2020_2021学年新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用第4节第2课时光合作用的原理课件新人教版必修1 46页

第4节　光合作用与能量转化 第 2 课时　光合作用的原理 新知预习 · 双基夯实 一、光合作用的概念和探究历程 1 ． 概念： 光合作用是指绿色植物通过 __________ ，利用 ______ 能，把 ____________ 和 ______ 转化成储存着能量的 __________ ，并且释放出 ________ 的过程。 2 ． 探究历程： (1)19 世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中， ______________ 的 C 和 O 被分开， O 2 被释放， C 与 H 2 O 结合成 ________ ，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 ____________ 转化成糖。 叶绿体 光 二氧化碳 水 有机物 氧气 CO 2 分子 甲醛 光合作用 (2)1937 年，英国植物学家希尔发现，在离体 __________ 的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂 ( 悬浮液中有水，没有二氧化碳 ) ，在光照下可以释放出 ________ 。像这样， ________________________________________ ________ 的化学反应称作希尔反应。 叶绿体 氧气 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产 生氧气 同位素示踪 H 2 O 和 C 18 O 2 O 2 18 O 2 (4)1954 年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成 __________ 。 1957 年，他发现这一过程总是与 ____________ 相伴随。 (5)20 世纪 40 年代，美国的卡尔文利用 ______________ 法最终探明了 CO 2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。 3 ．反应式： ________________ __ ____________________ 。 ATP 水的光解 同位素标记 二、光合作用的原理 1 ． 填写图中字母所代表的物质： a ： ________ 　 b ： ________ 　 c ： __________ 　 d ： __________ O 2 C 3 CO 2 [H] 2 ． 光反应 (Ⅰ 过程 ) ： 场所 __________________________ 外界条件 ________ 物质变化 ① H 2 O → ________________ ② ADP ＋ Pi ＋能量 → __________ 能量变化 光能 → __________ 中活跃的化学能 叶绿体的类囊体的薄膜上 光照 [H] ＋ O 2 ATP ATP 3 ． 暗反应 (Ⅱ 过程 ) ： 场所 ______________ 外界条件 CO 2 物质变化 ① CO 2 → ________ → (CH 2 O) ② __________ → ADP ＋ Pi ＋能量 能量变化 ATP 中活跃的化学能 → __________ 中稳定的化学能 叶绿体基质 C 3 ATP 有机物 (1) 光合作用产生的 O 2 来自 CO 2 和 H 2 O 中的 O 。 ( 　　 ) (2) 绿色植物光合作用的反应物是 CO 2 和 H 2 O ，产物是有机物和 O 2 。 ( 　　 ) (3) 绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。 ( 　　 ) (4) 光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。 ( 　　 ) × √ √ × (5) 光反应为暗反应提供 NADPH 和 ATP ；暗反应为光反应提供 ADP 和 Pi 。 ( 　　 ) (6) 光反应产生的 ATP 可用于核糖体合成蛋白质。 ( 　　 ) (7) 光合作用光反应阶段产生的 NADPH 可在叶绿体基质中作为还原剂。 ( 　　 ) (8) 离体的叶绿体基质中添加 ATP 、 NADPH 和 CO 2 后，可完成暗反应。 ( 　　 ) √ × √ √ 思考： 1 ．鲁宾、卡门实验方法是什么？ 提示： 同位素标记法。 2 ． 若突然停止光照，光反应和暗反应如何变化？ 提示： 光反应立即停止，暗反应仍能进行一段时间，最后也停止。 3 ． 光合作用产生的 [H] 与呼吸作用产生的 [H] 是否相同？ 提示： 不同。光合作用产生的 [H] 为 NADPH ，而呼吸作用产生的 [H] 为 NADH 。 学霸记忆 · 素养积累 课内探究 · 名师点睛 1 ． 希尔实验 (1) 实验过程：离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂 ( 悬浮液中有 H 2 O ，没有 CO 2 ) ，在光照下可以释放出氧气。 (2) 实验结论：在适当条件下叶绿体产生氧气。 一 光合作用的探究历程 3 ． 卡尔文循环 (1) 探究方法 —— 同位素标记法： 用 14 C 标记 CO 2 ，追踪检测放射性，探明了 CO 2 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。 (2) 结论： 碳的转化途径： 14 CO 2 ＋ C 5 → 14 C 3 →( 14 CH 2 O) 。 名师点拨： 萨克斯和鲁宾、卡门实验对照方式不同 科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是 ( 　　 ) A ．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 B ．阿尔农的实验证明了在光照下叶绿体可合成 ATP C ．希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他还原剂在光照下可以释放出氧气 D ．