5.4.2光合作用的原理和应用ppt课件-2023新人教版(2019)《高中生物》必修第一册.pptx
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1、S z L w hS z L w hSZ-LWHS z L w hS z L w h第4讲 光合作用原理第2课时S z L w hS z L w h探索光合作用原理的部分实验考点一考点一 考点一考点一S z L w h(1)概念:指绿色植物通过概念:指绿色植物通过 ,利用利用光能光能,把,把 转化转化成储存成储存着能量的着能量的有机物有机物,并且释放出,并且释放出 的过程。的过程。(2)反应式:反应式:。叶绿体叶绿体 二氧化碳和水二氧化碳和水 氧气氧气 1光合作用的概念及反应式S z L w hS z L w h探索光合作用原理的部分实验考点一考点一 考点一考点一S z L w h1、叶绿体如
2、何将光能转化为化学能?2、光合作用如何将化学能储存在糖类等有机物中的?3、光合作用释放的氧气,是来自原料中的水还是二氧化碳呢?S z L w hS z L w h探索光合作用原理的部分实验考点一考点一 考点一考点一S z L w h1、19世纪末 甲醛糖2、1928年 甲醛对植物有毒 甲醛不能通过光合作用转化成糖 CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)S z L w hS z L w h探索光合作用原理的部分实验考点一考点一 考点一考点一S z L w h(有H2O,无CO2)3、1937年,希尔高铁盐低铁盐希尔反应:水的光解产生氧气。结论:S z L w hS z L w h S z L w
3、hS z L w h名师精品铸造新教材 新高考2希尔的实验是否能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应?能说明,希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的,悬浮液中有水,没有合成糖的另一种必需原料CO2,同时该实验也没有糖类生成,因此是两个反应。暗示希尔反应和糖的合成是两个相对独立的反应阶段,因此光合作用分为光反应和暗反应(碳反应)两个阶段1希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水?不能,反应体系中可能还存在其他氧元素物质供氧,也不能说明氧元素转移途径S z L w hS z L w h探索光合作用原理的部分实验考点一考点一 考点一考点一S z L w h第一组第一组光合作
4、用产生的光合作用产生的O O2 2来自于来自于H H2 2O O。H H2 218180 0C0C02 2H H2 20 0C C1818O O2 2第二组第二组18180 02 20 02 24.19414.1941年年 美国鲁宾和卡门实验美国鲁宾和卡门实验(同位素标记法)(同位素标记法)实验结论实验结论光光照射下的小照射下的小球藻悬浮液球藻悬浮液S z L w hS z L w h探索光合作用原理的部分实验考点一考点一 考点一考点一S z L w h结论:在光照时,叶绿体中生成了ATP。5.1954年,阿尔农在光照下,叶绿体可合成ATP这一过程总是与水的光解相伴随1957年,阿尔农H2O
5、O2 +2H+能量光照叶绿体ADP+Pi ATPS z L w hS z L w h探索光合作用原理的部分实验考点一考点一 考点一考点一S z L w h1919世纪末世纪末科学界普遍认为,在光合作用中,科学界普遍认为,在光合作用中,COCO2 2分子的分子的C C和和O O被分开被分开,_被被释放,释放,C C与与H H2 2O O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖19281928年年科学家发现科学家发现甲醛甲醛对植物有对植物有毒害毒害作用,而且甲醛作用,而且甲醛不能不能通过光合作用转化成通过光合作用转化成糖糖19371937年希尔年希尔在在离体离体叶绿体的悬浮
6、液中加入叶绿体的悬浮液中加入铁盐铁盐或其他氧化剂或其他氧化剂(悬浮液中有悬浮液中有H H2 2O O,没有,没有COCO2 2),在光照下可以释放,在光照下可以释放出出_ 1941 1941年鲁年鲁宾、卡门宾、卡门 1954 1954年阿年阿尔农尔农在光照下,叶绿体可合在光照下,叶绿体可合成成_,这一过程总是这一过程总是与与_相相伴随伴随O O2 2氧气氧气水水ATPATP水的光解水的光解2 2光合作用的探索历程光合作用的探索历程S z L w hS z L w h S z L w hS z L w h名师精品铸造新教材 新高考上述实验表明,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
7、的合成不是同一个化学反应,而是分阶段进行的。总结 S z L w hS z L w h S z L w hS z L w h名师精品铸造新教材 新高考接着又转移到什么物质中?科学家卡尔文等用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,追踪放射性14C的去向。向反应体系中通入一定量14CO2,发现:光照0.5秒后,检测到90%的放射性稳定地出现在一种三碳化合物(C3);光照5秒左右后,放射性稳定地出现在糖类(CH2O);CO2中的C首先转移到什么物质中?CO2 C3(CH2O)卡尔文卡尔文S z L w hS z L w h 考点二考点二光合作用原理的基本过程S z L w h 根据是否需要光能
8、,这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应,现在也称为碳反应,两个阶段。光合作用过程的示意图光合作用过程的示意图S z L w hS z L w h 考点二考点二光合作用原理的基本过程S z L w h1光反应阶段H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光、色素、酶光、色素、酶叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解:水的光解:H2O 0.5O2+2 NADPH光能光能ATP的合成:的合成:ADPPi 能量(能量(光能光能)ATP酶酶光能光能 ATP、NADPH中中活跃的活跃的化学能化学能场所:场所:条件:条件:物质变化物质变化能量变化能量变化H+NADP+NADP
9、H氧化型辅酶氧化型辅酶还原型辅酶还原型辅酶色素色素S z L w hS z L w h 考点二考点二光合作用原理的基本过程S z L w h2C3C5NADPHADP+Pi(CH2O)+H2OATP多种酶参加催化酶CO2还原固定酶供能卡尔文循环CO2的固定:的固定:CO2C5 2C3酶酶C3的还原:的还原:ATP 叶绿体的叶绿体的基质基质中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等有机物中等有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)+C5酶酶NADPH、ATP、酶、酶场所:场所:条件:条件:物质变化物质变化能量能量变化变化:NADPH2暗反应阶段S z L w hS z L w
