【课件】光合作用的原理（人教版2019必修1）

第5章细胞的能量供应和利用第4节光合作用的原理第2课时“叶子概念车”的工作原理模拟叶子的什么功能？它的动力从何而来?上海科技馆的新能源汽车“叶子概念车”,汽车上面形状如同一片绿叶，犹如流动的植物，可以利用阳光进行光合作用制造能量驱动汽车前进，与自然共同呼吸、和谐相处。欣赏视频《叶子概念车》。探索光合作用原理的实验光合作用的过程课堂总结概念：指绿色植物通过

，利用光能，把

转化成储存着能量的有机物，并且释放出

的过程。

反应式：

。

叶绿体

二氧化碳和水

氧气

场所条件产物原料CO2+H2O*

(CH2O)+O2*叶绿体光能光合作用释放的氧气是来自原料中的水还是二氧化碳呢？

我们先来分析科学家做过的一些实验。光合作用的概念及反应式1.1资料1：1937年，英国植物学家希尔发现，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O2。探讨一

光合作用中O2产生的探索(1)根据资料1，尝试补充完整希尔的实验表达式。O2H+H2O光照叶绿体Fe3+得电子Fe2+光合作用原理的探索实验1.2资料1

1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(如Fe3＋，悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出O2。(2)希尔实验可以证明氧气来自水，能否确定氧气全部来自水？(3)若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？不能，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。可以采用同位素示踪法，用18O分别标记H2O和CO2进行实验。资料2

1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法研究了光合作用中O2的来源，他们用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：对比实验(4)图中A物质和B物质的相对分子质量之比是多少?图中A、B物质是氧气,均来自反应物中的H2O。A、B物质分别为O2、18O2,二者的相对分子质量之比为32∶36＝8∶9。(5)实验结论:光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自

水⁠。水资料3：1954年，美国科学家阿尔农等用游离的叶绿体做实验。在给叶绿体光照时发现，当向反应体系供给ADP、Pi时，体系中就会有ATP的产生。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。(6)根据资料3中实验，你可以得出什么结论？光照条件下，水光解的同时，ADP和Pi合成ATP。(7)尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。H2OO2

＋NADPH

＋能量光能叶绿体ADP＋Pi＋

ATP探讨二

光合作用中能量的转化资料3：阿尔农实验1实验过程:离体叶绿体,加入ADP、Pi,给予光照。发现叶绿体生成ATP,且同时水光解产生氧气。（1）实验结论:光照下,

水光解的同时ADP和Pi合成ATP

⁠。水光解的同时ADP和Pi合成ATP

（2）尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。H2OO2

＋NADPH

＋能量光能叶绿体ADP＋Pi＋

ATPATP合成酶拓展：叶绿体类囊体薄膜上能量转化示意图阿尔农实验2：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)（3）结论：CO2转化成(CH2O)需要_____反应提供_________和______。

光NADPHATP资料4：美国的卡尔文用小球藻进行实验,将其装在一个透明的密闭容器中,他向密闭容器中通入14CO2,当反应进行到5s时,14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,将反应时间缩短到0.5s时,14C出现在一种三碳化合物(C3)中。经9年左右的时间,他终于弄清了光合作用中暗反应的碳循环途径。(1)请用符号和箭头表示碳的转移途径。探讨三

光合作用中有机物产生1.研究碳的转移途径(2)如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么,请说出可能的实验思路。不断缩短光照时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析,直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物,该物质即为CO2转化成的第一个产物。（3）根据卡尔文的两个实验推测C3与C5之间的关系。C3与C5之间是相互循环的C52C3还原的C3CO2（CH2O）多种酶C5C3资料5

卡尔文又通过实验发现如果光照下突然中断CO2供应，C3急剧减少而C5增加。2.探索C5和C3的关系1.(2023·广东肇庆高一期末)1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，将离体的叶绿体加入具有氢受体(如NADP＋)的水溶液中，在无CO2的条件下给予光照，发现叶绿体有氧气放出，生成NADPH(还原型辅酶Ⅱ)。像这样，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。下列相关分析错误的是A.希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应B.在此过程中，H2O分解产生O2的同时，还生成了NADPHC.光合作用中O2的释放和CO2的利用，是可以暂时分离的D.光合作用整个过程都直接需要光照√2.光合作用的科学研究经历了漫长的探索过程,众多科学家作出了重要贡献。下列说法错误的是A.希尔反应能说明植物光合作用中水的光解和糖类的合成不是同一个化学反应B.卡尔文根据实验结果推测出CO2中C的转移途径为CO2→C3→(CH2O)→C5C.鲁宾和卡门用同位素示踪的方法发现了光合作用中氧气来自水D.阿尔农发现在光照下,叶绿体可合成ATP,并发现该过程总与水的光解相伴√探索光合作用原理的实验光合作用的过程课堂总结光合作用过程的示意图根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应)两个阶段。H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2OO2+H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能转变为活跃的化学能场所：条件：物质变化能量变化H+NADPH的合成：H++NADP+

NADPHNADP++NADPH氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ色素光反应2.1CO2

C5

五碳化合物

CO2的固定三碳化合物2C3叶绿体基质多种酶糖类ATPNADPH(CH2O)C3的还原叶绿体的基质中场所：NADPH、ATP、酶条件：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP

ADP+Pi

活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)酶糖类物质变化能量变化：NADP+NADPH暗反应2.2尝试构建光合作用过程模型ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2

光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质中水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的还原活跃化学能光能活跃化学能有机物中稳定化学能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、NADP+

。联系3光反应与暗反应的比较讨论：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可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPHt浓度012－－C5C3t浓度012－－C3C5ATP、ADP分别从哪里转移到哪里？ATP从类囊体薄膜转移叶绿体基质，ADP从叶绿体基质转移到类囊体薄膜3.(2023·黑龙江哈尔滨高一期末)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NADPHC.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√4.光合作用过程的正确顺序是①二氧化碳的固定②氧气的释放③叶绿素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被还原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤5.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。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是A.红光，ATP下降