5.4光合作用与能量转化第2课时课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

第4节

光合作用与能量转化第2课时

叶绿体适于进行光合作用的结构及光合作用原理第5章细胞的能量供应和利用欢迎来到高效生物课堂情景导入——人工合成淀粉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。11步约60步情景导入——人工合成淀粉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？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。光合作用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。CO2+H2O（CH2O)+O2

光能叶绿体过程O2的来源？有几种可能?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。建构概念离体叶绿体的悬浮液氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2)O2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。建构概念鲁宾和卡门实验实验思路：用同位素标记法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H2O中H去哪了？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。尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。总结：光反应的物质变化和能量变化建构概念NADP++H++e-

NADPH酶H2OO2+NADPH

光照叶绿体ADP+Pi

ATP

能量+H2OO2+H++e-

光色素叶绿体类囊体薄膜结构与功能的统一色素复合体膜蛋白膜蛋白ATP合成酶色素复合体建构概念光反应

类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收分解H+NADPH酶（氧化型辅酶Ⅱ）（还原型辅酶Ⅱ）条件：光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+场所：类囊体薄膜主要产物：O2、ATP、NADPH课中学习——光反应小结还原剂、供能物质转化水的分解：ATP的合成：H2OO2+H++e-

光色素NADPH的合成：光能能量转变ATP、NADPH中活跃的化学能ADP+Pi+能量

ATP酶NADP++H++e-

NADPH酶课中学习——任务3：光合作用的原理光反应

材料4：光合作用的产物除了O2，还有糖类等有机物。实验：卡尔文实验实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程材料：小球藻处理：光照、提供14CO2；不同时间杀死小球藻，再纸层析分离，最后鉴定放射性物质。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？C2？建构概念3个CO2生成的C3？CO2C3

C6C5卡尔文实验结果（增加或减少CO2量对C3/C5化合物的影响）实验求证问题2：推测CO2与什么物质结合形成C3？C2？C5！3个CO2生成的C3？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转化为糖类建构概念ADP+PiATPNADP+能量C52C3酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量条件：有光无光都可以，酶、CO2、ATP、NADPH场所：叶绿体基质中产物：（CH2O）、ADP、Pi、NADP+暗反应

综上分析，尝试画出暗反应图解。暗反应小结物质转化CO2的固定：C3的还原：2C3

(CH2O)+C5酶NADPHATPADP+PiNADP+ATP、NADPH中活跃的化学能能量转变有机物中稳定的化学能CO2＋C5

2C3酶暗反应

暗反应小结物质转化CO2的固定：C3的还原：2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP、NADPH中活跃的化学能能量转变有机物中稳定的化学能CO2＋C5

2C3酶暗反应

暗反应小结叶绿体中的色素可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原光反应暗反应NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能酶类囊体薄膜叶绿体基质课中学习——任务3：光合作用的原理1.NADPH和ATP的移动途径是什么？从类囊体薄膜到叶绿体基质。2.NADP+和ADP的移动途径呢？从叶绿体基质到类囊体薄膜。3.NADPH的作用？①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量课中学习——任务3：光合作用的原理快问快答：4.请同学们在反应式上标出C、H、O三种元素的去路①H的转移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的转移：CO2→C3→（CH2O）③O的转移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2课中学习——任务3：光合作用的原理反应阶段反应部位反应条件物质变化能量变化产物两阶段相同点光合作用实质光反应暗反应类囊体薄膜上叶绿体基质叶绿体色素、酶、光能酶光能→活跃的化学能活跃的化学能→稳定的化学能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5都包括物质变化和能量变化把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来ATPADP+Pi+能量酶课中学习——任务3：光合作用的原理H2OO2+H++e-

光色素ADP+Pi+能量ATP酶NADP++H++e-

NADPH酶2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPHCO2＋C5

2C3酶化能合成作用：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。

例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量课中学习——任务4：化能合成作用课中学习——任务3：光合作用的原理【课堂评价】1.将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自()A．水、矿质元素和空气 B．光、矿质元素和水C．水、矿质元素和土壤 D．光、矿质元素和空气2．在科学家对光合作用的探索历程中，下列哪一项叙述不准确()A．恩格尔曼以水绵为实验材料，证明光合作用是发生在叶绿体的受光部位B．希尔发现离体叶绿体在适当条件下，可以发生水的光解并产生氧气C．鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法，证明光合作用中释放的氧气来自二氧化碳D．阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随AC课中学习——任务3：光合作用的原理【课堂评价】3．某科学家用含14C的二氧化碳来追踪光合作用中碳原子转移途径，能正确表示碳原子转移途径的是()A．CO2→叶绿素→ADPB．CO2→C3→葡萄糖C．CO2→酒精→葡萄糖D．CO2→叶绿素→ATP4．光合作用过程包括光反应和暗反应，下图表示光反应与暗反应的关系，据图判断下列叙述不正确的是()A．光反应为暗反应提供ATP和NADPHB．停止光照，叶绿体中AT