第五章 第四节 第二课时 光合作用与能量转化课件-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光反应与暗反应过程，通过“旧知回顾”梳理色素分类、吸收光谱等知识，再以实验史探究（如希尔反应、鲁宾和卡门实验）搭建学习支架，引导学生从旧知过渡到新知。 其亮点在于以科学史为主线，结合模型构建（光反应暗反应物质变化模型）和对比学习（表格归纳场所、条件等），渗透物质与能量观、结构与功能观等生命观念，培养建模分析等科学思维。实验探究与即时训练结合，助力学生深化理解，也为教师提供清晰教学路径。

5.3 光合作用与能量转化 （第二课时） 第五章 细胞的能量供应和利用 新教材人教版·必修1 分子与细胞 生物学 02 光合作用过程中物质变化与能量转化有什么关系？ 03 光合作用原理在生产中有哪些应用？ 01 光合作用是如何进行的？ 本节聚焦 旧知回顾 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b （橙黄色） （黄 色） （蓝绿色） （黄绿色） 类胡萝卜素 叶绿素 （1/4） （3/4） 色素的分布： 色素的功能： 类囊体薄膜 吸收、传递、转化光能 主要吸收 红光和蓝紫光 主要吸收 蓝紫光 探究光合作用原理的部分实验 【自主探究】齐读课本P102页，完成下列填空 1、光合作用的概念: 绿色植物通过 ，利用 ，把 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 叶绿体 光能 CO2和H2O 有机物 O2 2、光合作用的总反应式简写为： CO2 + H2O (CH2O) + O2 光能 叶绿体 场所： 条件： 原料： 产物： 能量转化： 叶绿体 光照 CO2、H2O 有机物、O2 光能→化学能 注意：光合作用的产物是氧气和有机物，有机物一般为葡萄糖，若葡萄糖过量，一般生成蔗糖运输到植物体各处，或者生成淀粉储存起 CO2和O2是如何在叶绿体中转化成有机物与O2的？ ①19世纪末，科学家认为光合作用中，CO2中的C和O分开，氧气释放，C与H2O结合成甲醛，甲醛转化为糖。但是，该理论很快被推翻，理论依据是？ 1、光反应的探究 【思考·讨论】 甲醛本身对植物有毒害，且甲醛不能通过光合作用转化为糖。 探究光合作用原理的部分实验 ②1973年，英国植物学家希尔将叶绿体的悬浮液（悬浮液中有H2O，没有CO2）与铁盐或其他氧化剂混合，在光照下释放出了氧气。 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叫做希尔反应 【拓展延伸】 探究光合作用原理的部分实验 由希尔反应反应式思考： ①该反应能否说明光合作用产生的O2全部来自H2O？ ②该反应中，有无二氧化碳的参与和葡萄糖的产生？说明什么？ 光合作用反应物是CO2和H2O，希尔反应只能证明H2O的光解产生了O2，但不能说明CO2在反应中未产生O2 希尔反应CO2不参与，且未合成糖类。即光合作用中，产生O2的希尔反应和生成有机物的反应是两个相互独立的过程 希尔反应一般可用下式表示： 2 NADP+ + 2 H2O ——→ 2 NADPH + O2 + 2 H+ 光照 探究光合作用原理的部分实验 ③1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用18O（无放射性）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：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2 .在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。 【结论】 氧气中的氧元素全部来源于H2O，不来源于CO2 ④1954年，美国科学家阿尔农（D.Arnon)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。 尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 光照 水 氧气 ADP+Pi ATP 探究光合作用原理的部分实验 1、光反应 光、色素、酶 叶绿体内的类囊体薄膜上 水的光解： H2O NADPH + O2 光能 酶 ATP的合成： 光能转变为活跃的化学能贮存在ATP和NADPH中 场所： 条件： 物质变化 能量变化： 产物： O2、ATP、 NADPH ADP＋Pi ＋能量(光能) ATP 酶 【归纳总结】 探究光合作用原理的部分实验 【模型构建】 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 色 素 1、ATP、 NADPH 中储存的能量只供暗反应利用，不供给其他生命活动 2、光反应生成的O2先满足自身呼吸作用消耗，多余的会释放到空气中 探究光合作用原理的部分实验 【自主探究】 2、暗反应的探究 ⑤20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2 ，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终证明了CO2转化为了有机物中的碳的。 