5.4光合作用与能量转化（第2课时）课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

温故知新叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。12345类囊体薄膜类囊体薄膜和叶绿体基质1.说出图中5个部分的名称。2.吸收光能的色素分布在

上；光合作用所必需的酶分布在

中。5.4光合作用与能量转化二、光合作用的原理和作用一

光合作用的概念及反应式CO2+H2O*

(CH2O)+O2*叶绿体光能任务一

阅读教材102页第一

二段，完成以下问题3实质：合成有机物，储存能量叶绿体是如何将光能转化为化学能？又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？绿色植物通过

，利用

，将

转成

，并且释放出

的过程。叶绿体光能二氧化碳和水储存着能量的有机物氧气1.概念：2.反应式：一、光合作用的原理1.探究光合作用原理的部分实验资料119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。不能通过光

合作用实现OH

H

(CH₂O)甲醛O₂C+H₂OCO₂二

光合作用的原理任务二

阅读课本P102思考.讨论，标注出每个实验的关键语句，并讨论以下问题离体叶绿体悬浮液中加入铁盐，光照下可释放O2

CO2中C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛缩合成糖甲醛对植物有毒害；甲醛不能转化成糖

19世纪末

1937年希尔1941年鲁宾、卡门

1954年阿尔农1928年1957年阿尔农20世纪40年代卡尔文（1）

希尔实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？（2）

希尔实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？1.光合作用的探究历程光合作用的原理1二、探索光合作用原理的部分实验1.19世纪，60年代科学家总结出光合作用的反应式。CO2+H2O（CH2O）+O2

光能叶绿体CO2O2C+H2O甲醛多个缩合糖类很多年来，人们一直以为：甲醛→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类。2.1931年，尼尔

1931年，微生物学家尼尔（C.B.VanNiel）将细菌光合作用与绿色植物的光合作用加以比较，提出了以下光合作用的通式∶CO2+2H2A→（CH2O）+2A+H2O。

光合细菌在光下同化CO2而没有O2的释放，O2不是来自二氧化碳而是水。因此他第一次提出光在光合作用中的作用是将水光解。二、探索光合作用原理的部分实验3.1937年，希尔

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。二、探索光合作用原理的部分实验4.1941年，鲁宾和卡门O2全部来自于H2O吗？

相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2的相对分子质量不同。（同位素标记方法）（对比实验的方法）鲁宾和卡门的实验说明光合作用释放的氧来自于水。二、探索光合作用原理的部分实验【探索新知2】二、光合作用的原理【任务①】探索光合作用原理的部分实验，分析实验结果：资料3：1954年，美国科学家阿尔农等用游离的叶绿体做实验。在给叶绿体光照时发现，当向反应体系供给ADP、Pi时，体系中就会有ATP的产生。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。1.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。2.上述三个实验共同表明了什么？光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。

【探索新知2】二、光合作用的原理【任务①】探索光合作用原理的部分实验，分析实验结果：资料4：20世纪40年代，美国的卡尔文用小球藻进行实验,将其装在一个透明的密闭容器中,他向密闭容器中通入14CO2,一开始，14C出现在一种三碳化合物(C3)中，接着,14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,经9年左右的时间,他终于弄清了光合作用中的碳循环途径。1.请用符号和箭头表示碳的转移途径。二

光合作用的原理任务三

阅读教材103页，完成以下问题H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATPⅰ

光反应阶段（1）场所：（2）条件：（3）物质变化:（4）能量转化:NADP++NADPH氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ色素H+O2相关信息水分解为氧和H+的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH。二

光合作用的原理任务三

阅读教材103页，完成以下问题光、色素、酶H2OO2

+H++2e-光能ADP＋Pi＋能量（光能)ATP酶（1）场所：（2）条件：（3）物质变化:（4）能量转化:H++NADP++2e-

NADPH水的光解：ATP的合成：NADPH的合成：光能→ATP和NADPH中的活跃化学能酶ⅰ

光反应阶段叶绿体内的类囊体薄膜上二

光合作用的原理任务四

阅读教材104页，完成以下问题（3)物质变化:（4)能量转化:（2)条件：（1)场所：叶绿体基质酶、NADPH、ATP、二氧化碳

CO2的固定：CO2+C5→2C3

酶C3的还原：2C3C5+(CH2O)酶ATP和NADPH中的活跃化学能→有机物中稳定的化学能ⅱ暗反应阶段相关信息：C3是指3-磷酸甘油酸；C5是指核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）ATP

