人教(2019)生物必修1课件：5.4.2光合作用的原理和应用(共27张PPT)

(共27张PPT)
光合作用的原理和应用
你知道2030年以后的汽车会是什么样的吗？
走进世博概念车——叶子
学习目标
1.通过光合作用相关资料的阅读分析，阐明光合作用过程。
2.从物质与能量观的视角，分析光合作用过程中物质变化与能量变化，说明光合作用的原理和意义。
3.利用光合作用原理解释农业生产中的有关问题。
探究一：构建光反应模型
资料1：希尔实验
1937年希尔将离体叶绿体悬浮液（悬浮液
中有H2O，无CO2）分别加入①号和②号
两支试管中。
（1）将①号试管置于光下，②号试管置于黑暗中。结果发现:只有①号有气泡产生，收集的气体可使带火星的卫生香复燃。
实验条件 现象 产物 自变量 结论
①：光照 ②：黑暗 ①产生气泡，气体可使带火星的卫生香复燃 ②无明显现象
氧气
有无光照
水的光解可以产生氧气
氧气的产生需要______条件
光照
探究一：构建光反应模型
资料1：希尔实验
1937年希尔将离体叶绿体悬浮液（悬浮液
中有H2O，无CO2）分别加入①号和②号
两支试管中。
（2）若向两支试管中都加人氧化剂2，6-二氯酚靛酚(一种蓝色染料，会被NADPH还原成无色)，发现只有①号试管褪色。
实验条件 现象 产物 自变量 结论
2支试管中加入2，6-二氯酚靛（会被NADPH还原成无色） ①：光照 ②：黑暗 褪色 ②无颜色变化
NADPH
有无光照
水光解的同时产生NADPH
氧气和NADPH的产生需要______条件
光照
设计实验方案探究氧气的来源，预测结果与结论。
实验材料：小球藻悬液、H2O、CO2、同位素18O标记的H218O和C18O2
小球藻悬液
CO2
H218O
C18O2
H2O
甲试管 乙试管 丙试管
如果乙试管只出现 气体，且丙试管只出现 气体，则说明氧气中氧的来源来自于CO2中的氧。
如果乙试管只出现 气体，且丙试管只出现 气体，则说明氧气中氧的来源来自于H2O中的氧。
O2
18O2
O2
18O2
18O2
18O2
O2
O2
CO2
C18O2
H218O
光照射下的
小球藻悬液
H2O
结论：光合作用产生的O2中的O来自于H2O
资料2：1941年鲁宾、卡门实验
（1）1954年，美国科学家阿尔农等
给两只试管中的离体叶绿体悬浮液供
给磷酸、ADP，①号试管照光，②号
试管置于黑暗中。发现只有①号试管
会有ATP产生。
资料3：阿尔农实验
实验条件 现象 产物 自变量 结论
2支试管供给ADP、Pi ①：光照 ②：黑暗 ①有ATP产生； ②无ATP产生 ATP
实验表明 能可以转化成ATP中的 能
有无光照
ATP的合成需要光
光
化学
（2）将两支盛有叶绿体悬浮液的试管
置于黑暗中，①试管提供ATP、CO2、
NADPH，②号试管只提供CO2发现
只有①有糖产生。
资料3：阿尔农实验
实验条件 现象 产物 自变量 结论
①加入ATP、CO2 NADPH； ②只加 CO2 ①：黑暗 ②：黑暗 只有①有 糖的合成 糖
实验表明糖类的生成条件与____________有关，与有无光照无关
是否加入ATP、 NADPH
ATP、 NADPH可以用于暗反应
ATP、NADPH
H+
H+
H+
e-
色素
光
吸收
H2O
O2
H+
e-
e-
e-
NADP+
NADPH
H+
H+
H+
光能转化为ATP和NADPH中的化学能
要求：
1.每位同学在纸质模型图上构建，小组长在叶子展板上构建，完成后前后相邻小组之间交换展板互评。
2.展示过程中，没有任务的同学完成模型图中光反应的场所、条件、物质变化、能量变化部分的内容。
【模型构建】小组合作构建光反应模型
自主完善光反应模型：
ADP+Pi
ATP
光反应
NADP+
色素分子
光
2H2O
O2
NADPH
酶
吸收
光解
【跟踪训练】
如图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在生物膜上的分布。下列选项与图示结构相符合的是（ ）
A.生物膜为叶绿体内膜
B.可完成光合作用的全过程
C.发生的能量转换为光能→化学能
D.产生的ATP可用于植物体的各项生理活动
C
探究二：构建暗反应模型
1946年，美国科学家卡尔文等人用14C标记的14CO2培养小球藻，每
隔一定时间取样，结果如下表：
光照时间（S） 出现14C标记的产物
30 多种化合物
5 C3 C5（核酮糖-1，5-二磷酸）
C6（一种六碳糖）
0.5 C3 （3-磷酸甘油酸）
（1）在研究放射性首先出现在哪种化合物中采使用的关键方法是什么？
不断的缩短光照时间
（2）根据被14C标记的化合物出现时间的先后顺序，写出碳元素的转移路径：
碳转移途径是：CO2→C3 →C5 + C6（六碳糖）
（3）固定CO2的是哪种物质？
C5
要求：
