資源簡介

(共26張PPT)
第四節 光合作用與能量轉化
第5章 細胞的能量供應和利用
第 2 課時 光合作用的原理
細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些化學反應發生在細胞的特定區域
2.2
概念 2 細胞的生存需要能量和營養物質，并通過分裂實現增殖
2.2.3
說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖和氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。
課標要求
綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。
光合作用：
光反應場所：
暗反應場所：
C3指：
C5指：
NADPH指：
光合作用反應式：
課前檢測
“葉子概念車”的工作原理模擬葉子的什么功能？它的動力從何而來
上海科技館的新能源汽車“葉子概念車”,汽車上面形狀如同一片綠葉，猶如流動的植物，可以利用陽光進行光合作用制造能量驅動汽車前進，與自然共同呼吸、和諧相處。
導入
概念：指綠色植物通過 ，利用光能，把 轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出 的過程。

反應式： 。
葉綠體
二氧化碳和水
氧氣
場 所
條 件
產 物
原 料
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
葉綠體
光能
光合作用釋放的氧氣是來自原料中的水還是二氧化碳呢？
光合作用一定需要葉綠體嗎？
1.光合作用的概念及反應式
思考：
一、光合作用原理
2.光合作用的探索
資料1：19世紀末，科學界普遍認為，在光合作用中CO2中O2被釋放。C與水結合成甲醛，甲醛縮合成糖。
甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖。
資料2：1937年，英國植物學家希爾發現，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。
結論：離體的葉綠體在適當的條件下發生水的光解、產生氧氣的化學反應。
一、光合作用原理
2.光合作用的探索
資料2：1937年，英國植物學家希爾發現，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。
思考：希爾實驗說明水光解可以產生氧氣，是否說明植物光合作用產生的氧氣中的氧全部來自水？
不能，希爾反應僅說明離體葉綠體可以產生氧氣，并沒有排除其他物質干擾，也沒有直接觀察到氧元素的轉移。
若要證明氧氣全部來自水或二氧化碳，可采用什么方法？
一、光合作用原理
2.光合作用的探索
資料3：1941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來源，他們用18O分別標記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2，然后進行了兩組實驗：
思考：
1.甲組和乙組實驗形成一組什么實驗？
2.本實驗可得出什么結論？
甲組
乙組
C18O2
H2O
O2
H218O
CO2
18O2
一、光合作用原理
2.光合作用的探索
資料4：1954年，美國科學家阿爾農等用游離的葉綠體做實驗。在給葉綠體光照時發現，當向反應體系供給ADP、Pi時，體系中就會有ATP的產生。1957年，他發現這一過程總是與水的光解相伴隨。
結論：
光照條件下，水光解的同時，ADP和Pi合成ATP。
(2)上述三個實驗共同說明了什么？
光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水，氧氣的產生和糖類的合成不是同一個化學反應，而是分階段進行的。水的光解和ATP生成相伴而行。　
一、光合作用原理
2.光合作用的探索
資料4：1954年，美國科學家阿爾農等用游離的葉綠體做實驗。在給葉綠體光照時發現，當向反應體系供給ADP、Pi時，體系中就會有ATP的產生。1957年，他發現這一過程總是與水的光解相伴隨。
結論：
光照條件下，水光解的同時，ADP和Pi合成ATP。
(1)嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。
H2 O O2 ＋NADPH ＋能量
光能
葉綠體
ADP ＋ Pi ＋ ATP
一、光合作用原理
2.光合作用的探索
阿爾農實驗2：
離體葉綠體實驗過程及結果
組別 條件 過程 現象
1 黑暗 提供CO2，NADPH、ATP 產生(CH2O)
2 黑暗 提供CO2，不提供NADPH、ATP 不產生(CH2O)
3 光照 提供CO2，不提供NADPH、ATP 產生(CH2O)
（3）結論：CO2轉化成(CH2O)需要_____反應提供_________和______ 。
光
NADPH
ATP
一、光合作用原理
2.光合作用的探索
資料5：美國的卡爾文用小球藻進行實驗,將其裝在一個透明的密閉容器中,他向密閉容器中通入14CO2,當反應進行到5 s時,14C出現在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中,將反應時間縮短到0.5 s時,14C出現在一種三碳化合物(C3)中。經9年左右的時間,他終于弄清了光合作用中暗反應的碳循環途徑。
