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1、第5章细胞的能量供应和利用第2课时光 合 作 用 的 原 理11说明光合作用以及对它的认识过程(重点)。2从物质和能量观视角，阐明光合作用的原理(难点)。知识回顾：叶绿体的结构示意图1234 51.说出图中5个部分的名称。2.吸收光能的色素分布在 上；光合作用所必需的酶分布在 中。类囊体薄膜类囊体薄膜和叶绿体基质光合作用的概念绿色植物通过_，利用_，将_转化成储存着能量的_，并且释放出_的过程。叶绿体光能二氧化碳和水有机物氧气过渡：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
2、应。活动1建构概念-光反应资料11937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。活动1建构概念-光反应资料11937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。(1)基于以上材料，尝试补充完整希尔实验表达式。O2H2O光照叶绿体Fe3+得电子Fe2+活动1建构概念-光反应资料11937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
3、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。活动1建构概念-光反应资料21941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：对比实验结论：光合作用产生的 O2 来自于 H2O，不来自 CO2。延伸思考O2H2O光照叶绿体Fe3+得电子Fe2+1.希尔实验中的氧化剂起
4、到什么作用？2.叶绿体内参与光合作用的氧化剂是什么？，根据希尔实验的表达式，回答下列问题。活动1建构概念-光反应资料31954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。结论：光照下，水光解同时ADP和Pi合成ATP。ATP合成酶总结：叶绿体类囊体薄膜结构与功能的统一1.1 光反应小结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：H2O O2+H+光能ATP的合成：ADPPi 能量（光能）ATP酶光能转变为活跃的化学能n场所：n条件：n
5、物质变化n能量变化H+NADPH的合成：H+NADP+NADPHNADP+NADPH氧化型辅酶还原型辅酶色素资料4光合作用的产物除了O2，还有糖类等有机物。20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻作实验材料，利用同位素示踪法追踪了CO2中C的转移路径。（1）向反应体系中充入一定量的14CO2,光照30秒后检测产物，14C分布于多种化合物中，有C3、C5、C6等化合物。（2）在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。（3）光照时间为几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。三碳化合物三碳化合物多种产物多种产物1秒内30秒后请据此大致描
6、述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径。CO2 C3 C6C5活动2建构概念-暗反应根据卡尔文的两个实验推测C3与C5之间的关系。C3与与C5之间是相互循环的之间是相互循环的C52C3还原的C3 3CO2（CH2O）多种酶多种酶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。活动2建构概念-暗反应资料61954年，美国科学家阿尔农的离体叶绿体实验过程及结果：思考：卡尔文搞清了C的转移途径，即有机物的形成过程，这与前面学习的水的光解产生O2的过程是否存在一定的联系呢?组别条件过程现象1黑暗提供CO2，NADPH、ATP产生(CH2O)2黑暗提供CO
7、2，不提供NADPH、ATP不产生(CH2O)3光照提供CO2，不提供NADPH、ATP产生(CH2O)结论：CO2转化成(CH2O)需要_反应提供_和_。光 NADPH ATP活动2建构概念-暗反应1.2 暗反应小结CO2 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n场所：NADPH、ATP、酶n条件：CO2 的固定：CO2C5 2C3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n物质变化n能量变化：NADP+NADPH构建模型构建模型光合作用原理AT
8、PNADPHADP+PiNADP+C3C5O2活动3构建光合作用过程的模型比较项目光反应阶段暗反应阶段区别反应场所反应速度与光的关系必须在 下进行不需要叶绿素和光，需要多种酶叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体基质较快较缓慢光活动4比较光反应阶段和暗反应阶段比较项目光反应阶段暗反应阶段区别物质变化能量变化光能ATP、NADPH中的化学能ATP、NADPH中的化学能糖类中的化学能活动4比较光反应阶段和暗反应阶段比较项目光反应阶段暗反应阶段联系两个反应阶段相辅相成，密切联系：光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应提供 ；暗反应推动光反应，暗反应为光反应提供 和NADP；没有光反应，暗反应缺乏NADPH和ATP
9、，无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约。活动4比较光反应阶段和暗反应阶段NADPH和ATPADP、PiNADPH、ATP C3C5（CH2O）CO2浓度不变，光照减弱光照不变，CO2浓度下降减少增加减少减少增加增加减少减少活动5分析条件骤变对光合作用中各物质的影响1.1937年，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)，在光下可以释放出O2，该实验被称为希尔反应。后来科学家将叶绿体破碎离心，分别收集绿色沉淀部分和无色上清液部分，绿色沉淀部分悬浮后照光可以产生O2。下列说法正确的是A.绿色沉淀部分含量最多的色素
10、是叶绿素bB.希尔反应场所是叶绿体类囊体薄膜C.铁盐等氧化剂是希尔反应的催化剂D.在无色上清液中加入CO2不能合成C3解析绿色沉淀部分(主要是叶绿素a和叶绿素b)含量最多的色素是叶绿素a，A错误；叶绿体破碎离心获得无色上清液，其中含有五碳糖(RuBP)，因此在无色上清液中加入CO2能合成C3，D错误。2.如图为叶绿体中光合作用过程示意图，其中A、B、C、D表示叶绿体的结构，表示有关物质。下列说法错误的是A.图中A的存在可以增加叶绿体内的膜面积B.与光合作用有关的酶主要分布在A、C、D上C.光合作用过程中ADP和Pi从B向A处移动D.若突然停止光照，短时间内的含量会增加光合作用概念光合作用的过程光合作用的原理的探索光反应暗反应反应式希尔鲁宾和卡门阿尔农卡尔文水的光解NADPH 和 ATP 的形成CO2 的固定C3 的还原CO2+H2O (CH2O)+O2光能叶绿体