5.4 第2课时 光合作用的原理课件-2026-2027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原理，涵盖概念、光反应与暗反应阶段及物质能量变化。通过“叶绿体如何转化CO₂和H₂O为糖类并释放O₂”的问题导入，衔接叶绿体捕获光能的前序知识，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于以科学史探究为主线，通过希尔实验、鲁宾和卡门同位素标记法等引导学生分析证据，培养科学思维。构建光反应与暗反应模型图，强化物质能量观的生命观念，提升探究实践能力。学生能清晰理解两阶段联系，教师可高效落实重难点。

第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转换 第2课时 光合作用的原理 教学重难点 教学重点 （1）分析科学史阐明光合作用的原理通过科学史寻找证据、分析讨论、归纳概括光反应、暗反应过程； （2）说出光合作用原理中的物质和能量变化。 （1）阐明光合作用的原理和实质。 （2）光合作用过程中物质和能量的变化及相互关系。 教学难点 通过对光合作用原理的学习，形成物质与能量的生命观念。 01 通过对光反应与暗反应的学习，认同两个阶段既有区别又有联系养成分类归纳与比较的科学思维方式。 03 通过构建光合作用光合作用的过程模型图，提高建构模型的科学探究能力。 02 能够根据学习光合作用原理的理论知识是指导生产实践的基础，培养学生具备解决生产和生活问题的担当和思维能力。 04 素养目标 情境导入 观看视频 叶绿体捕获光能后，如何将二氧化碳和水转化为糖类，并且释放出氧气呢？ 知识点1 光合作用的概念 1.光合作用的概念 指绿色植物通过 ，利用光能，把 转化成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 CO2+H2O 光能 叶绿体 糖类(CH2O) +O2 光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳？ 叶绿体是如何将光能转化为化学能？ 又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？ ❓️ 知识点2 光合作用的原理 光合作用原理的探索——探究光合作用氧气的产生 思考 【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。 2.希尔实验可以证明氧气来自水，能否确定氧气全部来自水？ 不能，希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验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。 1.根据资料，尝试补充完整希尔的实验表达式。 O2 H+ H2O 光照叶绿体 Fe3+ 得电子 Fe2+ 光合作用原理的探索——探究光合作用氧气的产生 思考 3.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？ 光合作用原理的探索——探究光合作用氧气的产生 能够说明。希尔反应是叶绿体离体状况下完成的，因此，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。 4.若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？ 可以采用同位素标记法，用18O分别标记H2O和CO2进行实验。 思考 A、B物质分别为O2、18O2，二者的相对分子质量之比为32∶36＝8∶9。 光合作用原理的探索——探究光合作用氧气的产生 【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： CO2 18O2 光照射下的小球藻悬液 O2 C18O2 H2O H218O 5.图中A物质和B物质的相对分子质量之比是多少? 图中A、B物质是氧气，均来自反应物中的H2O。 实验结论：光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自　水。 水 光合作用原理的探索——探究光合作用氧气的产生 【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。 光照条件下，水光解的同时，ADP和Pi合成ATP。 7.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 H2 O O2 ＋NADPH ＋能量 光能 叶绿体 ADP ＋ Pi ＋ ATP 6.根据资料3中实验，你可以得出什么结论？ 2.光合作用的光反应阶段 场 所 条 件 物质变化 能量变化 光、色素、酶、水等 类囊体薄膜 水的光解： ATP的合成： NADPH的合成： H2O 光 色素 O2 + H+ + e- ADP + Pi + 能量 酶 ATP + H2O 酶 NADP+ + H+ + e- NADPH ATP、NADPH中活跃的化学能 光能 产 物 O2、ATP、NADPH中活跃的化学能 【相关信息】水分解为氧和H＋，被叶绿体夺去两个电子，电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。 绿叶体中的色素 可见光 吸收 H2O O2 光解 NADP+ NADPH 酶 ADP＋Pi ATP 酶 H+ 光合作用原理的探索——探究光合作用有机物的产生 思考 【资料4】美国的卡尔文用小球藻进行实验，将其装在一个透明的密闭容器中，他向密闭容器中通入14CO2，当反应进行到5 s时，14C出现在一种五碳化合物（C5）和一种六碳糖（C6）中，将反应时间缩短到0.5 s时，14C出现在一种三碳化合物（C3）中。经9年左右的时间，他终于弄清了光合作用中暗反应的碳循环途径。 光合作用原理的探索——探究光合作用有机物的产生 思考 1.请用符号和箭头表示碳的转移途径。 2.如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，请说说可能的实验思路。 不断缩短光照时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析,直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物,该物质即为CO2转化成的第一个产物。 