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第4节 第2课时
光合作用的原理
一、光合作用的原理
一、光合作用的原理
1．探索光合作用原理的部分实验
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，然后甲醛分子缩合成糖。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1
不能通过光合作用实现
1.希尔的实验可以得出什么结论？
2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
水的光解产生氧气。
该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
一、光合作用的原理
资料2：希尔反应
资料3：鲁宾和卡门实验
同位素标记（示踪）法；
相互对照（即对比实验）；
光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于CO2。
该实验采用了什么实验方法？
如何对照？
可以得出什么结论？
一、光合作用的原理
1946年开始，美国的卡尔文等用放射性同位素14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。
资料4：卡尔文实验
光合产物中有机物的碳来自CO2。
结论：
一、光合作用的原理
1961年12月10日获第61届诺贝尔化学奖
1954年，美国科学家阿尔农(D.Arnon)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。
资料5：阿尔农实验
光照
ATP
水
光解
尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？
一、光合作用的原理
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。　
总结：
光合作用的概念:
CO2+H2O
叶绿体
光能
（CH2O）+O2
光合作用是指绿色植物通过_______，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
一、光合作用的原理
二、光合作用的过程
根据是否需要_________，这些化学反应可以概括地分为___________和___________（现在也称为碳反应）两个阶段。
光能
光反应
暗反应
二、光合作用的过程
类囊体薄膜
的色素分子
可见光
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
光解
H+
NADPH
酶
（氧化型辅酶Ⅱ）
（还原型辅酶Ⅱ）
条件：
光、色素、多种酶
场所：
类囊体薄膜
物质转化
水的光解：
ATP的合成：
H2O O2 + H+ + e-
光
色素
光能
能量转化:
ATP、NADPH中活跃的化学能
ADP + Pi + 能量 ATP + H2O
酶
NADPH的合成：
NADP+ + H+ + e- NADPH
酶
二、光合作用的过程
1.光反应
ADP+Pi
ATP
NADP+
能量
C5
2C3
多种酶
(CH2O)糖类
CO2
固定
还原
酶
NADPH
酶
能量
条件：
场所：
叶绿体基质中
有光无光都可以，多种酶等
CO2的固定：
C3的还原：
2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
有机物中稳定的化学能
物质转化
ATP、NADPH中活跃的化学能
能量转化：
二、光合作用的过程
2.暗反应
CO2＋C5 2C3
酶
2C3
C5
CO2
CO2
的固定
（CH2O）
还原
多种酶
H2O
在光下分解
O2
酶
ADP+Pi
NADP+
NADPH
ATP
光反应阶段
类囊体薄膜
暗反应阶段
叶绿体基质
H+
二、光合作用的过程
二、光合作用的过程
3. 光合作用中元素的转移
①H的转移：
H2O → NADPH→ (CH2O )
②C的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
③O的转移：
CO2 →（CH2O）
H2O → O2
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
反应阶段
反应部位
反应条件
物质变化
能量变化
产 物
联 系 实 质 光反应
暗反应
类囊体薄膜
叶绿体基质
必须有光、光合色素、酶
有光或无光均可，多种酶
光能→
ATP和NADPH中活跃的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能→
稳定的化学能
NADPH、ATP、O2
ADP、Pi 、（CH2O ） 、C5
光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+
把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来
光反应与暗反应的比较
条件骤变对光合作用中各物质的影响
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
CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
光照减弱 减少 增加 减少 减少
光照增强 增加 减少 增加 增加
1、请总结分析的方法？ 2、C3、C5含量变化有什么特点？
条件骤变对光合作用中各物质的影响
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
光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
CO2浓度减少 增加 减少 增加 减少
CO2浓度增加 减少 增加 减少 增加
1.叶肉细胞中与光合作用有关的酶分布在叶绿体内膜以及叶绿体基质中。（ ）
2.暗反应有光无光都可以进行，但黑暗条件下，更有利于暗反应的进行。（ ）
3.增加CO2浓度，会促进暗反应的进行，对光反应速率没有影响。（ ）
4.光合作用产物葡萄糖中的O来自反应物CO2和H2O。（ ）
5.用文字和箭头表示光合作用过程中，CO2中C、以及H2O中H的转移情况。
随堂练习
×
×
×
×
CO2 C3 ( CH2O ) + C5
H2O NADPH ( CH2O ) + C5
随堂练习
6.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）
A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应
B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应
C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D.叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应
D
谢谢观看！

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