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高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用多媒体教学ppt课件
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用多媒体教学ppt课件，共9页。PPT课件主要包含了叶绿体，二氧化碳，有机物，CO2分子，光合作用，产生氧气，同位素示踪，H2O和C18O2，H218O和CO2，ATP等内容，欢迎下载使用。
第4节 光合作用与能量转化
第2课时 光合作用的原理
1．说明光合作用以及对它的认识过程。2．掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。1．科学思维——分析与综合：分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系。2．生命观念——用物质和能量观，阐明光合作用过程，能初步用结构和功能观，说明叶绿体是光合作用的场所。
知识点一 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，O2被释放，C与H2O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。
(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。
离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、
(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CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。3．反应式：_____________________________________________。
深入探讨1.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。2．希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？提示：不能，仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有观察到氧元素的转移。
光合作用的探究历程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H2O，没有CO2)，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。
2．鲁宾和卡门实验(1)巧妙之处：两组实验相互对照直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化碳中的氧。(2)自变量为被标记的C18O2和HO，因变量是O2的质量(相对分子质量)。
3．卡尔文循环(1)探究方法——同位素标记法用14C标记CO2，追踪检测放射性，探明了CO2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：14CO2＋C5→14C3→(14CH2O)。
典例剖析 希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应是：H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是( )
A．光合作用释放的O2来自水而不是CO2B．NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上C．希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程D．光合作用的光反应过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH解析： 从希尔反应和阿尔农发现，得不到信息：NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上，B错误。
下列有关科学家的经典研究中，采用了同位素标记法的是( )①恩格尔曼发现光合作用的场所 ②希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂在光照下可以释放出氧气 ③鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气中的氧元素来源 ④CO2转变成糖类过程中碳元素的转移途径 ⑤通过分泌蛋白的合成和分泌证明细胞器之间的协调配合A．①③④ B．②④⑤C．①②④⑤ D．③④⑤
解析： 恩格尔曼采用水绵、需氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体，他的实验过程并没有采用同位素标记法，①错误；希尔没有采用同位素标记法，②错误；鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水，③正确；卡尔文采用同位素标记法探明了CO2转变成糖类过程中碳元素的转移途径，④正确；用3H标记氨基酸(同位素标记)，通过检测放射性，可以探明分泌蛋白的合成和分泌过程，从而证明细胞器之间的协调配合，⑤正确。
知识点二 光合作用的原理
1．填写图中字母所代表的物质a：_____ b：_____ c：________d：____________
叶绿体的类囊体的薄膜上
活学巧练1.光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O。( )2．光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。( )3．光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。( )4．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。( )5．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应。( )
深入探讨如果给予植物相同时间的光照，只是一组持续光照，另一组光照和黑暗间隔处理，积累的有机物是否相同？提示：不同。如果总光照时间相同，光照和黑暗间隔处理比一直光照处理积累的有机物多，因为间隔光照时NADPH、ATP基本不积累，利用充分，但一直光照会造成NADPH、ATP的积累，利用不充分。
1．光合作用的过程图解(1)光反应过程
2．光反应和暗反应的比较(1)区别
(2)联系：光反应为暗反应提供NADPH、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、NADPH，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NADPH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。
典例剖析 (2023·重庆一中高一期末)如图为光合作用示意图。下列说法不正确的是( )
A．①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)C．黑暗条件下，光反应停止，暗反应将持续不断地进行下去D．增加光照强度或降低二氧化碳浓度，C3的含量都将减少解析：①表示水光解的产物O2，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2，A正确；暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)，B正确；黑暗条件下，光反应停止，暗反应没有光反应提供NADPH和ATP，不会持续地进行下去，C错误；增加光照强度，光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，C3减少；降低二氧化碳浓度，二氧化碳的固定过程受到抑制，C3减少，D正确；故选C。
