【課件】第二課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用課件-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

5.4

光合作用與能量轉(zhuǎn)化二、

光合作用的原理和應(yīng)用O2CH2OH2OCO2太陽能類囊體葉綠體基質(zhì)一、光合作用的原理（1）概念：指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。場(chǎng)所能量來源反應(yīng)物產(chǎn)物（2）反應(yīng)式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體（3）實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量1.光合作用一、光合作用的原理2.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)（思考·討論P(yáng)102）（1）19世紀(jì)末

CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)n甲醛→糖①甲醛對(duì)植物有毒②甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖（2）1928年

縮合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氧氣。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)體系中可能還存在其他氧元素供體。1、希爾的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f明水的光解與糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？能，因?yàn)閼腋∫褐袥]有CO2，糖類合成時(shí)需要CO2中的碳元素。思考：（3）光反應(yīng)的研究--希爾反應(yīng)

希爾反應(yīng)：離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2

+2e-光照水的光解（4）光反應(yīng)的研究--魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)同位素示蹤法結(jié)論：光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于CO2。（5）光反應(yīng)的研究--阿爾農(nóng)的實(shí)驗(yàn)

1954年，美國阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)：在給葉綠體照光時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi和NADP+(氧化性輔酶Ⅱ)時(shí)，體系中就會(huì)有ATP和NADPH產(chǎn)生（NADP+、H+和電子結(jié)合會(huì)形成NADPH）。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。H2O光照葉綠體O2+2H+

+2e-ADP+Pi+能量ATP酶NADP＋＋H+＋2e→NADPH酶葉綠體中分離出的類囊體緩沖介質(zhì)充分平衡轉(zhuǎn)移類囊體加入ADP和Pi無光條件放置A組B組B組A組類囊體膜內(nèi)外的pH都為4（6）光反應(yīng)的研究--賈格道夫的實(shí)驗(yàn)

未檢測(cè)到檢測(cè)到ATP8思考：1、本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？因變量是什么？類囊體膜兩側(cè)是否具有

H+濃度梯度；（6）光反應(yīng)的研究--賈格道夫的實(shí)驗(yàn)

是否生成

ATP思考：2、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可得出什么結(jié)論？ATP合成與類囊體膜兩側(cè)的H+濃度梯度有關(guān)（6）光反應(yīng)的研究--賈格道夫的實(shí)驗(yàn)

思考：3、在葉綠體內(nèi)，類囊體膜通過__________（主動(dòng)運(yùn)輸/協(xié)助擴(kuò)散/自由擴(kuò)散）的方式才能創(chuàng)造其兩側(cè)的H+濃度差。主動(dòng)運(yùn)輸（6）光反應(yīng)的研究--賈格道夫的實(shí)驗(yàn)

ADP＋PiATP類囊體腔葉綠體中的色素水e光子H+濃度差e2e＋NADP＋＋H+→NADPHADP＋Pi→ATPH2O→1/2O2＋2H+＋2e光光合作用研究--光反應(yīng)詳解光合作用研究--光反應(yīng)詳解13光合作用研究--光反應(yīng)詳解

光光反應(yīng)的物質(zhì)變化：光反應(yīng)的能量變化：光能電能H+勢(shì)能NADPH和ATP中的化學(xué)能NADP＋＋H+＋2e-

→NADPH酶ADP+Pi+能量ATP酶3.光反應(yīng)階段類囊體薄膜可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶條件：光、色素、多種酶場(chǎng)所：類囊體薄膜物質(zhì)轉(zhuǎn)化水的光解：ATP的合成：

光色素光能能量轉(zhuǎn)化:ATP、NADPH中的化學(xué)能ADP+Pi+能量ATP酶NADPH的合成：NADP++H++2e-

NADPH酶一、光合作用的原理（7）暗反應(yīng)的研究--卡爾文循環(huán)

給小球藻通14CO2在光下培養(yǎng)殺死細(xì)胞終止光合作用提取溶液中的物質(zhì)，用紙層析法使這些物質(zhì)分離放射性顯影確定放射性位置光照60s取樣時(shí)產(chǎn)生的放射性物質(zhì)思考：如何確定放射性首先出現(xiàn)在哪種化合物中？縮短取樣時(shí)間時(shí)產(chǎn)生的放射性物質(zhì)再溶解，化學(xué)分析，表明是3-磷酸甘油酸（C3）（7）暗反應(yīng)的研究--卡爾文循環(huán)

17光合作用研究--暗反應(yīng)詳解韌皮部（篩管）植株各處光合作用研究--暗反應(yīng)詳解

暗反應(yīng)的物質(zhì)變化

CO2的固定：C3的還原：CO2＋C5→2C3酶2C3＋ATP＋NADPH→3-磷酸甘油醛酶葡萄糖→淀粉蔗糖光合作用研究--暗反應(yīng)詳解

暗反應(yīng)的物質(zhì)變化

暗反應(yīng)的能量變化CO2的固定：C3的還原：CO2＋C5→2C3酶2C3＋ATP＋NADPH→（CH2O)+C5酶ATP和NADPH中的化學(xué)能糖類等穩(wěn)定化合物中的化學(xué)能ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量CO2的固定：CO2＋C5

酶C3的還原：ATPADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

酶NADPH、ATP、酶NADP+NADPH(CH2O)+C5ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能2C3一部分是淀粉，一部分是蔗糖場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)換：相關(guān)信