光合作用与能量转化细胞的能量供应和利用课件省公开课一等奖新名师优质课比赛一等奖课件.pptx

第4节 光合作用原理和应用第二课时光合作用原理第第1 1页页第第2 2页页一、光合作用概念和反应式一、光合作用概念和反应式1.1.概念概念:绿色植物经过绿色植物经过_,_,利用光能利用光能,将二氧化碳将二氧化碳和水转化成储存着能量有机物和水转化成储存着能量有机物,而且释放出而且释放出_过程。过程。2.2.反应式反应式:_:_。叶绿体叶绿体氧气氧气COCO2 2+H+H2 2O (CHO (CH2 2O)+OO)+O2 2第第3 3页页二、光合作用探究历程二、光合作用探究历程1.191.19世纪末世纪末,科学界普遍观点科学界普遍观点:C:C与与H H2 2O O结合成结合成_。2.19282.1928年年:甲醛不能经过光合作用转化成甲醛不能经过光合作用转化成_。3.19373.1937年年,英国希尔英国希尔:离体叶绿体在适当条件下可产生离体叶绿体在适当条件下可产生_。甲醛甲醛氧气氧气糖糖第第4 4页页4.19414.1941年年,鲁宾和卡门鲁宾和卡门:研究了光合作用中研究了光合作用中_起源起源(氧气起源于氧气起源于H H2 2O)O)。5.19545.1954年年,美国阿尔农美国阿尔农:光照下光照下,叶绿体可合成叶绿体可合成_;_;19571957年年:这一过程总是与水光解相伴随。这一过程总是与水光解相伴随。氧气氧气ATPATP第第5 5页页三、光合作用过程三、光合作用过程1.1.写出图中序号代表物质或过程写出图中序号代表物质或过程:第第6 6页页_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _NADPHNADPHATPATPCOCO2 2(CH(CH2 2O)O)光反应光反应暗反暗反应应第第7 7页页2.2.光反应阶段光反应阶段:(1)(1)场所场所:叶绿体叶绿体_。(2)(2)条件条件:_:_、_和相关和相关_。(3)(3)物质改变物质改变:水光解水光解:H:H2 2O _+_O _+_ATPATP合成合成:ADP+Pi+:ADP+Pi+能量能量 _。(4)(4)能量改变能量改变:将将_转变为活跃转变为活跃_。类囊体薄膜类囊体薄膜光光色素色素酶酶O O2 22NADPH2NADPHATPATP光能光能化学能化学能第第8 8页页3.3.暗反应阶段暗反应阶段:(1)(1)场所场所:叶绿体内叶绿体内_中。中。(2)(2)条件条件:_:_催化。催化。(3)(3)物质改变物质改变:COCO2 2固定固定:CO:CO2 2+C+C5 5 2C2C3 3CC3 3还原还原:C:C3 3 (CH(CH2 2O)O)C C3 3 C C5 5叶绿体基质叶绿体基质酶酶第第9 9页页(4)(4)能量改变能量改变:_:_中活跃化学能转变为有机物中中活跃化学能转变为有机物中_。ATPATP稳稳定化学能定化学能第第1010页页【激疑激疑】(1)(1)在无光条件下在无光条件下,暗反应能否长久进行暗反应能否长久进行?提醒提醒:在无光条件下在无光条件下,光反应不能进行光反应不能进行,光反应产物光反应产物ATPATP和和NADPHNADPH降低降低,不能满足暗反应需求不能满足暗反应需求,暗反应将停顿进行。暗反应将停顿进行。第第1111页页(2)(2)若暗反应停顿若暗反应停顿,光反应能否连续进行光反应能否连续进行?提醒提醒:暗反应停顿暗反应停顿,光反应产生光反应产生ATPATP和和NADPHNADPH积累过多积累过多,抑抑制光反应进行。制光反应进行。第第1212页页知识点一光合作用探究历程知识点一光合作用探究历程1.1.