5.4 光合作用与能量转化 （第二课时）课件-2025-2026学年高一上学期必修一生物人教版

该高中生物学课件聚焦光合作用原理，涵盖叶绿体结构、光反应与暗反应过程，通过课前两分钟背诵光合色素提取分离知识导入，衔接旧知，搭建从色素到叶绿体功能的学习支架。 特色在于融合生命观念（如叶绿体基粒扩展膜面积体现结构与功能观）、科学思维（“来源-去路”法分析物质含量变化）和探究实践（恩格尔曼实验自变量因变量分析），借助实验资料与对比表格，助力学生构建知识网络，教师可直接用于课堂探究与高效教学。

1.提取和分离光合色素的原理 2.研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用 3.分离实验中滤纸条剪两角的原因是，不能让滤液细线触及层析液的原因是 4.光合色素在层析液中的溶解度由大到小依次为，颜色依次为，含量最多和最少的光合色素分别是 5.叶绿素主要吸收，类胡萝卜素主要吸收，叶绿体的结构 6.恩格尔曼的实验材料优点及实验结论 课前两分钟背诵 第4节 光合作用与能量转换（第2课时） 高中生物学人教版2019 第五章 细胞的能量供应和利用 学 习 目 标 01 1.叶绿体适于进行光合作用的结构 02 2.描述光合作用是怎样进行的 03 通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，说明光合作用过程，并从物质与能量观视角，阐明光合作用原理，认同人类对光合作用的认识过程是逐步的、不断发展的 3 二、叶绿体的结构适于 进行光合作用 如果把水稻、苹果等被子植物的叶肉细胞放在光学显微镜下观察，可以看到叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形。不过，叶绿体内更精细的结构，就必须用电子显微镜观察才能看清楚。 ② ① ③ ④ (1)写出图中的①②③④所代表的结构： ①______________________ ②______________________ ③____________________ ④____________________ (2)叶绿体是如何增大生物膜面积的，优点? 叶绿体含有众多的基粒和类囊体,极大地扩展了生物膜面积。 (3)进行光合作用所必需的酶分布在叶绿体的哪些结构中? 类囊体薄膜上和叶绿体基质中。 叶绿体内膜、外膜 叶绿体基质 叶绿体基粒 类囊体薄膜 分析叶绿体的结构适于进行光合作用 1.叶绿体的结构 6 水绵是一种多细胞植物，也是常见的真核生物，1881年，德国科学家恩格尔曼用水绵和好氧细菌做了这样的实验: 螺旋带状叶绿体 细胞核 好氧细菌 恩格尔曼的实验一： 氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 (1)实验的自变量和因变量是什么？ 自变量： 因变量： 叶绿体是否光照 （观测指标：好氧细菌的分布） 完全光照 叶绿体光照部位是否产生氧气 黑暗，无空气 极细光束照射 好氧细菌 2. 叶绿体的功能 分析叶绿体的结构适于进行光合作用 8 (2)实验选择水绵和需氧细菌作为实验材料的优点：水绵的叶绿体呈___________分布，便于观察；用需氧细菌可确定 的部位。 (3)为何要除去小室中原有的空气？ 螺旋带状 释放氧气多 可排除空气中氧气的干扰。 (4)在黑暗中用极细的光束照射水绵有何巧妙之处？ 使叶绿体形成有光和无光部位,相当于一组对比实验。 (5)为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？ 和黑暗条件下用极细的光束照射进行对照，进一步明确实验结果完全是由光照射到叶绿体引起的。 分析叶绿体的结构适于进行光合作用 这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放较多氧气，适于需氧细菌在此区域分布。 (1)为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域呢？ 恩格尔曼的实验二 (2)综合上述分析，你认为叶绿体具有什么功能？ 叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。 恩格尔曼的实验（二） 为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域呢？ 三棱镜 好氧细菌 分析叶绿体的结构适于进行光合作用 三、光合作用的原理 （一）光合作用 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光 能 叶绿体 2.过程 1.概念 (CH2O)表示糖类 3.实质 合成有机物，储存能量。 二氧化碳和水 有机物 氧气 将无机物合成有机物，光能转换为有机物中稳定的化学能。 （二）探索光合作用原理的部分实验 【任务】 阅读课本P102，探索光合作用原理的部分实验，分析实验结果： 1.19世纪，60年代 科学家总结出光合作用的反应式。 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 CO2 O2 C + H2O 甲醛 多个缩合 糖类 很多年来，人们一直以为： 甲醛→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类。 （二）探索光合作用原理的部分实验 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。 4Fe3+ + 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 1.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？ 2.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？ 3.若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？ 能说明 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 （二）探索光合作用原理的部分实验 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： 甲组 乙组 18O H218O C18O2 C18O2 H2O O2 H218O CO2 18O2 1.甲组和乙组实验形成一组什么实验？2.本实验可得出什么结论？ 对比实验 光合作用释放的氧全部来自水，不来源于CO2 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。 