1.每位同学先在纸质模型图上构建，小组合作完成叶子展板上构建，完成后前后相邻小组之间交换互评。
2.在小组展示过程中，没有任务的同学完成模型图中暗反应的场所、条件、物质变化、能量变化部分的内容。
【模型构建】小组合作构建暗反应模型
科学家用含有C14的CO2来追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径是（ ）
A.CO2→叶绿素→ADP B. CO2→叶绿体→ATP
C.CO2→乙醇→糖类 D. CO2→三碳化合物→糖类
【跟踪训练】
D
条件
场所
联 系
能量变化
物质
变化
区
别
暗反应
光反应
比较项目
物质联系：光反应生成的 、 供暗反应C3的还原，暗反应为光反应提供了 、 、____。
能量联系:光反应为暗反应提供了化学能，暗反应将化学能转化为稳定化学能
② NADPH的生成
NADP+＋H+＋2e-→NADPH
酶
CO2＋C5→2C3
酶
光、色素、酶
多种酶
类囊体薄膜
叶绿体基质
光能→NADPH和ATP中活跃
的化学能
NADPH和ATP中的活跃化学能 →有机物中稳定的化学能
① 水的光解
2H2O →4H+＋4e-＋O2
①CO2的固定
③ ATP的生成
ADP＋Pi＋能量→ATP
②C3的还原
2C3 → （CH2O）+C5
酶
ATP
NADPH
NADP+
ADP
Pi
酶
NADPH、ATP
光能
物质能量观
影响光合作用强度的主要因素有哪些？
影响光合作用强度的外界因素有（ ）；
影响光合作用强度的内部因素有（ ）
A.光照强度
D.CO2 浓度
C.温度
F.水分
G.矿质元素
B.光合色素
E.酶数量
探究三：影响光合作用的因素
A、C、D、F、G
B、E
光合作用与诺贝尔奖
1915
德国科学家威尔施泰特
叶绿素化学结构
1930
德国科学家费歇尔
叶绿素
叶绿素的合成
研究类胡萝卜素
卡尔文循环
ATP的合成
光合作用反应中心
研究ATP
美国科学家伍德沃德
1965
1937
瑞士科学家卡勒
1961
美国科学家卡尔文
1978
英国生化学家米切尔
1988
三位德国科学家
1997
美国、英国、丹麦
你
课堂小结展示
课程标准 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化为糖和氧气的过程中转换并储存为糖分子中的化学能。
学习目标 1 自主构建光合作用模型，能从物质与能量观的视角，阐明光合作用过程中物质变化和能量变化，说明光合作用的原理和意义。 （物质能量观、科学思维）
2设计实验探究影响光合作用的环境因素，根据光合作用原理，指导生产实践。（科学探究、社会责任）
光合作用与诺贝尔奖
1915
德国科学家威尔施泰特
叶绿素化学结构
1930
德国科学家费歇尔
叶绿素
叶绿素的合成
研究类胡萝卜素
卡尔文循环
ATP的合成
光合作用反应中心
研究ATP
美国科学家伍德沃德
1965
1937
瑞士科学家卡勒
1961
美国科学家卡尔文
1978
英国生化学家米切尔
1988
三位德国科学家
1997
美国、英国、丹麦
课堂小结展示
课程标准 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化为糖和氧气的过程中转换并储存为糖分子中的化学能。
学习目标 1 自主构建光合作用模型，能从物质与能量观的视角，阐明光合作用过程中物质变化和能量变化，说明光合作用的原理和意义。 （生命观念、科学思维）
2设计实验探究影响光合作用的环境因素，根据光合作用原理，指导生产实践。（科学探究、社会责任）
色素分子
光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
NADPH
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
光反应
暗反应
光合作用总过程：
NADP+
卡尔文发现在光照的条件下C3和C5很快达到饱和并保持稳定。光照下突然中断CO2的供应，得到了如下结果
C3
C5
0.5
1
巩固练习
生产实例 利用的光合作用原理
①间作套种
②冬季大棚白天温度适当提高，晚上温度适当降低
③农作物管理要求“正其行，通其风”
④合理灌溉
a.水分缺少导致气孔关闭， CO2供应不足
b.增大CO2浓度，有利于光合作用的进行
c.不同植物对光照的需求不同
d.白天一定范围内温度升高，光合作用会增强，夜晚适当降低温度，会减少有机物的消耗
巩固练习
生产实例 利用的光合作用原理
①间作套种
②冬季大棚白天温度适当提高，晚上温度适当降低
③农作物管理要求“正其行，通其风”
④合理灌溉
a.水分缺少导致气孔关闭， CO2供应不足
b.增大CO2浓度，有利于光合作用的进行
c.不同植物对光照的需求不同
d.白天一定范围内温度升高，光合作用会增强，夜晚适当降低温度，会减少有机物的消耗