5.4.2 光合作用的原理课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

5.4.2 光合作用的原理 第5章 细胞的能量供应和利用 1.光合作用的探究历程 2.光合作用的原理及过程 学习目标 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？ 课本 102 光合作用的概念和反应式 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。 实验验证 CO2 O2 C + H2O 甲醛 多个缩合 糖类 课本 102-103 光合作用的原理——探索历程 1.19世纪末，科学家普遍认为，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，然后甲醛分子缩合成糖。 2.1928年，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。 课本 102-103 光合作用的原理——探索历程 2.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？ 1.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？ 【思考】若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？ 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。 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，因为装置中没有合成糖的 必需原料——CO2 (糖类合成时需要CO2中的碳元素) 课本 102-103 光合作用的原理——探索历程 资料2：1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方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 C18 O2，然后进行了两组实验： 甲组 乙组 18O H218O C18O2 C18O2 H2O O2 H218O CO2 18O2 【思考1】甲组和乙组实验形成一组什么实验？ 对比实验 (实验组相互对照) 同位素标记法 光合作用释放的氧全部来自水，不来源于CO2 3.本实验可得出什么结论？ 【思考2】在鲁宾和卡门的实验中，用18O同时标记H2O和CO2可行吗？为什么？ 不可行，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 课本 102-103 光合作用的原理——探索历程 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。 4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 H2O O2 + H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP + Pi ATP 5.上述三个实验共同表明了什么？ 课本 104 光合作用的原理——探索历程 资料4：20世纪40年代，美国的卡尔文用小球藻进行实验，经9年左右的时间，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳，将小球藻装在一个透明的密闭容器中，他向密闭容器中通入14CO2，追踪放射性14C的去向，一开始，14C出现在一种三碳化合物(C3)中，接着，14C出现在五碳化合物(C5)和有机物(CH2O)中，此为光合作用中的碳循环途径，即光合作用的暗反应，又称为卡尔文循环。 1.请用符号和箭头表示碳的转移途径。 放射性同位素标记法 14CO2 14C3 (14CH2O) 14C5 结论：光合产物中有机物的碳来自_____ CO2 课本 102-104 光合作用的原理——探索历程 希尔实验 证明离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生____ 鲁宾和卡门的实验 发现光合作用中O2来源于_______ 阿尔农实验 发现在光照下，叶绿体可合成_____， 且该过程总与_________相伴随 卡尔文实验 探明______中的碳转化成________中的碳的途径 O2 H2O ATP CO2 有机物 水的光解 大本 94 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。 课本 103-104 光合作用的原理 结合课本103，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 课本 103、104、106 光合作用的原理 结合课本103、104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 2 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 B A C E F NADPH ATP 光合色素 D G H C5 2C3 ADP+Pi NADP+ O2 H+、e- 释放 能量 课本 103、104、106 光合作用的原理 光能 能量转化： ATP和NADPH中 活跃的化学能 (CH2O)有机物中 稳定的化学能 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_____________： ③__________： ①___________：CO2+C5 2C3 ②_________: 2C3 (CH2O)+C5 能量 转化 光能→_____________________________→______________________ 课本 103、104 光合作用的原理 结合课本103、104和视频，完成表格： ATP和NADPH中活跃的化学能 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 NADPH的合成 (CH2O)中稳定的化学能 课本 103、104 光合作用的原理 1.NADPH和ATP的移动途径是什么？ NADP+和ADP、Pi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.NADPH的作用？ 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 结合课本图，拓展思考问题： 光反应为暗反应提供_______________； 暗反应为光反应提供_________________。 NADPH和ATP NADP+和ADP、Pi 一般用于暗反应和叶绿体的生命活动，不用于其他各项生命活动 ①作为还原剂（用于暗反应还原C3) ②储存能量供暗反应阶段利用 课本 104 光合作用的原理 课本 103、104 光合作用的原理 5.各元素的去向？ 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 大本 96 归纳提升 CO2＋H2O （CH2O）＋O2 光能 叶绿体 课本 106 课后习题 × √ D × 大本 97 练习 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(　　) 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 大本 94 练习 C A.反应后溶液的pH降低 B.每生成1 mol O2转移4 mol电子 C.叶绿素被氧化 D.该实验可说明水的光解产生O2 解析:从反应式可看出，反应后溶液H＋增多，酸性增强，pH降低，每生成1 mol O2转移4 mol电子，但叶绿素并没有改变，同时可知光合作用中水的光解产生O2。 水的光解： 4 1 大本 97 练习 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(　　) 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 大本 96 光照与CO2浓度变化引起的物质变化 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： 项目 光照变强、 CO2供应不变 光照变弱、 CO2供应不变 光照不变、CO2变多 光照不变、CO2变少 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O) ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ 大本 96 光照与CO2浓度变化引起的物质变化 (1)C3的含量变化与C5、NADPH、ATP三者的变化相反 记忆技巧 小三怕见光 碳三正相关 C3的含量变化与光的变化相反 C3的含量变化与CO2的变化相同 (2)(CH2O)的含量变化与条件成正比，条件好则增加， 如光照增强、CO2浓度增加 练习 ①图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ②图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ③图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ④图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C3 C5、NADPH、ATP 课本 106 化能合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 大本 101 练习 A 1.(2024·哈尔滨师大附中期末)天竺葵和硝化细菌都属于自养型生物。在合成有机物过程中，这两种生物的共同特征是(　　) A.以CO2为原料，产物有(CH2O) B.使用同一种酶 C.能量来源相同 D.反应场所相同 3.(2024·湖南衡阳八中期末改编)硝化细菌广泛存在于通气性较好的土壤中，其部分代谢反应如图所示。下列关于硝化细菌的化能合成作用的描述，正确的是(　　) 大本 102 练习 D A.化能合成作用和光合作用中合成有机物所利用的原料不同 B.培养时需隔绝空气 C.化能合成的生物利用无机物还原时所释放的化学能 D.硝化细菌是自养生物 大本 96 练习 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(　　) 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 光反应中电子e-的受体是 NADP+ 膜两侧H+的电化学梯度为合成ATP提供能量→推测H+运输为顺浓度梯度 小本 170 练习 O2 NADP+ NADP+ ATP ADP、Pi CO2 O2 Lavf58.76.100 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.46 1.(2024·西工大附中质检)希尔实验是将分离出的叶绿体加到草酸铁中，经光照后发生反应：4Fe3＋＋2H2Oeq \o(,\s\up17(光照),\s\do15(叶绿体))4Fe2＋＋4H＋＋O2↑，下列有关该实验的说法，错误的是(　　) $$