5.4.1 光与光合作用-【点亮课堂】2023-2024学年高一生物名师精讲课件（人教版2019必修1）

光合作用 能量转化 与 目 标 CONTENTS 通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，能说明光合作用过程。通过比较光合作用过程中光反应与暗反应之间的关系以及物质和能量的转化，分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的观点。 结合分析教材经典实验，掌握实验的基本原则，并通过实验结果得出相应实验结论。通过探究光照强度等环境因素对光合作用速率影响实验，形成实验设计和分析的能力。 尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能。能运用结构与功能相适应的观点，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 运用光合作用与细胞呼吸的原理及关系，解决合理密植、合理施肥等生产生活实践问题，指导农业生产。 01 02 03 04 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 问题： 叶绿体因含有光合色素可以吸收光能，此外叶绿体还有什么功能呢？ 恩格尔曼的实验一 恩格尔曼的实验二 临时装片中均无氧气 问题： 水绵的叶绿体和黑藻（或菠菜）的叶绿体有何区别？ 好氧（需氧）细菌的分布能说明什么？如果临时装片中富含氧气，好氧细菌会如何分布？ 实验一和实验二的结论分别是什么？ 在选材、实验设计上有什么巧妙之处。 思考 讨论 （1）水绵具有细长的带状叶绿体，易于观察现象。 （2）好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。 （1）黑暗无空气的设计，排除了氧气和光的干扰。 （2）极细的光束照射：叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。 （3）进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。 恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？ 选材角度： 实验设计角度： 海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？ 反射绿光，吸收红、蓝紫光 红藻 绿藻 褐藻 反射红光，吸收蓝紫光较多 反射黄光，吸收蓝紫光、绿光 波长适中 波长长 波长短，可达深海区域 7 问题： 什么是光合作用？ CO2+H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 三、光合作用的探究历程 19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 但是，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 O2 C+H2O 甲醛 (CH2O) 1937年，希尔发现，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。 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。 离体的叶绿体悬浮液 + 铁盐 释放氧气 光能 缺乏CO2 叶绿体 含DCPIP的等渗溶液 （氧化剂，氧化态蓝色，还原态无色） DCPIP被还原，检测到氧气生成 CO2 C18O2 18O2 O2 H218O H2O 绿色植物 （如小球藻） 光合作用释放的氧气来自水 Samuel Ruben(1913-1943) Martin Kamen(1913-2002) 1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。 1954年，美国阿尔农发现，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。 Daniel Israel Arnon(1910-1994) NADP＋＋H+＋2e→NADPH H2O → 1/2O2 ＋2H+＋2e 光 ADP＋Pi→ATP NADP+：氧化型辅酶Ⅱ NADPH：还原型辅酶Ⅱ 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2 ，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终证明了CO2是如何转化为有机物中的碳的。 14CO2 小球藻 有机物的14C 光合产物中有机物的碳来自CO2 四、光合作用的过程 场所： 类囊体膜（提供色素、酶、原料等） 物质变化： 能量变化： ADP＋Pi→ATP NADP＋＋H+＋2e→NADPH H2O → O2＋2H+＋2e 光 光能转变为ATP、NADPH中活跃化学能 光反应阶段 暗反应阶段（卡尔文循环） 场所： 叶绿体基质（提供酶、原料等） 物质变化： 能量变化： CO2＋C5 → 2C3 酶 2C3 （CH2O）＋C5 酶 ATP NADPH CO2的固定： C3的还原： ATP和NADPH中的化学能转变为糖类等稳定化合物中的化学能 AT