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类囊体
色素
酶
温故知新
在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，
在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。
叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器。
5.4.2 光合作用与能量转化
二、光合作用的原理和应用
O2
CH2O
H2O
CO2
太阳能
类囊体
叶绿体基质
CO2 + H2O （CH2O)+O2
光能
叶绿体
一、光合作用原理
1.光合作用概念：
能量转化 O2中O元素的来源
绿色植物通过 ，利用 ，将 转
化成 ，并且释放出 的过程。
叶绿体
光能
二氧化碳和水
储存着能量的有机物
氧气
资料2：1937 年，英国植物学家希尔：
离体的叶绿体悬浮液（保留H2O ，去除CO2 ），加入其他氧化剂，在光照条件下可以释放O2
该实验是否说明氧气中的氧元素全部来自水？
结论：光合作用释放的氧全部来自水。
同种植物
CO2
H2O
资料3：1941年，鲁宾、卡门实验
同位素标记法
C18O2
H218O
18O2
O2
甲组
乙组
相互对照---对比实验
资料4：1954年，美国科学家阿尔农利用离体的叶绿体进行实验，期待有H的发现，然而惊奇的发现了ATP和NADPH的痕迹。在光和H2O，无CO2的条件下，向反应体系中加入ADP 、Pi 和NADP+ ，有ATP、NADPH和 O2 的产生。
尝试写出阿尔农实验所涉及的物质变化（化学反应式）
ATP
NADPH
？
？
类囊体薄膜
的色素分子
可见光
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
光解
H+、 e-
NADPH
酶
(1).光反应阶段
2、光合作用的过程
条件：光、色素、多种酶
场所：类囊体薄膜
物质转化：
水的光解：
ATP的合成：
H2O O2 + H+ + e-
光
色素
光能
能量转化:
ATP、NADPH中活跃的化学能
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
NADPH的合成：
NADP+ + H+ + e- NADPH
酶
产物：O2、NADPH、ATP
2C3
C5
NADPH
ADP + Pi
（CH2O）
ATP
多种酶
参加催化
酶
CO2
还原
固定
酶
供能
卡尔文循环
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）
(2).暗反应阶段：
供能、还原剂
NADP+
----包括CO2的固定、C3的还原两个步骤
条件：
有光无光都可，需要多种酶
场所：
叶绿体基质
物质变化
CO2的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
C3的还原：
ATP、NADPH中活跃的化学能
2C3+NADPH （CH2O）+C5
酶
ATP
ADP+Pi
能量变化：
有机物中稳定的化学能
产物：
（CH2O） 、 ADP 、 Pi、NADP+
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
光反应
暗反应
NADP+
NADPH
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
酶
类囊体薄膜
叶绿体基质
可见光
光反应为暗反应提供ATP和NADPH，
暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+
3.光反应与暗
反应的联系：
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
光反应
暗反应
NADP+
NADPH
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
酶
类囊体薄膜
叶绿体基质
可见光
1.NADPH和ATP的移动途径是什么？
2.NADP+和ADP的移动途径呢？
3.NADPH的作用？
从类囊体薄膜到叶绿体基质。
从叶绿体基质到类囊体薄膜。
①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量
4、光合作用中元素的转移
①H的转移：
H2O → NADPH→ (CH2O )
②C的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
③O的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
H2O → O2
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
光反应与暗反应的比较
反应阶段
反应部位
反应条件
物质变化
能量变化
产 物
联 系
光合作用实质
光反应
暗反应
类囊体薄膜上
叶绿体基质
必须有光、光合色素、酶
有光或无光均可，多种酶
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能→稳定的化学能
NADPH、ATP、O2
ADP、Pi 、（CH2O ） 、C5
光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+
把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来
5、条件骤变，短时间内各物质的影响
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
NADP+
NADPH
酶
可见光
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
1、请总结分析的方法？ 2、C3、C5含量变化有什么特点？
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
NADP+
NADPH
酶
可见光
光照不变 C3 C5 NADPH、ATP （CH2O）
CO2浓度减少 减少 增加 增加 减少
CO2浓度增加 增加 减少 减少 增加
条件 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O)生成量
突然停止光照,CO2供应不变 增加 减少 减少 减少
突然增加光照,CO2供应不变 减少 增加 增加 增加
光照不变,突然停止CO2供应 减少 增加 增加 减少或没有
条件 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O)生成量
光照不变,突然增加CO2供应 增加 减少 减少 增加
光照不变,CO2供应不变,(CH2O)运输受阻 增加 减少 增加 减少
（续表）
光合作用与呼吸作用
光合作用 呼吸作用
代谢类型
场所
条件
物质变化
能量变化
实质
同化作用
异化作用
叶绿体
光能→化学能
细胞质基质及线粒体
酶
光、色素、酶
无机物→有机物
有机物→无机物
化学能→ATP+放能
合成有机物、储存能量
分解有机物、释放能量
D
1、1941年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如下两组实验,下列叙述正确的是 （ ）
A． 为了排除光照的影响该实验要在黑暗条件下进行
B． A和B相对分子质量之比为9：8
C． 设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气
D． 实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自水
即时训练
C
2、如图为光合作用示意图。下列说法错误的是（ ）
A．①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ，④表示CO2
B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原（CH2O）
C．黑暗条件下，光反应停止，暗反应将持续不断地进行下去
D．增加光照强度或降低CO2浓度，C3的含量都将减少
即时训练
叶绿体中
的色素
H2O
O2
水的光解
NADPH
供氢
光能
ATP
ADP + Pi
供能
CO2
2C3
（ CH2O ）
C5
多种酶
参加催化
还 原
光反应阶段
碳反应阶段
（类囊体的薄膜）
（叶绿体的基质）
叶绿体
固定
即时训练
H2O
ADP ＋Pi
酶
6
7
光能
1
多种酶
参加催化
还原
（ 3 ）
2
C5
固
定
能量转变：
4
5
光解
供氢
供能
条件：
场所：
物质 变化：
能量转变：
条件：
场所：
物质变化：
即时训练
1
2
5
3
4
即时训练
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氧元素全部都来自水？
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，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
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？
希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
3. 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。
4. 尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。

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