5.4.2 光合作用的原理和应用课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

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转化有什么关系？ 光合作用原理在生产中有哪些应用？ 第4节 光合作用与能量转化 第二课时：光合作用的原理和应用 必修1分子与细胞/第5章/细胞的能量供应和利用/ 类囊体 色素 酶 温故知新 在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子， 在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器。 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。 光合作用的概念 CO2 + H2O （CH2O) + O2 光能 叶绿体 一、光合作用的原理 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 光能 叶绿体 光合作用的原料、产物、场所和条件有什么？ 注：（CH2O）表示糖类， 光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖.(P104) 叶绿体是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？ 光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ 一、光合作用的原理 探究光合作用原理的部分实验 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。 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。 1937年，（英）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。 水的光解产生氧气。 探究光合作用原理的部分实验 4Fe3+ + 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 结论： 离体的叶绿体 悬浮液 像这样，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 应称作希尔反应。 O2 H+ 能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非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阶段。 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？ 不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气，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。 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？ 探究光合作用原理的部分实验 1941年，（美）鲁宾和卡门用同位素示踪法，研究了光合作用中氧气的来源。 探究光合作用原理的部分实验 CO2 H218O C18O2 H2O 18O2 O2 光照射 左为18O2，右为O2。 用同位素标记来研究物质的去路 小球藻 用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。 相互对照（即对比实验） 实验思路： 材 料： 处 理： 结 果： 如何对照： 光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自水，而并不来源于CO2。 讨论 3.分析鲁宾和卡门的实验，你能得出什么结论？ 探究光合作用原理的部分实验 1954年，（美）阿尔农等用离体的叶绿体做实验：在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 在光照时，叶绿体中生成了ATP。 结论： 讨论 4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系： H2O O2 + 2H+ （NADPH） + 能量 光照 叶绿体 ADP + Pi ATP 探究光合作用原理的部分实验 1946年开始，(美)卡尔文等用放射性同位素14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C是如何转化为有机物中的碳的。称为卡尔文循环(P104) 光照射下的 小球藻悬液 14CO2 H2O O2 （14CH2O） CO2 C3 (CH2O) C5 光合产物中有机物的碳来自CO2 结论： 情境1：向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物，有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。 情境2：反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的C5化合物和C6化合物。缩短工作时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中在一种C3化合物上。 一、光合作用的原理 1.光合作用的原理 光合作用过程是否需要光能划分：光反应和暗反应（碳反应）。 一、光合作用的原理 1.光