5.4 光合作用与能量转化 课件人教版(2019)高中生物必修一(共17张PPT)

(共17张PPT)
第5章细胞的能量供应和利用
第4节光合作用与能量转化
第2课时
2020/10/7
这些囊状结构称为类囊体。
吸收光能的四种色素就分布
在类囊体薄膜上。
想一想：
叶绿体内有如此多的基粒和类囊 体，有什么作用
极大地扩展了受光的面积。
色素的功能
吸收、传递、转化光能。
(二)叶绿体的结构适于进行光合作用
( 只有特殊状态下的叶绿素a可以转化光能)
基质
类囊体腔
外膜
内膜
基粒
现象：装片中需氧细菌只
向叶绿体被光束照射到的 部位集中。
现象：装片中需氧细菌分
布在叶绿体所有受光的部 位。
结论：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
1880年，恩格尔曼的实验(一)
没有空的有光环境
没有空气的黑暗环境
700
波长(nm)
恩格尔曼的第二个实验
现象： 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量
的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
结论： 叶绿体中的色素主要通过吸收红光和蓝紫光来进 行光合作用。
1880年，恩格尔曼的实验(二)
蓝 紫 光
红
光
思考讨论
1、恩格尔曼第一个实验的结论是什么
恩格尔曼第一个实验的结论是： 氧气是由叶绿体释放出 来 的 ，叶绿体是
F HJ o
2、恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处
实验材料选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察， 用需氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光 的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一 组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果，等等。
3、在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么
这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光 的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。
4、综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能
叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
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课后练习
二、拓展应用
1、有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是 反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光， 褐藻反射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收 要多，即到达深水层的光线是短波长的光，因此，吸收红光和蓝 紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红 藻分布于海水深的地方。
2、与传统生产方式相比，植物工厂生产蔬菜可以精确控制植物的 生长周期、生长环境、上市时间等，但同时面临技术难度大、操 控要求高、需要掌握各种不同蔬菜的生理特性等问题。
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二、光合作用的原理和应用
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用 光能，把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。
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动力：光能
产物：有机物(主要是糖类)、氧气
(CH O)+O
场所：叶绿体
原料：二氧化碳、水
总反应式：CO +H O
6CO +12H O- C H 2O +6O +6H O
光能
叶绿体
叶绿体
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思考讨论
探索光合作用原理的部分实验
实验一：1937年，英国植物学家希尔 (R.Hil1) 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H 0, 没有CO ), 在 光照下可以释放出氧气。
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
能够说明。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H 0, 没有合成糖的另一种必需原料——CO , 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。
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3、分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论
光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并 不来源于CO 。
思考讨论
实验二：1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben) 和卡门(M.Kamen
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思考讨论
实验三：1954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 总是与水的光解相伴随。
4 、尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
O +NADPH+ 能量
ADP+Pi- ATP
光照
叶绿体
H O
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(一)光合作用的原理
划分依据：反应过程是否需要光能
光反应
暗反应(碳反应)
1、光反应阶段
类囊体薄膜
H O
场所：叶绿体内的类囊体薄膜上 ADP+Pi
条件：光、色素、酶 光能
水的光解：2 H O 4H++0
物质变化： NADP+—NADPH: 供还原剂、供氢、供能
ATP 的合成：ADP+Pi 十能量(光能)酶 ATP
能量变化：光 能转变为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中 。
2、暗反应阶段
场所：叶绿体的基质中
条件：多种酶、NADPH 、ATP 酶
CO 的固定：CO +C 2C
物质变化：
ATP 、NADPH
C 的还原：2C 酶 (C )+C
能量变化： ATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中 三碳化合物2C 稳定的化学能
类
O
糖
H
叶绿体基质C 的 多种酶 还原
五碳化合物 C
CO 的
固 定
NADPH
糖类
CO
光反应阶段 暗反应阶段
(类囊体薄膜上) (叶绿体基质中)
光能— →活跃的化学能一 稳 能
定的化学
有机物中
O
H+
叶绿体中
的色素
- CO
C
(CH O)
NADPH-
酶
NADP+
ATP
酶
ADP+Pi
3、光合作用的过程：
H O
光.
能
多种酶参
加催化
还 原
2C
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条件 首先变化物质
随后变化物质
光照增强 CO 供应不变 NADPH、ATP增加
C 减少，C 增加
光照减弱 CO 供应不变 NADPH、ATP减少
C 增加，C 减少
光照不变 CO 供应增加 C 减少，C 增加
NADPH、ATP减少
光照不变 CO 供应减弱 C 增加，C 减少
NADPH、ATP增加
分析叶绿体中C 、C 、NADPH、ATP的动态变化
光反应阶段
暗反应阶段
条件 光、色素、酶
酶 、ATP、NADPH
场所 叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质中
物质变化 水的光解；ATP的 合成
CO 的固定；C 的还原
能量变化 ATP、NADPH中 光能- 活跃化学能
ATP、NADPH中有机物中稳
活跃化学能 定化学能
联系 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NADP+和ADP、Pi
思考讨论
光反应和暗反应的区别与联系