光合作用与能量转化细胞的能量供应和利用课件省公开课一等奖新名师优质课比赛一等奖课件

第4节光合作用原理和应用第二课时光合作用原理第1页第2页一、光合作用概念和反应式1.概念:绿色植物经过_______,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量有机物,而且释放出_____过程。2.反应式:_______________________。叶绿体氧气CO2+H2O(CH2O)+O2第3页二、光合作用探究历程1.19世纪末,科学界普遍观点:C与H2O结合成_____。2.1928年:甲醛不能经过光合作用转化成___。3.1937年,英国希尔:离体叶绿体在适当条件下可产生_____。甲醛氧气糖第4页4.1941年,鲁宾和卡门:研究了光合作用中_____起源(氧气起源于H2O)。5.1954年,美国阿尔农:光照下,叶绿体可合成____;1957年:这一过程总是与水光解相伴随。氧气ATP第5页三、光合作用过程1.写出图中序号代表物质或过程:第6页①______②____③___④______⑤_______⑥________NADPHATPCO2(CH2O)光反应暗反应第7页2.光反应阶段:(1)场所:叶绿体___________。(2)条件:___、_____和相关___。(3)物质改变:①水光解:H2O____+_______②ATP合成:ADP+Pi+能量____。(4)能量改变:将_____转变为活跃_______。类囊体薄膜光色素酶O22NADPHATP光能化学能第8页3.暗反应阶段:(1)场所:叶绿体内___________中。(2)条件:___催化。(3)物质改变:①CO2固定:CO2+C52C3②C3还原:C3(CH2O)C3C5叶绿体基质酶第9页(4)能量改变:____中活跃化学能转变为有机物中______________。ATP稳定化学能第10页【激疑】(1)在无光条件下,暗反应能否长久进行?提醒:在无光条件下,光反应不能进行,光反应产物ATP和NADPH降低,不能满足暗反应需求,暗反应将停顿进行。

第11页(2)若暗反应停顿,光反应能否连续进行?提醒:暗反应停顿,光反应产生ATP和NADPH积累过多,抑制光反应进行。第12页知识点一光合作用探究历程1.希尔试验:(1)试验过程:离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其它氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下能够释放出氧气。(2)试验结论:在适当条件下叶绿体产生氧气。第13页2.鲁宾和卡门试验:相互对照(条件相同两组材料,分别标识不一样物质:一组为,另一组为C18O2)。3.阿尔农试验:光照下叶绿体合成ATP,这一过程与水光解相伴随。第14页【思索·讨论】希尔试验说明水光解能够产生氧气,是否说明植物光合作用产生氧气中氧全部来自水?为何?(科学思维)提醒:不能。叶绿体内还有其它含有氧元素物质,不能确定氧元素全部来自水。

第15页【素养案例】美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.kamen)用18O分别标识H2O和CO2中氧,进行光合作用试验。该试验证实了 (

)第16页A.光合作用制造了有机物B.光合作用需要利用根系吸收水分C.光合作用生成氧来自水D.光合作用吸收二氧化碳来自大气第17页【解析】选C。美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标识H2O和CO2中氧,进行光合作用试验。试验过程中,发觉假如用18O标识H2O,光合作用释放氧气中含有18O;用18O标识CO2,光合作用释放氧气中没有18O。科学家经过相互对照试验,证实了光合作用生成O2中氧来自H2O。第18页【素养·迁移】下面表示较强光照且温度相同以及水和小球藻质量相等条件下,小球藻进行光合作用试验示意图。一段时间后,以下相关试验比较不正确是 (

)

