1、第第4节节 光合作用与能量转化光合作用与能量转化第第3课课时时第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用2022-1-93三、三、光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用 光合作用是指绿色植物光合作用是指绿色植物通过叶绿体通过叶绿体，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳和水二氧化碳和水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机物有机物，并且，并且释放出氧气释放出氧气的过程。的过程。（一）、（一）、光合作用光合作用的概念的概念4场所：场所：动力：动力：原料：原料：产物：产物：叶绿体叶绿体二氧化碳、水二氧化碳、水光能光能叶绿体叶绿体光能光能有机物（主要是糖类）、氧气有机物（主要是糖类）、
2、氧气总反应式：总反应式：6CO2+ 12H2O C6H12O6+6O2 +6H2O光能光能叶绿体叶绿体2022-1-9探索光合作用原理的部分实验探索光合作用原理的部分实验思考思考讨论讨论实验实验一：一：19371937年，英国植物学家希尔（年，英国植物学家希尔（R.HillR.Hill）发现，在离体叶绿体）发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H H2 2O O，没有，没有COCO2 2），在），在光照下可以释放出氧气。光照下可以释放出氧气。1 1、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希尔的实验说明水
3、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氧元素全部都来自水？2 2、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？、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？ 不能说明。不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。的转移。 能够说明。能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有希尔反应是将离体叶绿体置于
4、悬浮液中完成的，悬浮液中有H H2 2O O，没有合成糖的另一种必需原料没有合成糖的另一种必需原料COCO2 2，因此，该实验说明水的光解并非必须与，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段希尔反应是相对独立的反应阶段。（二）、（二）、光合作用光合作用的探索历程的探索历程63、分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？、分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？ 光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于不来源于CO2。 实验二：实验二：19411941年，美国科学家鲁宾
5、（年，美国科学家鲁宾（S.RubenS.Ruben）和卡门（）和卡门（M.KamenM.Kamen）思考思考讨论讨论74、尝试用示意图来表示、尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。的合成与希尔反应的关系。 实验三：实验三：19541954年，美国科学家阿尔农（年，美国科学家阿尔农（D.ArnonD.Arnon）发现，）发现，在光照下，叶绿体可合成在光照下，叶绿体可合成ATPATP。19571957年，他发现这一过程总年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。是与水的光解相伴随。思考思考讨论讨论H2O O2+NADPH +能量能量光照光照叶绿体叶绿体ADP+Pi ATP用用14C标记标记
6、14CO2，探明了，探明了CO2中的中的C的去向，的去向，称为卡尔文循环。称为卡尔文循环。5、20世纪40年代卡尔文的实验 14C6H12O6 214C3C514CO2（三三）光合作用光合作用的的过程过程光反应光反应暗反应（碳反应）暗反应（碳反应）划分划分依据依据：反应反应过程过程是否需要光能是否需要光能H H2 2O O类囊体薄膜类囊体薄膜酶酶ADP PiATP1 1、光反应阶段、光反应阶段光、色素、酶光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：水的光解：2H2O 4H+O2光能光能NADP+ATPATP的合成：的合成：ADPADPPi Pi 能量（能量（光能光能） A
7、TPATP酶酶条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化能量变化： 光能光能转变为转变为活跃的化学能活跃的化学能储存在储存在ATPATP和和NADPHNADPH中。中。H+NADPHNADPH：供还原剂、供氢、供能：供还原剂、供氢、供能CO2 2糖类糖类五碳化合物五碳化合物 C C5 5 COCO2 2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C2C3 3C C3 3的的还原还原 叶绿体基质叶绿体基质 多种酶多种酶NADPHATPCOCO2 2的固定：的固定： COCO2 2C C5 5 2C 2C3 3酶酶C C3 3的还原：的还原：ATP、NADPH条件：条件：场所：场所：物质变化：物
8、质变化：能量变化：能量变化：叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、NADPH NADPH 、ATPATPATPATP、NADPHNADPH中活跃的化学能中活跃的化学能转变为转变为糖类等糖类等有机物中有机物中稳定的化学能稳定的化学能2C3 (CH2O) C5酶酶糖类糖类2 2、暗反应阶段、暗反应阶段123 3、光合作用的过程：、光合作用的过程：叶绿体中的色素H+ADP+PiATP酶2C3C5CO2（CH2O）多种酶参加催化还原还原固定固定H2OO2光能光能光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段（类囊体薄膜上）（类囊体薄膜上）（叶绿体基质中）（叶绿体基质中）光能光能活跃的化学能活跃的化学能
9、有机物中有机物中稳定的化学能稳定的化学能NADPHNADP+酶4、外界条件突然改变，NADPH、C5、ATP等物质的变化规律条件条件C3 3C C5 5NADPHNADPH和和ATPATP(CH2 2O O)合合成量成量光照强度由强到弱光照强度由强到弱，COCO2 2供应不变供应不变光照强度由弱到强光照强度由弱到强，COCO2 2供应不变供应不变COCO2 2量由充足到不量由充足到不足足，光照不变光照不变COCO2 2量由不足到充量由不足到充足足，光照不变光照不变条件条件C3 3C C5 5NADPHNADPH和和ATPATP(CH2 2O O)合合成量成量光照强度由强到弱光照强度由强到弱，C
10、OCO2 2供应不变供应不变增加增加减少减少减少减少减少减少光照强度由弱到强光照强度由弱到强，COCO2 2供应不变供应不变减少减少增加增加增加增加增加增加COCO2 2量由充足到不足量由充足到不足，光光照不变照不变减少减少增加增加增加增加减少减少COCO2 2量由不足到充足量由不足到充足，光光照不变照不变增加增加减少减少减少减少增加增加联系联系光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶酶酶、ATPATP、NADPHNADPH叶绿体类囊体薄膜上叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质中水的光解水的光解；ATPATP的的合成合成COCO2 2的固定的固定；C C3 3的还原的还原ATPATP、NADPHNADPH中中活活跃跃化学能化学能光能光能ATPATP、NADPHNADPH中中活活跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPHNADPH和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供NADPNADP+ +和和ADPADP、PiPi思考思考讨论讨论5.5.光光反应和暗反应的区别与联系反应和暗反应的区别与联系
