5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用第1課時課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用4.2光合作用的原理和應(yīng)用（第一課時）教學(xué)目標(biāo)生命觀點(diǎn)闡明在光合作用過程中物質(zhì)與能量的變化，初步建立生物學(xué)的物質(zhì)與能量觀?？茖W(xué)思維分析光合作用過程圖示，歸納與概括光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程及異同?？茖W(xué)探究體驗(yàn)和學(xué)習(xí)光合作用的探究歷程中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路。問題探討新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測俗話說：“萬物生長靠太陽，雨露滋潤禾苗壯”，為什么這么說呢？綠色植物儲存在有機(jī)物中的能量來自哪呢？太陽能

太陽的光能又是通過什么途徑進(jìn)入植物體內(nèi)的？地球表面上的綠色植物每年大約制造4400億噸有機(jī)物地球表面上的綠色植物每年儲存的能量約為7.11*10^18KJ,這個數(shù)字大約相當(dāng)于240000個三門峽水電站所發(fā)出的電力

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料1：19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。探索光合作用原理CH2O甲醛（CH2O）碳水化合物CO2二氧化碳×O2

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料2：1937年，英國植物學(xué)家希爾（R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。探索光合作用原理希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？

光照H2OO2葉綠體水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對獨(dú)立的反應(yīng)階段。

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料2：1937年，英國植物學(xué)家希爾（R.Hill)發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。探索光合作用原理希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？不能。該實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。光合作用生成的O2中的氧元素到底來自H2O還是CO2？如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究？

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料3：1941年，美國科學(xué)家魯賓（S.Ruben)和卡門（M.Kamen)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2,使它們分別變成H218O和C18O2。然后，進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組給同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2,第二組釋放的都是18O2。探索光合作用原理

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料3：1941年，美國科學(xué)家魯賓（S.Ruben)和卡門（M.Kamen)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2,使它們分別變成H218O和C18O2。然后，進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組給同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2,第二組釋放的都是18O2。探索光合作用原理

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料3：1941年，美國科學(xué)家魯賓（S.Ruben)和卡門（M.Kamen)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2,使它們分別變成H218O和C18O2。然后，進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組給同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2,第二組釋放的都是18O2。探索光合作用原理光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于CO2分析魯賓和卡門做的實(shí)驗(yàn)得出什么結(jié)論？

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料4：研究者為探究上述過程發(fā)生的場所和條件，進(jìn)行了下述實(shí)驗(yàn)操作。結(jié)果表明四只試管中只有1號有氣泡產(chǎn)生，收集后可使點(diǎn)燃的衛(wèi)生香復(fù)燃。從4只試管取樣分別加入特定的氫離子受體（如2,6-D，一種氧化劑，藍(lán)色染料，能被還原性物質(zhì)還原成無色)，發(fā)現(xiàn)1號褪色。探索光合作用原理場所：類囊體(有色素)條件：必須有光物質(zhì)變化：水的光解產(chǎn)生氧氣和H+從該實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料4：研究者為探究上述過程發(fā)生的場所和條件，進(jìn)行了下述實(shí)驗(yàn)操作。結(jié)果表明四只試管中只有1號有氣泡產(chǎn)生，收集后可使點(diǎn)燃的衛(wèi)生香復(fù)燃。從4只試管取樣分別加入特定的氫離子受體（如2,6-D，一種氧化劑，藍(lán)色染料，能被還原性物質(zhì)還原成無色)，發(fā)現(xiàn)1號褪色。探索光合作用原理從該實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？ATP的合成場所：類囊體合成條件：需光（酶）

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

資料6：20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文等用小球藻（一種單細(xì)胞的綠藻）做了這樣的實(shí)驗(yàn)：用經(jīng)過14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向，最終證明了CO2是如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳的。探索光合作用原理卡爾文實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？14CO2小球藻有機(jī)物的14C結(jié)論：光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光合作用的原理2C3CO2（CH2O）多種酶參加反應(yīng)固定暗反應(yīng)階段葉綠體基質(zhì)還原C5

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別場所條件物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化聯(lián)系類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)光、色素、酶ATP、NADPH、CO2、多種酶水的光解2H2O→O2+4NADPHATP的合成ADP+Pi+能量→ATP光酶CO2的固定：CO2+C5→

