新人教版高中生物必修一《光合作用的原理》教学课件
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第4节 光合作用的原理和应用
第二课时 光合作用的原理
一、光合作用概念和反应式 叶绿体
1.概念:绿色植物通过_______,利用光能,将二氧化碳 氧气
和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出_____的
过程。
CO2+H2O
(CH2O)+O2
2.反应式:_______________________。
【素养·迁移】 下面表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量 相等的条件下,小球藻进行光合作用的实验示意图。一 段时间后,以下相关实验比较不正确的是 ( )
A.Y2的质量大于Y3的质量 B.④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C.②中水的质量大于④中水的质量 D.试管①的质量大于试管②的质量
知识点二 光合作用的过程
1.光反应与暗反应的比较:
(1)区别:
项目
光反应
实质 需要条件
光能转化为化学能, 并释放O2
外界条件:光照; 内部条件:色素、酶
暗反应(碳反应)
同化CO2, 合成有机物 不需要光照; 内部条件:酶
项目
光反应
反应场所
叶绿体类囊体 的薄膜上
物质变化
①水的光解:水分解成
NADPH和O2 ②ATP的合成:在相关酶 的作用下,ADP和Pi形成 ATP
2.鲁宾和卡门实验:
相互对照(条件相同的两组材料,分别标记不同的物质:
一组为
,另一组为C18O2)。
3.阿尔农实验:
光照下叶绿体合成ATP,这一过程与水的光解相伴随。
【思考·讨论】 希尔实验说明水光解可以产生氧气,是否说明植物光合 作用产生的氧气中的氧全部来自水?为什么?(科学思 维) 提示:不能。叶绿体内还有其他含有氧元素的物质,不 能确定氧元素全部来自水。
暗反应(碳反应)
叶绿体基质内
①CO2的固定:CO2+C5 2C3
②C3的还原:2C3 (CH2O)+C5
项目
光反应
能量变化 光能→活跃的化学能 相应产物 O2、ATP和NADPH
暗反应(碳反应)
活跃的化学能→有机物 中稳定的化学能 糖类等有机物
(2)联系: ①光反应为暗反应提供两种重要物质:NADPH和ATP, NADPH既可作还原剂,又可提供能量;暗反应为光反应提 供三种物质:ADP、Pi以及NADP+。 ②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止,暗反应可 持续进行一段时间,但时间不长,故晚上一般认为只进 行呼吸作用,不进行光合作用。
二、光合作用探究历程 甲醛
1.19世纪末,科学界普遍观点:C与H2O结合成_____。 糖
2.1928年:甲醛不能通过光合作用转化成___。
3.1937年,英国希尔:离体叶绿体在适当条件下可产生 氧气 _____。
氧气 4.1941年,鲁宾和卡门:研究了光合作用中_____的来源 (氧气来源于H2O)。
【素养案例】 美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.kamen)用18O分别 标记H2O和CO2中的氧,进行光合作用实验。该实验证明 了( )
A.光合作用制造了有机物 B.光合作用需要利用根系吸收的水分 C.光合作用生成的氧来自水 D.光合作用吸收的二氧化碳来自大气
【解析】选C。美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记 H2O和CO2中的氧,进行光合作用实验。实验过程中,发现 如果用18O标记H2O,光合作用释放的氧气中含有18O;用 18O标记CO2,光合作用释放的氧气中没有18O。科学家通 过相互对照实验,证明了光合作用生成的O2中的氧来自 H2O。
(2)实例分析:
外界条件变化
光照
强→弱 弱→强
分析
光反应减弱,NADPH和ATP减 少,C3还原减弱,C3消耗减 少,C5产生减少
(2)若暗反应停止,光反应能否持续进行? 提示:暗反应停止,光反应产生的ATP和NADPH积累过多, 抑制光反应的进行。
知识点一 光合作用的探究历程 1.希尔实验: (1)实验过程: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。 (2)实验结论:在适当条件下叶绿体产生氧气。
