5.4.2.1光合作用与能量转化-光合作用的原理和应用 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版(2019)

该高中生物学课件聚焦光合作用的原理与能量转化，系统阐述光反应和暗反应的物质变化、能量变化及两者联系，通过绿色植物年制造有机物数据导入，以“光能来源与途径”提问搭建支架，衔接太阳能知识与光合作用新内容。 其亮点在于结合希尔实验、鲁宾和卡门同位素示踪实验等经典案例，培养科学思维，通过光反应与暗反应的物质能量转化分析强化生命观念，用对比表格梳理条件骤变影响促进探究实践。学生能深化对光合作用实质的理解，教师可借助结构化内容提升教学效率。

第五章　细胞的能量供应和利用 5.4.2.1光合作用与能量转化 光合作用的原理和应用 教学目标 1、说出光合作用过程中的物质变化和能量变化和光合作用过程中的光反应和暗反应的区别与联系。（生命观念） 2、概述光合作用的概念及其探索历程。（科学思维） 3、对比不同色素的吸收光谱数据，归纳色素的功能特点。（科学思维） 教学重难点 重点：1、说出光合作用的总反应式及两个阶段。 2、阐明光反应和暗反应的区别和联系。 难点：1、说出光合作用的实质。 2、阐明光反应和暗反应的区别和联系。 目录 一、光合作用的原理 新课导入 地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物，每年储存的能量约为7.11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。 1.绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？ 2.太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？ 太阳能 光合作用 光合作用定义：光合作用是指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。 水 二氧化碳 有机物 氧气 CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O) + O2 注：（CH2O）表示糖类，光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。 一、光合作用的原理 光合作用的原理 思考·讨论 探究光合作用原理的部分实验 资料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与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。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。 C6H12O6 葡萄糖 CH2O 甲醛 （CH2O） 碳水化合物 CO2 二氧化碳 不能通过光合作用实现 分析 光合作用的原理 思考·讨论 探究光合作用原理的部分实验 资料2：希尔实验：1937年，英国科学家希尔发现，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氧气。 O2 H+ 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 讨论1：希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否能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的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 讨论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？ 能够说明，希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，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。 光合作用的原理 思考·讨论 探究光合作用原理的部分实验 讨论3：分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？ 对比实验 相互对照 资料3：1941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C18O2，然后进行了两组实验： CO2 H218O 光照射下的 小球藻悬液 C18O2 H2O 18O2 O2 结论：光合作用释放的氧气来自参与光合作用的水 光合作用的原理 思考·讨论 探究光合作用原理的部分实验 ADP+Pi ATP 叶绿体 H2O NADPH + O2 光能 +能量 光照 ATP 水 光解 资料4：1954年，美国科学家阿尔农发现，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。 讨论4：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 上述实验表明：1、光合作用释放的氧气中的氧元素来自水 2、氧气的产生和糖类的合成不是同一化学反应，而是分阶段进行的 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。 一、光合作用的原理 光反应阶段：光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。 H2O 水在光下分解 O2 NADPH 叶绿体中 的色素 光能 ADP+Pi 酶 ATP H+ + NADP++2e- → NADPH 2、条 件：光、色素、酶、水（反应物） 1、场 所：叶绿体的类囊体薄膜上 水的光解： 2H2O 4NADPH + O2 光能 ATP的合成： ADP＋Pi ＋ 能量 ATP 酶 3、物质变化： 4、能量变化： 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 一、光合作用的原理 光反应阶段 2C3 C5 NADPH ADP + Pi （CH2O）+H2O ATP 多种酶 参加催化 酶 CO2 还原 固定 酶 供能 卡尔文循环 一、光合作用的原理 暗反应阶段：光合作用第二阶段中的化学反应，不直接依赖光，这个阶段叫作暗反应阶段。 2、条 件：NADPH 、ATP、酶、CO2 （反应物） 1、场 所：叶绿体的基质中 ATP的合成： 3、物质变化： 4、能量变化： 一、光合作用的原理 暗反应阶段 CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 光合作用全过程 叶绿体 中的色素 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 酶 类囊体薄膜 叶绿体基质 可见光 一、光合作用的原理 可见光 光反应和暗反应的区别和联系 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 光反应阶段 暗反应阶段 光、色素、酶 NADPH、ATP、酶 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质中 光能→ATP和NADPH中活跃化学能 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+ 。 一、光合作用的原理 CO2+ C5 → 2C3 酶 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH 2H2O 4NADPH + O2 光能 ADP＋Pi ＋ 能量 ATP 酶 光反应阶段，光能被叶绿体内的类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，形成ATP和NADPH，于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量变化与物质变化密不可分。 光合作用产生的有机物，不仅供植物自身利用，还养活了包括你我在内的所有异养生物。光能通过光合作用而驱动生命世界的运转。 一、光合作用的原理 光合作用的实质 条件骤变对光合作用中各物质的影响 叶绿体 中的色素 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 NADP+ NADPH 酶 可见光 CO2浓度不变 光照减弱 光照增强 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） 一、光合作用的原理 减少 减少 减少 减少 增加 增加 增加 增加 条件骤变对光合作用中各物质的影响 叶绿体 中的色素 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 NADP+ NADPH 酶 可见光 光照不变 CO2浓度减少 CO2浓度增加 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） 一、光合作用的原理 减少 增加 减少 增加 增加 增加 减少 减少 光合作用的原理 探究光合作用原理的部分实验 场所 光反应 条件 物质变化 能量变化 光合作用的实质 场所 条件 物质变化 能量变化 暗反应 课堂小结 1、光合作用过程的发现离不开科学家的探索。下列关于光合作用的探索实验，叙述错误的是（ ） A.恩格尔曼通过实验发现，光合作用时叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 B.希尔运用同位素标记法证明了叶绿体在光下可释放出氧气 C.阿尔农发现叶绿体合成ATP的过程总是伴随着水的光解 D.鲁宾和卡门通过实验证明了光合作用释放的氧气全部来自水 B 巩固练习 巩固练习 D 2、下列关于绿色植物光合作用的叙述正确的是（ ） A.光反应必须在光下进行，暗反应必须在暗处进行 B.暗反应需要大量的酶参加，光反应不需要酶 C.没有光反应，暗反应就不能进行；没有暗反应，光反应则仍能顺利进行 D.光反应必须在叶绿体类囊体薄膜上进行，暗反应必须在叶绿体基质里进行 3、光能在光反应中被捕获转变成活跃化学能。下列有关光反应的叙述正确的是（ ） A.类囊体薄膜上的光合色素吸收的光波长基本相同 B.影响该反应的环境因素主要有温度和CO2浓度等 C.光能在叶绿体基质直接转化为（CH2O）中的稳定化学能 D.光反应产生的NADPH和ATP用于暗反应阶段还原三碳化合物 巩固练习 D 4、绿色植物光合作用光反应阶段的场所是（ ） A.线粒体 B.细胞质基质 C.叶绿体基质 D.叶绿体类囊体薄膜 巩固练习 D 5、光合作用的原料和条件不包括下列哪种物质（ ） A.二氧化碳 B.水 C.氧气 D.光能 巩固练习 C 谢谢观看！