【课件】光合作用和能量转化人教版（2019）必修1.pptx

类囊体类囊体类囊体类囊体色素色素酶酶 在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素色素色素色素分子，分子，分子，分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶酶酶酶。叶绿体是绿色植物进行叶绿体是绿色植物进行光合作用光合作用的细胞器。的细胞器。温故知新温故知新5.4.25.4.2光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用1光合作用的概念是指绿色植物通过 ，利用 ，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。2光合作用的化学反应式糖类【思考】光合作用释放的氧气是来自原料中的水还是二氧化碳呢？叶绿体光能氧气反应物、条件、场所、生成物？绿色植物通过绿色植物通过 ，利用，利用 ，把，把 转化成储存转化成储存着能量的着能量的 ，并且释放，并且释放 的过程。的过程。叶绿体叶绿体光能光能二氧化碳和水二氧化碳和水有机物有机物氧气氧气(2)光合作用的实质：光合作用的实质：合成有机物，储存能量合成有机物，储存能量 CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体原料：原料：二氧化碳二氧化碳 水水产物：产物：有机物有机物(糖类糖类)氧气氧气场所：场所：叶绿体叶绿体条件：条件：光能光能 多种酶多种酶 光合色素光合色素(1)光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？光合作用光合作用1.概念：概念：2.反应式：反应式：注：注：（CH2O）表示糖类，光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。）表示糖类，光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。一、光合作用的原理一、光合作用的原理问题问题（1）叶绿体如何将）叶绿体如何将光能光能转化为有机物中的转化为有机物中的化学能化学能？（2）光合作用释放的）光合作用释放的氧气氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳？，是来自原料中的水还是二氧化碳？CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体 分析科学家做过的实验：分析科学家做过的实验：探索光合作用原理的部分实验探索光合作用原理的部分实验【活动1】探索光合作用原理的部分实验（1）时间/发现者内容19世纪末科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年科学家发现甲醛对植物有 作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。1937年希尔（英国）在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下 。O2毒害可以释放出氧气CO2中中C和和O被分开，被分开，O2被释放，被释放，C和和H2O结合成甲醛，甲醛缩合成糖结合成甲醛，甲醛缩合成糖一、光和作用的原理一、光和作用的原理1.探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验甲醛对植物有毒害；甲醛对植物有毒害；甲醛不能转化成糖甲醛不能转化成糖 19世纪末世纪末 1937年年希尔希尔 1941年年鲁宾、卡门鲁宾、卡门 1954年年阿尔农阿尔农1928年年1957年年阿尔农阿尔农20世纪世纪40年代年代卡尔文卡尔文【探究】分析希尔反应【资料资料1 1】19371937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中盐或其他氧化剂（悬浮液中有有H H2 2O O，没有，没有COCO2 2），在光照下可以释放出），在光照下可以释放出O O2 2。（1）根据资料1，尝试补充完整希尔的实验表达式。O2H+H2O光照叶绿体光照叶绿体Fe3+得电子得电子Fe2+（2）希尔实验可以证明O2来自H2O，能否确定O2全部来自H2O?不能没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到O元素的转移。（3）若要证明氧气全部来自H2O或CO2，可采用什么方法？同位素示踪法资料资料资料资料2 2：19371937年，英国科学家希尔。年，英国科学家希尔。年，英国科学家希尔。年，英国科学家希尔。希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液悬浮液悬浮液悬浮液中有中有中有中有H H2 2O O，没有，没有，没有，没有COCO2 2），在光照下可以释放出氧气。），在光照下可以释放出氧气。），在光照下可以释放出氧气。），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下像这样，离体叶绿体在适当条件下像这样，离体叶绿体在适当条件下像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反发生水的光解，产生氧气的化学反发生水的光解，产生氧气的化学反发生水的光解，产生氧气的化学反应称作应称作应称作应称作希尔反应希尔反应希尔反应希尔反应。O2H+离体的叶绿体悬浮液一、一、光合作用的原理光合作用的原理阅读教材阅读教材“思考思考讨论讨论”第第1、2段，回答下列问题：段，回答下列问题：1.希尔实验希尔实验说说明明水水的光解产生氧气的光解产生氧气，能否确定氧气，能否确定氧气中的氧元素中的氧元素全部全部来自水来自水？不不能能，该该实实验验没没有有排排除除叶叶绿绿体体中中其其他他物物质质的的干干扰扰，也也并并没有没有直接观察到氧元素直接观察到氧元素的转移。的转移。2.希尔的实验是否说明希尔的实验是否说明水的光解和糖的合成水的光解和糖的合成不是同一个化学反应？不是同一个化学反应？能够说明，因为悬浮液中没有能够说明，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要，糖类合成时需要CO2的碳元素的碳元素实验实验1:希尔反应希尔反应实验实验实验实验2 2：鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验实验思路实验思路：用同位素示踪法来研究物质的去路 光合作用产生的光合作用产生的O2中的中的O来源于来源于H2O，而不来源于，而不来源于CO2实验过程及现象：CO2H218O光照射下的光照射下的小球藻悬液小球藻悬液C18O2H2O18O2O2实验结论实验结论一、光合作用的原理一、光合作用的原理离体叶绿体悬浮液中加入离体叶绿体悬浮液中加入铁盐铁盐，光照下光照下可释放可释放O2 同位素示踪法同位素示踪法，证明证明O2来自水来自水CO2中中C和和O被分开，被分开，O2被释放，被释放，C和和H2O结合成甲醛，甲醛缩合成糖结合成甲醛，甲醛缩合成糖一、光和作用的原理一、光和作用的原理1.