【生物】光合作用的原理和应用第2课时课件 2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1.pptx

第第5章章细胞的能量供应和利用第4节光合作用与能量转化（第2课时）光合作用的原理和应用本节聚焦光合作用是怎样进行的？光合作用过程中物质变化与能量变化有什么关系？光合作用的原理和应用CO2+H2O（CH2O）O2+光能叶绿体叶绿体光能光合作用：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。实质：合成有机物，储存能量物物质变化化有机物如何合成？有机物如何合成？释放的氧气是来源于水放的氧气是来源于水还是二氧化碳是二氧化碳？能量能量变化化叶叶绿体如何将光能体如何将光能转化化为化学能？化学能？思考讨论探究光合作用原理的部分实验资料资料1 11919世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，COCO2 2分子的分子的C C和和O O被被分开分开，O O2 2被释放被释放，C C与与H H2 2O O结合成甲醛结合成甲醛，然后，然后甲醛分子缩合成糖。甲醛分子缩合成糖。CO2O2释放C+H2O甲醛多个缩合糖(CH2O)图文文19281928年，年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。作用转化成糖。COCO2 2分子的分子的C C和和O O被分开被分开，O O2 2被释放被释放C C与与H H2 2O O结合成甲醛结合成甲醛甲醛分子缩合成糖。甲醛分子缩合成糖。字字任务：阅读教材光合作用原理的探索历程，并回答以下问题。任务：阅读教材光合作用原理的探索历程，并回答以下问题。思考讨论探究光合作用原理的部分实验资料资料2 2讨论1：希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？能，因为悬浮液中没有能，因为悬浮液中没有CO2CO2，糖类合成时需要，糖类合成时需要CO2CO2中的碳元素。氧气产生和糖类合成中的碳元素。氧气产生和糖类合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。讨论2：希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？不能说明，反应体系中可以还存在其他氧元素供体，该实验没有排除叶绿体滤液中不能说明，反应体系中可以还存在其他氧元素供体，该实验没有排除叶绿体滤液中其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。2+2+叶绿体希尔实验希尔实验图思考讨论探究光合作用原理的部分实验C18O2 CO2H2OH218O光照下光照下的球藻的球藻悬液悬液ABO218O2讨论3：分析鲁宾和卡门做的实验，可以得出什么结论？光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于COCO2 2资料资料3 3鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验C18O2+H2OO2CO2+H218O18O2图19541954年，美国科学家阿尔农年，美国科学家阿尔农(D.Arnon)(D.Arnon)发现，在光照下，发现，在光照下，叶绿体可叶绿体可合成合成ATPATP。19571957年，他发现这年，他发现这一一过程总是与过程总是与水的光解水的光解相伴随。相伴随。水分解为氧和水分解为氧和H+H+的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经过传递，的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经过传递，可用于可用于NADP+NADP+与与H+H+结合结合形成形成NADPHNADPH讨论4：尝试用示意图表示出水的光解过程中物质变化ADPPi能量ATPNADPH+2eNADPHH2O1/2O2 2H+2e 光光NADP+：氧化型辅酶NADPH：还原型辅酶资料资料4 4思考讨论探究光合作用原理的部分实验图资料资料5 5 卡尔文卡尔文实验实验（P104P104）用用1414C C标记的标记的COCO2 2供小球藻实验，追踪检测其放射供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明性。探明COCO2 2中的中的C C的转移途径。的转移途径。1961年12月10日获第61届诺贝尔化学奖实验思路：实验思路：同位素标记同位素标记1414COCO2 2，研究，研究物质转化过程物质转化过程材料：材料：小球藻小球藻处理：处理：光照、提供光照、提供1414COCO2 2；不同时间；不同时间杀死小球藻，再纸层析分离，最后杀死小球藻，再纸层析分离，最后鉴定放射性物质。鉴定放射性物质。思考讨论探究光合作用原理的部分实验C5CO2 C3 C6结果：结果：先出现先出现1414C C3 3，最后出现，最后出现1414C C5 5、1414C C6 6结论：结论：三碳化合物三碳化合物其他中间产物其他中间产物5秒后秒后60秒后秒后资料资料5 5 卡尔文卡尔文实验实验实验现象：如果光照下突然中断CO2供应，C3急剧减少而C5量增加；突然停止光照，C3浓度急速升高而C5的浓度急速降低。结论：C3与C5之间是相互循环的。