【課件】光合作用和能量轉(zhuǎn)化人教版（2019）必修1

類囊體色素酶

在葉綠體內(nèi)部類囊體的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器。溫故知新5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用1．光合作用的概念是指綠色植物通過

，利用

，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出

的過程。2．光合作用的化學(xué)反應(yīng)式糖類【思考】光合作用釋放的氧氣是來自原料中的水還是二氧化碳呢？葉綠體光能氧氣反應(yīng)物、條件、場(chǎng)所、生成物？

綠色植物通過

，利用

，把

轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的

，并且釋放

的過程。葉綠體光能二氧化碳和水有機(jī)物氧氣(2)光合作用的實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體原料：二氧化碳水產(chǎn)物：有機(jī)物(糖類)氧氣場(chǎng)所：葉綠體條件：光能多種酶光合色素(1)光合作用的原料、產(chǎn)物、場(chǎng)所、條件是什么？光合作用1.概念：2.反應(yīng)式：注：（CH2O）表示糖類，光合作用產(chǎn)物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。一、光合作用的原理問題（1）葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能？（2）光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳？CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體

分析科學(xué)家做過的實(shí)驗(yàn)：探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

【活動(dòng)1】探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)（1）時(shí)間/發(fā)現(xiàn)者內(nèi)容①19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，

被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。②1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有

作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。③1937年希爾（英國）在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下

。O2毒害可以釋放出氧氣CO2中C和O被分開，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，甲醛縮合成糖一、光和作用的原理1.探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)甲醛對(duì)植物有毒害；甲醛不能轉(zhuǎn)化成糖

19世紀(jì)末

1937年希爾1941年魯賓、卡門

1954年阿爾農(nóng)1928年1957年阿爾農(nóng)20世紀(jì)40年代卡爾文【探究】分析希爾反應(yīng)【資料1】1937年，英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下可以釋放出O2。（1）根據(jù)資料1，嘗試補(bǔ)充完整希爾的實(shí)驗(yàn)表達(dá)式。O2H+H2O光照葉綠體Fe3+得電子Fe2+（2）希爾實(shí)驗(yàn)可以證明O2來自H2O，能否確定O2全部來自H2O?不能沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到O元素的轉(zhuǎn)移。（3）若要證明氧氣全部來自H2O或CO2，可采用什么方法？同位素示蹤法資料2：1937年，英國科學(xué)家希爾。希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。O2H+離體的葉綠體懸浮液一、光合作用的原理閱讀教材“思考?討論”第1、2段，回答下列問題：1.希爾實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，能否確定氧氣中的氧元素全部來自水？不能，該實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。2.希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？能夠說明，因?yàn)閼腋∫褐袥]有CO2，糖類合成時(shí)需要CO2的碳元素實(shí)驗(yàn)1:希爾反應(yīng)實(shí)驗(yàn)2：魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)思路：用同位素示蹤法來研究物質(zhì)的去路

光合作用產(chǎn)生的O2中的O來源于H2O，而不來源于CO2實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象：CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O18O2O2實(shí)驗(yàn)結(jié)論一、光合作用的原理離體葉綠體懸浮液中加入鐵鹽，光照下可釋放O2

同位素示蹤法，證明O2來自水CO2中C和O被分開，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，甲醛縮合成糖一、光和作用的原理1.探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)甲醛對(duì)植物有毒害；甲醛不能轉(zhuǎn)化成糖

19世紀(jì)末

1937年希爾1941年魯賓、卡門

1954年阿爾農(nóng)1928年1957年阿爾農(nóng)20世紀(jì)40年代卡爾文資料3：1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，當(dāng)向含葉綠體的反應(yīng)體系供給ADP、Pi時(shí)，會(huì)有ATP產(chǎn)生。

1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。討論4.嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。H2OO2+H++能量光照葉綠體ADP+PiATP以上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)說明：1.光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水；2.水的光解還伴隨ATP的產(chǎn)生；3.氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。光反應(yīng)暗反應(yīng)劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？有光才能反應(yīng)有光、無光都能反應(yīng)一、光和作用的原理2.光合作用的過程葉綠體中的色素光能H2OH+O2直接釋放到空氣中在暗反應(yīng)中做還原劑、供能為暗反應(yīng)階段提供能量光反應(yīng)階段:水在光下分解ADP+PiATP酶2.NADPH的合成1.水的光解3.ATP的合成NADP+NADPH類囊體薄膜水的光解：ATP的合成：條件：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化：光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ADP+Pi+能量

ATP酶酶光、色素、、水2H2O4H++O2

+4e-光NADPH的合成：NADP++H++2e-NADPH光反應(yīng)階段:類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ類囊體薄膜水的光解：2H2OO2+4H+

+4e-

光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP、NADPH中。(1)場(chǎng)所：(2)物質(zhì)變化(3)能量變化：NADPH的形成：NADP+

+H+

+2e-NADPH酶1、光反應(yīng)階段：一、光合作用的原理暗反應(yīng)階段：光合作用第二個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行的。在這一階段，CO2被利用，經(jīng)過一系列的反應(yīng)后生成糖類。CO2是如何轉(zhuǎn)變成糖類的呢?

