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必修一 第5章 细胞的能量供应和利用
第4节:光合作用与能量转换
(第2课时)
叶绿体的结构适于进行光合作用
1
2
为什么叶绿体结构适于进行光合作用？
叶绿体除吸收光能还有什么功能？
叶绿体的结构适于进行光合作用
1
类囊体膜上含有光合作用有关的色素和酶。
多个类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了受光面积。
类囊体薄膜
能吸收光的复合体
色素
酶
类囊体
阅读教材P102的思考·讨论，回答相关问题。
恩格尔曼的实验（一）
实验的自变量和因变量是什么？
自变量：
因变量：
叶绿体是否光照
（观测指标：好氧细菌的分布）
完全光照
叶绿体光照部位是否产生氧气
黑暗，无空气
极细光束照射
好氧细菌
思考 讨论
叶绿体的功能
思考 讨论
叶绿体的功能
恩格尔曼的实验（一）
在选材、实验设计上有何巧妙之处？
设计：
选材：
①无空气黑暗环境,排除氧气和光的干扰
①水绵叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；
②用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。
②用极细光束照射，使叶绿体形成有光和无光部位，相当于一组对比实验。
阅读教材P102的思考·讨论，回答相关问题。
完全光照
黑暗，无空气
极细光束照射
好氧细菌
这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。
思考 讨论
叶绿体的功能
恩格尔曼的实验（二）
为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域呢？
三棱镜
好氧细菌
叶绿体能吸收光能用于光合作用氧气是叶绿体释放出来的
由此实验能得出什么结论？
绿色植物通过________，利用______，将________________转化成储存着能量的_________，并且释放出________的过程。
叶绿体
光能
二氧化碳和水
有机物
氧气
光合作用释放的氧气是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
我们先来分析科学家做过的一些实验。
光合作用
CO2+H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+O2
思考
任务一：
建构概念————光反应
实验1:希尔反应
活动1
阅读教材“思考 讨论”第1、2段，回答下列问题：
希尔实验说明水的光解产生氧气，能否确定氧气中的氧元素全部来自水？
不能，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。
希尔的实验是否说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应？
能够说明，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2的碳元素
任务一：
建构概念————光反应
实验2:鲁宾和卡门的实验
活动2
阅读教材“思考 讨论”第3段，回答下列问题：
任务一：
建构概念————光反应
光合作用释放的氧气来自于水。
分析鲁宾和卡门的实验，你能得出什么结论？
实验3:阿尔农的发现
活动3
阅读教材“思考 讨论”第4段，回答下列问题：
任务一：
建构概念————光反应
光、色素、酶
叶绿体内的类囊体薄膜上
水的光解：
H2O 1/2O2 +2e+2H+
光能
ATP的合成：
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
场所：
条件：
物质变化
能量变化
光能转变为NADPH。ATP活跃的化学能
NADP+ +H++2e NADPH
光反应阶段
1
NADPH的合成:
酶
光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。
实验4:卡尔文实验（一）
实验过程:
2.连续60s取样，将藻类细胞置于热酒精中
3.分离溶解物中的分子
三碳
化合物
多种产物：
C3、C5、C6等
5秒内
60秒后
请据此大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径。
CO2 → C3 → C6
C5
1.向藻类细胞光合作用的原料中加入14CO2
4.进行放射性显影，以确定放射性的部位
时间顺序依次出现的放射性物质代表了暗反应过程中各种产物依次出现的顺序
实验结果：
任务二：
建构概念————暗反应
CO2
叶绿体基质
多种酶
叶绿体的基质中(提供酶、原料等)
场所：
NADPH 、ATP、酶
条件：
①CO2 的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
②C3 的还原：
ATP
活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能
2C3 (CH2O)
酶
＋ C5
物质变化
能量变化：
NADPH
2C3
C5
(CH2O)
NADPH
ATP
暗反应阶段
2
核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）
三磷酸甘油酸
光反应
还 原
任务三：
构建光合作用过程的模型
O2
H2O
NADPH
ATP
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
暗反应
固 定
多种酶参加催化
水在光下的分解
类囊体的薄膜上
光能
①H的转移：
H2O → NADPH → (CH2O )
②C的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
③O的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
H2O →O2
CO2
（CH2O）
概念
光合作用的原理的探索
光反应
暗反应
反应式
希尔
鲁宾和卡门
阿尔农
卡尔文
水的光解
NADPH合成
ATP合成
CO2 的固定
C3 的还原
CO2+H2O (CH2O)+O2
光能
叶绿体
光合作用的过程
光合作用
叶绿体
基质中有许多由囊状结构堆叠而成的基粒
光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质
叶绿体是捕获光能、进行光合作用的场所。
结构
功能
课堂小结
概念检测
1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用（ ）
(2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能（ ）
(3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光（ ）
×
√
×
概念检测
2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ）
A.所有植物细胞中都含有4种色素
B.有些植物细胞的液泡中也含有色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能
D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
A
拓展应用
1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗
有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光，
因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。

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