第三章 第三节 光合作用的发现、叶绿体和光合作用过程（课件）-《生物基础》（高教版）同步精品课堂

第三章 生物的新陈代谢 第三节 光合作用的发现、叶绿体和光合作用过程（2课时） 高等教育出版社第1版 《生物基础》 教学目标 一 了解叶绿体色素的种类、颜色和吸收光谱 理解色素的作用 掌握光反应和暗反应的场所、条件、物质与能量变化 教学重难点 二 暗反应（卡尔文循环）的物质变化逻辑，C₃与C₄途径的区别。 光合作用的发现实验、光反应与暗反应的过程及联系。 重点 难点 导入新课 三 提出“种子长成大树的物质来源”的历史疑问 引入海尔蒙特柳树实验的故事并提问： 植物增重的物质真的只来自水吗？ 新知讲授 四 我们都知道，1粒种子种下去以后，能够长成枝叶繁茂的植株。17世纪以前人们认为，植物生长在土壤中，一定是从土壤中获得生长需要的各种物质，大树粗大的树干、茂密的枝叶、丰硕的果实，都是由植物从土壤中吸收的物质变化来的。实际情况果真如此吗? 一、光合作用的发现 新知讲授 四 1648年：比利时科学家海尔蒙特通过柳树栽培实验 提出建造植物体的原料是水分的观点，但未考虑空气的作用  1771年：英国科学家普里斯特利通过蜡烛、小鼠与绿色植物的密闭实验 指出植物可以更新空气，但未明确更新的成分，也忽视了光的关键作用 1804年：瑞士学者索热尔 证明植物的光合作用是以二氧化碳和水为原料的 1864年：德国科学家萨克斯通过天竺葵叶片的遮光与曝光对照实验 证明绿色叶片在光合作用中产生淀粉，且光是光合作用的条件 1880年：德国科学家恩吉尔曼用水绵和好氧细菌进行实验 证明氧气由叶绿体释放，叶绿体是光合作用的场所 新知讲授 四 根据以上的这些实验，我们可以得出以下结论：光合作用的产物是淀粉和氧；光合作用的条 件是光；光合作用的场所是叶绿体。实际上，有许多植物通过光合作用产生的不是淀粉，而是葡 萄糖和果糖，这三者都属于糖类。是不是光合作用的产物只是糖类呢?后来的实验证实，植物体内的一部分氨基酸和脂肪也是光合作用的直接产物(合成氨基酸时，还需要含氮的化合物)。 因此，光合作用的产物是有机物和氧。 由此可见，光合作用就是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水合成储藏能量的有机物，并且释放出氧气的过程。光合作用合成的有机物通常指葡萄糖。 新知讲授 四 绿色植物的光合作用是在细胞的叶绿体中进行的。叶绿体是植物进行光合作用的细胞器， 主要存在于绿色植物的叶肉细胞中。关于叶绿体的形态结构，我们在第2章已经讲过。叶绿体的表面有双层膜，可以控制物质的进出。它的内部充满了无色的基质和绿色的基粒。在电子显 微镜下观察叶绿体的超薄切片，可以看到每个基粒都是由一个个囊状的结构垛叠而成的，这些由膜围成的囊状结构叫做类囊体。在类囊体的膜上，有进行光合作用的色素；在叶绿体基质中，含有进行光合作用所需的多种酶，这些酶用来催化光合作用过程中的一系列化学反应。 二、叶绿体色素 新知讲授 四 光合色素 新知讲授 四 叶绿体中色素的作用是吸收可见的太阳光。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；胡萝卜素主要吸收蓝紫光。这些色素所吸收的光能，都能用于光合作用。叶绿素a和叶绿素b对绿光的吸收量最少，正是因为如此，绿光被反射出来，叶绿体才呈现绿色。 新知讲授 四 光合作用的总过程，可以用下列反应式来表示： 三、光合作用的过程 新知讲授 四 上述反应式只表示了参加化学反应的物质和反应以后生成的物质，并没有表示出光合作用 是怎样进行的。实际上，光合作用是一个非常复杂的过程，它包括许多个化学反应。总的说来， 光合作用的过程，根据是否需要光的照射，可以分为光反应和暗反应两个阶段。 三、光合作用的过程 新知讲授 四 光反应阶段中的化学反应，只有在光的照射下才能进行。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。 在光反应阶段中，叶绿体中的色素吸收光能，这些光能有两方面的用处： 1.光反应 新知讲授 四 光反应阶段中的化学反应，只有在光的照射下才能进行。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。 在光反应阶段中，叶绿体中的色素吸收光能，这些光能有两方面的用处： (1)将水分子分解成氧和氢，氧直接以分子状态释放出去，光合作用所产生的氧就是从水中分解而来的。 新知讲授 四 光合色素 氢是活泼的还原剂，参与到暗反应阶段中的化学反应中去。 