【课件】光合作用与能量转化课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

第五章：细胞的能量供应和利用

第四节光合作用与能量转化第2课时:光合作用的原理学习目标1.说出叶绿体中色素的种类和作用2.说出叶绿体色素的提取和分离的原理及方法3.说明叶绿体的结构与功能相适应4.说出光合作用的光反应和暗反应的过程（蓝绿色）叶绿素a（黄绿色）叶绿素b（橙黄色）胡萝卜素叶黄素（黄色）叶绿素（约占3/4，主要吸收红光和蓝紫光）类胡萝卜素（约占1/4，主要吸收蓝紫光）绿叶中的色素叶绿体双层膜基质中有许多由囊状结构堆叠而成的基粒光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质叶绿体是捕获光能、进行光合作用的场所。结构功能温故知新：绿叶中的色素思考：叶绿体中的光合色素捕获光能将通过什么方式转化为什么物质呢？显微镜下的叶绿体自主学习1：阅读课本P102，总结光合作用的概念及方程式？光合作用概念：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。CO2+H2O（CH2O)+O2

光能叶绿体过程（总方程）：表示糖类总结：光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？原料：二氧化碳水产物：有机物(糖类)氧气场所：叶绿体条件：光能多种酶人们是如何发现光合作用过程的呢？一.光合作用的原理1.19世纪末

甲醛→糖

“甲醛说”2.1928年

甲醛不能通过光合作用转化成糖,甲醛对植物有毒。探究光合作用原理的部分实验思考.讨论一.光合作用的原理

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。不能通过光合作用实现3.1937年，英国植物学家希尔希尔反应：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O2结论：水的光解产生氧气；水的光解与糖的合成不是同一个化学反应；暗示着光合作用应该是分阶段进行的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？能够说明。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，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。【问题探讨】实验思路：用放射性同位素标记来研究物质的去路材料：小球藻。处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。光合作用释放O2的O到底是来自H2O，还是CO2，还是二者都有？4.1941年

美国

鲁宾和卡门（同位素示踪法）光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。结果：A为O2，B为18O2；结论：提醒：鲁宾和卡门：相互对照，自变量是标记物质，因变量是O2的同位素情况5.1954年，阿尔农在光照下，叶绿体可合成ATP这一过程总是与水的光解相伴随1957年，阿尔农H2OO2+2H+

+能量光照叶绿体尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系：ADP+PiATP

1946年开始，美国的卡尔文等用放射性同位素14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。资料：卡尔文实验光合产物中有机物的碳来自CO2。结论：小球藻1946年卡尔文实验小球藻小球藻注入14CO2，一段时间后杀死小球藻终止反应,分析产物.

14CO2几分之一秒时5秒时14C314C514C3（14CH2O）14CO214C314C5(14CH2O)同时出现技术：同位素标记法暗反应阶段1.光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？2.每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？自主学习：请自主阅读课本P103-104页，完成以下问题。光反应阶段暗反应阶段区别反应条件反应场所物质变化能量变化联系一.光合作用的原理

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。光合作用过程的示意图暗反应NADPHATP光反应H2OO2(CH2O)CO2ADP+PiNADP+光合作用的过程——光反应阶段类囊体薄膜的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶（氧化型辅酶Ⅱ）（还原型辅酶Ⅱ）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：H2OO2+H+光色素光能能量转化:ATP、NADPH中活跃的化学能ADP+Pi+能量

ATP+H2O酶

NADPH的合成：NADP++H+

NADPH酶ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)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CO2＋C5

2C3酶物质转化ATP、NADPH中活跃的化学能能量转化：

光合作用的过程——暗反应阶段光合作用的全过程叶绿体中的色素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？4.光反应和暗反应的联系？从类囊体薄膜到叶绿体基质。从叶绿体基质到类囊体薄膜。①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量①光反应阶段为暗反应阶段提供ATP和NADPH②暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+叶绿体中的色素还原多种酶参加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP供能2C3C5固定CO2

光反应阶段类囊体的薄膜上暗反应阶段叶绿体基质中光能供能供氢光合作用的过程H2OO2水在光下分解H+NADP+酶NADPH光能→ATP和NADPH中的化学能→

有机物中的稳定化学能考点：场所、色素和酶的分布、元素转移、能量变化、C3、C5、NADPH和ATP的增减小组讨论，问题探究：光合作用中元素的转移①H的转移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的转移：CO2→C3→（CH2O）③O的转移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2光反应和暗反应区别和联系

光反应阶段暗反应阶段（碳反应）场所条件物质变化能量变化联系项目叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质光、色素、酶有光无光都可，多种酶光能→ATP、NADPH中活跃的化学能ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能光反应为暗反应提供ATP和NADPH暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料过程

色素、酶水的光解：2H2O

O2+4H+光ATP的合成：ADP+Pi+能量ATP酶酶NADPH的合成：NADP++H+

NADPH酶CO2的固定：CO2＋C52C3C3的还原：2C3

(CH2O)+C5

酶ATP、NADPH——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+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌CO2+H2O（CH2O）+O2能量

酶二.化能合成作用自养型：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身组成物质，并储存能量一类生物同化作用类型异养型：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存能量的一类生物例如：人、动物、真菌、大多数细菌光能自养型：化能自养型：自养型如：植物、蓝藻、光合细菌硝化细菌、硫细菌、铁细菌1.如图为光合作用过程示意图，下列相关叙述正确的是()（多选）A.结构A中发生能量转化的场所是类囊体薄膜B.结构B中发生的是暗反应过程，会消耗ATPC.结构B中C5转化成C3过程中消耗ATP中的化学能D.如果突然增加CO2供应，短时间内C5的含量将会增加√√解析图中结构A是基粒，在类囊体薄膜上可发生光能转化为活跃化学能的过程，A正确；结构B是叶绿体基质，C5转化成C3的过程为CO2的固定过程，不消耗ATP，ATP只用于C3的还原，C错误；如果突然增加CO2供应，则有利于CO2的固定过程，消耗的C5增多，而C3还原形成C5等的过程基本不受影响，所以短时间内C5的含量将会减少，D错误。课堂小练2.光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。如图