5.42光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件-高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)

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

P102光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將

轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的

，并且釋放出

的過程。CO2+H2O（CH2O）+O2

光能葉綠體2.反應(yīng)式：1.概念：(CH2O)表示糖類3.實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量。將無機(jī)物合成有機(jī)物，光能轉(zhuǎn)換為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。二氧化碳和水有機(jī)物氧氣光合作用的原理

任務(wù)一：閱讀P102第一

二段，完成以下問題。二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

P102-103任務(wù)二：閱讀P102，標(biāo)注出每個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵語句，并討論以下問題。19世紀(jì)末1928年1937年1941年1954年CO2中C和O被分開，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，甲醛縮合成糖甲醛對(duì)植物有毒害；甲醛不能轉(zhuǎn)化成糖

希爾反應(yīng)水的光解產(chǎn)生氧氣

魯賓和卡門同位素標(biāo)記法光合作用氧氣來自于水

阿爾農(nóng)光照下葉綠體合成ATP總是與水的光解相伴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。二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

P102-103（1）

希爾實(shí)驗(yàn)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來自水？（2）

希爾實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？不能說明。實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。能夠說明。希爾實(shí)驗(yàn)中沒有合成糖類的原料CO2，因此，可以說明水的光解并非必須與糖的合成相聯(lián)系，意味著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。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)。實(shí)驗(yàn)思路：

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：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：用同位素示蹤法來研究物質(zhì)的去路二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

P102-1031941年，魯賓和卡門相互對(duì)照，自變量為標(biāo)記物質(zhì)(H218O與C18O2)，因變量為O2的相對(duì)分子質(zhì)量不同。1954年，阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。光照ATP水光解嘗試用示意圖表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系？二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

P102-103H2OO2+2H+

+能量光照葉綠體ADP+Pi

ATP1964年以后，美國科學(xué)家卡爾文用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻（單細(xì)胞綠藻）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)。放射性同位素標(biāo)記法結(jié)論：光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2上述實(shí)驗(yàn)表明，光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水，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。P103

二、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

P104卡爾文循環(huán)

光合作用吸收的二氧化碳與C5結(jié)合形成C3，C3經(jīng)過一系列變化，轉(zhuǎn)化為糖類的同時(shí)又形成C5。這些C5又參與C3的形成。這樣，C5到C3再到C5的循環(huán)，可以源源不斷進(jìn)行下去。所以暗反應(yīng)也稱為卡爾文循環(huán)（碳循環(huán)）。光合作用的過程十分復(fù)雜，它包括一系列化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)(也稱為碳反應(yīng))，兩個(gè)階段。三、光合作用的過程P103-104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Ⅱ1.條件：光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+2.場所：類囊體薄膜上3.主要產(chǎn)物：O2、ATP、NADPH三、光合作用的過程P103-104光反應(yīng)階段任務(wù)三：閱讀P103，完成以下問題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(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。4.物質(zhì)轉(zhuǎn)化：水的光解：ATP的合成：2H2OO2+4H++4e-

光色素NADPH的合成：光能5.能量轉(zhuǎn)變：ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ADP+Pi+能量ATP+H2O酶NADP++H++2e-

NADPH酶光反應(yīng)階段三、光合作用的過程P103-104ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量1.條件：有沒有光都可以，需多種酶、CO2、ATP、NADPH2.場所：葉綠體基質(zhì)中3.產(chǎn)物：（CH2O）、ADP、Pi、NADP+卡爾文循環(huán)三、光合作用的過程P103-104任務(wù)三：閱讀P104，完成以下問題暗反應(yīng)階段相關(guān)信息：C3是指3-磷酸甘油酸；C5是指核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）4.物質(zhì)轉(zhuǎn)化：CO2的固定C3的還原2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH5.能量轉(zhuǎn)變：光合作用第二階段的化學(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。CO2＋C5

2C3酶ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能暗反應(yīng)階段三、光合作用的過程P103-104三、光合作用的過程P103-104完成P106T3光反應(yīng)和暗反應(yīng)有什么區(qū)別與聯(lián)系呢？條件物質(zhì)變化能量變化光反應(yīng)暗反應(yīng)場所聯(lián)系類囊體薄膜上葉綠體的基質(zhì)中光、色素、酶多種酶ATP的合成:水的光解：NADPH合成:H2O光解

H++O2階段ADP+Pi+能量→ATP酶CO2的固定:C3的還原:NADP++H++2e-→NADPH酶光能NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能

有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+等原料NADPHNADP+ATPADP+PiC3(CH2O）+C5

C5+CO2→2C3三、光合作用的過程P103-104任務(wù)四：

P104思考與討論

光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系光合作用的表達(dá)式：拓展：明確各元素走向光能葉綠體6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2

①H的轉(zhuǎn)移：H2O→[H]→(CH2O)+H2O②C的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→(CH2O)③O的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→(CH2O)+H2OH2O→O2

三、光合作用的過程P103-1041.依據(jù)光合作用的基本原理，判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水。（）(2)光反應(yīng)只能在光照條件下進(jìn)行，暗反應(yīng)只能在黑暗條件下進(jìn)行。（）(3)影響光反應(yīng)的因素不會(huì)影響暗反應(yīng)。（）√××2.如果用含有14C的CO2來追蹤光合作用中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑，則是（

）A.CO2→葉綠體→ADPB.CO2→葉綠體→ATPC.CO2→乙醇→糖類D.CO2→三碳化合物→糖類D

練習(xí)與應(yīng)用P106P104“相關(guān)信息”：光合作用的產(chǎn)物有一部分是_____，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入

，再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?。淀粉篩管能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物。2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量3.進(jìn)行化能合成作用的生物屬于自養(yǎng)還是異養(yǎng)生物？只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生命活動(dòng)。以無機(jī)物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)。（能夠進(jìn)行光合作用或者化能合成作用的生物）2.過程：自養(yǎng)生物：異養(yǎng)生物：4.光合作用和化能合成作用的異同:同：把二氧化碳和水合成有機(jī)物異：利用的能量不同（光能、化學(xué)能）1.概念：任務(wù)五：

閱讀P106頁，完成以下問題四、化能合成作用P106光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用概念反應(yīng)式探究歷程光合作用原理過程光反應(yīng)：類囊體薄膜暗反應(yīng)：葉綠體基質(zhì)CO2+H2O（CH2O)+O2

光能葉綠體總反應(yīng)式化能合成作用課

堂

小

結(jié)【例1】下列關(guān)于探究光合作用原理實(shí)驗(yàn)的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.恩格爾曼利用水綿和好氧細(xì)菌為材料,證明光合作用的場所是葉綠體B.希爾證明離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣C.魯賓和卡門用18O分別標(biāo)記H2O和CO2,證明光合作用產(chǎn)生的氧來自水D.阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)水的光解過程產(chǎn)生ATP【例2】下圖為探究光合作用中氧氣來源的實(shí)驗(yàn)示意圖,圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量之比是()A.1∶2

B.2∶1C.8∶9 D.9∶8D