3.2光合作用光能的捕获和转换光能的捕获和转换第2课时课件-高一上学期生物苏教版必修1

光合作用——光能的捕获和转换第三章

细胞中能量的转换和利用目

录解开光合作用之谜叶绿体与光能的捕获0102提取和分离叶绿体中的光合色素03绿色植物光合作用的过程04光合作用的场所究竟在什么地方呢？早在100多年前美国科学家恩格尔曼就以水绵和好氧细菌为实验材料，很好地解答了这个问题。叶绿体学习目标1.概述光合作用的场所-叶绿体2.掌握光合作用的过程及物质和能量的变化3.了解将无机物转化为有机物的其他途径-化能合成作用希尔的离体叶绿体实验1937年，英国科学家希尔在研磨绿叶后制取叶绿体悬液，并向悬液中加入草酸铁，经过光照后发现，Fe3+

被还原为Fe2+

，同时离体的叶绿体释放出了氧气。草酸铁Fe3+Fe2+O2这个实验一定程度上证明了光合作用在叶绿体中进行，也使光合作用的研究从器官（叶片）水平进入到了细胞器（叶绿体）水平。【知识回顾】叶绿体的结构分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞中，而非遍布所有植物细胞形态结构：一般呈扁平的椭球形或球形外膜、内膜：透明，有利于光线的透过，将叶绿体内部与外界的细胞质基质分隔开基粒：由两个以上的类囊体堆叠而成，从而增大膜面积基质：含多种光合作用所必需的酶外膜内膜基质类囊体基粒功能：光合作用的场所有研究表明，叶绿体可以根据光照强弱来改变自己的状态及在细胞中的位置。外界光照较弱，以正面接收光照，聚集在细胞顶面外界光照较强，以侧面接收光照，移动到细胞侧面既可以保证接收到充分的光照，又可避免被强光灼伤。弱光强光绿色植物光合作用的过程1.概念绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2

和H2O转变为糖与O2

的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。2.实质合成有机物，储存能量6CO2+12H2O

C6H12O6+6O2+6H2O

光叶绿体光合作用分两个阶段进行第一阶段是直接需要光的（必须有光），称为光反应第二阶段不需要光直接参加（有光无光均可进行），是二氧化碳转变成糖的过程，称为暗反应，也称碳反应

实际上，光反应和暗反应不仅同时进行，而且耦合在一起，共同完成光合作用过程。光反应（必须有光才能进行）水的裂解、电子传递、ATP生成和NADP+还原H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATPH+NADP+氧化型辅酶ⅡNADPH还原型辅酶Ⅱ色素光能e-场所：叶绿体内的类囊体薄膜上条件：光、色素、酶能量变化：光能→电能→化学能物质变化：水的光解：NADPH的合成：H++NADP+

→NADPHADP＋Pi＋能量

（光能）ATP酶ATP的合成：H2OO2+H+光能暗反应（又称为卡尔文循环）简单地说，卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖（一种三碳糖G3P）的复杂生化反应。三碳化合物三碳糖G3P葡萄糖等ATPNADPHADP+PiNADP+CO2五碳化合物2三碳糖卡尔文循环暗反应酶固定还原再生ATPADP+PiNADPH(还原剂)NADP+关键步骤2

三碳酸CO2五碳糖能量能量卡尔文循环虽然不直接需要光，但只有在有光的条件下才能一轮一轮地循环C5C3三碳糖的形成标志着光合作用合成糖的过程已经完成场所：叶绿体的基质中条件：NADPH、ATP、酶能量变化：ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能物质变化CO2的固定：C3的还原：CO2＋C52C3酶ADP+Pi2C3

酶（CH2O）糖类NADP+NADPHH2O光合色素光反应酶光O2H+e-ATPADP+PiNADPH(还)NADP+(氧)光解五碳糖CO22三碳酸卡尔文循环碳反应酶固定还原再生叶绿体外膜叶绿体内膜叶绿体基粒叶绿体基质细胞溶胶3362三碳糖6三碳糖3次卡尔文循环输出1分子三碳糖光反应与暗反应的比较

光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化联系

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+

①H的转移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的转移：CO2→C3→（CH2O）③O的转移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2光合作用中元素的转移光合作用的实质（1）从物质角度看：光合作用是一个合成反应，是把无机物合成有机物的过程（2）从能量角度看：光合作用是一种能量转换过程，是把光能转化为糖类等有机物中化学能的过程光合作用的意义光合作用是一项复杂的能量转换过程，也是一个无机物转变为有机物的重要途径。这对地球表面的生态面貌、大气组成、生物进化，乃至所有生物的生存，人类的生产和生活都有至关重要的意义。1.概念通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物2.实例硝化细菌、硫细菌和铁细菌等知识链接——化能合成作用2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2

2HNO3+能量化学能CO2+H2O

（CH2O)+O2生物代谢类型能进行光合作用的生物异养生物自养生物能进行化能合成作用的生物：只能利用环境中现成的有机物课堂小结场所光反应条件物质变化能量变化光合作用的实质场所条件物质变化能量变化暗反应光合作用1.下列有关光合作用的叙述，错误的是()A.光合作用是生物以二氧化碳和水为原料，利用光能合成糖类等有机物的过程B.光合作用与细胞呼吸恰好相反，二者是可逆反应C.光合作用是一个将光能转化为化学能的过程D.绿色植物光合作用的场所是叶绿体，细胞呼吸的场所主要是线粒体解析：光合作用不是细胞呼吸的逆反应,二者反应的条件、场所、酶的种类等并不相同,B错误。B课堂练习2.如图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化，下列叙述错误的是()A.图中的①是植物吸收的水分子①B.与光合作用有关的色素分布在结构②上C.光能可转化为NADPH和ATP中的化学能D.NADPH、O2和ATP都能用于碳反应解析：水在光下可裂解为H+、电子和O2,其中H+和电子可将NADP+还原为NADPH,并产生ATP,ATP和NADPH可用于碳反应,O2被释放到细胞外,D错误。D3.下列关于硝化细菌的叙述，错误的是()A.将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为光能B.将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为化学能C.硝化细菌细胞中含有将二氧化碳和水合成有机物的一系列酶D.硝化细菌和绿色植物一样都