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1、 光合作用的原理光合作用的原理 （第（第1课时）课时）1依赖 光合作用人类面临人类面临四大问题四大问题人口急增人口急增 粮食短缺粮食短缺 能源匮乏能源匮乏 环境污染环境污染 关注世界粮食日关注世界粮食日 关注并拯救饥饿的孩子关注并拯救饥饿的孩子呼吁！呼吁！231.1.地球表面上的绿色植物每年大约地球表面上的绿色植物每年大约制造了制造了44004400亿吨有机物！亿吨有机物！2.2.地球表面上的绿色植物每年储存地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为的能量约为7.117.111018KJ，这个数，这个数字相当于字相当于24万个三峡电站每年所发万个三峡电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生产、出的
2、电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需能量的日常生活和食物营养上所需能量的100倍倍！请看下面的数据：请看下面的数据：4由此可见：对绝大多数生物来说，活细由此可见：对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头来自太阳的光能。胞所需能量的最终源头来自太阳的光能。 太阳的光能通过什么太阳的光能通过什么途径进入植物体内呢？途径进入植物体内呢？5二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用 第第1课时课时61光合作用的探究历程光合作用的探究历程 2光合作用的过程光合作用的过程学习目标：学习目标：71、人类是怎样认识到光合作用原理的？、人类是怎样认识到光合作用原理的？2、什么是光反应阶
3、段？什么是暗反应阶段、什么是光反应阶段？什么是暗反应阶段？3、光反应阶段与暗反应阶段区别和联系、光反应阶段与暗反应阶段区别和联系?本节聚焦本节聚焦8叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶 叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构模式图 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图91.下列标号各代表：下列标号各代表： 2.在在上分布有光合作用所需的上分布有光合作用所需的 和和 ，在，在中也分布有光中也分布有光合作用所需的合作用所需的 。 基质基质酶酶 外膜外膜内膜内膜类囊体膜类囊体膜基粒基粒色素色素酶酶 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图.10色素色素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类
4、胡萝卜素叶绿素叶绿素主要吸收主要吸收红光红光和和蓝紫光蓝紫光吸收太阳光吸收太阳光中的可见光中的可见光类胡萝卜素类胡萝卜素主要主要吸收吸收蓝紫光蓝紫光叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）3、叶绿体中色素的种类和作用、叶绿体中色素的种类和作用11光合光合作用作用H20C0202糖类糖类(CH20)等有机物等有机物是能源是能源物质物质光光叶叶绿绿体体12水水二氧化碳二氧化碳有机物有机物氧气氧气能量能量叶叶绿绿体体光合作用的概念：光合作用的概念：观察下图，给出光合作用的概念观察下图，给出光合作用的概
5、念13什么是光合作用？什么是光合作用？光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶叶绿体绿体，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和水和水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机有机物物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。 场所场所条件条件产物产物原料原料14人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，科学家们用了科学家们用了200多年的时间，经过无数多年的时间，经过无数次的实验才对光合作用有了一个比较清楚次的实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的
6、思维过程和足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。科学探索的乐趣。15（一）光合作用的探究历程：（一）光合作用的探究历程：1、普利斯特利实验、普利斯特利实验2、英格豪斯实验、英格豪斯实验3、梅耶观点、梅耶观点4、萨克斯实验、萨克斯实验5、恩格尔曼实验、恩格尔曼实验6、鲁宾和卡门实验、鲁宾和卡门实验7、卡尔文实验、卡尔文实验自主探究自主探究16植物为什么会生长？植物为什么会生长？18世纪中期前人们世纪中期前人们一直一直认为是由于根认为是由于根吸收土壤中的养分。吸收土壤中的养分。1717711771年普利斯特利的实验年普利斯特利的实验18一一半半曝曝光光，一一半半遮遮光光在在暗暗处处放
7、放置置几几小小的的叶叶片片18641864年萨克斯的实验年萨克斯的实验暗处理暗处理光照光照酒精酒精脱色脱色碘蒸汽处理碘蒸汽处理191880年年 恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结果：结果：20 返回返回1939年鲁宾和卡门的实验21光合作用产生的有机光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？物又是怎样合成的呢？2020世纪世纪4040年代，美国科年代，美国科学家卡尔文利用放射性学家卡尔文利用放射性同位素同位素1414C C标记的标记的1414COCO2 2做做实验研究这一问题。最实验研究这一问题。最
