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

该高中生物学课件聚焦光合作用原理，以“温故知新”梳理色素种类、分布及功能为导入，搭建新旧知识支架，引导学生从色素光能吸收自然过渡到光合作用光反应与暗反应阶段的探究。 其亮点在于融合科学史实验（如鲁宾和卡门同位素示踪法）与原理建模，通过物质与能量观构建光合作用过程模型，培养科学思维。课堂练习结合实验分析题，助力学生深化概念理解，教师可借助结构化资源提升教学效率。

探索生物课堂 5.4光合作用与能量转化 Time：2026.1 第5章 细胞的能量供应和利用 第二课时 目标素养 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 分析科学史资料，进行光合作用概念的模型建构，深化对概念的理解，培养搜集、处理信息以及表达交流能力，发展科学思维 通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验的思考和讨论，说明光合作用过程 2 重点难点 02 01 难点 光合作用的原理 重点 光合作用的原理 3 01 新课导入 新课讲授 光合作用的概念和反应式 探索光合作用原理的部分实验 光合作用原理 课堂小结 课堂练习 02 03 04 目录 温故知新 4 温故知新 橙黄色→胡萝卜素 黄色→叶黄素 蓝绿色→叶绿素a 黄绿色→叶绿素b 扩散速度 慢 快 含量最高 含量最低 类胡萝卜素（占1/4） 叶绿素（占3/4） 色素分布： 色素功能： 叶绿体类囊体薄膜 吸收、传递、转换光能 光合作用 一.概念 二.反应式 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把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 (CH2O)+O2 光能 叶绿体 H2O CO2 （CH2O) O2 糖类 叶绿体如何将光能转化成糖类等有机物中的化学能？光合作用释放的O2是来自原料中的H2O还是CO2呢？ H2O CO2 （CH2O) O2 光合作用 探索光合作用原理的部分实验 实验1 19世纪末 CO2 O2 C +H2O 甲醛 缩合 糖 （CH2O) 对植物有毒害作用 不能通过光合作用转化成糖 1928年 发现 探索光合作用原理的部分实验 实验2 1937年 英国植物学家希尔 O2 研磨过滤 叶绿体悬浮液 有H2O无CO2 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 希尔反应 4Fe3+ + 2H2O 4H+ + O2+4Fe2+ 光能 叶绿体 铁盐/其他氧化剂 探索光合作用原理的部分实验 1.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？ 2.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 叶绿体悬浮液中有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 不能说明 问题探讨 探索光合作用原理的部分实验 实验3 1941年 鲁宾和卡门 同位素示踪法 （同位素标记法） 研究 光合作用 O2来源 小球藻悬液 CO2 H218O 18O2 H2O C18O2 O2 光合作用释放的O2来自H2O，与CO2无关 相互对照实验（对比实验） 结论： 探索光合作用原理的部分实验 实验4 1954年 阿尔农 在光照下，叶绿体可合成ATP 发现这一过程总是与水的光解相伴随 1957年 H2O O2+2H++2e- 光能 叶绿体 ADP+Pi ATP +能量 +NADPH 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:光合作用释放的O2来自H2O，氧气的产生和糖类的合成不是同一个反应，而是分阶段进行的 光合作用原理 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 光合作用原理 一.光反应 1.场所 2.条件 3.反应式 类囊体薄膜 光、酶、色素 水的光解： 2H2O O2 +4H++ 4e- 光能 NADPH的合成： O2 +NADP+ H+ NADPH ADP+Pi ATP 酶 酶 光能 2e-+H++NADP+ NADPH 酶 ATP的合成： ADP＋Pi＋光能 ATP 酶 H2O 4.能量变化 光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能 光合作用原理 二.暗反应 1.场所 2.条件 3.反应式 叶绿体基质 CO2的固定： CO2 +C5 2C3 酶 C3的还原： 2C3 （CH2O）+C5 酶 4.能量变化 ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能 有光无光均可、酶 O2 +NADP+ H+ NADPH ADP+Pi ATP 酶 酶 光能 H2O C5 2C3 (CH2O) CO2 酶 还原 固定 同位素标记法→卡尔文循环 酶 光合作用原理 三.元素转移 H的转移 H2O → NADPH → (CH2O ) C的转移 CO2 → C3 →（CH2O）和C5 O的转移 CO2 → C3 →（CH2O） H2O →O2 把无机物转变成有机物 把光能转变成有机物中的化学能贮存起来 光合作用原理 四.