第4节 光合作用与能量转化 光合作用的原理和应用第5章 细胞的能量供应和利用 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。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。资料1不能通过光合作用实现（一）探究光合作用原理的部分实验资料2：希尔反应1.希尔的实验可以得出什么结论？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？水的光解产生氧气。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。（一）探究光合作用原理的部分实验结论：水的光解产生02资料3：鲁宾和卡门实验同位素标记（示踪）法；相互对照（即对比实验）；光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于CO2。该实验采用了什么实验方法？如何对照？可以得出什么结论？（一）探究光合作用原理的部分实验结论：光合作用产生的光合作用产生的O O2 2来自于来自于H H2 2O O。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。资料5：阿尔农实验光照ATP水光解（一）探究光合作用原理的部分实验结论：在光照时，叶绿体中生成了ATP19世纪末世纪末科学界普遍认为，在光合作用中，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的分子的C和和O被分开，被分开，_被释放，被释放，C与与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖1928年年科学家发现科学家发现甲醛甲醛对植物有对植物有毒害毒害作用，而且甲醛作用，而且甲醛不能不能通过光合作用转化成通过光合作用转化成糖糖1937年希尔年希尔在在离体离体叶绿体的悬浮液中加入叶绿体的悬浮液中加入铁盐铁盐或其他氧化剂或其他氧化剂(悬浮液中有浮液中有H2O，没有，没有CO2)，在光照下可以释放出，在光照下可以释放出_ 1941年鲁年鲁宾、卡门宾、卡门 1954年阿年阿尔农尔农在光照下，叶绿体可合成在光照下，叶绿体可合成_，这一过程总是与，这一过程总是与_相伴随相伴随O2氧气氧气水水ATP水的光解水的光解（一）探究光合作用原理的部分实验上述实验表明，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 总结 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C的去向，称为卡尔文循环。资料4：卡尔文实验光合产物中有机物的碳来自CO2。结论：（一）探究光合作用原理的部分实验1.概念CO2+H2O叶绿体光能（CH2O）+O2 光合作用是指绿色植物通过_，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（二）光合作用的原理3.实质2.方程式合成有机物，储存能量化能合成生物化能合成作用：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。异养生物自养生物光能合成生物2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量能量硝化细菌硝化细菌6CO2+6H2O 2C6H12O6+6O2能量能量（硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。）以以无机无机物物转变成转变成为为自身的自身的组成组成物质物质只能利用环境中只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来来维持自身的生命活动。维持自身的生命活动。（人、动物、真菌、大多数细菌）根据是否需要_，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。光能光反应暗反应（二）光合作用的原理4.过程（二）光合作用的原理(1)光反应类囊体薄膜的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶酶吸收吸收光解H+NADPH酶酶（氧化（氧化型辅酶型辅酶）（还（还原型辅酶原型辅酶）条件：光、色素、多种酶场所：类囊体薄膜物质转化水的光解：ATP的合成：H2O O2+H+e-光光色素色素光能能量转化:ATP、NADPH中活跃的化学能ADP+Pi+能量能量 ATP+H2O酶酶NADPH的合成：NADP+H+e-NADPH酶酶(2)暗反应ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖类糖类CO2固定还原酶酶NADPH酶酶能量条件：场所：叶绿体基质中有光无光都可以，多种酶等CO2的固定：C3的还原：2C3 (CH2O)+C5酶酶ATP、NADPH有机物中稳定的化学能CO2C5 2C3酶酶物质转化ATP、NADPH中活跃的化学能能量转化：（二）光合作用的原理卡尔文循环光合作用的全过程叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原光反应暗反应NADP+NADPH光能ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能酶酶类囊体薄膜叶绿体基质可见光1.NADPH和ATP的移动途径是什么？2.NADP+和ADP的移动途径呢？3.NADPH的作用？从类囊体薄膜到叶绿体基质。从叶绿体基质到类囊体薄膜。在C3的还原中作还原剂；为C3的还原提供能量（二）光合作用的原理小组讨论，问题探究H的转移：的转移：H2O NADPH(CH2O)C的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）O的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）H2O O2 CO2+H2O光能光能叶绿体叶绿体（CH2O）+O2（二）光合作用的原理5.光合作用中元素的转移反应阶段反应部位反应条件物质变化能量变化产 物联 系光合作用实质光反应暗反应类囊体薄膜上叶绿体基质必须有光、光合色素、酶有光或无光均可，多种酶光能ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能稳定的化学能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5光反应为暗反应提供ATP和H，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来（二）光合作用的原理6.光反应与暗反应的比较2.下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中A是_,B是_,它来自于_的分解。图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_。图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_。图中G_,F是_,J是_。图中的H表示_，I表示_，H为I提供_。光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水NADPH基质用作还原剂，还原C3ATP光能光反应NADPH和ATP色素C5化合物C3化合物糖类暗反应叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原NADP+NADPH酶酶可见光光照不变光照不变C C3 3C C5 5 NADPHNADPH、ATPATP（CHCH2 2O O）COCO2 2浓度减少浓度减少COCO2 2浓度增加浓度增加7、条件骤变对光合作用中各物质的影响（二）光合作用的原理减少减少增加增加增加增加减少减少减少减少减少减少增加增加增加增加叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原NADP+NADPH酶酶可见光条件条件C C3 3C C5 5 NADPHNADPH、ATPATP（CHCH2 2O O）停止光照停止光照COCO2 2供应不变供应不变光照不变光照不变COCO2 2供应停止供应停止减少减少增加增加增加增加减少减少减少减少减少减少减少减少增加增加练习将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的CO2条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，下列叙述中不会发生的是()A光反应停止，不能形成NADPH和ATPB短时间内暗反应仍进行，CO2与C5继续结合形成C3C短时间内绿藻体内C3的含量会上升D由于没有NADPH和ATP供应，C3不能形成糖类等物质，积累了许多C5D 在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（）A.红光，ATP下降 B.红光，未被还原的C3上升C.绿光，NADPH下降 D.绿光，C5上升C