5.4.2 光合作用的原理和应用 课件(共24张PPT) 2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修1

(共24张PPT)
第2课时 光合作用的原理和应用（1）
第4节
1.阐明光合作用的过程和基本原理
2.归纳、概括光反应与暗反应的区别与联系，说明光合作用的意义
光合作用 是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
CO2+H2O （CH2O）+O2
光能
叶绿体
探索光合作用原理的部分实验
每天用纯净雨水浇灌5年后
柳树增重74.47kg
土壤减少0.06kg
实验1 1648年，海尔蒙特（比利时）实验
结论：植物的物质积累来源于水。
你认为海尔蒙特的实验结论正确吗？为什么？
实验2 1771年，普利斯特利(英)实验
结论：植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变浑浊的空气。
质疑2：有的学者重复了普利斯特利的实验，有的可以得到同样的结论，而有的却不能得出该结论。为什么？
英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，发现普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功。而且只有绿叶才能更新污浊的空气。
结论：只有在光下植物的绿叶才能更新空气。
实验3 1779年英格豪斯(荷兰)实验
1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。
1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来。
思考：光合作用中，光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？
暗处理
光照
碘蒸汽处理
变蓝
不变蓝
实验4 1864年萨克斯(德国)实验
实验5 1880年恩格尔曼(德国)实验
结论一：叶绿体是进行光合作用的场所。
结论二：氧气是由叶绿体释放产生的。
叶绿体如何将光能转化为化学能？光合作用释放的氧气来自原料中的水还是二氧化碳呢？
19世纪末，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和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。
CO2
H2O
C
O2
甲醛
O2
H2O
CO2
光合作用
分开
结合
释放
缩合
（CH2O）
光能
（甲醛对植物有毒害作用）
化学反应式：
1937 年，英国植物学家希尔：
像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应称作希尔反应。
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？
不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
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？
希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
结论：光合作用释放的氧全部来自水，并不来源于CO2。
同种植物
CO2
H2O
1941年，鲁宾、卡门实验
同位素标记法
C18O2
H218O
18O2
O2
甲组
乙组
1954年，美国科学家阿尔农（D. Arnon）发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程与水的光解相伴随。
CO2
H2O
NADPH
O2
H2O
CO2
光合作用
释放
光能
ATP
ADP + Pi
光合作用的原理
光合作用过程的示意图
根据是否需要光能，光合作用的过程可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应），两个阶段。
光反应阶段
类囊体
叶绿体基质
ADP+Pi
ATP
酶
NADPH
NADP+
酶
H+
H2O
O2
项目 光反应
条件
场所
物质变化
叶绿体的类囊体膜上
光、色素、酶
a.将H2O分解为_______，
H＋与NADP＋结合形成NADPH。
b.使ADP和Pi反应形成_____。
氧气和H＋
ATP
类囊体
H2 O
O2
光反应
NADPH
ADP+Pi
NADP＋
叶绿体基质
暗反应
（CH2O)
C5
CO2
暗反应阶段
ATP
2C3
项目 暗反应
条件
场所
物质变化
叶绿体基质
有光或无光均可，CO2多种酶
CO2的固定，
C3的还原
2C3
C5
CO2
CO2
的固定
（CH2O）
还原
多种酶
H2O
在光下分解
O2
酶
ADP+Pi
NADP+
NADPH
ATP
光反应阶段
类囊体薄膜
暗反应阶段
叶绿体基质
H+
光合作用的具体过程
光反应 暗反应
场所
条件
物质 变化
能量 变化
酶
①C5+CO2 2C3
②2C3+[H] （CH2O）+C5
酶
ATP、NADPH
①2H2O 4H++O2
②ADP+Pi ATP
光
酶
NADP+
NADPH
光能 活跃的化学能 稳定的化学能
光、色素、酶等
ATP、NADPH、酶等
叶绿体基质
叶绿体类囊体薄膜
光反应为暗反应提供NADPH、ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。
联系：
光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。光合作用产生的有机物，不仅供植物体自身利用，还养活了包括你我在内的所有异养生物。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。
条件
停止光照、
CO2供应不变
突然光照、
CO2供应不变
光照不变、
停止CO2供应
光照不变、
增加CO2供应
C3
C5
ATP
NADPH
增加
减少
减少
增加
减少
增加
增加
减少
减少
增加
增加
减少
减少
增加
增加
减少
当条件改变时，C3、C5、ATP、NADPH含量变化，请你试图填一填。
部分探究实验
过程
光反应阶段
暗反应阶段
区别
光合作用
联系
物质联系
能量联系