光合作用实质 光合作用原理 1.NADPH和ATP的移动途径是什么？ 2.NADP+和ADP的移动途径呢？ 3.NADPH的作用？ 类囊体薄膜→叶绿体基质 叶绿体基质→类囊体薄膜 ①在C3的还原中作还原剂 ②为C3的还原提供能量 问题探讨 光合作用原理 停止光照时,暗反应能否进行? 停止给植物供应二氧化碳时,光反应会受到什么样的影响? 问题探讨 停止光照时,光反应立刻停止,暗反应因为缺乏NADPH和ATP也会停止 暗反应停止,光反应也会随之停止 因为光反应产生的NADPH 和ATP没有被暗反应消耗,使得叶绿体中ATP和NADPH含量升高,从而抑制光反应的进行 光合作用原理 五.条件骤变对光合作用中各物质的影响 CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） 光照减弱 减少 增加 减少 减少 光照增强 增加 减少 增加 增加 光合作用原理 五.条件骤变对光合作用中各物质的影响 光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） CO2浓度减少 增加 减少 增加 减少 CO2浓度增加 减少 增加 减少 增加 光合作用原理 光反应和暗反应在所需条件、进行场所、发生的物质变化和能量转化等方面有什么区别? 反应阶段 光反应 暗反应 场所 类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 光、色素、酶 有光无光均可，多种酶 物质变化 水光解为O2和H+ ATP和NADPH的合成 CO2的固定 C3的还原 ATP和NADPH的分解 能量变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能 →有机物中稳定的化学能 光合作用原理 光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系? 物质联系: 能量联系: 光反应生成的ATP和NADPH 供暗反应C3的还原,而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+ 光反应为暗反应提供了活跃的化学能,暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能 光反应和暗反应不是两个相对独立的过程,它们是紧密联系的 课堂小结 CO2 + H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 水光解为O2和H+；ATP和NADPH的合成 CO2的固定；C3的还原；ATP和NADPH的分解 ADP Pi NADP+ ATP NADPH 课堂练习 科学发现的过程蕴含严谨的逻辑与方法。下列关于光合作用探索历程的叙述正确的是（     ） 阿尔农发现叶绿体在光照下可合成 ATP，该过程与 CO2的固定相伴随 鲁宾和卡门同位素示踪实验中对照组是 C18O2和 H2O， 实验组是 CO2和 H218O 卡尔文向小球藻提供14CO2，光照一段时间后，14C3先于14C5出现 恩格尔曼用水绵和厌氧菌进行实验，证明叶绿体释放氧气 C 课堂练习 在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是（ ） Rubisco存在于细胞质基质中 Rubisco催化CO2固定需要ATP 激活Rubisco需要黑暗条件 Rubisco催化C5和CO2结合 D 课堂练习 在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与对应瞬间发生的变化，组合正确的是（ ） 红光，ATP减少 绿光，NADPH减少 红光，未被还原的C3增加 绿光，C5增加 B 课堂练习 研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（ ） A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质 B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2 C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2的固定与还原 D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素 A 课堂练习 5.在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2+C5（即RuBP）→2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度。下列分析错误的是（ ) A.菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质 B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行 C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法 D.单位时间内14C3生成量越多说明 RuBP羧化酶活性越高 B 同 学 们 再 见 Time：2026.1 $