5.4光合作用与能量转化第2课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.4 光合作用与能量转化 三、光合作用的探索历程 光合作用的原料是________和_______,光合作用的产物是_____和__________，需要_______和_________ 水 CO2 O2 糖类 光照 叶绿体 科学界普遍认为 19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中CO2分子中的_____和_____被分开。_____被释放，_____与_____结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成_____。 C O O2 C H2O 糖 三、光合作用的探索历程 科学界 英国植物学家希尔 1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）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_____，没有_____），在光照下可以释放出_____。 H2O CO2 O2 1.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 讨论： 2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是一个化学反应？ 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。 能。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。 实验结论 离体叶绿体在适当条件下发生的______光解、产生______的化学反应称作希尔反应。水的光解与糖的合成不是一个化学反应。 水 氧气 如何验证O2中氧元素的来源？ 同位素标记法 1941年，美国科学家鲁宾和卡门实验:用氧的同位素18O分别标记CO2和H2O 实验过程 实验结论 C18O2 O2 A H218O CO2 18O2 B 光照下的 小球藻悬液 光合作用产生的氧气来自H2O H2O 实验结论 光照下，叶绿体中发生的水的光解过程伴随______的产生。 ATP 美国科学家 鲁宾和卡门 美国科学家 阿尔农 英国植物学家希尔 科学界 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 美国科学家 鲁宾和卡门 美国科学家 阿尔农 英国植物学家希尔 科学界 20世纪40年代 卡尔文 探明了CO2中的C在光合作用中转化成了有机物中的C 5.4 光合作用与能量转化 四、光合作用的过程 光合所用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转换成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 CO2 + H2O 叶绿体 光能 (CH2O) + O2 四、光合作用的过程 1、光合作用的概念 光反应阶段 暗反应阶段 根据是否需要光能， 分为 2.条件 ： 光、 色素、 酶 1.场所： 3.物质变化 水的光解： ATP的合成： 叶绿体类囊体薄膜上 2H2O 4H++O2+4e- 光 叶绿体 ADP＋Pi+能量 ATP 酶 光能 2、光合作用的基本过程-光反应阶段 吸收、传递和转换光能 5.能量转变： ATP和NADPH中活跃的化学能 4.产物： NADPH、O2、ATP NADPH的合成： H+ + NADP+ +2e- NADPH 酶 CO2作为合成糖的原料，是如何转变成糖类的呢？ 设问？ 美国科学家卡尔文的实验： · 1946年开始，卡尔文等研究了小球藻等植物CO2转变为糖类的路线。他们向反应体系中充入一定量的14CO2，光照时间几分之一秒时发现，90％的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。在5秒的光照后，卡尔文等同时检测到了含有放射性的五碳化合物（C5）和有机物（CH2O）。 依据分析可知C的转移路径是怎样的？ C的路径 14CO2 14C3 14C5 (14CH2O) + 3-磷酸甘油酸 核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP) 美国科学家阿尔农的实验： · 1954年，阿尔农等用离体的叶绿体做实验。在黑暗条件下，只要向反应体系中供给ATP和NADPH ,叶绿体就能将CO2转变为糖。不供给ATP和NADPH，叶绿体就不能将CO2转变为糖。 1、此实验发生条件是什么？ 2、光反应为暗反应提供了哪些物质？ 2.条件： 不需光（有光无光都可），需多种酶 1.