希尔试验希尔试验:(1)(1)试验过程试验过程:离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其它氧离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其它氧化剂化剂(悬浮液中有悬浮液中有H H2 2O,O,没有没有COCO2 2),),在光照下能够释放出氧在光照下能够释放出氧气。气。(2)(2)试验结论试验结论:在适当条件下叶绿体产生氧气。在适当条件下叶绿体产生氧气。第第1313页页2.2.鲁宾和卡门试验鲁宾和卡门试验:相互对照相互对照(条件相同两组材料条件相同两组材料,分别标识不一样物质分别标识不一样物质:一组为一组为 ,另一组为另一组为C C1818O O2 2)。3.3.阿尔农试验阿尔农试验:光照下叶绿体合成光照下叶绿体合成ATP,ATP,这一过程与水光解相伴随。这一过程与水光解相伴随。第第1414页页【思索思索讨论讨论】希尔试验说明水光解能够产生氧气希尔试验说明水光解能够产生氧气,是否说明植物光合是否说明植物光合作用产生氧气中氧全部来自水作用产生氧气中氧全部来自水?为何为何?(?(科学思维科学思维)提醒提醒:不能。叶绿体内还有其它含有氧元素物质不能。叶绿体内还有其它含有氧元素物质,不能不能确定氧元素全部来自水。确定氧元素全部来自水。第第1515页页【素养案例素养案例】美国科学家鲁宾美国科学家鲁宾(S.Ruben)(S.Ruben)和卡门和卡门(M.kamen)(M.kamen)用用1818O O分别分别标识标识H H2 2O O和和COCO2 2中氧中氧,进行光合作用试验。该试验证实了进行光合作用试验。该试验证实了()第第1616页页A.A.光合作用制造了有机物光合作用制造了有机物B.B.光合作用需要利用根系吸收水分光合作用需要利用根系吸收水分C.C.光合作用生成氧来自水光合作用生成氧来自水D.D.光合作用吸收二氧化碳来自大气光合作用吸收二氧化碳来自大气第第1717页页【解析解析】选选C C。美国科学家鲁宾和卡门用。美国科学家鲁宾和卡门用1818O O分别标识分别标识H H2 2O O和和COCO2 2中氧中氧,进行光合作用试验。试验过程中进行光合作用试验。试验过程中,发觉假发觉假如用如用1818O O标识标识H H2 2O,O,光合作用释放氧气中含有光合作用释放氧气中含有1818O;O;用用1818O O标识标识COCO2 2,光合作用释放氧气中没有光合作用释放氧气中没有1818O O。科学家经过相互对。科学家经过相互对照试验照试验,证实了光合作用生成证实了光合作用生成O O2 2中氧来自中氧来自H H2 2O O。第第1818页页【素养素养迁移迁移】下面表示较强光照且温度相同以及水和小球藻质量相下面表示较强光照且温度相同以及水和小球藻质量相等条件下等条件下,小球藻进行光合作用试验示意图。一段时间小球藻进行光合作用试验示意图。一段时间后后,以下相关试验比较不正确是以下相关试验比较不正确是()第第1919页页第第2020页页A.YA.Y2 2质量大于质量大于Y Y3 3质量质量B.B.中小球藻质量大于中小球藻质量大于中小球藻质量中小球藻质量C.C.中水质量大于中水质量大于中水质量中水质量D.D.试管试管质量大于试管质量大于试管质量质量第第2121页页【解析解析】选选C C。Y Y1 1和和Y Y3 3是是O O2 2,Y,Y2 2和和Y Y4 4是是1818O O2 2,所以所以Y Y2 2质量质量大于大于Y Y3 3质量质量;中小球藻中含有中小球藻中含有()()有机物有机物,而而中小球藻含有中小球藻含有(CH(CH2 2O)O)有机物有机物,故故中小球藻质量中小球藻质量大于大于中小球藻质量中小球藻质量;和和中水都为中水都为O,O,且含量相且含量相同同,所以质量相等所以质量相等;在试管在试管和和中原有质量相等情中原有质量相等情况下况下,中释放是中释放是1818O O2 2,而而中释放是中释放是O O2 2,故剩下质故剩下质量量大于大于。