5.4.2 光合作用的原理和应用-高一上学期生物课件(人教版2019必修1).pptx

5.4.2 光合作用的原理和应用-高一上学期生物课件(人教版2019必修1).pptx

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第4节光合作用与能量转换(二)光合作用的原理和应用第5章细胞的能量供应和利用

四、光合作用的原理(1)概念:(2)过程: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。CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体叶绿体是如何将光能转化为化学能?又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的?光合作用释放的氧气,是来自原料中的水还是二氧化碳呢??

资料1:19世纪末,科学界普遍认为,在光合作用中,CO2分子的C和O被分开,O2被释放,C与H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)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成糖。得出初步结论:氧来自二氧化碳的可能性较小,较可能来源于水。1.光合作用的探究历程四、光合作用的原理

资料2:1937年,英国科学家希尔发现,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),在光照下可以释放出氧气。O2H+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应。讨论1:希尔的实验说明水的光解产生氧气,是否能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水?为什么?不能。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。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。1.光合作用的探究历程四、光合作用的原理

希尔的实验中没有直接观察到氧元素的转移,那么,如何观察元素的转移?我们有没有学过什么科学方法可以做到这一点呢?同位素示踪法(即同位素标记法)现在我们要研究的是氧原子在光合作用过程中的转移过程,应该用什么同位素来标记什么物质?如何设置对照?一组用18O标记二氧化碳,水不做标记;另一组用18O标记水,二氧化碳不做标记。1.光合作用的探究历程四、光合作用的原理

资料3:1941年,美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气的来源。对比实验相互对照结论:光合作用释放的氧气中的O全部来源于水。18O2O21.光合作用的探究历程四、光合作用的原理

资料4:美国科学家阿尔农(D.Arnon)在1954年发现,在光照下,叶绿体可合成ATP。1957年发现,这一过程总是与水的光解相伴随。综合以上几个实验,可以得出以下结论:1.光合作用释放的氧气中的氧元素来自水;2.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;3.叶绿体中ATP的合成总是伴随着水的光解。由于该过程需要光能,必须有光才能进行,故被称为“光反应阶段”。该过程在类囊体的薄膜上进行。尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系1.光合作用的探究历程四、光合作用的原理

光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解:H2OO2+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NADPH的合成:H++NADP++2eNADPH四、光合作用的原理酶NADPH:还原性辅酶II(光合);NADH:还原性辅酶I(呼吸)

通过以上几个实验,光合作用过程中氧元素的转移已经被探究清楚了,那么碳元素的转移呢?1946年开始,美国的卡尔文等用14CO2研究了CO2转化为糖的途径:向反应体系中充入一定量的14CO2,给予光照,让小球藻进行光合作用,然后追踪放射性14C的去向。(1)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;(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)30秒后检测产物,检测到了多种带14C标记的化合物。卡尔文四、光合作用的原理

场所:条件:叶绿体基质酶、NADPH、ATP、二氧化碳物质变化CO2的固定:C3的还原:C5的再生:被还原的C3→C5C5+CO2→2C3能量变化ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能NADPHNADP+ATPADP+Pi被还原的C3C3糖注意:C3是指3-磷酸甘油酸;C5是指RuBP四、光合作用的原理NADPH的作用?

尝试画出光合作用过程图解(识记反应过程)四、光合作用的原理光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机

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