5.4光合作用与能量转换课件-高一上学期生物人教版必修1-1

5.4

光合作用与能量转化万物生长靠太阳——光合作用的重要性窗台嫩芽向阳生长，林间草木沐光而立——这些生命活力，都源于光合作用。​一片叶子如何成为“能量工厂”？阳光怎样化作生命“燃料”？​今天，我们将探寻其中的奥秘：从叶绿体的微观世界，到能量转化的奇妙过程，看光合作用如何为地球生命编织能量网络。光合作用的发现历程1648年

范・海尔蒙特实验

植物生长所需物质主要来自水，而非土壤1771年普利斯特利实验

绿色植物能“净化”空气结论结论1864年

萨克斯实验

光合作用能产生淀粉，且需要光。1880年

恩格尔曼实验

光合作用的场所是叶绿体，且能产生氧气。1941年

鲁宾和卡门实验

光合作用释放的氧气来自水。结论结论结论光合作用的概念

光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物（如淀粉），并且释放出氧气的过程。6CO2+12H2O→

C6H12O6+6O2+6H2O（条件：光能、叶绿体）光合作用的场所——叶绿体叶绿体的分布：主要存在于绿色植物的叶肉细胞和幼嫩茎的皮层细胞中，叶片的栅栏组织细胞含叶绿体较多。类囊体堆叠成基粒，增大了膜面积，有利于光合色素和酶的附着，提高光反应效率。​基质中含有多种酶，为暗反应提供了适宜的场所叶绿体现象：分析：在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。恩格尔曼的实验一叶绿体在没有空气的光亮环境中现象：分析：产生氧气的部位是叶绿体。好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。结论：氧气是叶绿体释放出来的叶绿体在黑暗中，用极细光束照射完全暴露在光下水绵好氧性细菌带状叶绿体便于观察确定释放氧气多的部位排除氧气和光的干扰光多和光少对照进一步验证实验结果恩格尔曼实验的巧妙之处叶绿体现象：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。结论：叶绿体中的色素主要通过吸收红光和蓝紫光来进行光合作用。→叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光蓝紫光红光恩格尔曼的实验二光合色素的提取与分离方法步骤：剪碎鲜叶，放入研钵中。加少许的二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇在研钵中充分地研磨，将研磨液进行过滤并装入试管口塞严。1、提取绿叶中的色素绿叶中色素的提取和分离2、分离绿叶中的色素

纸层析法（不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同）色素的种类与特性绿叶中的色素的种类叶绿素a(蓝绿色)（C、H、O、N、Mg）类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶绿素b（黄绿色）1/43/4主要吸收蓝紫光主要吸收蓝紫光和红光（C、H、O、N、Mg）（C、H）（C、H、O）吸收光谱

实验表明：叶片中的色素会吸收特定波长范围的光。叶绿素a和b在蓝紫光和红光部分都有很高的吸收峰，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。光反应阶段：光能的吸收与转化光能的吸收：光合色素吸收光能，将光能传递给少数特殊状态的叶绿素a。​水的光解：在光能的作用下，水被分解为氧气和[H]（还原型辅酶

Ⅱ，即NADPH）。​

反应式：2H₂O→4[H]+O₂↑（需要光能和酶）c.

ATP的合成：在光能转化的电能驱动下，ADP和Pi在酶的催化下合成ATP。​反应式：ADP+Pi+能量→ATP（酶催化）场所：类囊体薄膜上ATP和NADPH的生成电子传递最终将电子传递给NADP⁺，结合[H]（来自水的光解）形成NADPH。​反应式：NADP⁺+2e⁻+H⁺→NADPH类囊体膜上的光合色素吸收光能后，将电子传递给电子受体，形成电子传递链。​电子传递过程中释放的能量驱动质子（H⁺）从叶绿体基质跨膜运输到类囊体腔，形成跨膜质子梯度。​质子顺浓度梯度回流到基质时，驱动ATP合成酶催化ADP和Pi合成ATP（类似于线粒体的氧化磷酸化）。场所：类囊体薄膜上暗反应阶段：CO₂的固定暗反应阶段在酶的催化下，一个CO2分子与一个五碳化合物（C5，RuBP，核酮糖二磷酸）结合，生成两个三碳化合物（C3，3-磷酸甘油酸）。​反应式：CO2+C5

→2C3（酶催化）不需要光照直接参与，但需要光反应提供的

ATP和NADPH。​C₅是反应的催化剂，在反应前后数量不变（可循环利用）场所：叶绿体基质中暗反应阶段：C₃的还原暗反应阶段在酶的催化下，C3接受ATP提供的能量，并被NADPH还原，一部分转化为糖类（如葡萄糖、蔗糖等），另一部分转化为C5，用于再次固定CO2。​反应式（简化）：2C3+ATP+NADPH→(CH2O)+C5+ADP+Pi+NADP⁺ATP提供主要能量NADPH提供部分能量和氢场所：叶绿体基质中光反应与暗反应的联系项目光反应暗反应能量转化光能→活跃化学能（ATP、NADPH）活跃化学能→稳定化学能（有机物）物质联系为暗反应提供

ATP和NADPH为光反应提供

ADP、Pi、NADP⁺光反应与暗反应的区别比较项目光反应暗反应场所类囊体薄膜叶绿体基质条件需要光、色素、酶不需要光（有光无光均可）、需要酶、ATP、NADPH物质变化水的光解、ATP和NADPH

生成CO₂的固定、C₃的还原、C₅再生光反应与暗反应的联系与区别光能→电能→活跃化学能活跃化学能→稳定化学能影响光合作用的环境因素：光照强度A点:只呼吸不光合B点:呼吸=光合AB段:呼吸>光合BC段:光合>呼吸应用:a.大棚内阴天人工补充光照

b.光照强度太强时应该适当遮阴影响光合作用的环境因素：CO₂浓度应用：温室大棚：通过燃烧煤炉、使用CO₂发生器等方式增加CO₂浓度，提高光合效率。合理施肥：增施有机肥，通过微生物分解释放CO₂B:CO2补偿点C：CO2启动点D:CO2饱和点影响光合作用的环境因素：温度一定范围内，光合速率随温度升高而升高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降与有关