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课前5分钟复习
1.下列分离叶绿素的装置中，正确的是（ ）
2.下列关于叶绿素的叙述,错误的是( )。
A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素 B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用
C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同 D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
3.在绿叶分离出的4种色素中，含量最多的色素是 ，含量最少的色素是 ，
溶解度最高的色素是 ，溶解度最低的色素是 。
这些色素分布在叶绿体中的 上，与光合作用有关的酶分布在 、 中
A
D
叶绿素a
胡萝卜素
叶绿素b
胡萝卜素
类囊体薄膜
类囊体薄膜
叶绿体基质
5.4 光合作用与能量转化
第二课时 光合作用的原理
学习目标
1.光合作用的反应式（重点）
2.光反应与暗反应的过程（难点）
光合作用的原理和应用
光合作用是指绿色植物通过 ，利用 ，将 转化成 ，并且释放出 的过程。
1.概念：
叶绿体
光能
二氧化碳和水
储存着能量的有机物
氧气
CO2 + H2O （CH2O)+O2
光 能
叶 绿 体
2.反应式：
糖类
反应物
生成物
条件
场所
问题：
叶绿体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？
光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
不能通过光合作用实现
探索光合作用原理的部分实验
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。
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。
资料1
探索光合作用原理的部分实验
1937年，英国植物学家希尔（R.Hill)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。像这样，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称作希尔反应。
资料2
结论：水的光解产生氧气。
希尔反应
希尔的实验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 ？
不能，该实验并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
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？
可以说明，因为希尔反应是把离体的叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，但没有合成糖的另一种原料——CO2，暗示着希尔反应是相对独立的阶段
探索光合作用原理的部分实验
1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。
资料3
美国鲁宾和卡门实验（同位素示踪法）
结论：光合作用产生的O2来自于H2O。
探索光合作用原理的部分实验
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。
资料4
阿尔农实验
光照
水
氧气
ADP+Pi
ATP
尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？
（还原型辅酶Ⅱ）
上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自 ，氧气的产生和糖类的合成 同一个化学反应，而是分阶段进行的
水
不是
根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应，（现在也称为碳反应）两个阶段。
光合作用过程的示意图
光合作用的过程
类囊体
叶绿体上的色素
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
H+
NADPH
酶
（氧化型辅酶Ⅱ）
（还原型辅酶Ⅱ）
光解
光能
条件：
场所：
物质变化：
光、色素、酶
类囊体薄膜上
ADP+Pi+能量
ATP
光能
酶
能量转化：
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能
NADP+ +H++2e-
酶
NADPH
2H2O
光能、色素
O2+4H++4e-
酶
1.水的光解：
2.ATP的合成：
NADPH的合成：
条件：
场所：
物质变化：
有无光均可，多种酶
叶绿体基质中
CO2+C5
酶
2C3
2C3 （CH2O）+C5
ATP、NADPH
酶
能量转化：
ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
ADP+Pi
ATP
NADP+
C5
2C3
多种酶
参加催化
(CH2O) 糖类
CO2
固定
还原
酶
NADPH
酶
卡尔文循环
酶
酶
CO2 的固定
C3 还原
光反应和暗反应区别和联系
光反应阶段 暗反应阶段（碳反应）
场所
条件
物质变化
能量变化
联系
项目
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质中
光、色素、酶
有、无光均可，酶
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能
ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
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
过程
酶
2H2O O2 + 4H+ +4e-
光、色素
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
酶
NADP+ + H + +2e- NADPH
酶
CO2 固定： CO2＋C5 2C3
C3还原：2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
H2O
O2
H+
NADP+
NADPH
ADP+Pi
ATP
CO2
2C3
C5
(CH2O）
光反应
暗反应
光合作用过程的
示意图（P103）
练习与应用（P106）
一、概念检测
1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。
(1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。( )
(2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。
( )
(3)影响光反应的因素不会影响暗反应。( )
×
√
×
练习
光合作用过程中能量转化过程是（ ）
光能→ADP中活跃的化学能→稳定的化学能
B、光能→叶绿体中活跃的化学能→ 稳定的化学能
C.光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
D.光能→稳定的化学能→活跃的化学能
C
① C 的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
② O 的转移：
H2O → O2
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
（若产生的糖类是葡萄糖，还会伴有H2O的生成）
光合作用中C、O原子的转移
练习与应用（P106）
如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是（ ）
A.CO2→叶绿素→ADP
B.CO2→叶绿体→ATP
C.CO2→乙醇→糖类
D.CO2→三碳化合物→糖类
D
练习与应用
O2
2C3
C5
NADPH
ATP
ADP+Pi
NADP+
叶绿体中的色素
色素、酶
2H2O O2 + 4H+ +4e-
光
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
酶
NADP+ + H + （+2e-) NADPH
酶
CO2 固定： CO2＋C5 2C3
C3还原：2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
光反应
暗反应
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
拓展：环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
光合作用的原理
物
质
的
量
时间
强光照
C3
C5, [H], ATP,
(CH2O)合成量
弱光照
CO2供应量不变：光照强→弱
光合作用的原理
物
质
的
量
时间
强光照
C3
C5, [H], ATP,
(CH2O)合成量
弱光照
CO2供应量不变：光照弱→强
色素、酶
2H2O O2 + 4H+ +4e-
光
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
酶
NADP+ + H + （+2e-) NADPH
酶
CO2 固定： CO2＋C5 2C3
C3还原：2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
光反应
暗反应
拓展：环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
CO2浓度减少 增加 减少 增加 减少
CO2浓度增加 减少 增加 减少 增加
光合作用的原理
物
质
的
量
时间
缺乏
C3, (CH2O)
C5, [H], ATP
CO2
充足
光照强度不变：CO2充足→缺乏
光合作用的原理
光照强度不变：CO2缺乏 充足
物
质
的
量
时间
CO2
缺乏
C3, (CH2O)
C5, [H], ATP
充足

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