第19页第20页A.Y2质量大于Y3质量B.④中小球藻质量大于①中小球藻质量C.②中水质量大于④中水质量D.试管①质量大于试管②质量第21页【解析】选C。Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,所以Y2质量大于Y3质量;④中小球藻中含有()有机物,而①中小球藻含有(CH2O)有机物,故④中小球藻质量大于①中小球藻质量;④和②中水都为O,且含量相同,所以质量相等;在试管①和②中原有质量相等情况下,②中释放是18O2,而①中释放是O2,故剩下质量①大于②。第22页知识点二光合作用过程1.光反应与暗反应比较:(1)区分:项目光反应暗反应(碳反应)实质光能转化为化学能,并释放O2同化CO2,合成有机物需要条件外界条件:光照;内部条件:色素、酶不需要光照;内部条件:酶第23页项目光反应暗反应(碳反应)反应场所叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质内物质改变①水光解:水分解成NADPH和O2②ATP合成:在相关酶作用下,ADP和Pi形成ATP①CO2固定:CO2+C52C3②C3还原:2C3(CH2O)+C5第24页项目光反应暗反应(碳反应)能量改变光能→活跃化学能活跃化学能→有机物中稳定化学能对应产物O2、ATP和NADPH糖类等有机物第25页(2)联络:①光反应为暗反应提供两种主要物质:NADPH和ATP,NADPH既可作还原剂,又可提供能量;暗反应为光反应提供三种物质:ADP、Pi以及NADP+。②暗反应有光无光都能进行。若光反应停顿,暗反应可连续进行一段时间,但时间不长,故晚上普通认为只进行呼吸作用,不进行光合作用。第26页2.光合作用过程中物质改变:(1)光合作用过程中C、O元素转移路径:第27页(2)光合作用总反应式与C、H、O元素去向:第28页3.光照和CO2浓度改变对细胞中C3、C5含量影响:(1)理论依据:细胞中C3含量取决于C3生成速率和C3消耗速率。C3生成经过CO2固定实现,C3消耗经过C3还原实现,如图所表示:由C5+CO2→2C3可知,细胞中C3、C5含量改变相反。第29页(2)实例分析:外界条件改变分析结果光照强→弱光反应减弱,NADPH和ATP降低,C3还原减弱,C3消耗降低,C5产生降低C3含量增多,C5含量降低弱→强光反应增强,NADPH和ATP增多,C3还原增强,C3消耗增多,C5产生增多C3含量降低,C5含量增多第30页外界条件改变分析结果CO2浓度高→低CO2固定减弱,C3产生降低,C5消耗降低C3含量降低,C5含量增多低→高CO2固定增强,C3产生增多,C5消耗增多C3含量增多,C5含量降低第31页【思索·讨论】1.若给植物提供,一段时间后能否在植物体内有机物中发觉18O?试说明原因。(生命观念)提醒:

参加有氧呼吸第二阶段,可形成C18O2,C18O2参加光合作用,可形成含有18O有机物。第32页2.光合作用中还原剂和细胞呼吸中还原剂是否相同,完成下表:(科学思维)光合作用过程中还原剂细胞呼吸过程中还原剂本质还原型辅酶Ⅱ(NADPH)还原型辅酶Ⅰ(NADH)起源_______阶段无氧呼吸第___阶段、有氧呼吸第___、___阶段去向_________________有氧呼吸第___阶段光反应一二三碳化合物还原三一第33页【素养案例】阳光穿过森林中空隙形成“光斑”,如图表示一株生长旺盛植物在“光斑”照射前后光合作用吸收CO2和释放O2量改变,据此正确分析是 (

)第34页第35页A.光斑照射前,光合作用无法进行B.光斑照射后,光反应和暗反应快速同时增加C.光斑照射后,暗反应对光反应有限制作用D.光斑移开后,光反应和暗反应快速同时减弱第36页【解题导引】(1)图示信息:①光斑照射前有氧气释放和二氧化碳吸收。②光斑照射后氧气释放速率和二氧化碳吸收速率增加不一样时。③光斑移开后,氧气释放速率和二氧化碳吸收速率减弱不一样时。第37页(2)关键知识:光合作用总反应式中,氧气释放量和二氧化碳吸收量相等。第38页【解析】选C。光斑照射前,有氧气释放,说明植物细胞在进行光合作用,A项错误;光斑照射后,光反应快速增加,而暗反应没有对应增加,二者不一样时,B项错误;光斑照射后,一开始光反应远高于暗反应,然后光反应逐步减弱,与暗反应保持一致,所以能够看出,暗反应限制了光反应进行,C项正确;光斑移开后,光反应快速减弱,而暗反应过一段时间后才减弱,二者不一样时,D项错误。第39页【素养·探究】——母题追问科学思维——分析与综合光斑移开后,C3含量和C3生成速率会怎样改变?为何?第40页提醒:C3含量增多,C3生成速率减慢。光斑移开后,光反应减弱,NADPH和ATP合成量降低,被还原C3降低,造成C3含量增多,进而反馈抑制C3生成过程,造成C3生成速率减慢。第41页【素养·迁移】在其它条件适宜情况下,在供试植物正常进行光合作用时突然停顿光照,并在黑暗中马上开始连续取样分析,在短时间内叶绿体中C3和C5含量改变是 (

)第42页A.C3和C5都快速降低B.C3和C5都快速增加C.C3快速增加,C5快速降低D.C3快速降低,C5快速增加第43页【解析】选C。由题意知,在其它条件适宜情况下,在供试植物正常进行光合作用时突然停顿光照后,光反应停顿,NADPH和ATP下降,C3还原减弱直至停顿,而CO2固定则继续进行,但因为缺乏NADPH和ATP,C3不能被还原而积累,使C3快速增加;C5是植物体细胞内含有一定数量且能循环利用物质,当C3不能被还原再形成C5第44页时,C5将快速降低。所以,在供试植物正常进行光合作用时突然停顿光照,并在黑暗中马上开始连续取样分析,此时叶绿体中C3快速增加,C5快速降低。第45页【赔偿训练】在叶绿体中,ATP和ADP运动方向是 (

)A.ADP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动,ATP则向