5.4光合作用的原理和应用第2课时课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化(第2课时) ——光合作用的原理和应用 本节聚焦 光合作用是怎样进行的? 光合作用过程中物质变化与能量变化有什么关系? 1 光合作用的原理和应用 CO2 + H2O (CH2O) O2 + 光能 叶绿体 叶绿体 光能 光合作用: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。 实质: 合成有机物,储存能量 物质变化 有机物如何合成?释放的氧气是来源于水还是二氧化碳? 能量变化 叶绿体如何将光能转化为化学能? 2 思考 讨论 探究光合作用原理的部分实验 资料1 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。 CO2 O2 释放 C+ H2O 甲醛 多个 缩合 糖(CH2O) 图 文 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。 CO2分子的C和O被分开,O2被释放 C与H2O结合成甲醛 甲醛分子缩合成糖。 字 3 任务:阅读教材光合作用原理的探索历程,并回答以下问题。 思考 讨论 探究光合作用原理的部分实验 资料2 讨论1: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。氧气产生和糖类合成不是同一个化学反应,而是分阶段进行的。 讨论2:希尔反应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? 不能说明,反应体系中可以还存在其他氧元素供体,该实验没有排除叶绿体滤液中其它物质的干扰,也并没有直接观察到氧元素的转移。 2+ 叶绿体 希尔实验 图 4 思考 讨论 探究光合作用原理的部分实验 C18O2 CO2 H2O H218O 光照下的球藻悬液 A B O2 18O2 讨论3:分析鲁宾和卡门做的实验,可以得出什么结论? 光合作用释放的氧全部来自水,而并不来源于CO2 资料3 鲁宾和卡门的实验 C18O2+H2O O2 CO2+H218O 18O2 图 5 ①1954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。 ②水分解为氧和H+的同时,被叶绿体夺去两个电子。电子经过传递,可用于NADP+与H+结合形成NADPH 讨论4:尝试用示意图表示出水的光解过程中物质变化 ADP+Pi+能量 ATP NADP++H++2e NADPH H2O 1/2O2 +2H++2e 光 NADP+: 氧化型辅酶 NADPH:还原型辅酶 资料4 思考 讨论 探究光合作用原理的部分实验 图 6 资料5 卡尔文实验(P104) 用14C标记的CO2供小球藻实验,追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。 1961年12月10日获第61届诺贝尔化学奖 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:光照、提供14CO2;不同时间杀死小球藻,再纸层析分离,最后鉴定放射性物质。 思考 讨论 探究光合作用原理的部分实验 7 C5 CO2 C3 C6 结果: 先出现14C3,最后出现14C5、14C6 结论: 三碳化合物 其他中间产物 5秒后 60秒后 资料5 卡尔文实验 实验现象: 如果光照下突然中断CO2供应,C3急剧减少而C5量增加;突然停止光照,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。 C5 2C3 还原的C3 CO2 (CH2O) 多种酶 思考 讨论 探究光合作用原理的部分实验 图 8 任务:结合以上实验写出光合作用过程各元素的转移途径 光能叶绿体 CO2 + H2O * (CH2O) + O2 * 1.光合作用过程 (1)光合作用分为哪几个阶段?分类依据是什么? (2)每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何? 光合作用 光能 光反应阶段:类囊体的薄膜 暗反应阶段:叶绿体基质 光合作用的原理 9 任务:阅读P103-104和识图5-14光合作用过程示意图并填表 光合作用过程的示意图 光反应阶段 暗反应阶段 区别 反应场所 反应条件 物质变化 能量变化 联系 光合作用的原理 10 一 光反应阶段 类囊体薄膜 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 条件: 光、色素、多种酶 场所: 类囊体薄膜 物质转化 水的光解: ATP的合成: 2H2O O2 + 4H+ +4 e- 光 色素 光能 能量转化: ATP、NADPH中活跃的化学能 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 NADPH的合成: NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 光合作用的原理 11 ADP+Pi