下列关于光合作用的叙述，正确的是( )A．绿色植物所有的细胞都能进行光合作用B．光合作用的产物既有有机物，也有无机物C．光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行D．光合作用的暗反应需要酶，光反应不需要酶解析： 绿色植物含有叶绿体的细胞才能进行光合作用，A错误；光合作用的产物中糖类等是有机物，O2是无机物，B正确；光合作用的光反应需要光，只在白天进行，暗反应有光无光都能进行，C错误；光合作用的光反应和暗反应都需要酶，D错误。
光照和CO2浓度骤变时，C3、C5、NADPH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C3、C5、NADPH、ATP含量的变化可以采用下图分析：
CO2供应不足最终可影响到绿色植物释放O2减少，以下叙述中最直接的原因是( )A．CO2供应不足使固定形成的C3减少B．C3还原所消耗的ATP和NADPH减少C．ATP和NADPH减少使光反应分解水减少D．ADP、Pi、NADP＋减少使光反应分解水减少解析： 根据光合作用过程可知，CO2供应不足，C3减少，光反应积累的NADPH和ATP的量相对增多，细胞中ADP、Pi、NADP＋相应地减少，光反应能力下降，分解水减少，释放O2减少。
4．暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。5．光合作用中的物质转化为：①14CO2―→14C3―→(14CH2O)；②H218O―→18O2。6．光合作用的能量转换为：光能―→ATP和NADPH中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能。
1．下图为高等绿色植物的光合作用图解。下列相关说法正确的是( )A．①是光合色素，可用层析液提取B．②是O2，全部用于该植物有氧呼吸的第三阶段C．③是C3，能被氧化为(CH2O)D．④是ATP，在叶绿体基质中被消耗
解析：①是光合色素，可用无水乙醇提取，A错误；②是O2，当光合作用大于呼吸作用时，一部分氧气释放到细胞外，B错误；三碳化合物被NADPH还原形成有机物，不是被氧化形成有机物，C错误；④是ATP，是光反应的产物，用于暗反应中三碳化合物的还原阶段，其消耗场所是叶绿体基质，D正确。
2．(2023·湖北黄石市高一月考)下图表示叶肉细胞光反应的部分生理过程，下列有关该图的分析，错误的是( )A．光照强度变弱时物质B的生成速率会降低B．可推测，H＋参与物质A的生成过程C．物质A将参与暗反应中CO2的固定过程D．物质B能以自由扩散的方式跨过叶绿体膜
解析：光照强度变弱时，光反应减弱，物质B氧气的生成速率会降低，A正确；可推测，H＋参与物质ATP的生成过程，B正确；ATP将参与暗反应中C3的还原过程，C错误；物质B氧气能以自由扩散的方式跨过叶绿体膜，D正确。故选C。
3．甲图表示光合作用部分过程的图解，乙图表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物(C5)和三碳化合物(C3)在细胞内的变化曲线。据图回答问题：(1)图中A表示的物质是_____________，它是由__________________产生的，其作用主要是________________________________。
用于C3的还原和提供能量
(2)图中ATP形成所需的能量最终来自于______________________。若用同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是_________________。(3)图乙中曲线a表示的化合物是______，在无光照时，其含量迅速上升的原因是______________________________________________。(4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是_____________________________________________________。
无光时，C3还原受阻，C3合成仍在进行
无光时，C5与CO2结合形成C3，且C3不能被还原为C5
第4节 光合作用与能量转化
第2课时 光合作用的原理
1．说明光合作用以及对它的认识过程。2．掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。1．科学思维——分析与综合：分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系。2．生命观念——用物质和能量观，阐明光合作用过程，能初步用结构和功能观，说明叶绿体是光合作用的场所。
知识点一 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，O2被释放，C与H2O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。
(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。
离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、
(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CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。3．反应式：_____________________________________________。
深入探讨1.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。2．希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？提示：不能，仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有观察到氧元素的转移。
光合作用的探究历程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H2O，没有CO2)，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。
2．鲁宾和卡门实验(1)巧妙之处：两组实验相互对照直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化碳中的氧。(2)自变量为被标记的C18O2和HO，因变量是O2的质量(相对分子质量)。
3．卡尔文循环(1)探究方法——同位素标记法用14C标记CO2，追踪检测放射性，探明了CO2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：14CO2＋C5→14C3→(14CH2O)。
典例剖析 希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应是：H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是( )
A．光合作用释放的O2来自水而不是CO2B．NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上C．希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程D．光合作用的光反应过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH解析： 从希尔反应和阿尔农发现，得不到信息：NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上，B错误。
