《新教材》2021-2022学年高中生物人教版（2019）必修1课件：5-4-2光合作用的原理和应用 .ppt

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1、二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用 为了提高空气质量，人们常常在为了提高空气质量，人们常常在客厅或者卧室等处摆放一些花卉等绿客厅或者卧室等处摆放一些花卉等绿色植物。色植物。绿色植物是如何更新周围绿色植物是如何更新周围 环境中空气的呢？环境中空气的呢？对生活中的生物学现象进对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。了科学探究的核心素养。新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？对生活中的生物学现象进对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。了科学探究的核心素养。说明植物细胞

2、的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能 1.1.人类探究光合作用的历程。人类探究光合作用的历程。（科学探究）（科学探究）2.2.分析光合作用过程图解，掌握光反应和暗反应的区别和联系。分析光合作用过程图解，掌握光反应和暗反应的区别和联系。（科学思维）（科学思维）3.3.通过探究实验，理解环境因素对光合作用强度的影响。通过探究实验，理解环境因素对光合作用强度的影响。（科学探究）（科学探究）4.4.说出影响光合作用的因素及应

3、用。说出影响光合作用的因素及应用。（生命观念、社会责任）（生命观念、社会责任）体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，汲取新知识的营养，让我们一起让我们一起 吧！吧！进进 走走 课课 堂堂 COCO2 2+H H2 2O O (CH(CH2 2O)O)+O O2 2 光能光能 叶绿体叶绿体 指绿色植物通过指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水转转化成储存着化成储存着能量能量的的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。一、一、光合作用光合作用 1.1.概念：概念：2.反应式：反应式：3.实质实质：合成有机物，储存能量合

4、成有机物，储存能量 探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验 1 1、1919世纪末世纪末 氧气氧气 甲醛甲醛糖糖 2 2、19281928年年 甲醛不能通过光合作用转化成糖甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒害作用甲醛对植物有毒害作用 COCO2 O O2 C+HC+H2O O 甲醛甲醛 二、二、光合作用的光合作用的发现历程发现历程 (CH(CH2 2O)O)（有（有H H2 2O O，无，无COCO2 2）3 3、19371937年，希尔年，希尔 高高铁盐铁盐 低低铁盐铁盐 希尔反应：希尔反应：O2全部来自全部来自H2O吗吗？水的光解产生氧气。水的光解产生氧气。结论：结

5、论：O O2 2 O O2 2 O O2 2 O O2 2 光合作用产生的光合作用产生的O O2 2来自来自H H2 2O O。4 4、19411941年年 鲁宾和卡门鲁宾和卡门（同位素标记法）（同位素标记法）结论：结论：H H2 2O O H H2 21818O O COCO2 2 O O2 2 O O2 2 O O2 2 O O2 2 O O2 2 O O2 2 C C1818O O2 2 O O2 2 O O2 2 O O2 2 O O2 2 O O2 2 1818O O2 2 1818O O2 2 1818O O2 2 1818O O2 2 1818O O2 2 1818O O2 2

6、1818O O2 2 1818O O2 2 1818O O2 2 5 5、19541954年，阿尔农年，阿尔农 结论：结论：19541954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：在在给叶绿体给叶绿体照光照光时发现，当向反应体系中供给时发现，当向反应体系中供给ADPADP、PiPi等物质时，体系中就会有等物质时，体系中就会有ATPATP出现。出现。19571957年，他发现年，他发现这一过程总是与这一过程总是与水的光解水的光解相伴随。相伴随。光照时，在叶绿体中生成了光照时，在叶绿体中生成了ATPATP。对光合作用发现历程实验对光合作用发现历程实验进行归纳总结

7、，体现了科进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。学思维的核心素养。【例例1 1】如图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如图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，以下相关比较不正下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是确的是()A AY Y2 2的质量大于的质量大于Y Y3 3的质量的质量 B B中小球藻的质量大于中小球藻的质量中小球藻的质量大于中小球藻的质量 C C中水的质量大于中水的质量中水的质量大于中水的质量 D D试管的质量大于试管的质量试管的质量大于试管的质量 C C 与中与

8、中H2O均被均被18O标记，单位时间内标记，单位时间内消耗等量的水，剩余水的质量也相等。消耗等量的水，剩余水的质量也相等。三、光合作用原理三、光合作用原理 划分依据划分依据:反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能 光反应在白天可以进行吗？夜间呢？光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光才能反应 有光、无光都能反应有光、无光都能反应 光反应光反应 暗反应暗反应 光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、进行场所、物光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、进行场所、物质变化、能量转换方面的内容质变化、能量转换方面的内容 对光合作用现象进行

9、观察对光合作用现象进行观察、分析并提出问题，体现、分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。了科学探究的核心素养。H H2 2O O 类囊体膜类囊体膜 酶酶 Pi Pi ADPADP ATPATP 1.光反应阶段光反应阶段 光、色素、酶光、色素、酶 叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上 水的光解：水的光解：H H2 2O OO O2 2 +H+H+光能光能 ATPATP的合成：的合成：ADPADPPiPi能量（能量（光能光能)ATPATP 酶酶 光能光能活跃的活跃的化学能化学能 场所：场所：条件：条件：物质物质变化变化 能量变化能量变化 H H+NADPHNADPH的合成：的合成：H

