2023~2024學(xué)年 5-4 課時2 光合作用的原理

5.4課時2光合作用的原理1.概述光合作用的概念及其探索歷程2.說出光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化“葉子概念車”的工作原理模擬葉子的什么功能？它的動力從何而來?上?？萍拣^的新能源汽車“葉子概念車”,汽車上面形狀如同一片綠葉，猶如流動的植物，可以利用陽光進(jìn)行光合作用制造能量驅(qū)動汽車前進(jìn)，與自然共同呼吸、和諧相處。欣賞視頻《葉子概念車》。概念：指綠色植物通過

，利用光能，把

轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出

的過程。

反應(yīng)式：

。

葉綠體

二氧化碳和水

氧氣

場所條件產(chǎn)物原料CO2+H2O*(CH2O)+O2*葉綠體光能光合作用釋放的氧氣是來自原料中的水還是二氧化碳呢？

我們先來分析科學(xué)家做過的一些實(shí)驗(yàn)。1.光合作用的概念及反應(yīng)式一、探索光合作用原理的實(shí)驗(yàn)2.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)①

19世紀(jì)末

甲醛→糖②

1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖類。③

1937年，英國植物學(xué)家希爾(R.Hill)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。離體葉綠體、鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照希爾反應(yīng)：水的光解思考：1.希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？2.希爾反應(yīng)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？不能，反應(yīng)體系中可以還存在其他氧元素供體。能，因?yàn)閼腋∫褐袥]有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。④

1941年，魯賓和卡門——同位素示蹤法CO2H2O

C18O2H218O18O2O2甲組乙組光照射下的小球藻懸液結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的O2全部來自于H2O。⑤1954年，阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成ATP這一過程總是與水的光解相伴隨1957年，阿爾農(nóng)結(jié)論：在光照時，葉綠體中生成了ATP。嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系：H2OO2+2H+

+能量光照葉綠體ADP+PiATP光合作用過程是否需要光能分為：

上述實(shí)驗(yàn)表明光合作用不是一個簡單的化學(xué)反應(yīng)，是分階段進(jìn)行的。實(shí)際上，光合作用包括一些列化學(xué)反應(yīng)。光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段（碳反應(yīng)）光合作用的第二階段，有沒有光都可以進(jìn)行。光合作用的第一階段，必須有光才能進(jìn)行。1.第1階段：光反應(yīng)場所：類囊體薄膜條件：光、色素、酶二、光合作用過程光合作用第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個階段叫作光反應(yīng)階段。類囊體薄膜上的色素ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收H+NADPH酶（氧化型輔酶Ⅱ）（還原型輔酶Ⅱ）可見光色素①

水的光解：2H2O

O2+4H+光②ATP的合成：ADP+Pi+能量（光能)

ATP酶酶NADP++H+

NADPH物質(zhì)變化：能量變化：光能→(NADPH和ATP中)活躍化學(xué)能

2C3C5NADPHADP+Pi(CH2O)ATP多種酶參加催化酶CO2還原固定供能葉綠體基質(zhì)CO2的固定：C3的還原：CO2

+C52C3酶NADP+2.第2階段：暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）場所：條件：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2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP→ADP+PiNADPH→NADP+有光無光都可，酶卡爾文循環(huán)供氫酶光合作用中元素的轉(zhuǎn)移——CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2①H的轉(zhuǎn)移：3H2O→NADP3H→(C3H2O)②C的轉(zhuǎn)移：14CO2→14C3→（14CH2O）+14C5③O的轉(zhuǎn)移：C18O2

→（CH218O）H218O→18O2

同位素示蹤法3.光反應(yīng)與暗反應(yīng)區(qū)別與聯(lián)系光反應(yīng)暗反應(yīng)場所條件物質(zhì)變化能量變化（1）光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)光、色素、酶有光無光都可，多種酶色素2H2O

O2+4H+光ADP+Pi+能量ATP酶水的光解：ATP形成：酶NADP++H+

NADPHCO2固定：C3還原：酶CO2＋C52C32C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH光能→ATP、NADPH中活躍的

化學(xué)能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能（2）光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系類囊體薄膜上的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH酶可見光（類囊體薄膜上）（葉綠體基質(zhì)中）①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+②光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間相互制約，相互影響。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的物質(zhì)和能量準(zhǔn)備階段；暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。暗反應(yīng)不能長期在無光環(huán)境進(jìn)行類囊體薄膜上的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH酶可見光

光照突然減弱/增強(qiáng)后，CO2濃度減少/增加，葉綠體內(nèi)的C5、C3、[H]和ATP的含量短時間如何變化？【思考與討論:】條件光照減弱

光照增強(qiáng)

CO2濃度減少

CO2濃度增加C3C5ATP、NADPH增加↑減少↓減少↓增加↑減少↓增加↑增加↑減少↓減少↓增加↑增加↑減少↓類囊體薄膜上的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH酶可見光光合作用概念光合作用的過程光合作用的原理的探索光反應(yīng)暗反應(yīng)反應(yīng)式希爾魯賓和卡門阿爾農(nóng)卡爾文水的光解NADPH和ATP的形成CO2的固定C3的還原CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體1.下圖為高等綠色植物光合作用過程的示意圖，下列說法正確的是

D

A.

B.

C.

D.

B

D4.下圖是光合作用過程圖解，請分析后回答下列問題：①圖中A物質(zhì)是________，B是_______，它來自于______的光解。②圖中C是_______，它被傳遞到葉綠體的