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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（一）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，将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：叶绿体能量来源（动力）：光能（1）光合作用的原料（反应物）、产物、场所、能量来源（动力）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实质：合成有机物，储存能量 19世纪末,科学界普遍认为：1928年，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为糖。（二）探究光合作用原理的部分实验 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？103页--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呢？还是二者兼而有之？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。 实验二：鲁宾和卡门实验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。讨论第一组第二组研究方法：18O分别标记CO2和H2O同位素标记法（同位素示踪） 相互对照（即对比实验）；18O标记的物质氧气的相对分子质量 该实验采用了如何对照？自变量？因变量？ 实验三：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。 1946年开始，美国的卡尔文等用放射性同位素14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的碳的去向，称为卡尔文循环。结论：光合产物中有机物的碳来自CO2CO2C3(CH2O)C5课本104页 总结上述实验表明，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。　总结 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）课本103页（三）光合作用过程 H2O类囊体膜酶Pi ＋ADPATP①光反应阶段光、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：ADP＋Pi＋能量（光能) ATP酶光能→ATP和NADPH中活跃的化学能场所：条件：物质变化能量变化H+NADPH的合成： H++NADP+ NADPHNADP++NADPH([H])氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ色素O2可见光还原剂、供能NADPHM类囊体薄膜O2在类囊体腔内产生蛋白M的作用:运输H+催化ATP的合成 实验三：阿尔农实验讨论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 ATP1954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。 1946年开始，美国的卡尔文等用14CO2研究了植物在进行光合作用时CO2转化为糖的路线。 （1）向反应体系中充入一定量的14CO2,光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。 （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。 CO2转化成有机物过程中，C的转移途径是：CO2C3(CH2O)C5卡尔文循环 ②暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C5 2C3酶C3的还原：ATP ADP+Pi叶绿体的基质中ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能2C3 (CH2O)酶糖类酶、ATP、NADPH 场所：条件：