5.4 光合作用与能量转化（第2课时 光合作用的原理和应用）课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦光合作用的原理及应用，涵盖色素种类、叶绿体结构、光反应与暗反应过程、探究历程等核心内容。课堂导入通过“温故知新”环节复习绿叶色素和叶绿体结构，为新知识学习搭建衔接支架，梳理前后知识脉络。 其特色在于融合生命观念、科学思维与探究实践，通过希尔实验、鲁宾和卡门同位素标记实验等史料，引导学生基于证据分析光合作用原理（科学思维），光反应与暗反应的物质能量转换体现物质与能量观（生命观念）。采用对比表、图解分析题等形式，学生能深化理解，教师可高效检测教学效果。

温故知新 导 （蓝绿色） 叶绿素a （黄绿色） 叶绿素b （橙黄色） 胡萝卜素 叶 黄 素 （黄 色） 叶 绿 素 （约占3/4，主要吸收红光和蓝紫光） 类胡萝卜素 （约占1/4，主要吸收蓝紫光） 绿叶中的色素 叶绿体 双层膜 基质中有许多由囊状结构堆叠而成的基粒 光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质 第4节 光合作用的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 1、说出光合作用以及探究历程。 2、说出光合作用的原理。 3、讨论光合作用的光反应和暗反应的过程及相互关系。 学习目标 二 光合作用的原理和应用 自读深思 思 1.光合作用的原理是什么？（重点） 2.光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？ 3.每个阶段反应的场所、条件、物质变化、能量变化？（重点） 4.影响光合作用强度的环境因素有哪些？（难点） 自主阅读课本P102-105页回答以下问题： 光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 CO2 H2O 光能 叶绿体 O2 + （CH2O） + 一、光合作用 突重攻难 讲 1、叶绿体如何将光能转化为化学能？ 2、光合作用如何将化学能储存在糖类等有机物中的？ 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？ 二、光合作用的原理 1．探究光合作用原理的部分实验 【资料1】 19世纪末 甲醛→糖 1928年 甲醛对植物有毒 甲醛不能通过光合作用转化成糖 CO2 O2 C + H2O 甲醛 （CH2O） 二、光合作用的原理 【资料2】 1937年，英国植物学家希尔在离体的叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬液中有H2O，无CO2），在光照下可以释放氧气。 希尔反应 1、希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明光合作用产生的 氧气中的氧元素全部都来自水? 2、希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 不能，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移 能够说明，悬浮液中有H2O，无CO2，该实验说明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。 【资料3】1941年 美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法） 追踪物质的运行和变化规律。 结论：光合作用释放的氧全部来自水。 同种植物 CO2 H2O C18O2 H218O 18O2 O2 甲组 乙组 【资料4】1954年，美国阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 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。 2．光合作用的过程 光合作用过程的示意图 二、光合作用的原理 叶 绿 体 色 素 H2O 水的光解 叶 绿 体 色 素 O2 NADPH ADP ＋Pi ATP 色 素 光能 2．光合作用的过程——光反应 二、光合作用的原理 条件 ： 光、 色素、 酶 场所： 物质变化 水的光解： ATP的合成： 叶绿体类囊体薄膜上 光能 能量转变： ATP中活跃的化学能 产物： O2、NADPH、ATP H2O NADPH+O2+能量 光 ADP＋Pi +光能 ATP 酶 2．光合作用的过程——光反应 H+ NADPH的合成： NADP+＋H+ +能量 NADPH 酶 二、光合作用的原理 2C3 C5 NADPH ADP + Pi （CH2O）+H2O ATP 多种酶 参加催化 酶 CO2 酶 供能 2．光合作用的过程——暗反应 二、光合作用的原理 条件： 有光无光都可，需要多种酶 场所： 叶绿体基质 物质变化 CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 C3的还原： ATP中活跃的化学能 2C3+NADPH （CH2O）+C5 酶 ATP ADP+Pi 能量变化： 有机物中稳定的化学能 产物： （CH2O） 、 ADP 、 Pi 2．