第二節(jié)

光合作用—光能的捕獲和轉(zhuǎn)換

（第2課時(shí)

綠色植物光合作用的過(guò)程）

高中生物學(xué)

第三章

細(xì)胞中能量的轉(zhuǎn)換和利用

蘇教版2019

目錄探究新知一、綠色植物光合作用的場(chǎng)所二、光合作用的過(guò)程三、化能合成作用課堂小結(jié)04課堂練習(xí)情境導(dǎo)入0203素養(yǎng)目標(biāo)0105

學(xué)習(xí)目標(biāo)

核心素養(yǎng)1.概述光合作用的場(chǎng)所-葉綠體。2.掌握光合作用的過(guò)程及物質(zhì)和能量的變化。3.了解將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的其它途徑-化能合成作用1.通過(guò)對(duì)光合作用的場(chǎng)所-葉綠體的學(xué)習(xí)，認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。（生命觀念)2.通過(guò)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程，幫助學(xué)生形成比較、分析等科學(xué)思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（科學(xué)探究)素養(yǎng)目標(biāo)情境導(dǎo)入

綠色植物光合作用的場(chǎng)所究竟在什么地方呢？

思考中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次不依賴光合作用實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的人工合成，對(duì)未來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物制造產(chǎn)業(yè)的具有重要影響。

希爾的離體葉綠體實(shí)驗(yàn)一、綠色植物光合作用的場(chǎng)所11937年希爾實(shí)驗(yàn)草酸鐵Fe3+Fe2+O2葉綠體懸液、草酸鐵釋放出了氧氣器官(葉片)細(xì)胞器(葉綠體)①過(guò)程：在研磨綠葉后制取

，

給予光照觀察②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：③結(jié)論：一定程度上證明：

。④意義：使光合作用的研究從

進(jìn)入到了

水平。

光合作用在葉綠體中進(jìn)行Fe3+被還原為Fe2+離體的葉綠體

。1.分布：主要在葉肉細(xì)胞，少數(shù)分布在幼嫩的莖、果實(shí)中。2.形態(tài)：呈扁平的橢球形或球形強(qiáng)光下弱光下

光合作用的場(chǎng)所-葉綠體一、綠色植物光合作用的場(chǎng)所2保證接收到充分的光照，又可避免被強(qiáng)光灼傷。根據(jù)光照強(qiáng)弱來(lái)改變自己的狀態(tài)及在細(xì)胞中的位置①外界光照較強(qiáng)，以側(cè)面接收光照，移動(dòng)到細(xì)胞側(cè)面②外界光照較弱，以正面接收光照，聚集在細(xì)胞頂面葉綠體類囊體基粒光合色素和與光合作用有關(guān)的酶

光合作用的場(chǎng)所-葉綠體一、綠色植物光合作用的場(chǎng)所23.結(jié)構(gòu)：葉綠體外膜內(nèi)膜基粒:基質(zhì)：擴(kuò)展了膜的受光的面積，擴(kuò)大色素和酶的附著位點(diǎn)，是光反應(yīng)的場(chǎng)所。葉綠體含有色素和光合作用必需的酶，是光合作用的基礎(chǔ)。透明有利于光照的透過(guò)由兩個(gè)以上的類囊體組成含有色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶

含多種與暗反應(yīng)有關(guān)的酶，

是暗反應(yīng)的場(chǎng)所。光合作用過(guò)程的示意圖根據(jù)

，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為

和

（現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng))兩個(gè)階段。光反應(yīng)和暗反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，耦合在一起，共同完成光合作用.二、光合作用的過(guò)程

光合作用過(guò)程

是否需要光能光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反應(yīng)光反應(yīng)1.光反應(yīng)階段水的裂解：ATP的合成：2H2OO2+4H++4e-

光色素ADP+Pi+能量ATP酶NADPH的合成：NADP++H++2e-NADPH酶光能②條件：①場(chǎng)所：③物質(zhì)轉(zhuǎn)化：⑤能量轉(zhuǎn)化:④產(chǎn)物：ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能

才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。類囊體上的光合色素光能ADP+Pi酶ATPO2H+、e-水在光下分解H2ONADP+NADPH二、光合作用的過(guò)程

光反應(yīng)階段

必須有光葉綠體類囊體薄膜光、色素、多種酶O2、NADPH、ATP1。①在C3的還原中作還原劑；②為C3的還原提供能量ATP主要用于暗反應(yīng),也參與葉綠體中生物大分子核酸、蛋白質(zhì)的合成。NADP+：氧化型輔酶ⅡNADPH：還原型輔酶Ⅱ（表示為[H]）水的裂解、電子傳遞、ATP生成、NADP+還原1.光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解，產(chǎn)生O2和H＋和自由電子(e－)，光系統(tǒng)Ⅰ主要是介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。H+濃度差2e＋NADP＋＋H+→NADPHADP＋Pi→ATP特殊狀態(tài)的葉綠素a水e－光子e－二、光合作用的過(guò)程

光系統(tǒng)及電子傳遞鏈

拓展①電子供體：

,電子受體是

。②ATP合酶作用：

。H2O

NADP＋轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)子并催化ATP合成暗反應(yīng)是由卡爾文及其研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的，又稱卡爾文循環(huán)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，卡爾文循環(huán)就是將CO2，ATP和NADPH轉(zhuǎn)化為磷酸丙糖（一種三碳糖G3P）的復(fù)雜生化反應(yīng)。三碳化合物三碳糖G3P葡萄糖等ATPNADPHADP+PiNADP+CO2五碳化合物二、光合作用的過(guò)程

