5.4光合作用和能量轉(zhuǎn)化課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適用于進行光合作用1.葉綠體結(jié)構(gòu)基質(zhì)基粒內(nèi)膜外膜外膜內(nèi)膜由囊狀結(jié)構(gòu)的類囊體堆疊而成含與光合作用有關(guān)的色素和酶含少量DNA、RNA、與光合作用有關(guān)的酶構(gòu)成：成分：雙層膜基?；|(zhì)：二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適用于進行光合作用2.葉綠體的功能恩格爾曼水綿和需氧型細菌放在沒有空氣的黑暗小室內(nèi)（1881年）用極細的光束照射好氧菌只集中在葉綠體被光束照射到的地方。把裝置放在光下好氧菌集中在葉綠體所有受光部位。氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。實驗結(jié)論：葉綠體的功能

繼續(xù)實驗：用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧型細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。恩格爾曼第二個實驗裝置圖用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧型細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。結(jié)論：葉綠體的功能2.恩格爾曼在選材實驗設(shè)計上有什么巧妙之處?實驗材料的選擇妙：水綿，不僅具有細而長的帶狀葉綠體，而且呈螺旋帶狀分布在細胞中，便于觀察；排出干擾的方法妙：沒有空氣的黑暗環(huán)境排出了環(huán)境中氧氣和光的干擾；觀測指標(biāo)的設(shè)計妙：通過需養(yǎng)細菌的分布進行檢測，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位；實驗對照的設(shè)計妙：用極細的光束點投射，葉綠體上課分為獲得光照部位和無光照部位，相當(dāng)于一組對照實驗，進行黑暗條件下局部光照和完全暴露在光下的對照實驗，明確實驗結(jié)果是由光照引起的。葉綠體的結(jié)構(gòu)原理過程易溶于有機溶劑取材→研磨→過濾→收集在層析液中的溶解度不同，溶解度高的擴散速度快制備濾紙條→畫濾液細線→分離色素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素b葉黃素胡蘿卜素光合作用的場所提取分離葉綠體的功能決定基粒內(nèi)膜外膜基質(zhì)平滑吸收光能功能色素結(jié)果葉綠素a種類3/41/4課堂小結(jié)課前復(fù)習(xí)：1.提取色素的原理2.分離色素的原理3.二氧化硅、碳酸鈣的作用？提取色素需要向研缽中加入哪些物質(zhì)？4.過濾不用濾紙的原因？5.濾紙條下端減去兩角的原因？6.濾液細線的要求？原因？重復(fù)畫兩到三次的原因？7.濾液細線不能觸及層析液的原因？8.濾紙條上從上至下的色素帶分別是？9.色素在層析液中的溶解度？色素的含量？10.色素吸收的光分別是？第5章細胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用的原理第2課時概念：指綠色植物通過

，利用光能，把

轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出

的過程。

反應(yīng)式：

。

葉綠體

二氧化碳和水

氧氣

場所條件產(chǎn)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？

我們先來分析科學(xué)家做過的一些實驗。光合作用的概念及反應(yīng)式1.1光合作用原理的探索實驗1.2

資料1：19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)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(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，科學(xué)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(zhuǎn)化成糖。不能通過光合作用實現(xiàn)探討一

光合作用中O2產(chǎn)生的探索資料2：1937年，英國植物學(xué)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(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出O2。(1)根據(jù)資料1，嘗試補充完整希爾的實驗表達式。O2H+H2O光照葉綠體Fe3+得電子Fe2+資料2

1937年，英國植物學(xué)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。(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(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移?？梢圆捎猛凰厥聚櫡ǎ?8O分別標(biāo)記H2O和CO2進行實驗。資料3

1941年，美國科學(xué)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(biāo)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(4)圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量之比是多少?圖中A、B物質(zhì)是氧氣,均來自反應(yīng)物中的H2O。A、B物質(zhì)分別為O2、18O2,二者的相對分子質(zhì)量之比為32∶36＝8∶9。(5)實驗結(jié)論:光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自

水?。水資料4：1954年，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)等用游離的葉綠體做實驗。在給葉綠體光照時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時，體系中就會有ATP的產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。(6)根據(jù)資料4中實驗，你可以得出什么結(jié)論？光照條件下，水光解的同時，ADP和Pi合成ATP。(7)嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。H2OO2

＋NADPH

＋能量光能葉綠體ADP＋Pi＋

ATP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(dāng)反應(yīng)進行到5s時,14C出現(xiàn)在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中,將反應(yīng)時間縮短到0.5s時,14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。經(jīng)9年左右的時間,他終于弄清了光合作用中暗反應(yīng)的碳循環(huán)途徑。請用符號和箭頭表示碳的轉(zhuǎn)移途徑。探討三

光合作用中有機物產(chǎn)生1.研究碳的轉(zhuǎn)移途徑光合作用過程的示意圖根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng))兩個階段。H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATP光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2OO2+H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP、NADPH中活躍的化學(xué)能場所：條件：物質(zhì)變化能量變化H+NADPH的合成：H++NADP+

NADPHNADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素光反應(yīng)2.1CO2

C5

五碳化合物

CO2的固定三碳化合物2C3葉綠體基質(zhì)多種酶糖類ATPNADPH(CH2O)C3的還原葉綠體的基質(zhì)中場所：NADPH、ATP、酶條件：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP

ADP+Pi

ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)酶糖類物質(zhì)變化能量變化：NADP+NADPH暗反應(yīng)2.2嘗試構(gòu)建光合作用過程模型ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場所物質(zhì)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(zhì)中水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的還原活躍化學(xué)能光能活躍化學(xué)能有機物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP+

。聯(lián)系3光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較討論

光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系？物質(zhì)方面：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+。

能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能。①在C3的還原中作還原劑；②為C3的還原提供能量。思考1：NADPH和ATP的移動途徑是什么？從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)。思考2：NADP+和ADP的移動途徑呢？從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜。思考3：NADPH的作用？討論：葉綠體處不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的動態(tài)變化?條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)停止光照CO2供應(yīng)不變光照不變停止CO2供應(yīng)

增加減少增加減少減少減少減少增加色素分子可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPHt濃度012－－C5C3t濃度012－－C3C5能夠利用體外環(huán)境中的NH3氧化時所釋放的能量來制造有機物。電子顯微鏡下的一種硝化細菌(放大5000倍)在自然界中，除了光合作用，還有另外一種制造有機物的方式。能利用環(huán)境中的某些無機物氧化分解時所釋放的能量來制造有機物。即化能合成作用。硝化細菌：2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌6CO2+12H2O