5.4光合作用和能量转化课件高一上学期生物人教版必修1

二、叶绿体的结构适用于进行光合作用1.叶绿体结构基质基粒内膜外膜外膜内膜由囊状结构的类囊体堆叠而成含与光合作用有关的色素和酶含少量DNA、RNA、与光合作用有关的酶构成：成分：双层膜基粒基质：二、叶绿体的结构适用于进行光合作用2.叶绿体的功能恩格尔曼水绵和需氧型细菌放在没有空气的黑暗小室内（1881年）用极细的光束照射好氧菌只集中在叶绿体被光束照射到的地方。把装置放在光下好氧菌集中在叶绿体所有受光部位。氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。实验结论：叶绿体的功能

继续实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。恩格尔曼第二个实验装置图用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。结论：叶绿体的功能2.恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处?实验材料的选择妙：水绵，不仅具有细而长的带状叶绿体，而且呈螺旋带状分布在细胞中，便于观察；排出干扰的方法妙：没有空气的黑暗环境排出了环境中氧气和光的干扰；观测指标的设计妙：通过需养细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出释放氧气的部位；实验对照的设计妙：用极细的光束点投射，叶绿体上课分为获得光照部位和无光照部位，相当于一组对照实验，进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。叶绿体的结构原理过程易溶于有机溶剂取材→研磨→过滤→收集在层析液中的溶解度不同，溶解度高的扩散速度快制备滤纸条→画滤液细线→分离色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素b叶黄素胡萝卜素光合作用的场所提取分离叶绿体的功能决定基粒内膜外膜基质平滑吸收光能功能色素结果叶绿素a种类3/41/4课堂小结课前复习：1.提取色素的原理2.分离色素的原理3.二氧化硅、碳酸钙的作用？提取色素需要向研钵中加入哪些物质？4.过滤不用滤纸的原因？5.滤纸条下端减去两角的原因？6.滤液细线的要求？原因？重复画两到三次的原因？7.滤液细线不能触及层析液的原因？8.滤纸条上从上至下的色素带分别是？9.色素在层析液中的溶解度？色素的含量？10.色素吸收的光分别是？第5章细胞的能量供应和利用第4节光合作用的原理第2课时概念：指绿色植物通过

，利用光能，把

转化成储存着能量的有机物，并且释放出

的过程。

反应式：

。

叶绿体

二氧化碳和水

氧气

场所条件产物原料CO2+H2O

(CH2O)+O2叶绿体光能光合作用释放的氧气是来自原料中的水还是二氧化碳呢？

我们先来分析科学家做过的一些实验。光合作用的概念及反应式1.1光合作用原理的探索实验1.2

资料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探讨一

光合作用中O2产生的探索资料2：1937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(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出O2。(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Fe3+得电子Fe2+资料2

1937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(如Fe3＋，悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出O2。(2)希尔实验可以证明氧气来自水，能否确定氧气全部来自水？(3)若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？不能，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。可以采用同位素示踪法，用18O分别标记H2O和CO2进行实验。资料3

1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法研究了光合作用中O2的来源，他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2，然后进行了两组实验：对比实验(4)图中A物质和B物质的相对分子质量之比是多少?图中A、B物质是氧气,均来自反应物中的H2O。A、B物质分别为O2、18O2,二者的相对分子质量之比为32∶36＝8∶9。(5)实验结论:光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自

水⁠。水资料4：1954年，美国科学家阿尔农等用游离的叶绿体做实验。在给叶绿体光照时发现，当向反应体系供给ADP、Pi时，体系中就会有ATP的产生。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。(6)根据资料4中实验，你可以得出什么结论？光照条件下，水光解的同时，ADP和Pi合成ATP。(7)尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。H2OO2

＋NADPH

＋能量光能叶绿体ADP＋Pi＋

ATP资料5：美国的卡尔文用小球藻进行实验,将其装在一个透明的密闭容器中,他向密闭容器中通入14CO2,当反应进行到5s时,14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,将反应时间缩短到0.5s时,14C出现在一种三碳化合物(C3)中。经9年左右的时间,他终于弄清了光合作用中暗反应的碳循环途径。请用符号和箭头表示碳的转移途径。探讨三

光合作用中有机物产生1.研究碳的转移途径光合作用过程的示意图根据是否需要光能，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。H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2OO2+H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能转变为ATP、NADPH中活跃的化学能场所：条件：物质变化能量变化H+NADPH的合成：H++NADP+

NADPHNADP++NADPH氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ色素光反应2.1CO2

C5

五碳化合物

CO2的固定三碳化合物2C3叶绿体基质多种酶糖类ATPNADPH(CH2O)C3的还原叶绿体的基质中场所：NADPH、ATP、酶条件：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP

ADP+Pi

ATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)酶糖类物质变化能量变化：NADP+NADPH暗反应2.2尝试构建光合作用过程模型ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2

光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质中水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的还原活跃化学能光能活跃化学能有机物中稳定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+

。联系3光反应与暗反应的比较讨论

光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系？物质方面：光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、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。①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量。思考1：NADPH和ATP的移动途径是什么？从类囊体薄膜到叶绿体基质。思考2：NADP+和ADP的移动途径呢？从叶绿体基质到类囊体薄膜。思考3：NADPH的作用？讨论：叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化?条件C3C5NADPH和ATP(CH2O)停止光照CO2供应不变光照不变停止CO2供应

增加减少增加减少减少减少减少增加色素分子可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPHt浓度012－－C5C3t浓度012－－C3C5能够利用体外环境中的NH3氧化时所释放的能量来制造有机物。电子显微镜下的一种硝化细菌(放大5000倍)在自然界中，除了光合作用，还有另外一种制造有机物的方式。能利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物。即化能合成作用。硝化细菌：2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌6CO2+12H2O