5.4.2光合作用与能量转化课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第4节 光合作用与能量转化 ——光合作用的原理与过程 5 叶绿体的功能 资料1：1881年,德国科学家恩格尔曼利用水棉与好 氧菌进行了光合作用发生场所的探究。 ①把载有水绵和好氧细菌临时装片放在没有空气的黑 暗环境里； ②然后用极细的光束照射水绵，通过显微镜观察发现， 好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中； ③若将上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分 布在叶绿体所有受光部位的周围。 ④他在证明光合作用放氧场所后，紧接着又做了一个 实验:他用三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发 现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域。 资料2：在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种 进行光合作用所必需的酶。 问题思考 1.本实验为什么选择水棉作为实验材料？ 水棉不仅具有细长的带状染色体，而且以螺旋状分布于细胞中，便于观察。 2.初始设置没有空气的黑暗环境的目的是什么？ 排除了环境中氧气和光的干扰。 3.本实验如何进行实验对照的设计？ ①极细光的点投：叶绿体上可分为光照部位和无光照部位； ②暗下局部光照与完全暴露在光下形成对照。 叶绿体是光合作用发生的场所。 氧气是光下由叶绿体释放的。 4.恩格尔曼的第二个实验结果说明什么？ 叶绿体中的色素吸收红光、蓝紫光，用于光合作用放出氧气。 一﹑光合作用的概念 光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放氧气的过程。 1.概念： 2.反应式： CO2+H2O 光能 叶绿体 O2+(CH2O) 3.实质： 合成有机物，储存能量 二﹑光合作用的原理 1. 1928年，发现甲醛对植物有毒害，且不能通过光合作用转化成糖。 2. ①水的光解产生氧气； ②氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应。 小球藻 3.1941年，美国科学家鲁宾和卡 门利用同位素标记法对O2来自 于H2O还是CO2进行了探究。 讨论 1.本实验是否存在对照?实验组和对照组各是什么? 存在对照。两组均是实验组，是对比实验。 氧气来自于水 二﹑光合作用的原理 4.1954年，阿尔农发现，在光照 时叶绿体中生成ATP。这一过 程总是与水的光解相伴随。 2.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 2H2O 光能 叶绿体 O2+4H++能量 ADP+Pi ATP 三﹑光合作用的过程 1.光反应过程 叶绿体色素 H2O O2 NADPH ADP＋Pi ATP ①水的光解： 2H2O 光能 光合色素 4[H]+O2 ②ATP的合成： ADP+Pi+能量 酶 ATP 还原型辅酶Ⅱ(NADPH) NADP++H++2e-→NADPH 将光能转变为ATP与NADPH中的活跃化学能。 场所:叶绿体类囊体薄膜 三﹑光合作用的过程 20世纪40年代，美国科学家卡尔文利用同位素14C研究小球藻在光合作用中如何固定CO2。 三﹑光合作用的过程 2.暗反应过程 场所:叶绿体基质 ①CO2的固定： ②C3的还原： CO2+C5 酶 2C3 2C3+[H] 酶 ATP (CH2O)+C5 将ATP与NADPH中的化学能转变为有机物中稳定化学能 ADP+Pi C3：3-磷酸甘油酸 C5：核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP) H2O O2 H+ NADP+ NADPH ADP+Pi ATP CO2 2C3 C5 (CH2O） 光反应 暗反应 ＊相关信息： ①葡萄糖、淀粉在叶绿体基质中合成； ②蔗糖在细胞质基质中合成。 蔗糖 筛管 植物各处 葡萄糖 淀粉 三﹑光合作用的过程 光反应 NADPH、ATP 暗反应 ADP、Pi、NADP+ ①光反应产生的ATP、[H]主要用于暗反应； ②光合作用产生的[H](光反应产生)是NADPH，呼吸作用产生 的[H](有氧呼吸第一、第二阶段产生)是NADH，所以它们 不是同一种物质； ③呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动。 四、条件突变时光合作用相关物质的变化 例1： 请分析，当环境中光照强度不变，CO2浓度下降的时候，细胞中ATP﹑[H]﹑C3﹑C5﹑(CH2O)等物质如何变化？ ①C3： CO2+C5 酶 2C3 2C3+[H] 酶 ATP (CH2O)+C5 C3的生成 C3的消耗 ②C5： C5的消耗 C5的生成 ③ATP﹑[H]： 光反应 暗反应 ATP,[H]的生成 CO2+C5 酶 2C3 2C3+[H] 酶 ATP (CH2O)+C5 ATP,[H]的消耗 ④(CH2O)： 光照强度不变,CO2浓度下降,总光合速率下降，产物减少。 条件 CO2供应由充足到