2.光反应阶段:
类囊体薄膜
(1)场所:叶绿体的___________。
光 色素
酶
(2)条件:___、_____和有关的___。
(3)物质变化:
O2 2NADPH
①水的光解:H2O
____+_______ ATP
②ATP的合成:ADP+Pi+能量 ____。
(4)能量变化:将_光__能__ 变为活跃的_化__学__能__。
【解析】选C。Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的质量
大于Y3的质量;④中小球藻中含有(
)的有机物,而
①中小球藻含有(CH2O)的有机物,故④中小球藻的质量 大于①中小球藻的质量;④和②中的水都为O,且含量相 同,因此质量相等;在试管①和②中原有质量相等的情 况下,②中释放的是18O2,而①中释放的是O2,故剩余质 量①大于②
2.光合作用过程中的物质变化: (1)光合作用过程中C、O元素转移途径:
(2)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向:
3.光照和CO2浓度变化对细胞中C3、C5含量的影响:
(1)理论依据:细胞中C3的含量取决于C3的生成速率和C3 的消耗速率。C3的生成通过CO2的固定实现,C3的消耗通 过C3的还原实现,如图所示:由C5+CO2→2C3可知,细胞中 C3、C5的含量变化相反。
3.暗反应Baidu Nhomakorabea段: 叶绿体基质
(1)场所:叶绿体内的___________中。 酶
(2)条件:___的催化。
(3)物质变化:
①CO2的固定:CO2+C5
2C3
②C3的还原:C3
C
C
(CH2O)
ATP
稳
(4)能量变化:____中活跃的化学能转变为有机物中___
定的化学能
___________。
【激疑】 (1)在无光条件下,暗反应能否长期进行? 提示:在无光条件下,光反应不能进行,光反应的产物 ATP和NADPH减少,不能满足暗反应的需求,暗反应将停 止进行。
ATP 5.1954年,美国阿尔农:光照下,叶绿体可合成____;
1957年:这一过程总是与水的光解相伴随。
三、光合作用的过程 1.写出图中序号代表的物质或过程:
①______NADPH ②____ATP ③___CO2④______(CH2O) ⑤_______⑥光反应 _____暗反 应 ___
第二课时 光合作用的原理
一、光合作用概念和反应式 叶绿体
1.概念:绿色植物通过_______,利用光能,将二氧化碳 氧气
和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出_____的
过程。
CO2+H2O
(CH2O)+O2
2.反应式:_______________________。
【素养·迁移】 下面表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量 相等的条件下,小球藻进行光合作用的实验示意图。一 段时间后,以下相关实验比较不正确的是 ( )
A.Y2的质量大于Y3的质量 B.④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C.②中水的质量大于④中水的质量 D.试管①的质量大于试管②的质量
知识点二 光合作用的过程
1.光反应与暗反应的比较:
(1)区别:
项目
光反应
实质 需要条件
光能转化为化学能, 并释放O2
外界条件:光照; 内部条件:色素、酶
暗反应(碳反应)
同化CO2, 合成有机物 不需要光照; 内部条件:酶
项目
光反应
反应场所
叶绿体类囊体 的薄膜上
物质变化
①水的光解:水分解成
NADPH和O2 ②ATP的合成:在相关酶 的作用下,ADP和Pi形成 ATP
2.鲁宾和卡门实验:
相互对照(条件相同的两组材料,分别标记不同的物质:
一组为
,另一组为C18O2)。
3.阿尔农实验:
光照下叶绿体合成ATP,这一过程与水的光解相伴随。
【思考·讨论】 希尔实验说明水光解可以产生氧气,是否说明植物光合 作用产生的氧气中的氧全部来自水?为什么?(科学思 维) 提示:不能。叶绿体内还有其他含有氧元素的物质,不 能确定氧元素全部来自水。
暗反应(碳反应)
叶绿体基质内
①CO2的固定:CO2+C5 2C3
②C3的还原:2C3 (CH2O)+C5
项目
光反应
能量变化 光能→活跃的化学能 相应产物 O2、ATP和NADPH
暗反应(碳反应)
活跃的化学能→有机物 中稳定的化学能 糖类等有机物
