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第5章细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化
二 、光合作用的原理和应用
第2课时
O2
CH2O
H2O
CO2
太阳能
类囊体
叶绿体基质
温故知新
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
1
2
3
4
5
类囊体薄膜
类囊体薄膜和叶绿体基质
1.说出图中5个部分的名称。
2.吸收光能的色素分布在 上；
光合作用所必需的酶分布在
中。
一 光合作用的概念及反应式
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
叶绿体
光能
任务一 阅读教材102页第一 二段，完成以下问题
3 实质：
合成有机物，储存能量
叶绿体是如何将光能转化为化学能？
又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？
光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
绿色植物通过 ，利用 ，将 转成 ，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
1.概念：
2.反应式：
二 光合作用的原理
任务二 阅读课本P102思考 .讨论，标注出每个实验的关键语句，并讨论以下问题
离体叶绿体悬浮液中加入铁盐，光照下可释放O2
CO2中C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛缩合成糖
甲醛对植物有毒害；甲醛不能转化成糖
19世纪末
1937年
希尔
1941年
鲁宾、卡门
1954年
阿尔农
1928年
1957年
阿尔农
20世纪40年代
卡尔文
（1） 希尔实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？
（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？
1.光合作用的探究历程
二 光合作用的原理
任务二 阅读教材102思考 .讨论，标注出每个实验的关键语句，并讨论以下问题
（1） 希尔实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？
（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？
不能说明。实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。
能够说明。希尔实验中没有合成糖类的原料CO2，因此，可以说明水的光解并非必须与糖的合成相联系，意味着希尔反应是相对独立的反应阶段。
资料2：1937年，英国科学家希尔发现，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。
离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应称作希尔反应。
二 光合作用的原理
资料3:鲁宾和卡门实验
实验思路：
光合作用产生的O2中的O来源于H2O，而不来源于CO2
实验过程及现象：
实验结论
用同位素示踪法来研究物质的去路
二 光合作用的原理
资料4
1954年：阿尔农发现在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年：他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
光照
ATP
水
光解
（3）尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？
光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。
根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应(也称为碳反应)，两个阶段。
二 光合作用的原理
二 光合作用的原理
任务三 阅读教材103页，完成以下问题
H2O
类囊体膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
ⅰ 光反应阶段
（1）场 所：
（2）条 件：
（3）物质变化:
（4）能量转化:
NADP+
+
NADPH
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
色素
H+
O2
相关信息
水分解为氧和H+的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH。
二 光合作用的原理
任务三 阅读教材103页，完成以下问题
光、色素、酶
H2O O2 +H++2e-
光能
ADP＋Pi＋能量（光能) ATP
酶
（1）场 所：
（2）条 件：
（3）物质变化:
（4）能量转化:
H++NADP++2e- NADPH
水的光解：
ATP的合成：
NADPH的合成：
光能→ATP和NADPH中的活跃化学能
酶
ⅰ 光反应阶段
叶绿体内的类囊体薄膜上
二 光合作用的原理
任务四 阅读教材104页，完成以下问题
（3)物质变化:
（4)能量转化:
（2)条 件：
（1)场 所：
叶绿体基质
酶、NADPH 、ATP、二氧化碳
CO2的固定：CO2+C5→2C3
酶
C3的还原：2C3 C5+(CH2O)
酶
ATP和NADPH中的活跃化学能→有机物中稳定的化学能
ⅱ暗反应阶段
相关信息：C3是指3-磷酸甘油酸；
C5是指核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）
ATP
ADP+Pi
NADP+
NADPH
CO2
五碳化合物 C5
CO2的固定
三碳化合物 2C3
叶绿体基质
多种酶
ATP
NADPH
二 光合作用的原理
任务五 阅读教材104页，明确二氧化碳如何转变为糖类？
卡尔文循环
光合作用吸收的二氧化碳与C5结合形成C3，C3经过一系列变化，转化为糖类的同时又形成C5。这些C5又参与C3的形成。这样，C5到C3再到C5的循环，可以源源不断进行下去。所以暗反应也称为卡尔文循环（碳循环）。
卡尔文实验
用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性
CO2转化成有机物过程中，
C的转移途径是：
二 光合作用的原理
任务六 结合过程图，小组合作完成光反应和暗反应的比较图
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
光反应
暗反应
类囊体薄膜
叶绿体基质
光合作用的第一阶段
必须有光才能进行
光合作用的第一阶段
必须有光才能进行
二 光合作用的原理
条件
物质变化
能量变化
光反应
暗反应
场所
联系
类囊体薄膜上
叶绿体的基质中
光、色素、酶
多种酶
ATP的合成:
水的光解：
NADPH合成:
H2O 光解 H++O2
阶段
ADP+Pi+能量→ATP
酶
CO2的固定:
C3的还原:
NADP++H++2e-→NADPH
酶
光能
NADPH、ATP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
NADPH NADP+
ATP ADP+Pi
C3
(CH2O）+ C5
C5 + CO2 → 2 C3
二 光合作用的原理
光合作用的表达式：
任务七 结合过程及总反应式，小组合作写出产物是葡萄糖的反应式并写出元素走向？
光能
叶绿体
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2
①H的转移：
H2O → [H]→(CH2O)+H2O
②C的转移：
CO2 → C3 →(CH2O)
③O的转移：
CO2 → C3 →(CH2O) +H2O
H2O → O2
三 化能合成作用
1 概念
3 进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？
任务九 阅读教材106页小字部分，完成以下问题
2 过程
电子显微镜下的一种硝化细菌（放大5000倍）
4 光合作用和化能合成作用的异同
自养生物：
异养生物：
三 化能合成作用
能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
3 进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
以无机物转变成为自身的组成物质。
（能够进行光合作用或者化能合成作用的生物）
2 过程
自养生物：
异养生物：
4 光合作用和化能合成作用的异同
同：把二氧化碳和水合成有机物
异：利用的能量不同（光能、化学能）
1 概念
课堂小结
光合作用与能量转化
光合作用
概念
反应式
探究历程
光合作用原理
过程
光反应：类囊体薄膜
暗反应：叶绿体基质
CO2 + H2O （CH2O)+O2
光能
叶绿体
总反应式
化能合成作用
练一练
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。（ ）
√
×
×
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 → 叶绿体 → ADP
B.CO2 → 叶绿体 → ATP
C.CO2 → 乙醇 → 糖类
D.CO2 → 三碳化合物 → 糖类
D
练一练
3 植物的叶肉细胞中含有丰富的叶绿体,以下与叶绿体高效、有序地完成其功能无必然联系的是 (　　)
A.封闭的双层膜结构,化学反应不受干扰
B.叶绿体呈球形
C.有叶绿素和其他色素
D.含有许多有关的酶
B
练一练
4 如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程，下列叙述错误的是（ ）
A.图中膜结构表示叶绿体内膜，B侧为叶绿
体基质
B.图示过程的能量变化是光能转变成ATP和
NADPH中活跃的化学能
C.甲表示色素分子，其中类胡萝卜素主要吸
收蓝紫光
D.图示光反应部分过程，水分解为氧和H＋的同时还产生电子
A

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