5.4光合作用与能量转化（第二课时）（精美课件）高一生物（人教版2019必修1）

叶子概念车是一款能够充分利用太阳能、风能以及空气中的二氧化碳从而产生电能驱动的新能源汽车。车顶的大叶子是一部的光电转化器，能把太阳能转化为电能。此外，叶子概念车的四个车轮带有风车扇叶，能实现风电转换，车身是一款特殊材料，能够进行二氧化碳吸附和转换。第五单元细胞的能量供应

和利用5.4光合作用与能量转化（第二

课时）学习目标阐明光反应和暗反应阶段的物质和能量变化；认同细胞生命活动过程始终贯穿着物质和能量的变化，形成物质和能量观（生命观念）能认识到光合作用的重要性，树立爱护植物的环保意识。（社会责任）分析科学史资料，在问题串的驱动下不断进行小组合作探究，进行光合作用概念的模型建构，深化对概念的理解，培养搜集处理信息以及表达交流能力。（科学思维）321光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。资料1：1913年，德国的威尔斯泰特对叶绿素分子进行了研究。在阐明了它的化学性质之后，研究了叶绿素与光合作用的关系。他发现：在光下，叶绿素的含量较高时，CO2转化为糖类的反应速率较快。该资料说明了什么？光合作用的原理叶绿素在光合作用中有重要作用。资料2：1937年，英国剑桥大学的希尔用离体的叶绿体做实验。他将离体的叶绿体加到具有H受体的水溶液中，在无CO2的条件下给予光照，发现叶绿体中有O2放出。1、分析材料中的希尔反应，发生了什么化学反应，写出反应式？

2、根据希尔反应，推测水的光解发生的场所？3、希尔反应能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？H2O+NADP+

→O2+NADPH酶类囊体薄膜能说明，因为缺乏碳元素光合作用的原理资料3：1941年，美国科学家鲁宾和卡门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。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。请分析鲁宾和卡门的实验可以得出的实验结论？氧气中的O来源于水O218O2光合作用的原理1、分析阿尔农的实验，发生了什么化学反应，写出反应式？2、根据阿尔农的实验，推测ATP合成的反应发生的场所？3、根据上述三则材料分析，经过以上反应的发生，光能的去向？类囊体薄膜ATP和NADPH资料4：1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验。在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi和H受体时，体系中就会有ATP和[H]产生。光合作用的原理ADP+Pi+能量→ATP酶光合作用的原理叶绿体光反应阶段能发生哪些反应？能量如何转变？模型构建构建光反应阶段的物质变化与能量转换模型叶绿体中的光合色素光能H2O

水在光下分解O2NADPHADP+Pi酶ATP光、酶、色素类囊体的薄膜上条件：场所：H2O+NADP+光酶NADPH+O2物质ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP、NADPH中活跃化学能过程：光反应阶段光合作用的原理ATP和NADPH参与CO2生成糖类物质的反应资料4：1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体继续做实验。在黑暗条件下，只要供给了ATP和[H]，叶绿体就能将CO2转变为糖。根据实验现象分析，光反应阶段产生的ATP和NADPH的作用？光合作用的原理资料5：1946年，美国的马尔文·卡尔文等科学家将小球藻放置在含有14C标记的CO2密封容器，培养相当短的时间之后，将小球藻浸入热的乙醇中杀死细胞，然后将提取分离各种化合物，追踪放射性14C的去路。把光照时间缩短为几分之一秒时，三磷酸甘油酸(C3)占全部放射性的90％。5秒钟光照后卡尔文等同时检测到了含有放射性的C5（核酮糖二磷酸，RuBP）和葡萄糖。请根据实验现象，用箭头和化合物依次表示出CO2中的C在叶绿体中的转移过程。CO2C3C5

（CH2O)光合作用的原理资料7：卡尔文及其同事们在实验过程中发现，在有光照和CO2供应的条件下，C3和C5的浓度很快达到饱和并保持稳定。但是，当改变其中一个实验条件后，二者的浓度迅速出现了规律性的变化：停止CO2供应时，C3的浓度急速降低，C5的浓度急速升高；停止光照时，C3的浓度急速升高，C5的浓度急速降低。影响C3转化成C5和（CH2O）光合作用的原理1、推测二氧化碳进入叶绿体后的第一个受体是什么物质？2、光反应的ATP和NADPH可能作用于糖的合成哪一步反应？C5

资料8：用温和方法分离得到的叶绿体结构完整，这样的叶绿体能够完成整个光合作用，包括CO2的固定和糖类的生成。用剧烈方法分离得到的叶绿体含有很少或者根本没有叶绿体基质。这样的叶绿体能在光下产生O2、ATP、[H]、但是不能固定CO2。根据实验现象分析CO2转化成糖类的反应的发生场所？叶绿体基质光合作用的原理光合作用的原理叶绿体暗反应阶段能发生哪些反应？能量如何转变？模型构建构建暗反应阶段的物质变化与能量转换模型CO2C5

固定2C3NADPH供氢、供能酶(CH2O)糖类场所：条件：叶绿体基质多种酶多种酶参加催化还原过程：CO2+C5酶2C3酶(CH2O)+C5NADPHATPATP酶ADP+Pi+能量物质能量NADPH、ATP中活跃的化学能糖类中稳定的化学能酶ATP供能ADP+Pi卡尔文循环光合作用的原理光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系列表归纳和比较光反应和暗反应，找找两者的区别和联系：光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系类囊体的薄膜叶绿体基质中光、色素和酶不需要光，需要多种酶光能转换成ATP中的化学能ATP中的化学能变成糖类中的化学能光反应为暗反应提供H2O+NADP+→NADPH+O2

ADP+Pi

→ATP光

酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3C5C3的还原2C3

（CH2O）

酶

酶ATPNADPHNADPH和ATPADP、Pi和NADP+暗反应为光反应提供思考·讨论1.光下的植物突然停止光照后，NADPH、ATP、C5化合物和C3化合物的含量如何变化？2、光下的植物突然停止CO2的供应后，NADPH、ATP、C5化合物和C3化合物的含量如何变化？NADPH、ATP降低

C5降低

C3升高C5升高

C3降低

NADPH、ATP升高

思考·讨论3.分析ATP、NADPH、ADP、NADP+等物质在叶绿体中移动的方向？4、叶肉细胞产生ATP的场所有哪些？光合作用和细胞呼吸产生的ATP在用途上有什么不同？ATP和NADPH：从叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质；ADP和NADP+：从叶绿体基质类囊体薄膜。细胞质基质、线粒体、叶绿体光合作用产生的ATP只用于暗反应C3的还原，细胞呼吸产生的ATP用于其他各项生命活动；1、如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是（）A.CO2→叶绿素→ADPB.CO2→叶绿体→ATPC.CO2→乙醇→糖类

D.CO2→三碳化合物→糖类D考点剖析2、如图为光合作用示意图。下列说法错误的是（）A．①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ，④表示CO2B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原（CH2O）C．黑暗条件下，光反应停止，暗反应将持续不断地进行下去D．增加光照强度或降低CO2浓度，C3的含量都将减少C考点剖析3．下图表示氢元素的转移途径，其中①②表示植物叶肉细胞光合作用的有关途径，③④表示细胞呼吸过程中的有关途径。下列相关叙述正确的是（

）NADPH→（CH2O）→[H]→H2OA．途径①产生的NADPH和途径③产生的[H]是同种物质B．途径①③在生物膜上进行，途径②④在基质中进行C．途径①②③④都发生了能量的转化D．光合作用的原料H2O中的氧原子可以依次经过途径①②③④转移到细胞呼吸的产物H