下列有关科学家的经典研究中，采用了同位素标记法的是( )①恩格尔曼发现光合作用的场所 ②希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂在光照下可以释放出氧气 ③鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气中的氧元素来源 ④CO2转变成糖类过程中碳元素的转移途径 ⑤通过分泌蛋白的合成和分泌证明细胞器之间的协调配合A．①③④ B．②④⑤C．①②④⑤ D．③④⑤
解析： 恩格尔曼采用水绵、需氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体，他的实验过程并没有采用同位素标记法，①错误；希尔没有采用同位素标记法，②错误；鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水，③正确；卡尔文采用同位素标记法探明了CO2转变成糖类过程中碳元素的转移途径，④正确；用3H标记氨基酸(同位素标记)，通过检测放射性，可以探明分泌蛋白的合成和分泌过程，从而证明细胞器之间的协调配合，⑤正确。
知识点二 光合作用的原理
1．填写图中字母所代表的物质a：_____ b：_____ c：________d：____________
叶绿体的类囊体的薄膜上
活学巧练1.光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O。( )2．光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。( )3．光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。( )4．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。( )5．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应。( )
深入探讨如果给予植物相同时间的光照，只是一组持续光照，另一组光照和黑暗间隔处理，积累的有机物是否相同？提示：不同。如果总光照时间相同，光照和黑暗间隔处理比一直光照处理积累的有机物多，因为间隔光照时NADPH、ATP基本不积累，利用充分，但一直光照会造成NADPH、ATP的积累，利用不充分。
1．光合作用的过程图解(1)光反应过程
2．光反应和暗反应的比较(1)区别
(2)联系：光反应为暗反应提供NADPH、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、NADPH，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NADPH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。
典例剖析 (2023·重庆一中高一期末)如图为光合作用示意图。下列说法不正确的是( )
A．①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)C．黑暗条件下，光反应停止，暗反应将持续不断地进行下去D．增加光照强度或降低二氧化碳浓度，C3的含量都将减少解析：①表示水光解的产物O2，③表示还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，④表示CO2，A正确；暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)，B正确；黑暗条件下，光反应停止，暗反应没有光反应提供NADPH和ATP，不会持续地进行下去，C错误；增加光照强度，光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，C3减少；降低二氧化碳浓度，二氧化碳的固定过程受到抑制，C3减少，D正确；故选C。
下列关于光合作用的叙述，正确的是( )A．绿色植物所有的细胞都能进行光合作用B．光合作用的产物既有有机物，也有无机物C．光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行D．光合作用的暗反应需要酶，光反应不需要酶解析： 绿色植物含有叶绿体的细胞才能进行光合作用，A错误；光合作用的产物中糖类等是有机物，O2是无机物，B正确；光合作用的光反应需要光，只在白天进行，暗反应有光无光都能进行，C错误；光合作用的光反应和暗反应都需要酶，D错误。
光照和CO2浓度骤变时，C3、C5、NADPH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C3、C5、NADPH、ATP含量的变化可以采用下图分析：
CO2供应不足最终可影响到绿色植物释放O2减少，以下叙述中最直接的原因是( )A．CO2供应不足使固定形成的C3减少B．C3还原所消耗的ATP和NADPH减少C．ATP和NADPH减少使光反应分解水减少D．ADP、Pi、NADP＋减少使光反应分解水减少解析： 根据光合作用过程可知，CO2供应不足，C3减少，光反应积累的NADPH和ATP的量相对增多，细胞中ADP、Pi、NADP＋相应地减少，光反应能力下降，分解水减少，释放O2减少。
4．暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等物质。5．光合作用中的物质转化为：①14CO2―→14C3―→(14CH2O)；②H218O―→18O2。6．光合作用的能量转换为：光能―→ATP和NADPH中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能。
1．下图为高等绿色植物的光合作用图解。下列相关说法正确的是( )A．①是光合色素，可用层析液提取B．②是O2，全部用于该植物有氧呼吸的第三阶段C．③是C3，能被氧化为(CH2O)D．④是ATP，在叶绿体基质中被消耗
解析：①是光合色素，可用无水乙醇提取，A错误；②是O2，当光合作用大于呼吸作用时，一部分氧气释放到细胞外，B错误；三碳化合物被NADPH还原形成有机物，不是被氧化形成有机物，C错误；④是ATP，是光反应的产物，用于暗反应中三碳化合物的还原阶段，其消耗场所是叶绿体基质，D正确。
2．(2023·湖北黄石市高一月考)下图表示叶肉细胞光反应的部分生理过程，下列有关该图的分析，错误的是( )A．光照强度变弱时物质B的生成速率会降低B．可推测，H＋参与物质A的生成过程C．物质A将参与暗反应中CO2的固定过程D．物质B能以自由扩散的方式跨过叶绿体膜
解析：光照强度变弱时，光反应减弱，物质B氧气的生成速率会降低，A正确；可推测，H＋参与物质ATP的生成过程，B正确；ATP将参与暗反应中C3的还原过程，C错误；物质B氧气能以自由扩散的方式跨过叶绿体膜，D正确。故选C。
3．甲图表示光合作用部分过程的图解，乙图表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物(C5)和三碳化合物(C3)在细胞内的变化曲线。据图回答问题：(1)图中A表示的物质是_____________，它是由__________________产生的，其作用主要是________________________________。
用于C3的还原和提供能量
(2)图中ATP形成所需的能量最终来自于______________________。若用同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是_________________。(3)图乙中曲线a表示的化合物是______，在无光照时，其含量迅速上升的原因是______________________________________________。(4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是_____________________________________________________。
无光时，C3还原受阻，C3合成仍在进行
无光时，C5与CO2结合形成C3，且C3不能被还原为C5
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