人教版（2019）

必修1《分子與細(xì)胞》第4節(jié)

光合作用與能量轉(zhuǎn)化二

光合作用的原理和應(yīng)用第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理（1）概念：指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。場所能量來源反應(yīng)物產(chǎn)物（2）反應(yīng)式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體（3）實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲存能量1.光合作用二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理2.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)（思考·討論P(yáng)102）（1）19世紀(jì)末CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)n甲醛→糖①甲醛對植物有毒②甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖（2）1928年縮合二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理2.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)（思考·討論P(yáng)102）（3）1937年，希爾結(jié)論：水的光解產(chǎn)生氧氣。鐵鹽或其他氧化劑離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)1.希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？不能，沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。2.希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)？能，因?yàn)閼腋∫褐袥]有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理2.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)（思考·討論P(yáng)102）（4）1941年，魯賓和卡門結(jié)論：光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于CO2。H218OCO2H2OC18O2同位素標(biāo)記法同種植物（討論P(yáng)103-3）O218O2二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理2.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)（思考·討論P(yáng)102）（5）1954年，阿爾農(nóng)1954年，美國阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)：在給葉綠體照光時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi等物質(zhì)時，體系中就會有ATP出現(xiàn)。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。結(jié)論：在光照時，葉綠體中生成了ATP。水光照ATP光解二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理3.光合作用的過程根據(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。光合作用過程的示意圖閱讀課文P103—104思考關(guān)于光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的：所需條件進(jìn)行場所物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)換二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理3.光合作用的過程（1）光反應(yīng)階段光合作用第一個階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個階段叫作光反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段是在類囊體的薄膜上進(jìn)行的。二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理3.光合作用的過程（1）光反應(yīng)階段H2O類囊體膜酶ADP＋PiATPH+NADP++氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素O2NADPH光、色素、酶葉綠體的類囊體薄膜上水的光解：H2O光色素ATP的合成：ADP＋Pi＋能量酶光能NADPH的合成：

酶ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP

NADP++H++2e-

NADPH場所：條件：物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)換：①在C3的還原中作還原劑；②為C3的還原提供能量二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理3.光合作用的過程（2）暗反應(yīng)階段光合作用第二個階段中的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進(jìn)行，這個階段叫作暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行的。CO2是如何轉(zhuǎn)變成糖類的呢？二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理3.光合作用的過程卡爾文循環(huán)20世紀(jì)40年代，卡爾文用14C標(biāo)記的CO2供小球藻實(shí)驗(yàn)，追蹤檢測其放射性。探明CO2中的C的轉(zhuǎn)移途徑。（1）向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2,光照30秒后檢測產(chǎn)物，檢測到了多種帶14C標(biāo)記的化合物。

（2）光照時間為幾分之一秒時發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中

。（3）在5秒鐘光照后，卡爾文等檢測到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。C514CO214C3（14CH2O）CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物過程中，C的轉(zhuǎn)移途徑是：同位素標(biāo)記法二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理3.光合作用的過程（2）暗反應(yīng)階段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量CO2的固定：CO2＋C5

酶C3的還原：ATPADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

酶NADPH、ATP、酶NADP+NADPH(CH2O)+C5ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能2C3一部分是淀粉，一部分是蔗糖場所：條件：物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)換：相關(guān)信息

C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP）二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理3.光合作用的過程葉綠體中的色素⑧⑨⑤⑥①②多種酶酶⑩⑦吸收光解固定還原？？③④嘗試畫出光合作用過程圖解光能H+二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理3.光合作用的過程葉綠體中的色素⑧⑨⑤⑥①②多種酶酶⑩⑦吸收光解固定還原？？③④嘗試畫出光合作用過程圖解光能H+H2OO2NADP+NADPHADP+PiATP光反應(yīng)CO2C52C3(CH2O)暗反應(yīng)二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理問題1、總結(jié)光合作用過程中的能量的轉(zhuǎn)移途徑？光能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能問題2、分析光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系？光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP、NADPH,暗反應(yīng)為光反應(yīng)ADP、NADP+、Pi;二者相互依存，相互制約；沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)不能進(jìn)行；沒有暗反應(yīng)，光反應(yīng)也不能長時間進(jìn)行。二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理問題3、分析ATP、NADPH、ADP、NADP+等物質(zhì)在葉綠體中移動的方向？ATP和NADPH：ADP和NADP+：問題4、葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所有哪些？光合作用和細(xì)胞呼吸

產(chǎn)生的ATP在用途上有什么不同？細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體；光合作用產(chǎn)生的ATP只用于暗反應(yīng)C3

的還原，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP用于其他各項(xiàng)生命活動；從葉綠體的類囊體薄膜

葉綠體基質(zhì)；從葉綠體基質(zhì)

類囊體薄膜。二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）

光合作用的原理問題5、請分析H2O中H元素、CO2中C元素的轉(zhuǎn)移途徑？H：3H2ONADP3H

（C3H2O）

C：14CO2

14C3

（14CH2O）+14C5

問題6、CO2濃度不變，突然降低光照強(qiáng)度，分析C3、C5、ATP和NADPH含量的變化？問題7、光照強(qiáng)度不變，突然降低CO2濃度，分析C3、C5、ATP和NADPH含量的變化？二、光合作用的原理和應(yīng)用條件驟變時C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)含量的動態(tài)變化?葉綠體中的色素多種酶酶吸收光解固定還原光能H+光反應(yīng)暗反應(yīng)H2OO2NADP+NADPHADP+PiATPCO2C52C3(CH2O)條件NADPH和ATPC3C5CO2濃度不變，降低光照增加減少減少來源去向降低光照/停止光照：C3

升，其他因素(NADPH、ATP、C5）統(tǒng)統(tǒng)降二、光合作用的原理和應(yīng)用條件驟變時C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)含量的動態(tài)變化?葉綠體中的色素多種酶酶吸收光解固定還原光能H+光反應(yīng)暗反應(yīng)H2OO2NADP+NADPHADP+PiATPCO2C52C3(CH2O)來源去向條件C3C5NADPH和ATP光照不變，降低CO2濃度

減少增加增加降低CO2/停止CO2：C3降↓，其他因素(NADPH、ATP、C5）統(tǒng)統(tǒng)升2.“模型法”表示C3和C5的含量變化C3起始值高于C5（約是其2倍）①圖1中曲線甲表示

，曲線乙表示

。②圖2中曲線甲表示

，曲線乙表示

。③圖3中曲線甲表示

，曲線乙表示

。④圖4中曲線甲表示

，曲線乙表示

。C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATPC5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATPC5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATP二、光合作用的原理和應(yīng)用二、光合作用的原理和應(yīng)用思考·討論（P104）光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系光反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū)別所需條件進(jìn)行場所物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化聯(lián)系光、色素、酶等葉綠體類囊體薄膜H2O光解為O2和H＋；NADPH和ATP的合成光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP、NADPH、CO2、多種酶等葉綠體基質(zhì)CO2的固定；C3的還原，ATP和NADPH的分解ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)生成的ATP和NADPH供暗反應(yīng)的C3的還原，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和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)能再轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。三、化能合成作用（1）概念：某些細(xì)菌能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。（2）實(shí)例：硝化細(xì)菌的化能合成作用。能利用氧化

__

釋放的化學(xué)能將___

合成為糖類，供自身利用。

2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細(xì)菌CO2+H2O（CH2O）+O2能量、酶硝化細(xì)菌化能合成作用（P106）NH3CO2和H2O1、光合作用過程的正確順序是()①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤2、在暗反應(yīng)中，固定