5.4 光合作用与能量转化（第2课时）-【课堂优选】2023-2024学年高一生物上学期精品课件（人教版2019必修1）

第5章 细胞的能量供应与应用 第4节 光合作用与能量转化 第2课时 　　光合作用是指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，并且释放出氧气的过程。 光能 CO2 +H2O （CH2O） +O2 叶绿体 概念 场所 产物 条件 原料 一、光合作用的原理和应用 叶绿体如何将光能转化为化学能？ 光合作用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？ 2 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，_____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 1937年希尔 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______ 1941年鲁宾、卡门 1954年阿尔农 在光照下，叶绿体可合成______，这一过程总是与_________相伴随 O2 氧气 水 ATP 水的光解 2 光合作用的探索历程 （课本P102思考讨论） 上述实验表明，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个化学反应，而是分阶段进行的。P103 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒 H-COH(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。 （一）探索光合作用原理的部分实验： 19世纪末 1928年 1937年 希尔反应 实验思路：施加单一变量进行研究 材料：离体叶绿体 结果：叶绿体有O2释放 推测：叶绿体中H2O光解产生氧气。 （水的光解） 离体的叶绿体悬浮液 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。 （一）探索光合作用原理的部分实验： 5 1941年 鲁宾和卡门实验 实验思路：用放射性同位素标记来研究物质的去路 结论：光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。 小球藻悬浊液 CO2 H2O C18O2 H218O 18O2 O2 甲组 乙组 同位素标记法 （一）探索光合作用原理的部分实验： 6 1946年 卡尔文循环 实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程 材料：小球藻 处理：提供光照、14CO2 现象：放射性先出现在14C3，最后出现在14C5、（14CH2O） 14CO2 14C3 (14CH2O) C5 C5 2C3 还原的C3 CO2 （CH2O） 多种酶 处理①：光照下，突然中断CO2供应 现象①：C3急剧减少而C5量增加 处理②：充足CO2供应下，突然停止光照 现象②：C3浓度急速升高而C5的浓度急速降低 结论：C3与C5之间是相互循环的 结论：光合产物中有机物的碳来自CO2. 7 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。 H2O O2 + NADPH(H+) + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 材料： 处理： 加入ADP、Pi，给予光照 结果： 叶绿体生成ATP，且同时水光解产生氧气 光照下，水光解同时ADP和Pi合成ATP。 结论： 离体叶绿体 8 1.下列关于探究光合作用原理实验的叙述,错误的是(　) A.恩格尔曼利用水绵和好氧细菌为材料,证明光合作用的场所是叶绿体 B.希尔证明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光 解,产生氧气 C.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2,证明光合作 用产生的氧来自水 D.阿尔农发现水的光解过程产生ATP D 小试牛刀 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。 （二）光合作用的过程： 10 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： 2H2O O2 + 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、ATP ATP、NADPH中活跃的化学能 H+：质子氢 NADP+：氧化型辅酶Ⅱ NADPH：还原型辅酶Ⅱ