(2)联系: ①光反应为暗反应提供两种重要物质:NADPH和ATP, NADPH既可作还原剂,又可提供能量;暗反应为光反应提 供三种物质:ADP、Pi以及NADP+。 ②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止,暗反应可 持续进行一段时间,但时间不长,故晚上一般认为只进 行呼吸作用,不进行光合作用。
二、光合作用探究历程 甲醛
1.19世纪末,科学界普遍观点:C与H2O结合成_____。 糖
2.1928年:甲醛不能通过光合作用转化成___。
3.1937年,英国希尔:离体叶绿体在适当条件下可产生 氧气 _____。
氧气 4.1941年,鲁宾和卡门:研究了光合作用中_____的来源 (氧气来源于H2O)。
【素养案例】 美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.kamen)用18O分别 标记H2O和CO2中的氧,进行光合作用实验。该实验证明 了( )
A.光合作用制造了有机物 B.光合作用需要利用根系吸收的水分 C.光合作用生成的氧来自水 D.光合作用吸收的二氧化碳来自大气
【解析】选C。美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记 H2O和CO2中的氧,进行光合作用实验。实验过程中,发现 如果用18O标记H2O,光合作用释放的氧气中含有18O;用 18O标记CO2,光合作用释放的氧气中没有18O。科学家通 过相互对照实验,证明了光合作用生成的O2中的氧来自 H2O。
(2)实例分析:
外界条件变化
光照
强→弱 弱→强
分析
光反应减弱,NADPH和ATP减 少,C3还原减弱,C3消耗减 少,C5产生减少
(2)若暗反应停止,光反应能否持续进行? 提示:暗反应停止,光反应产生的ATP和NADPH积累过多, 抑制光反应的进行。
知识点一 光合作用的探究历程 1.希尔实验: (1)实验过程: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。 (2)实验结论:在适当条件下叶绿体产生氧气。
2.光反应阶段:
类囊体薄膜
(1)场所:叶绿体的___________。
光 色素
酶
(2)条件:___、_____和有关的___。
(3)物质变化:
O2 2NADPH
①水的光解:H2O
____+_______ ATP
②ATP的合成:ADP+Pi+能量 ____。
(4)能量变化:将_光__能__ 变为活跃的_化__学__能__。
【解析】选C。Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的质量
大于Y3的质量;④中小球藻中含有(
)的有机物,而
①中小球藻含有(CH2O)的有机物,故④中小球藻的质量 大于①中小球藻的质量;④和②中的水都为O,且含量相 同,因此质量相等;在试管①和②中原有质量相等的情 况下,②中释放的是18O2,而①中释放的是O2,故剩余质 量①大于②
2.光合作用过程中的物质变化: (1)光合作用过程中C、O元素转移途径:
(2)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向:
3.光照和CO2浓度变化对细胞中C3、C5含量的影响:
(1)理论依据:细胞中C3的含量取决于C3的生成速率和C3 的消耗速率。C3的生成通过CO2的固定实现,C3的消耗通 过C3的还原实现,如图所示:由C5+CO2→2C3可知,细胞中 C3、C5的含量变化相反。
3.暗反应Baidu Nhomakorabea段: 叶绿体基质
(1)场所:叶绿体内的___________中。 酶
(2)条件:___的催化。
(3)物质变化:
①CO2的固定:CO2+C5
2C3
②C3的还原:C3
C
C
(CH2O)
ATP
稳
(4)能量变化:____中活跃的化学能转变为有机物中___
定的化学能
___________。
【激疑】 (1)在无光条件下,暗反应能否长期进行? 提示:在无光条件下,光反应不能进行,光反应的产物 ATP和NADPH减少,不能满足暗反应的需求,暗反应将停 止进行。
ATP 5.1954年,美国阿尔农:光照下,叶绿体可合成____;
1957年:这一过程总是与水的光解相伴随。
三、光合作用的过程 1.写出图中序号代表的物质或过程:
①______NADPH ②____ATP ③___CO2④______(CH2O) ⑤_______⑥光反应 _____暗反 应 ___