5.4.2光合作用的原理和应用课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

5.4 光合作用与能量转化 二、 光合作用的原理和作用 绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢? 太阳能 太阳的光能又是 通过什么途径进 入植物体内的? 地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物。 地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.11*10^18KJ,这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。 光合作用 CO2+H2O 叶绿体 光能 (CH2O)+O2 光合作用是指绿色植物通过_,利用_,将_转化成储存着能量的_,并且释放出_的过程。 叶绿体 光能 二氧化碳和水 有机物 氧气 ②反应式: 一、光合作用概念 ①概念: ③实质: 合成有机物,储存能量 二、光合作用的原理 1.探究光合作用原理的部分实验 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,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。 资料1 不能通过光合作用实现 资料2:希尔反应 1.希尔的实验结论? 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? 水的光解产生氧气。 是,因为悬浮液中无CO2,糖类合成需要CO2的C元素。暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 O2 的O全部来自于H2O? 实验结论: H2O H218O CO2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 资料3:鲁宾和卡门实验 实验方法: 同位素示踪(标记 )法 实验目的: 研究光合作用中氧气的来源 第一组 第二组 C18O2 处理: 现象: 相互对照实验(即对比实验) 光合作用释放的氧全部来自水,而并不来源于CO2 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。 资料4:阿尔农实验 光照 ATP 水 光解 O2 综合上述实验表明, 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。 实际上,光合作用包括一系列的化学反应 2.光合作用的过程 根据是否需要_,这些化学反应可以概括地分为_和_(现在也称为碳反应)两个阶段。 光能 光反应 暗反应 (1)光反应 类囊体薄膜 的色素 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 (氧化型 辅酶Ⅱ) (还原型 辅酶Ⅱ) 条件: 光、色素、多种酶 场所: 类囊体薄膜 物质变化 水的光解: ATP的合成: H2O O2 + H+ + e- 光 色素 光能 能量变化: ATP、NADPH中活跃的化学能 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 NADPH的合成: NADP+ + H+ + e- NADPH 酶 (2)暗反应 ADP+Pi ATP NADP+ 能量 C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 能量 条件: 场所: 叶绿体基质 有光无光都可以,多种酶等 CO2的固定: C3的还原: 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH 有机物中稳定的化学能 CO2+C5 2C3 酶 物质变化 ATP、NADPH中活跃的化学能 能量变化: (3)光合作用的全过程 叶绿体 中的色素 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 酶 类囊体薄膜 叶绿体基质 可见光 3.ATP、NADPH的作用? ATP:为C3的还原提供能量 NADPH:①在C3的还原中作还原剂;②为C3的还原提供能量 小组讨论,问题探究:3、光合作用中元素的转移 ①H的转移: H2O→ → ②C的转移: CO2→ → ③O的转移: CO2→ → H2O→ CO2 + H2O 光能 叶绿体 (CH2O)+ O2 NADPH (CH2O ) C3 (CH2O) C3 (CH2O) O2 4、光反应与暗反应的比较 反应阶段 反应部位 反应条件 物质变化 能量变化 联 系 光合作用实质 光反应 暗反应 类囊体薄膜 叶绿体基质 必须有光、光合色素、酶 有光或无光均可,多种酶等 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→稳定的化学能 光反应为暗反应提供ATP和[H],暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+ 把无机物转变成有机物,把光能转变成化学能贮存起来 5、条件骤变对光合作用中各物质的影响