光合作用与能量转化第2课时2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第4节

光合作用与能量转化

（第2课时）光合作用的原理

1.通过对探索光合作用原理相关实验的资料分析，能够阐明光合作用的过程，认识到光合作用过程中的物质与能量变化。（生命观念，科学探究）2.通过对光反应与暗反应过程的比较归纳，及对光合作用过程的总结，领悟科学探究方法，体会人类对光合作用的认识是逐步的、不断发展的；（科学思维、社会责任）学习目标一、

光合作用的概念及反应式

绿色植物通过

，利用

，把

转化成储存着能量的

，并且释放

的过程。叶绿体光能二氧化碳和水有机物氧气1.概念2.反应式CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体

6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2(1)光合作用的实质：合成有机物，储存能量(2)光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖，都是糖类，可使用（CH2O）表示糖类。二、

探究光合作用原理的部分实验CO2O2C+H2O甲醛多个缩合糖类很多年来，人们一直以为：甲醛→糖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类。初步判断：氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。19世纪末1928年1931年，微生物学家尼尔（C.B.VanNiel）将细菌光合作用与绿色植物的光合作用加以比较1931年光合细菌在光下同化CO2而没有O2的释放，O2不是来自二氧化碳而是水。因此他第一次提出光在光合作用中的作用是将水光解。1937年希尔反应离体的叶绿体悬浮液（有H2O，没有CO2）铁盐（或其他氧化剂）O22结合水分解产生的电子希尔反应：（1）希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？能。因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。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。。（2）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？O2全部来自于H2O吗？1941年鲁宾和卡门实验同位素标记法

相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2的相对分子质量不同。（同位素标记方法）（对比实验的方法）实验结论：氧气中的氧元素全部来自于H2O；1954年阿尔农实验叶绿体合成ATP的过程，总是与水的光解相伴随。即在光下叶绿体内同时进行两个反应。光照下，叶绿体可合成ATP。发现：结论：光照下，水光解同时ADP和Pi合成ATP。1964年卡尔文实验1964年以后，美国科学家卡尔文用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。1.离体叶绿体在有铁盐或其他氧化剂的水溶液中，经光照可产生氧气。

(

)2.鲁宾和卡门实验和卡尔文实验都采用了放射性同位素标记法。

（）3.叶绿体中合成ATP和水光解是独立进行的。 (

)4.光合作用一定在叶绿体中进行。

（

）√×××放射性同位素3H、14C、35S、32P巩固上述实验表明：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。三、

光合作用的过程根据

，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。是否需要光能光反应暗反应光合作用过程的示意图光反应暗反应暗反应光反应水的光解：ATP的合成：2H2OO2+4H++4e-

光色素ADP+Pi+能量ATP酶NADPH的合成：NADP++H++2e-NADPH酶光能②条件：①场所：③物质转化：⑤能量转化:④产物：ATP、NADPH中活跃的化学能光合作用第一阶段的化学反应，

才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。类囊体上的光合色素光能ADP+Pi酶ATPO2H+、e-水在光下分解H2ONADP+NADPH光反应阶段

必须有光叶绿体类囊体薄膜光、色素、多种酶O2、NADPH、ATP1。ATP主要用于暗反应,也参与叶绿体中生物大分子核酸、蛋白质的合成。NADP+：氧化型辅酶ⅡNADPH：还原型辅酶ⅡADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量卡尔文循环(同位素标记法)NADPH的作用是什么①活泼的还原剂；②储存部分能量供暗反应阶段利用。必修1P104“相关信息”：C3是指三碳化合物——3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。

暗反应阶段

2叶绿体基质CO2的固定：C3的还原：CO2

+C52C3酶②条件：③物质变化：2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP→ADP+Pi酶、NADPH、ATP①场所：④能量变化：ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能NADPH→NADP+叶绿体中的色素可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原光反应暗反应NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能酶光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。

思考:暗反应能在无光的环境中长期进行吗？项目光反应暗反应区别场所条件和原料物质变化能量转化联系①光反应为暗反应提供

，暗反应为光反应提供

。②没有光反应，则暗反应

，没有暗反应，光反应

。①水的光解：①CO2的固定：②C3的还原：类囊体薄膜上叶绿体基质光能→ATP和NADPH中活跃的化学能活跃的化学能→（CH2O）中稳定的化学能NADPH和ATPNADP+、ADP+Pi无法进行也不能进行光、色素、酶有光无光都可，多种酶酶光反应暗反应

光反应和暗反应的比较

3并不是所有过程都需要酶的催化，色素吸收光能不需要酶的催化。小试牛刀：填填空H1.制造有机物，为自身及异养生物提供营养物质。2.转化并储存太阳的光能，为生命活动提供能量。3.为有氧呼吸的生物提供氧气；维持大气中O2和CO2的平衡，从而缓解温室效应。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。4.形成臭氧（O3），吸收紫外线，保护地球生物。5.对生物的进化有重要的作用。（为好氧生物的出现提供了氧气）

光合作用的意义

4NADPH1.3H的转移2.14C的转移3.18O的转移：3H2O(C3H2O)光反应暗反应（14CH2O）14CO2

CO2的固定14C3

C3的还原（CH218O）18O2

H218O光反应C18O2

C3CO2的固定C3的还原

光合作用中元素的转移

5

环境改变时光合作用各物质含量的变化分析

6在以上各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的，若C3含量增加，则C5含量减少；[H]、ATP和C5的含量变化是一致的，都增加，或都减少。C3（三碳化合物）C5（五碳化合物）光照强→弱，CO2供应不变光照弱→强，CO2供应不变光照不变，减少CO2供应光照不变，增加CO2供应升高下降下降下降下降升高升高升高模型法①图1中曲线甲表示

，曲线乙表示

。②图2中曲线甲表示

，曲线乙表示

。③图3中曲线甲表示

，曲线乙表示

。④图4中曲线甲表示

，曲线乙表示

。C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP四、

化能合成作用3.进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？2.过程:4.光合作用和化能合成作用的异同1.概念:同：把二氧化碳和水合