5.4.2光合作用的原理和应用第1课时课件高一上学期生物人教版必修1

第5章细胞的能量供应和利用4.2光合作用的原理和应用（第一课时）教学目标生命观点阐明在光合作用过程中物质与能量的变化，初步建立生物学的物质与能量观。科学思维分析光合作用过程图示，归纳与概括光反应与暗反应过程及异同。科学探究体验和学习光合作用的探究历程中的科学实验设计思路。问题探讨新课导入知识讲解课堂小结基础检测俗话说：“万物生长靠太阳，雨露滋润禾苗壮”，为什么这么说呢？绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？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

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料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与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。探索光合作用原理CH2O甲醛（CH2O）碳水化合物CO2二氧化碳×O2

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料2：1937年，英国植物学家希尔（R.Hill)发现，在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。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。探索光合作用原理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？

光照H2OO2叶绿体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。

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料2：1937年，英国植物学家希尔（R.Hill)发现，在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。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。探索光合作用原理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的氧元素全部都来自水？不能。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。光合作用生成的O2中的氧元素到底来自H2O还是CO2？如何设计实验进行探究？

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料3：1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。探索光合作用原理

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料3：1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。探索光合作用原理

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料3：1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。探索光合作用原理光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论？

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料4：研究者为探究上述过程发生的场所和条件，进行了下述实验操作。结果表明四只试管中只有1号有气泡产生，收集后可使点燃的卫生香复燃。从4只试管取样分别加入特定的氢离子受体（如2,6-D，一种氧化剂，蓝色染料，能被还原性物质还原成无色)，发现1号褪色。探索光合作用原理场所：类囊体(有色素)条件：必须有光物质变化：水的光解产生氧气和H+从该实验，你能得出什么结论？

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料4：研究者为探究上述过程发生的场所和条件，进行了下述实验操作。结果表明四只试管中只有1号有气泡产生，收集后可使点燃的卫生香复燃。从4只试管取样分别加入特定的氢离子受体（如2,6-D，一种氧化剂，蓝色染料，能被还原性物质还原成无色)，发现1号褪色。探索光合作用原理从该实验，你能得出什么结论？ATP的合成场所：类囊体合成条件：需光（酶）

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测探究光合作用原理的部分实验

资料6：20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终证明了CO2是如何转化为有机物中的碳的。探索光合作用原理卡尔文实验的结论是什么？14CO2小球藻有机物的14C结论：光合产物中有机物的碳来自CO2

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测光合作用的原理2C3CO2（CH2O）多种酶参加反应固定暗反应阶段叶绿体基质还原C5

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测光反应与暗反应的区别与联系光反应阶段暗反应阶段区别场所条件物质变化能量转化联系类囊体薄膜叶绿体基质光、色素、酶ATP、NADPH、CO2、多种酶水的光解2H2O→O2+4NADPHATP的合成ADP+Pi+能量→ATP光酶CO2的固定：CO2+C5→

2C3C3的还原：2C3

C5+（CH2O）

酶ATP、NADPH光能→ATP、NADPH中活跃的化学能ATP中、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

1.光反应为暗反应提供NADPH和ATP2.暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测光反应阶段H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATPH+NADP++NADPH氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ色素

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测光反应阶段类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ（1）条件：光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+（2）场所：叶绿体类囊体薄膜上（3）主要产物：O2、ATP、NADPH

光合作用的原理新课导入知识讲解课堂小结基础检测光反应阶段类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ（4）过程：①水的光解：②ATP的形成：H2OO2+H+

光色素NADP＋＋H+→NADPHADP+Pi

ATP

光、酶色素（5）能量转化：光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能

光合作用原理的应用新课导入知识讲解课堂小结基础检测暗反应阶段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量（1）条件：（2）场所：（3）主要产物：有没有光都可以，需多种酶、CO2、ATP、NADPH叶绿体基质中（CH2O）、ADP、Pi、NADP+

光合作用原理的应用新课导入知识讲解课堂小结基础检测暗反应阶段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量（4）过程：（5）能量转化：①CO2的固定：②C3的还原：CO2＋C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能

光合作用原理的应用新课导入知识讲解课堂小结基础检测光合作用中元素的转移①H的转移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的转移：CO2→C3→（CH2O）③O的转移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2课堂小结新课导入知识讲解课堂小结基础检测练习与应用新课导入知识讲解课堂小结基础检测1.在希尔反应的基础上，阿尔农发现在光下的叶绿体即使没有CO2的供给，也能产生并积累NADPH和ATP；进一步实验发现，若撤去光照，向叶绿体供给CO2，NADPH和ATP会被消耗，叶绿体可合成有机物。根据希尔反应和阿尔农的发现，可以推测（

）A.光合作用释放的O2来自CO2而不是水B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体的类囊体内部C.即使没有CO2光反应过程依然可以进行一段时间D.光合作用不需要光也可为有机物的合成提供ATP和NADPH答案：C解析：据题意可知，光合作用释放的O2来自水而不是二氧化碳，A错误；据题意可知，在光下的叶绿体，不供给CO2时，积累NADPH和ATP，但以此并不能判断NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体内，该反应发生在类囊体膜外侧，B错误；据题意可知，在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，也能产生并积累NADPH和ATP，故可以推测即使没有CO2，光反应过程依然可以进行一段时间，C正确；根据希尔反应和阿尔农的发现可知，叶绿体在光照条件下才能产生A'TP和NADPH，撤去光照，供给CO2，则光照条件下产生的ATP和NADPH用于有机物的合成，D错误。练习与应用新课导入知识讲解课堂小结基础检测2.在光照条件下，绿色植物的叶绿体能将水分解释放氧气，并将产生的H+泵到类囊体腔中，形成膜内外的浓度梯度，H+从浓度较高一侧通过膜上ATPase（ATP合成酶）穿梭时，催化ADP生成ATP。下列有关叶绿体中此生理过程的叙述正确的是（）A.在光照条件下，合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能B.在光照条件下，合成ATP的原料只有ADPC.叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光D.ATPase具有催化和运输的功能答案：D解析：由题干信息可知，在光照条件下，合成ATP的能量来自H+顺浓度梯度扩散产生的能量，A错误；合成ATP的原料有ADP和Pi，B错误；叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，C错误；ATPase具有催化ATP合成的功能，也是H+跨膜的载体，D正确。练习与应用新课导入知识讲解课堂小结基础检测3.2，6-二氯酚靛酚是一种能结合氢的蓝色物质，在适宜条件下，将其加入到含有叶绿体的叶片提取液中，被还原成无色，提取液中有氧气释放。与此过程中相关说法不正确的是（）A.该过程的适宜条件应包含光照 B.该过程在叶绿体类囊体上进行C.该过程需要ATP提供能量