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5章细胞的能量供应和利用

炎炎烈日之下，岩石变得很烫，这是因为照射在岩石上的光能转变成热能，而组成岩石的分子并未发生化学变化。岩石旁边的植物同样遭到暴晒，却并未变得发烫。是不是植物不吸收光能呢？当然不是。植物的叶片不但能吸收光能，而且能通过光合作用，将一部分光能转变成储存在有机物中的化学能。

细胞的生命活动是需要能量来驱动的。太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。

细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢？

第4节光合作用与能量转化(第2课时)目标010203通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，说明光合作用过程。从物质与能量观视角，阐明光合作用原理。教学目标认同人类对光合作用的认识过程是逐步的、不断发展的。（蓝绿色）叶绿素a（黄绿色）叶绿素b（橙黄色）胡萝卜素叶黄素（黄色）

叶绿素（约占3/4，主要吸

收红光和蓝紫光）类胡萝卜素（约占1/4，主要吸收蓝紫光）绿叶中的色素叶绿体双层膜基质中有许多由类囊体堆叠而成的基粒光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质叶绿体是捕获光能、进行光合作用的场所。结构功能温故知新：绿叶中的色素那么什么是光合作用，光合作用又是如何进行的呢？

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1、光合作用概念：二、光合作用的原理原料：产物：场所：条件：

（1）光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？（2）你能用一个化学反应式表示出来吗?糖类二氧化碳水有机物氧气叶绿体光能

（1）叶绿体如何将光能转化为化学能？（2）叶绿体又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？（3）光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳？探索光合作用原理的部分实验思考·讨论(2)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。

(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。CO2O2释放C+H2O甲醛多个缩合糖(CH2O)探索光合作用原理的部分实验思考·讨论4Fe3+

+2H2O4Fe2++4H++O2

光能叶绿体希尔反应方程式：(3)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。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。探索光合作用原理的部分实验思考·讨论①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？思考·讨论不能说明。希尔反应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。该实验没有排除叶绿体中其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。②希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？能够说明，因为悬浮液中有水，没有合成糖类的另一种必需原料——CO2，因此，该实验说明水的光解和糖类的合成不是同一个化学反应，说明水的光解是一个相对独立的反应阶段若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？讨论(4)1941年，鲁宾和卡门实验

研究方法：实验过程：第一组第二组H218O+CO2O2H2O

+C18O2O2结论:光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于_____，而并不来源于

。H2O实验方法:对比实验同位素示踪法用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。探索光合作用原理的部分实验思考·讨论CO2(5)1954年，阿尔农：离体叶绿体的悬浮液尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。H2OO2+NADPH+能量光照叶绿体ADP+PiATP在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，发现这一过程总是与水的光解相伴随。探索光合作用原理的部分实验思考·讨论19世纪末甲醛→糖

1928年甲醛对植物有毒，不能通过光合作用转化成糖1937年希尔反应：水的光解产生氧气1941年鲁宾和卡门:同位素示踪法光合作用氧气来自于水1954年阿尔农:光照下叶绿体合成ATP，该过

程总是与水的光解相伴。

探索光合作用原理的部分实验思考·讨论

上述实验表明，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。1.光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？2.每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？请自主阅读课本P103-104页，完成以下问题。光反应阶段暗反应阶段区别反应条件反应场所物质变化能量变化联系二、光合作用的原理反应过程是否需要光能2、光合作用过程分类依据：必须有光才能进行有没有光都能进行光反应（光合作用第一阶段）暗反应（光合作用第二阶段）又称碳反应3、光合作用过程：光反应阶段类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ二、光合作用的原理类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ（1）条件：外界条件：

内部条件：（2）场所：叶绿体类囊体薄膜上（3）主要产物：O2、ATP、NADPH二、光合作用的原理3、光合作用过程：光反应阶段光；色素、酶。类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ（4）物质变化：①水的光解：③ATP的形成：H2OO2+H+

光NADP＋＋H++能量

NADPHADP+Pi+能量

ATP

酶（5）能量转化：光能

二、光合作用的原理3、光合作用过程：光反应阶段②NADPH的形成：

酶ATP和NADPH中活跃的化学能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：叶绿体基质中（CH2O）、ADP、Pi、NADP+、C5二、光合作用的原理3、光合作用过程：暗反应阶段气孔C5C3：3-磷酸甘油酸C5：核酮糖-1

