新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用第4节第2课时光合作用的原理课件新人教必修1

第4节光合作用与能量转化第2课时光合作用的原理课标要求核心素养1．说明光合作用以及对它的认识过程。2．掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。1．科学思维——分析与综合：分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系。2．生命观念——用物质和能量观，阐明光合作用过程，能初步用结构和功能观，说明叶绿体是光合作用的场所。知识导图必备知识•夯实双基一、光合作用的概念和探究历程1．概念：光合作用是指绿色植物通过____________，利用________能，把______________和________转化成储存着能量的____________，并且释放出________的过程。叶绿体

光

二氧化碳

水

有机物

氧气

2．探究历程：(1)19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，_____________的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成________，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______________转化成糖。(2)1937年，英国植物学家希尔发现，在离体____________的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有水，没有二氧化碳)，在光照下可以释放出________。像这样，__________________________________________________的化学反应称作希尔反应。CO2分子

甲醛

光合作用

叶绿体

氧气

离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气

同位素示踪

H2O和C18O2

O2

18O2

ATP

水的光解

(5)20世纪40年代，美国的卡尔文利用________________法最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。

3．反应式：__________________________________。同位素标记

二、光合作用的原理1．填写图中字母所代表的物质：a：______

b：______

c：_______

d：_______O2

C3

CO2

[H]

场所____________________________外界条件________物质变化①H2O→_____________②ADP＋Pi＋能量→_______能量变化光能→_______中活跃的化学能2．光反应(Ⅰ过程)：叶绿体的类囊体的薄膜上

光照

[H]＋O2

ATP

ATP

场所________________外界条件CO2物质变化①CO2→______→(CH2O)②_______→ADP＋Pi＋能量能量变化ATP中活跃的化学能→____________中稳定的化学能3．暗反应(Ⅱ过程)：叶绿体基质

C3

ATP

有机物

(1)光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O。 (

)(2)绿色植物光合作用的反应物是CO2和H2O，产物是有机物和O2。 (

)(3)绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。 (

)(4)光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。 (

)(5)光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。 (

)(6)光反应产生的ATP可用于核糖体合成蛋白质。 (

)活学巧练×

√

√

×

√

×

(7)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为还原剂。 (

)(8)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应。 (

)(9)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜。 (

)(10)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应。 (

)√

√

×

×

思考：1．鲁宾、卡门实验方法是什么？提示：同位素标记法。2．若突然停止光照，光反应和暗反应如何变化？提示：光反应立即停止，暗反应仍能进行一段时间，最后也停止。3．光合作用产生的[H]与呼吸作用产生的[H]是否相同？提示：不同。光合作用产生的[H]为NADPH，而呼吸作用产生的[H]为NADH。4．希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？提示：不能，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。没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有观察到氧元素的转移。5．如果给予植物相同时间的光照，只是一组持续光照，另一组光照和黑暗间隔处理，积累的有机物是否相同？提示：不同。如果总光照时间相同，光照和黑暗间隔处理比一直光照处理积累的有机物多，因为间隔光照时NADPH、ATP基本不积累，利用充分，但一直光照会造成NADPH、ATP的积累，利用不充分。课内探究•名师点睛知识点

1．希尔实验(1)实验过程：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氧气。(2)实验结论：在适当条件下叶绿体产生氧气。2．鲁宾和卡门实验(1)巧妙之处：两组实验相互对照直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化碳中的氧。光合作用的探究历程3．卡尔文循环(1)探究方法——同位素标记法：用14C标记CO2，追踪检测放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。(2)结论：碳的转化途径：14CO2＋C5→14C3→(14CH2O)。

科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是(

)A．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量B．阿尔农的实验证明了在光照下叶绿体可合成ATPC．希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他还原剂在光照下可以释放出氧气D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O典例1典例剖析B

解析：恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成氧气，没有定量分析生成氧气的量，A错误；阿尔农通过实验说明了在光照下叶绿体可合成ATP，B正确；希尔加入的是氧化剂，C错误；鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2，D错误。1．下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是 (

)

A．Y2的质量大于Y3的质量B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量C．②中水的质量大于④中水的质量D．试管①的质量大于试管②的质量变式训练C

解析：②与④中H2O均被18O标记，单位时间内消耗等量的水，剩余水的质量也相等。知识点

1．光合作用的过程图解(1)光反应过程光合作用的过程(2)暗反应过程2．光反应和暗反应的比较(1)区别项目光反应暗反应实质光能转化为化学能，并释放出O2同化CO2，合成有机物反应时间短促较缓慢需要条件外界条件：光照；内部条件：色素、酶不需要光照；内部条件：酶反应场所叶绿体类囊体的薄膜叶绿体基质(2)联系：光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi，如图所示：知识贴士：有关光合作用过程的四点提醒(1)叶绿体的内膜既不参与光反应，也不参与暗反应。(2)光反应阶段为暗反应提供ATP、[H]，ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质。而暗反应则为光反应提供ADP和Pi，ADP从叶绿体基质移向类囊体薄膜。(3)光反应阶段必须是在有光条件下进行，而暗反应阶段有光无光都能进行，但需光反应提供的[H]和ATP，故暗反应不能长期在无光环境中进行。(4)在自然条件下，光反应阶段和暗反应阶段同时进行，不分先后。 (2021·河北沧州期末)如图是生活在适宜环境中的某植物光合作用部分过程图解，其中A、B、C、D表示四种化合物，a、b表示两个生理过程，相关叙述错误的是

