探索生物課堂5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化Time：2026.1第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第二課時(shí)

目標(biāo)素養(yǎng)從物質(zhì)與能量觀視角，闡明光合作用原理，認(rèn)同人類(lèi)對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過(guò)程是逐步的、不斷發(fā)展的分析科學(xué)史資料，進(jìn)行光合作用概念的模型建構(gòu)，深化對(duì)概念的理解，培養(yǎng)搜集、處理信息以及表達(dá)交流能力，發(fā)展科學(xué)思維通過(guò)對(duì)光合作用光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段相關(guān)實(shí)驗(yàn)的思考和討論，說(shuō)明光合作用過(guò)程

重點(diǎn)難點(diǎn)0201難點(diǎn)光合作用的原理重點(diǎn)光合作用的原理01新課導(dǎo)入新課講授光合作用的概念和反應(yīng)式探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)光合作用原理課堂小結(jié)課堂練習(xí)020304

目錄溫故知新溫故知新橙黃色→胡蘿卜素黃色→葉黃素藍(lán)綠色→葉綠素a黃綠色→葉綠素b擴(kuò)散速度慢快含量最高含量最低類(lèi)胡蘿卜素（占1/4）葉綠素（占3/4）色素分布：色素功能：葉綠體類(lèi)囊體薄膜吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能光合作用一.概念二.反應(yīng)式綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程CO2+H2O

(CH2O)+O2

光能葉綠體H2OCO2

（CH2O)O2糖類(lèi)葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化成糖類(lèi)等有機(jī)物中的化學(xué)能？光合作用釋放的O2是來(lái)自原料中的H2O還是CO2呢？H2OCO2

（CH2O)O2光合作用探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)119世紀(jì)末CO2

O2

C+H2O甲醛縮合糖（CH2O)對(duì)植物有毒害作用不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖1928年發(fā)現(xiàn)探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)21937年

英國(guó)植物學(xué)家希爾O2研磨過(guò)濾葉綠體懸浮液有H2O無(wú)CO2離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)希爾反應(yīng)4Fe3+

+2H2O

4H++O2+4Fe2+

光能葉綠體鐵鹽/其他氧化劑探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1.希爾的實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？2.希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來(lái)自水？葉綠體懸浮液中有H2O，沒(méi)有合成糖的另一種必需原料CO2因此，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段不能說(shuō)明問(wèn)題探討探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)31941年

魯賓和卡門(mén)同位素示蹤法（同位素標(biāo)記法）

研究光合作用O2來(lái)源小球藻懸液CO2H218O18O2H2OC18O2O2光合作用釋放的O2來(lái)自H2O，與CO2無(wú)關(guān)相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)（對(duì)比實(shí)驗(yàn)）結(jié)論：探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)41954年

阿爾農(nóng)

在光照下，葉綠體可合成ATP發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨1957年

H2O

O2+2H++2e-

光能葉綠體ADP+Pi

ATP+能量+NADPH嘗試用示意圖來(lái)表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系上述實(shí)驗(yàn)表明:光合作用釋放的O2來(lái)自H2O，氧氣的產(chǎn)生和糖類(lèi)的合成不是同一個(gè)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的光合作用原理根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)，現(xiàn)在也稱(chēng)為碳反應(yīng)，兩個(gè)階段光合作用原理一.光反應(yīng)1.場(chǎng)所2.條件3.反應(yīng)式類(lèi)囊體薄膜光、酶、色素水的光解：2H2OO2

+4H++4e-光能

NADPH的合成：O2+NADP+H+NADPHADP+PiATP酶酶光能2e-+H++NADP+NADPH

酶ATP的合成：ADP＋Pi＋光能

ATP

酶H2O4.能量變化光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中活躍的化學(xué)能光合作用原理二.暗反應(yīng)1.場(chǎng)所2.條件3.反應(yīng)式葉綠體基質(zhì)CO2的固定：CO2+C5

2C3

酶

C3的還原：2C3

（CH2O）+C5

酶4.能量變化ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能有光無(wú)光均可、酶O2+NADP+H+NADPHADP+PiATP酶酶光能H2OC52C3(CH2O)CO2酶還原固定同位素標(biāo)記法→卡爾文循環(huán)酶光合作用原理三.元素轉(zhuǎn)移H的轉(zhuǎn)移H2O→NADPH→(CH2O)C的轉(zhuǎn)移CO2→C3

