人教版生物必修一5.4光合作用的过程
光合作用三个过程
光合作用三个过程光合作用是植物生长过程中的重要环节，通过将光能转化为化学能，使植物能够制造出所需的有机物质。
光合作用主要由三个过程组成：光能捕获、光反应和暗反应。
下面将分别介绍这三个过程的作用和机制。
一、光能捕获光能捕获是指植物叶绿素分子吸收太阳光中的能量，并将其转化为电子激发态。
在植物体内，叶绿素分子位于叶绿体中，其结构包括一个长链烷基和一个带有镁离子的卟啉环。
当太阳光照射到叶绿体中时，叶绿素分子吸收其中的红、蓝、紫波长段的光线，而反射或透过其中的黄、绿波长段。
吸收到的光子会使叶绿素分子中一个电子从低能级跃迁至高能级，形成电荷分离状态。
这个过程称为电荷分离或激发态形成。
随后，这些电子被传递到反应中心（即PSⅠ和PSⅡ），参与到下一步光反应中。
二、光反应光反应是指利用光能将水分子分解成氧气和氢离子，同时产生ATP和NADPH的过程。
在植物体内，光反应主要发生在叶绿体内的PSⅠ和PSⅡ中。
PSⅡ是一种复杂的蛋白质-叶绿素复合物，其中含有多种色素分子和电子接受者。
当电荷分离状态的电子进入PSⅡ时，会被传递到色素分子中，并最终被传递到电子接受者中。
这个过程会释放出能量，用于将水分子分解成氧气和氢离子。
同时，这个过程还会产生一些高能化合物（如ATP），用于后续暗反应中的有机物质合成。
随后，电荷转移链将从PSⅡ传递来的电子转移到PSⅠ中。
在这个过程中，还会产生一些高能化合物（如NADPH），也用于后续暗反应中的有机物质合成。
三、暗反应暗反应是指利用ATP和NADPH等高能化合物将CO2还原为有机物质的过程。
这个过程主要发生在植物体内的叶绿体基质中。
暗反应分为三个阶段：碳固定、还原和再生。
在碳固定阶段，CO2被加入到一种含有5个碳原子的分子中，形成一个6碳的化合物。
这个化合物随后被分解成两个3碳的化合物，称为3-磷酸甘油（PGA）。
在还原阶段，ATP和NADPH提供能量将PGA还原成更高级别的有机物质。
在再生阶段，一些3碳的化合物被重新组合成含有5个碳原子的分子，并用于下一轮的CO2固定。
光合作用的步骤
光合作用的步骤
光合作用是植物进行自养的重要过程，其步骤如下：
1. 吸收光能
植物的叶片中有叶绿素，可以吸收阳光中的能量。
当阳光照射到叶片上时，叶绿素会吸收能量并将其传递到叶片内部的叶绿体中。
2. 制造ATP
在叶绿体中，光合作用开始。
叶绿体内的一系列化学反应利用吸收到的能量制造ATP（三磷酸腺苷）。
3. 制造NADPH
同时，光合作用还会制造NADPH（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐）。
这是一种能量富集的分子，可以在接下来的反应中用来制造葡萄糖。
4. 制造葡萄糖
接下来的化学反应中，植物将ATP和NADPH与二氧化碳反应，制造出葡萄糖。
这个过程称为卡尔文循环，是光合作用最重要的部分。
5. 排放氧气
在制造葡萄糖的同时，植物还会排放出氧气。
这是因为在反应中使用的二氧化碳被还原成葡萄糖，而氧气则是副产物。
这也是植物的一个重要作用，因为它们可以把二氧化碳转化成氧气，为我们维持呼吸提供了必要的材料。
以上就是光合作用的基本步骤。
虽然其中有很多复杂的化学反应，但是这些步骤都是为了让植物能够利用阳光制造出自己所需的营养
物质。
5.4.3光合作用的过程
化能合成作用：
少数细菌利用某些无机物氧化时所释放的 能量来制造有机物。 举例： 硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等 NH3 + O2 → HNO2 + 能量
HNO2 + O2 → HNO3 + 能量
CO2 + H2O → (CH2O) + O2
捕蝇草
猪笼草
菟丝子
课后作业
课本P106 一、基础题
活跃化学能→稳定化学能
联 系
