浙科版（2019）必修一 3.5 光合作用将光能转化为化学能 课件（29张）

(共29张PPT)
第五节 光合作用将光能转化为化学能
第三章 细胞的代谢
01
光合作用的发现
17世纪中叶，比利时医生海尔蒙
植物生长的物质来自水
01
光合作用的发现
18世纪70年代，牧师兼化学家普利斯特利
燃着的蜡烛和动物的呼吸会使空气“恶化”，植物能使空气“净化”
01
光合作用的发现
18世纪70年代，植物生理学家英格豪斯
只有植物的绿色部分受到光的照射，才能够“净化”被“恶化”了的空气
01
光合作用的发现
02
光合作用的原理
20世纪初，英国科学家伯莱克曼与德国科学家瓦伯格等
他们在研究光照强度、温度和CO2浓度对光合作用影响时发现，在弱光下增加光照强度能提高光合速率，但当光照强度增加到一定值时，再增加光照强度则不再提高光合速率。这时要提高温度或CO2浓度才能提高光合速率。
光合作用可能存在不需要光依赖的阶段
02
光合作用的原理
20世纪初，英国科学家伯莱克曼与德国科学家瓦伯格等
利用藻类进行“间歇光”实验。在光能量相同的前提下，一种用连续光照射（10 min），另一种用间歇光照射（5 s光照，5 s黑暗，共20 min），发现后者光合作用总产量远高于前者。
光合作用
需要光
不需要光
光反应
碳反应
02
光合作用的原理
1937年，英国植物学家希尔
希尔发现在离体叶绿体的悬浮液（有H2O无CO2）中加入铁盐（含Fe3+）或其他氧化剂，在光照的条件下可以释放出氧气，Fe3+也被还原成了Fe2+，这样的反应也被称为希尔反应。
1/2O2
H2O
离体叶绿体、光照
+ 2H+
+ 2e-
水的裂（光）解：
02
光合作用的原理
NADP++H++2e-
酶
NADPH
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CO2
1941年，美国科学家鲁宾和卡门
02
光合作用的原理
1954年，美国科学家阿尔农
在光照条件下，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
1966年，美国科学家贾格道夫
02
光合作用的原理
光合作用合成ATP与类囊体膜两侧的H+浓度梯度有关
02
光合作用的原理
组别 材料 提取液 层析试剂
① 黄色鹅掌楸叶 95%乙醇 层析液
② 绿色菠菜叶 95%乙醇 层析液
③ 绿色菠菜叶 95%乙醇 95%乙醇
④ 绿色菠菜叶 95%乙醇 水
①
②
③
④
02
光合作用的原理
组别 材料 提取液 层析试剂
① 苋菜叶 95%乙醇 层析液
② 苋菜叶 95%乙醇 水
③ 苋菜叶 水 层析液
④ 苋菜叶 水 水
①
②
③
④
光合色素
02
光合作用的原理
光能
e-
NADP++H++2e-
酶
NADPH
H+浓度差
ADP+Pi
酶
ATP
1/2O2+2H++2e-
H2O
酶
光照
02
光合作用的原理
光反应的物质变化：
1/2O2+2H++2e-
H2O
酶
光照
NADP++H++2e-
酶
NADPH
ADP+Pi
酶
ATP
光反应的能量变化：
光能→NADPH和ATP中活跃的化学能
H2O
2H++2e-+1/2O2
ATP
ADP+Pi
NADPH
NADP++H+
光反应
光能
ATP和NADPH中活跃的化学能
光
细胞溶胶
CO2
糖等有机物
？
02
光合作用的原理
1954年，美国科学家卡尔文
20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做了实验：用经过14C标记的14CO2 ，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终证明了CO2如何转化为有机物中的碳
02
光合作用的原理
【实验1】向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物
【实验2】在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性三碳酸（PGA）、五碳糖和葡萄糖
【实验3】光照时间为几分之一秒时发现，90 %的放射性出现在三碳酸中
光照30秒
光照几分之一秒
02
光合作用的原理
【实验4】在持续提供光照和CO2的情况下，含有放射性的三碳酸和五碳糖的含量很快达到稳定，含有放射性的糖类等有机物不断增加
CO2
三碳酸
五碳糖、葡萄糖
其他糖等有机物
三碳酸
五碳糖
CO2
糖等有机物
02
光合作用的原理
三碳酸
五碳糖
CO2
糖等有机物
02
光合作用的原理
三碳酸
五碳糖
CO2
糖等有机物
光反应
02
光合作用的原理
三碳酸
三碳糖
五碳糖
还原
再生
固定
CO2
其他糖等有机物
卡尔文循环（碳反应）
H2O
2H++2e-+1/2O2
ATP
ADP+Pi
NADPH
NADP+
三碳酸
三碳糖
五碳糖
还原
再生
固定
CO2
三碳糖
出循环
淀粉
脂质
氨基酸
蛋白质
三碳糖
其他代谢
蔗糖
细胞呼吸
出叶绿体
（少部分）
（大部分）
（大部分）
光反应
光能
ATP和NADPH中活跃的化学能
碳反应(卡尔文循环)
有机物中稳定的化学能
光
细胞溶胶
03
练习巩固
突然减少CO2的供应，短时间内，以下物质如何变化？
ATP/ADP的比值
NADPH/NADP+的比值
三碳酸的含量
三碳糖的含量
五碳糖的含量
升高
下降
增加
增加
下降
03
练习巩固
突然停止光照（或光照减弱），短时间内，以下物质如何变化？
ATP/ADP的比值
NADPH/NADP+的比值
三碳酸的含量
三碳糖的含量
五碳糖的含量
减小
减小
升高
下降
下降
04
回顾知新
外膜
内膜
基粒
由类囊体堆叠而成
基质
含多种光合作用所必需的酶
透明，有利于光线的透过
在类囊体膜上存在着叶绿素及其他光合色素和多种蛋白质
光合膜
基
粒
类囊体
外 膜
内 膜
基质
在类囊体腔内含有多种光合作用有关的酶
1 g菠菜叶中类囊体膜总面积达60 m2左右
04
光呼吸
04
CAM途径
04
C4途径之一
丙酮酸
PEP
OAA
MAL
ATP
AMP
NADPH
NADP+
CO2
NADPH
NADP+
C3环
MAL
丙酮酸
CO2
维管束鞘细胞
叶肉细胞
细胞质
叶绿体
叶绿体