14CO2 →14C3 ↗14C6 ↘14C5 叶绿体 基质 3.光合作用的暗反应阶段 产 所 条 件 物质变化 能量变化 有光无光都进行(但要有光反应产物ATP和NADPH)、CO2、C5、酶等 叶绿体基质 CO2固定： C3的还原： ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 CO2＋C5 酶 2C3 2C3 酶 ATP、NADPH (CH2O)+C5 C5 2C3 NADPH ATP （CH2O） CO2 固定 卡尔文循环 还 原 C5 2C3 （CH2O） →葡萄糖 淀粉 ↑ CO2 固定 叶绿体 基质 卡尔文循环 还 原 →蔗糖 （CH2O） 细胞质基质 绿叶体中的色素 可见光 吸收 H2O O2 光解 NADP+ NADPH 酶 ADP＋Pi ATP 酶 H+ 类囊体薄膜 【相关信息】光合作用产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 光合作用的原理分析 探究光反应与暗反应的关系 活动 C5 2C3 （CH2O） CO2 固定 叶绿体基质 卡尔文循环 还 原 绿叶体中的色素 可见光 吸收 H2O O2 光解 NADP+ NADPH 酶 ADP＋Pi ATP 酶 H+ 类囊体薄膜 光反应 暗反应 光反应与暗反应的关系： ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH； ②暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi； ③光反应停止后，暗反应很快也会停止。 探究光反应与暗反应的关系 活动 阶段 光反应阶段 暗反应阶段 条件 产所 物质变化 能量变化 联系 光、色素、酶 不需光、酶、NADPH、ATP 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质中 ①水的光解； ②ATP、NADPH的生成 ①CO2的固定； ②C3的还原 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ①光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP； ②暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+ 。 ATP、NADPH中活跃化学能→有机物中稳定的化学能 条件 停止光照 CO2供应不变 突然光照CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 光照不变 增加CO2供应 C3 C5 ATP NADPH (CH2O) 探究光反应与暗反应的关系 活动 结合光合作用过程图解，分析条件改变时，C3、C5、ATP、NADPH、(CH2O)含量变化。 减少 增加 减少 减少 减少 增加 减少 增加 增加 减少 减少 减少 增加 减少 减少 增加 增加 增加 增加 增加 观看视频 光合作用的过程 [补充提醒] ①叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH；一方面用于ATP的合成。 ②水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 ③供氢：NADPH。 ④供能：ATP和NADPH。　 4.化能合成作用 化能合成生物：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，如硝化细菌。 异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。 自养生物：无机物转变成为有机物。 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2NH3+3O2 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 能量 CO2+H2O (CH2O)+ O2 化能合成作用： 光合作用 概念 光合作用的过程 光合作用的原理的探索 光反应 暗反应 反应式 希尔 鲁宾和卡门 阿尔农 卡尔文 水的光解 NADPH 和 ATP 的形成 CO2 的固定 C3 的还原 CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 课堂小结 易错易混 1．绿叶中色素分离的原理是色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。( × ) 纠正： 2．提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分。( × ) 纠正： 3．吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上。( × ) 纠正： 4．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( × ) 纠正： 绿叶中色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同。 加碳酸钙的目的是防止色素被破坏。 吸收光能的色素分布在类囊体膜上。 叶绿素不吸收绿光。 随堂 检测 1．关于叶绿素提取的叙述中错误的是(　　) A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料 B．加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏 C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 D．研磨时加入二氧化硅可使叶片研磨更充分 C 解析：叶绿体中的四种色素包括胡萝卜素，均溶于无水乙醇，C项错误；菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料，研磨时加入SiO2可使叶片研磨更充分，加入少许CaCO3，可以中和叶肉细胞中的有机酸，能避免叶绿素被破坏。 Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.52(fixed_gap:False) $