资源简介

(共25张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
4.2 光合作用的原理和应用（第一课时）
教学目标
生命观点
阐明在光合作用过程中物质与能量的变化，初步建立生物学的物质与能量观。
科学思维
分析光合作用过程图示，归纳与概括光反应与暗反应过程及异同。
科学探究
体验和学习光合作用的探究历程中的科学实验设计思路。
问题探讨
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
俗话说：“万物生长靠太阳，雨露滋润禾苗壮”，为什么这么说呢？
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7.11*10^18KJ,这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料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。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。
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
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料2：1937年，英国植物学家希尔（R.Hill)发现，在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。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
希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
光照
H2O O2
叶绿体
水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料2：1937年，英国植物学家希尔（R.Hill)发现，在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。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
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？
不能。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。
光合作用生成的O2中的氧元素到底来自H2O还是CO2？如何设计实验进行探究？
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料3：1941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。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。
探索光合作用原理
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料3：1941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。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。
探索光合作用原理
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料3：1941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。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。
探索光合作用原理
光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2
分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论？
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料4：研究者为探究上述过程发生的场所和条件，进行了下述实验操作。结果表明四只试管中只有1号有气泡产生，收集后可使点燃的卫生香复燃。从4只试管取样分别加入特定的氢离子受体（如 2,6-D，一种氧化剂，蓝色染料，能被还原性物质还原成无色)，发现1号褪色。
探索光合作用原理
场所：类囊体(有色素)
条件：必须有光
物质变化：水的光解产生氧气和H+
从该实验，你能得出什么结论？
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料4：研究者为探究上述过程发生的场所和条件，进行了下述实验操作。结果表明四只试管中只有1号有气泡产生，收集后可使点燃的卫生香复燃。从4只试管取样分别加入特定的氢离子受体（如 2,6-D，一种氧化剂，蓝色染料，能被还原性物质还原成无色)，发现1号褪色。
探索光合作用原理
从该实验，你能得出什么结论？
ATP的合成场所：类囊体
合成条件：需光（酶）
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
探究光合作用原理的部分实验
资料6：20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2 ，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终证明了CO2是如何转化为有机物中的碳的。
探索光合作用原理
卡尔文实验的结论是什么？
14CO2
小球藻
有机物的14C
结论：
光合产物中有机物的碳来自CO2
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
光合作用的原理
2C3
CO2
（CH2O）
多种酶
参加反应
固定
暗反应阶段
叶绿体基质
还原
C5
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
光反应与暗反应的区别与联系
光反应阶段 暗反应阶段
区别 场所
条件
物质变化
能量转化
联系
类囊体薄膜
叶绿体基质
光、色素、酶
ATP、NADPH、CO2、多种酶
水的光解 2H2O→O2+4NADPH
ATP的合成 ADP+Pi+能量 → ATP
光
酶
CO2的固定：CO2+C5 → 2C3
C3的还原：2C3 C5+（CH2O）
酶
ATP、NADPH
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能
ATP中、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
1.光反应为暗反应提供NADPH和ATP
2.暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
光反应阶段
H2O
类囊体膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
H+
NADP+
+
NADPH
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
色素
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
光反应阶段
类囊体薄膜上
的色素分子
可见光
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
H+
NADPH
酶
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
（1）条件：
