光合作用与能量转化（第二课时光合作用的原理）（件）高一生物（人教版2019必修1）

新教材•人教版•必修一5.4光合作用与能量转化第二课时光合作用的原理【教学过程】TeachingProcess1.概念图3.教学总结、综合2.课堂教学内容4.课堂练习巩固典型习题规律总结光合作用的发现光合作用的过程光反应暗反应联系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7.11x1018KJ,这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。一.光合作用的原理CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把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。1.概念：2.反应式：3.实质：合成有机物，储存能量一.光合作用的原理叶绿体光能一.光合作用的原理4．思考•讨论：探究光合作用原理的部分实验（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结合甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。CO2O2释放C+H2O甲醛糖(CH2O)问题：光合作用释放的氧气，来自原料中的水还是二氧化碳？（2）1928年，发现甲醛对植物有毒害，且不能通过光合作用转化成糖。多个缩合（3）1937年，希尔希尔反应：一.光合作用的原理4．思考•讨论：探究光合作用原理的部分实验（3）1937年，希尔一.光合作用的原理4．思考•讨论：探究光合作用原理的部分实验结论：水的光解产生氧气。讨论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，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。氧气产生和糖类合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。讨论1：希尔反应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？不能说明，反应体系中可以还存在其他氧元素供体，该实验没有排除叶绿体滤液中其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。（4）1940年，鲁宾和卡门(同位素标记法)。讨论3：鲁宾和卡门的实验，能得出什么结论？一.光合作用的原理C18O2CO2H2OH218O光照下的小球藻悬液O218O2第1组第2组实验说明植物光合作用产生的氧气中全部都来自水例1.（经典实验分析）1941年鲁宾和卡门利用法探究光合作用释放的O2来自于H2O还是CO2。若你来做这个实验，怎么设计实验？（1）实验思路？（2）预测结果。同位素标记实验思路:用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2。第1组实验给小球藻提供H2O和C18O2，第2组实验给小球藻提供H218O和CO2，其他条件相同且适宜。收集并分析两组实验释放的氧气。预测结果:①若第1组释放的氧气全是O2，第2组释放的氧气全是18O2则光合作用释放的O2来自于H2O;②若第1组释放的氧气全是18O2，第2组释放的氧气全是O2则光合作用释放的O2来自于CO2;③若第1组和第2组释放的氧气均有18O2则光合作用释放的O2既来自于H2O又来自CO2一.光合作用的原理H2OO2+2H++能量光照叶绿体（5）1954年，阿尔农这一过程总是与水的光解相伴随。讨论4：请尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。ADP+PiATP一.光合作用的原理4．思考•讨论：探究光合作用原理的部分实验在光照时，叶绿体中生成了ATP。划分依据:反应过程是否需要光能光反应（光合作用第一阶段）暗反应（光合作用第二阶段）又称碳反应思考：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？有光才能反应有光、无光都能反应一.光合作用的原理5.光合作用过程阅读P103-104和识图5-14光合作用过程示意图并填表光合作用过程的示意图一.光合作用的原理5.光合作用过程光反应暗反应区别反应场所反应条件物质变化能量变化联系叶绿体色素H2O水的光解叶绿体色素O2NADPHADP＋PiATP色素（1）光反应阶段一.光合作用的原理5.光合作用过程光能说明：NADP+：氧化型辅酶ⅡNADPH：还原型辅酶Ⅱ①条件：光、光合色素、酶②场所：③物质变化：水的光解：ATP的合成：叶绿体类囊体薄膜上光能⑤能量转变：NADPH、ATP中活跃的化学能④产物：O2、NADPH、ATPH2O4H++O2光ADP＋Pi+光能ATP酶（1）光反应阶段一.光合作用的原理5.光合作用过程NADPH的合成：NADP++2e-+H+→NADPH一.光合作用的原理（1）CO2C3(CH2O)C51946年开始，美国的卡尔文等用14CO2研究了CO2转化为糖的途径：向反应体系中充入一定量的14CO2,给予光照①光照时间为几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。②在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6).（2）光反应阶段（卡尔文循环）一.光合作用的原理5.光合作用过程③30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。