C52C3还原的C3CO2（CH2O）多种酶多种酶思考讨论探究光合作用原理的部分实验图任务：结合以上实验写出光合作用过程各元素的转移途径任务：结合以上实验写出光合作用过程各元素的转移途径光能叶绿体CO2+H2O*（CH2O）+O2*1.1.光合作用过程光合作用过程（1 1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？（2 2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？光合作用光能光反应阶段：类囊体的薄膜暗反应阶段：叶绿体基质光合作用的原理任务：阅读任务：阅读P103-104P103-104和识图和识图5-145-14光合作用过程示意图并填表光合作用过程示意图并填表光合作用过程的示意图光反应阶段 暗反应阶段区别反应场所反应条件物质变化能量变化联系光合作用的原理一光反应阶段类囊体薄膜可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶酶吸收吸收光解H+NADPH酶酶条件：光、色素、多种酶场所：类囊体薄膜物质转化水的光解：ATP的合成：2H2OO2+4H+4e-光色素光能能量转化:ATP、NADPH中活跃的化学能ADP+Pi+能量ATP酶NADPH的合成：NADP+H+2e-NADPH酶光合作用的原理ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量条件：场所：叶绿体基质中有光无光都可以，多种酶等CO2的固定：C3的还原：2C3 (CH2O)+C5酶ATP、NADPH有机物中稳定的化学能CO2C5 2C3酶物质转化ATP、NADPH中活跃的化学能能量转化：光合作用的原理二暗反应阶段C5：核酮糖-1,5-二磷酸，即RuBPC3：3-磷酸甘油酸叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原光反应阶段暗反应阶段NADP+NADPH光能ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能酶酶类囊体薄膜叶绿体基质可见光光合作用的原理1.NADPH和ATP的移动途径是什么？2.NADP+和ADP的移动途径呢？3.NADPH的作用？从类囊体薄膜到叶绿体基质。从叶绿体基质到类囊体薄膜。在C3的还原中作还原剂；为C3的还原提供能量思考讨论光反应与暗反应的区别与联系光反应阶段暗反应阶段区别反应场所反应条件物质变化能量变化叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体基质中需要光、色素、与光反应有关的酶需要与暗反应有关的酶光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能水的光解：2H2O4H+O2+4e-合成NADPH：NADP+H+e-NADPH合成ATP：ADP+Pi+能量ATP光酶CO2的固定：CO2+C52C3酶C3还原：C3（CH2O）酶ATP、NADPHC5的再生：C3C5酶ATP、NADPH区别：联系光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供NADPH和ATP；暗反应是光反应的继续；暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi，以及NADP+；光反应NADPH、ATP暗反应ADP、Pi、NADP+思考讨论光反应与暗反应的区别与联系任务：根据光合作用过程流程图，探究条件骤变对光合作用中各任务：根据光合作用过程流程图，探究条件骤变对光合作用中各物质（短时间内）的影响物质（短时间内）的影响CO2浓度不变NADPH、ATPC3C5光照减弱光照增强减少增加减少增加减少增加光照减弱光照减弱光反应减弱光反应减弱NADPHNADPH、ATPATP减少减少C3C3还原减弱，还原减弱，但但CO2CO2固定暂固定暂时不变时不变C3C3含量增加，含量增加，C5C5含量减少含量减少光照光照增强增强光反应光反应增强增强NADPHNADPH、ATPATP增加增加C3C3还原还原加强加强，但但CO2CO2固定暂固定暂时不变时不变C3C3含量减少，含量减少，C5C5含量含量增加增加光照不变NADPH、ATPC3C5CO2浓度减少CO2浓度增加减少增加减少增加减少增加光照不变，光照不变，CO2CO2供应供应减少减少暗反应暗反应减弱减弱CO2固定减弱，C3还原暂时不变C3C3含量减含量减少，少，C5C5含含量增加量增加C3C3还原随还原随后减弱，后减弱，光反应暂光反应暂时不变时不变NADPH、ATP增加光照不变，光照不变，CO2CO2供应供应增增加加暗反应暗反应增强增强CO2固定加强，C3还原暂时不变C3C3含量含量增增加加，C5C5含含量量减少减少C3C3还原随还原随后后增强增强，光反应暂光反应暂时不变时不变NADPH、ATP减少化能合成作用能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O+能量 2C6H12O6+6O2讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？异养生物异养生物：只能利用环境中：只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的生命活动。来维持自身的生命活动。自养生物自养生物：以：以无机物转变无机物转变成为成为自身的组成物质自身的组成物质。图