5.4.2 光合作用的原理和应用 【课件】新教材 人教版(2019)高中生物必修一

CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
光照减弱
减少
增加 减少 减少
光照增强
增加
减少 增加 增加
2 光合作用
可见光
H2O
O2
光解
H+ NADPH
吸收
叶绿体 中的色素
NADP+
ATP
酶
ADP+Pi
2C3
还 多种酶 原
固定 CO2 C5
(CH2O)
光照不变 CO2浓度减少 CO2浓度增加
1 探索光合作用原理的部分实验
O2全部来自于H2O吗？1940年，鲁宾和卡门 （同位素标记法）
C18O2
O2
CO2
18O2
H2O 甲组
光照射下的 小球藻悬液
结论：光合作用释放的氧来自水
H218O 乙组
1 探索光合作用原理的部分实验
1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：在给叶绿体光照 时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出 现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 ATP的合成与希尔反应的关系
2C3
能量
固定
CO2
还原 能量
多种酶
C5
(CH2O)糖类
条件：有没有光都可以，需多种酶、CO2、ATP、NADPH 场所：叶绿体基质中
产物：（CH2O）、ADP 、Pi、NADP+
2 光合作用
光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作 暗反应阶段。
物质转化
CO2的固定：CO2＋C5 酶 2C3
2 光合作用
可见光
Leabharlann Baidu
H2O
O2
光解
H+
NADPH 还原型辅酶Ⅱ
吸收 类囊体薄膜上 的色素分子
酶
NADP+ 氧化型辅酶Ⅱ
ATP
酶
ADP+Pi
光反应
条件：光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+ 场所：类囊体薄膜上
主要产物： O2、ATP、NADPH
2 光合作用
光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作
光反应阶段。 物质转化
水的光解： H2O
光 色素
O2+ H++ e-
ATP的合成：ADP + Pi + 能量 酶 ATP + H2O
光反应
NADPH的合成：NADP+ + H+ + e- 酶 NADPH 能量转变
光能
ATP、NADPH中活跃的化学能
2 光合作用
暗反应
NADPH
酶
NADP+
ATP
酶
ADP+Pi
NADPH、ATP 增加
减少
C3 减少
增加
C5 （CH2O） 增加 减少
减少 增加
2 化能合成作用
能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来 制造有机物的合成作用。 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。
H2O → O2
2 光合作用
反应阶段 反应部位 反应条件 物质变化
能量变化 产物 两阶段相同点 光合作用实质
光反应
暗反应
叶绿体类囊体的薄膜上
叶绿体基质
叶绿体色素、酶、光能
H2O 酶 [H] +O2
ADP+Pi+能量
酶
ATP
酶
CO2被固定C3被还原形成糖类等有机物 ATP 酶 ADP+Pi+能量
光能→活跃的化学能
光合作用的 原理和应用
PHOTOSYNTHESIS Principle and Application
OBJECTIVE
1 了解光合作用的探究历程 2 掌握光合作用的过程 3 掌握光合作用原理的实践应用 4 了解化能合成作用
1
探索光合作用原理的 部分实验
1 探索光合作用原理的部分实验
光合作用 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化 成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
总结
上述实验表明，
光合作用释放的氧气中的氧元素 来自水，氧气的产生和糖类的合 成不是同一个化学反应，而是分 阶段进行的。
2
光合作用
2 光合作用
根据是否需要光能， 将光合作用分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。 光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 有光才能反应
暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 有光、无光都能反应
C3的还原：2C3
酶 ATP、NADPH
(CH2O)+C5
暗反应 能量转变
ATP、NADPH中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
2 光合作用
可见光
H2O
O2
光解
H+ NADPH
吸收
叶绿体 中的色素
酶
NADP+
ATP
酶
ADP+Pi
2C3
还 多种酶 原
固定 CO2
C5
(CH2O)
光反应
暗反应
光能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
活跃的化学能→稳定的化学能
[H]、ATP、O2
ADP、Pi 、（CH2O ） 、C5
都包括物质变化和能量变化
把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来
2 光合作用
可见光
H2O
O2
光解
H+ NADPH
吸收
叶绿体 中的色素
NADP+
ATP
酶
ADP+Pi
2C3
还 多种酶 原
固定
CO2 C5
(CH2O)
过程
CO2
+ H2O
光能 叶绿体
（CH2O)+O2
光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳？ 叶绿体是如何将光能转化为化学能？ 又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？
1 探索光合作用原理的部分实验
19世纪末 甲醛→糖 CO2
O2 C + H2O
甲醛
1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒
H2O
光照 叶绿体
O2 +
2H+
+
能量
ADP+Pi
ATP
1 探索光合作用原理的部分实验
19世纪末
甲醛→糖
1928年
甲醛对植物有毒 不能通过光合作用转化成糖
1937年
希尔反应 水的光解产生氧气
1941年
鲁宾和卡门 同位素标记法光合作用氧气来自于水
1954年
阿尔农 光照下叶绿体合成ATP 该过程总是与水的光解 相伴
2 光合作用
1.NADPH和ATP的移动途径是什么？ 从类囊体薄膜到叶绿体基质。
2.NADP+和ADP的移动途径呢？ 从叶绿体基质到类囊体薄膜。 3.NADPH的作用？ ①活泼的还原剂； ②储存部分能量供暗反应阶段利用。
2 光合作用中元素的转移
CO2 + H2O
叶绿体 光能
（CH2O）+ O2
①H的转移： H2O → NADPH→ (CH2O ) ②C的转移：CO2 → C3 →（CH2O） ③O的转移：CO2 → C3 →（CH2O）
1937年，希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂 （悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。
1 探索光合作用原理的部分实验
希尔反应
4Fe3+ + 2H2O
光能 叶绿体
4Fe2+ + 4H+ + O2
离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应。
结论：水的光解产生氧气。氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学 反应，而是分阶段进行的。