光合作用的过程——暗反应 二、光合作用的原理 光反应阶段 （叶绿体类囊体薄膜） 暗反应阶段 （叶绿体基质） 2．光合作用的过程 ATP NADPH 光能 叶绿体 中的色素 18O2 水的光解 H218O ADP+Pi NADP+ C18O2 2C3 C5 （CH218O） 多种酶 参加催化 固 定 还 原 讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。 条件 C3 C5 [H]和ATP (CH2O)合成量 停止光照，CO2不变 突然光照，CO2不变 光照不变停止CO2供应 光照不变，CO2增加 增加 减少 减少或没有 减少或没有 减少 增加 增加 增加 减少 增加 减少或没有 增加 增加 减少 减少 增加 叶绿体中的色素 O2 NADPH ATP C3 C5 ADP＋Pi NADP十 项目 光反应 暗反应 区别 场所 条件 与光的关系 物质变化 联系 三、光反应和暗反应的比较 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体基质 水、光、色素、酶 CO2、NADPH、ATP、多种酶 有光 有光、无光都可以 水的光解、NADPH和ATP的合成 CO2的固定、C3的还原 1.光反应为暗反应提供NADPH和ATP 2.暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋ 3.温度影响酶的活性，光反应和暗反应都受温度影响 光合作用中元素的转移 ①H的转移： H2O → NADPH→ (CH2O ) ②C的转移： CO2 → C3 →（CH2O） ③O的转移： CO2 → C3 →（CH2O） H2O → O2 6CO2+12H2O 光能 叶绿体 C6H12O6+6H2O+6O2 四、化能合成作用 1、概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。(如硝化细菌、铁细菌、硫细菌等) 2、实例：硝化细菌能利用土壤中的 氧化成亚硝酸(HNO2),进而氧化成硝酸(HNO3)所释放的化学能将 合成为糖类，供自身利用。 氨(NH3) CO2和H2O 项目 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 _____ _______________________ 代表生物 绿色植物和光合细菌 _________ 相同点 能将 等无机物合成有机物，并储存能量 光能 体外物质氧化释放的化学能 硝化细菌等 CO2和H2O 五、光合作用和化能合成作用的比较 Ｂ 1、光合作用过程中光反应为暗反应提供的物质是（ ） A.NADPH和ATP B.NADPH和O2 C.O2和ATP D.NADPH和H2O 2、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（ 　） Ａ.三碳化合物　Ｂ.五碳化合物 Ｃ.NADPH　　　Ｄ.氧气 3、下列关于光合作用的叙述中，错误的是（ ） A.光合作用产物中有氧气 B.光反应不需要酶 C.光反应中有NADPH和ATP产生 D.光合作用产生的氧气来自水的分解 A Ｂ 课堂检测 检 4、科学家用含14C的CO2来追踪光合作用中碳原子，其转移的途径是（ ） A.CO2→叶绿素→ATP B.CO2→三碳化合物→ATP C.CO2→三碳化合物→葡萄糖 D.CO2→叶绿素→葡萄糖 5、光合作用过程中能量的转变过程是（ ）。 A.光能 —ADP 中活跃的化学能 — 稳定的化学能 B.光能 — 叶绿体中活跃的化学能 —稳定的化学能 C.光能—ATP 中活跃的化学能—有机物中稳定的化学能 D.光能—稳定的化学能 — 活跃的化学能 C C 课堂检测 检 (1)图中的甲表示 阶段，发生在叶绿体的 上。 (2)乙表示 阶段，又称作 循环。 (3)图中的物质a是 ，物质c是 。 (4)图中的ATP一般 (填“会”或“不会”)运出叶绿体，用于其他生命活动。 分析光合作用的过程图解,回答以下问题： 光反应 类囊体薄膜 暗反应 卡尔文 NADPH CO2 不会 激情展示 展 课堂小结 评 光合作用 光合作用的探究历程 光合作用的原理 光反应阶段 暗反应阶段 CO2＋H2O （CH2O）＋O2 光能 叶绿体 CO2 + C5 2C3 酶 CO2的固定： ATP的合成： ADP+Pi+光能 ATP 酶 水的光解： 2H2O 4H＋+ O2 光能 NADPH的合成： NADP＋+H＋+能量 NADPH 2C3 (CH2O)+ C5 NADPH、ATP C3的还原： 酶 A B C D F G H I ADP＋Pi NADP十 J 下图是光合作用过程图解，请回答下列问题： 1.图中物质A是 ，B是_____，它来自于_____的分解。 2.图中C是_____，它被传递到叶绿体的______部位，用 于___________________。 3.图中D是____，在叶绿体中合成D所需能量来自______ 。 4.图中G________，F是_________，J是______。 5.图中的H表示___________， H为I提供___________。 Ｏ2 水 NADPH 基质 用作还原剂，还原C3 ATP 色素吸收的光能 光反应阶段 ATP和NADPH 光合色素 C5 C3 (CH2O) 迁移应用 用 $