第第2222页页知识点二光合作用过程知识点二光合作用过程1.1.光反应与暗反应比较光反应与暗反应比较:(1)(1)区分区分:项目项目光反应光反应暗反应暗反应(碳反应碳反应)实质实质光能转化为化学能光能转化为化学能,并释放并释放O O2 2同化同化COCO2 2,合成有机物合成有机物需要条件需要条件外界条件外界条件:光照光照;内部条件内部条件:色素、酶色素、酶不需要光照不需要光照;内部条件内部条件:酶酶第第2323页页项目项目光反应光反应暗反应暗反应(碳反应碳反应)反应场所反应场所叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质内叶绿体基质内物质改变水光解:水分解成NADPH和O2ATP合成:在相关酶作用下,ADP和Pi形成ATPCO2固定:CO2+C5 2C3C3还原:2C3 (CH2O)+C5第第2424页页项目项目光反应光反应暗反应暗反应(碳反应碳反应)能量改变 光能活跃化学能活跃化学能有机物中稳定化学能对应产物O O2 2、ATPATP和和NADPHNADPH糖类等有机物糖类等有机物第第2525页页(2)(2)联络联络:光反应为暗反应提供两种主要物质光反应为暗反应提供两种主要物质:NADPH:NADPH和和ATP,ATP,NADPHNADPH既可作还原剂既可作还原剂,又可提供能量又可提供能量;暗反应为光反应提暗反应为光反应提供三种物质供三种物质:ADP:ADP、PiPi以及以及NADPNADP+。暗反应有光无光都能进行。若光反应停顿暗反应有光无光都能进行。若光反应停顿,暗反应可暗反应可连续进行一段时间连续进行一段时间,但时间不长但时间不长,故晚上普通认为只进故晚上普通认为只进行呼吸作用行呼吸作用,不进行光合作用。不进行光合作用。第第2626页页2.2.光合作用过程中物质改变光合作用过程中物质改变:(1)(1)光合作用过程中光合作用过程中C C、O O元素转移路径元素转移路径:第第2727页页(2)(2)光合作用总反应式与光合作用总反应式与C C、H H、O O元素去向元素去向:第第2828页页3.3.光照和光照和COCO2 2浓度改变对细胞中浓度改变对细胞中C C3 3、C C5 5含量影响含量影响:(1)(1)理论依据理论依据:细胞中细胞中C C3 3含量取决于含量取决于C C3 3生成速率和生成速率和C C3 3消耗消耗速率。速率。C C3 3生成经过生成经过COCO2 2固定实现固定实现,C,C3 3消耗经过消耗经过C C3 3还原实现还原实现,如图所表示如图所表示:由由C C5 5+CO+CO2 22C2C3 3可知可知,细胞中细胞中C C3 3、C C5 5含量改变含量改变相反。相反。第第2929页页(2)(2)实例分析实例分析:外界条件改变分析分析结果结果光照光照强强弱弱光反应减弱,NADPH和ATP降低,C3还原减弱,C3消耗降低,C5产生降低C3含量增多,C5含量降低弱弱强强光反应增强光反应增强,NADPH,NADPH和和ATPATP增增多多,C,C3 3还原增强还原增强,C,C3 3消耗增多消耗增多,C,C5 5产生增多产生增多C3含量降低,C5含量增多第第3030页页外界条件改变分析分析结果结果COCO2 2浓度浓度高高低低CO2固定减弱,C3产生降低,C5消耗降低C3含量降低,C5含量增多低低高高COCO2 2固定增强固定增强,C,C3 3产生增产生增多多,C,C5 5消耗增多消耗增多C3含量增多,C5含量降低第第3131页页【思索思索讨论讨论】1.1.