新知讲授 四 (2)叶绿体中的色素，在酶的作用下，利用所吸收的光能，促成ATP的形成，这些ATP也参与到暗反应阶段中的化学反应中去(图3-10)。 新知讲授 四 光照需求：不需要光，有光、无光均可进行 反应场所：叶绿体基质 关键条件：需多种酶催化；需光反应提供的氢和ATP 过程： 二氧化碳的固定 - 反应物：外界吸收的CO2+植物体内的五碳化合物（C5） - 产物：两个三碳化合物（C3） - 特点：CO2化学性质不活泼，不能直接被氢还原，需先完成固定 2.暗反应 新知讲授 四 三碳化合物的还原与再生 - 还原过程：C3在ATP、酶的作用下，接受光反应产生的氢被还原，经复杂变化形成葡萄糖，ATP中的能量转移至葡萄糖中储存 - 再生过程：部分C3经复杂变化重新形成C5，保障暗反应持续进行 与光反应的关系 光反应阶段和暗反应阶段是一个整体，紧密联系、缺一不可。 新知讲授 四 暗反应 师生互动 五 1. 问答题 判断光合作用产物来源。 分析光暗反应联系。 2. 简易实验思路讨论 设计验证光合作用释放氧气来自水。 问 题 课堂小结 六 1. 回顾光合作用发现的关键实验，总结“原料-产物-条件-场所”的逐步明确过程 2. 梳理光反应和暗反应的场所、条件与物质变化，强调两者的依存关系 3. 总结C₃、C₄植物的光合作用效率差异 布置作业 七 作业 1. 绘制完整的光合作用过程图（标注各阶段的场所、物质和能量变化） 2. 查找2种C₄植物的实例，简要说明其光合优势 巩固练习 八 作业 海尔蒙特的柳树实验得出的结论是（ ） A. 植物生长需要土壤中的无机盐 B. 植物生长的原料是水分 C. 植物生长需要空气 D. 植物生长需要光 【答案】B 【解析】海尔蒙特实验中柳树增重80多kg，土壤仅减少100g，他据此提出植物生长的原料是水分，未考虑空气的作用。 巩固练习 八 作业 萨克斯的天竺葵实验中，叶片遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝，说明（ ） A. 光合作用需要叶绿体 B. 光合作用产生氧气 C. 光合作用需要光，产生淀粉 D. 光合作用需要二氧化碳 【【答案】C 【解析】实验中遮光部分无光照，未产生淀粉，滴加碘酒不变蓝；曝光部分有光照，产生淀粉，滴加碘酒变蓝，证明光是光合作用的条件，淀粉是光合作用的产物。 巩固练习 八 作业 暗反应阶段的化学反应（ ） A. 必须在黑暗中进行 B. 不需要酶的催化 C. 需要光反应产生的氢和ATP D. 能直接利用光能 【答案】C 【解析】暗反应不需要光，但需要多种酶催化，且必须依赖光反应产生的氢（还原剂）和ATP（能量）才能进行。 巩固练习 八 作业 下列植物中属于C₄植物的是（ ） A. 小麦 B. 水稻 C. 大豆 D. 玉米 【答案】D 【解析】C₄植物起源于热带，二氧化碳固定后的初产物是四碳化合物，如玉米、高粱、甘蔗等；小麦、水稻、大豆属于C₃植物。 巩固练习 八 作业 光合作用的总反应式中，反应物是（ ） A. 有机物和氧气 B. 二氧化碳和水 C. 有机物和水 D. 二氧化碳和氧气 【答案】B 【解析】光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气的过程，反应物是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气。 巩固练习 八 作业 叶绿体中与光合作用有关的酶分布在（ ） A. 类囊体薄膜上 B. 叶绿体基质中 C. 类囊体薄膜和基质中 D. 叶绿体双层膜上 【答案】C 【解析】光反应需要的酶分布在类囊体薄膜上，暗反应需要的酶分布在叶绿体基质中，因此与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和基质中。 巩固练习 八 作业 简述光合作用光反应和暗反应的区别与联系。 【答案】（1）区别：①场所不同：光反应在类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行；②条件不同：光反应需要光和色素，暗反应不需要光（有光无光均可），需要多种酶；③产物不同：光反应产生氧气、氢和ATP，暗反应产生有机物（如葡萄糖）；④能量转化不同：光反应将光能转化为ATP中活跃的化学能，暗反应将ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。（2）联系：光反应为暗反应提供还原剂（氢）和能量（ATP），暗反应消耗光反应的产物，同时暗反应产生的ADP和Pi可用于光反应中ATP的合成，两者紧密联系、缺一不可。 感谢观看 $