5.4光合作用的原理和应用第2课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章细胞的能量供应和利用 第5章细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化—— 光合作用的原理和应用 知识网络构建 一、光合作用的探索历程 二、光合作用基本过程 一、光合作用的探索历程 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。 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，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。 希尔反应：离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 离体的叶绿体悬浮液 铁盐（或其他氧化剂） O2 结论：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 O2 18O2 C18O2 H2O CO2 H218O 光照射下的小球藻悬浮液 1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法研究了光合作用中O2的来源，他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2 ，使它们分别变成H218O和C18O2 ，然后进行了两组实验： 一、光合作用的探索历程 1954年，美国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。 A组：光照+叶绿体提取液+ADP+Pi； 结果叶绿体中可以生产ATP B组：不光照+叶绿体提取液+ADP+Pi； 结果叶绿体中不生产ATP 结论 在叶绿体中，有光存在的情况下，ADP与Pi结合生成ATP，即在光下叶绿体内同时进行两个反应 一、光合作用的探索历程 贾格道夫 一、光合作用的探索历程 知识网络构建 一、光合作用的探索历程 二、光合作用基本过程 二、光合作用基本过程 光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 有光才能反应 有光、无光都能反应 光反应（光合作用第一阶段） 暗反应（光合作用第二阶段）又称碳反应 划分依据:反应过程是否需要光能 ADP＋Pi+能量 ATP 水的光解 光反应阶段 类囊体薄膜 NADPH H2O O2 酶 NADPH还原型辅酶Ⅱ 二、光合作用基本过程 ①.活泼的还原剂； ②.储存部分能量供暗反应阶段利用； 水的光解 H2O 条件： 场所： 物质变化： 能量变化： 光、色素、酶 类囊体薄膜上 水的光解： ATP的合成： NADP+ + H++ 2e- NADPH 能量 ADP +Pi+ ATP 酶 产物： O2 NADPH ATP 光能转化成ATP及NADPH中活跃的化学能 光反应阶段 光 H2O 2H+ + 1/2O2+2e- CO2是如何转变成糖类的呢？ 20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M. Calvin, 1911—1997）等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过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，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。 二、光合作用基本过程 还原 多种酶 （CH2O） 2C3 C5 固定 CO2 供氢 暗反应阶段 叶绿体基质 ADP＋Pi+能量 ATP 水的光解 光反应阶段 类囊体薄膜 NADPH H2O O2 酶 水的光解 H2O C3 是 指 三 碳 化 合 物 ——3—磷酸甘油酸 C5是指五碳化合 物 —— 核 酮 糖—1,5— 二磷酸（RuBP） 绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5（一种五碳化合物）结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3分子。在有关酶的催化下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2的固定。这样，暗反应就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 暗反应阶段 条件： 场所： 物质变化： 能量变化： 有光无光均可， 需多种酶 叶绿体基质 CO2固定： C3还原： CO2 + C5 2C3 2C3+NADPH (CH2O) 酶 产物： (CH2O) ATP、NADPH中活跃化学能转化成有机物中稳定的化学能 酶 C5 + ATP ADP＋Pi ADP Pi 暗反应阶段 光反应和暗反应的比较 光反应 暗反应 区别 所需条件 进行场所 物质变化 能量转化 联系 物质变化上的联系 能量转化上的联系 类囊体薄膜 叶绿体基质 水光解;ATP和NADPH的合成 CO2的固定；C3的还原；ATP和NADPH的分解 光能转化为ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能 光能→ATP和NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH; 暗反应为光反应提供了ADP、Pi、NADP+ 二、光合作用基本过程 多种酶、ATP、NADPH、CO2 光、色素、酶、水 二、光合作用基本过程 光能 叶绿体 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光合作用元素的来源 讨论 条件 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O) 停止光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化 增加 减少 减少或 没有生成 减少或 没有生成 条件 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O) 停止光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 增加 减少 减少或 没有生成 减少或 没有生成 讨论 条件 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O) 停止光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化 增加 减少 减少或 没有生成 减少或 没有生成 减少 增加 减少或 没有生成 增加 条件 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O) 停止光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 增加 减少 减少或 没有生成 减少或 没有生成 减少 增加 减少或 没有生成 增加 第5章细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化—— 光合作用的原理和应用 $$