5.4.2 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-光合作用的探究歷史與基本原理課件-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修一

5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第2部分

光合作用的探究歷史和原理PART1 什么是光合作用回憶~初中光合作用的反應(yīng)物？生成物？反應(yīng)條件？方程式？回憶~初中光合作用的反應(yīng)物？生成物？反應(yīng)條件？方程式？水綿實(shí)驗(yàn)恩格爾曼使用水綿做了實(shí)驗(yàn)：把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中光合反應(yīng)中，氧原子的來源與去向觀察反應(yīng)反應(yīng)方程式：氧氣中的氧來自CO2還是H2O？如何證明？同位素標(biāo)記法——放射性與非放射性同位素光合反應(yīng)中，氧原子的來源與去向CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O1940年，魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法實(shí)驗(yàn)：用氧的同位素18O標(biāo)記H2O或CO2進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)

18O2O2PART2 希爾實(shí)驗(yàn)與光反應(yīng)希爾反應(yīng)——?jiǎng)潟r(shí)代的發(fā)現(xiàn)1937年,英國(guó)劍橋大學(xué)植物學(xué)家希爾(RobertHill)發(fā)現(xiàn)，離體葉綠體懸浮在含有可以被還原的物質(zhì)，如一些Fe3+鹽的溶液中(電子受體)，照光時(shí)，在不發(fā)生CO2固定的情況下,可使H2O分解釋放O2:鐵鹽鐵鹽鐵鹽鐵鹽O2O2O2希爾反應(yīng)4Fe3++2H2O光

葉綠體

4Fe2++4H++02（不需要掌握）該實(shí)驗(yàn)證明：（1）釋放的氧氣來自H2O；（2）氧氣的釋放與CO2的固定是兩個(gè)不同的過程；分階段！希爾反應(yīng)中，氧化劑（三價(jià)鐵）的作用是什么？鐵鹽作為氧化劑參與反應(yīng)，接受電子。在正常情況下，作為氧化劑的是NADP+（氧化型輔酶Ⅱ），與H2O分解產(chǎn)生的H+結(jié)合并接受電子，形成NADPH（還原型輔酶Ⅰ）NADPH與呼吸作用中的NADH都屬于[H]還原氫光合作用伴隨著ATP的生成1954年阿爾農(nóng)等人用菠菜葉綠體，弗倫克爾發(fā)現(xiàn)，光下向葉綠體懸浮液中加入ADP與Pi則有ATP產(chǎn)生。ADP+PiATP希爾實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)進(jìn)一步，把分離的葉綠體（完整）和葉綠體碎片（有完整的類囊體）分開，分別進(jìn)行希爾反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)：結(jié)構(gòu)特征能進(jìn)行的反應(yīng)完整葉綠體內(nèi)外膜完整形態(tài)正常吸收光能、放氧、產(chǎn)生ATP、產(chǎn)生NADPH、固定二氧化碳、生成糖類破碎葉綠體內(nèi)外膜破裂類囊體完整吸收光能、放氧、產(chǎn)生ATP、產(chǎn)生NADPH光反應(yīng)H2OO2NADPHADP+PiATPNADP+葉綠體光反應(yīng)（類囊體薄膜）光反應(yīng)H2OO2NADPHADP+PiATPNADP+葉綠體光反應(yīng)（類囊體薄膜）PART3 卡爾文與暗反應(yīng)暗反應(yīng)ATPCO2NADPH阿爾農(nóng)的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在黑暗中進(jìn)行糖類卡爾文的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)A.Benson與M.Calvin于1949年用放射性同位素示蹤法對(duì)光合作用進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)思路是:根據(jù)被14C標(biāo)記的化合物出現(xiàn)時(shí)間的先后，推測(cè)生化過程。在不斷縮短光照時(shí)間后殺死小球藻，同時(shí)提取產(chǎn)物并分析，直到最終提取物中只有1種放射性代謝產(chǎn)物，該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物?？栁目栁牡牡谝粋€(gè)實(shí)驗(yàn)向小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同的光照時(shí)間后立即殺死小球藻。從培養(yǎng)液中提出產(chǎn)生的放射性物質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果如下：實(shí)驗(yàn)組別光照時(shí)間（s）放射性物質(zhì)分布16012種糖類及類似物，氨基酸、有機(jī)酸等22012種糖類及類似物32大量3-磷酸甘油酸（三碳化合物）卡爾文的第二個(gè)實(shí)驗(yàn)在光合作用過程中，突然降低CO2濃度，作為CO2受體的化合物會(huì)積累起來，而CO2生成的產(chǎn)物會(huì)立即減少。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下圖所示，據(jù)圖分析：C3C5卡爾文的發(fā)現(xiàn)——暗反應(yīng)如果突然停止光照，會(huì)發(fā)生什么呢？光反應(yīng)(CH2O)CO2C52C3光反應(yīng)和暗反應(yīng)葉綠體(CH2O)NADPHADP+PiATPNADP+CO2C52C3固定還原暗反應(yīng)H2OO2光反應(yīng)（類囊體薄膜）（葉綠體基質(zhì)）光反應(yīng)和暗反應(yīng)葉綠體(CH2O)NADPHADP+PiATPNADP+CO2C52C3固定還原暗反應(yīng)H2OO2光反應(yīng)（類囊體薄膜）（葉綠體基質(zhì)）光反應(yīng)

vs.

暗反應(yīng)光反應(yīng)碳反應(yīng)條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化光、酶不需要光、多種酶葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)水的光解ATP及NADPH的形成CO2的固定C3的還原、C5的再生光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP、NADPH中的化學(xué)能→糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供NADPH和ATP。聯(lián)系：光合作用總反應(yīng)式CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體2018年11月浙江選考加試題26題。實(shí)驗(yàn)中常用希爾反應(yīng)來測(cè)定除草劑對(duì)雜草光合作用的抑制效果。希爾反應(yīng)基本過程：將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有DCIP（氧化型）、蔗糖和pH7.3磷酸緩沖液的溶液中并照光。水在光照下被分解，產(chǎn)生氧氣等，溶液中的DCIP被還原，顏色由藍(lán)色變成無色。用不同濃度的某除草劑分別處理品種甲和品種乙雜草的離體葉綠體并進(jìn)行希爾反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是（）

A．相同濃度除草劑處理下，單位時(shí)間內(nèi)溶液

顏色變化快的品種受除草劑抑制效果更顯著B．與品種乙相比，除草劑抑制品種甲類囊體的功能較強(qiáng)C．除草劑濃度為K時(shí)，品種乙的葉綠體能產(chǎn)生三碳糖D．不用除草劑處理時(shí)，品種乙的葉綠體放氧速率高于品種甲知識(shí)卡片——化學(xué)