【課件】人教版生物必修一5-4-2光合作用與能量轉(zhuǎn)化第二課時(shí)

二、光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的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。光合作用的實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量CO2+H2O光能葉綠體（CH2O)+O2一、光合作用的原理思考·討論

探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1.1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖2.1937年，英國(guó)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（懸浮液中有水，沒有CO2），在光照下可以釋放氧氣。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)。第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組1802023.美國(guó)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）結(jié)論思考：上述哪組是對(duì)照組？對(duì)比實(shí)驗(yàn)，互相對(duì)照4.1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(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。討論1．希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，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？不能說明。希爾反應(yīng)僅說明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。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)是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？3．分析魯賓和卡門做的實(shí)驗(yàn),你能得出什么結(jié)論？能夠說明。希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的,懸浮液中有H0,沒有合成糖的另一種必需原料-CO2,因此,該實(shí)驗(yàn)說明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián),暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。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。1、場(chǎng)所：2、條件：3、物質(zhì)變化：4、能量變化：光反應(yīng)階段光、色素、酶葉綠體的類囊體薄膜光能色素H2OH++O2ADP＋Pi

ATP酶、光能色素光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中活躍的化學(xué)能。H++NADP+

NADPH(還原劑)酶20世紀(jì)40年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文等用小球藻做了這樣的實(shí)驗(yàn)：用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的碳是如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳的，稱為卡爾文循環(huán)。暗反應(yīng)階段1、場(chǎng)所：2、條件：3、物質(zhì)變化：4、能量變化：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：葉綠體基質(zhì)多種酶、2C3(CH2O)+C5ATPNADPHNADP+ADP+Pi酶糖類NADPH、ATPATP和NADPH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O2NADPHATPNADP+ADP+Pi2C3C5

聯(lián)系比較光反應(yīng)、暗反應(yīng)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、酶不需光、酶、[H]、ATP葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP和NADPH的合成CO2的固定；C3的還原，ATP和NADPH的分解（1）光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、ADP和Pi。（2）沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行；沒有暗反應(yīng)，有機(jī)物無法合成。光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)儲(chǔ)存在ATP和NADPH中ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能C的轉(zhuǎn)移路徑：H轉(zhuǎn)移路徑：CO2C3（CH2O）H2ONADPH（CH2O）6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體總反應(yīng)式及O的來源和去向：注意：光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入篩管，再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?。（P104）C3是指三碳化合物——3—磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖—1,5—二磷酸。（P104）C6H12O6O22丙酮酸

+4[H]2層4層1、一個(gè)綠色植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)，葉綠體合成的葡萄糖、釋放的氧氣被用于有氧呼吸，至少需要穿過幾層磷脂雙分子層？（磷脂分子層呢？）拓展：條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)CO2濃度不變，停止光照CO2濃度不變，突然光照光照不變，增加CO2濃度光照不變，降低CO2濃度CO2、光不變、(CH2O)運(yùn)輸受阻增加減少減少減少減少減少減少減少減少減少增加增加增加增加增加增加增加增加增加減少不同條件下葉綠體內(nèi)各種物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律“模型法”表示C3、C5、NADPH和ATP的含量變化1.如圖表示在夏季晴朗的白天，植物細(xì)胞內(nèi)C3和C5的相對(duì)含量隨一種環(huán)境因素的改變而變化的情況，下列對(duì)這一環(huán)境因素的改變分析正確的是A．突然停止光照B．突然增加CO2濃度C．降低環(huán)境溫度D．增加光照強(qiáng)度D——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)物的合成作用

例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌化能合成作用P106小字自養(yǎng)生物:

以CO2和H2O（無機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲(chǔ)存著