【高中生物】光合作用与能量转化第2课时课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

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1、 光合作用与能量转化（第2课时）第4节第5章 细胞的能量供应和利用新叶伸向和煦的阳光，蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。他们为生存而获取能量，能量在细胞里流转激荡！2019人教版高中生物学必修1课件光合作用概述光合作用l概念：是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。l化学反应式：光能叶绿体CO2+H2O （CH2O）+O2场所：叶绿体场所：叶绿体 动力：光能动力：光能 原料：原料：COCO2 2和和H H2 2O O产物：有机物（主要是糖类）和产物：有机物（主要是糖类）和O O2 2l实质：合成有机物，储存能量。光合作用的原理l叶绿体如何将光能转化为化学

2、能？l如何将化学能储存在糖类等有机物中？l光合作用释放的氧气是来自原料中的H2O还是CO2？思考讨论思考讨论：探索光合作用原理的部分实验科学家发现，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。19世纪末CO2O2C+H2O甲醛（CH2O）糖类1928年CO2+H2O O2 +H-CHO（甲醛）（CH2O）？毒害毒害思考讨论：探索光合作用原理的部分实验希尔反应：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。1937年 绿叶绿叶加入铁盐加入铁盐或其他氧化剂或其他氧化剂研磨过滤研磨过滤遮光遮光 离体叶绿体悬液离体叶绿体悬液悬浮液中有H2O，无CO2 离体叶绿体悬液离体叶绿体悬液

3、悬浮液中有H2O，无CO2无气泡产生无气泡产生有气泡（有气泡（O2）产生）产生希尔（R.Hill）-英国植物学家1、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？思考讨论：探索光合作用原理的部分实验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？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。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

4、应是相对独立的反应阶段。思考讨论：探索光合作用原理的部分实验讨论：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。1941年鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）-美国科学家思考讨论：探索光合作用原理的部分实验讨论：尝试用示意图来表示 ATP的合成 与 希尔反应 的关系。1954年阿尔农（D.Arnon）-美国科学家在光照下，向离体的叶绿体悬液中加入ADP、Pi等物质，会产生ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解（希尔反应）相伴随。H2O O2+NADPH+能量光照叶绿体ADP+Pi ATP思考讨论：探索光合作用原理的部

5、分实验20世纪40年代卡尔文（M.Calvin）-美国科学家用小球藻做实验：放射性14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，最终探明了二氧化碳中碳的去向，称为卡尔文循环。0（14CH2O）14CO2214C3C50光合作用的原理l光合作用中 氧气的产生 和 糖类的合成 不是同一个化学反应l光合作用过程根据是否需要光能，概括地分为2个阶段：（1）光反应 阶段；（2）暗反应（碳反应）阶段光合作用的原理 光合作用过程的示意视频光合作用的原理光反应阶段4H+4e-电子传递电子传递ATP顺电化学质子顺电化学质子梯度移动梯度移动ATP合成酶合成酶+4NADP+4NADPH还原型辅酶还原型辅酶II氧化型辅

6、酶氧化型辅酶II2H2O O2+4H+4e-光解光解水的光解：2H2O O2+4NADPH光能光能ATP的合成：ADP+Pi+光能 ATP酶酶l场所：叶绿体的类囊体薄膜上l条件：光、色素、酶、水l能量转化：光能 转化为活跃的 化学能 储存在ATP和NADPH中。水分解为氧和H+的同时，叶绿体夺去2个电子。电子经传递，可用于NADP+和H+结合形成NADPH。光合作用的原理暗反应阶段CO2的固定：CO2+C5 2C3酶酶C3的还原：2C3(+ATP+NADPH)(CH2O)+C5酶酶l场所：叶绿体的基质中l条件：多种酶、ATP、NADPHl能量转化：ATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有

7、机物中稳定的化学能014CO2C5能量能量+H HATPADP+Pi酶酶NADPHNADP+酶酶（14CH2O）0酶酶214C3卡卡尔尔文文循循环环 C3是指3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸；C5是指核酮糖核酮糖-1,5-二磷酸（二磷酸（RuBP）。光合作用的产物有一部分是淀淀粉粉，还有一部分是蔗蔗糖糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植物各处。光合作用的原理趁热打铁l图中阶段是 光反应 阶段，在叶绿体 类囊体薄膜 上进行；阶段是 暗反应 阶段，在叶绿体 基质 中进行。lA是H2O，B是O2，C是H，D是ATP，E是CO2，F是C3，G是（CH2O）。光合作用的原理思考讨论光合作用原料中各元素的去

8、向6CO212H2O C6H12O66H2O6O2光能光能叶绿体叶绿体lC元素：CO2中的C全部转移到糖类物质中lO元素：CO2中的O有一部分转移到糖类物质中，另一部分转移到产物H2O中。原料H2O中的O全部转移到O2中。lH元素：原料H2O中的H有一部分转移到糖类物质中，另一部分转移到产物H2O中。研究方法：研究方法：同位素标记法同位素标记法光合作用的原理思考讨论光反应和暗反应的区别与联系光反应暗反应所需条件必须有光，水、色素和酶有光或无光均可，CO2、多种酶进行场所叶绿体的类囊体膜上叶绿体的基质中物质变化 水光解为O2和H+ATP和NADPH的合成 CO2的固定 C3的还原 ATP和NAD

9、PH的分解能量转化光能 转化为ATP和NADPH中的化学能ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能联系 物质联系：光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。光合作用的原理思考讨论外界条件突然改变，NADPH、C5、ATP等物质的变化规律条件C3C5NADPH和ATP(CH2O)合成量光照强度由强到弱，CO2供应不变增加减少减少减少光照强度由弱到强，CO2供应不变减少增加增加增加CO2量由充足到不足，光照不变减少增加增加减少CO2量由不

10、足到充足，光照不变增加减少减少增加利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量（化学能）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 C6H12O6+6O2能量化能合成作用化能合成作用自养与异养生物 例如：人、动物、真菌及大多数的细菌。光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）以光或化学能为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物）。只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。自养生物异养生物硝化细菌硝化细

11、菌铁细菌铁细菌硫细菌硫细菌A.结果：物质A和物质B都是氧气B.结果：物质A和物质B均无放射性C.结论：物质A和物质B的分子量之比为98D.结论：光合作用释放的氧气中的氧元素来源于水小试牛刀1、用同位素18O分别标记二氧化碳和水，做了如图所示实验，就实验结果、结论的描述不正确的是（）C2、下列有关光合作用的叙述，错误的是（）CA.光反应的发生依赖叶绿体中的色素B.暗反应的发生场所是叶绿体基质C.暗反应中14C的转移途径是14CO214C314C5（14CH2O）D.光合作用中能量转换是光能ATP和NADPH中活跃化学能有机物中稳定化学能3、适宜环境下进行光合作用时，如果突然停止光照，短暂时间内叶绿体中五碳化合物与NADPH相对含量的变化是（）A.五碳化合物增多，NADPH减少 B.五碳化合物增多，NADPH增多C.五碳化合物减少，NADPH减少 D.五碳化合物减少，NADPH增多C小试牛刀