2024-2025人教版(2019)生物必修1《分子与细胞》课件PPT5细胞的能量供应和利用-5.4光合作用与能量转化

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细胞的能量供应和利用第五章 授课人：×××单元目标分析2科学思维科学探究生命观念社会责任1.认识细胞的生活不但需要物质基础，更需要能量驱动，建立“细胞的生存需要能量”这一生命观念。2.通过细胞呼吸与光合作用的学习，将代谢的具体过程与线粒体、叶绿体的结构相对应，深化结构与功能相适应的观点。3.通过对ATP这一能量货币的学习与理解，帮助学生从细胞代谢的角度，进一步认识到生物界的统一性，为深入认识生命有共同的起源打基础。引导学生运用证据和逻辑来评论观点，通过对酶本质的探究、探索光合作用的科学史等相关事实材料，引导学生用证据、逻辑为基础来构建概念，提升科学思维品质。让学生体验科学探究过程，学习控制变量、观察和检测因变量，能设置对照实验、认识对比实验，并能运用所掌握的科学方法和探究技能，开展全过程、开放性的探究——探究环境因素对光合作用强度的影响。提升科学探究素养。关注酶、细胞呼吸和光合作用的有关原理在生产、生活中的应用，引导学生尝试应用所学生物学知识解决生产、生活中的问题，关注生物科学技术与社会的关系。3单元目标分析科学本质观：结合酶的探索历程、光合作用的原理等内容，引入了较多的科学史料，可以反映科学在争论中前进，在探索中发展。伟大科学家的观点也可能会有局限性。科学家既要继承前人的研究成果，又要开拓创新；科学探索需要不畏劳苦，攻坚克难，坚持不懈。目录CONTENTS第二节 细胞的能量“货币”ATP4第一节 降低化学反应活化能的酶第三节 细胞呼吸的原理和应用第四节 光合作用与能量转化光合作用与能量转化第四节教材分析6教学重点教学难点教学目标1.7 你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。问题 探讨讨论1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处?2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?避免自然光照不足而导致的减产，可根据植物生长的情况进行调节，使产量达到最大。 二氧化碳浓度、营养液成分和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。8一、捕获光能的色素和结构材料1 植物的叶片多数是绿色的，说明其中有绿色的色素。在玉米地里，有时可以看到叶片中不含绿色色素的白化苗。这样的白化苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。由此说明？叶片中的色素可能与光能的捕获有关。分析与讨论：利用所学的化学知识，如何才能把叶片中与光合作用有关的色素提取出来？并阐述你的理由。9一、捕获光能的色素和结构（1）原理1.提取色素叶绿体中的色素能够溶于无水乙醇。故可用无水乙醇提取色素。10一、捕获光能的色素和结构1.提取色素（2）材料试剂及作用95%的酒精：二氧化硅（SiO2）∶无水碳酸钠∶CaCO3∶有助于研磨充分除去95%乙醇中的水保护色素溶解叶绿体色素（3）实验过程称取5g 绿叶，剪碎研磨过滤11一、捕获光能的色素和结构2.分离色素需探究的问题：用无水乙醇提取出来的色素是单一成分还是多种色素混合的结果，如何把它们区分开来？（1）原理∶由于各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散速度快，反之则慢。（2）方法∶纸层析法12一、捕获光能的色素和结构2.分离色素（3）过程∶制备滤纸条剪去两角的原因？画滤液细线要求：细、直、待干后重复2-3次一、捕获光能的色素和结构2.分离色素（3）过程∶制备滤纸条画滤液细线要求：细、直、待干后重复2-3次13为什么层析液不能没及滤液线？胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b将滤纸条放入层析液中层析色素带的分布说明了什么？14一、捕获光能的色素和结构这四种色素对光的吸收方面有什么区别呢？15一、捕获光能的色素和结构3.色素的功能 在红光和蓝紫光区域出现明显的暗带，说明了什么？叶绿素和类胡萝卜素的的吸收光谱吸收、传递和转换光能叶绿素：主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素：主要吸收蓝紫光16一、捕获光能的色素和结构4.叶绿体的结构与功能讨论：为什么说叶绿体的结构适于进行光合作用？1.球型或椭球型，便于运动2.双层膜：保护作用3.众多的基粒和类囊体极大的扩展了受光面积，其上分布有酶及色素。3.光反应和暗反应分布在不同区域，使反应有序进行。17一、捕获光能的色素和结构4.叶绿体的结构与功能——叶绿体功能的再探究 初中的生物学知识告诉我们：叶绿体是光合作用的场所，光合作用的产物中有氧气和淀粉的生成。如果要通过实验证明叶绿体的确是光合作用的场所，从材料的选取、实验现象（结果）的获得与收集等方面谈谈你 的思路。18一、捕获光能的色素和结构4.叶绿体的结构与功能——叶绿体功能的再探究1装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。2结论1： 现象： 现象：没有空气黑暗极 细 光 束 完 全 光 照装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。19一、捕获光能的色素和结构4.