5.4 光合作用和能量转化（第2课时）-课件(共29张PPT)--2025-2026学年高一上学期《生物》（人教版）必修1

(共29张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化（第2课时）
1、能概述光反应与暗反应阶段的场所、条件及物质能量变化（如水的光解、ATP/NADPH合成、CO 固定与C 还原），辨析光反应与暗反应的联系。
教学目标
2、能绘制光合作用过程示意图，标注光反应（类囊体膜）与暗反应（叶绿体基质）的关键步骤，分析环境因素（如光照、CO 浓度）变化对C 、C 、ATP等物质含量的影响。
3、学会阐释叶绿体结构（类囊体增大膜面积、色素与酶分布）与光合功能的适应性，能说明光能→活跃化学能（ATP/NADPH）→稳定化学能（有机物）的转化过程。
重点：光反应与暗反应的物质/能量变化及联系；科学实验的证据逻辑。
教学重难点
难点：C 与C 的动态变化分析；环境因素对光合物质的定量影响。
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7.11x1018 KJ,这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。
CO2+H2O (CH2O)+O2
光能
叶绿体
指绿色植物通过 ，利用 ，把 和 转化成储存着 的 ，并且释放出 的过程。
①概念：
②反应式：
③实质：
合成有机物，储存能量
叶绿体
光能
二氧化碳
水
能量
有机物
氧气
光合作用
一、探究光合作用原理的部分实验
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。
资料1
不能通过光合作用实现
资料2：希尔反应
1.希尔的实验可以得出什么结论？
2.希尔的实验能否确定氧气全部来自水？
水的光解产生氧气。
不能。该实验仅能说明离体的叶绿体在适当条件下发生水解产生O2。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气的转移。
铁盐和其他氧化剂
资料3：鲁宾和卡门实验
同位素标记法；
相互对照（即对比实验）；
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？如何对照？可以得出什么结论？
1954年，美国科学家阿尔农(D. Arnon)发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。
1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
资料4：阿尔农实验
光照
ATP
水
光解
尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？
根据是否需要光能，光合作用过程分为：光反应和暗反应（碳反应）。
阅读课文P103—104思考：
光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、场所、物质变化、能量转换方面的内容。
二、光合作用的原理
1.【光反应阶段】
场所：类囊体薄膜
条件：光、色素、酶
物质变化：
能量变化：
ADP＋Pi＋能量→ATP
NADP＋＋H+＋2e-→NADPH
光能 ATP和NADPH中的化学能
酶
类囊体腔
H2O 1/2O2 +2H++2e-
光能
酶
1946年开始，美国的卡尔文等用放射性同位素14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。
资料5：卡尔文实验
光合产物中有机物的碳来自CO2。
结论：
CO2
C5
固 定
2C3
NADPH
供氢
酶
(CH2O)
淀粉、蔗糖
多种酶
参加催化
还原
酶
ATP
供能
ADP+Pi
2.【暗反应阶段】有光无光都能进行
场所：叶绿体基质
条件：酶、原料
物质变化
能量变化
CO2的固定：
C3的还原：
CO2＋C5→2C3
酶
ATP和NADPH中的化学能 糖类等稳定化合物中的化学能
ATP
NADPH
2C3 （CH2O)+ C5
酶
光合作用的全过程
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
光反应
暗反应
NADP+
NADPH
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
酶
类囊体薄膜
叶绿体基质
可见光
1.NADPH和ATP的移动途径是什么？
2.NADP+和ADP的移动途径呢？
3.NADPH的作用？
从类囊体薄膜到叶绿体基质。
从叶绿体基质到类囊体薄膜。
①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量
条件骤变对光合作用中各物质的影响
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
NADP+
NADPH
酶
可见光
CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
光照减弱 减少 增加 减少 减少
光照增强 增加 减少 增加 增加
1、请总结分析的方法？ 2、C3、C5含量变化有什么特点？
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
NADP+
NADPH
酶
可见光
光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
CO2浓度减少 增加 减少 增加 减少
CO2浓度增加 减少 增加 减少 增加
条件骤变对光合作用中各物质的影响
光反应与暗反应的比较
反应阶段
反应部位
反应条件
物质变化
能量变化
产 物
联 系 光合作用实质 光反应
暗反应
类囊体薄膜上
叶绿体基质
必须有光、光合色素、酶
有光或无光均可，多种酶
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能→稳定的化学能
NADPH、ATP、O2
ADP、Pi 、（CH2O ） 、C5、NADP+
光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+
把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来
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
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
化能合成作用
能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？
异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
自养生物：以无机物转变成为自身的组成物质。
1. 关于希尔实验的叙述，正确的是（　　）
A. 证明离体叶绿体在光照下可利用CO 释放O
B. 说明水的光解与糖的合成是同一反应
C. 证实光合作用释放的O 全部来自H O
D. 首次揭示光反应中水的光解可独立进行
D
答案：D
解析：希尔实验将离体叶绿体置于含氧化剂的悬浮液（无CO ）中光照，发现O 释放，证明水的光解可独立于糖类合成
课堂检测
2. 鲁宾和卡门用 O标记实验，结论是（　　）
A. 光合作用产物O 中的氧来自CO
B. 光合作用中H O被分解为H和O
C. O 中的氧元素全部来源于H O
D. 糖类中的氧来自CO 和H O
C
答案：C
解析：实验设计：第一组提供H O + CO → 释放 O ；第二组提供H O + C O → 释放O 。证明O 仅来自H O
课堂检测
3. 光反应阶段的物质变化不包括（　　）
A. H O光解产生O 和H
B. NADP 与H 结合形成NADPH
C. CO 与C 结合形成C
D. ADP与Pi合成ATP
C
答案：C
解析：光反应场所：类囊体薄膜；条件：光、色素、酶。
包括：水的光解（A）、ATP合成（D）、NADPH生成（B）。
C选项：CO 固定是暗反应（叶绿体基质中发生）
课堂检测
4. 暗反应过程中，C 还原的直接能量来源是（　　）
A. 光能
B. ATP和NADPH
C. 葡萄糖分解
D. 酶催化释放的能量
C
答案：B
解析：暗反应中C 还原需消耗光反应产物ATP（供能）和NADPH（供氢及能量）。能量传递链：光能 → ATP/NADPH中活跃化学能 → 有机物中稳定化学能.
课堂检测
课堂小结
感谢观看
THANKS