鲁宾和卡门的实验中，用 18 O 分别标记 H 2 O 和 CO 2 ，证明了光合作用产生的氧气来自 CO 2 而不是 H 2 O 典例剖析 典例 1 B 解析： 恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成氧气，没有定量分析生成氧气的量， A 错误；阿尔农通过实验说明了在光照下叶绿体可合成 ATP ， B 正确；希尔加入的是氧化剂， C 错误；鲁宾和卡门的实验中，用 18 O 分别标记 H 2 O 和 CO 2 ，证明了光合作用产生的氧气来自 H 2 O 而不是 CO 2 ， D 错误。 1 ．下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，以下相关比较不正确的是 ( 　　 ) 变式训练 A ． Y 2 的质量大于 Y 3 的质量 B ．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C ．②中水的质量大于④中水的质量 D ．试管①的质量大于试管②的质量 答案： C 解析： ②与④中 H 2 O 均被 18 O 标记，单位时间内消耗等量的水，剩余水的质量也相等。 1 ． 光合作用的过程图解 (1) 光反应过程 二 光合作用的过程 (2) 暗反应过程 2 ． 光反应和暗反应的比较 (1) 区别 项目 光反应 暗反应 实质 光能转化为化学能，并释放出 O 2 同化 CO 2 ，合成有机物 反应时间 短促 较缓慢 需要条件 外界条件：光照；内部条件：色素、酶 不需要光照；内部条件：酶 反应场所 叶绿体类囊体的薄膜 叶绿体基质 (2) 联系：光反应为暗反应提供 [H] 、 ATP ，暗反应为光反应提供 ADP 和 Pi ，如图所示： 知识贴士： 有关光合作用过程的四点提醒 (1) 叶绿体的内膜既不参与光反应，也不参与暗反应。 (2) 光反应阶段为暗反应提供 ATP 、 [H] ， ATP 从类囊体薄膜移向叶绿体基质。而暗反应则为光反应提供 ADP 和 Pi ， ADP 从叶绿体基质移向类囊体薄膜。 (3) 光反应阶段必须是在有光条件下进行，而暗反应阶段有光无光都能进行，但需光反应提供的 [H] 和 ATP ，故暗反应不能长期在无光环境中进行。 (4) 在自然条件下，光反应阶段和暗反应阶段同时进行，不分先后。 (2019 · 吉林友好学校高一 ) 下列关于光合作用的叙述，错误的是 ( 　　 ) A ．光反应阶段不需要酶的参与 B ．暗反应阶段既有 C 5 的生成又有 C 5 的消耗 C ．光合作用过程中既有 [H] 的产生又有 [H] 的消耗 D ．光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能 典例剖析 典例 2 A 解析： 光反应阶段光的吸收不需要酶的参与， ATP 的生成需要酶的参与， A 符合题意；暗反应阶段既有 C 3 的还原生成 C 5 ，又有 CO 2 与 C 5 的结合 (CO 2 固定 ) 消耗 C 5 ， B 不符合题意；光合作用过程中光反应阶段产生 [H] ，暗反应阶段又有 C 3 的还原消耗 [H] ， C 不符合题意；光合作用过程将光能转换成暗反应能利用的化学能，储存在有机物中， D 不符合题意。故选 A 。 2 ．如图为高等绿色植物光合作用图解。相关说法不正确的是 ( 　　 ) A ．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段 B ．光合作用可分为两个阶段，光反应和暗反应阶段 C ．三碳化合物在 [H] 、 ATP 和酶的作用下，被还原形成 (CH 2 O) D ．③为 C 3 ，在叶绿体类囊体薄膜上转化为 C 5 和 (CH 2 O) 变式训练 D 解析： ②是水光解的产物之一氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段， A 项正确；光合作用可分为光反应和暗反应阶段， B 项正确；三碳化合物在光反应产生的 [H] 、 ATP 和叶绿体基质中酶的作用下，被还原形成 (CH 2 O) ， C 项正确； C 3 在叶绿体基质中转化为 C 5 和 (CH 2 O) ， D 项错误。 指点迷津 · 拨云见日 光照和 CO 2 浓度骤变时， C 3 、 C 5 、 [H] 和 ATP 物质含量变化分析 1 ． 分析思路 当外界条件改变时，光合作用中 C 3 、 C 5 、 [H] 、 ATP 含量的变化可以采用下图分析： 2 ． 分析结果 玉兰叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，如果将它移至暗室中，短时间内叶绿体中 C 3 与 C 5 相对含量的变化分别是 ( 　　 ) A ．增多　减少　　　 B ．减少　增多 C ．增多　增多 D ．减少　减少 解析： 叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时， C 3 和 C 5 处于动态平衡状态；移至暗室后，短时间内由于光反应速度下降， ATP 和 [H] 的合成减少， C 3 还原成 C 5 的过程受到影响，而 C 5 仍能正常和 CO 2 反应生成 C 3 ，故 C 3 增多， C 5 减少。 典例 3 A 在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内 C 5 含量突然上升，则改变的条件可能是 ( 　　 ) A ．停止光照 B ．停止光照并降低 CO 2 浓度 C ．升高 CO 2 浓度 D ．降低 CO 2 浓度 解析： CO 2 是暗反应进行的条件之一，如果 CO 2 减少，自然就不能顺利地形成 C 3 ，已有的 C 3 仍会通过 C 3 还原途径而生成 C 5 。这样 C 3 减少， C 5 形成后却不能进一步转变，于是就积累起来。 典例 4 D  思考 · 讨论 ⇨ P102 1 ． 提示： 否。 2 ． 提示： 是。 3 ． 提示： 光合作用释放的氧气中的氧元素来自参加反应的水而不是来自 CO 2 。 4 ． 提示：  思考 · 讨论 ⇨ P104 1 ． 提示： 光反应阶段与暗反应阶段的区别如表所示： 2. 提示： (1) 物质联系：光反应阶段产生的 NADPH ，在暗反应阶段用于还原三碳化合物； (2) 能量联系：光反应阶段生成的 ATP 在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，为三碳化合物形成糖类提供能量， ATP 中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。