第2课时光合作用的原理和应用课件【新教材】人教版高中生物必修一

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5.4 第2课时 光合作用的原理和应用 课件【新教材】人教版（2019）高中生 物必修 一(共51 张PPT)
A.2、4、6 B.2、3、7 C.4、5、6 D.2、6、8 解析:光反应产生ATP、NADPH和氧气。 答案:D
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二、光合作用原理的应用及化能合成作用 1.光合作用的强度 (1)概念:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
土壤中水分的多少 空气中二氧化碳的浓度 (2)影响因素 温度的高低 光照的强弱 光的波长
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(2)暗反应阶段 ①场所:在叶绿体基质中进行。 ②条件:需要多种酶参与。 ③过程 CO2的固定:绿叶通过气孔从外界吸收的CO2,在特定酶的作用下, 与C5(一种五碳化合物)结合,很快形成两个C3分子。 C3的还原:在有关酶的催化作用下,C3接受ATP和NADPH释放的 能量,并且被NADPH还原,在酶的作用下经过一系列的反应转化为 糖类。
5.4 第2课时 光合作用的原理和应用 课件【新教材】人教版（2019）高中生 物必修 一(共51 张PPT)
答案:C
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5.4 第2课时 光合作用的原理和应用 课件【新教材】人教版（2019）高中生 物必修 一(共51 张PPT)
探究点一
探究点二
2.分析下图,①②③④所代表的生理过程依次是( )
①水的光解:2H2O 4H++O2+4e②NADPH 形成:NADP++H++2e-
NADPH
③ATP 的合成:ADP+Pi+能量 ATP
① CO2 的 固 定 :CO2+C5
2C3 ②C3 的还原:
2C3 (CH2O)+C5
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探究点一
探究点二
过程
能量 变化
光反应
暗反应
光 能→ATP 、NADPH ATP、NADPH 中活跃的化学能→
光照由强 光照由弱
条件
到 弱 ,CO2 到 强 ,CO2 供应不变 供应不变
C3 含量 C5 含量
NADPH 和 ATP 的含量
增加 减少
减少
减少 增加
增加
(CH2O) 的 合 成 减少 量
增加
CO2 供 应 由 充足到不足, 光照不变 减少 增加
增加
减少
CO2 供应由不 足到充足,光 照不变 增加 减少
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探究点一
探究点二
3.下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图,图中A物质和B 物质的相对分子质量之比是多少?
答案:图中A、B物质是氧气,均来自反应物中的水。A、B分别为 O2、18O2,二者的相对分子质量之比为32∶36=8∶9。
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探究点一
探究点二
4.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?是否说明水的光解与糖的合 成不是同一个化学反应?
答案:(1)光能 NADPH 做还原剂,提供部分能量
(2)O2 H2O (3)C3 CO2的固定 丙 减少
(4)CO2+H2O
(CH2O)+O2
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5.4 第2课时 光合作用的原理和应用 课件【新教材】人教版（2019）高中生 物必修 一(共51 张PPT)
探究点一
探究点二
活学活练
1.将植物栽培在光照、温度适宜,CO2充足的条件下,如果将环境 中CO2含量突然降至极低水平,此时叶肉细胞中C3化合物、C5化合 物和ATP含量的变化情况依次是 ( )
产实践,培养社会责任感。
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一、光合作用的原理 1.光合作用的概念和实质 (1)概念:光合作用是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。 (2)实质:合成有机物,储存能量。
(3)总反应式:CO2+H2O
(CH2O)+O2。
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2.光合作用的过程 (1)光反应阶段 ①场所:在叶绿体类囊体的薄膜上进行。 ②条件:必须有光、叶绿体中的色素和酶。 ③过程 水的光解:部分光能将水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式 释放出去,H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合,形成还原型辅酶 Ⅱ(NADPH)。 ATP的形成:部分光能在有关酶的催化作用下,提供能量促使ADP 与Pi反应形成ATP。
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3.化能合成作用 (1)概念: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。 (2)举例:硝化细菌能将氨氧化成亚硝酸,进而将亚硝酸氧化成硝 酸,这两个过程中释放的化学能将二氧化碳和水合成为糖类,供自 身利用。