叶绿体的结构与功能——叶绿体功能的再探究没有空气黑暗极 细 光 束 完 全 光 照思考：本实验在选材、实验设计上有何巧妙之处？螺旋式叶绿体：便于观察 好氧细菌：根据其分布可确定氧气释放多的部位没有空气的黑暗环境：排除光和氧气的干扰用极细细的光与完全曝光：形成了三组相互对照（对比），相互印证叶绿体是光合作用场所，产物中有氧气产生等等。20一、捕获光能的色素和结构4.叶绿体的结构与功能——叶绿体功能的再探究本实验大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。综合实验一、二，你认为叶绿体有什么功能？叶绿体是光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光（，产物中有氧气放出）。21二、光合作用的原理和应用1.概念 光合作用是指绿色植物通过叶绿体（蓝细菌无叶绿体，但含有光合色素及酶），利用光能（可见光），将二氧化碳和水转化为储存能量的有机物，并且放出氧气的过程。2.反应式 最能体现光合作用的实质用于计算或与呼吸作用的相互比较，探究影响光合作用因素等。22二、光合作用的原理和应用3.探究光合作用原理的部分实验 （P102）19世纪末，......该段内容哪些属于结论？哪些属于事实或证据？该证据是否支持结论？希尔反应 离体叶绿体+铁盐，光照下放出氧气。希尔反应能否证明氧气来自于水的分解？能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？为后续的研究提出了什么方向或启示？23二、光合作用的原理和应用3.探究光合作用原理的部分实验 （P102）19世纪末，......希尔反应 离体叶绿体+铁盐，光照下放出氧气。鲁宾和卡门 利用同位素示踪的方法，研究光合作用中氧气的来源。讨论：该实验采用的实验技术是？解决了什么问题？对照实验的类型是？实验结论是？阿尔农 光照下，叶绿体可合成ATP，且这一过程总是与水的光解相伴随。1954年从物质和能量的角度推测：为什么光合作用中ATP的合成总是与水的光解相伴随？色素吸收光能→水被分解、部分能量转移到ATP中。24二、光合作用的原理和应用4.光合作用的过程25二、光合作用的原理和应用4.光合作用的过程光、色素、酶、ADP、NADP+等水的光解：H2O→2H+ +1/2O2 + 2eATP合成：ADP+Pi→ATP[H]: NADP+ + H+ +2e→NADPH光能→活跃化学能→稳定化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH， 暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+ATP、NADPH、酶、CO2 、RuBP等CO2固定：C5 + CO2 → 2C3C3还原及C5的再生：C3+ATP+NADPH ┅→CH2O（或C5）类囊体薄膜叶绿体基质下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于____________________ 。③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______④图中G________,F是__________,J是_____________⑤图中的H表示_______， H为I提供__________Ｏ2水NADPH 基质暗反应，还原C3ATP色素吸收的光能光反应NADPH和ATP色素C5C3糖类增加减少减少减少减少增加增加增加减少增加增加减少增加减少减少增加28三、化能合成作用 自然界中少数种类的细菌，利用体外环境中的某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用。(易错、易遗忘的知识点！)硝化细菌29三、化能合成作用30光合作用原理小结四、 影响光合作用的环境因素1 光照强度光照强度光照强度CO2消耗量CO2释放量光合作用强度温度不变，其它条件适宜呼吸作用强度CO2释放量CO2消耗量四、 影响光合作用的环境因素1 光照强度光照强度光照强度温度不变，其它条件适宜总(真正）光合速率=净光合速率+呼吸速率（R）四、 影响光合作用的环境因素1 光照强度34如图所示为光照强度对植物光合作用的影响。下列有关曲线的叙述中，错误的是( )A.b代表光下植物有机物积累量B.a的大小与外界温度密切相关C.n点之后植物吸收CO2的量不再增加与叶绿体中酶数量等有关D.若植物长期处于光照强度为m的自然环境中，植物仍能生长D四、影响光合作用的因素及应用35四、影响光合作用的因素及应用阳生植物阴生植物 阴生植物的光补偿点、光饱和点＜阳生植物1 光照强度光补偿点光饱和点36四、影响光合作用的因素及应用2.温度（主要影响？）3.CO2浓度思考：A 、A`、 B、B`含义。思考：农业上提高CO2浓度的措施：？施用农家肥(P88)、干冰、NH3HCO3等4 矿质元素和土壤中水的含量应用：合理施肥（包括农家肥）、合理灌溉37四、影响光合作用的因素及应用延长光合作用时间、提高光合作用面积（套种、间作、年内轮种等）。在一定浓度的CO2和适宜温度条件下，测定植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率，如图1给出了光照强度(单位：klx)与该植物叶片光合作用速率［单位：mg CO2/(100 cm2叶·小时 )］的关系。请据图回答：(1)根据图1，当光照强度为4 klx时，该植物吸收CO2的速率 ，消耗CO2的速率 。(2)当光照强度为8 klx时，该植物制造葡萄糖的速率 ，积累葡萄糖的速率 ，释放O2速率率 。