光合作用与能量转化第2课时-高一上学期生物人教版必修1.pptx

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1、5.4光合作用和能量转化第二课时 光合作用的过程光合作用的过程 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。二.光合作用的原理1.1.概念：概念：CO2+H2O (CH2O)+O2光能 叶绿体2.2.反应式：反应式：探索光合作用原理的部分实验资料资料资料资料1 1 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，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲甲醛醛对对植植物物有有毒毒害害作作用用，而而且且甲甲醛醛不不能能通通过光合作用转化成糖。过光合作用转化成糖。不能通过光合不能通

2、过光合作用实现作用实现探索光合作用原理的部分实验资料资料资料资料2 2 2 2：希尔反应：希尔反应：希尔反应：希尔反应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，无CO2），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发生水的光解，产生氧气的化学反应称作希尔反应。探索光合作用原理的部分实验资料资料资料资料2 2 2 2：希尔反应：希尔反应：希尔反应：希尔反应PP希尔希尔实验中的氧化剂起到什么作用实验中的氧化剂起到什么作用？结合结合H2O分解产生的分解产生的2H+和和2e-叶绿体叶绿体内参与光合作用的氧化剂是什么内参与光合作用的氧化剂是什么？NADP+2H+2e-NA

3、DPH+H+酶酶水的光解：水的光解：2NADP+2H2O 2NADPH+2H+O2光光酶酶探索光合作用原理的部分实验希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中氧元素全部都来自水？的氧气中氧元素全部都来自水？不能说明，希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。探索光合作用原理的部分实验资料资料资料资料3 3 3 3：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：用同位素标记来研究物质的去路 材料

4、材料：小球藻 处理处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。结果：结果：结论：结论：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CO2O218O2检测A与B相对分子质量分别为：32、361.希尔的实验说明水的光解产生氧气，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。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？能。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成

5、糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。3.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。探索光合作用原理的部分实验资料资料资料资料4 4 4 4：阿尔农实验：阿尔农实验：阿尔农实验：阿尔农实验(1)(1)(1)(1)材料：材料：离体叶绿体处理：处理：加入ADP、Pi，给予光照 结果：结果：结论：结论：叶绿体生成叶绿体生成叶绿体生成叶绿体生成ATPATP，且同时水光解产生氧气；，且同时水光解产生氧气；，且同时水光解

6、产生氧气；，且同时水光解产生氧气；ATP的合成：的合成：ADP+Pi+能量能量 ATP酶酶酶酶光照下，水光解同时光照下，水光解同时光照下，水光解同时光照下，水光解同时ADPADP和和和和PiPi合成合成合成合成ATPATP。资料资料资料资料4 4 4 4：阿尔农实验：阿尔农实验：阿尔农实验：阿尔农实验(2)(2)(2)(2)材料：材料：离体叶绿体处理：处理：供给ATP、NADPH和CO2，黑暗条件结果：结果：离体叶绿体中有糖类生成离体叶绿体中有糖类生成离体叶绿体中有糖类生成离体叶绿体中有糖类生成结论：结论：黑暗条件下，黑暗条件下，黑暗条件下，黑暗条件下，COCO2 2合成糖类需要合成糖类需要合

7、成糖类需要合成糖类需要ATPATP和和和和NADPHNADPH。糖类的合成：糖类的合成：CO2-(CH2O)酶酶ATP、NADPH COCO2 2合成糖类合成糖类合成糖类合成糖类的具体过程？的具体过程？的具体过程？的具体过程？探索光合作用原理的部分实验资料资料资料资料5 5 5 5：卡尔文实验：卡尔文实验：卡尔文实验：卡尔文实验(1)(1)(1)(1)实验思路：实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程 材料：材料：小球藻 处理：处理：光照、提供光照、提供光照、提供光照、提供1414COCO2 2；不同时间杀死小球；不同时间杀死小球；不同时间杀死小球；不同时间杀死小球藻，再分离，最后鉴定