一、光合作用原理
2.光合作用的探索
思考：如果要探究CO2轉化成的第一個產物是什么,請說出可能的實驗思路。
不斷縮短光照時間后殺死小球藻,同時提取產物并分析,直到最終提取物中只有一種放射性代謝產物,該物質即為CO2轉化成的第一個產物。
一、光合作用原理
3.光合作用的過程
1.根據是否需要光照，可將光合作用分為哪兩個階段？
2.每一階段在哪里進行？需要什么條件？
3.每一階段發生了哪些物質變化和能量的變化？
閱讀課本，思考以下問題：
一、光合作用原理
二、光合作用的過程
H2O
類囊體膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
光、色素、酶
葉綠體內的類囊體薄膜上
水的光解：
H2O O2 +H+
光能
ATP的合成：
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
光能轉變為活躍的化學能
場所：
條件：
物質變化
能量變化
H+
NADPH的合成： H++NADP+ NADPH
NADP+
+
NADPH
氧化型輔酶Ⅱ
還原型輔酶Ⅱ
色素
光反應
一、光合作用原理
ATP合成酶
拓展：葉綠體類囊體薄膜上能量轉化示意圖
CO2
C5
五碳化合物
CO2的固定
三碳化合物 2C3
葉綠體基質
多種酶
糖類
ATP
NADPH
(CH2O)
C3的還原
葉綠體的基質中
場所：
NADPH 、ATP、酶
條件：
CO2 的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
C3 的還原：
ATP
ADP+Pi
活躍的化學能轉變為糖類等有機物中穩定的化學能
2C3 (CH2O)
酶
糖類
物質變化
能量變化：
NADP+
NADPH
暗反應
一、光合作用原理
嘗試構建光合作用過程模型
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
3.光合作用的過程
一、光合作用原理
3.光合作用的過程
光反應階段
暗反應階段
條件
場所
物質變化
能量變化
光、色素、酶
不需光、酶、NADPH、ATP
葉綠體類囊體薄膜
葉綠體基質中
水的光解； ATP、NADPH的生成
CO2的固定； C3的還原
活躍化學能
光能
活躍化學能
有機物中穩
定化學能
光反應是暗反應的基礎，為暗反應提供NADPH和ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi、NADP+ 。
聯系
光反應與暗反應的比較
一、光合作用原理
項目 光照由弱變強、CO2供應不變 光照由強變弱、CO2供應不變 光照不變、CO2由少變多 光照不變、CO2由多變少
C3
C5
NADPH 和ATP
↓
↑
↑
↑
↓
↓
↑
↓
↓
↓
↑
↑
根據圖中物質的來源和去路分析表格內各物質的相對含量在短時間的含量變化：
思維拓展
光照與CO2濃度變化引起的物質變化
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化細菌
2HNO2+O2 2HNO3 + 能量
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
3.進行化能合成作用的生物屬于自養還是異養生物？
2. 過程:
只能利用環境中現成的有機物來維持自身的生命活動。
以無機物轉變成為自身的組成物質。
（能夠進行光合作用或者化能合成作用的生物）
自養生物：
異養生物：
4.光合作用和化能合成作用的異同
1.概念:
同：把二氧化碳和水合成有機物
異：利用的能量不同（光能、化學能）
化能合成作用
1
能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。
硝化細菌
硫細菌
鐵細菌等少數種類的細菌
思維拓展
1.如圖表示光合作用示意圖。下列說法錯誤的是
A.類囊體薄膜上有吸收光能的4種色素
B.物質②中可儲存活躍的化學能，物質③為NADPH
C.在光照供應充足時，突然停止供應物質④，C5的含量將迅速下降
D.在整個光合作用過程中，植物將太陽能最終轉化為有機物中穩定的化學能
√
當堂練習
2.光合作用過程的正確順序是
①二氧化碳的固定 ②氧氣的釋放 ③葉綠素吸收光能
④水的光解 ⑤三碳化合物被還原
A.④③②⑤① B.④②③⑤①
C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤
3. 在適宜反應條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發生變化的物質，組合正確的是
A.紅光，ATP下降 B.紅光，未被還原的C3上升
C.綠光，NADPH下降 D.綠光，C5上升
√
√
當堂練習
光合作用
概念
光合作用的過程
光合作用的原理的探索
光反應
暗反應
反應式
希爾
魯賓和卡門
阿爾農
卡爾文
水的光解
NADPH 和 ATP 的形成
CO2 的固定
C3 的還原
CO2+H2O (CH2O)+O2
光能
葉綠體
小結
作業：
1.整理筆記
2.大本和小本
3.繪制光合作用過程圖

展開更多......

收起↑