5.4.2 光合作用的原理 課件 高一上學(xué)期生物人教版必修1

第4節(jié)第2課時(shí)光合作用的原理概念：指綠色植物通過

，利用光能，把

轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出

的過程。葉綠體二氧化碳和水氧氣CO2+H2O(CH2O)+O2葉綠體光能一、光合作用的概念及反應(yīng)式反應(yīng)式：1.葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？2.光合作用如何將化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中的？3.光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳呢？1.19世紀(jì)末甲醛對(duì)植物有毒，甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)甲醛→糖2.1928年3.1937年，希爾希爾反應(yīng)：水的光解產(chǎn)生氧氣。結(jié)論：二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)2.希爾的實(shí)驗(yàn)是否能說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)?能說明，希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的,懸浮液中有水，沒有合成糖的另一種必需原料——CO2，同時(shí)該實(shí)驗(yàn)也沒有糖類生成，因此是兩個(gè)反應(yīng)。暗示希爾反應(yīng)和糖的合成是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段，因此光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）兩個(gè)階段。1.希爾反應(yīng)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？不能，反應(yīng)體系中可能還存在其他氧元素物質(zhì)供氧，也不能說明氧元素轉(zhuǎn)移途徑。二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H218OCO2H2OC18O2第二組18O2O24.1941年，美國魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素示蹤法）結(jié)論：光照射下的小球藻懸浮液二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在光照時(shí)，葉綠體中生成了ATP。5.1954年，阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成ATP，這一過程總是與水的光解相伴隨ADP+Pi

ATP光照葉綠體H2OO2+2H+

+能量二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，_____被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出______1941年魯賓、卡門1954年阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成______，這一過程總是與_________相伴隨O2氧氣ATP水的光解光合作用的探索歷程用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，H218O+CO2→植物→18O2,H2O+C18O2

→植物→O2，得出光合作用釋放的氧氣全部來自水二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)上述實(shí)驗(yàn)表明，光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水，氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。

小結(jié)二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)接著又轉(zhuǎn)移到什么物質(zhì)中？科學(xué)家卡爾文等用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤放射性14C的去向。向反應(yīng)體系中通入一定量14CO2，發(fā)現(xiàn)：光照0.5秒后，檢測(cè)到90%的放射性穩(wěn)定地出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）；光照5秒左右后，放射性穩(wěn)定地出現(xiàn)在糖類（CH2O）。CO2

C3（CH2O）

卡爾文CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到什么物質(zhì)中？二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)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)在也稱為碳反應(yīng)，兩個(gè)階段。光合作用過程的示意圖三、光合作用原理的基本過程H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATPH+NADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素1.光反應(yīng)階段三、光合作用原理的基本過程1.光反應(yīng)階段光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O

0.5O2

+2NADPH光能ATP的合成：場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化能量變化：光能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能酶ADP＋Pi＋能量（光能）ATP三、光合作用原理的基本過程2C3C5NADPHADP+Pi（CH2O）+H2OATP多種酶參加催化酶CO2還原固定酶供能卡爾文循環(huán)2.暗反應(yīng)階段三、光合作用原理的基本過程CO2的固定：CO2＋C5

2C3酶C3的還原：

葉綠體的基質(zhì)中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH、ATP、酶場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化能量變化:ATP2C3

(CH2O)+C5酶NADPH2.暗反應(yīng)階段三、光合作用原理的基本過程色素分子可見光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嘗試畫出光合作用過程圖解（識(shí)記反應(yīng)過程）光合作用的第一階段，必須有光才能進(jìn)行光合作用的第二階段，有沒有光都可以進(jìn)行三、光合作用原理的基本過程討論：葉綠體處不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的動(dòng)態(tài)變化?條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)停止光照CO2供應(yīng)不變光照不變停止CO2供應(yīng)

增加減少增加減少減少減少減少增加ATP、ADP分別從哪里轉(zhuǎn)移到哪里？ATP從類囊體薄膜轉(zhuǎn)移葉綠體基質(zhì)，ADP從葉綠體基質(zhì)轉(zhuǎn)移到類囊體薄膜。色素分子可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH三、光合作用原理的基本過程光照不變，停止CO2供應(yīng)暗反應(yīng)C3含量下降C5含量上升NADPH、ATP增加O2產(chǎn)量減少仍可進(jìn)行CO2+C5→2C3酶停止光反應(yīng)停止H2O→2NADPH+1/2O2沒有暗反應(yīng)光反應(yīng)也不能進(jìn)行

2C3+NADPH→(CH2O)+C5酶ATP+Pi+光能ATPADP酶→三、光合作用原理的基本過程停止光照，CO2供應(yīng)不變光反應(yīng)停止NADPH、ATP、O2產(chǎn)生減少暗反應(yīng)仍正常進(jìn)行停止C3含量上升C5含量下降(CH2O)合成量減少H2O→2NADPH+1/2O22C3+NADPH(CH2O)+C5酶ATPCO2+C5→2C3酶暗反應(yīng)停止沒有光反應(yīng)就沒有暗反應(yīng)+Pi+光能ATPADP酶→三、光合作用原理的基本過程

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的還原活躍化學(xué)能光能活躍化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP+

聯(lián)系光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較三、光合作用原理的基本過程1.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。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是（）A.紅光，ATP下降B.紅光，未被還原的C3上升C.綠光，NADPH下降D.綠光，