2019-2020學(xué)年新教材高中生物 5.4（二）1光合作用的原理課件 新人教版必修1

1、二　光合作用的原理和應(yīng)用第1課時　光合作用的原理,一、光合作用概念和反應(yīng)式1.概念:綠色植物通過_______,利用光能,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物,并且釋放出_____的過程。2.反應(yīng)式:_______________________。,葉綠體,氧氣,CO2+H2O (CH2O)+O2,二、光合作用探究歷程1.19世紀(jì)末,科學(xué)界普遍觀點:C與H2O結(jié)合成_____。2.1928年:甲醛不能通過光合

2、作用轉(zhuǎn)化成___。3.1937年,英國希爾:離體葉綠體在適當(dāng)條件下可產(chǎn)生_____。,甲醛,氧氣,糖,4.1941年,魯賓和卡門:研究了光合作用中_____的來源(氧氣來源于H2O)。5.1954年,美國阿爾農(nóng):光照下,葉綠體可合成____;1957年:這一過程總是與水的光解相伴隨。,氧氣,ATP,三、光合作用的過程1.寫出圖中序號代表的物質(zhì)或過程:,①______ ②____ ③___ ④______ ⑤_______⑥

3、________,NADPH,ATP,CO2,(CH2O),光反應(yīng),暗反,應(yīng),2.光反應(yīng)階段:(1)場所:葉綠體的___________。(2)條件:___、_____和有關(guān)的___。(3)物質(zhì)變化:①水的光解:H2O ____+_______②ATP的合成:ADP+Pi+能量 ____。(4)能量變化:將_____轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的_______。,類囊體薄膜,光,色素,酶,O2,2NADPH,ATP,光能,

4、化學(xué)能,3.暗反應(yīng)階段:(1)場所:葉綠體內(nèi)的___________中。(2)條件:___的催化。(3)物質(zhì)變化:①CO2的固定:CO2+C5 2C3②C3的還原:C3 (CH2O)C3 C5,葉綠體基質(zhì),酶,(4)能量變化:____中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中______________。,ATP,穩(wěn),定的化學(xué)能,【激疑】(1)在無光條件下,暗反應(yīng)能否長

5、期進行?提示:在無光條件下,光反應(yīng)不能進行,光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和NADPH減少,不能滿足暗反應(yīng)的需求,暗反應(yīng)將停止進行。,(2)若暗反應(yīng)停止,光反應(yīng)能否持續(xù)進行?提示:暗反應(yīng)停止,光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH積累過多,抑制光反應(yīng)的進行。,知識點一　光合作用的探究歷程1.希爾實驗:(1)實驗過程: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。(2)實驗結(jié)論:在適當(dāng)條件下葉綠體

6、產(chǎn)生氧氣。,2.魯賓和卡門實驗:相互對照(條件相同的兩組材料,分別標(biāo)記不同的物質(zhì):一組為 ,另一組為C18O2)。3.阿爾農(nóng)實驗:光照下葉綠體合成ATP,這一過程與水的光解相伴隨。,【思考·討論】希爾實驗說明水光解可以產(chǎn)生氧氣,是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧全部來自水?為什么?(科學(xué)思維)提示:不能。葉綠體內(nèi)還有其他含有氧元素的物質(zhì),不能確定氧元素全部來自水。,【素養(yǎng)案例】美國科學(xué)家魯賓(S.Rub

7、en)和卡門(M.kamen)用18O分別標(biāo)記H2O和CO2中的氧,進行光合作用實驗。該實驗證明了(　　),A.光合作用制造了有機物B.光合作用需要利用根系吸收的水分C.光合作用生成的氧來自水D.光合作用吸收的二氧化碳來自大氣,【解析】選C。美國科學(xué)家魯賓和卡門用18O分別標(biāo)記H2O和CO2中的氧,進行光合作用實驗。實驗過程中,發(fā)現(xiàn)如果用18O標(biāo)記H2O,光合作用釋放的氧氣中含有18O;用18O標(biāo)記CO2,光合作用釋放的氧氣中沒

8、有18O?？茖W(xué)家通過相互對照實驗,證明了光合作用生成的O2中的氧來自H2O。,【素養(yǎng)·遷移】下面表示較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下,小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后,以下相關(guān)實驗比較不正確的是(　　),A.Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量B.④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量C.②中水的質(zhì)量大于④中水的質(zhì)量D.試管①的質(zhì)量大于試管②的質(zhì)量,【解析】選C。Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,

9、因此Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量;④中小球藻中含有( )的有機物,而①中小球藻含有(CH2O)的有機物,故④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量;④和②中的水都為O,且含量相同,因此質(zhì)量相等;在試管①和②中原有質(zhì)量相等的情況下,②中釋放的是18O2,而①中釋放的是O2,故剩余質(zhì)量①大于②。,知識點二　光合作用的過程1.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較:(1)區(qū)別:,(2)聯(lián)系:①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供兩種重要物質(zhì):NADPH和ATP