场所： 叶绿体基质 3.物质变化 CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 C3的还原： ATP、NADPH中活跃的化学能 2C3+ NADPH (CH2O)+C5+ NADP+ 酶 ATP ADP+Pi 5.能量转变： 有机物中稳定的化学能 4.产物： (CH2O)、ADP、Pi 、NADP+ 2、光合作用的基本过程-暗反应阶段 光能 H2O O2 NADP+ NADPH 还原性辅酶Ⅱ ADP Pi ATP 光反应 （叶绿体类囊体薄膜） H+ CO2 C5 2C3 酶 （CH20） CO2固定 C3还原 暗反应 （卡尔文循环） （叶绿体基质） 酶 酶 ATP、NADPH的移动途径是什么？ 类囊体薄膜到叶绿体基质 光反应为暗反应提供了什么？ ATP、NADPH O2 NADPH ATP ADP+Pi NADP+ C3 C5 项目 光反应阶段 暗反应阶段 区 别 场所 条件 物质变化 能量转化 联 系 1、光反应为暗反应的进行提供NADPH和ATP 2、暗反应为光反应的进行提供了ADP、Pi、NADP+等原料 3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系 小结：光反应与暗反应的比较 光 叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质中 光(必须）、色素和酶 有光无光都可以、色素、多种酶 光能转化成ATP中活跃的化学能和NADPH中的能量 ATP中活跃的化学能和NADPH中的能量转化成糖类等有机物中稳定的化学能 CO2的固定：CO2+C5 2C3 C3的还原：2C3 （CH2O） NADPH,ATP 酶 水的光解：2H2O 4H++O2+4e- 酶 ATP的合成 ：ADP+Pi+能量 ATP 酶 NADPH合成： H+ + NADP+ +2e- NADPH 酶 　　③H的转移： H2O → NADPH → (CH2O ) 　　②C的转移： CO2 → C3 →（CH2O） 　　①CO2中的O和H2O中的O的转移： CO2 → C3 →（CH2O） H2O* →O2* 3、光合作用的总反应式及各元素去向 12H2O+6CO2 C6H12O6+6H2O+6O2 光能 叶绿体 4、环境改变时光合作用各物质含量变化分析 条件 光照由强变弱 co2供应不变 光照由弱变强 co2供应不变 光照不变，co2由充足到不充足 光照不变，co2由不充足到充足 C3 C5 NADPH和ATP 增加 增加 增加 增加 增加 增加 减少 减少 减少 减少 减少 减少 方法点拨： （1）以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。 （2）从物质的来源和去路进行分析。 （3）以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的， NADPH和ATP的含量变化是一致的。 5、净光合速率与真正光合速率 （1）净光合速率与真正光合速率的表示方法 从语言文字中辨析 呼吸速率 黑暗中释放的CO2的量 黑暗中吸收的O2的量 黑暗中消耗有机物的量 净（表观）光合速率 从环境（容器）中吸收/环境（容器）中减少的CO2的量 释放到环境（容器）中/环境（容器）中增加的CO2的量 积累/增加/净产生的葡萄糖的量 总（真正）光合速率 同化/固定/消耗的CO2的量 产生/制造的O2的量 产生/合成/ 制造的葡萄糖的量 5、净光合速率与真正光合速率 （2）净光合速率与真正光合速率的关系 呼吸所释放的CO2的量 光补偿点 光饱和点 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率 光合作用CO2的消耗量= 从环境中吸收的CO2的量 +呼吸作用释放的CO2的量 光合作用O2的产生量= 释放到环境中的O2的量 +呼吸作用消耗的CO2的量 （1）图甲所示过程发生的场所为 。 （2）图乙中曲线E代表（填“幼叶”或“老叶”）的光合作用强度。当光照强度为0klx时，E组叶肉细胞中能产生[H]的场所是 。 （3）图乙中光照强度为3klx时，相同时间内，等面积的E、F两组叶片合成葡萄糖的质量之比为 。光照强度为8klx时，F组叶片的光合作用速率小于E组的，主要限制因素有 。 （4）若给该植物提供18O2，一段时间后，在该植物周围的空气中含有18O的物质包括： 。 例题：如图甲表示某绿色植物光合作用的部分过程，图中A、B、C表示三种化合物，图乙表示在密封恒温小室内测定的该植株上一组幼叶和老叶光合作用强度与光照强度间的关系图．据此回答下列问题 叶绿体基质 细胞质基质、线粒体基质 3:2 叶绿体中色素的含量和光合作用相关酶的含量． C18O2、H218O、18O2 $$