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(共22张PPT)
复习巩固：
1、绿叶中色素提取和分离的原理？
2、绿叶中色素分离的方法？
3、提取色素时加入二氧化硅和碳酸钙的目的？
4、滤纸条上从上到下依次是什么色素？什么颜色？
5、叶绿素和类胡萝卜素分别主要吸收什么光？
5.4
光合作用与能量转化
第二课时
学习目标：
1.通过对光合作用过程的认识,建立起生物学的物质观与能量观。
2.阅读光合作用相关科学史资料,感悟科学家的实验设计思路和方法,学习设
计有关光合作用的实验。
3.探究光合作用过程中的物质变化和能量转化,建构光合作用的光反应和暗
反应的过程模型,理解二者之间的关系,培养科学建模的能力。
4.能够写出光合作用的反应式,分析各种元素的去向,并能够说出光合作用的
原理与意义。
探究一、光合作用的原理
(1)概念：指绿色植物通过 ，利用光能，把 转化成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。

(2)反应式： 。
叶绿体
二氧化碳和水
氧气
场 所
条 件
产 物
原 料
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
叶绿体
光能
1、光合作用的概念及反应式
探究一、光合作用的原理
问题：1、叶绿体如何将光能转化为化学能？
2、光合作用如何将化学能储存在糖类等有机物中的？
3、光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
探究：
CO2
O2
C + H2O
甲醛
（CH2O）
19世纪末：
1928年：
甲醛：不能通过光合作用转化成糖，对植物有毒害
探究一、光合作用的原理
希尔：
叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应。
希尔反应
讨论：1.希尔的实验可以得出什么结论？
2.希尔的实验能否确定氧气全部来自水？
3.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？
水的光解产生氧气。
不能
能。糖的合成一定需要CO2
探究一、光合作用的原理
鲁宾和卡门：
方法：
同位素标记法
讨论：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，而并不来源于CO2。
探究一、光合作用的原理
阿尔农：
1954年：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。
光照
ATP
水
光解
讨论：尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？
典例1.希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应是：H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述，不正确的是(　　)
A．光合作用释放的O2来自水而不是CO2
B．NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上
C．希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程
D．光合作用的光反应过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH
B
探究一、光合作用的原理
光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。
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(也称为碳反应)，两个阶段。
(1)条件:_____。
(2)场所:___________。
(3)物质变化：
①将H2O分解为_______,
其中___与NADP+结合形成NADPH。
②使ADP和Pi反应形成_____。
(4)能量变化:
将_____转化为储存在______________ 中的化学能。
探究一、光合作用的原理
光反应阶段：
H2O
NADPH
O2
NADP＋
ADP＋Pi
ATP
H＋
酶
光反应阶段
有光
类囊体薄膜
氧和H+
H+
ATP
光能
ATP和NADPH
NADP+：氧化型辅酶Ⅱ
NADPH：还原型辅酶Ⅱ
PSⅡ和PSⅠ是色素和一些蛋白形成的色素复合体，上面的色素可以吸收光能，分解水产生氧气、氢离子和电子，有的膜蛋白用来传递氢离子，造成膜两侧氢离子具有浓度差；有的膜蛋白传递电子给NADP＋，在某种膜蛋白的催化下合成NADPH；还有的膜蛋白是ATP合成酶，利用膜两侧的氢离子浓度差催化合成ATP。同时，光能转变成的化学能就储存在了ATP和NADPH中。
(1)条件:有没有___都能进行。
(2)场所:___________。
(3)过程(_______循环):
①CO2的_____:C5+CO2 2C3。
②C3的_____:
2C3 (CH2O)+C5。
(4)能量变化:
NADPH、ATP中化学能变为_______中的化学能。
探究一、光合作用的原理
暗反应阶段：
NADPH
NADP＋
ADP＋Pi
ATP
2C3
C5
（CH2O）
CO2
C3的还原
CO2的固定
酶
多种酶
参与催化
暗(碳)反应阶段
卡尔文循环
光
叶绿体基质
卡尔文
固定
还原
有机物
（RuBP）
（PGA）
光反应与暗反应的比较
条件
物质变化
能量变化
光反应
暗反应
场所
联系
类囊体薄膜上
叶绿体的基质中
光、色素、酶
多种酶
ATP的合成:
水的光解：
NADPH合成:
H2O 光解 H++O2
阶段
NADPH NADP+
ATP ADP+Pi
C3
(CH2O）+ C5
C5 + CO2 → 2 C3
ADP+Pi+能量→ATP
酶
CO2的固定:
C3的还原:
NADP++H++2e-→NADPH
酶
光能
NADPH、ATP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
探究二、条件骤变对光合作用中各物质短时间的影响
C5
2C3
ATP
多种酶
(CH2O)
CO2
固定
还原
NADPH
若CO2浓度不变 光反应 NADPHATP C3 C5 （CH2O）
光照减弱
光照增强
增强
减少（①减弱）
增加（③减弱 C3的消耗减少，②C3的生成暂时不变）
减少（③减弱 C5的生成减少，②C5的消耗暂时不变）
减少
减弱
增加（①增强）
减少（③增强C3的消耗增加，②C3的生成暂时不变）
增加（③增强 C5的生成增加，②C5的消耗暂时不变）
增强
光反应
①
②
③
探究二、条件骤变对光合作用中各物质短时间的影响
C5
2C3
ATP
多种酶
(CH2O)
CO2
固定
还原
NADPH
光反应
光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
CO2浓度减少
CO2浓度增加
减少
增加
增加
减少（暗反应减弱）
增加
减少
减少
增加（暗反应增强）
①
②
③
探究三、光合作用中元素的转移
①H的转移：
H2O → NADPH→ (CH2O )
②14C的转移：
14CO2 → 14C3 →（14CH2O）+14C5
③18O的转移：
C18O2 → C3 →（CH218O）
H218O → 18O2
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
拓展：化能合成作用
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。如：硝化细菌。
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？
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。
自养生物：以无机物转变成为自身的组成物质。
（能够进行光合作用或者化能合成作用的生物）
典例2．如图是光合作用过程的图解，其中A～G代表物质，a、b、c代表生理过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中a过程发生在类囊体薄膜上
B．若光照突然停止，短时间内叶绿体中F的含量会增加
C．c过程是CO2固定，发生在叶绿体基质中
D．E接受C和 NADPH释放的能量并被NADPH还原
B
网络构建
光合作用
光合
作用
过程
光合
作用
探索
历程
19世纪末
CO2→C+O2
C+H20→甲醛→糖
1928年
甲醛对植物有毒害作用
1937年
希尔反应
1941年
O2来自水
1954年：叶绿体合成ATP与水光解同步
达标检测
1.判断
(1)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应(　　)(2)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜(　　)(3)光合作用中ADP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜(　　)(4)光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量(　　)(5)14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(　　)
(6)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水(　　)
(7)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(　　)
(8)影响光反应的因素不会影响暗反应(　　)
×
×
√
×
×
√
×
×
达标检测
光反应阶段
暗反应阶段
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
2C3
C5
O2
2.根据光合作用的基本过程填充下图
类囊体膜上的色素
多种酶
参与催化

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