物质联系：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3； 能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的 化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储 存在糖类中的化学能。
光反应为暗反应提供ATP和[H]
光反应与暗反应的关系
ATP
[H]
光反应
ADP Pｉ
暗反应
光合作用与呼吸作用
光合作用 呼吸作用
原料
产物 能量转 换 场所 条件
CO2、H2O O2、（CH2O）
葡萄糖等有机物（ O2 ）
CO2和H2O（乳酸或酒精+CO2）
贮藏能量的过程 释放能量的过程 光能→活跃的化学能→稳定的 稳定的化学能→活跃的化 化学能 学能
叶绿体 光能、酶 线粒体、细胞质基质 酶
第4节 能量之源——光与光合作用
光合作用的过程：
2H2O
光解 吸收
O2 4[H]
酶
2C3
固定
CO2
可见光
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
还 原
能
多种酶 C5
(CH2O)
光反应
暗反应
水的光解：
光反应
光合作用的三个过程
光合作用的三个过程光合作用是植物和一些原核生物通过光能转化为化学能的重要过程，它是地球上几乎所有生物生存的根本能源。
光合作用主要由三个过程组成：光能的吸收、能量转移和化学反应。
下面将详细介绍这三个过程。
1.光能的吸收：光合作用的第一个过程是吸收光能。
植物细胞中存在一种叫做叶绿素的色素，它能够吸收光线中的能量。
叶绿素主要位于植物细胞中的叶绿体内，其化学结构使其能够吸收一定波长范围的光。
在吸收光线时，叶绿素分子会发生电子激发，从基态跃迁到激发态。
不同波长的光会导致不同程度的电子激发，其中红光和蓝光激发程度较高，而绿光较低。
这正是为什么植物看上去是绿色的原因。
2.能量的转移：光合作用的第二个过程是能量的转移。
一旦叶绿素分子被激发，其激发的能量将会传递给叶绿体中的其他分子。
在叶绿体中，存在一系列叫做色素复合体的结构，其中包含多个叶绿素分子和其他辅助色素分子。
这些复合体会将能量从一个叶绿素分子传递到另一个叶绿素分子，直到能量传递到反应中心。
反应中心是一个叫做P680的大分子结构，它能够将能量转化为化学能。
在此过程中，能量的转移是通过共振能量转移实现的，即一个叶绿素分子将能量传递给另一个叶绿素分子，而自己回到基态。
这样能量就能够从吸收光线的叶绿素分子传递到反应中心，而不会丧失。
3.化学反应：光合作用的第三个过程是化学反应。
当能量到达反应中心时，反应中心会失去一个电子，变成正离子（P680+）。
同时，另一个叫做P700的结构也会失去一个电子，变成正离子（P700+）。
这两个离子对彼此具有亲和力。
然后，电子会从P680+传递到P700+，在此过程中产生光化学反应。
这个过程中，需要一个叫做氧化还原酶的辅助酶来帮助电子传递。
电子从P680+传递到P700+的同时，光能也被转化为化学能。
这个化学能会被用来将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
这个过程叫做碳同化作用。
总的来说，光合作用的三个过程相互协同，将光能转化为化学能，为植物提供能量和有机物质。
(新)人教版高中生物必修一第五章第四节光合作用的过程(光反应和暗反应)
CO2的固定
暗反应
co2+ C5
酶 叶基
2c3
ATP的合成：
酶
ADP+Pi + 光能
ATP
叶类薄
C3的还原
自产自消
[H] 、ATP
2C3
叶基、酶
(CH2O) + C5
知识补充：
光反应阶段
氧化型辅酶 Ⅱ
还原型辅酶 Ⅱ
酶
NADP＋ ＋ H＋ ＋ 2e－ 叶类薄 NADPH
简写为[H]
暗反应阶段
NADP＋ ＋ H＋ ＋ 2e－ 酶 NADPH 叶基 简写为[H]
+ O2
ATP的合成：
酶
ADP+Pi + 光能
ATP
叶类薄
光能
ATP中活跃的化学能
条件：[H]、 ATP、 多种酶 ❷暗反应
场所： 叶绿体基质
Ⅰ物质变化