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预习反馈 1.判断正误。 (1)光照强度对光合作用强度的影响实验中,可以通过调节台灯与 实验装置的距离来调节光照强度。( √ ) (2)探究实验中,圆形小叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生 了CO2。( × ) (3)绿色植物和硝化细菌都为自养生物,都可通过光合作用制造有 机物。( × ) (4)化能合成作用与光合作用所利用的无机物原料都是CO2和 H2O。( √ ) (5)原核生物都是异养生物。( × ) (6)自养生物合成有机物时只能利用光能。( × )
减少
增加
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探究点一
探究点二
5.硝化细菌的化能合成作用
硝化细菌(包括亚硝化细菌、硝化细菌)氧化土壤中的NH3释放的 能量,将CO2和水合成有机物,并将能量储存在有机物中。其反应式 如下:
2NH3+3O2
2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2
2HNO3+能量
6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O
中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
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探究点一
探究点二
2.光反应与暗反应的联系
(1)光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 (2)暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。
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探究点一
探究点二
3.利用同位素示踪法判断光合作用中C、H、O的转移途径
(1)H:3H2O
NADP3H
(2)C:14CO2
14C3
(3)O:H218 O
18O2;C18O2
(CH2 18 O)+H218 O
(C3H2O)+3H2O (14CH2O) C3
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探究点一
探究点二
(1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方面综合分析 示例:CO2供应正常,光照停止时C3的含量变化
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探究点一
探究点二
(2)物质含量变化的比较
↓
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强、中、弱三种光照处理:取3只小烧杯,分别倒入20 mL富含CO2 的清水,各放入10片圆形小叶片,用强、中、弱三种光照分别照射
↓ 观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量 (2)实验现象与结果分析:光照越强,烧杯内圆形小叶片浮起的数 量越多,说明在一定范围内,随着光照强度的不断增强,光合作用强 度不断增强。
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预习反馈 1.判断正误。 (1)光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供 ADP和Pi。( √ ) (2)光反应产生的ATP可用于核糖体合成蛋白质。( × ) (3)光合作用光反应阶段产生的NADPH可在叶绿体基质中作为 还原剂。( √ ) (4)离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后,可完成暗反 应。( √ )
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探究点一
探究点二
归纳提升 1.光反应与暗反应的区别 过程 光反应 场所 叶绿体类囊体薄膜 条件 光、色素和酶 原料 水、NADP+、ADP、Pi
产物 NADPH、ATP、O2
暗反应 叶绿体基质 多种酶 NADPH、ATP、CO2 (CH2O) 、 ADP 、 Pi 、 NADP+
物质 变化
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探究点一
探究点二
典例剖析 下图是光合作用过程的图解,图中甲、乙、丙、丁表示能量或物 质,①②表示过程。据图回答下列问题。
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探究点一
探究点二
(1)甲、丙分别表示
、
。丙在暗反应
中的作用是 。
(2)物质乙是
,美国科学家鲁宾和卡门利用同位素示
踪法进行探究,证明了光合作用产生的乙全部来
自
。
(3)物质丁是
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2.连线。
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3.下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线,你认为不正确 的是( )
解析:温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用,在 一定温度范围内,光合作用强度随温度的升高而增大,温度过高时, 高温会使酶失活而导致光合作用强度下降。