放射性同位素标记法2C3C5NADPHADP+Pi（CH2O）+H2OATP多种酶参加催化酶CO2还原固定酶供能卡尔文循环（2）光反应阶段（卡尔文循环）一.光合作用的原理5.光合作用过程①条件：有光无光都可，需要多种酶②场所：叶绿体基质③物质变化：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：NADPH、ATP中活跃的化学能2C3+NADPH（CH2O）+C5酶ATPADP+Pi⑤能量变化：糖类等有机物中稳定的化学能④产物：（CH2O）、ADP、Pi（2）光反应阶段（卡尔文循环）一.光合作用的原理5.光合作用过程光反应阶段暗反应阶段区别反应场所反应条件物质变化能量变化叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体基质中需要光、色素、与光反应有关的酶需要与暗反应有关的酶光能转化为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水的光解：H2OH++O2②合成NADPH：NADP++H+→NADPH③合成ATP：ADP+Pi+能量ATP光酶①CO2的固定：CO2+C52C3酶②C3还原：C3（CH2O）酶ATP、NADPH③C5的再生：C3C5（填表）思考•讨论：光反应与暗反应的区别与联系酶ATP、NADPH一.光合作用的原理A.区别：B.联系光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供NADPH和ATP；暗反应是光反应的继续；暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi，以及NADP+；光反应NADPH、ATP暗反应ADP、Pi、NADP+（填表）思考•讨论：光反应与暗反应的区别与联系一.光合作用的原理H2OO2H+NADP+NADPHADP+PiATPCO22C3C5(CH2O）光反应暗反应一.光合作用的原理相关信息：葡萄糖、淀粉在叶绿体基质中合成；蔗糖在细胞质基质中合成蔗糖筛管植物各处葡萄糖淀粉①若有机物为(CH2O)：②（计算用）若有机物为C6H12O6：总结1：反应式(写出反应式并标出元素的去向)一.光合作用的原理一.光合作用的原理例2.判断常考语句，澄清易混易错(1)细胞中不能合成ATP的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构()(2)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中()(3)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应过程()(4)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降的原因是光反应强度和暗反应强度都降低()××√√一.光合作用的原理说明：①光反应产生的ATP、[H]主要用于暗反应②光合作用产生的[H]（光反应产生）是NADPH，呼吸作用产生的[H]（有氧呼吸第一、第二阶段产生）是NADH，所以它们不是同一种物质。P一93,103③呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动一.光合作用的原理（3）叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2,也参与叶绿体中生物大分子的合成。核酸、蛋白质如1：2016年江苏高考第32题第3小题一.光合作用的原理下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图（NADPH指【H】）,请回答下列问题：①②④（4）乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括（填序号）。①C3的还原②内外物质的运输③H2O裂解释放O2④酶的合成如2：2018年江苏高考第29题第4小题一.光合作用的原理(1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方向综合分析。示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化总结2：环境改变时光合作用各物质含量的变化分析一.光合作用的原理条件光照由强到弱，CO2供应不变光照由弱到强，CO2供应不变CO2供应由充足到不足，光照不变CO2供应由不足到充足，光照不变C3含量增加减少减少增加C5含量减少增加增加减少[H]和ATP的含量减少增加增加减少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+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量二.化能合成作用光合作用和化能合成作用的比较光合作用化能合成作用本质都能将CO2和H2O等无机物合成有机物区别能量光能氧化无机物放出的＿＿＿代表生物绿色植物硝化细菌等微生物化学能名师点拨农业中松土可使硝化细菌在O2充足条件下将更多的NH3转化成NO3-或NO2-，提高肥效。二.化能合成作用自养生物异养生物如人、动物、真菌及大多数的细菌。光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。二.化能合成作用代谢类型同化作用异化作用自养异养光能自养(光合作用)化能自养需氧呼吸厌氧呼吸二.化能合成作用硝化细菌的代谢类型是：自养需氧型一、概念检测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