,5-二磷酸，即RuBP外界条件：内部条件：有光或无光均可。ATP、NADPH、酶。ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量二、光合作用的原理3、光合作用过程：暗反应阶段气孔C5C3：3-磷酸甘油酸C5：核酮糖-1

,5-二磷酸，即RuBP（4）物质变化：（5）能量转化：①CO2的固定：②C3的还原：CO2＋C5

2C3酶ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH卡尔文实验：用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪放射性14C的去向。探明了CO2中的C是如何转化为有机物中的C的。放射性同位素标记法二、光合作用的原理3、光合作用过程：暗反应阶段14CO214C3(14CH2O)14C5暗反应过程也称作卡尔文循环C5二、光合作用的原理4、光合作用总过程：类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶2C3(CH2O)糖类CO2固定酶酶气孔C5能量还原能量多种酶光反应暗反应光能→ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能（类囊体薄膜上）（叶绿体基质中）二、光合作用的原理4、光合作用总过程：光解(CH2O)糖类光能→ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶2C3CO2固定酶酶气孔C5能量还原能量多种酶光反应暗反应（类囊体薄膜上）（叶绿体基质中）

光反应与暗反应的联系：

光反应为暗反应提供

，

暗反应为光反应提供

等原料。ATP和NADPHADP、Pi、NADP+NADPH和ATP的移动途径是什么？NADP+和ADP的移动途径呢？NADPH的作用？从类囊体薄膜到叶绿体基质。从叶绿体基质到类囊体薄膜。①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量光反应在白天可以进行吗？

夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？

夜间呢？必须有光才能进行有没有光都能进行可以可以不可以不可以思考：

光合作用的过程二、光合作用的原理思考·讨论

光反应

暗反应所需条件进行场所物质变化能量转化

类囊体薄膜叶绿体基质外界条件：必需有光内部条件：色素、酶外界条件：有光或无光均可内部条件：ATP、NADPH、酶。光能转化为ATP和NADPH中的化学能ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能①水光解为O2和H+

②ATP和NADPH的合成①CO2的固定②C3的还原③ATP和NADPH的分解1、光反应和暗反应在所需条件、进行场所、发生的物质变化和能量转

化等方面有什么区别？光反应和暗反应的区别与联系思考·讨论物质联系：光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而

暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。光反应NADPH、ATP暗反应ADP、Pi、NADP+2、光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系？能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃

的化学能转化为有机物中稳定的化学能。光反应和暗反应的区别与联系CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O25、光合作用中元素的转移：（1）O的转移：（2）H的转移：（3）C的转移：H2O→NADPH→(CH2O)CO2→C3→（CH2O）CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

二、光合作用的原理**ATP或NADPHC3C5增强光照，CO2供应不变减弱光照，CO2供应不变光照不变，增加CO2浓度光照不变，降低CO2浓度降低升高升高降低升高降低升高降低降低降低升高升高6、条件骤变对光合作用中各物质（短时间内）的影响：二、光合作用的原理

整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？物质变化：无机物能量变化：光能转变转变7、光合作用的实质：有机物糖类等有机物中的化学能相关信息：光合作用的产物有一部分是淀粉，，还有一部分是蔗糖。

蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。二、光合作用的原理合成有机物，储存能量。8、光合作用的意义①把无机物合成有机物，不仅是自身的营养物质,而且是人和

动物的食物来源.②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动

的能量来源.③维持了大气成分的基本稳定二、光合作用的原理练习与应用.

1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。（1）光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。（

）（2）光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。（

）（3）影响光反应的因素不会影响暗反应。（

）

一、概念检测√××.

2.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

一、概念检测.

3.根据光合作用的基本过程填充下图O22C3C5NADPHATPADP+PiNADP+

一、概念检测35光色素酶H2OC5ABCD+PiEF(CH2O)甲乙①②(1)A~F代表的物质分别是______________________________。(2)过程甲和乙所需的能量分别来自________________

。进行甲和乙的场所分别是______________