8、放射性物质。藻，再分离，最后鉴定放射性物质。藻，再分离，最后鉴定放射性物质。藻，再分离，最后鉴定放射性物质。结果结果：结论：结论：先出现先出现14C3，最后出现，最后出现14C5、14C6三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COCO2 2 C C3 3C C5 5、C C6 6探索光合作用原理的部分实验资料资料资料资料5 5 5 5：卡尔文实验：卡尔文实验：卡尔文实验：卡尔文实验(2)(2)(2)(2)实验实验现象：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。停停停停COCO2 2，C C3 3

9、、C C5 5 停光照，停光照，停光照，停光照，C C3 3、C C5 5 结论：结论：C C3 3与与与与C C5 5之间是相互循环之间是相互循环之间是相互循环之间是相互循环的。的。的。的。CO2+C5 2C3C3-C5CO2 的受体是？NADPH和ATP是用在哪个过程？酶酶ATP、NADPH酶酶根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应），两个阶段。光合作用的过程光合作用的过程光合作用过程的示意图光反应阶段光反应阶段类囊体薄膜类囊体薄膜可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶酶吸收吸收H+NADPH酶酶条件：光、色素、多种酶场所：类囊体薄膜物质转化：

10、水的光解：ATP的合成：H2O 1/2O2+H+2e-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+e-NADPH酶光解 暗反应阶段暗反应阶段ADP+PiATPNADP+能量能量C5多多种种酶酶(CH2O)糖类糖类CO2还原还原酶酶NADPH酶酶能能量量条件：场所：叶绿体基质中有光无光都可以，多种酶等有机物中稳定的化学能CO2的固定：C3的还原：2C3 (CH2O)+C5酶ATP、NADPHCO2C5 2C3酶物质转化：ATP、NADPH中活跃的化学能能量转化：C5：核酮糖-1,5-二磷酸，即RuBPC3：3-磷酸甘油酸2C3

11、固定叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原光反应暗反应NADP+NADPH光能ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能酶类囊体薄膜叶绿体基质可见光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的还原提供能量光合作用的过程光合作用的过程光反应与暗反应的比较反应阶段反应部位反应条件物质变化能量变化产 物联 系光合作用实质光反应暗反应类囊体薄膜上叶绿体基质必须有光、光合色素、酶有光或

12、无光均可，多种酶光能ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能稳定的化学能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来 H H 的转移：的转移：H2O NADPH(CH2O)、H2O C C 的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）O O 的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）、H2OH2O O2 6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O光能叶绿体光合作用中的元素转移光合作用中的元素转移条件骤变对光合作用中各物质的影

13、响叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH酶可见光CO2浓度不变NADPH、ATP C3C5（CH2O）光照减弱减少增加减少减少光照增强增加减少增加增加H+2e-【环境因素骤变对物质变化的模型分析【环境因素骤变对物质变化的模型分析】物物质质含含量量时间时间强光照强光照C3NADPH、ATP,C5,(CH2O)合成量合成量弱光照弱光照CO2浓度不变：浓度不变：光照强度改变光照强度改变条件骤变对光合作用中各物质的影响光照不变NADPH、ATPC3C5（CH2O）CO2浓度减少增加减少增加减少CO2浓度增加减少增

14、加减少增加叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH酶可见光H+2e-物物质质含含量量时间时间CO2缺乏缺乏C3,(CH2O)C5,NADPH,ATPCO2充足充足光照强度不变：光照强度不变：CO2浓度改变浓度改变【环境因素骤变对物质变化的模型分析【环境因素骤变对物质变化的模型分析】条件 停止光照、CO2供应不变 突然光照、CO2供应不变 光照不变、停止CO2供应 光照不变、增加CO2供应C3C5ATPNADPH增加减少减少增加减少增加增加减少减少增加增加减少当条件改变时，C3、C5、ATP、NADPH含量变化减少增加增加减少条件骤变对光合作用中各物质的影响小结光合作用释放的氧气中的氧元素来自水；氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。光合作用CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体探索光合作用原理的部分实验光合作用过程化能合成作用 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：例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。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 2C6H12O6+6O2能量