5.4光合作用的原理 学习任务单2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

光合作用的原理 学习任务单 姓名： 学习目标：通过科学史探索，构建光合作用的概念模型，并从物质和能量视角阐明光合作用的原理。认同科学认识是在不断质疑、修正和发展中前进的。 本节课的核心问题：[物质角度]氧气中的氧是来自H2O还是CO2？CO2是如何形成有机物的? [能量角度]光能如何转化成ATP中化学能？如何转化成有机物中化学能？ 假设1：O2中的氧只来自CO2 →结论： 假设2：O2中的氧只来自H2O 假设 正确 假设3：O2中的氧来自H2O和CO2 问题一：氧气中的氧是来自H2O还是CO2？ → 探索历程 实验相关分析 【科学史1】甲醛假说 甲醛对植物有毒害作用 → 质疑假设 【科学史2】希尔反应 结论：光照下，离体的叶绿体悬浮液在适当条件下会发生 、 。 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氧元素全部来源于水？ 该实验能说明假设2或3正确吗？ 【科学史3】鲁宾和卡门的实验 结论：O2中的氧元素来自 ，而非 。 科学方法： 该实验有对照组吗？ ；故该实验是 实验，属于 对照。 该实验可证明假设 正确。 问题二：水的光解除了产生O2，还产生了什么？光能的去向是什么？ 探索历程 实验相关分析 【科学史4】阿尔农实验（一） 早前，科学家已发现绿色植物中NADP+（氧化型辅酶Ⅱ，可接受电子变成还原剂）的含量异常丰富，这暗示它可能扮演着重要角色。 在光照条件下，阿尔农团队在离体叶绿体悬浮液中加入NADP+，他们直接观测到NADP+被还原成了NADPH（还原型辅酶Ⅱ，一种活泼还原剂，具备高还原电势，可通过转移电子和氢来供能。）。同时，提供ADP、Pi，也检测到有ATP生成。这些过程总是伴随着氧气的释放。 结论：光照下叶绿体可合成 、 ，并总伴随着 。 结合教材P103右侧相关信息，写出该过程中的物质反应：光 叶绿体 ① H2O ② ③ 写出光能的去向： 问题三：CO2是如何形成糖类的? 思考：希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个反应？（提示：该实验叶绿体悬浮液中没有加入CO2） 探索历程 实验相关分析 【科学史5】卡尔文实验 卡尔文在充足的光照下，给小球藻提供14CO2，并且每隔一段时间杀死小球藻进行取样分析来追踪14C的转移过程。实验结果： 光照时间 检测到带14C的化合物 30秒 多种化合物 5秒 C3、C5和（CH2O） 几分之一秒 90%的放射性物质是C3 结论： 14CO2中14C先转移至 ，再转移至 。 画出碳元素的转移路径示意图 （即CO2转化成糖类的过程）： CO2 C3 C5 (CH2O) 问题四：有机物中的化学能是如何形成的？ 探索历程 实验相关分析 【科学史6】阿尔农实验（二） 组别 处理离体叶绿体的不同条件 实验现象 1 光照+CO2 有糖类生成 2 黑暗+CO2 无糖类生成 3 黑暗+CO2+ATP+NADPH 有糖类生成 CO2生成糖类的过程一定需要光照吗？CO2生成糖类的必备条件是什么？ 糖类中的化学能是什么物质提供的呢？ 【总结】构建模型，厘清光合作用的物质反应、能量变化色素 和酶 光能 NADPH CO2 H2O （CH2O） ADP+Pi 能量转化： → → 学科网（北京）股份有限公司 $