5.4 光合作用与能量转化 课件-2022-2023学年高一年级生物人教版必修1

光合作用的原理和应用 邯郸市第二中学 张维博 植物是如何长大的？ 植物生长需要什么物质和条件？ 植物光合作用在哪里进行？ 植物光合作用产生了什么物质？ 光合作用1视频 光合作用: 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，并且释放氧气的过程。 光合作用的原理 氧气是如何产生的？ 有机物是如何产生的？ 光能是如何转变为化学能的？ 01 03 02 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(CH2O)，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。 甲醛会与植物细胞的超氧化物歧化酶结合，使这些关键的蛋白失去活性，进一步破坏细胞膜结构。 你觉得用目前流行的用绿萝吸附装修残留甲醛的方法，有科学依据吗？ 氧气是如何产生的？ 希尔反应: 4Fe3+ +2H 2O 4Fe2+ + O2+4H+ 光 在光照下，离体的叶绿体能将含有三价铁的化合物（如草酸铁）还原为二价铁的化合物，并释放氧气。 许多物质如苯醌、NADP+、二氯酚靛酚等都可以作为希尔反应的电子受体，它们也被称为希尔氧化剂。 希尔还首次从叶绿体中分离出铁氧还蛋白和几种细胞色素。1960年希尔和F.本多尔共同提出“Z-图式假说”，为光合作用电子传递途径指明了道路。 植物放出氧气是水在光下被分解、氧化产生的，水是H+和电子供体。 叶绿体的类囊体上有光合作用的电子传递途径。 植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水吗？ 希尔反应 希尔反应视频 E C18O2+H2O CO2+H218O 鲁宾、卡门实验： 光合作用产生的氧气全部来自于水 同位素标记 16O-18O O2 有机物原意是指来自生物体的物质，所有的生命体都含有有机物，生物体的新陈代谢都涉及有机物的转化。 狭义的有机物主要指由碳元素、氢元素组成，一定含碳的化合物 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等，用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了如下实验：用经过14C标记的CO2供小球藻光合作用，追踪放射性14C 的去向，经过近10年的探索，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。 有机物是如何产生的？ 卡尔文循环 卡尔文鉴定出20余种带有C标记的化合物，确定CO2的受体是核酮糖-1、5-二磷酸(C5H12O11P2)，发现碳同化的初级产物是3-磷酸甘油酸（C3H7O7P)。这个过程叫做CO2的固定。 在有关酶的催化下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些C3在酶的作用下经过一系列反应转化为糖类，另一些经一系列变化又形成C5。 这些C5 又可以参与CO2 的固定。 同位素标记 14C 卡尔文也证明碳同化的过程需要消耗ATP与NADPH. 1954年美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可以合成ATP，1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 葡萄糖等有机物中稳定的化学能 光能如何转化为有机物中的化学能? 光合作用的原理 光合作用3D 视频 光反应 暗反应 所需条件 光照 无需光照 进行场所 类囊体膜 叶绿体基质 物质变化 水的光解： 2H2O 4e+4H++O2 NADPH与ATP形成: NADP++2e+ H+ 酶 NADPH ADP+Pi+能量 酶 ATP CO2的固定： CO2+C5 酶 2C3 C3 的还原： 2C3 酶 ATP NADPH C5+(CH2O) 能量转化 光能 ATP 和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 联系 光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分 光合作用的原理 O2 NADPH ATP NADP+ ADP+Pi 2C3 C5 （2021年广东卷）在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是（ ） A．Rubisco存在于细胞质基质中 B．激活Rubisco需要黑暗条件 C．Rubisco催化CO2固定需要ATP D．Rubisco催化C5和CO2结合 习题练习 D 习题练习 (2021湖南高考真题）图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题： （1）图b表示图a中的______结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，最终转化为______和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低．暗反应速率减慢，叶绿体中电子受