光合作用 （第1课时）

俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢？我们来看一组数据： ①地球表面上的绿色植物每年大约制造 4400亿吨有机物； ②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7．11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。 绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？ 太阳的光能又是 通过什么途径进 入植物体内的？ 太阳能

结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来源于水。 17世纪比利时 海尔蒙特 柳苗栽培实验 开始时 5年后 实验前后的差值 柳树的质量 2.3kg 76.7kg 干土的质量 90.8kg 90.743kg +74.7kg －0.057kg 结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来源于水。

光合作用的发现 1771年，英，普里斯特利的实验 1779年，荷，英根豪斯的实验 1864年，德，萨克斯的实验 1880年，美，恩吉尔曼的实验 20世纪30年代，美，鲁宾和卡门的实验

普利斯特利实验

普利斯特利实验 结论：植物可以更新空气。

普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功 英根豪斯实验 结论1：只有在光下 植物才能更新空气。 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功 1779年 结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。

萨克斯实验 一半遮光 一半曝光 碘蒸汽 绿色叶片 黑暗处理 遮光曝光 不变蓝 变蓝 结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。

结论：氧是叶绿体所释放的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所 恩吉尔曼实验 实验组 对照组 将水绵和好氧细菌暴露在光照下,好 氧细菌集中在叶绿体所有受光部位 将水绵和好氧细菌放在无空气的黑暗环境中,极细光束照射水绵,好氧细菌集中在被照叶绿体部位 结论：氧是叶绿体所释放的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所

恩吉尔曼的第二个实验

鲁宾和卡门实验 同位素标记法：放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。

鲁宾和卡门实验 向绿色植物提供H218O、CO2 , 释放的氧是18O2 向绿色植物提供H2O、 C18O2 ,释放的氧是O2 实验组 对照组 向绿色植物提供H218O、CO2 , 释放的氧是18O2 向绿色植物提供H2O、 C18O2 ,释放的氧是O2 结论:光合作用释放的氧全部来自水

控制变量 实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量称做自变量；随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。 除一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组和实验组，在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。

光合作用的场所——叶绿体 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 叶绿素a 叶绿素 叶绿素b 色素 叶黄素 类胡萝卜素 吸收可见的太阳光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光

光合作用过程 6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O 多种酶 ADP+Pi ATP 酶 2H2O O2 4[H] C5 光能 叶绿体 总方程式 多种酶 ADP+Pi ATP 酶 色素分子 可见光 吸收 2H2O O2 4[H] 光解 C5 2C3 CO2 固定 光反应 还原 CH2O+H2O 能 碳反应

光反应 需要水与光,产物是O2、ATP、NADPH 碳反应 需要CO2 、 ATP、NADPH ，产物是糖 NADPH：与NADH是同一类辅酶，都是氢载体，比NADH多一个磷酸基团。其氧化态为NADP+ 。 碳反应 需要CO2 、 ATP、NADPH ，产物是糖

问题 探讨 根据课本文字或图片资料找出光系统I和光系统II有什么共同点？ 光系统II 光系统I 光合作用的光反应示意图 高能电子 H2O O2+2H+ 1 2 高能电子 光合作用的光反应示意图

问题 探讨 光系统I和光系统II所激发的高能电子的作用相同吗？ 光系统II 光系统I 光合作用的光反应示意图 高能电子 H2O O2+2H+ 1 2 高能电子 光合作用的光反应示意图

问题 探讨 在植物的一生中，光合作用要源源不断的进行，那么两个光系统丢失电子之后又如何得到补充呢？ 光系统II 光系统I H2O O2+2H+ 1 2 高能电子 光合作用的光反应示意图

问题 探讨 光系统I和光系统II是如何配合完成能量的转换的？在这个过程中有哪些物质转变？ 光系统II 光系统I 光合作用的光反应示意图 H2O O2+2H+ 1 2 高能电子 光合作用的光反应示意图

一、光反应 场所： 类囊体膜上

光系统Ⅱ 光能 水分解供电子 叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体 叶绿素中低能电子激发并呈高能状态，色素缺失电子 ADP+Pi ATP 获能 ATP 失能电子进入光系统Ⅰ

光系统Ⅰ 光能 叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体 光系统Ⅱ提供电子 叶绿素中低能电子被激发并呈高能状态，色素缺失电子 NADP+与H+接受2个高能电子生成NADPH

光反应发生的变化 （1）水在光下裂解为H＋、O2和电子 （2）光能被吸收并转化为ATP中的化学能 （3）水中的氢（ H＋＋e－ ）在光下将 NADP＋还原为NADPH

光反应的反应式: 1、物质转化： H2O O2+2H+ ADP+Pi ATP 2、能量转变： NADP++H++2e- NADPH 3、条件： H2O O2+2H+ ADP+Pi ATP NADP++H++2e- NADPH 光能 电能 ATP、NADPH中活跃的化学能 光、H2O、色素分子和酶

梅尔文·卡尔文 1961年诺贝尔化学奖获得者，通过化学分析，阐明光合作用中碳化合物的合成过程，即发现卡尔文循环

二、碳反应 场所：叶绿体基质

二、碳反应 问题探讨 空气中CO2不断和细胞内的C5分子结合，并还原为C3，可是植物体内的C5分子怎么得到补充？

二、碳反应 问题探讨 生成一分子的三碳糖，需要几分子的CO2呢？该过程中又需要几分子的C5参与反应呢？

二、碳反应 问题探讨 卡尔文循环是否需要光？光照由强 弱时，对碳反应有什么影响？

二、碳反应 1、物质转化： 2、能量转变： 3、条件： CO2+C5 2C3 三碳糖 1三碳糖 5三碳糖 NADPH NADP+ ATP ADP 三碳糖 1三碳糖 5三碳糖 ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 ATP、NADPH、CO2和多种酶。

？ CO2+核酮糖二磷酸 C6 2C3 ATP ADP+Pi NADPH NADP++H+ 三碳糖磷酸 C3 酶 酶 CO2+核酮糖二磷酸 C6 2C3 ATP ADP+Pi NADPH NADP++H+ 三碳糖磷酸 C3 ？ 如何再生核酮糖二磷酸（RuBp）？生成一个C6H12O6要经过几次卡尔文循环？ 5个经一系列变化再生为3个RuBp 6个三碳糖磷酸 3个CO2 1个保持用于糖的生成或其他

暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料 光反应和碳反应的比较 光反应 碳反应 进行部位 条件 物质 变化 能量变化 联系 叶绿体基粒囊状结构 叶绿体基质 光、水、色素和酶 CO2 、ATP 、[H]和酶 水的光解 H2O 2[H]+1/2O2 合成ATP ADP+Pi ATP 光 CO2的固定CO2+C5 2C3 三碳的还原2C3 三碳糖 酶 酶 光能 酶 ATP [H] 光能转换成ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供 [H] 和ATP 暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料