1946年開始，美國的卡爾文等用放射性同位素14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。資料5：卡爾文實(shí)驗(yàn)光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2。結(jié)論：卡爾文循環(huán)CO2的固定：CO2＋C5

2C3酶C3的還原：ATP

葉綠體的基質(zhì)中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

(CH2O)+C5酶場(chǎng)所：物質(zhì)變化能量變化:NADPH2、暗反應(yīng)階段：

ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量(1)CO2的固定(2)C3的還原

2C3

CO2

C5還原（CH2O）暗反應(yīng)階段：還原劑、供能NADPH固定1.CO2的固定2.C3的還原酶ADP+Pi多種酶參加催化NADP+ATP供能光反應(yīng)提供葉綠體基質(zhì)CO2的固定：CO2+C52C3酶C3的還原：條件：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化：ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH、多種酶、ATP、CO2、2C3

（CH2O）+C5+H2O

酶、ATPNADPH暗反應(yīng)階段：1.淀粉集中于下列哪個(gè)部位形成：（）A.葉綠體基質(zhì)中

B.細(xì)胞質(zhì)中

C.類囊體腔內(nèi)D.液泡中2.光合產(chǎn)物蔗糖形成的部位是在：（）

A．葉綠體基粒B．葉綠體間質(zhì)

C．細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)D．類囊體

課本P104相關(guān)信息AC類囊體薄膜的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段NADP+NADPH酶可見光光能→ATP和NADPH中的化學(xué)能→有機(jī)物中的穩(wěn)定化學(xué)能光合作用的全過程（課本106）

聯(lián)系光反應(yīng)、暗反應(yīng)的比較（大本101）光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶、水NADPH、ATP、酶、CO2葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)水的光解；ATP生成；NADPH生成CO2的固定；C3的還原ATP、NADPH中活躍化學(xué)能光能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+

。

CO2+H2O

（CH2O）+O2光能葉綠體光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的聯(lián)系(大本101)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供

；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供

。提供能量ADP和Pi、NADP＋③ATP在C3還原過程中的作用？④NADPH在C3還原過程中的作用？ATP和NADPH既提供能量又作還原劑①ATP的移動(dòng)方向？②ADP的移動(dòng)方向？從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)。從葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜。類囊體薄膜的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段NADP+NADPH酶可見光光能→ATP和NADPH中的化學(xué)能→有機(jī)物中的穩(wěn)定化學(xué)能光合作用的全過程（課本106）補(bǔ)充：條件驟變對(duì)光合作用中各物質(zhì)的影響葉綠體中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH酶可見光CO2濃度不變NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照減弱減少增加減少減少光照增強(qiáng)增加減少增加增加1、請(qǐng)總結(jié)分析的方法？2、C3、C5含量變化有什么特點(diǎn)？葉綠體中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH酶可見光光照不變NADPH、ATPC3C5

（CH2O）CO2濃度減少增加減少增加減少CO2濃度增加減少增加減少增加條件驟變對(duì)光合作用中各物質(zhì)的影響牛刀小試：適宜條件下，如果環(huán)境中CO2含量突然降至極低水平，葉肉細(xì)胞

的C3、C5和ATP含量的變化依次是：A、上升、下降、上升B、下降、上升、下降C、下降、上升、上升D、上升、下降、下降C隨堂檢測(cè)：下圖是光合作用過程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是_______，它被傳遞到__________部位，用于_________。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自______④圖中G________,F是__________,J是_____________⑤圖中的H表示_______，I表示________，H為I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水NADPH葉綠體基質(zhì)用作還原劑且提供部分能量ATP光能光反應(yīng)NADPH和ATP色素C5化合物C3化合物糖類暗反應(yīng)光合作用的意義光合作用意義3對(duì)生物的進(jìn)化具有重要作用意義1生物界中有機(jī)物的來源意義4生命活動(dòng)所需能量的最終來源