答案:D
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探究点一
探究点二
光合作用的原理 情境导引 经过众多科研工作者的努力探索,对光合作用原理的研究已取得 了举世瞩目的进展,为指导农业生产提供了充分的理论依据。如 1937年,英国植物学家希尔(R.Hill)发现的希尔反应;1941年,美国科 学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法,研究了 光合作用中氧气的来源等。请研读教材P102“思考·讨论”提供的资 料,结合下图讨论解决下列问题。
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2.以下反应过程在叶绿体基质中完成的有( )
①2H2O 4H++4e-+O2 ②ATP→ADP+Pi+能量 ③ 2C3→(CH2O)+C5 ④CO2+C5→2C3
A.①②③
B.①③④ C.②③④ D.①②④
解析:叶绿体基质中完成的是暗反应,有②③④。 答案:C
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3.下列属于光合作用光反应的是( )
A.上升、下降、上升
B.下降、上升、下降
C.下降、上升、上升
D.上升、下降、下降
解析:在其他条件都适宜的前提下,CO2含量突然降低会导致CO2 的固定受阻,致使C3化合物的来源受阻,C5化合物的去路受阻。而 C3化合物的还原过程仍然在进行,导致C3化合物因不断被还原而减 少,C5化合物因不断产生而增加,C3化合物的来源不足,致使ATP的 利用减少,含量上升。
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2.探究环境因素对光合作用强度的影响 (1)实验步骤 打出圆形小叶片(30片):用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径 0.6 cm)
↓ 抽出叶片内气体:用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内 气体(O2等)
↓ 圆形小叶片沉到水底:将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处 盛有清水的烧杯中,圆形小叶片全部沉到水底
第2课时 光合作用的原理和应用
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1.通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究
学 习 目 标
的思考和讨论,说明光合作用过程,并从物质和能量观视角, 阐明光合作用原理,认同人类对光合作用的认识过程是逐 步的,不断发展的。 2.设计并实施实验,探究环境因素对光合作用强度的影响。 3.关注光合作用原理的应用,并能根据光合作用原理指导生
答案:(1)不能说明氧元素全部都来自水。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 除叶绿体中其他物质的干扰,也并没有直接观察到氧元素的转移。 (2)能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的,悬浮 液中有H2O,没有CO2,因此该实验说明水的光解并非必须与糖的合 成相关联,暗示希尔反应是相对独立的反应阶段。
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探究点一
探究点二
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探究点一
探究点二
1.光合作用的光反应阶段发生的物质变化和能量变化有哪些? 答案:(1)物质变化 水的光解:2H2O 4H++4e-+O2 NADPH 的形成:NADP++H++2e- NADPH ATP 的生成:ADP+Pi+能量 ATP
(2)能量变化 光能转化为活跃的化学能,储存在P和NADPH中,均用于暗反 应。
,过程①叫作
,过程②
所需的还原剂是图中的
。突然停止光照,短时间内叶
绿体中C5的含量
(填“增加”“不变”或“减少”)。
(4)写出光合作用的总反应式:
。
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探究点一
探究点二
解析:(1)本题考查光合作用的过程,分析图示可知,图中甲是光能,
乙是O2,丙是NADPH,丁是C3。(2)美国科学家鲁宾和卡门利用同位 素示踪法进行探究,证明了光合作用产生的O2全部来自H2O。(3)暗 反应过程包括CO2的固定和C3的还原,突然停止光照,NADPH和 ATP减少,短时间内叶绿体中C5的含量减少。
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探究点一
探究点二
2.光合作用的暗反应阶段发生的物质变化和能量变化有哪些? 答案:(1)物质变化 ①CO2的固定:1分子CO2+1分子五碳化合物→2分子三碳化合物。 ②三碳化合物的还原:在酶的催化下,三碳化合物接受ATP、 NADPH释放的能量并被NADPH还原形成五碳化合物和糖类等。 (2)能量变化:ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中的化学 能。
A.光合作用、化能合成作用、无氧呼吸、有氧呼吸 B.化能合成作用、乳酸发酵、酒精发酵、呼吸作用 C.光合作用、无氧呼吸、酒精发酵、有氧呼吸 D.主动运输、自由扩散、无氧呼吸、有氧呼吸
答案:A
5.4 第2课时 光合作用的原理和应用 课件【新教材】人教版（2019）高中生 物必修 一(共51 张PPT)