【公開課】光合作用的原理和應用課（第2課時）課件+2022-2023學年高一上學期生物人教版必修1

第5章細胞的能量供應和利用第2課時光合作用的原理1說明光合作用以及對它的認識過程(重點)。2從物質和能量觀視角，闡明光合作用的原理(難點)。知識回顧：葉綠體的結構示意圖123451.說出圖中5個部分的名稱。2.吸收光能的色素分布在

上；光合作用所必需的酶分布在

中。類囊體薄膜類囊體薄膜和葉綠體基質光合作用的概念綠色植物通過________，利用______，將________________轉化成儲存著能量的_________，并且釋放出________的過程。葉綠體光能二氧化碳和水有機物氧氣光合作用釋放的氧氣是來自原料中的水還是二氧化碳呢？

我們先來分析科學家做過的一些實驗。

光合作用1、葉綠體如何將光能轉化為化學能？2、光合作用如何將化學能儲存在糖類等有機物中的？3、光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳呢？閱讀教材第102頁相關內容，思考以下幾個問題：資料1：19世紀末，科學界普遍認為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。

CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)1928年，科學家發(fā)現(xiàn)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。初步判斷：氧來自二氧化碳的可能性較小，較可能來源于水。像這樣，離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解、產生氧氣的化學反應稱作希爾反應。

資料2:

1937年，英國植物學家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(如Fe3＋，懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。(1)基于以上材料，嘗試補充完整希爾實驗表達式。O2H+H2O光照葉綠體Fe3+得電子Fe2+(2)希爾實驗可以證明氧氣來自水，能否確定氧氣全部來自水？(3)若要證明氧氣全部來自水或二氧化碳，可采用什么方法？

不能，該實驗沒有排除葉綠體中其他物質的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉移?？梢圆捎猛凰厥聚櫡?，用18O分別標記H2O和CO2進行實驗。

能夠說明。希爾反應是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒有合成糖的另一種必需原料CO2，因此，該實驗說明水的光解并非必須與糖的合成相關聯(lián)，暗示著希爾反應是相對獨立的反應階段。(4)希爾的實驗是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應？資料2:1941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：對比實驗結論：光合作用產生的O2來自于H2O，不來自CO2。資料3:

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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系：H2OO2+2H+

+能量光照葉綠體ADP+PiATP結論：在光照時，葉綠體中生成了ATP。上述實驗表明，

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。

總結

根據(jù)是否需要光能，這些化學反應可以概括地分為光反應和暗反應，現(xiàn)在也稱為碳反應，兩個階段。光合作用過程的示意圖(1)光反應類囊體薄膜的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶（氧化型輔酶Ⅱ）（還原型輔酶Ⅱ）條件：光、色素、多種酶場所：類囊體薄膜物質轉化水的光解：ATP的合成：H2OO2+H++e-

光色素光能能量轉化:ATP、NADPH中活躍的化學能ADP+Pi+能量

ATP+H2O酶NADPH的合成：NADP++H++e-NADPH酶(1)光反應(2)暗反應ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量卡爾文循環(huán)(2)暗反應條件：場所：葉綠體基質中有光無光都可以，多種酶等CO2的固定：C3的還原：2C3(CH2O)+C5酶ATP、NADPHCO2＋C52C3酶物質轉化ATP的分解：ATPADP+Pi+能量

酶NADPH的分解：NADPH

NADP++H++2e-酶有機物中穩(wěn)定的化學能ATP、NADPH中活躍的化學能能量轉化：光合作用的全過程葉綠體中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應暗反應NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能酶類囊體薄膜葉綠體基質可見光1.NADPH和ATP的移動途徑是什么？2.NADP+和ADP的移動途徑呢？3.NADPH的作用？從類囊體薄膜到葉綠體基質。從葉綠體基質到類囊體薄膜。①在C3的還原中作還原劑；②為C3的還原提供能量①H的轉移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的轉移：CO2→C3→（CH2O）③O的轉移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2光合作用中元素的轉移光反應與暗反應的比較反應階段反應部位反應條件物質變化能量變化產物聯(lián)系光合作用實質光反應暗反應類囊體薄膜上葉綠體基質必須有光、光合色素、酶有光或無光均可，多種酶光能→ATP和NADPH中活躍的化學能ATP和NADPH中活躍的化學能→穩(wěn)定的化學能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5光反應為暗反應提供ATP和[H]，暗反應為光反應提供ADP、Pi、NADP+把無機物轉變成有機物，把光能轉變成化學能貯存起來比較項目光反應階段暗反應階段區(qū)別反應場所反應速度與光的關系必須在

下進行不需要葉綠素和光，需要多種酶葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體基質較快較緩慢光比較光反應階段和暗反應階段比較光反應階段和暗反應階段比較項目光反應階段暗反應階段區(qū)別物質變化能量變化光能→ATP、NADPH中的化學能ATP、NADPH中的化學能→糖類中的化學能比較光反應階段和暗反應階段比較項目光反應階段暗反應階段聯(lián)系①兩個反應階段相輔相成，密切聯(lián)系：光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應提供

；暗反應推動光反應，暗反應為光反應提供

和NADP＋；②沒有光反應，暗反應缺乏NADPH和ATP，無法進行；暗反應受阻，光反應因產物積累也不能正常進行?？梢?，二者相互制約。NADPH和ATPADP、Pi下圖是光合作用過程圖解，請分析后回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是____，它被傳遞到葉綠體的_____部位，用于_________。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自______。④圖中G__________,F是____________,J是________。⑤圖中的H表示_______，I表示________，H為I提供__________。光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水NADPH基質用作還原劑，