【同步备课】高一生物必修1优质课件：5.4 光合作用与能量转化（第2课时 光合作用的原理和应用）-人教版

光合作用的原理和应用人教版/必修1分子与细胞/第5章/第4节第二课时通过分析科学史实验，说明光合作用的场所、条件及过程。学习目标情境导入科技的公关离不开基础科学的研究，光合作用的过程是如何发现的呢？情境导入1.视频中提到的我国科学家构建出的从二氧化碳到淀粉的合成途径只有多少步化学反应？自然光合作用合成淀粉需要多少步生化反应？2.人工合成淀粉体系实现了什么能量之间的转换？提示：请认真看视频，答案就在视频中。复习回顾1.回顾初中所学的光合作用的知识，说说你对光合作用的理解。2.书写光合作用的反应式3.一起来回顾光合作用的发现史。建构概念O2的来源？材料1：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。有几种可能?问题：基于以上材料，你对O2来源的可能性有怎样的初步判断？提示：可能来自于水，根据上述材料分析可知，如果是来自二氧化碳，最终生成甲醛，对植物自身有害。建构概念材料2：1937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（如Fe3+，悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出O2。问题：基于以上材料，尝试补充完整希尔实验表达式。H2O光照叶绿体Fe3+得电子Fe2+像这样，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称作希尔反应。建构概念问题1：反应式的产物之一是O2，另一产物如何确定？H2O光照叶绿体Fe3+得电子Fe2+O2问题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？问题3：若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？请说出基本思路。现在请看课本鲁宾和卡门实验的结果。H2O中H去哪了？回顾科学史鲁宾和卡门实验实验思路：用放射性同位素标记来研究物质的去路材料：小球藻处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。结果：A为O2，B为18O2。实验结果说明了什么？建构概念材料3：1954年，美国科学家阿尔农发现，在无CO2条件下，给叶绿体光照时，向反应体系供给ADP、Pi、和NADP+，体系中就会有ATP和NADPH产生（NADP+、H+、和电子结合形成NADPH，NADPH属于还原性物质）。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。总结：光反应的物质变化和能量变化原理时间光反应小结叶绿体中的色素吸收的光能，有两方面的用途，部分将水分解成O2和H+，O2释放出去，而H+与NADP+结合，形成NADPH，NADPH作为还原剂，参与暗反应；另一部分在酶的催化作用下，促使ADP和Pi结合形成ATP，从而将光能转变为储存在ATP中的化学能。概念总结1.光反应的物质变化和能量变化2.场所：叶绿体的类囊体薄膜3.条件：光照、光合色素、酶建构概念材料4：光合作用的产物除了O2，还有糖类等有机物。20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻作实验材料，利用同位素示踪法追踪了CO2中C的转移路径。实验结果1：照光30s,14C分布于多种化合物中，有C3、C5、C6等化合物。问题：如何能确定CO2中的C先转移到C3、C5、C6中的哪种化合物中呢？提示：缩短检测时间，检测放射性出现的物质。建构概念实验结果2：当反应进行到5s时，14C同时出现在C5和C6中。缩短到几分之一秒时，几乎所有的14C都集中在一种C3化合物上。问题1：请据此大致描述CO2中的C的转移路径。问题2：推测CO2与什么物质结合形成C3？问题3：卡尔文等经过反复实验，并没有检测到C2,通过改变CO2的量进一步实验，请预期，如果增加CO2的量，对C3和C5的影响是怎样的？减少CO2的量，C3和C5又会有什么变化？CO2→C3→C5+C6C5C3增加，C5减少C3减少，C5增加实验求证卡尔文实验结果（增加或减少CO2量对C3/C5化合物的影响）建构概念材料5：阿尔农发现，在黑暗条件下，只要供给了ATP和NADPH，叶绿体就能将CO2转化为糖类，同时ATP和NADPH含量急剧下降。思考：卡尔文搞清了C的转移途径，即有机物的形成过程，与前面的研究水的光解产生O2的过程是否存在一定的联系?再看材料3：1954年，美国科学家阿尔农发现，在无CO2条件下，给叶绿体光照时，向反应体系供给ADP、Pi、和NADP+，体系中就会有ATP和NADPH产生（NADP+、H+、和电子结合形成NADPH，NADPH属于还原性物质）。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。材料3和5，说明了什么？说明水在光下分解产生了ATP和NADPH，叶绿体利用ATP和NADPH将CO2转化为糖类暗反应小结综上分析，尝试画出暗反应图解。在暗反应阶段，通过气孔从外界吸收进来的CO2，首先与叶绿体内的C3结合，很快形成两个C3（三碳化合物）分子。在有关酶的催化下，C3接受ATP和NADPH释放的能量并被NADPH还原。其中一部分C3经过一系列反应形成糖类，另一部分C2则又重新形成C3，这一暗反应过程也称为卡尔文循环。概念总结1.暗反应的物质变化和能量变化物质变化：CO2的固定、C3的还原、ATP和NADPH的分解能量变化：ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类中欧稳

定的化学能2.场所：叶绿体基质3.条件：CO2、ATP、NADPH、酶建构概念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？光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。能量联系：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。比较光反应和暗反应光反应暗反应所需条件必须有光有光或无光均可进行场所类囊体膜叶绿体基质物质变化水光解为O2和H+；ATP和NADPH的合成CO2的固定；C3的还原；ATP和NADPH的分解能量转化光能转化为ATP和NADPH中的化学能ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能化能自养生物：利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO2和H2O（无机物）合成糖类（有机物。例如：硝化细菌。硝化细菌能够利用体外环境中的NH3氧化时所释放的能量来制造有机物。2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O能量酶化能合成作用课堂练习1.如图为高等绿色植物光合作用过程图解，以下说法正确的是（

）A．A是光合色素，分布在叶绿体内膜和类囊体薄膜上B．E是ADP，在叶绿体类囊体薄膜上产生C．G是三碳化合物，F是五碳化合物D．光合作用光反应和暗反应过程均有酶的参与D2.用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中氧原子的来龙去脉，下列错误结论是（