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

(课件网) 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 ... ...