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1、第4节 光合作用与能量转化第5章 细胞的能量供应和利用二、光合作用的原理和应用光合作用的概念 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，并且释放出氧气的过程。原料：二氧化碳 水 产物：有机物（主要是糖类）氧气场所：叶绿体 条件：光,多种酶（1）光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？（2）你能用一个化学反应式表示出来吗?光能叶绿体CO2+H2 O（CH2O)+O2实验一：希尔反应1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）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氧气。不能说明。希尔反应仅说明了离
2、体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。1、希 尔 的 实 验 说 明 水 的 光 解 产 生 氧 气，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？讨论2、希 尔 的 实 验 是 否 说 明 水 的 光 解 与 糖 的 合 成 不 是 同 一 个 化学反应？能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。讨论3、光合作用释放的O2到底来自H2O，还是CO2
3、呢？还是二者兼而有之？实验二：鲁宾和卡门实验 研究方法：同位素标记法1.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于H2O，而并不来源于CO2。讨论第一组第二组实验二：阿尔农实验1954年，美国科学家阿尔农（D.Arnon）发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。讨论1.尝试用示意图来表示ATP 的合成与希尔反应的关系。H2O O2+NADPH+能量光照叶绿体ADP+Pi ATP第一阶段：光反应：必须有光才能进行。第二阶段：暗反应：有没有光都可以进行。划分依据：反应过程是否需要光能（碳反应）1.光反应阶段光、色素、
4、酶类囊体薄膜上水的光解：H2O H+O2光能H+NADP+ATP的合成：ADPPi 能量 ATP酶条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。NADPH：供还原剂、供能类囊体薄膜上的色素分子可见光ATPH2OO2NADP+酶吸收光解光反应H+NADPHADP+Pi2.暗反应阶段美国科学家卡尔文等用小球藻做试验研究：用14C 标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。在1961 年获得诺贝尔化学奖CO2是如何转变为糖类的呢？2.暗反应阶段CO2的固定：CO2
5、C5 2C3酶C3的还原：ATP、NADPH条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体基质中酶、NADPH、ATPATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)C5酶卡尔文循环：CO2 C3(CH2O)ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶暗反应NADPH酶能量（类囊体薄膜上）（叶绿体基质中）光能 活跃的化学能 有机物中稳定的化学能光合作用的过程能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶暗反应酶能量类囊体薄膜上的色素分子可见光ATPH2OO2NADP+酶吸收光解光反应H+NADPHADP+Pi联系光反应阶段 暗
6、反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶 酶、ATP、NADPH类囊体薄膜上 叶绿体基质中水的光解；ATP的合成CO2的固定；C3的还原ATP、NADPH中活跃化学能光能ATP、NADPH中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NADP+和ADP、Pi光反应和暗反应的区别与联系整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？物质变化：无机物能量变化：光能转变转变光合作用的实质：合成有机物，储存能量。有机物糖类等有机物中的化学能91_；2_；3_；4_；5_；6_；7_；8_；9_。分析光合作用过程图，写出数字代表的含义。类囊
7、体 水 O2ATPNADPHNADP+CO2C3糖类（CH2O）4 的转移途径是_类囊体薄膜到叶绿体基质CO2C3（CH2O）CO2中C的转移途径：n 光合作用中的原子转移途径：产物O2中O的来源：H2O O2H2ONADPH（CH2O）H22O中H转移途径：CO2H2O（CH2O）O2光能叶绿体H+分析叶绿体中C3、C5、NADPH、ATP、(CH2O)的动态变化 正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、NADPH、ATP 含量如何变化？若突然停止CO2的供应呢？C3 C5 NADPH ATP C3 C5 NADPH ATP 思考：变化条件C3C5NADPH和A TP(CH2O)
8、模型C O2供应不变光照强 弱 光照弱 强 光照不变C O2充足 不足 C O2不足 充足 外界条件改变时，物质的变化：（二）光合作用原理的应用光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。光能CO2+H2O叶绿体（CH2O）+O2表示方法：1、单位时间内光合作用制造有机物的量 2、单位时间内光合作用固定CO2的量 3、单位时间内光合作用产生O2的量光（光照强度、光质、时间长短）；水分、CO2浓度；无机营养（Mg2+等）、病虫害；温度；影响因素：内因（植物自身因素）：叶龄、叶面积指数、植物种类、不同生长阶段、色素含量和酶的数量和活性*外因（环境因素）：能量供应：原料：叶绿体的形成和结构：影响酶活性：(1)光照强度关键点：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸;释放量表示此时的细胞呼吸强度B点细胞呼吸释放的CO2量=光合作用吸收的CO2量此时的光照强度称为光补偿点;C点时达到了光饱和点，此时光照强度增加，光合作用强度不再增加。关键线段：AB段光合作用的强度 细胞呼吸的强度；BC段光合作用的强度 细胞呼吸的强度。影响因素光照强度A AB B吸收速率CO2C C释放速率CO2光照强度A AB B吸收速率CO2C C释放速率CO2D思考：若此图为阳生植物的图，那么阴生植物的A、B、C、D点怎么移动？图像又是什么样子的？A点：B点：C点：D点：