10、,NADPH既可作還原劑,又可提供能量;暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供三種物質(zhì):ADP、Pi以及NADP+。②暗反應(yīng)有光無光都能進行。若光反應(yīng)停止,暗反應(yīng)可持續(xù)進行一段時間,但時間不長,故晚上一般認(rèn)為只進行呼吸作用,不進行光合作用。,2.光合作用過程中的物質(zhì)變化:(1)光合作用過程中C、O元素轉(zhuǎn)移途徑:,(2)光合作用總反應(yīng)式與C、H、O元素的去向:,3.光照和CO2濃度變化對細(xì)胞中C3、C5含量的影響:(1)理論依據(jù):細(xì)胞中C3的含量取決

11、于C3的生成速率和C3的消耗速率。C3的生成通過CO2的固定實現(xiàn),C3的消耗通過C3的還原實現(xiàn),如圖所示:由C5+CO2→2C3可知,細(xì)胞中C3、C5的含量變化相反。,(2)實例分析:,【思考·討論】1.若給植物提供 ,一段時間后能否在植物體內(nèi)的有機物中發(fā)現(xiàn)18O?試說明原因。(生命觀念)提示: 參與有氧呼吸第二階段,可形成C18O2,C18O2參與光合作用,可形成含有18O的有機物。,2.光合作用中

12、的還原劑和細(xì)胞呼吸中的還原劑是否相同,完成下表:(科學(xué)思維),光反應(yīng),一,二,三碳化合物的還原,三,一,【素養(yǎng)案例】陽光穿過森林中的空隙形成“光斑”,如圖表示一株生長旺盛的植物在“光斑”照射前后光合作用吸收CO2和釋放O2量的變化,據(jù)此正確的分析是(　　),A.光斑照射前,光合作用無法進行B.光斑照射后,光反應(yīng)和暗反應(yīng)迅速同步增加C.光斑照射后,暗反應(yīng)對光反應(yīng)有限制作用D.光斑移開后,光反應(yīng)和暗反應(yīng)迅速同步減弱,【解題導(dǎo)引】

13、(1)圖示信息:①光斑照射前有氧氣的釋放和二氧化碳的吸收。②光斑照射后氧氣的釋放速率和二氧化碳吸收速率增加不同步。③光斑移開后,氧氣的釋放速率和二氧化碳吸收速率減弱不同步。,(2)關(guān)鍵知識:光合作用總反應(yīng)式中,氧氣的釋放量和二氧化碳吸收量相等。,【解析】選C。光斑照射前,有氧氣釋放,說明植物細(xì)胞在進行光合作用,A項錯誤;光斑照射后,光反應(yīng)迅速增加,而暗反應(yīng)沒有相應(yīng)增加,二者不同步,B項錯誤;光斑照射后,一開始光反應(yīng)遠(yuǎn)高于暗反

14、應(yīng),然后光反應(yīng)逐漸減弱,與暗反應(yīng)保持一致,因此可以看出,暗反應(yīng)限制了光反應(yīng)的進行,C項正確;光斑移開后,光反應(yīng)迅速減弱,而暗反應(yīng)過一段時間后才減弱,二者不同步,D項錯誤。,【素養(yǎng)·探究】——母題追問科學(xué)思維——分析與綜合光斑移開后,C3含量和C3的生成速率會如何變化?為什么?,提示:C3含量增多,C3的生成速率減慢。光斑移開后,光反應(yīng)減弱,NADPH和ATP合成量減少,被還原的C3減少,導(dǎo)致C3含量增多,進而反饋抑制

15、C3的生成過程,導(dǎo)致C3的生成速率減慢。,【素養(yǎng)·遷移】在其他條件適宜的情況下,在供試植物正常進行光合作用時突然停止光照,并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析,在短時間內(nèi)葉綠體中C3和C5含量的變化是(　　),A.C3和C5都迅速減少B.C3和C5都迅速增加C.C3迅速增加,C5迅速減少D.C3迅速減少,C5迅速增加,【解析】選C。由題意知,在其他條件適宜的情況下,在供試植物正常進行光合作用時突然停止光照后,光反應(yīng)停止

16、,NADPH和ATP下降,C3的還原減弱直至停止,而CO2的固定則繼續(xù)進行,但由于缺少NADPH和ATP,C3不能被還原而積累,使C3迅速增加;C5是植物體細(xì)胞內(nèi)具有一定數(shù)量且能循環(huán)利用的物質(zhì),當(dāng)C3不能被還原再形成C5,時,C5將迅速減少。所以,在供試植物正常進行光合作用時突然停止光照,并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析,此時葉綠體中C3迅速增加,C5迅速減少。,【補償訓(xùn)練】在葉綠體中,ATP和ADP的運動方向是(　　)A.A

17、DP由類囊體薄膜向葉綠體的基質(zhì)運動,ATP則向相反方向運動B.ATP與ADP同時由類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)運動C.ATP與ADP同時由葉綠體的基質(zhì)向類囊體薄膜運動,D.ATP由類囊體薄膜向葉綠體的基質(zhì)運動,ADP的運動方向則正好相反,【解析】選D。葉綠體是進行光合作用的場所,光反應(yīng)在葉綠體類囊體薄膜上進行,此過程中消耗來自葉綠體基質(zhì)的ADP,產(chǎn)生ATP,供暗反應(yīng)階段C3的還原,所以葉綠體中ATP由類囊體薄膜向葉綠體的基質(zhì)運動,ADP則