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5.4 光合作用与能量转化
第2课时 光合作用的原理
过程 操作内容 操作目的
提 取 色 素 材料 叶片要新鲜、深绿
试剂 二氧化硅
碳酸钙
无水乙醇
关键 步骤 研磨要迅速、充分
盛滤液的试管口加棉塞
用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸
分 离 色 素 试剂 层析液
关键 步骤 滤纸条的一端剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快
滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐 使分离的色素带清晰
滤液细线不能触及层析液
回顾知识
使滤液中色素含量高
利于绿叶的充分研磨
防止研磨过程中色素被破坏
溶解色素
提取较多色素、防止溶剂挥发
防止溶剂挥发
防止色素吸附在滤纸上
分离色素
防止色素溶解到层析液中
类胡萝卜素包括：
2、叶绿素包括：
1、绿叶中的色素包括： 、 。
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素a（蓝绿色）
、叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）、
叶黄素（黄色）
回顾知识
溶解度高低：
四种色素含量高低：
叶绿素a ﹥叶绿素b ﹥叶黄素﹥胡萝卜素。
胡萝卜素﹥叶黄素﹥叶绿素a﹥叶绿素b。
3、进行光合作用的场所： 。
叶绿体
三、光合作用的原理
1、光合作用的概念： P102
指 通过叶绿体，利用 ，把 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。
绿色植物
光能
二氧化碳和水
有机物
氧气
CO2 + H2O （CH2O)+O2
光能
叶绿体
能量转化 O2中O元素的来源
2、探索光合作用原理的部分实验
甲醛不能通过光合作用转化成糖
甲醛对植物有毒
(甲醛CH2O)
初步判断：
氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。
19世纪末
1928年
1937年
希尔反应
结果：离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气。
离体的叶绿体悬浮液（有H2O，没有CO2）
铁盐
（或其他氧化剂）
O2
2、探索光合作用原理的部分实验
希尔反应
希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？
能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。
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，反应体系中还可能存在其他氧元素供体。
1941年
鲁宾和卡门实验
同位素标记法
2、探索光合作用原理的部分实验
甲组
乙组
同种植物悬浊液
H218O
H2O
C18O2
CO2
18O2
O2
结论：光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。
相互对照---对比实验
1954年阿尔农实验
1957年
叶绿体合成ATP的过程，总是与水的光解相伴随。
光照下，叶绿体可合成ATP。
发现：
2、探索光合作用原理的部分实验
尝试用示意图来表示ATP合成与希尔反应的关系
H2O O2 + 2H+ + 能量
光照
叶绿体
ADP+Pi ATP
上述实验表明，
光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。　
划分依据:反应过程是否需要光能
光反应阶段
暗反应阶段
（碳反应）
光合作用的第二阶段，有没有光都可以进行。
光合作用的第一阶段，必须有光才能进行。
三、光合作用的过程
类囊体薄膜上
的色素
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
H+、e-
NADPH
酶
（氧化型辅酶Ⅱ）
（还原型辅酶Ⅱ）
光解
可见光
（1）光反应阶段
1.场 所：叶绿体的类囊体薄膜上
2.条 件：光、色素、酶
3、物质转化：
水的光解：
ATP的合成：
2H2O O2 + 4H+ + 4e-
光
色素
ADP + Pi + 能量(光能) ATP
酶
NADPH的合成：
NADP+ + H+ + 2e- NADPH
酶
4、能量转化:
光能
ATP、NADPH中活跃的化学能
（2）暗反应阶段
C5是指五碳化合物---核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）
C3是指三碳化合物---3-磷酸甘油酸
在这一阶段会利用CO2，则CO2是如何转变成糖类的呢？
1、场所：叶绿体基质
（2）暗反应阶段
固 定
2C3
NADP+
酶
NADPH
能量
ADP+Pi
酶
ATP
能量
还原
(CH2O)
淀粉、蔗糖
供氢
多种酶 参与催化
CO2
C5
2、条件：
ATP、NADPH，需要多种酶
3、物质转化：
CO2的固定：
C3的还原：
CO2＋C5 2C3
酶
2C3 （CH2O）+C5
ATP、NADPH
酶
4、能量转化:
NADPH、ATP中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
2C3
C5
NADPH
ADP + Pi
（14CH2O）
ATP
多种酶
参加催化
酶
14C O2
还原
固定
酶
供能
供能、还原剂
NADP+
（2）暗反应阶段
卡尔文 利用小球藻（单细胞绿藻）为材料
运用同位素标记法
卡尔文循环
光合作用全过程：
类囊体薄膜中的色素　
O2
NADPH
ATP
C3　
C5
1．写出图中序号代表的物质的名称
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
①C的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
②O的转移：
H2O → O2
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
光合作用过程中元素的转移
暗反应
光反应
ATP
NADPH
光能
类囊体上的光合色素
O2
H2O
水的光解
H+、e+
ADP+Pi
NADP+
CO2
2C3
C5
(CH2O)
多种酶
参加催化
还
原
固
定
酶
酶
供氢
供能
供能
作业1：画出光合作用全过程图
星期六晚上交
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
类囊体薄膜
叶绿体基质

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