1.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 2.上述三个实验共同表明了什么？ 光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。　 （二）探索光合作用原理的部分实验 H2O O2 + 2H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP （三）光合作用的过程 根据 ，这些化学反应可以概括地分为 和 （现在也称为碳反应)两个阶段。 是否需要光能 光反应 暗反应 阅读课本P103-104相关内容，结合图5-4，回答以下问题： 1.光合作用光反应和暗反应阶段的场所；物质变化、能量转化； 2.光反应和暗反应的联系； （三）光合作用的过程 条件： 场所： 光、色素、酶 叶绿体类囊体薄膜 物质变化： 能量 变化： ①光反应阶段 水的光解： H2O O2 +H++2e- 光能 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP 酶 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 NADPH的合成： H++NADP+ +2e- NADPH 类囊体上的光合色素 光能 ADP + Pi 酶 ATP O2 H+、e- 水在光下分解 H2O NADP+ NADPH （三）光合作用的过程 ②暗反应阶段 CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 C3的还原： 条件： 场所： 叶绿体基质 2C3 酶 NADPH、ATP、酶 NADPH、ATP （CH2O）+C5 物质变化： 能量变化： ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 NADP+ 酶 NADPH ADP+Pi 酶 ATP 能量 能量 还原 多种酶 参与催化 (CH2O) CO2 固 定 2C3 C5 9 1______；2____；3____；4____；5________；6______；7_______；8___________；9_________。 分析光合作用过程图，写出数字代表的含义。 类囊体 水 O2 ATP NADPH NADP+ CO2 C3 糖类（CH2O） 4 的转移途径是_________________________ 类囊体薄膜到叶绿体基质 光反应阶段 暗反应阶段（碳反应） 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 项目 叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质 光、色素、酶 不直接依赖光、多种酶 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH 暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料 过程 色素、酶 2H2O O2 + 4H++2e- 光 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 NADP+ + H+ +2e- NADPH 酶 酶 CO2＋C5 2C3 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH 【任务】 结合课本和刚才所学，完成表格： 1.制造有机物，为自身及异养生物提供营养物质。 2.转化并储存太阳的光能，为生命活动提供能量。 光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。 （四）光合作用的意义（P104） 22 CO2 C3 （CH2O） CO2中C的转移途径： （五）光合作用中的原子转移途径： 产物O2中O的来源： H2O O2 6CO2＋12H2O （C6H12O6）＋6O2＋6H2O 光能 叶绿体 14CO2＋C5―→2C3(只有一个14C)―→C5＋(14CH2O)。O可在释放的O2中检测到；H可在产生的糖类中检测到。 23 1.“来源－去路”法 CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） 光照减弱 光照增强 减少 减少 减少 减少 增加 增加 增加 增加 （六）环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 24 1.“来源－去路”法 （六）环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 光照不变 C3 C5 （CH2O） NADPH、ATP CO2浓度减少 CO2浓度增加 增加 增加 增加 增加 减少 减少 减少 减少 25 化能合成是某些微生物利用无机物氧化时释放的化学能，将二氧化碳等无机物合成有机物的过程，是自养生物的一种能量获取方式。 硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 硝化细菌的硝化作用的关键代谢过程: ① 氨→亚硝酸盐： 2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+158 kcal ②亚硝酸盐→硝酸盐： HNO2 + ½O2→HNO3+18 kcal （七）化能合成作用 1.概念 2.实例 链接高考 [2025河北卷]对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是 A．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 A 小结 光合作用与能量转化 光合 作用 H2O + NADP+ 光 酶 NADPH + O2 物质 ADP + Pi + 光能 酶 ATP 能量 光能 ATP、NADPH中活跃化学能 光 酶 色素 水 ADP Pi NADP+ 类囊体的薄膜上 条件： 场所： 暗反应 阶段 光反应阶段 ATP NADPH 需多种酶 CO2 C5 场所： 叶绿体基质 条件： C3的还原： 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 物质 能量 ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 化能合成作用: 硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 $