5.4.2 光合作用的原理和应用 (共25张PPT) 2024-2025学年人教版（2019）高中生物学必修1课件

(共25张PPT)
第四节
光合作用
与能量转化
二、光合作用的原理
第二课时
温故知新
（蓝绿色）
叶绿素a
（黄绿色）
叶绿素b
（橙黄色）
胡萝卜素
叶 黄 素
（黄 色）
叶 绿 素
（约占3/4，主要吸收红光和蓝紫光）
类胡萝卜素
（约占1/4，主要吸收蓝紫光）
绿叶中的色素
叶绿体
双层膜
基质中有许多由囊状结构堆叠而成的基粒
光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质
光合作用
CO2+H2O （CH2O）+O2
光能
叶绿体
指绿色植物通过 ，利用 ，把 转化成储存 着的 ，并且释放出 的过程。
叶绿体
光能
二氧化碳和水
有机物
氧气
能量
光合作用
CO2+H2O （CH2O）+O2
光能
叶绿体
1.光合作用释放的O2是来自于 CO2还是H2O？
2.光合作用过程中，有机物是怎么产生的呢？
一、探究光合作用原理的部分实验
资料1：19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与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年， 科学家发现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。
不能通过光合作用实现
实验2：希尔实验
实验思路：施加单一变量进行研究
材料：离体叶绿体
处理：给离体叶绿体悬浮液加入氧化剂，不通入CO2；给予光照
结果：叶绿体有O2释放。
叶绿体中H2O光解产生氧气。
推测：
问题1：希尔实验中的氧化剂起到什么作用？
NADP++2H++2e- NADPH
结合H2O分解产生的2H+和2e-
问题2：叶绿体内参与光合作用的氧化剂是什么？
问题5：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？
没有排除叶绿体中其他物质的干扰;
不能说明
问题3：希尔的实验中Fe3+被还原成Fe2+，说明了什么？
产生了具有还原性的物质;
还原型的辅酶II(NADPH)
问题4：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？
该实验中不存在合成糖类的原料-CO2，说明水的光解是一个相对独立的反应阶段；
可以说明
结论：光合作用释放的氧全部来自水。
同种植物
CO2
H2O
资料3：1941年，鲁宾、卡门实验
同位素标记法
C18O2
H218O
18O2
O2
甲组
乙组
同位素标记（示踪）法；
相互对照（即对比实验）；
光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于CO2。
资料4：1954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。
光照
ATP
水
光解
尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？
类囊体薄膜
的色素分子
可见光
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
光解
H+
NADPH
酶
（氧化型辅酶Ⅱ）
（还原型辅酶Ⅱ）
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：
H2O O2 + H+ + e-
光
色素
光能
能量转化:
ATP、NADPH中活跃的化学能
ADP + Pi + 能量 ATP + H2O
酶
NADPH的合成：
NADP+ + H+ + e- NADPH
酶
产物：O2、NADPH、ATP
光反应
资料5：1946年开始，美国的卡尔文等用放射性同位素14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向。
暗反应
2C3
C5
NADPH
ADP + Pi
（CH2O）
ATP
多种酶
参加催化
酶
CO2
还原
固定
酶
供能
卡尔文循环
条件：
有光无光都可，需要多种酶
场所：
叶绿体基质
物质变化
CO2的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
C3的还原：
ATP中活跃的化学能
2C3+NADPH （CH2O）+C5
酶
ATP
ADP+Pi
能量变化：
有机物中稳定的化学能
产物：
（CH2O） 、 ADP 、 Pi
暗反应
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
光反应
暗反应
NADP+
NADPH
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
酶
类囊体薄膜
叶绿体基质
可见光
光合作用的过程
联系 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
酶、ATP、NADPH
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质中
水的光解；ATP的合成
CO2的固定；C3的还原
ATP、NADPH中活跃化学能
光能
ATP、NADPH中活跃化学能
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NADP+和ADP、Pi
思考·讨论
光反应和暗反应的区别与联系
【问题1】分析ATP、NADPH、ADP、NADP+等物质在叶绿体中移动的方向？
ATP和NADPH：从叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体基质；
ADP和NADP+：从叶绿体基质 类囊体薄膜。
【问题2】叶肉细胞产生ATP的场所有哪些？光合作用和细胞呼吸产生的ATP在用途上有什么不同？
光合作用产生的ATP只用于暗反应C3 的还原，细胞呼吸产生的ATP用于其他各项生命活动；
细胞质基质、线粒体、叶绿体；
【问题3】条件骤变对光合作用中各物质的影响
CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
光照减弱 减少 增加 减少 减少
光照增强 增加 减少 增加 增加
1、请总结分析的方法？ 2、C3、C5含量变化有什么特点？
光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
CO2浓度减少 增加 减少 增加 减少
CO2浓度增加 减少 增加 减少 增加
【环境因素骤变对物质变化的模型分析】
物
质含
量
时间
强光照
C3
NADPH、ATP,
C5,(CH2O)合成量
弱光照
CO2浓度不变：光照强度改变
物
质含
量
时间
CO2缺乏
C3, (CH2O)
C5, NADPH, ATP
CO2充足
光照强度不变：CO2浓度改变
【环境因素骤变对物质变化的模型分析】
D
1、1941年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如下两组实验,下列叙述正确的是 （ ）
A． 为了排除光照的影响该实验要在黑暗条件下进行
B． A和B相对分子质量之比为9：8
C． 设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气
D． 实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自水
课堂训练
课堂训练
C
2、如图为光合作用示意图。下列说法错误的是（ ）
A．①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ，④表示CO2
B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原（CH2O）
C．黑暗条件下，光反应停止，暗反应将持续不断地进行下去
D．增加光照强度或降低CO2浓度，C3的含量都将减少
场所：
物质 变化：
能量转变：
条件：
场所：
课堂训练
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
场所：
物质 变化：
能量转变：
感谢
观看
5.4.2