2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1-5.4 .2光合作用与能量转化课件（29张PPT)

(共29张PPT)
第五章 第四节
光合作用的原理和应用
通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，说明光合作用过程，并从物质与能量观视角，阐明光合作用原理，认同人类对光合作用的认识过程是逐步的、不断发展的。
浙江大学某团队成功从菠菜中提取了类囊体
将其用哺乳动物细胞膜包裹
在国际上首次实现
植物的类囊体跨物种递送到
动物体衰老病变的细胞内
让动物细胞也拥有植物光合作用的能量
以此敲开逆转细胞退变衰老的“时光之门”
国际视野
1.葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质()
2.真核细胞都进行有氧呼吸()
3.没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸()
4.有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程()
5.无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累( )
6.水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳( )
7.人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定 是有氧呼吸( )
8.和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少()
9.人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖()
10.过保质期的酸奶常出现涨袋现象是由于乳酸菌无氧呼吸产生的气体造成的( )
11.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水( )
12.无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量以热能的形式散失()
13.有氧呼吸、无氧呼吸各阶段都产生[H]和ATP( )
14稻田定期排水，可避免无氧呼吸产生乳酸而使根腐烂()
光合作用概念：
绿色植物通过______(场所)，利用_____(能量来源)，将_____和_____(原料)转化成储存着能量的______(产物)，并且释放出____(产物)的过程。
光能
CO2
+H2O
（CH2O）
+O2
叶绿体
2.能量转化？
1.O2来自哪里？
叶绿体
光能
CO2
H2O
有机物
O2
一：探索光合作用原理的部分实验
探索光合作用原理的部分实验
19世纪末
甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
CO2
O2
C + H2O
甲醛
(CH2O)
→
糖
→
1928年
科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。
探索光合作用原理的部分实验
1937年
希尔反应
英国植物学家希尔(R.Hill)发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。
希尔反应：
水的光解产生氧气。
结论：
离体叶绿体
铁盐(或其他氧化剂)
H2O
2H+
+ O2 + 2e-
光照
水的光解
探索光合作用原理的部分实验
讨论
1．希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
2．希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
不能说明，反应体系中可以还存在其他氧元素供体，该实验没有排除叶绿体滤液中其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
能够，悬浮液中有水，没有合成糖的另一种必需原料二氧化碳，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
探索光合作用原理的部分实验
1941年
鲁宾和卡门实验
光照射下的小球藻悬浮液
CO2
H2O
C18O2
H218O
18O2
O2
甲组
乙组
鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧的来源。
光合作用产生的O2来自于H2O。
实验结论
探索光合作用原理的部分实验
1954年
阿尔农实验
结论：
在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。
在光照时，叶绿体中生成了ATP。
1957年
叶绿体合成ATP的过程，总是与水的光解相伴随。
光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？
每个阶段反应的条件、产物、场所、物质变化、能量变化如何？
光合作用
光能
光反应阶段
暗反应阶段
一
光合作用的过程
1、光合作用的过程——光反应
条件：光、色素、多种酶
场所：类囊体薄膜
物质转化：
水的光解：
ATP的合成：
NADPH的合成：
光能
能量转化:
产物：O2、NADPH、ATP
ATP、NADPH中活跃的化学能
H2O O2 + H+ + e-
光
色素
ADP + Pi + 能量 ATP + H2O
酶
NADP+ + H+ + e- NADPH
酶
探索光合作用原理的部分实验
1946年
卡尔文循环
用14C标记的CO2供小球藻实验， 给予光照，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。
2、光合作用的过程——暗反应
条件：有没有光都能进行，需要多种酶
场所：叶绿体基质
物质转化：
CO2的固定：
C3的还原：
能量转化:
产物：（CH2O）、 ADP 、 Pi
CO2＋C5 2C3
酶
2C3+NADPH （CH2O）+C5
ATP
ADP+Pi
酶
NADPH、ATP中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
ATP水解：
尝试画出光合作用过程图解（识记反应过程）
1.NADPH和ATP的移动途径是什么？
2.NADP+和ADP的移动途径呢？
3.NADPH的作用？
从类囊体薄膜到叶绿体基质。
从叶绿体基质到类囊体薄膜。
①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量
光反应阶段
暗反应阶段
条件
场所
物质变化
能量变化
光、色素、酶
不需光、酶、NADPH、ATP
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质中
水的光解； ATP、NADPH的生成
CO2的固定； C3的还原
活跃化学能
光能
活跃化学能
有机物中稳
定化学能
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+ 。
联系
3、光反应与暗反应的区别与联系
物质联系：
能量联系：
3、光反应与暗反应的区别与联系
光反应与暗反应之间相互制约，相互影响
4、光合作用中元素去向
CO2 + H2O
光能
叶绿体
(CH2O)+ O2
H：3H2O NADP3H (C 3H2O)
C：14CO2 14C3 (14CH2O)
O：
光反应
暗反应
CO2的固定
C3的还原
H218O
18O2
光反应
C18O2
CO2的固定
C3的还原
C3
(CH218O)
5、条件骤变对光合作用中各物质（短时间内）的影响
CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
光照减弱
光照增强
减少
减少
减少
减少
增加
增加
增加
增加
5、条件骤变对光合作用中各物质（短时间内）的影响
条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由
不足到充足，光照不变
C3含量 增加 减少 减少 增加
C5含量 减少 增加 增加 减少
[H]和ATP的含量 减少 增加 增加 减少
光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
CO2浓度减少
CO2浓度增加
减少
减少
减少
减少
增加
增加
增加
增加
同化作用
光能自养
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
（光合作用）
化能自养
自养型
异养型
寄生、腐生、捕食
不能制造有机物，利用环境中现成的有机物来维持生命活动。
利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO2和H2O（无机物）合成糖类（有机物）。如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等。
（化能合成作用）
以光为能源，以无机物为原料合成有机物（糖类），并储存能量。如绿色植物。
2NH3 + 3O2
硝化细菌
2HNO2 + 2H2O + 能量
2HNO2 + O2
硝化细菌
2HNO3 + 能量
CO2 + H2O
酶
（CH2O ）+ O2
一、概念检测
1. 依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。
（1） 光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。（ ）
（2）光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。（ ）
（3）影响光反应的因素不会影响暗反应。（ ）
×
×
√
D
2. 如果用含有 14C 的 CO2 来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是 （ ）
A. CO2 叶绿素 ADP
B. CO2 叶绿体 ATP
C. CO2 乙醇 糖类
D. CO2 三碳化合物 糖类
3.根据光合作用的基本过程填充下图。
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
感谢聆听！
1
光合作用的原理
光合作用过程
类囊体
H2O
O2
CO2
卡尔文循环
（CH2O）
叶绿体
2C3
C5
ATP
NADPH
NADP+
ADP
+Pi