（用CO2变化量表示）61218121239四、影响光合作用的因素及应用2．实验装置3．变量分析调节台灯与烧杯之间的距离单位时间内叶片浮起的数量（全部叶片浮起的时间）40四、影响光合作用的因素及应用(双选)某实验小组以 CO2 吸收量与释放量为指标，在光照等条件适宜的情况下，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，他们将某植株放在特殊的装置内，实际测得的数据如下图所示。下列对这一结果的叙述，正确的是( )A．光照相同时间，35℃时光合作用有机物的积累量与 30℃时相等B．光照相同时间，在 25℃条件下植物积累有机物的量最多C．温度高于 25℃时，光合作用合成的有机物的量开始减少D．若昼夜均为 12 小时，则在二曲线交点的温度条件下，植物每天有机物的积累量为 0BD 在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：(1)图中物质A是_____( 2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是__________________。此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍C5的合成速率不变，消耗却减慢，导致C5积累C3(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_____(高、低)，其原因______。高低CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少将生理状况相同的某种绿叶分成相同的四组，在不同温度下先暗处理1 h，再用相同适宜的光照射1 h，测其质量变化，得到下表的数据，下列说法正确的是(多选)A.27 ℃时该绿叶在整个实验期间积累的有机物是2 mgB.28 ℃时该绿叶光照后比暗处理前质量增加3 mgC.29 ℃是该绿叶进行光合作用和细胞呼吸的最适温度D.30 ℃时该绿叶经光合作用合成有机物的总质量是3 mg BCD 【举一反三】将某植物的大小相似的绿色叶片分组进行如下实验：实验前先称出叶片的重量(各组均相等)，在不同温度下分别暗处理1小时，测其重量变化；立刻再光照1小时(光照强度等条件相同)，再测其重量变化。得到如下结果：﹡指与实验前的重量进行比较则在哪一温度条件下，每小时叶片光合作用产生氧气量最多A．27℃ B．28℃ C．29℃ D．30℃D 45（2017年新课标Ⅱ卷，29）下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题：（1）图中①、②、③、④代表的物质依次是_________、__________、___________、______，［H］代表的物质主要是_________________。 （2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在_________________（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_________________。 O2NADP+ ADP+Pi C5 NADH（或答：还原型辅酶Ⅰ）C和D 在缺氧条件下进行无氧呼吸(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是__________,判断的依据是___。 种植密度过大 （事件）相互遮挡导致单株植物接受的光强减弱 （直接影响）分析光强减弱对甲乙光合速率影响程度（最终影响）(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是__________,判断的依据是___。 种植密度过大 （事件）相互遮挡导致单株植物接受的光强减弱 （直接影响）分析光强减弱对甲乙光合速率影响程度（最终影响）光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大（解读曲线作出总体判断）,种植密度过大（事件）,植株接受的光照强度减弱（直接影响）,（从甲乙的光合曲线可知）导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大。（解释与 判断）若底物是葡萄糖，装置1左移的距离是5mm/分钟，装置2右移的距离是2 mm▪min-1，装置3右移的距离是0.5mm ▪min-1 ，问有氧呼吸的强度是 ，无氧呼吸的强度是 。若装置3左移呢？若装置1将NaOH改为CO2缓冲液，则左移的距离代表 。5.5mm ▪min-11.5mm ▪min-1有氧呼吸强度甲图在光温适宜的条件下，若D为NaHCO3溶液（提供CO2），单位时间液滴右移代表 ；若D为清水，液滴不移动，此时，光合速率与呼吸速率的关系是 。（假设植物只进行有氧呼吸）净光合速率大于、等于、小于均有可能50四、影响光合作用的因素及应用(2017·全国I卷·T30)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率　　　　　　　　　(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是　　　　　　　　　。 植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之下降。大于0甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加。THANKS谢谢观看