8、终探明终探明COCO2 2中的碳在光合中的碳在光合作用中转化成有机物中作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径的碳的途径，这一途径称为称为卡尔文循环卡尔文循环。19611961年诺贝年诺贝尔化学奖得主尔化学奖得主221、普利斯特利实验结论是什么普利斯特利实验结论是什么?为什么他的实验有时成为什么他的实验有时成功，有时失败，试想一下可能的原因是什么？功，有时失败，试想一下可能的原因是什么？2、英格豪斯实验结论是什么英格豪斯实验结论是什么?英格豪斯的实验设计与前英格豪斯的实验设计与前人相比人相比,改进在什么地方改进在什么地方?3、梅耶结论是什么梅耶结论是什么?依据是什么依据是什么? 4、萨克斯的实
9、验结论是什么？为什么对天竺葵先进行一萨克斯的实验结论是什么？为什么对天竺葵先进行一昼夜的暗处理？此实验是否采取了对照实验？如果是其昼夜的暗处理？此实验是否采取了对照实验？如果是其 对照组和实验组分别是什么对照组和实验组分别是什么?在用碘蒸气鉴定之前在用碘蒸气鉴定之前,提醒提醒同学们别忘了对叶片进行脱色同学们别忘了对叶片进行脱色? 5、恩格尔曼恩格尔曼实验结论是什么实验结论是什么? 6、鲁宾和卡门实验结论是什么鲁宾和卡门实验结论是什么?采用了什么方法实验采用了什么方法实验?共同探究共同探究238、自主探究：请设计实验探究光合作用、自主探究：请设计实验探究光合作用的过程中需要二氧化碳。的过程中需要
10、二氧化碳。7、人类对光合作用的探究历程来看，生物、人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有什么关系？试举例说明。术手段的进步有什么关系？试举例说明。24科学探究的一般过程科学探究的一般过程提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进行实验进行实验分析结果分析结果表达与交流表达与交流（光合作用需要二氧化碳吗？）（光合作用需要二氧化碳吗？）（光合作用需要二氧化碳）（光合作用需要二氧化碳）（设计方案、预期结果（设计方案、预期结果）（按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论（分析实验结果
11、，得出结论）（总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流）25分析：分析：A A 装置内存在装置内存在COCO2 2B B 装置中不存在装置中不存在COCO2 2探究光合作用需要探究光合作用需要COCO2 2实验装置实验装置261、光合作用的反应式、光合作用的反应式CO2 + H2O* （CH2O）+O2*光能光能叶绿体叶绿体二、光合作用的基本过程二、光合作用的基本过程272、光合作用过程2829H2O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光、色素、酶光、色素、酶叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上水的光解：水的光解：ATP的合成：的合成：1.光反应阶段光反应阶段条件条件 ：
12、场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中HADPPi 能量能量 酶酶ATPH2O H + O2光能光能（还原剂）（还原剂）色素、酶色素、酶30CO2糖类糖类 五碳化合物五碳化合物 C5 蛋白质蛋白质脂质脂质三碳化合物三碳化合物 2C3 基质基质多种酶多种酶H2O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH312.暗反应阶段暗反应阶段CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：叶绿体的基质中叶绿体的基质中CO2的固定：的固定：脂质脂质ATP ATP中活跃的化学能
13、转变为糖类等有机物中中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能多种酶多种酶ATPH 、ADP+Pi2C3 (CH2O)+H2O酶酶CO2 五碳化合物五碳化合物 C5 蛋白质蛋白质三碳化合物三碳化合物 2C3 基质基质多种酶多种酶H糖糖32比较项目比较项目光反应光反应暗反应暗反应区区别别场所条件反应时间短促、以毫微秒计较缓慢（有机物的合成量取决于暗反应时间长短）反应产物与光的关系与温度的关系物质变化能量变化联系联系光合作用的实光合作用的实质质叶绿体类囊体结构薄膜上叶绿体类囊体结构薄膜上叶绿体液态基质中叶绿体液态基质中光、叶绿体色素、酶光、叶绿体色素、酶许多酶，不受光限制许多酶，不
14、受光限制O O2 2、NADPHNADPH、ATPATP(CH2O)、H H2 2O O、ADPADP、PiPi、C C5 5需光需光不需光，但有光照样能进行不需光，但有光照样能进行与温度无直接关系与温度无直接关系与温度关系密切与温度关系密切1 1、水的光解、水的光解2 2、ATPATP的合成的合成1 1、C OC O2 2的固定的固定2 2、 C C3 3的还原的还原ATPATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定化学能中活跃的化学能转化为有机物中稳定化学能光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供HH和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和PiPi，二者相互影响，二者
15、相互影响把把CO2和和H2O转变成有机物并放出氧气光能转变为化学能转变成有机物并放出氧气光能转变为化学能光能光能 活跃化学能活跃化学能33 请分析光下的植物突然停止光照后，其体请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量如何变化？化合物的含量如何变化？停止停止光照光照光反应光反应停止停止请分析光下的植物突然停止请分析光下的植物突然停止CO2的供的供应后，其体内的应后，其体内的C5化合物和化合物和C3化合物化合物的含量如何变化？的含量如何变化？H ATP还原还原受阻受阻C3 C5 CO2 固定固定停止停止C3 C5 能力提升能力提升 （CH2O）CO2C52C
