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第二节 光合作用—-光能的捕获和转换
第2课时 绿色植物光合作用的过程
学习目标
1、概述光合作用的过程
2、归纳光合作用过程中物质和能量的变化
一、叶绿体结构与功能的关系
叶绿体结构模式图
1、吸收光能的四种色素分布在哪里？
2、与光合作用有关的酶分布在哪里？
外膜
内膜
类囊体
基粒
叶绿体基质
3、叶绿体如何增大膜面积呢？有何意义？
类囊体的薄膜上（基粒）
类囊体的薄膜上（基粒）和叶绿体基质
类囊体堆叠形成基粒，增大了色素和酶的附着面积，扩大了受光面积。
4、叶绿体会运动吗？
一、叶绿体结构与功能的关系
强光下，会叶绿体移动到细胞侧面，避免强光伤害，弱光下，叶绿体汇集到细胞顶侧，最大限度吸收光能。
二、光合作用原理的探究实验
材料一：
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和H2O结合甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。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。
X
材料二：
1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，离体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
草酸铁
Fe3+
Fe2+
O2
说明产生氧气和生成糖类不是同一个化学反应
材料三: 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。
二、光合作用原理的探究实验
光合作用的过程
光反应
暗
反
应
划分依据:
是否需要光能
三、光合作用的过程
H2O
类囊体膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
1、光反应阶段
光、光合色素、酶
叶绿体的类囊体薄膜上
水的光解：
H2O 1/2O2 +2H++2e-
光能
ATP的合成：
ADP＋Pi＋能量（光能) ATP
酶
光能→电能→化学能
场所：
条件：
物质变化
能量变化
H+
NADPH的合成： H++NADP+ NADPH
NADP+
+
NADPH
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
色素
O2
2e-
酶
2e-
电能
化学能
产物？
2、暗反应阶段
CO2的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
C3的还原：
ATP
ADP+Pi
叶绿体的基质中
ATP和NADPH中的化学能→有机物中的化学能
2C3 (CH2O)＋C5
酶
糖类
NADPH 、ATP、多种酶
场所：
条件：
物质变化
能量变化
CO2
五碳化合物 C5
CO2的固定
三碳化合物 2C3
叶绿体基质
多种酶
糖类
ATP
NADP+
NADPH
NADPH
(CH2O)
活泼的化学能
稳定的化学能
产物？
卡尔文循环
光能
H2O
CO2
还
原
（CH2O）
供氢
供能
酶
供能
多种酶参加催化
暗反应（叶绿体基质）
2C3
C5
固定
ADP+Pi
ATP
酶
水在光下分解
O2
NADPH
NADP+
光反应（叶绿体类囊体薄膜）
三、光合作用的过程
叶绿体
色素
光反应和暗反应的比较
对比项目 光反应 暗反应
条件 有光无光都可，
场所
物质变化 H2O分解成_____； ADP和Pi形成______ NADP+和H+形成_______ CO2的固定；C3被NADPH和ATP还原，最终形成____；ATP转化成_______；NADPH分解为______和H+
能量转换 _____转化为NADPH和ATP中的活泼的_____ ATP和NADPH中的______转化为糖类中_________。
联系 物质联系：光反应阶段产生__________用于暗反应阶段C3的还原。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能。 光、色素、酶
酶，[H]、ATP
类囊体的薄膜
叶绿体基质
O2
ATP
NADPH
糖类
ADP和Pi
NADP+
光能
化学能
化学能
稳定的化学能
ATP和NADPH
叶绿体
光
二氧化碳 水
糖类 氧气
CO2 + H2 O
光能
叶绿体
（CH2O)+ O2
绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。
场所： 动力：
原料： 产物：
概念：
总反应式
元素的去向？
四、光合作用的概念
光能
H2O
CO2
还
原
（CH2O）
供氢
供能
酶
供能
多种酶参加催化
暗反应（叶绿体基质）
2C3
C5
固定
ADP+Pi
ATP
酶
水在光下分解
O2
NADPH
NADP+
光反应（叶绿体类囊体薄膜）
分析叶绿体中C3、C5、NADPH、ATP的动态变化
光照增强
CO2供应不变
光照减弱
CO2供应不变
光照不变
CO2供应增加
光照不变
CO2供应减弱
叶绿体
色素
条件 首先变化物质 随后变化物质
光照增强 CO2供应不变
光照减弱 CO2供应不变
光照不变 CO2供应增加
光照不变 CO2供应减弱
NADPH、ATP增加
C3减少，C5增加
NADPH、ATP减少
C3增加，C5减少
C5减少，C3增加
C5增加，C3减少
NADPH、ATP减少
NADPH、ATP增加
分析叶绿体中C3、C5、NADPH、ATP的动态变化
——能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量（化学能）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 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+12H2O C6H12O6+ 6O2+6H2O
能量
化能合成作用
1．科学家用含14C的二氧化碳追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径是(　　)
A．二氧化碳→叶绿素→ADP B．二氧化碳→叶绿体→ATP
C．二氧化碳→乙醇→糖类 D．二氧化碳→三碳化合物→糖类
D
练习
2．下图表示植物光合作用的一个阶段。下列关于该反应阶段的叙述，错误的是 (　　)
A．反应场所是叶绿体的类囊体膜
B．需要多种酶、NADPH、ATP和CO2等的参与
C．CO2碳原子转移途径是二氧化碳→C3→ （CH2O）
D. 将ATP中的化学能转化为（CH2O）中的化学能
A
3．下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图判断下列有关说法中，不正确的是(　　)
A．光合作用的光反应在图中A处进行，必须在有光条件下进行
B．光合作用过程中释放的O2来自H2O
C．光合作用的暗反应在图中B处进行，必须在无光条件下进行
D．光合作用过程中CO2被固定并还原成图中的甲物质
C
4．下图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线。请回答下列问题。
①
C
多种酶的参与
图1
图2
（1）图1中c表示的物质是____________，它由_________产生，其主要作用是________。
（2）图1中ATP形成所需的能量最终来自于_______。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是__________。
（3）图2中a曲线表示的化合物是______，在无光照时，其含量迅速下降的原因是_______________________________________________；
曲线b表示的化合物是_______，在无光照时，其含量上升的原因是_____________。
NADPH/[H]
水的光解
C3
光能
（CH2O）
用于C3的还原
CO2与C5结合形成C3继续进行，而不能被还原
C5
CO2与C5结合形成C3不变，而C3不能被还原C5

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