(

)A．该过程发生的场所为叶绿体基质B．C物质可以作为b过程的还原剂C．无光条件利于此过程的进行D．光反应产生的ATP用于图中反应解析：图示表示光合作用的暗反应阶段，无光不能进行光反应，不能为图中暗反应提供ATP和NADPH，不利于此过程的进行，C错误。典例2典例剖析C

2．如图为高等绿色植物光合作用图解。相关说法不正确的是(

)

A．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段B．光合作用可分为两个阶段，光反应和暗反应阶段C．三碳化合物在[H]、ATP和酶的作用下，被还原形成(CH2O)D．③为C3，在叶绿体类囊体薄膜上转化为C5和(CH2O)变式训练D

解析：②是水光解的产物之一氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段，A项正确；光合作用可分为光反应和暗反应阶段，B项正确；三碳化合物在光反应产生的[H]、ATP和叶绿体基质中酶的作用下，被还原形成(CH2O)，C项正确；C3在叶绿体基质中转化为C5和(CH2O)，D项错误。指点迷津•拨云见日

光照和CO2浓度骤变时，C3、C5、[H]和ATP物质含量变化分析1．分析思路当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的变化可以采用下图分析：2．分析结果

玉兰叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，如果将它移至暗室中，短时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化分别是(

)A．增多减少 B．减少增多C．增多增多 D．减少减少解析：叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，C3和C5处于动态平衡状态；移至暗室后，短时间内由于光反应速度下降，ATP和[H]的合成减少，C3还原成C5的过程受到影响，而C5仍能正常和CO2反应生成C3，故C3增多，C5减少。典例3A

在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内C5含量突然上升，则改变的条件可能是

(

)A．停止光照B．停止光照并降低CO2浓度C．升高CO2浓度D．降低CO2浓度解析：CO2是暗反应进行的条件之一，如果CO2减少，自然就不能顺利地形成C3，已有的C3仍会通过C3还原途径而生成C5。这样C3减少，C5形成后却不能进一步转变，于是就积累起来。典例4D

解疑答惑

思考·讨论⇨P1021．提示：否。2．提示：是。3．提示：光合作用释放的氧气中的氧元素来自参加反应的水而不是来自CO2。4．提示：

思考·讨论⇨P1041．提示：光反应阶段与暗反应阶段的区别如表所示：光合作用

的过程对比项目光反应阶段暗反应阶段所需条件

必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体的基质中物质变化H2O分解成O2和H＋；H＋与NADP＋结合形成NADPH，形成ATPCO2被固定；C3被NADPH还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi能量转化光能转变为化学能，储存在ATP中ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能2．提示：(1)物质联系：光反应阶段产生的NADPH，在暗反应阶段用于还原三碳化合物；(2)能量联系：光反应阶段生成的ATP在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，为三碳化合物形成糖类提供能量，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。训练巩固•课堂达标1．下列叙述正确的是 (

)A．光反应不需要酶，暗反应需要多种酶B．光反应消耗水，暗反应消耗ATPC．光反应储存能量，暗反应消耗能量D．光反应固定CO2，暗反应还原CO2解析：光反应、暗反应都需要酶的催化，A错误；光反应消耗水、产生ATP，暗反应产生水、消耗ATP，B正确；光反应将光能转化成ATP和[H]中化学能储存并参与暗反应，暗反应则将ATP和[H]中的能量转化成稳定的化学能储存到糖类等化合物中，C错误；暗反应固定CO2，D错误。B

2．如图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a，b表示相关物质。下列相关叙述正确的是 (

)

A．阶段Ⅰ表示暗反应 B．阶段Ⅱ表示光反应C．物质a表示NADPH D．物质b表示C3C

解析：题图中阶段Ⅰ能够吸收、传递、转换光能，属于光合作用的光反应阶段，A错误；题图中阶段Ⅱ能够发生CO2的固定，并且生成糖类，属于光合作用的暗反应阶段，B错误；光反应中，水的光解产生O2和NADPH，因此物质a表示NADPH，C正确；在光反应阶段，ADP＋Pi＋能量→ATP，因此题图中b表示ATP，D错误。3．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图所示。回答问题：(1)图中物质A是______(填“C3”或“C5”)。(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是___________________________________________________________________________________________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_______________________________________________________________________。(3)若使该植物继续处于