反应阶段 ①场所：在__________中进行。 ②条件：有光无光均可，需要多种酶参与。 ③过程 a．CO2的固定：CO2＋_______eq \o(――→,\s\up17(酶),\s\do15(　))_________； b．C3的还原：2C3＋NADPHeq \o(――→,\s\up17(ATP),\s\do15(酶))________________＋C5。 ④能量转变：______中活跃的化学能和NADPH中部分能量→_______________中稳定的化学能。 (3)光反应与暗反应的联系 ①光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋。 ②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。总之，光反应是暗反应所需物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。 【正误判断】 (1)整个光合作用过程中，能量的转化是光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能(　　) (2)光合作用释放的O2都来自水(　　) (3)光反应的场所是叶绿体中的类囊体薄膜，光反应产生的O2、ATP和NADPH都用于暗反应(　　) (4)暗反应包括CO2的固定和C3的还原，两个阶段都在叶绿体基质中进行(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√ 【深化探究】 1．鲁宾和卡门的实验 (1)实验方法： ______________________________________________。 (2)图中的A、B物质分别表示：A：________，B：________。 (2)图中的A、B物质分别表示：A：________，B：________。 (3)在鲁宾和卡门的实验中，用18O同时标记的物质是________。不能同时标记的原因：________________________________________________。 (4)鲁宾和卡门的实验结论是___________________________________。 答案：(1)同位素标记法　(2)O2　18O2　(3)H2O或CO2　若同时标记H2O和CO2，则不能区分产物O2中的氧元素是来自H2O还是CO2　(4)光合作用释放的氧气全部来自水，而不是二氧化碳 2．根据光合作用的过程图，请分析回答： (1)光反应进行的条件有哪些？其反应物和产物有哪些？暗反应进行的条件有哪些？ 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ (2)光合作用中各元素的去向是怎样的(在反应式中用箭头表示)? 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ 答案：(1)光反应阶段的条件：光照、水、酶、色素等 反应物：H2O、ADP、Pi； 产物：O2、NADPH和ATP 暗反应阶段的条件：CO2、光反应阶段产生的ATP和NADPH、多种酶的催化 (2) 3．光反应和暗反应的相互关系 (1)光反应与暗反应在物质变化方面存在什么联系？ 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ (2)在无光条件下，暗反应能否长期进行？若暗反应停 止，光反应能否持续进行？ 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ 答案：(1)光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。 (2)①不能。因为无光条件下，光反应不能进行，光反应的产物ATP和[H]减少，不能满足暗反应的需求，暗反应将停止进行。 ②不能。暗反应停止，光反应产生的ATP和[H]积累过多，抑制光反应的进行。 1．光合作用的强度 概念：植物在单位时间内通过光合作用制造____的数量。 2．探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中____，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会____。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片____的数量越多。 (2)实验流程 ①打出圆形小叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝0.6 cm)小圆形叶片 　↓ ②抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体(O2等)，可重复2～3次 　↓ ③圆形小叶片沉到水底：将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底 　↓ ④强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入富含____的清水，各放入10片圆形小叶片，用强、中、弱三种光照分别照射 　↓ ⑤观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量 (3)实验结果及结论 ①实验结果： 　　项目 烧杯　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起 的数量 甲 10片 20 mL 强 最多 乙 10片 20 mL 中 ____ 丙 10片 20 mL 弱 ____ ②实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量____，说明在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度________。 3．影响光合作用因素的曲线分析 (1)光照强度 下图为光照强度与绿色植物光合作用强度的关系曲线，分析该图并回答下列问题： ①图中CO2的吸收量和释放量分别表示什么意义？ 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ ②图中A、B、C点代表的意义分别是什么？ 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ ③分析A→B、B→C′区间细胞呼吸和光合作用的强度的大小。 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ ④C′点前后限制光合作用的主要因素。 C′点之前：________。 C′点之后：主要是温度和CO2浓度等。 (2)CO2浓度 ①走势分析：图甲和图乙都表示在一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增加而________，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用强度不再增加。 ②关键点分析：图甲中A点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度，即________；图乙中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图甲和图乙中的B和B′点都表示CO2饱和点。 (3)温度 ①影响原理：温度通过影响________来影响光合作用强度。 ②曲线分析：B点对应的温度是________，此时光合作用最强，高于或低于此温度，光合作用强度都会下降。 答案：(1)①CO2的吸收量表示绿色植物的光合作用从外界吸收CO2的量；CO2的释放量表示自身呼吸作用释放到外界的CO2的量。 ②A：光照强度为0，植物不进行光合作用，此时CO2的释放量可表示细胞呼吸速率 B：光补偿点，呼吸作用释放到外界的CO2量为0，光合作用从外界吸收的CO2量也为0，此时光合作用强度等于呼吸作用强度。 C：光饱和点 ③A→B：呼吸作用强度大于光合作用强度 B→C′：光合作用强度大于呼吸作用强度 ④光照强度 (2)①增加　②CO2补偿点 (3)①酶的活性　②最适温度 【正误判断】 (1)CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的(　　) (2)光照强度影响光合作用但光质不影响(　　) (3)温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)× 【深化探究】 (1)从光照强度角度考虑，遭遇连续阴雨天气，如何提高温室大棚蔬菜产量？ 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ 答案：遭遇连续阴雨天气时，光照强度较弱，适当补充光照可以提高蔬菜产量。 (2)从温度方面考虑，如何能有效提高大棚蔬菜的产量？ 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ 答案：白天适当提高温度，保证光合速率较大；晚上适当降低温度，来适当降低呼吸速率，从而保证有机物积累较多，提高蔬菜的产量。 (3)从CO2浓度方面考虑，为何施用农家肥可以提高庄稼产量？ 答：_________________________________________________________ ________________________________________________________________ 答案：农家肥中富含有机物，经微生物细胞呼吸时可为庄稼生长提供较高浓度的CO2，因此可以提高庄稼产量。 【学习小结】 1．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。下列相关叙述中正确的是(　　) A．阶段Ⅰ表示暗反应 B．阶段Ⅱ表示光反应 C．物质a表示NADPH D．物质b表示C3 C　水是在光反应阶段被利用的，CO2是在暗反应阶段被利用的，由此可确定I、Ⅱ分别为光反应和暗反应阶段；根据光反应和暗反应的关系及ATP与ADP相互转化的特点，可确定a、b分别为NADPH和ATP。 2．希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应是：H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是(　　) A．光合作用释放的O2来自水而不是CO2 B．NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上 C．希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程 D．光合作用的光反应过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH B　从希尔反应和阿尔农发现，得不到信息：NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上，B错误。 3．如图是光合作用过程的图解，其中A～G代表物质，a、b、c代表生理过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．图中a过程发生在类囊体薄膜上 B．若光照突然停止，短时间内叶绿体中F的含量会增加 C．c过程是CO2固定，发生在叶绿体基质中 D．E接受C和 NADPH释放的能量并被 NADPH还原 B　F为C5，若光照突然停止，光反应停止，ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，形成的C5减少，CO2量不变，固定过程消耗的C5不变，短时间内叶绿体中C5的含量会减少，B错误。 4．光合作用的产物葡萄糖分子中的碳、氢、氧分别来自(　　) A．二氧化碳、反应物水、产物水 B．二氧化碳、二氧化碳、反应物水 C．二氧化碳、反应物水、反应物水 D．二氧化碳、反应物水、二氧化碳 D　光合作用的原料为二氧化碳和水，则产物葡萄糖分子中的碳来源于二氧化碳、氢来源于水；水在光反应中生成NADPH和氧气，即水中的氧全部生成氧气，故葡萄糖分子中的氧来源于二氧化碳。 5．如图展示了某植物的光合作用过程，蔗糖是光合产物从叶片向各器官移动的主要形式。下列叙述错误的是(　　) A．磷酸丙糖有三个去向，用于合成蔗糖、淀粉和C5 B．适当降低淀粉合成量，增加蔗糖合成量，有利于小麦提高产量 C．可采取适当增施磷肥的措施达到作物增产的目的 D．加入磷酸丙糖转运器抑制剂，可能导致C5的含量减少 D　据题图可知，磷酸丙糖有三个去向，用于合成蔗糖、淀粉和C5，A正确；蔗糖是光合产物从叶片向各器官移动的主要形式，叶片淀粉含量少，蔗糖积累较多，利于蔗糖向其他器官转移，提高小麦的生长和产量，B正确；增加磷肥的含量，通过磷酸丙糖转运器的作用，将更多的磷酸运入叶绿体，同时将磷酸丙糖运出叶绿体，合成蔗糖，促进光合作用的进行，有利于作物的生长和产量提高，C正确；磷酸丙糖转运器的抑制剂会抑制磷酸丙糖转运器将磷酸丙糖运出叶绿体，磷酸丙糖积累导致C3的还原受阻，同时磷酸丙糖增加导致C5增加，从而生成的C3增加，所以叶绿体内C3含量会增加，D错误。 6．图1是某高等植物叶绿体进行光合作用的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的C3和C5在细胞内的变化曲线。请回答下列问题： (1)进行光合作用的色素分布在图1中结构[　]__________([　]中填字母，________上填名称)。若f为高能化合物，则e代表的物质是________。 (2)h＋i→j的过程称为________，j在f、e物质的作用下发生的反应称为________。 (3)图1中能量变化过程是________，再转化成有机物中稳定的化学能。 (4)图2中曲线①和②分别表示的化合物是图1中的________(填字母)。 解析：(1)图1中A表示的是类囊体薄膜，分布有与光合作用有关的色素、酶等物质；根据以上分析可知，e、f表示ATP和NADPH，若f为高能化合物，则e代表的物质是NADPH。(2)h表示C5，i表示CO2，j表示C3，因此h＋i→j的过程表示CO2的固定；C3在ATP和NADPH作用下发生的反应称为C3的还原。(3)图1发生的是光合作用，光能先转化为ATP中活跃的化学能，再转化成有机物中稳定的化学能。(4)图2中，黑暗环境下光反应产生的ATP和NADPH不足，导致C3的还原减弱，C3含量增加，C5含量减少，即图中①表示C3，②表示C5。 答案：(1)A　类囊体薄膜　NADPH　(2)CO2的固定　C3的还原　 (3)光能先转化为ATP的活跃的化学能　(4)j　g $$