5.4.2 光合作用与能量转化—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

5.4 光合作用与能量转化 二、 光合作用的原理和作用 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___________，利用________，将_________________转化成储存着能量的___________，并且释放出___________的过程。 叶绿体 光能 二氧化碳和水 有机物 氧气 2 一、光合作用的原理 1．探究光合作用原理的部分实验 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。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。 资料1 不能通过光合作用实现 3 资料2： 希尔反应：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），在光照下可以释放氧气。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。 推测：叶绿体中的H2O光解产生氧气 资料2： 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），在光照下可以释放氧气。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。 4Fe3+ + 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 思考1：希尔的实验能说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应吗？ 水的光解和糖类合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。 思考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？ 能够说明。希尔反应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，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 资料3：鲁宾和卡门实验 同位素标记（示踪）法； 相互对照（即对比实验）； 光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于CO2。 该实验采用了什么实验方法？如何对照？可以得出什么结论？ 6 1954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。 资料4：阿尔农实验 光照 ATP 水 光解 尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？ 7 总结 上述实验表明， 光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。　 总结 那么糖又是如何形成的呢？ 8 1946年开始，美国的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的去向，称为卡尔文循环。 资料5：卡尔文实验 光合产物中有机物的碳来自CO2。 结论： 9 2.光合作用的过程 根据是否需要____________，这些化学反应可以概括地分为____________和_____________（现在也称为碳反应）两个阶段。 光能 光反应 暗反应 10 (1)光反应 类囊体薄膜 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 （氧化型 辅酶Ⅱ） （还原型 辅酶Ⅱ） 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： H2O O2 + H+ + e- 光 色素 光能 能量转化: ATP,NADPH中活跃的化学能 ADP + Pi + 能量 ATP + H2O 酶 NADPH的合成： NADP+ + H+ + e- NADPH 酶 11 (2)暗反应 ADP+Pi ATP NADP+ 能量 C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 能量 条件： 场所： 叶绿体基质中 有光无光都可以，多种酶等 CO2的固定： C3的还原： 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH 有机物中稳定的化学能 CO2＋C5 2C3 酶 物质转化 ATP、NADPH中活跃的化学能 能量转化： 12 光合作用的全过程 叶绿体 中的色素 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 酶 类囊体薄膜 叶绿体基质 可见光 1.NADPH和ATP的移动途径是什么？ 2.NADP+和AD