10、H+NADP+NADP+NADPHNADPH NADPNADP+NADPHNADPH 氧化型辅酶氧化型辅酶 还原型辅酶还原型辅酶 色色素素 O O2 2 美国的卡尔文等用美国的卡尔文等用1414COCO2 2研究了植物在进行光合作用时研究了植物在进行光合作用时COCO2 2转化为糖的路线。转化为糖的路线。（1 1）向反应体系中充入一定量的）向反应体系中充入一定量的1414COCO2 2,光光照照3030秒秒后检测产物，检测到了多种带后检测产物，检测到了多种带1414C C标记标记的化合物。的化合物。（2 2）在）在5 5秒钟秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的光照后，卡尔文等检测到含有放射性

11、的五碳化合物（五碳化合物（C C5）和六碳糖）和六碳糖(C(C6 6)。（3 3）光照时间为）光照时间为几分之一秒几分之一秒时发现，时发现，90%90%的放射性出现在一种的放射性出现在一种三碳化合物（三碳化合物（C C3 3）中。中。COCO2 2转化成有机物过程中，转化成有机物过程中，C C的转移途径是：的转移途径是：COCO2 2 C C3 3 (CH(CH2 2O)O)C C5 5 卡尔文循环卡尔文循环 2.暗反应阶段暗反应阶段 COCO2 2的固定：的固定：COCO2 2C C5 5 2C2C3 3 酶酶 C C3 3的还原：的还原：ATPATP ADP+PiADP+Pi 叶绿体的叶绿

12、体的基质基质中中 活跃活跃的的化学能化学能有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能 2C2C3 3 (CH(CH2 2O)O)酶酶 糖类糖类 NADPH NADPH、ATPATP、酶、酶 场所：场所：条件：条件：物质物质变化变化 能量能量 变化变化 COCO2 2 五碳化合物五碳化合物 C C5 5 COCO2 2的的固定固定 三碳化合物三碳化合物 2C2C3 3 叶绿体基质叶绿体基质 多种酶多种酶 糖类糖类 ATPATP NADPNADP+NADPHNADPH NADPHNADPH (CH(CH2 2O)O)光光能能 H H2 2O O COCO2 2 还还 原原 （CHCH2 2O O）叶

13、绿体叶绿体 色素色素 供氢供氢 酶酶 供能供能 多种酶参多种酶参加催化加催化 暗反应暗反应（叶绿体基质）（叶绿体基质）2C2C3 3 C C5 5 固定固定 ADP+PiADP+Pi ATPATP 酶酶 水在光下分解水在光下分解 O O2 2 光反应光反应（叶绿体类囊体薄膜）（叶绿体类囊体薄膜）3.3.光合作用过程图解光合作用过程图解 4.4.光合作用中元素的转移光合作用中元素的转移 H H的转移：的转移：H H2 2O NADPO NADPH H (C(CH H2 2O)O)C C的转移：的转移：C CO O2 2 C C3 3 （C CH H2 2O O）O O的转移：的转移：C CO O

14、2 2 C C3 3（CHCH2 2O O）COCO2 2+H+H2 2O O*光能光能 叶绿体叶绿体 （CHCH2 2O O）+O+O2 2*H H2 2O O*O O2 2*光光反反应应和和暗暗反反应应区区别别和和联联系系 光反应阶段光反应阶段 暗反应阶段（碳反应）暗反应阶段（碳反应）场所场所 条件条件 物质变化物质变化 能量变化能量变化 联系联系 项目项目 叶绿体类囊体薄膜上叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质叶绿体基质 光、色素、酶光、色素、酶 多种酶多种酶 2H2H2 2O OO O2 2+4NADPH+4NADPH ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量ATPATP 光能光能ATPATP、

15、NADPHNADPH中的中的化学能化学能 ATPATP、NADPHNADPH中的化学能中的化学能糖类中的化学能糖类中的化学能 光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATPATP和和NADPHNADPH 暗反应为光反应提供暗反应为光反应提供ADPADP、PiPi、NADPNADP+等原料等原料 2C2C3 3 COCO2 2+C+C5 52C2C3 3 NADPHNADPH (CH(CH2 2O)+CO)+C5 5 ATPATP 过程过程 讨论：叶绿体处于不同条件下，讨论：叶绿体处于不同条件下，C C3 3、C C5 5、NADPHNADPH、ATPATP以及以及(CH(CH2 2O)O)合成量合

16、成量的动态变化的动态变化 条件条件 C C3 3 C C5 5 NADPHNADPH和和ATPATP (CH(CH2 2O)O)停止光照停止光照 COCO2 2供应不变供应不变 光照不变光照不变 停止停止COCO2 2供应供应 增加增加 减少减少 增加增加 减少减少 减少减少 减少减少 减少减少 增加增加 光光能能 H H2 2O O COCO2 2 还还 原原 （CHCH2 2O O）叶绿体叶绿体 色素色素 供氢供氢 酶酶 供能供能 多种酶参多种酶参加催化加催化 2C2C3 3 C C5 5 固定固定 ADP+PiADP+Pi ATPATP 酶酶 水在光下分解水在光下分解 O O2 2 C C5 5、NADPHNADPH、ATPATP变化一致，变化一致，C C3 3、C C5 5相反。相反。【归纳提升】【归纳提升】项目项目 光合作用光合作用 化能合成作用化能合成作用 不同点不同点 生物类型生物类型 绿色植物和光和细菌绿色植物和光和细菌 硝化细菌等硝化细菌等 能量来源能量来源 光能光能 体外物质氧化释放的化体外物质氧化释放的化学能学能 相同点相同点 代谢类型代谢类型 自养需氧型自养需氧