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光合作用与能量转化
第二课时 光合作用的原理和应用
人教版必修一分子与细胞
学习目标：
光合作用的过程
光合作用过程中的物质变化
和能量转换
1、光合作用概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
光能
叶绿体
CO2 + H2O → (CH2O) + O2
资料一 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与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子合成糖。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。
资料二 1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。
小组活动——分析资料
1、希尔实验可以说明植物光合作用产生的氧气的氧元素全部来自于水吗？
2、希尔实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
资料三 1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2.
资料四 1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可以合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
3、分析鲁宾和卡门的实验，能得出什么结论？
4、请尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
小组活动——分析资料
2、光合作用过程
根据是否需要光能，光合作用复杂的化学反应过程可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应阶段。
1.光反应的条件、场所分别是什么？
2.物质如何变化？[H]是什么？
3.能量如何转换？
小组活动一：
阅读课本第103页内容，回答下列问题：
场所：叶绿体类囊体薄膜 条件：光、色素、酶
①物质变化
光能 中活跃的化学能
→
NADP++H+ NADPH
类囊体
③能量变化
②ATP的合成
能量
小组活动二：
阅读课本第104页内容，回答下列问题：
1.暗反应的条件、场所分别是什么？
2.物质如何变化？
3.能量如何转换？
条件：多种酶 场所：叶绿体基质
① 固定
② 的还原
③能量转化
ATP中活跃的化学能 等有机物中稳定的化学能
NADPH的作用是什么？
为暗反应供氢供能，并将C3还原
思考与讨论
1、光反应和暗反应在所需条件、进行场所、发生的物质变化和能量转化等方面有什么区别？
2、光反应和暗反应在物质变化和能连转化存在什么联系
光反应 暗反应
与光的关系
场所
条件
物质变化
能量变化
联系
实质
必须有光
有光无光均可
类囊体薄膜
叶绿体基质
色素、酶
多种酶
水的光解；ATP的生成
CO2的固定； C3的还原；ATP的水解
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。
利用光能，将CO2和H2O转变成有机物，释放O2
ATP中活 跃化学能
光能
→
ATP中活
跃化学能
有机物中稳
定化学能
→
3、光反应和暗反应的区别与联系
条件 C3 C5 NADPH、ATP (CH2O)的合成量
停止光照， CO2供应不变
突然光照，CO2供应不变
光照不变， 停止CO2供应
光照不变 增加CO2供应
光照不变，CO2供应不变，(CH2O)运输受阻
增加
下降
增加
减少
减少
增加
减少
增加
增加
减少
减少
增加
减少
减少
增加
增加
增加
增加
减少
减少
4、不同条件下,C3、C5、NADPH、ATP合成量的动态变化
① 固定
② 的还原
NADP++H+ NADPH
→
暗反应
光反应
光合作用的实质：
能量转化：
光能
ATP中活跃
的化学能
有机物中稳
定的化学能
合成有机物，储存能量
5、小结
光合作用
6、练习
1.[2023·山西运城调研] 如图为绿色植物光合作用过程示意图（物质转化用实线表示，能量传递用虚线表示，图中 为物质，①~⑥为反应过程）。下列判断错误的是( @29@ )
A.图中 物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转化成活跃的化学能储存在 中
B.图中①表示水分的吸收，④表示二氧化碳的固定
C.将 物质用 标记，最终在 中能检测到
D.若 物质供应突然减少，则 的含量也将迅速减少
D
2.[2023·甘肃静宁一中质检] 如图表示某植物叶片暗反应中 和 化合物微摩尔浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低 浓度中的某一项。下列分析正确 ( )
A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP
B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度
C.Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中 和ATP的积累
D.Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低
D
3.[2023·河北衡水中学一模] 植物叶肉细胞的叶绿体基质中有 酶，既能与 结合，催化 与 反应生成 ，也能与 结合，催化 的分解。 和 在与 酶结合时具有竞争性相互抑制。下列分析正确的是( @7@ )
A.植物叶肉细胞内 的固定发生在叶绿体内膜上
B. 酶催化 与 反应时需要 和ATP
C.增大 浓度后，植物叶肉细胞内的 的值增大
D.增大 的值，有利于提高植物的净光合速率
C
4.[2023·四川绵阳一诊] 为了探究 浓度对幼苗生长的影响,把培养在营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入 、 、 三个玻璃容器内（如图所示）,其中 不密封, 、 密封。 内培养皿中盛有 溶液, 、 内培养皿中盛有蒸馏水,各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。回答下列问题。
（1） 配制培养幼苗的营养液时,除了要添加该植物生长发育所必需的各种矿质离子外,还应该注意控制营养液的_______,防止烧苗。
浓度
（2） 中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是____________________________。

（3） 从理论上讲,持续培养,预期的实验结果:
① 中幼苗生长旺盛;
② 中幼苗的有氧呼吸逐渐减弱,最终死亡,原因是____________________________。植物细胞有氧呼吸所需的有机物和氧气减少;
缺乏 ,
③ 中幼苗_______（填“能”或“不能”）正常生长发育。
不能
（4） 根据实验,在温室大棚中栽培作物时可通过_____________________________________________________（答出一种措施即可）来增产。
不能进行光合作用
适时通风透气（或 \增加 的浓度等）
谢谢大家~~

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