探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验甲醛对植物有毒害；甲醛对植物有毒害；甲醛不能转化成糖甲醛不能转化成糖 19世纪末世纪末 1937年年希尔希尔 1941年年鲁宾、卡门鲁宾、卡门 1954年年阿尔农阿尔农1928年年1957年年阿尔农阿尔农20世纪世纪40年代年代卡尔文卡尔文资料资料3：1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，当年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，当向含叶绿体的向含叶绿体的 反应反应体系体系供给供给ADP、Pi时，时，会有会有ATP产生产生。1957年，他发现年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随这一过程总是与水的光解相伴随。讨论讨论4.尝试用示意图来表示尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的合成与希尔反应的关系。的关系。H2O O2 +H+能量能量光照光照ADP+Pi ATP以上几个实验说明：以上几个实验说明：1.光合作用释放的光合作用释放的氧气中的氧氧气中的氧元素全部来源于元素全部来源于水水；2.水的光解水的光解还伴随还伴随ATP的产生；的产生；3.氧气氧气的产生和的产生和糖类糖类的合成不是同一个化学反应，的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。而是分阶段进行的。光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据:反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能光反应光反应在白天可以进行吗？夜间呢？在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应一、光和作用的原理一、光和作用的原理2.光合作用的光合作用的过程过程叶绿体叶绿体中的色素中的色素光能光能H2OH+O2直接释放到空气中直接释放到空气中在在暗反应暗反应中做中做还原剂、供能还原剂、供能为为暗反应暗反应阶段阶段提供能量提供能量光反应阶段光反应阶段:水在光下分解水在光下分解ADP+PiATP酶酶2.NADPH的合成的合成1.水的光解水的光解3.ATP的合成的合成NADP+NADPH类囊体薄膜类囊体薄膜水的光解：水的光解：ATP的合成：的合成：条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：光能光能ATP、NADPH中中活跃的化学能活跃的化学能ADP+Pi+能量能量 ATP酶酶酶酶光、光、色素、色素、水、水2H2O 4H+O2+4e-光光NADPH的合成：的合成：NADP+H+2e-NADPH光反应阶段光反应阶段:类囊体薄膜上类囊体薄膜上的色素的色素分分子子可见光可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶酶吸收吸收光解光解H+NADPH酶酶氧化型辅酶氧化型辅酶还原型辅酶还原型辅酶类囊体薄膜类囊体薄膜水的光解：水的光解：2H2O O2 +4H+4e-光能光能ATP的合成：的合成：ADPPi 能量（光能）能量（光能）ATP酶酶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、NADPH中。中。(1)场所：场所：(2)物质变化物质变化(3)能量变化：能量变化：NADPH的形成：的形成：NADP+H+2e-NADPH酶酶1、光反应阶段：、光反应阶段：一一、光合作用的原理光合作用的原理暗反应阶段：暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光有没有光都都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在在叶绿体的基质叶绿体的基质中进行的。中进行的。在这一阶段，在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成被利用，经过一系列的反应后生成糖类糖类。CO2是如何转变成糖类的呢是如何转变成糖类的呢?1946年开始，美国的卡尔年开始，美国的卡尔文等文等用放射性同位素用放射性同位素14C标记标记14CO2，供小球藻进行光合作，供小球藻进行光合作用，探明了用，探明了CO2中的中的C的去向，的去向，称为称为卡尔文循环卡尔文循环。资料资料5：卡尔文实验：卡尔文实验光合产物中有机物的碳来自光合产物中有机物的碳来自CO2。结论：结论：卡卡尔尔文文循循环环CO2的固定的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATP 叶绿体的叶绿体的基质基质中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等有机物中等有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)+C5酶酶场所场所：物质变化物质变化能量变化能量变化:NADPH2、暗、暗反应反应阶段：阶段：ADP+PiATPNADP+能量能量C52C3多种酶多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原还原酶酶NADPH酶酶能量能量(1)CO2的固定的固定(2)C3的的还原还原1.淀粉集中于下列哪个部位形成淀粉集中于下列哪个部位形成：（）A.叶绿体叶绿体基基质质中中 B.细胞质中细胞质中 C.类囊体腔内类囊体腔内 D.液泡中液泡中2.