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

光合作用与能量转化 光合作用的原理和应用 一、光合作用的概念 是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水 转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 化学反应式： 光能 C02+H20 (CH20)+02 叶绿体 二、光合作用的原理co_2+H2O而绿体(CH_2O)+O_2 1.探索光合作用原理的部分实验 （1）19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，C0_2中的C和O被分 开，O_2被释放，C和H_20结合成甲醛，甲醛分子缩合成糖。 0 C＋H_2O—HH―(CH_2O) （2)1928年，科学家发现，甲醛对植物有毒害作用，并且甲醛不能 通过光合作用转化成糖。________ (3)1937年，英国植物学家希尔(R.HiII)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H20,没有C02),在光照下可 以释放出氧气。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。 思考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 的氧气中的元素全部来自水？ 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它物质的干扰，也并没有直 接观察到氧元素的转移。 思考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 H20,没有C02,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。 (4)1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪 的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用160的同位素10分别标记 H20和C02,使它们分别变成H2180和C1802。然后，进行了两组实验：第一组 给植物提供H20和C1802,第二组实验给同种植物提供H2180和C02。在其它条 件相同的情况下，第一组释放的氧气都是02.第二组释放的都是102. 思考3：分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？ 光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于H0,而并不来源于C02 (5)1954年，美国科学家阿尔农(D.Arnon)发现，在光照下，叶绿体 可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 思考4：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 光照 H20 叶绿体 O2+NADPH+能量 酶 ADP+Pi+能量 ATP (5)20世纪40年代，美国科学家卡尔文(M.Calvin,1911-1997)等 用小球藻（一种单细胞的绿藻）做实验：用14℃标记C02,供小球藻进 行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了C02中的碳在光合作 用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。 14C02→14℃3→（14CH20) 2.光合作用过程 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为 光反应和暗反应两个阶段。 光反应 光合作用的第一阶段，必须 有光才能进行。 暗反应 光合作用的第二阶段，有没 有光都可以进行。 H20=0_2=_天指三碳化合物—磷酸节油破 是指五碳化合 色素物—核酮糖-|， 眼、NADP+”多种酶-二磷酸(RuBp) 光反应--______暗反应 ①光反应阶段 类囊体膜 酶 H20 Pi +ADP ATP NADP+ 氧化型辅酶川 场所：叶绿体的类囊体薄膜上 NADPH还原型辅酶II 条件：光、色素、酶 水的光解：2H20光能 02 物质 +4NADPH 变化 ATP的合成：ADP+Pi十能量（光能）酶ATP 能量变化光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ②暗反应阶段 条件：NADPH、ATP、酶场所：叶绿体的基质中 物质 c0,的因定：00十C,蓝20 变化 C3的还原：2C ATP、NADPH 酶 (CH20)+C5 糖类 能量 ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 变化 三碳化合物2C3 ATP 叶绿体基质 C02 C02的 固定 多种酶 NADPH 五碳化合物 Cs 糖类(CH20)