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光合作用与能量转换
第五章 第四节·第二课时
水的光解：
H2O 1/2O2 +2e+2H+
光能
ATP的合成：
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
1.场所：
2.条件： 光、色素、酶
3.物质变化
4.能量变化
转变为NADPH、ATP中活跃的
NADP+ +H++2e NADPH
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。
【课前默写】— 光合作用的原理
类囊体薄膜
叶绿体内的 上
光能
化学能
光合作用分为需要光的光反应和有光无光都能进行的暗反应
光照7.5s，黑暗7.5s，光暗交替共135s
连续光照135s
→ 光合产物量：a
→ 光合产物量：0.7a
A组
B组
光合作用只需要光反应吗？
【课前导入】— 光合作用的原理
课标要求 核心素养
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能。 1.生命观念：建立生命的物质能量观。
2.科学思维：建构光反应和暗反应的过程模型，理解二者之间的关系，培养科学建模的能力。
CO2 + H2O* （CH2O)+O2*
光能
叶绿体
光合作用总反应式：
暗反应阶段，CO2是如何转变成糖类的呢
【资料1 】离体叶绿体实验过程及结果
组别 条件 过程 现象
1 黑暗 提供CO2，NADPH、ATP 产生(CH2O)
2 黑暗 提供CO2，不提供NADPH、ATP 不产生(CH2O)
3 光照 提供CO2，不提供NADPH、ATP 产生(CH2O)
结论：CO2转化成(CH2O)需要_____反应提供_________和______ 。
光
NADPH
ATP
在暗反应阶段， CO2是如何转变成糖类的呢？
如果想知道CO2中碳元素在暗反应阶段是如何转移的，有什么方法吗？
①给小球藻通14CO2，光下培养
②杀死细胞，终止光合作用
③提取溶液中的物质，用纸层析法使这些物质分离
④对滤纸进行放射性显影，确定滤纸上具有放射性的位置
C14同位素标记法
⑤剪下这部分滤纸，溶解，提取放射性物质并进行化学鉴定
一、科学史探究———探索暗反应过程
卡尔文实验（一）
缩短光照时间
如何探究CO2转化的第一个产物是什么,
为什么？
光照30s取样时产生的放射性物质
资料2 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做了这样的实验：
情境1：向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物，有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖（ C6 ）。（小球藻是一种单细胞的绿藻）
P104左侧相关信息：
C5：核酮糖─ 1 ,5 ─二磷酸，即RuBP
C3： 3─磷酸甘油酸
资料2 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做了这样的实验：
情境2：反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的C5化合物和C6化合物；缩短工作时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中在一种C3化合物上。
1.大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径。
光照5s取样时产生的放射性物质同时出现14C5、14C6
溶解，化学分析，表明是3-磷酸甘油酸（C3）
三碳
化合物
光照0.5s取样时产生的放射性物质
多种产物：
C3、C5、C6等
CO2是如何转变成C3的呢？
C3
C5
(CH2O)
CO2
C5
C3
2.CO2与什么物质结合形成C3
CO2与C5结合形成C3化合物
资料3 卡尔文实验（二）
实验现象：在有光照和CO2供应情况下， C3 和C5浓度很快达到饱和并保持稳定；如果光照下突然中断CO2供应，C3急剧减少而C5量增加。
CO2的固定
资料3 卡尔文实验（二）
实验现象：在有光照和CO2供应情况下， C3 和C5浓度很快达到饱和并保持稳定；如果CO2供应不变突然停止光照，C3浓度急速升高而C5 ,C6的浓度急速降低。
NADPH和ATP
C3的还原
3.CO2转化成有机物的过程中哪一阶段受阻
O2
2C3
CO2
C5
NADPH
ATP
ADP+Pi
NADP+
二、小组合作建构光合作用模型图——结合课本104页相关资料
类囊体膜上的色素
类囊体薄膜
叶绿体基质
H2O
光能
ATP和NADPH中
活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
光能
能量变化：
需要CO2、多种酶、NADPH、ATP
1.场所：
2.条件：
3.物质变化
4.能量变化
NADPH、ATP活跃的化学能转变为
光合作用第二个阶段的化学反应，有光无光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。
【课堂总结】— 光合作用的原理
叶绿体内的 上
叶绿体基质
CO2的固定：
C3 的还原：
2C3 (CH2O)+C5
ATP，NADPH
CO2＋C5 2C3
酶
酶
有机物中稳定的化学能
2.如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是（ ）
A. CO2→叶绿素→ADP B. CO2→叶绿体→ATP
C. CO2→乙醇→糖类 D. CO2→三碳化合物→糖类
D
【课堂练习】— 光合作用的原理
1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。
(1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。( )
(2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。( )
(3)影响光反应的因素不会影响暗反应。( )
√
×
×
3.光合作用过程中,被光反应产生的NADPH还原的物质是 (　　)
A. CO2 B. 三碳化合物
C. 五碳化合物 D. 六碳化合物
4.光合作用过程中,不在叶绿体类囊体上进行的是 (　　)
A. ATP的产生 B. 氧气的产生
C. 糖类的产生 D. NADPH的产生
B
C
光反应阶段 暗反应阶段（卡尔文循环）
场所
条件
物质变化
能量变化
联系
【课后作业】——必做部分
1．Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应，进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C3与O2反应，最后在线粒体内生成CO2。植物这种在光下消耗O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是（　　）
A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体
B．Rubisco酶催化C5与CO2或O2反应，不具有专一性
C．光合作用过程中，CO2和C5反应不消耗NADPH和ATP
D．植物黑暗中产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质
【课后作业】——选做部分
2．拟南芥中的RuBP羧化酶在一定条件下既能催化CO2固定，又能催化C5与氧反应生成CO2和C3，下列有关RuBP羧化酶的叙述，正确的是（ ）
A．与其他酶相比较，RuBP羧化酶不具有专一性
B．RuBP羧化酶能为CO2固定提供所需的活化能
C．提取RuBP羧化酶时，研磨叶片时应加入无水乙醇
D．RuBP羧化酶发挥作用需适宜的温度和pH等条件
【课后作业】——选做部分
3.如图表示光合作用示意图。下列说法错误的是( )
A.类囊体薄膜上有吸收光能的4种色素
B.物质②中可储存活跃的化学能，物质③为NADPH
C.在光照供应充足时，突然停止供应物质④，C5的含量将迅速下降
D.在整个光合作用过程中，植物将太阳能最终转化为有机物中稳定的化学能
【课后作业】——选做部分
谢谢大家
【问题1】总结光合作用过程中的能量的转移途径？
ATP和NADPH中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
光能
【问题2】分析光反应和暗反应之间的联系？
光反应为暗反应提供ATP、NADPH，暗反应为光反应ADP、NADP+；二者相互依存，相互制约；没有光反应，暗反应不能进行；没有暗反应，光反应也不能长时间进行。
【合作探究】
光反应阶段 暗反应阶段（卡尔文循环）
场所
条件
物质变化
能量变化
联系
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质
光、色素、酶
有光无光都可，多种酶
光能→ATP、NADPH中活跃的
化学能
ATP、NADPH中活跃的化学能→
有机物中稳定的化学能
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。
H2O O2+H+
光
→
NADP++H++2e-→NADPH
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
→
CO2+C5 →2C3
酶
2C3 C5+(CH2O)
酶
ATP、NADPH
【课堂练习】结合课本和学习到的光合作用知识，对比光反应和暗反应，完成下表

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