若给植物提供若给植物提供 ,一段时间后能否在植物体内一段时间后能否在植物体内有机物中发觉有机物中发觉1818O?O?试说明原因。试说明原因。(生命观念生命观念)提醒提醒:参加有氧呼吸第二阶段参加有氧呼吸第二阶段,可形成可形成C C1818O O2 2,C,C1818O O2 2参加光合作用参加光合作用,可形成含有可形成含有1818O O有机物。有机物。第第3232页页2.2.光合作用中还原剂和细胞呼吸中还原剂是否相同光合作用中还原剂和细胞呼吸中还原剂是否相同,完完成下表成下表:(:(科学思维科学思维)光合作用过程中还原剂光合作用过程中还原剂细胞呼吸过程中还原剂细胞呼吸过程中还原剂本质本质还原型辅酶还原型辅酶(NADPH)(NADPH)还原型辅酶还原型辅酶(NADH)(NADH)起源_阶段阶段无氧呼吸第无氧呼吸第_阶段、有氧阶段、有氧呼吸第呼吸第_、_阶段阶段去向去向_有氧呼吸第有氧呼吸第_阶段阶段光反应光反应一一二二三碳化合物还原三碳化合物还原三三一一第第3333页页【素养案例素养案例】阳光穿过森林中空隙形成阳光穿过森林中空隙形成“光斑光斑”,如图表示一株生长如图表示一株生长旺盛植物在旺盛植物在“光斑光斑”照射前后光合作用吸收照射前后光合作用吸收COCO2 2和释放和释放O O2 2量改变量改变,据此正确分析是据此正确分析是()第第3434页页第第3535页页A.A.光斑照射前光斑照射前,光合作用无法进行光合作用无法进行B.B.光斑照射后光斑照射后,光反应和暗反应快速同时增加光反应和暗反应快速同时增加C.C.光斑照射后光斑照射后,暗反应对光反应有限制作用暗反应对光反应有限制作用D.D.光斑移开后光斑移开后,光反应和暗反应快速同时减弱光反应和暗反应快速同时减弱第第3636页页【解题导引解题导引】(1)(1)图示信息图示信息:光斑照射前有氧气释放和二氧化碳吸收。光斑照射前有氧气释放和二氧化碳吸收。光斑照射后氧气释放速率和二氧化碳吸收速率增加光斑照射后氧气释放速率和二氧化碳吸收速率增加不一样时。不一样时。光斑移开后光斑移开后,氧气释放速率和二氧化碳吸收速率减弱氧气释放速率和二氧化碳吸收速率减弱不一样时。不一样时。第第3737页页(2)(2)关键知识关键知识:光合作用总反应式中光合作用总反应式中,氧气释放量和二氧氧气释放量和二氧化碳吸收量相等。化碳吸收量相等。第第3838页页【解析解析】选选C C。光斑照射前。光斑照射前,有氧气释放有氧气释放,说明植物细胞说明植物细胞在进行光合作用在进行光合作用,A,A项错误项错误;光斑照射后光斑照射后,光反应快速增光反应快速增加加,而暗反应没有对应增加而暗反应没有对应增加,二者不一样时二者不一样时,B,B项错误项错误;光斑光斑照射后照射后,一开始光反应远高于暗反应一开始光反应远高于暗反应,然后光反应逐步然后光反应逐步减弱减弱,与暗反应保持一致与暗反应保持一致,所以能够看出所以能够看出,暗反应限制了暗反应限制了光反应进行光反应进行,C,C项正确项正确;光斑移开后光斑移开后,光反应快速减弱光反应快速减弱,而暗反应过一段时间后才减弱而暗反应过一段时间后才减弱,二者不一样时二者不一样时,D,D项错误。项错误。第第3939页页【素养素养探究探究】母题追问母题追问科学思维科学思维分析与综合分析与综合光斑移开后光斑移开后,C,C3 3含量和含量和C C3 3生成速率会怎样改变生成速率会怎样改变?为何为何?第第4040页页提醒提醒:C C3 3含量增多含量增多,C,C3 3生成速率减慢。光斑移开后生成速率减慢。