5.4.2 光合作用的原理和应用 课件高一上学期生物人教版必修1

第4节光合作用与能量转化第2课时光合作用的原理第5章细胞的能量供应和利用1、叶绿体的形态一般呈扁平的椭球形或球形。2、叶绿体的结构三、叶绿体的结构适于进行光合作用(光镜下)(电镜下)3.【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100)恩格尔曼的实验一恩格尔曼的实验二阅读资料1，思考讨论：2min1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？2.恩格尔曼在选材、实验设计上有何巧妙之处？3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？需氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位恩格尔曼的实验实验一叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气2.恩格尔曼在选材、实验设计上有何巧妙之处？设计： 选材：水绵：

好氧细菌：无空气的黑暗环境：讨论：1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？极细的光束：暴露阳光下：叶绿体螺旋带状，易观察

可确定氧气产生部位排除O2和光的干扰叶绿体上有光与无光对照局部有光与完全曝光对照恩格尔曼的实验二讨论：3.为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？光合色素主要吸收红光和蓝紫光；在此波长照射下，叶绿体会释放氧气多4.综上所述，你认为叶绿体有何功能？捕获光能、进行光合作用

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。叶绿体适应于光合作用的结构基础：1.叶绿体内众多的基粒和类囊体，增大叶绿体内的膜表面积；极大地扩展了受光的面积2.类囊体薄膜上分布了吸收光能的4种色素3.类囊体薄膜和叶绿体基质中含有与光合作用有关的酶P101最后一段光合作用的场所只能是叶绿体吗？三、叶绿体的结构适于进行光合作用

蓝细菌、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用。光合作用：绿色植物通过

，利用光能，把

转化成储存着能量的

，并释放出

的过程。叶绿体CO2和H2OO2有机物自主阅读课本P102思考.讨论，完成资料后的4个讨论：1、希尔的实验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？为什么？2、希尔的实验能否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？为什么？3、分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？4、尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系探究光合作用原理的部分实验四、探索光合作用原理的部分实验

甲醛不能通过光合作用转化成糖甲醛对植物有毒(甲醛CH2O)初步判断：氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。19世纪末1928年四、探索光合作用原理的部分实验1937年希尔反应结果：叶绿体有O2释放推测：叶绿体中水的光解产生了氧气。离体的叶绿体悬浮液（有H2O，没有CO2）铁盐（或其他氧化剂）O2希尔的实验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，反应体系中还可能存在其他氧元素供体。希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。四、探索光合作用原理的部分实验1941年鲁宾和卡门实验结论：光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。小球藻悬浊液CO2H2OC18O2H218O18O2O2甲组乙组同位素标记法指标：检测相对分子质量判断：O2（32）、18O2（36）注意：不能通过检测放射性判断：18O2是无放射性的同位素四、探索光合作用原理的部分实验1954年阿尔农实验1957年叶绿体合成ATP的过程，总是与水的光解相伴随。光照下，叶绿体可合成ATP。发现：H2OO2+NADPH+能量光照叶绿体ADP+Pi

ATP五、光合作用的过程根据是否需要光能，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。暗反应光反应ATPNADPH光能类囊体上的光合色素O2H2O水的光解H+、eADP+PiNADP+CO22C3C5(CH2O)多种酶参加催化还原固定酶酶供氢供能供能结合图5—15，自主阅读P103-104，并思考3min

1.光反应、暗反应的场所是什么？2.进行光反应、暗反应需要什么条件？3.光反应、暗反应过程中有什么物质变化?（用方程式的方式表示）4.光反应、暗反应过程中有什么能量变化？5.光反应、暗反应的各种产物有何去向？五、光合作用的过程五、光合作用的过程1、光反应阶段条件：光、色素、多种酶场所：叶绿体类囊体薄膜物质转化：水的光解：ATP的合成：2H2OO2+4H++4e-

光色素ADP+Pi+能量ATP酶NADPH的合成：NADP++H++2e-NADPH酶光能能量转化:产物：O2、NADPH、ATPATP、NADPH中活跃的化学能NADP+：氧化型辅酶ⅡNADPH：还原型辅酶Ⅱ光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。类囊体上的光合色素光能NADP+NADPHADP+Pi酶ATPO2水在光下分解H+、e-H2OADP＋PiATP类囊体腔16特殊状态的叶绿素a水e光子H+浓度差e2e＋NADP＋＋H+→NADPHADP＋Pi→ATPH2O→1/2O2＋2H+＋2e光知识拓展：光反应具体过程17ADP＋Pi→ATP

光光反应的物质变化：光反应的能量变化：光能电能H+势能NADPH和

ATP中活跃的化学能NADP＋＋H+＋2e→NADPH知识拓展：光反应具体过程五、光合作用的过程条件：ATP、NADPH，需要多种酶场所：叶绿体基质物质转化：CO2的固定：C3的还原：能量转化:产物：（CH2O）、ADP、Pi、C5、NADP+CO2＋C52C3酶2C3+NADPH（CH2O）+C5ATPADP+Pi酶ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能ATP水解：2、暗反应阶段CO2

固定2C3NADP+酶NADPH能量ADP+Pi酶ATP能量还原(CH2O)淀粉、蔗糖供氢多种酶参与催化C5光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。五、光合作用的过程能量变化：光能→ATP和NADPH中活跃化学能→糖类等有机物中稳定化学能物质联系：①光反应阶段为暗反应阶段提供

，

②暗反应阶段为光反应阶段提供

原料。ATP和NADPHADP、Pi和NADP+

思考：1.暗反应能在无光的环境中长期进行吗？2.光合作用中元素的转移①H的转移：②C的转移：③O的转移：H2O→NADPH→(CH2O)CO2→C3→（CH2O）CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

拓展一：CO2是如何转变为糖类的呢？卡尔文用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性（放射性）同位素标记法现象1：向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物，有三碳化合物（C3）和六碳糖(C6)现象2：反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到含有放射性的六碳糖(C6)现象3：缩短光照时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中在一种三碳化合物（C3）缩短反应时间14CO2→14C3→（14CH2O）条件变化C3C5NADPH和ATP(CH2O)光照变强，CO2供应不变光照不变，CO2供应减少规律总结：①C3和C5的变化

；②NADPH、ATP的变化

；③(CH2O)变化：对光合作用不利，(CH2O)合成

，反之则

。相反一致增多减少增多减少增多增多减少增多增多减少3.分析光合作用的过程——物质变化规律（短时间）Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原拓展二：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：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。

2NH3+3O2