CO2的固定
co2+ C5
酶 叶基
2c3
2c3
[H]
固 定
Co2
多种酶 参加催化C5来自ATPC3的还原
2C3
[H] 、ATP
叶基、酶
ADP+Pi
(CH2O)
× 命活动( )
3.结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止CO2 供应，叶绿体中C3和C5相对含量发生怎样的变化？
(1)停止光照：C3含量相对增加，C5含量相对减少。
(2)停止CO2供应：C3含量相对减少，C5含量相对增加。
光反应
水的光解：
【不需要酶的催化】
光
2H2O 叶类薄 4[H]
+ O2
原因是有氧呼吸第一阶段产物 2C3H4O3 进入线粒体，要消耗2ATP。
光合作用的反应过程
光合作用的反应过程光合作用是一种重要的生物化学过程，通过这一过程，绿色植物能够将光能转化为化学能，并产生氧气的副产物。
在光合作用中，光能被用于将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气的反应中。
以下将详细介绍光合作用的反应过程。
第一步：光能的吸收在光合作用的反应中，光能首先被叶绿素所吸收。
叶绿素是植物叶片中的主要色素，它们具有对光能的吸收能力。
当叶绿素吸收到光能时，其激发态电子被光激发，进而释放出能量。
第二步：光合色素复合物的形成激发态电子会传递给光合色素复合物中的特定受体分子。
这些受体分子位于叶绿素分子周围，它们能够捕获电子并转移能量，从而形成光合色素复合物。
光合色素复合物的形成是光合作用反应过程中的关键步骤。
第三步：光能转化为化学能一旦光合色素复合物形成，其中激发态的电子将进一步传递给反应中心。
反应中心是一个复杂的酶，它包含了许多辅助色素分子和反应中心色素分子。
在反应中心色素分子的作用下，光能被转化为化学能，并催化进一步的反应。
第四步：光合电子传递链光合作用中的化学反应通常涉及到多个酶和复杂的电子传递链。
光合电子传递链是一个由多个蛋白质和色素组成的链状结构，其中电子从一个分子转移到另一个分子。
这个过程中伴随着一系列的氧化还原反应，逐步释放出更多的能量。
第五步：光合产物的生成光合作用的最终结果是产生葡萄糖和氧气。
在光合电子传递链中，氢离子从水分子中释放出来，并与碳和氧化物结合，生成葡萄糖分子。
同时，光合作用还产生了大量的氧气，这是植物生命中的重要副产物，也是我们呼吸作用中所需要的气体。
总结：光合作用的反应过程是一个复杂而精密的化学过程。
通过吸收光能，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
这一过程不仅是植物生存的基础，也为整个生态系统的运行提供了重要的能源来源。
光合作用的深入研究对于理解生物能量转化和环境保护具有重要意义。
人教版生物必修一5.4.2《光合作用的探究历程》教案
分析讲解
学生活动设计
【提问】
1．生命活动所需要的直接能源是？ATP
2．人体内形成ATP的途径是？呼吸作用
3．呼吸作用分解有机物释放能量，那生物体内的有机物来自哪里？来自光合作用合成
4．什么是光合作用？光合作用的场所？
二、光合作用的原理和应用
【投影】学习目标
【课题概述】植物的光合作用是植物重要的生理功能，通过光合作用产生有机物，直接或间接地为各种动物提供食物来源，并更新空气。此过程常常和呼吸作用联系在一起，是高考中的重点考察知识点。
两位科学家当然不会对这种方法视而不见，他们用这种方法进行了探究。大家讨论应怎样设计实验？
结论：光合作用释放的氧气，全部来自水。
那么，有机物的合成过程又是怎样的呢？能利用同位素标记法吗？
9、20世纪40年代，卡尔文实验
用14C标记CO2，供小球藻光合作用，追踪检测其放射性，得到了卡尔文循环，其中包括的主要分阶段为：
叶绿体
引入正课
师生一实验设计中各个变量
那么，光是必要条件，光到那里去了呢？
5、1845年梅耶
根据能量转化与守恒定律，指出光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。