光斑移开后,光反光反应减弱应减弱,NADPH,NADPH和和ATPATP合成量降低合成量降低,被还原被还原C C3 3降低降低,造成造成C C3 3含量增多含量增多,进而反馈抑制进而反馈抑制C C3 3生成过程生成过程,造成造成C C3 3生成速率减生成速率减慢。慢。第第4141页页【素养素养迁移迁移】在其它条件适宜情况下在其它条件适宜情况下,在供试植物正常进行光合作用在供试植物正常进行光合作用时突然停顿光照时突然停顿光照,并在黑暗中马上开始连续取样分析并在黑暗中马上开始连续取样分析,在短时间内叶绿体中在短时间内叶绿体中C C3 3和和C C5 5含量改变是含量改变是()第第4242页页A.CA.C3 3和和C C5 5都快速降低都快速降低B.CB.C3 3和和C C5 5都快速增加都快速增加C.CC.C3 3快速增加快速增加,C,C5 5快速降低快速降低D.CD.C3 3快速降低快速降低,C,C5 5快速增加快速增加第第4343页页【解析解析】选选C C。由题意知。由题意知,在其它条件适宜情况下在其它条件适宜情况下,在在供试植物正常进行光合作用时突然停顿光照后供试植物正常进行光合作用时突然停顿光照后,光反应光反应停顿停顿,NADPH,NADPH和和ATPATP下降下降,C,C3 3还原减弱直至停顿还原减弱直至停顿,而而COCO2 2固定则继续进行固定则继续进行,但因为缺乏但因为缺乏NADPHNADPH和和ATP,CATP,C3 3不能被不能被还原而积累还原而积累,使使C C3 3快速增加快速增加;C;C5 5是植物体细胞内含有一是植物体细胞内含有一定数量且能循环利用物质定数量且能循环利用物质,当当C C3 3不能被还原再形成不能被还原再形成C C5 5第第4444页页时时,C,C5 5将快速降低。所以将快速降低。所以,在供试植物正常进行光合作在供试植物正常进行光合作用时突然停顿光照用时突然停顿光照,并在黑暗中马上开始连续取样分析并在黑暗中马上开始连续取样分析,此时叶绿体中此时叶绿体中C C3 3快速增加快速增加,C,C5 5快速降低。快速降低。第第4545页页【赔偿训练赔偿训练】在叶绿体中在叶绿体中,ATP,ATP和和ADPADP运动方向是运动方向是()A.ADPA.ADP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动由类囊体薄膜向叶绿体基质运动,ATP,ATP则向相反方则向相反方向运动向运动B.ATPB.ATP与与ADPADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动C.ATPC.ATP与与ADPADP同时由叶绿体基质向类囊体薄膜运动同时由叶绿体基质向类囊体薄膜运动第第4646页页D.ATPD.ATP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动由类囊体薄膜向叶绿体基质运动,ADP,ADP运动方向则运动方向则恰好相反恰好相反 第第4747页页【解析解析】选选D D。叶绿体是进行光合作用场所。叶绿体是进行光合作用场所,光反应在光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行叶绿体类囊体薄膜上进行,此过程中消耗来自叶绿体基此过程中消耗来自叶绿体基质质ADP,ADP,产生产生ATP,ATP,供暗反应阶段供暗反应阶段C C3 3还原还原,所以叶绿体中所以叶绿体中ATPATP由类囊体薄膜向叶绿体基质运动由类囊体薄膜向叶绿体基质运动,ADP,ADP则由叶绿体基则由叶绿体基质向类囊体薄膜运动。质向类囊体薄膜运动。第第4848页页【课堂回首课堂回首】第第4949页页