16、3H酶酶固定固定还还原原供氢供氢供能供能ATP34下下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中B是是， 它来自于它来自于的分解。的分解。图中图中C是是，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的 部位，用于部位，用于 。图中图中D是是，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D所需的能量来自所需的能量来自 图中的图中的H表示表示， H为为I提供提供光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质C3的还原的还原ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP一一展展身身手手35CO2 + H2O* （CH2O）+ O2*光能光能叶
17、绿体叶绿体产物中氧原子、碳原子和氢原子的来源？产物中氧原子、碳原子和氢原子的来源？6CO2 + 12H2O* C6H12O6 +6 H2O + 6O2*光能光能叶绿体叶绿体（1）（2）光合作用完整反应式光合作用完整反应式(计算式计算式)及元素来龙去脉及元素来龙去脉积极思维积极思维36下图是小球藻进行光合作用示意图，图下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质中物质A A与物质与物质B B的分子量之比是（的分子量之比是（ ）BC18O2AH2OCO2H218O光照射光照射下的小下的小球藻球藻 A. A. ： B. B. ： C. C. ： D. D. ：37课堂小结课堂小结光光合合作作用用光合作用
18、的探究历程光合作用的探究历程光合作用的概念光合作用的概念过程过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段区别与联系381图示德国科学家萨克斯的实验图示德国科学家萨克斯的实验,在叶片照光在叶片照光24小时后小时后,经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验说明锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验说明（ ） 光合作用需要光合作用需要CO2 光合作用需要光光合作用需要光 光合作用需要叶绿素光合作用需要叶绿素 光合作用放出氧光合作用放出氧光合作用制造淀粉光合作用制造淀粉 A B C D C课堂反馈课堂反馈393、光合作用实质是、光合作用实质是 ( ) A把二氧
19、化碳转变成把二氧化碳转变成ATP B产生化学能，贮藏在产生化学能，贮藏在ATP中中 C把光能转变成化学能，贮藏在把光能转变成化学能，贮藏在ATP中中 D无机物转变成有机物，光能转变成化学能无机物转变成有机物，光能转变成化学能D2、光合作用过程中，产生、光合作用过程中，产生ADP和消耗和消耗ADP 的部位在叶绿体中依次为的部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜外膜 内膜内膜 基质基质 类囊体膜类囊体膜 A B C DB思考思考:叶绿体中叶绿体中ATP向哪运输向哪运输?ADP向哪运输向哪运输?40 4.4.光合作用的过程可分为光反应和暗反应光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（
20、两个阶段，下列说法正确的是（ ）A.A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应B.B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行 光反应光反应C.C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D.D.叶绿体基质中进行暗反应叶绿体基质中进行暗反应, ,不进行光反应不进行光反应D415某科学家用含碳的同位素某科学家用含碳的同位素14C的二氧化碳的二氧化碳来追踪光合作用中碳原子在下列分子中的转移，来追踪光合作用中碳原子在下列分子中的转移，最可能的途径是（最可能的途径是（ ）A二氧化碳二氧化碳叶绿素叶绿素ADP B二氧化碳二
21、氧化碳三碳化合物三碳化合物葡萄糖葡萄糖C二氧化碳二氧化碳酒精酒精葡萄糖葡萄糖 D二氧化碳二氧化碳叶绿素叶绿素ATP B CO2中中C的转移途径与的转移途径与H2O中中H H转移途径：转移途径：CO2C3（CH2O）H2OH（CH2O）42 6、（多选）（多选）在光合作用的暗反应中，在光合作用的暗反应中，没有被消耗掉的是（没有被消耗掉的是（ ） A A、 HH B B、酶、酶 C C、五碳化合物、五碳化合物 D D、COCO2 2B、C 437、在一密闭的玻璃钟罩内、在一密闭的玻璃钟罩内,植有绿色植物植有绿色植物,并并养以此为食的小动物养以此为食的小动物,罩内的罩内的O2用用18O原子为原子为标记标记,每天给予光照每天给予光照,若干时间后若干时间后, 18O可在下可在下列哪项自身组成的有机物中出现列哪项自身组成的有机物中出现( ) A、只在植物体内、只在植物体内 B、动植物体内均有、动植物体内均有 C、只在动物体内、只在动物体内 D、动植物体内均无、动植物体内均无B44 8、如果在光合作用实验所用的水中有、如果在光合作用实验所用的水中有0.20%的的 水分子含有水分子含有18O,所用的所用的CO2中中有有0.68%,那么那么,光合作用释放的氧气中光合作用释放的氧气中含有含有18O的比例为的比例为( ) A、 0.20% B、0.48% C、 0.68% D、0.88%A4546