10、 h 考点二考点二光合作用原理的基本过程S z L w h色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原光反应光反应暗反应暗反应NADP+NADPH尝试尝试画出光合作用过程图解(识记反应过程)画出光合作用过程图解(识记反应过程)光合作用的第一阶段 必须有光才能进行光合作用的第二阶段,有没有光都可以进行S z L w hS z L w h 考点二考点二光合作用原理的基本过程S z L w h讨论:1.叶绿体处不同条件下,C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化?条件C3C5NADPH和
11、ATP(CH2O)停止光照CO2供应不变光照不变停止CO2供应 增加减少增加减少减少减少减少增加色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原NADP+NADPHATPATP、ADPADP分别从哪里转分别从哪里转移到哪里?移到哪里?ATPATP从类囊体薄膜转移叶从类囊体薄膜转移叶绿体基质,绿体基质,ADPADP从叶绿体从叶绿体基质转移到类囊体薄膜基质转移到类囊体薄膜S z L w hS z L w h S z L w hS z L w h名师精品铸造新教材 新高考光照不变,停止COCO2 2供应暗反应C
12、C3 3含量下降C C5 5含量上升NADPHNADPH、ATPATP增加OO2 2产量减少仍可进行:COCO2 2+C+C5 5 2C 2C3 3停止 2C2C3 3+NADPHNADPH (CH (CH2 2O)+CO)+C5 5光反应停止HH2 2O 2 O 2 NADPHNADPH+1/2O+1/2O2 2+PiPi+光能ATPATP酶ADPADP没有暗反应光反应也不能进行S z L w hS z L w h S z L w hS z L w h名师精品铸造新教材 新高考 2C2C3 3+NADPHNADPH (CH (CH2 2O)+CO)+C5 5停止光照,COCO2 2供应不变光
13、反应停止NADPHNADPH、ATPATP、OO2 2产生减少暗反应仍正常进行停止 C C3 3含量上升C C5 5含量下降(CH(CH2 2O)O)合成量减少HH2 2O 2 O 2 NADPHNADPH+1/2O+1/2O2 2+PiPi+光能ATPATP酶ADPADP:COCO2 2+C+C5 5 2C 2C3 3暗反应停止没有光反应就没有暗反应NADPHNADPHS z L w hS z L w h 考向突破落实必备知识 强化关键能力S z L w hS z L w h 在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间
14、发生变化的物质,组合正确的是()A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升C.绿光,NADPH下降 D.绿光,C5上升CS z L w hS z L w h 考点二考点二光合作用原理的基本过程S z L w h自养生物自养生物 以以光光为能源,以为能源,以CO2和和H2O(无机物无机物)为原料合成糖类()为原料合成糖类(有机物有机物),糖类),糖类中储存着由光能转换来的能量。例如中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物、蓝细菌等绿色植物、蓝细菌等。异养生物异养生物 只能利用环境中只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的生命活动。例如来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌人、
15、动物、真菌及大多数的细菌及大多数的细菌。化能合成作用化能合成作用 利用环境中某些利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的来制造有机物。少数的细菌,细菌,如硝化细菌如硝化细菌P106。光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同(光能、化学能)所需的能量来源不同(光能、化学能)4化能合成作用S z L w hS z L w h 考点二考点二光合作用原理的基本过程S z L w h能够能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物有机物2NH2NH3 3+3O+3O2 2
16、 硝化硝化细菌细菌2HNO2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量2HNO2HNO2 2+O+O2 2硝化硝化细菌细菌2HNO2HNO3 3+能量能量COCO2 2+H+H2 2O O 酶酶(CHCH2 2O O)+O+O2 2S z L w hS z L w h 考向突破落实必备知识 强化关键能力S z L w hS z L w h9.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
17、分解为氧和H的同时还产生电子S z L w hS z L w h S z L w hS z L w h名师精品铸造新教材 新高考1、借必修2的生物书人教版高中生物必修2遗传与进化S z L w hS z L w h 考向突破落实必备知识 强化关键能力S z L w hS z L w h2.下图是光合作用过程图解,请分析后回答下列问题:图中A是_,B是_,它来自于_的分解。图中C是_,它被传递到叶绿体的_部位,用于_。图中D是_,在叶绿体中合成D所需的能量来自_。图中G_,F是_,J是_。图中的H表示_,I表示_,H为I提供_。光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水NADPH基质用作还原剂
18、,还原C3ATP光能光反应NADPH和ATP色素C5化合物C3化合物糖类暗反应S z L w hS z L w h 考点二考点二光合作用原理的基本过程S z L w h 光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶不需光、酶不需光、酶、NADPH、ATP叶绿体叶绿体类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体叶绿体基质基质中中水的光解;水的光解;ATP、NADPH的生成的生成CO2的固定;的固定;C3的还原的还原 活跃活跃化学能化学能光能光能活跃活跃化学能化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应是暗反应的基础,为暗反应光反应是暗反应的基
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