光合作用的原理和应用完整教学课件

H2O
O2
水在光下分解
光 能
叶绿体 色素
酶
ATP
供能
供氢
2C3
CO
2
还 原 酶
固定
多种酶参
加催化
C5
ADP+Pi
（CH2O）
条件
停止光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应
C3 增加 减少
C5 减少 增加
NADPH和ATP 减少 增加
(CH2O) 减少
减少
C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反。
18O2
18O2 18O2
18O2 18O2
18O2
H218O
18O2 CO2
结论： 光合作用产生的O2来自于H2O。
光合作用的原理和应用完整
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5、1954年，阿尔农
1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验： 在给 叶绿体照光时发现，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。
水的光解：H2O 光能 O2 +H+ NADPH的合成： H++NADP+ NADPH
ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能) 酶 ATP
能量变化 光能→活跃的化学能
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卡尔文循环
1946年开始，美国的卡尔文等用14CO2研究了植物在进行光合作用时CO2转化为糖的路 线。 （1）向反应体系中充入一定量的14CO2,光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记 的化合物。 （2）在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6). （3）光照时间为几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。
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• 双层膜,内有与光合作用有关的酶 • 类囊体增大膜面积的结构 • 有少量的DNA和RNA
外膜
基粒 叶绿体基质 (酶)
类囊体 (酶、色素)
内膜
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二、光合作用的原理和应用
（一）光合作用
①概念： 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水 转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2.光反应阶段和暗反应阶段之间的物质和能量联系 是怎样的？
光反应和暗反应区别和联系
过程 项目
场所 条件
物质变化
能量变化
联系
光反应阶段
暗反应阶段（碳反应）
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质
光、色素、酶
多种酶
2H2O →O2+4NADPH ADP+Pi+能量→ATP
CO2+C5→2C3
2C3
NADPH ATP
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： H2O* →O2*
CO2 → C3 →（CH2O）
思考.讨论：
1.光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、进行场所、 发生的物质变化和能量转换等方面有什么区别？
②反应式：
CO2+H2O
光能 叶绿体
(CH2O)+O2
③实质： 合成有机物，储存能量
（二）光合作用的原理
探究光合作用原理的部分实验
1、19世纪末 氧气 甲醛→糖
CO2
O2
C + H2O
甲醛
(CH2O)
2、1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒
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3、1937年，希尔
高铁盐 低铁盐 （有H2O，无CO2）
希尔反应： 结论： 水的光解产生氧气。 O2全部来自于H2O吗？
光合作用的原理和应用完整
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4、1941年 鲁宾和卡门（同位素标记法）
O2 O2
O2 O2 OO2 2
H2O O2
O2
O2
O2
O2 O2 O2 C18O2
O2 O2
18O2 18O2
结论： 在光照时，叶绿体中生成了ATP。
光合作用的原理和应用完整
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（三）光合作用过程
划分依据:反应过程是否需要光能
光反应 暗反应
阅读光课反文应P在103白—1天04思可考以：进行吗？夜间呢？ 光反应阶段有和光暗才反能应反阶应段在所需条件、进行
CO2转化成有机物过程中，C的转移途径是：
(CH2O)
CO2 C3
C5
②暗反应阶段
条件：NADPH 、ATP、酶 场所： 叶绿体的基质中
物质 变化
能量 变化
CO2的固定：CO2＋C5 酶 2C3
C3的还原：2C3
酶
NADPH NADP+ ATP ADP+Pi
(CH2O) 糖类
活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
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（四）化能合成作用
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
2NH3+3O2 硝化细菌 2HNO2+O2 硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量 2HNO3+能量
6CO2+6H2O 能量 C6H12O6+ 6O2
场所暗、反物应质在变白化天、可能以量进转行换吗方？面夜的间内呢容？ 有光、无光都能反应
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①光反应阶段
类囊体膜
色酶
O2
H2O
素
H+
Pi ＋ADP
ATP
+
NADP+
氧化型辅酶Ⅱ
场所：叶绿体内的类囊体薄膜上
NADPH 还原型辅酶Ⅱ
条件：光、色素、酶
物质 变化
(CH2O) +C5
光能→ATP、NADPH中 的化学能
ATP、NADPH中的化学能→ 糖类中的化学能
光反应为暗反应提供ATP和NADPH 暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料
光合作用的原理和应用完整
讨论：叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP 以及(CH2O)合成量的动态变化
三碳化合物 2C3
CO2
五碳化合物
C5
CO2的 固定
叶绿体基质 多种酶
ATP NADPH
糖类 (CH2O)
（三）光合作用过程
H2O
O2
水在光下分解
2C3 供氢
CO2 固定
多种酶参
还 加催化
光 能
叶绿体
ATP 供能
原
色素 酶
酶
C5
ADP+Pi
（CH2O）
光反应（叶绿体类囊体薄膜）
暗反应（叶绿体基源自文库）
光合作用的原理和应用完整
光合作用的原理和应用完整
自养生物 以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为
原料合成糖类（有机物），糖类中储存 着由光能转换来的能量。
光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌） 化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）
异养生物
只能利用环境中现成的有机物来维 持自身的生命活动。