光合产物蔗糖形成的部位是光合产物蔗糖形成的部位是在：（在：（）A叶绿体基粒叶绿体基粒 B叶绿体间质叶绿体间质 C细胞质基质细胞质基质 D类囊体类囊体课本课本P104相关信息相关信息AC类囊体类囊体薄膜的色素薄膜的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多多种种酶酶酶酶(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酶酶可见光可见光光能光能 ATP和和NADPH中的化学能中的化学能 有机物中的稳定化学能有机物中的稳定化学能光合作用的全过程（课本106）联系联系光反应、暗反应的比较光反应、暗反应的比较（大本（大本101）光光反应阶段反应阶段暗暗反应阶段反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光、色素、酶、水光、色素、酶、水NADPH、ATP、酶、酶、CO2叶绿体类囊体薄膜叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质水的光解；水的光解；ATP生生成；成；NADPH生成生成CO2的固定；的固定；C3的还原的还原ATP、NADPH中活跃化学能中活跃化学能光能光能有机物中有机物中稳定化学能稳定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和和ATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体光反应与暗反应之间的联系(大本101)光反应为暗反应提供 ；暗反应为光反应提供 。提供能量ADP和Pi、NADPATP在C3 还原过程中的作用？NADPH在C3 还原过程中的作用？ATP和NADPH既提供能量又作还原剂ATP的移动方向？ADP的移动方向？从类囊体薄膜移向叶绿体基质。从叶绿体基质移向类囊体薄膜。类囊体类囊体薄膜的色素薄膜的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多多种种酶酶酶酶(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酶酶可见光可见光光能光能 ATP和和NADPH中的化学能中的化学能 有机物中的稳定化学能有机物中的稳定化学能光合作用的全过程（课本106）补充：条件骤变对补充：条件骤变对光合作用中光合作用中各物质的影响各物质的影响叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多多种种酶酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原NADP+NADPH酶酶可见光可见光CO2浓度不变浓度不变NADPH、ATP C3C5（CH2O）光照减弱光照减弱减少减少增加增加减少减少减少减少光照增强光照增强增加增加减少减少增加增加增加增加1、请总结分析的方法？、请总结分析的方法？2、C3、C5含量变化有什么特点？含量变化有什么特点？叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多多种种酶酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原NADP+NADPH酶酶可见光可见光光照不变光照不变NADPH、ATPC3C5（CH2O）CO2浓度减少浓度减少增加增加减少减少增加增加减少减少CO2浓度增加浓度增加减少减少增加增加减少减少增加增加条件骤变对条件骤变对光合作用中光合作用中各物质的影响各物质的影响牛刀小试牛刀小试：适宜条件下，如果环境中：适宜条件下，如果环境中CO2含量突然降至极低水平含量突然降至极低水平，叶肉细胞叶肉细胞 的的C3、C5和和ATP含量的变化依次是：含量的变化依次是：A、上升、下降、上升、上升、下降、上升 B、下降、上升、下降、下降、上升、下降 C、下降、上升、上升、下降、上升、上升 D、上升、下降、下降、上升、下降、下降 C随堂检测：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：随堂检测：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A是是_,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，它被传递到_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_图中图中G_,F是是_,J是是_图中的图中的H表示表示_，I表示表示_，H为为I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水NADPH叶绿体基质叶绿体基质用作还原剂且提供部分能量用作还原剂且提供部分能量ATP光能光能光反应光反应NADPH和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类暗反应暗反应光合作用的意义光合作用意义意义 3对生物的进化具对生物的进化具有重要作用有重要作用意义意义 1生物界中有机生物界中有机物的来源物的来源意义意义 4生命活动所需能生命活动所需能量的最终来源量的最终来源意义意义 2维持大气中氧气和维持大气中氧气和二氧化碳的平衡二氧化碳的平衡光合作用是生物界获得食物、能量和氧气的光合作用是生物界获得食物、能量和氧气的根本途径根本途径。能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量某些无机物氧化时所释放的能量来制造来制造有机物有机物的合成作用的合成作用.例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌等少数种类的细菌 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量能量硝化细菌硝化细菌6CO2+6H2O C6H12O6+6O2能量能量化能合成作用化能合成作用同：同：把二氧化碳和水合成有机物把二氧化碳和水合成有机物异：异：利用的能量不同（光能、化学能）利用的能量不同（光能、化学能）光合作用和化能合成作用的异同光合作用和化能合成作用的异同 将将摄取的无机物转变成为有机物摄取的无机物转变成为有机物 不能直接利用无机物制成有机物，不能直接利用无机物制成有机物，只能只能 摄取的现成的有机物摄取的现成的有机物 如：光能自养（如：光能自养（绿色植物，蓝藻绿色植物，蓝藻）、）、化能自养化能自养（硝化细菌、铁细菌、硫细菌等硝化细菌、铁细菌、硫细菌等）如：人、动物、真菌如：人、动物、真菌(如蘑菇如蘑菇)、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等自养生物：自养生物：异养生物：异养生物：(1)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应()(2)光合作用中光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜()(3)离体的叶绿体基质中添加离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和和CO2后，可完成暗反应过程后，可完成暗反应过程()(4)光合作用只能发生在叶绿体中光合作用只能发生在叶绿体中()(5)土壤中的硝化细菌可利用土壤中的硝化细菌可利用CO2和和H2O合成糖类合成糖类()(6)叶绿体中可进行叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成的固定但不能合成ATP()