图示： 有机物的14C 14CO2 小球藻 探究光合作用原理的部分实验 【归纳总结】 CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 C3的还原： 叶绿体基质 NADPH、ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能 糖类等有机物 NADPH、ATP 2C3 (CH2O) + C5 酶 （糖类） NADPH、ATP（光反应产物）、酶 场所： 条件： 物质变化 能量变化： 产物： 01 探究光合作用原理的部分实验 2、暗反应 （卡尔文循环） 【模型构建】 C5 2C3 ADP+Pi ATP 多种酶 (CH2O) CO2 固定 NADP+ NADPH 1、C3、C5不是单质，而是代表三碳化合物和五碳化合物 2、（CH2O）是糖类（葡萄糖、蔗糖、淀粉等）的总称，优先生成葡萄糖供自身呼吸作用消耗 探究光合作用原理的部分实验 【总结归纳】 光合作用的原理 3、光合作用的过程 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 光反应 暗反应 NADP+ NADPH (类囊体薄膜) (叶绿体基质} 可见光 色 素 【即时训练】教材P106页 光合作用的原理 O2 ATP NADPH ADP+Pi NADP+ 2C3 C5 【对比学习】 项目 光反应 暗反应 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 类囊体的薄膜上 叶绿体基质中 需要光照 不需要光 光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能 转化为有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供ATP、NADPH,暗反应为光反应提供ADP、NADP+；二者相互依存，相互制约；没有光反应，暗反应不能进行；没有暗反应，光反应也不能长时间进行。 光合作用的原理 课堂小结 1、光反应 叶绿体内的类囊体薄膜上 场所： 光能转变为活跃的化学能贮存在ATP和NADPH中 能量变化： 水的光解： H2O NADPH + O2 光能 酶 物质变化 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量(光能) ATP 酶 2、暗反应 CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 C3的还原： NADPH、ATP 2C3 (CH2O) + C5 酶 （糖类） 叶绿体基质 场所： 物质变化 NADPH、ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能 能量变化： 3、总反应式 CO2 + H2O （CH2O）+ O2 光能 叶绿体 课堂随练 一、判断题： 1、光合作用的光反应和暗反应在叶绿体的不同部位进行（ ） 2、光合作用制造的有机物中氧来自于水（ ） 3、光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜（ ） 4、与暗反应阶段有关的酶，分布在叶绿体内膜上和叶绿体基质中（ ） 二、选择题： 1、下列有关光合作用的叙述，正确的是(　　) A．光反应不需要酶，暗反应需要酶 B．光反应在光下进行，暗反应在黑暗中进行 C．光反应固定CO2，暗反应还原C3 D．光反应产生ATP，暗反应消耗ATP D 光反应——类囊体薄膜；暗反应——叶绿体基质 有机物中的氧来自于CO2 从类囊体薄膜到叶绿体基质 暗反应的酶只分布于叶绿体基质 光反应、暗反应均需要酶参与 暗反应有光无光均可进行 CO2固定、C3还原均在暗反应完成 2、下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．阶段Ⅰ表示暗反应B．阶段Ⅱ表示光反应C．物质a表示NADPHD．物质b表示C3 C 课堂随练 由图可知：Ⅰ为光反应、Ⅱ为暗反应；a为NADPH、b为ATP 故选C 3、如图表示植物光合作用的一个阶段，下列有关该反应阶段的叙述不正确的是(　　) A 课堂随练 A．该反应的场所是叶绿体的类囊体B．需要多种酶、NADPH、ATP和CO2等的参与C．CO2的碳原子转移途径是CO2→C3→(CH2O)D．将ATP和NADPH中的化学能转化为(CH2O)中的化学能 由图可知，该阶段为光合作用的暗反应阶段，暗反应阶段的场所为叶绿体基质 4、如图是叶绿体局部结构模式图。在相应区域发生的生物学过程不包括 (　　) D A．①的膜上面发生色素吸收光能的过程 B．①的膜上面发生水的光解(释放O2)C．在②中CO2转化为C3化合物D．在②中发生ATP的合成 　 课堂随练 $