→（CH2O）和C5O的轉(zhuǎn)移CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物把光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能貯存起來(lái)光合作用原理四.光合作用實(shí)質(zhì)光合作用原理1.NADPH和ATP的移動(dòng)途徑是什么？2.NADP+和ADP的移動(dòng)途徑呢？3.NADPH的作用？類(lèi)囊體薄膜→葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)→類(lèi)囊體薄膜①在C3的還原中作還原劑②為C3的還原提供能量問(wèn)題探討光合作用原理停止光照時(shí),暗反應(yīng)能否進(jìn)行?停止給植物供應(yīng)二氧化碳時(shí),光反應(yīng)會(huì)受到什么樣的影響?問(wèn)題探討停止光照時(shí),光反應(yīng)立刻停止,暗反應(yīng)因?yàn)槿狈ADPH和ATP也會(huì)停止暗反應(yīng)停止,光反應(yīng)也會(huì)隨之停止因?yàn)楣夥磻?yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP沒(méi)有被暗反應(yīng)消耗,使得葉綠體中ATP和NADPH含量升高,從而抑制光反應(yīng)的進(jìn)行光合作用原理五.條件驟變對(duì)光合作用中各物質(zhì)的影響CO2濃度不變NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照減弱減少增加減少減少光照增強(qiáng)增加減少增加增加光合作用原理五.條件驟變對(duì)光合作用中各物質(zhì)的影響光照不變NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）CO2濃度減少增加減少增加減少CO2濃度增加減少增加減少增加光合作用原理光反應(yīng)和暗反應(yīng)在所需條件、進(jìn)行場(chǎng)所、發(fā)生的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化等方面有什么區(qū)別?反應(yīng)階段光反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng)所類(lèi)囊體薄膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素、酶有光無(wú)光均可，多種酶物質(zhì)變化水光解為O2和H+ATP和NADPH的合成CO2的固定C3的還原ATP和NADPH的分解能量變化光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光合作用原理光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系?物質(zhì)聯(lián)系:能量聯(lián)系:光反應(yīng)生成的ATP和NADPH

供暗反應(yīng)C3的還原,而暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和NADP+

光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能,暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)和暗反應(yīng)不是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程,它們是緊密聯(lián)系的課堂小結(jié)CO2+H2O(CH2O)+O2

光能葉綠體水光解為O2和H+；ATP和NADPH的合成CO2的固定；C3的還原；ATP和NADPH的分解ADPPiNADP+ATPNADPH課堂練習(xí)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程蘊(yùn)含嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬇c方法。下列關(guān)于光合作用探索歷程的敘述正確的是（

）阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)葉綠體在光照下可合成ATP，該過(guò)程與CO2的固定相伴隨魯賓和卡門(mén)同位素示蹤實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組是C18O2和H2O，實(shí)驗(yàn)組是CO2和H218O卡爾文向小球藻提供14CO2，光照一段時(shí)間后，14C3先于14C5出現(xiàn)恩格爾曼用水綿和厭氧菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明葉綠體釋放氧氣C課堂練習(xí)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱(chēng)為Rubisco。下列敘述正確的是（

）Rubisco存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Rubisco催化CO2固定需要ATP激活Rubisco需要黑暗條件Rubisco催化C5和CO2結(jié)合D課堂練習(xí)在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與對(duì)應(yīng)瞬間發(fā)生的變化，組合正確的是（

）紅光，ATP減少綠光，NADPH減少紅光，未被還原的C3增加綠光，C5增加B課堂練習(xí)研究人員從菠菜中分離類(lèi)囊體，將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴，從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是（

）A.產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C.類(lèi)囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2的固定與還原D.與葉綠體相比，該反應(yīng)體系不含光合作用色素A課堂練習(xí)5.在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2+C5（即RuBP）→2C3。為測(cè)定RuBP羧化酶的活性，某學(xué)習(xí)小組從菠菜葉中提取該酶，用其催化C5與1