5.4.2光合作用的原理和应用课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

5.4.2 光合作用与能量转化 二、光合作用的原理和应用 O2 CH2O H2O CO2 太阳能 类囊体 叶绿体基质 1 类囊体 色素 酶 温故知新 在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子， 在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器。 光合作用 绿色植物通过 ，利用 ，将 转 化成 ，并且释放出 的过程。 1.概念： 叶绿体 光能 二氧化碳和水 储存着能量的有机物 氧气 2.反应式： 注：（CH2O）表示糖类， 光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖.(P104) CO2 + H2O （CH2O)+O2 光能 叶绿体 叶绿体是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？ 光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ 探索光合作用原理的部分实验 1：19世纪末 CO2 O2 C + H2O 甲醛 (CH2O) 2:1928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。 一、光合作用的原理 3、1937年，希尔 O2全部来自于H2O吗？ 水的光解产生氧气。 结论： 像这样，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称作希尔反应。 离体的叶绿体 悬浮液 思考：光合作用生成的O2中的氧元素到底来自H2O还是CO2？如何设计实 验进行探究？ 同位素示踪法 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。 讨论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？ 讨论1 能说明O2全部来自于H2O吗？ 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。 结论：光合作用释放的氧全部来自水,而并不来源于CO2 CO2 H2O 同位素标记法 C18O2 H218O 18O2 O2 甲组 乙组 4、1941年 鲁宾和卡门 对比实验 相互对照 光照射下的小球藻悬液 资料4：1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，当向反应体系供 给ADP、Pi时，会有ATP产生。同样方法处理四只试管，只有1号有 ATP产生。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 讨论4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 H2O O2 + H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 思考：从该实验，你能得出什么结论？ ATP的合成场所：类囊体；合成条件：需光（酶） 阿尔农发现，在黑暗条件下，只要供给了ATP和NADPH，叶绿体就能 将CO2转化为糖类，同时ATP和NADPH含量急剧下降。 1、卡尔文循环呈现有机物的形成过程，与前面水的光解产生氧气 过程是否存在一定联系？ 2、ATP和NADPH参与生成C5和C6的过程。那光能是经过怎样的转化 储存到糖类中的？ 水的光解为卡 尔文循环提供 了ATP和NADPH 光能首先被光合色素吸收，转化成ATP、NADPH中的化学能， 再转移到糖类等有机物中。 资料6： H2O O2 + H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP NADP+ + H+ + e NADPH 9 4.总结： 通过以上实验得出：光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一化学反应，而是分成光反应和暗反应两个阶段。 资料5： 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做了这样的实验： 情境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）、五碳化合物（C5）和 六碳糖(C6)。 （小球藻是一种单细胞的绿藻） 如何确定二氧化碳中的C先转移到 C3、C5和C6中的哪个化合物呢？ 缩短反应时间 情境2：反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的C5化合 物和C6化合物。缩短工作时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中 在一种C3化合物上。 资料5： 卡尔文等用小球藻做了这样的实验： 1、大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径。 CO2 C3 (CH2O) C5 2、CO