5.4光合作用与能量转化-2课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 5.4 光合作用与能量转化 第二部分 光合作用的原理用 学习目标： 1.掌握光合作用的概念、反应式、实质、探索历程（希尔、鲁宾和卡门、卡尔文、阿尔农实验） 2.重点掌握光反应和暗反应的场所、条件、物质变化、能量变化和联系 绿色植物通过 ，利用 ，将 转化成 ，并且释放出 的过程。 1.概念： 叶绿体 光能 二氧化碳和水 储存着能量的有机物 氧气 2.反应式： 3.实质： CO2 + H2O （CH2O)+O2 光能 叶绿体 思考： 1.叶绿体是如何将光能转化为化学能？ 2.又是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？ 合成有机物，储存能量 光合作用 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 C + H2O 甲醛 (CH2O) 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。 3.探索光合作用原理的部分实验 资料2：希尔反应 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应 1.什么是希尔反应？ 2.基于以上材料，尝试补充完整希尔实验表达式什么？ O2 H+ H2O 光照、离体叶绿体 铁盐Fe3+ （或其他氧化剂） 1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐(Fe3+)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。 离体的叶绿体悬浮液 3.希尔实验说明水的光解产生氧气，能否确定氧气中的氧元素全部来自水？ 不能，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 4.希尔的实验是否说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应？ 能够说明，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2的碳元素 实验思路：用同位素标记法来研究O2的来源 材料：小球藻，一种单细胞的绿藻 处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照 光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。 结果： 结论： 对比实验 资料3：鲁宾和卡门的实验 A为O2，B为18O2 资料4： 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻（小球藻是一种单细胞的绿藻）做了这样的实验： 用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，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。 (同位素标记法、放射自显影技术） 光照下，水光解，同时ADP和Pi合成ATP。 资料5：阿尔农的发现 H2O O2+NADPH+能量 ADP+Pi ATP 光照 叶绿体 尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系？ 结论： 1954年，美国科学家阿尔农发现，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。 光照、光合色素、与光反应有关的酶 叶绿体的类囊体薄膜 水的光解： H2O 1/2O2 +2e-+2H+ 光能 ATP的合成： ADP＋Pi ＋光能 ATP 酶 ①场所： ②条件： ③物质变化 ④能量变化 光能转化为NADPH、ATP活跃的化学能 NADP+ +H++2e- NADPH （1）光反应阶段 NADPH的合成: 酶 光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。 4.光合作用的过程 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ 9 ATP ADP+Pi 酶 O2 NADP+ H2O 光解 光反应阶段 类囊体薄膜 NADPH 太阳能 CO2 光合作用第二个阶段中的化学反应， 光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。 暗反应阶段的化学反应是在 中进行的。在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应后生成 。 CO2是如何转变成糖类的呢? （2）暗反应阶段 有没有 叶绿体的基质 糖类 （2）暗反应阶段 ①场 所： 叶绿体基质 ②条 件： 多种酶、CO2 暗反应示意图 14CO2→14C3→(14CH2O)和14C5 葡萄糖、淀粉在叶绿体基质中合成 蔗糖在细胞质基质中合成，进入筛管，再通过韧皮部运输到植物各处 植物光合作用也可合成蛋白质、脂质等有机物 多种酶催化 ③物质变化： ④能