暗反應(yīng)階段

2NADPHADP+Pi(CH2O)ATP多種酶參加催化酶CO2還原固定供能葉綠體基質(zhì)CO2的固定：C3的還原：CO2

+C52C3酶NADP+2.暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）①場(chǎng)所：②條件：③物質(zhì)變化：④能量變化：ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP→ADP+PiNADPH→NADP+酶、NADPH、ATP卡爾文循環(huán)供氫酶二、光合作用的過(guò)程

暗反應(yīng)階段

2C5核酮糖-1,5-二磷酸RuBP2C33-磷酸-甘油酸二、光合作用的過(guò)程

暗反應(yīng)階段2卡爾文循環(huán)的簡(jiǎn)要過(guò)程卡爾文循環(huán)中，CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岜牵℅3P）的過(guò)程分為CO2的固定、氧化還原反應(yīng)和C5，即二磷酸核酮糖（RuBP）的再生三個(gè)階段。拓展①羧化反應(yīng)：使一個(gè)五碳化合物變成兩個(gè)三碳化合物。②氧化還原反應(yīng)階段：C3被還原成G3P，以后由G3P轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑?。③RuBP再生階段：五個(gè)G3P轉(zhuǎn)變成了三個(gè)RuBP葉綠體中的色素可見(jiàn)光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH酶二、光合作用的過(guò)程能量變化：

光能→ATP和NADPH中活躍化學(xué)能物質(zhì)聯(lián)系：

①光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供

，

②暗反應(yīng)階段為光反應(yīng)階段提供

原料。ATP和NADPHADP、Pi和NADP+

思考:暗反應(yīng)能在無(wú)光的環(huán)境中長(zhǎng)期進(jìn)行嗎？不能，因光反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，缺乏光反應(yīng)提供的ATP和NADPH。比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū)別反應(yīng)條件反應(yīng)場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系光合色素、酶[H]、ATP、多種酶葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)①水的裂解H2O→[H]＋O2②ATP的合成

ADP＋Pi＋能量→ATP①CO2的固定

CO2＋C5→2C3光能→ATP、[H]中活躍的化學(xué)能ATP、[H]中活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能②C3的還原C5C3(CH2O)ATP[H]光反應(yīng)[H]、ATP暗反應(yīng)ADP、Pi二、光合作用的過(guò)程

光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較

3NADPH1.3H的轉(zhuǎn)移2.14C的轉(zhuǎn)移3.18O的轉(zhuǎn)移：3H2O(C3H2O)光反應(yīng)暗反應(yīng)（14CH2O）+14C514CO2

CO2的固定14C3

C3的還原（CH218O）18O2

H218O光反應(yīng)C18O2

C3CO2的固定C3的還原二、光合作用的過(guò)程

光合作用中元素的轉(zhuǎn)移

4思考：葉綠體處于不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP含量的動(dòng)態(tài)變化1.CO2供應(yīng)不變，停止光照光反應(yīng)停止→NADPH和ATP減少→C3還原減慢→C3增多，C5減少2.CO2供應(yīng)停止，光照不變CO2固定停止→C3減少，C5增加→C3還原減慢→NADPH和ATP增加二、光合作用的過(guò)程

環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析

5條件變化C3C5NADPH和ATP(CH2O)光照變強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變光照不變，CO2供應(yīng)減少①C3和C5的變化

；②C5、NADPH、ATP的變化

；相反一致增多減少增多增多減少增多增多減少二、光合作用的過(guò)程

環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析

5（1）過(guò)程分析法2.“模型法”表示C3和C5的含量變化C3起始值高于C5（約是其2倍）①圖1中曲線甲表示

，曲線乙表示

。②圖2中曲線甲表示

，曲線乙表示

。③圖3中曲線甲表示

，曲線乙表示

。④圖4中曲線甲表示

，曲線乙表示

。二、光合作用的過(guò)程

環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析

5C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATPC5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATPC5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATP

1.概念：光合作用是綠色植物細(xì)胞中的葉綠體從________中捕獲能量，并將這些能量在_____________轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)__________的過(guò)程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的_________的過(guò)程。太陽(yáng)光CO2和H2O糖與O2化學(xué)能CO2+H2O*

(CH2O)+O2*葉綠體光能

光合作用的概念及反應(yīng)式

62.反應(yīng)式：6CO2+12H2O*C6H12O6+6H2O+6O2*葉綠體光能光合作用產(chǎn)物一部分是淀粉，一部分是蔗糖，都是糖類，可使用（CH2O）表示糖類。二、光合作用的過(guò)程能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物。2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量3.進(jìn)行化能合成作用的生物屬于自養(yǎng)還是異養(yǎng)生物？2.過(guò)程:以無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)。（能夠進(jìn)行光合作用或者化能合成作用的生物）自養(yǎng)生物：4.光合作用和化能合成作用的異同1.概念:同：把二氧化碳和水合成有機(jī)物異：利用的能量不同（光能、化學(xué)能）三、化能合成作用化能合成作用

1硝化細(xì)菌硫細(xì)菌