第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理-【大鹏生物】高中新教材精品课生物必修1 分子与细胞 课件

第4讲 光合作用与能量转化 第2课时　光合作用的原理 第5章 细胞的能量供应和利用 [ 学习目标 ]　 1.说明光合作用以及对它的认识过程。 2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。 [ 教材梳理 ] 1．光合作用的概念 2．光合作用的反应式 化学反应式：CO2＋H2O (CH2O)＋O2。 光能 叶绿体 3．探索光合作用原理的部分实验 时间/发现者 内容 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 1937年希尔 (英国) 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氧气 1941年鲁宾、卡门(美国) 用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源， H218O＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→植物→O2， 得出光合作用释放的氧全部来自水 1954、1957年阿尔农(美国) 在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随 4.光合作用过程 (1)光反应阶段 ①条件：有光。 ②场所：类囊体薄膜。 4.光合作用过程 ③物质变化 a．将H2O分解为氧和H＋，其中H＋与NADP＋结合形成NADPH。 b．使ADP和Pi反应形成ATP。 ④能量变化：将光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。 (2)暗反应阶段 ①条件：有没有光都能进行。 ②场所：叶绿体基质。 ③过程(卡尔文循环) a．CO2的固定：C5＋CO2 2C3。 b．C3的还原：2C3 (CH2O)＋C5。 ④能量变化：NADPH、ATP中活跃的化学能变为有机物中稳定的化学能。 ATP、NADPH 酶 酶 (3)光反应与暗反应之间的联系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP， 暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP＋。 9 一、光合作用原理的探索实验分析 1．光合作用的反应式如下，O2是来自H2O还是来自CO2，请据实验结果进行分析。 CO2＋H2O (CH2O)＋O2 [ 核心探讨 ] 光能 叶绿体 10 ④结果：A为O2，B为18O2。 ⑤结论：光合作用产生的O2来自H2O，不来自CO2。 (1)实验一：鲁宾和卡门实验 ①实验思路：用同位素示踪法来研究物质的去路。 ②材料：小球藻。 ③处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。 11 (2)实验二：希尔实验 ①实验思路：施加单一变量进行研究。 ②材料：离体叶绿体。 ③处理：给离体叶绿体悬浮液加入氧化剂，不通入CO2，给予光照。 ④结果：叶绿体有O2释放。 ⑤推测：叶绿体中H2O光解产生氧气。 ⑥延伸思考 a．希尔反应中在离体叶绿体悬浮液中加入了氧化剂，这样做的目的是什么呢？ 提示　结合H2O分解产生的2H＋和2e－。 b．氧化剂起了什么作用呢？(用化学反应式表示) 提示　NADP＋＋2H＋＋2e－ NADPH＋H＋。 酶 12 2．光合作用中能量的转化 实验三：阿尔农实验1 (1)材料：离体叶绿体。 (2)处理：加入ADP、Pi，给予光照。 (3)结果：叶绿体生成ATP，且同时水光解产生氧气。 (4)结论：光照下，水光解的同时ADP和Pi合成ATP。 13 3．产物糖类的生成 (1)实验四：阿尔农实验2 ①材料：离体叶绿体。 ②处理：供给ATP、NADPH和CO2，黑暗条件。 ③结果：离体叶绿体中有糖类生成。 ④结论：黑暗条件下，CO2合成糖类需要ATP和NADPH。 14 (2)实验五：卡尔文实验1 ①实验思路：同位素标记14CO2，研究碳的转移途径。 ②材料：小球藻。 ③处理：光照、提供14CO2；不同时间(几十秒内、几秒内、1秒以内)把小球藻放入煮沸的酒精中，立刻杀死小球藻再纸层析分离，最后鉴定放射性物质。 ④结果：先出现14C3，最后出现14C5和14C6。 ⑤结论(请用符号和箭头表示)： 15 4．探索C5和C3的关系 (1)实验六：卡尔文实验2 (2)实验现象：如果光照下突然中断CO2供应，C3急剧减少而C5增加；突然停止光照，C3浓度急速升高而C5的浓度急速降低。 (3)结论： C3与C5之间是相互循环的。 16 二、光合作用过程分析 比较项目 光反应阶段 暗反应阶段 区别 反应场所 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体的基质中 反应速度 较快 较缓慢 与光的关系 必须在光下进行 不需要叶