5.4 光合作用与能量转化-光合作用的原理和应用 课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

二、光合作用的原理和应用 光合作用是指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，并且释放出氧气的过程。 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。 (一)光合作用的原理 希尔反应 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H2O，没有CO2)在光照下可以释放出氧气。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。 O2 水 铁盐或其他氧化剂 氧化剂被还原 叶绿体 讨论： 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? 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H,O，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。 3.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 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 鲁宾和卡门的实验 O2 18O2 4.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论? 讨论： 光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。 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。实际上，光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应(现在也称为碳反应)两个阶段 光反应阶段 2.条件：光照、酶、色素 1.场所：叶绿体类囊体薄膜 3.物质变化： （1）水的光解： （2）还原H的形成： ATP 酶 ADP+Pi+能量 （3）ATP 的合成： 酶 4.能量转换： 光能 电能 活跃的化学能 暗反应阶段 1.场所：叶绿体基质 2.条件：酶、ATP、[H] 3.物质变化： （1）CO2的固定： （2）C3的还原： CO2+C5 2C3 酶 C3 CH2O+C5 酶 ATP ADP+Pi NADPH NADP+ 4.能量转换： 活跃的化学能 稳定的化学能 H2O O2 光反应 NADPH ATP NADP+ ADP+Pi CO2 2C3 C5 CH2O 暗反应 6CO2＋12H2O C6H12O6＋6O2＋6H2O 光能 叶绿体 光合作用产生葡萄糖总反应式： 光反应与暗反应的比较 光照、酶、色素 条件 光反应 暗反应 酶、ATP、[H] 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 物质变化 ①水的光解 ②[H]的形成 ③ATP 的合成 ①CO2的固定 ②C3的还原 能量变化 光能 活跃的化学能 稳定的化学能 关系 光反应 暗反应 [H] ATP ADP Pi NADP+ 突然停止光照和降低CO2 供应与光合作用中的物质变化 1.突然停止光照 [H] ATP ADP C3 C5 (CH2O) 2.降低CO2 供应 [H] ATP ADP C3 C5 (CH2O) (二)化能合成作用（硝化细菌） CO2＋H2O （CH2O）＋O2 能量 1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。 (1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。 ( ) (2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。 ( ) (3)影响光反应的因素不会影响暗反应。 ( ) 练习 x V x 2.如果用含有 C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是 （ ） D 3.根据光合作用的基本过程填充下图。 Lavf57.62.100 $$