5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第2課時課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.4

課時2光合作用的原理水二氧化碳有機(jī)物氧氣光合作用的概念（2）光合作用反應(yīng)式：CO2+H2O光能葉綠體（CH2O)+

O2（1）光合作用的概念：

綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出O2的過程。注：（CH2O）表示糖類，光合作用產(chǎn)物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。O2中的O來自CO2還是H2O？糖類(CH2O)是怎樣合成的？1.光合作用的概念及反應(yīng)式一、光合作用的原理思考探究光合作用原理的部分實驗思考?討論資料1：19世紀(jì)末，科學(xué)家普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。資料2：1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)推測：O2中的O來自

。H2O資料3：1937年，希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽Fe3+或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下可以釋放出氧氣。希爾反應(yīng)：離體的葉綠體在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)。Q1：希爾的實驗?zāi)芊裾f明O2中的O全部來自于水？不能，沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。H2O

O2＋

H+光能葉綠體Q2:希爾的實驗?zāi)芊裾f明水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？能說明，懸浮液中有H2O，沒有合成的糖的另外一種必需原料CO2，水的光解與糖的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)。第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202資料4：1941年（美）魯賓和卡門實驗（同位素標(biāo)記法）實驗結(jié)論:光照射下的小球藻懸浮液對比實驗

1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)(D.Arnon)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。

1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。資料5：阿爾農(nóng)實驗光照ATP水光解ADP+PiATP葉綠體H2ONADPH+O2光能+能量劃分依據(jù)：反應(yīng)過程是否需要光能二、光合作用的過程葉綠體基質(zhì)暗反應(yīng)場所類囊體薄膜光反應(yīng)場所類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶1.光反應(yīng)階段物質(zhì)轉(zhuǎn)化水的光解:ATP的合成:H2OO2+H++2e-

光色素ADP+Pi+能量ATP+H2O酶NADPH的合成:NADP++H++2e-NADPH酶光能能量轉(zhuǎn)變:ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能主要產(chǎn)物:O2、ATP、NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ①實驗思路：同位素標(biāo)記14CO2，研究碳的轉(zhuǎn)移途徑。②材料：小球藻。③處理：光照、提供14CO2；不同時間(幾十秒內(nèi)、幾秒內(nèi)、1秒以內(nèi))把小球藻放入煮沸的酒精中，立刻殺死小球藻再紙層析分離，最后鑒定放射性物質(zhì)。④結(jié)果：先出現(xiàn)14C3，最后出現(xiàn)14C5和14C6。⑤結(jié)論(請用符號和箭頭表示)：________________。資料6：卡爾文實驗1光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2根據(jù)資料分析，暗反應(yīng)過程中是怎樣CO2是怎樣變成糖類的？①實驗現(xiàn)象：如果光照下突然中斷CO2供應(yīng)，C3急劇減少而C5增加；突然停止光照，C3濃度急速升高而C5的濃度急速降低。②結(jié)論：_______________________。C3與C5之間是相互循環(huán)的資料6：卡爾文實驗22.暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）階段物質(zhì)變化CO2的固定：C3的還原：CO2＋C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶ATP、NADPH能量轉(zhuǎn)變ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量產(chǎn)物：（CH2O）、ADP、Pi、NADP+①物質(zhì)關(guān)系：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NADP+、ADP和Pi等原料。②能量關(guān)系：光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為暗反應(yīng)階段中儲存在糖類中的穩(wěn)定化學(xué)能。思考：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？

葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)中色素ADP+PiATPH2OO2酶吸收光解能光能光反應(yīng)H+C52C3多種酶固定還原暗反應(yīng)(CH2O)CO2酶NADPHNADP+酶酶能3.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較反應(yīng)階段反應(yīng)部位反應(yīng)條件物質(zhì)變化能量變化產(chǎn)物聯(lián)系光合作用實質(zhì)光反應(yīng)暗反應(yīng)類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)必須有光、光合色素、酶有光或無光均可，多種酶光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5、NADP+光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+把無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存起來2442學(xué)后反饋：1.光反應(yīng)的場所是：__________________2.暗反應(yīng)的場所是：______________3.光反應(yīng)中的能量變化：_____________________________4.暗反應(yīng)中的能量變化：_____________________________5.NADPH的中文名稱是________________。6.暗反應(yīng)還被稱為：___________、___________。7.暗反應(yīng)可被分為：___________、____________，兩個階段。8.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了_______________________。9.暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了_______________________。類囊體薄膜（基粒，有色素和酶）葉綠體基質(zhì)（有酶）光能→ATPNADPH中活躍化學(xué)能ATPNADPH中活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能還原型輔酶Ⅱ碳反應(yīng)卡爾文循環(huán)CO2的固定C3的還原NADPH和ATPADP和Pi、NADP+①C的轉(zhuǎn)移：②H的轉(zhuǎn)移：③O的轉(zhuǎn)移：核心歸納：光合作用過程中元素的轉(zhuǎn)移途徑思考

葉綠體處不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的動態(tài)變化核心歸納：來源—去路法分析物質(zhì)含量的變化光反應(yīng)

.CO2的固定

.C3的還原

.ATP和NADPH

。C3

。C5

。光變?nèi)跤袡C(jī)物

.減弱↓暫不變↑減弱

↓減少核心歸納：來源—去路法分析物質(zhì)含量的變化CO2的固定

。C3的還原

。ATP和NADPH

。C3

。C5

。CO2供應(yīng)減少有機(jī)物

.C3的還原

。光反應(yīng)

。減弱暫不變↓↑隨后減弱暫不變↑減少核心歸納：來源—去路法分析物質(zhì)含量的變化1.地球表面上的綠色植物每年大約制造了4400億噸有機(jī)物！2.地球表面上的綠色植物每年儲存的能量約為7.11×1018KJ，這個數(shù)字相當(dāng)于24萬個三峽電站每年所發(fā)出的電力，相當(dāng)于人類在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活和食物營養(yǎng)上所需能量的100倍！

光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。因此，有人稱光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)。3、地球上每秒鐘要消耗1萬噸氧氣，以這樣的速度計算，如果沒有綠色植物，大氣中的氧氣在2000年左右就會耗盡。4.光合作用的意義根據(jù)以下資料分析，光合作用的意義。4.光合作用的意義①把無機(jī)物合成有機(jī)物，不僅是自身的營養(yǎng)物質(zhì),而且是人和動物的食物來源.②將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存在有機(jī)物中，提供了生命活動的能量來源.③維持生物圈碳氧平衡三、化能合成作用營養(yǎng)類型光能自養(yǎng)6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體（光合作用）化能自養(yǎng)（化能合成作用）自養(yǎng)型異養(yǎng)型寄生、腐生、捕食例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌。例如綠色植物，藍(lán)細(xì)菌等2NH3+3O2

硝化細(xì)菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化細(xì)菌2HNO3+能量CO2+H2O酶（CH2O）+O2示例：硝化細(xì)菌光合作用概念光合作用的過程光合作用的原理的探索光反應(yīng)暗反應(yīng)反應(yīng)式希爾魯賓和卡門阿爾農(nóng)卡爾文水的光解NADPH和ATP的形成CO2的固定C3的還原CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體1．希爾從細(xì)胞中分離出葉綠體，并發(fā)現(xiàn)在沒有CO2時，給予葉綠體光照，就能放出O2，同時使電子受體還原。希爾反應(yīng)是：H2O＋氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體＋1/2O2。在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，阿爾農(nóng)又發(fā)現(xiàn)在光下的葉綠體，不供給CO2時，既積累NADPH也積累ATP；進(jìn)一步實驗，撤去光照，供給CO2，發(fā)現(xiàn)NADPH和ATP被消耗，并產(chǎn)生有機(jī)物。下列關(guān)于希爾反應(yīng)和阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)的敘述，不正確的是()A．光合作用釋放的O2來自水而不是CO2B．NADPH和ATP的形成發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上C．希爾反應(yīng)與CO2合成有機(jī)物的過程是兩個過程D．光合作用的光反應(yīng)過程為CO2合成有機(jī)物提供ATP和NADPHB2．如圖是光合作用過程的圖解，其中A～G代表物質(zhì)，a、b、c代表生理過程。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．圖中a過