5.4.2光合作用与能量转化（光合作用的原理和应用）课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

课堂导入 太阳能 太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？ 地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物。 地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.11*10^18KJ,这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。 绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？ 生物（人教版） 必修1 第五章 第四节 （第2课时） 光合作用与能量转化 光合作用的原理和应用 一、光合作用的原理 光合作用是指绿色植物通过___________，利用________，将_________________转化成储存着能量的___________，并且释放出___________的过程。 叶绿体 光能 二氧化碳和水 有机物 氧气 1、光合作用的概念： 2、反应式： CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 3、实质： 合成有机物，储存能量 注：（CH2O）表示糖类， 光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖.(P104) 一、光合作用的原理 我会思考： 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？ 光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ CO2 + H2O （CH2O)+O2 光能 叶绿体 请阅读教材P102，了解光合作用的探究历程！！ 一、光合作用的原理 4、光合作用的探究历程： （1）19世纪末 CO2 O2 + H2O 甲醛 (CH2O) 甲醛→糖 缩合 （2）1928年 ①甲醛对植物有毒 ②甲醛不能通过光合作用转化成糖 C 一、光合作用的原理 4、光合作用的探究历程： （3）1937年 希尔反应 离体叶绿体的悬浮液 结果：叶绿体有O2释放。 1.希尔的实验可以得出什么结论？ 2.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？ 水的光解产生氧气。 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。 一、光合作用的原理 4、光合作用的探究历程： （4）1941年 鲁宾和卡门 美国科学家鲁宾和卡门采用同位素示踪法，研究光合作用中释放出的氧气到底是来自水，还是二氧化碳。 CO2 H218O 光照射下的 小球藻悬液 C18O2 H2O 18O2 O2 思考： （1）该实验采用了什么实验方法？ （2）如何对照？ （3）可以得出 什么结论？ 同位素标记法。 相互 光合作用产生的O2来自于H2O。 ？ ？ 一、光合作用的原理 4、光合作用的探究历程： （5）1954-1957年 阿尔农 光照 水 氧气 ADP+Pi ATP 结果：叶绿体生成ATP， 且同时水光解产生氧气 1954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。 尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？ 我会思考： H2O O2+NADPH +能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 19世纪末 甲醛→糖 1928年 甲醛对植物有毒 不能通过光合作用转化成糖 1937年 希尔反应 水的光解产生氧气 1941年 鲁宾和卡门 同位素标记法光合作用氧气来自于水 1954年 阿尔农 光照下叶绿体合成ATP 该过程总是与水的光解相伴 一、光合作用的原理 我会总结： 9 一、光合作用的原理 5、光合作用的过程： 根据是否需要____________，这些化学反应可以概括地分为____________和_____________（现在也称为碳反应）两个阶段。 光能 光反应 暗反应 类囊体薄膜 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 （氧化型辅酶Ⅱ） （还原型辅酶Ⅱ） ①条件： 光、色素、多种酶 ②场所： 类囊体薄膜 ③物质转化 水的光解： ATP的合成： H2O 1/2O2 + H+ + e- 光 色素、酶 光能 ④能量转化: ATP、NADPH中活跃的化学能 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 NADPH的合成： NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 一、光合作用的原理 5、光合作用的过程： (1)光反应 ADP+Pi ATP NADP+ 能量 C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 能量 ①条件： ②场所： 叶绿体基质中 有光无光都可以，多种酶等 CO2的固定： C3的还原： 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH 有机物中稳定的化学能 CO2＋C5 2C3 酶 ③物质转化 ATP、NADPH中活跃的化学能 ④能量转化： 一、光合作用的原理 5、光合作用的过程： (2)暗反应（碳反应） 反应阶段 反应部位 反应条件 物质变化 能量变化 产 物 联 系 实质 光反应 暗反应 类囊体薄膜上 叶绿体基质 必须有光、光合色素、酶 有光或无光均可，多种酶 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→稳定的化学能 NADPH、ATP、O2 ADP、Pi 、（CH2O ） 、NADP+ 光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+ 把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来 一、光合作用的原理 6、光反应和暗反应的比较 一、光合作用的原理 7、光合作用的原子转移： ①H的转移： H2O → NADPH→ (CH2O ) ②C的转移： CO2 → C3 →（CH2O） ③O的转移： CO2 → C3 →（CH2O） H2O → O2 CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 一、光合作用的原理 8、条件骤变对光合作用的影响： 叶绿体 中的色素 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 NADP+ NADPH 酶 可见光 CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） 光照减弱 光照增强 减少 增加 减少 减少 增加 减少 增加 增加 一、光合作用的原理 8、条件骤变对光合作用的影响： 叶绿体 中的色素 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 NADP+ NADPH 酶 可见光 光照不变 C3 C5 （CH2O） CO2浓度减少 CO2浓度增加 减少 增加 NADPH、ATP 减少 增加 增加 增加 减少 减少 将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的CO2条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，则下列叙述中不会发生的是(　 　) A．