5.4.2 光合作用的原理和应用课件(共20张PPT)-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修一

(共20张PPT)
光合作用的原理和应用
1.通过分析光合作用原理相关实验的资料等活动，能运用物质与能量观、结构和功能观，阐明光反应和暗反应的过程。
2.通过分析科学史，能提出假说，设计实验，分析结果并得出结论，掌握科学探究的基本思路和方法;通过小组合作学习、构建模型，培养合作交流能力、建模能力。
3.通过归纳概括，厘清光合作用中光反应和暗反应的区别和联系，说明光合作用的意义，认同光合作用的重要性。
学习目标
①
②
④
③
基粒，含光合色素和酶
叶绿体基质，含多种酶
CO2
+
H2O
（CH2O）
O2
+
光能
叶绿体
光合作用反应式：
探究一 光能驱动的物质变化
19世纪末，科学界普遍认为光合作用过程中的物质变化如下：
资料1
CO2
C
+
O2
C
+
H2O
CH2O
甲醛
（CH2O）
糖
CH2O
甲醛
缩
合
CO2
+
H2O
（CH2O）
O2
+
光能
叶绿体
甲醛说
判断：你认为“甲醛说”合理吗？说出你的依据。
1931年，荷兰生物学家尼尔发现：硫细菌也能将无机物转变为有机物，其反应式如下：
资料2
CO2
+
H2O
（CH2O）
O2
+
思考：①尼尔的发现是否支持“甲醛说”？
②比较二者反应式，你认为O2的氧元素可能来源于哪种原料？
植物：
CO2
+
2H2S
（CH2O）
2S
+
硫细菌：
+
H2O
尼尔认为：二者有着共同的本质。
+
H2O
2
探究一 光能驱动的物质变化
CO2
+
H2O
（CH2O）
O2
+
光能
叶绿体
甲醛说
尼尔假说
小组讨论：证明O2中氧元素的来源，有哪些思路和方法？
光合作用产物O2中氧元素的来源：
探究一 光能驱动的物质变化
资料3
同位素示踪法；
光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于CO2。
该实验采用了什么实验方法？可以得出什么结论？
1941年，为确定光合作用释放O2中氧元素的来源，鲁宾和卡门制备出H218O和C18O2，分别饲喂小球藻。
探究一 光能驱动的物质变化
资料4
思考：①希尔的实验说明光合作用中的O2的生成和有机物的生成是
两个相对独立的反应还是一个完整不可分割的反应？
②Fe3+转变为Fe2+，说明该过程存在哪种物质？
1937年，希尔提取离体叶绿体，在叶绿体悬浮液（有H2O）
中加入Fe3+，给与光照，但不提供CO2。
现象一：不能合成有机物，但释放了O2。
现象二：Fe3+转变为Fe2+。
探究一 光能驱动的物质变化
资料5
思考：光能如何驱动光反应中的物质变化？
20世纪50年代中期，科学家发现叶绿体中具有天然的电子受体NADP+，在光照下得到电子，和H+结合，生成NADPH。
探究一 光能驱动的物质变化
<小组活动1> 构建光反应过程模型
任务一：①依据以下科学事实，利用透明袋中的卡片，在模型图的
黑色方框中填补反应物、生成物；
②模拟光反应的动态过程。
事实1：光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中存在色素分子，能够吸收光能。
事实2：光系统Ⅱ中的色素分子吸收光能后，其中的电子( )被激发，变成高能电子( )
事实3：失去电子的色素分子从H2O中夺取电子，补充到色素分子中。
事实4：质体醌和PC可扩散运动，运载高能电子。
事实5：高能电子最终与NADP+和H+结合，形成高能的NADPH( )
注意：用→表示电子传递路径。
e-
e-
NADPH
资料6
光反应每吸收8mol光子，可贮存590KJ化学能。其中贮存在NADPH中的能量约为220KJ。
<小组活动2> 完善光反应过程模型
任务二：①从视频中提取有效信息，使用卡片，完善光反应过程模型。
②结合光反应过程模型，阐述光反应过程的物质和能量变化,
完善学案。
光能→ATP、NADPH中的化学能
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
吸收
NADP+
NADPH
可见光
色素
和酶
物质变化：
能量变化：
1、向藻类细胞光合作用的原料中加入14CO2
2、光照30s取样，将藻类细胞置于热酒精中
3、提取分离出小球藻中的物质
4、鉴定分析含有14C标记的化合物
同化30秒
同化5秒
探究二 C的转移途径
卡尔文实验过程：
探究二 C的转移途径
2C3
(CH2O)
CO2
ADP+Pi
ATP
NADP+
NADPH
C5
固定
还原
任务三：阅读课本P104第三自然段，完善暗反应过程模型，
并思考以下问题。
①暗反应过程的物质变化、能量变化
②ATP、NADPH的作用
ATP：为C3的还原提供能量
NADPH ：作还原剂、
为C3的还原提供能量
多种酶
停止光照，CO2浓度不变
探究二 C的转移途径
C3
(CH2O)
CO2
受体？
ADP+Pi
ATP
NADP+
NADPH
C5
固定
还原
分析：①持续光照时，C3含量相对稳定的原因。
②停止光照， CO2浓度不变，短时间内C3含量升高的原因。
→ NADPH、ATP的量减少
③停止光照， CO2浓度不变，短时间内C5含量降低的原因。
C3
物质含量
C5
2
任务四：
降低CO2的含量，光照不变，预测C3和C5短时间内物质含量的变化。
2C3
(CH2O)
CO2
受体？
①
②
ADP+Pi
ATP
NADP+
NADPH
C5
固定
还原
探究二 C的转移途径
CO2降低
CO2固定生成的C3减少
C3还原消耗的C3不变
C3的含量降低
来源
去路
<变式练习>
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
(CH2O)
CO2
吸收
固定
还原
NADP+
NADPH
光反应
暗反应
光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系，缺一不可！
色素
和酶
可见光
光合作用的原理
万物生长靠太阳！
呼吸作用
淀粉等有机物中的化学能
ATP中的能量
各项生
命活动
光能
光合作用
光合作用产生的有机物，不仅供植物体自身利用，还养活了包括你我在内的所有异养生物。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。
葡萄糖
分解
根本来源
直接来源
<课后反馈>
1. 叶绿体在光下把ADP和Pi合成ATP的过程称为光合磷酸化。为探究光合磷酸化的机制，科学家进行了如下实验。
（1）将类囊体悬液置于适宜的光照条件下，一段时间后再将其移至黑暗处，向悬液中加入ADP和Pi，发现有ATP的产生，因此科学家推测光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP。为探寻这种能量形式，开展了如图1所示实验。该实验应在_______（填“黑暗”或“光照”）条件下进行，分析实验结果可得出的结论是_________。
（2）对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图2所示。光照处理时悬液的pH会升高的原因是________。
H+的浓度梯度驱动ATP合成的直接能源
黑暗 能量形式为类囊体膜两侧H+浓度梯度
光照条件下，类囊体膜外H+被转移到膜内，使pH升高