ADP+PiNADP+NADPHCO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物2C3叶绿体基质多种酶ATPNADPHH+2C3CO2(CH2O)ADP+PiATP酶参与反应的多种酶C5光能O2NADPHH2O在光下分解酶NADP+必须有光：光反应（场所：类囊体薄膜）CO2的固定C3的还原水的光解（希尔反应）有光无光都可：暗反应（卡尔文循环）（场所：叶绿体基质）二、光合作用的过程光合色素ATP的合成ATP和NADPH

中活跃的化学能光能

有机物中稳定的化学能光能H2O①②③⑥⑦④⑤CO2固定还原多种酶参加催化（CH2O)水在光下的分解光反应阶段暗反应阶段O2NADPHATPC5C3ADP+PiNADP+二、光合作用的过程

课本P106当堂巩固光反应和暗反应的区别与联系

光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量转化

联系光、色素、酶、有光无光均可、酶叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质中水的光解；ATP、NADPH的合成CO2的固定；C3的还原；ATP、NADPH的分解ATP和NADPH

中活跃的化学能光能ATP和NADPH中活跃的化学能

有机物中稳定的化学能①物质联系：光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+

。②能量联系：光反应阶段产生的NADPH和ATP中活跃的化学能转化为暗反应阶段储存在有机物中稳定的化学能。5、条件骤变对光合作用中各物质的影响小组讨论，完成表格O₂光解→NADPH酶NADP+ATP酶ADP+PiCO₂浓度不变NADPH、ATPC₃C₅(CH₂O)光照减弱光照增强1、请总结分析的方法?

2、C3、C5含量变化有什么特点?叶绿体

中的色素河见光(CH₂O)多种

酶还

原固定吸收2C₃H₂OCO₂C₅光照不变NADPH、ATPC₃C₅(CH₂O)CO₂浓度减少CO₂浓度增加O₂→NADPH

酶NADP+ATP酶ADP+PiH₂O光解叶绿体

中的色素5、条件骤变对光合作用中各物质的影响固定C₅河见光>(CH₂O)多种酶吸收还

原2C₃CO₂光合作用的原理1四、光合作用的意义1.制造有机物，为自身及异养生物提供营养物质。2.转化并储存太阳的光能，为生命活动提供能量。3.为有氧呼吸的生物提供氧气；维持大气中O2和CO2的平衡，从而缓解温室效应。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。4.形成臭氧（O3），吸收紫外线，保护地球生物。5.对生物的进化有重要的作用。（为好氧生物的出现提供了氧气）项目光照由弱变强、CO2供应不变光照由强变弱、CO2供应不变光照不变、CO2由少变多光照不变、CO2由多变少C3C5NADPH和ATP↓↑↑↑↓↓↑↓↓↓↑↑

根据图中物质的来源和去路分析表格内各物质的相对含量在短时间的含量变化：思维拓展

光照与CO2浓度变化引起的物质变化【情境资料拓展】C4植物

在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO2的最初产物是含4个碳的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2（简称C4途径），再进行卡尔文循环（C3途径）。C4途径起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。思考：1.若要追踪碳元素进入C4植物后的转移途径，采用的方法是_________________。2.甘蔗、玉米等植物中CO2固定形成的产物是什么？3.若用放射性同位素14C标记大气中CO2，则在C4植物中14C的转移途径是什么？同位素标记法CO2首先进入叶肉细胞的叶绿体中，经固定形成初步产物C4，C4进入维管束鞘细胞中释放CO2，CO2再进行卡尔文循环，固定形成三碳化合物。14CO214C414C314CO214C5(14CH2O)【情境资料拓展】C4植物

在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO2的最初产物是含4个碳的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2（简称C4途径），再进行卡尔文循环（C3途径）。C4途径起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。思考：4.CO2进入C4植物体后，最终是在什么细胞中合成淀粉的？维管束鞘细胞叶绿体中CO2的来源有哪些？5.在炎热的夏季，C4植物有哪些优势？维管束鞘细胞通过细胞呼吸来自线粒体的CO2和通过C4途径泵进来的CO2利用CO2的能力强，光合作用速率高，有利于植物在干旱和炎热环境中的生长。习题检测1.如果用含有14C的CO