2C3C3的還原：2C3

C5+（CH2O）

酶ATP、NADPH光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP中、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

1.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP2.暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光反應(yīng)階段H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATPH+NADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光反應(yīng)階段類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ（1）條件：光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+（2）場所：葉綠體類囊體薄膜上（3）主要產(chǎn)物：O2、ATP、NADPH

光合作用的原理新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光反應(yīng)階段類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ（4）過程：①水的光解：②ATP的形成：H2OO2+H+

光色素NADP＋＋H+→NADPHADP+Pi

ATP

光、酶色素（5）能量轉(zhuǎn)化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中活躍的化學(xué)能

光合作用原理的應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測暗反應(yīng)階段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量（1）條件：（2）場所：（3）主要產(chǎn)物：有沒有光都可以，需多種酶、CO2、ATP、NADPH葉綠體基質(zhì)中（CH2O）、ADP、Pi、NADP+

光合作用原理的應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測暗反應(yīng)階段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量（4）過程：（5）能量轉(zhuǎn)化：①CO2的固定：②C3的還原：CO2＋C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

光合作用原理的應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測光合作用中元素的轉(zhuǎn)移①H的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）③O的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O2課堂小結(jié)新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測練習(xí)與應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測1.在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體即使沒有CO2的供給，也能產(chǎn)生并積累NADPH和ATP；進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若撤去光照，向葉綠體供給CO2，NADPH和ATP會被消耗，葉綠體可合成有機(jī)物。根據(jù)希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)的發(fā)現(xiàn)，可以推測（

）A.光合作用釋放的O2來自CO2而不是水B.NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體的類囊體內(nèi)部C.即使沒有CO2光反應(yīng)過程依然可以進(jìn)行一段時間D.光合作用不需要光也可為有機(jī)物的合成提供ATP和NADPH答案：C解析：據(jù)題意可知，光合作用釋放的O2來自水而不是二氧化碳，A錯誤；據(jù)題意可知，在光下的葉綠體，不供給CO2時，積累NADPH和ATP，但以此并不能判斷NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類囊體內(nèi)，該反應(yīng)發(fā)生在類囊體膜外側(cè)，B錯誤；據(jù)題意可知，在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，阿爾農(nóng)又發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體，不供給CO2時，也能產(chǎn)生并積累NADPH和ATP，故可以推測即使沒有CO2，光反應(yīng)過程依然可以進(jìn)行一段時間，C正確；根據(jù)希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)的發(fā)現(xiàn)可知，葉綠體在光照條件下才能產(chǎn)生A'TP和NADPH，撤去光照，供給CO2，則光照條件下產(chǎn)生的ATP和NADPH用于有機(jī)物的合成，D錯誤。練習(xí)與應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測2.在光照條件下，綠色植物的葉綠體能將水分解釋放氧氣，并將產(chǎn)生的H+泵到類囊體腔中，形成膜內(nèi)外的濃度梯度，H+從濃度較高一側(cè)通過膜上ATPase（ATP合成酶）穿梭時，催化ADP生成ATP。下列有關(guān)葉綠體中此生理過程的敘述正確的是（）A.在光照條件下，合成ATP的能量直接來自色素吸收的光能B.在光照條件下，合成ATP的原料只有ADPC.葉綠體中的色素主要吸收藍(lán)紫光D.ATPase具有催化和運(yùn)輸?shù)墓δ艽鸢福篋解析：由題干信息可知，在光照條件下，合成ATP的能量來自H+順濃度梯度擴(kuò)散產(chǎn)生的能量，A錯誤；合成ATP的原料有ADP和Pi，B錯誤；葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，C錯誤；ATPase具有催化ATP合成的功能，也是H+跨膜的載體，D正確。練習(xí)與應(yīng)用新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)基礎(chǔ)檢測3.2，6-二氯酚靛酚是一種能結(jié)合氫的藍(lán)色物質(zhì)，在適宜條件下，將其加入到含有葉綠體的葉片提取液中，被還原成無色，提取液中有氧氣釋放。與此過程中相關(guān)說法不正確的是（）A.該過程的適宜條件應(yīng)包含光照 B.該過程在葉綠體類囊體上進(jìn)行C.該過程需要ATP提供能量