光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+
（2）场所：
叶绿体类囊体薄膜上
（3）主要产物：
O2、ATP、NADPH
光合作用的原理
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
光反应阶段
类囊体薄膜上
的色素分子
可见光
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
H+
NADPH
酶
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
（4）过程：
①水的光解：
②ATP的形成：
H2O O2 + H+
光
色素
NADP＋＋H+ →NADPH
ADP+Pi ATP
光、酶
色素
（5）能量转化：
光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能
光合作用原理的应用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
暗反应阶段
ADP+Pi
ATP
NADP+
能量
C5
2C3
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：
有没有光都可以，需多种酶、CO2、ATP、NADPH
叶绿体基质中
（CH2O）、ADP 、Pi、NADP+
光合作用原理的应用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
暗反应阶段
ADP+Pi
ATP
NADP+
能量
C5
2C3
多种酶
(CH2O)糖类
CO2
固定
还原
酶
NADPH
酶
能量
（4）过程：
（5）能量转化：
①CO2的固定：
②C3的还原：
CO2＋C5 2C3
酶
2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
ATP、NADPH中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
光合作用原理的应用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
光合作用中元素的转移
①H的转移：
H2O → NADPH→ (CH2O )
②C的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
③O的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
H2O → O2
6CO2 + 12 H2O
光能
叶绿体
C6H12O6+ 6 H2O+ 6 O2
课堂小结
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
练习与应用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
1.在希尔反应的基础上，阿尔农发现在光下的叶绿体即使没有CO2的供给，也能产生并积累NADPH和ATP；进一步实验发现，若撤去光照，向叶绿体供给CO2，NADPH和ATP会被消耗，叶绿体可合成有机物。根据希尔反应和阿尔农的发现，可以推测（ ）A.光合作用释放的O2来自CO2而不是水B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体的类囊体内部C.即使没有CO2光反应过程依然可以进行一段时间D.光合作用不需要光也可为有机物的合成提供ATP和NADPH
答案：C解析：据题意可知，光合作用释放的O2来自水而不是二氧化碳，A错误；据题意可知，在光下的叶绿体，不供给CO2时，积累NADPH和ATP，但以此并不能判断NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体内，该反应发生在类囊体膜外侧，B错误；据题意可知，在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，也能产生并积累NADPH和ATP，故可以推测即使没有CO2，光反应过程依然可以进行一段时间，C正确；根据希尔反应和阿尔农的发现可知，叶绿体在光照条件下才能产生A'TP和NADPH，撤去光照，供给CO2，则光照条件下产生的ATP和NADPH用于有机物的合成，D错误。
练习与应用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
2.在光照条件下，绿色植物的叶绿体能将水分解释放氧气，并将产生的H+泵到类囊体腔中，形成膜内外的浓度梯度，H+从浓度较高一侧通过膜上 ATPase（ATP合成酶）穿梭时，催化ADP生成ATP。下列有关叶绿体中此生理过程的叙述正确的是（ ）
A.在光照条件下，合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能
B.在光照条件下，合成ATP的原料只有ADP
C.叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光
D. ATPase具有催化和运输的功能
答案：D解析：由题干信息可知，在光照条件下，合成ATP的能量来自H+顺浓度梯度扩散产生的能量，A错误；合成ATP的原料有ADP和Pi，B错误；叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，C错误；ATPase具有催化ATP合成的功能，也是H+跨膜的载体，D正确。
练习与应用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
3.2，6-二氯酚靛酚是一种能结合氢的蓝色物质，在适宜条件下，将其加入到含有叶绿体的叶片提取液中，被还原成无色，提取液中有氧气释放。与此过程中相关说法不正确的是（ ）
A.该过程的适宜条件应包含光照
B.该过程在叶绿体类囊体上进行
C.该过程需要ATP提供能量
D.该过程能产生[H]和氧气
答案：C解析：题意显示，在适宜条件下，将2,6-二氯酚靛酚加入到含有叶绿体的叶片提取液中，被还原成无色，提取液中有氧气释放，说明发生了光反应过程，光反应需要光照，所以该过程的适宜条件应包含光照，A项正确；根据分析可知，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，因此，该过程在叶绿体类囊体上进行，B项正确；该过程不能说明需要ATP提供能量，C项错误；在适宜条件下，将2,6-二氯酚靛酚加入到含有叶绿体的叶片提取液中，被还原成无色，提取液中有氧气释放，说明该过程能产生[H]和O2，D项正确。
练习与应用
新课导入
知识讲解
课堂小结
基础检测
4.光合作用过程是许多科学家通过一系列研究逐步揭示的，下列相关说法错误的是( )
A.恩格尔曼的实验证明了叶绿体主要吸收红光和蓝紫光
B.萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉
C.鲁宾和卡门采用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水
D.卡尔文等探明了光合作用中碳的转移途径：CO2→五碳化合物→糖类
答案：D解析：恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌在红光区、蓝紫光区分布较多，证明了叶绿体主要吸收红光和蓝紫光，A正确；萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉，B正确；鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水，C正确；卡尔文等采用同位素标记法探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，即CO2→三碳化合物→糖类，D错误。

展开更多......

收起↑