光反应停止，不能形成NADPH和ATP B．短时间内暗反应仍进行，CO2与C5继续结合形成C3 C．短时间内绿藻体内C3的含量会上升 D．由于没有NADPH和ATP供应，C3不能形成糖类等物质，积累了许多C5 我会练习 一、光合作用的原理 D 光照强度对光合作用强度有什么影响？ 科 学 探 究 步 骤 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 二、光合作用原理的应用 提出问题 作出假设 光照强度越大，光合作用强度越大。 ①确定实验目的 自变量是什么？ 因变量是什么？ 如何控制自变量 如何检测因变量 光照强度 ②细化实验变量 光合作用强度 控制与台灯的距离 相同时间内叶片浮起的数量 什么是光合作用强度？ 植物在单位时间内通过光合作用制造的糖的数量 作出假设 设计实验 3.控制无关变量 控制哪些可能影响实验结果的因素 科 学 探 究 步 骤 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 无关变量保持相同且适宜 二、光合作用原理的应用 温度、叶片的长势等 科 学 探 究 步 骤 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 二、光合作用原理的应用 科 学 探 究 步 骤 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 在一定范围内，光照强度越大，光合作用强度就越大。 分析结果 得出结论 项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量 1 10片 20 mL 强 2 10片 20 mL 中 3 10片 20 mL 弱 多 中 少 二、光合作用原理的应用 二、光合作用原理的应用 讨论：利用下图装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？ 这些因素分别如何控制呢？ 提示：CO2浓度（吹气时间或不同质量分数的NaHCO3溶液）、 温度（水浴保温）、 CO2的浓度 CO2＋H2O （CH2O）＋O 2 光能 叶绿体 H2O 光：光照强度、光质、光照时间 矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料） 外因： 内因： 酶的种类、数量 色素的含量 叶龄不同 温度 二、光合作用原理的应用 我会总结： 1、影响光合作用的因素： 二、光合作用原理的应用 拓展1：光合速率的测定： 思考与回答 植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如O2的产生量，是植物光合作用试剂实际产生的总O2量吗？ 线粒体 叶绿体 产生O2 释放O2 （可以测得） 叶肉细胞 CO2 吸收CO2 （可以测得） 植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。 实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。 真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率 合成有机物的量 固定或消耗CO2量 产生O2的量 有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量 消耗有机物的量 黑暗下CO2的释放量 黑暗下O2的吸收量 = = = + + + 二、光合作用原理的应用 拓展1：光合速率的测定： 光照强度 0 CO2吸收速率 CO2 释放 速率 A B C 呼吸速率 光补偿点 光饱和点 净光合速率 总光合 速率 B： D： D AB： BC： 呼吸 速率 A: 讨论：1、C点之前和之后限制光合作用因素分别是？ C点前：光照强度 C点后：CO2浓度、温度等 2、能否在图中找出总光合速率？ 二、光合作用原理的应用 拓展2：光照强度光合速率的影响： 只进行呼吸作用 光合作用<呼吸作用 光合作用=呼吸作用 光合作用>呼吸作用 光合速率开始达到最大时对应的光照强度 三、化能合成作用 资料分析：在自然界中，除了光合作用，还有另外一种制造有机物的方式——化能合成作用。阅读教材P106，思考： 1、什么是化能合成作用？ 2、哪些生物能进行化能合成作用？ 3、硝化细菌进行化能合成作用的原理是什么？ 4、进行化能合成作用的生物的同化类型是什么？ 三、化能合成作用 1、什么是化能合成作用？ 能利用体外环境的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。 2、哪些生物能进行化能合成作用？ 硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 3、硝化细菌进行化能合成作用的原理是什么？ 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 6CO2+6H2O C6H12O6+ 6O2 能量 4、进行化能合成作用的生物的同化类型是什么？ 自养型 光合作用与能量转化 光合作用 光合作用应用 概念 反应式 探究历程 影响因素：光照、温度、二氧化碳、水分、 矿质元素 硝化细菌 光合作用原理 过程 光反应：类囊体薄膜 暗反应：叶绿体基质 化能合成作用 CO2 + H2O （CH2O)+O2 光能 叶绿体 我会总结 1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。 分析曲线图并回答： （1）7～10时的光合作用强度不断增强原因： （2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因： （3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因： 光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。 光照不断增强，光合作用强度不断增强。 温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭， 二氧化碳供应减少，光合作用强度明显减弱。 A B D C E 时间 光 合 作 用 速 率 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 我会练习 2. 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。 下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（　　　） 　A. 红光，ATP下降 　B. 红光，未被还原的C3上升 　C. 绿光，NADPH下降 　D. 绿光，C5上升 我会练习 C Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $