5.4.2 光合作用的原理和应用-【互动课堂】2023-2024学年高一生物优质课件（人教版2019必修1）

5.4.2 光合作用的原理和应用 绿叶海蛞蝓（海天牛） 吞食了滨海无隔藻的绿叶海蛞蝓，能够“盗取”藻类细胞中的叶绿体，进行光合作用，供给生命维持9个月。 思考 光合作用是怎样进行的？ 光合作用的原理 光合作用的概念 光合作用的过程 （蓝绿色） 叶绿素a （黄绿色） 叶绿素b （橙黄色） 胡萝卜素 叶 黄 素 （黄 色） 叶 绿 素 （约占3/4，主要吸收红光和蓝紫光） 类胡萝卜素 （约占1/4，主要吸收蓝紫光） 绿叶中的色素 叶绿体 双层膜 基质中有许多由囊状结构堆叠而成的基粒 光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质 温故知新 光合作用的概念 CO2+H2O 叶绿体 光能 （CH2O）+O2 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。 原料 动力 场所 产物 一部分是淀粉，一部分是蔗糖，蔗糖可进入筛管，通过韧皮部运输到植株各处 1、叶绿体如何将光能转化为化学能？ 2、光合作用如何将化学能储存在糖类等有机物中的？ 3、光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ 思考 探索光合作用原理的部分实验 1、19世纪末：甲醛→糖 2、1928年：甲醛不能通过光合作用转化为糖 甲醛对植物有毒 结论：“光合作用产生的氧气全部来自于二氧化碳”可能是错误的。 为了弄清氧气是否全部来自CO2，人们提出了“甲醛说”： 3、1937 年，英国植物学家希尔： 探索光合作用原理的部分实验 光照 希尔反应：离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 那么，光和作用产生的氧气来自哪里呢？： 结论：氧气可以来自水中的氧。 3、希尔反应： 讨论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氧元素全部都来自水？ 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？ 探索光合作用原理的部分实验 不能说明。希尔的实验未排除叶绿体中其他物质的干扰，并未直接观察氧元素的转移。 能说明。希尔反应是将叶绿体置于悬浮液中完成，悬浮液中有水，无合成糖的另一种必需原料---CO2，所以该实验说明水的光解并未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过程。 探索光合作用原理的部分实验 O2 18O2 C18O2 H2O CO2 H218O 光照射下的小球藻悬浮液 4、1941年，鲁宾、卡门实验，用同位素示踪的方法： 结论： 光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而不来源于CO2。 为了弄清氧气是全部来自水还是部分来自水部分来CO2，进行了同位素示踪实验： 5、美国科学家阿尔农 1954年发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。 1957年发现，这一过程总是与水的光解（希尔反应）相伴随。 探索光合作用原理的部分实验 讨论. 尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 年代 科学家 结论 1771 普利斯特利 植物可以更新空气 1779 英格豪斯 只有在光照下绿叶才可以更新空气 1845 R．梅耶 植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来 1864 萨克斯 绿色叶片光合作用产生淀粉 1881 恩格尔曼 氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用的场所 1941 鲁宾和卡门 光合作用释放的氧来自水 20世纪40代 卡尔文 光合产物中有机物的碳来自CO2 探索光合作用原理的其他实验 类囊体 叶绿体基质 ADP+Pi ATP 酶 NADPH NADP+ 酶 H+ H2O O2 光合作用的过程---光反应 NADPH：还原型辅酶II，活泼的还原剂 NADP+：氧化型辅酶II 光合作用的过程---光反应 条件 ： 光、色素、酶 场所： 物质变化 水的光解： ATP的合成： 叶绿体类囊体薄膜上 光能 能量转变： ATP中和NADPH中的化学能 产物： O2、NADPH、ATP H2O NADPH+O2 光 ADP＋Pi +光能 ATP 酶 光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？ 思考 卡尔文 1961年诺贝尔化学奖得主 卡尔文循环 用放射性同位素14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C转化成有机物中的碳，这一途径称为卡尔文循环 类囊体 O2 光反应 NADPH ADP+Pi NADP＋ 叶绿体基质 （CH2O) 暗反应 2C3 C5 C3：三碳化合物=3-磷酸甘油酸 C5：五碳化合物=核酮糖-1，5-二磷酸=RuBP ATP 光合作用的过程---暗反应/碳反应/卡尔文循环 C3：三碳化合物=3-磷酸甘油酸 C5：五碳化合物=核酮糖-1，5-二磷酸=RuBP 光合作用