这些化学能储存在什么物质中？O2中能量很少，这些能量应该是存在于有机物中，这种有机物是什么？
6、1864年，萨克斯（德）的实验
黑暗处理→一半照光、一半遮光→酒精脱色→碘液显色（遮光处颜色没有变化，照光处变深蓝色。
CO2→C3化合物→糖类CO2→C3化合物→五碳化合物
抛开卡尔文实验，根据上述实验，你能总结出光合作用的反应式吗？
经历了近200年的时间，科学家们才对光合作用的生理过程有了比较清楚的认识。因此科学发现是艰难的。没有科学的研究方法，以及综合利用各学科的成果和研究手段，不会有科学的发现。
人教版必修一--光合作用的过程和影响因素
O2 供 氢 [H]
酶
2C3 多种酶 C5
CO2
(CH2O)
Hale Waihona Puke ATPADP + Pi [H]
酶
ATP O2
(CH2O)
光照增强 光照减弱 CO2增多 减少CO2
光反应
暗反应
酶
酶
酶
项目
过程
光反应
需要光 色素、酶 类囊体膜上
暗反应
有光无光都可以进行 酶
条 光 件 色素 酶 场所 物质变化 能量变化 联 系
应用：合理施肥，适时灌溉。
哪些外界因素会影响光合作用的进行
光（光强、光质）、温度、CO2浓度、矿质元素、水等
强度 波长
浇水
Mg2+ 施肥
施肥
温度 pH
空气 中的 浓度
提高农作物产量的方法
（1）提高光合作用强度 （2）增加光合作用面积——合理密植 应用：间作（套种） （3）延长光合作用时间 应用：一年一熟改为一年两熟或三熟等 （4）降低有机物消耗，增加有机物积累量
6.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H2O B C D E+Pi H I F CO2
光
A
G
J
Ｏ2 它来自于 水 的分解。 ①图中B是— ， —— [H]，它被传递到叶绿体的基质 C3的还原 ②图中C是—— 部位，用于 —— —— 。 ATP 色素吸收 ③图中D是——，在叶绿体中合成D所需的能量来自—— 的光能 [H]和ATP ④图中的H表示光反应 ， H 为 I 提供 —— ——
a 适时播种: b 温室栽培： Ⅰ晴天： 白天适当升温，晚上适当降温以 保持较高的昼夜温差 Ⅱ连续阴雨天： 白天和晚上均降温
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能量变化: 光能→ATP中活跃的化学能
暗反应阶段
场所： 叶绿体基质 条件： 多种酶，还原剂[H] 能量ATP 物质变化： 二氧化碳的固定： CO2 + C5 →酶 2C3
酶
三碳化合物的还原：2C3ATP、 [H] （CH2O） +C5
能量变化： ATP中活跃化学能→有机物中稳定的化学能
光合作用过程图解
①ＣO2 ②叶绿素分子 ③ATP ④[H] ⑤多种酶 ⑥五碳化合物
A.②③④ B.③④⑤ C.①③⑤ D.①③④
1、光反应和暗反应阶段之间有什么联系？
（1）光反应是暗反应的基础，光反应为暗反 应的进行提供[H]和ATP。 （2）暗反应是光反应的继续，暗反应水解ATP
生成ADP和Pi,为光反应合成ATP提供原料。
2、在光合作用过程中ATP、ADP的转移方向。
类囊体薄膜上
叶绿体基质
ATP移动方向：从类囊体薄膜上移动到叶绿体基 质
H2O
O2
光 能
水在光下分解
供氢
[H]
酶
2C3
CO2
固
叶绿体中
的色素
ATP 酶
还 多种酶 定
供能 原 参加催 化
C5
ADP+Pi
（CH2O）
光反应阶段
场所： 暗反应阶段
叶绿体的类囊体薄膜
叶绿体基质
光合作用的实质
合成有机物
把二氧化碳和水合成糖类等有机物。
储存能量
光能 ATP中化学能
有机物中化学能
巩固：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列
三、光合作用的实质 1、物质的转化 2、能量的转化
四、环境因素改变对光合作用的影响
1、光合作用过程的正确顺序是（Ｄ ）
①二氧化碳的固定 ②氧气的释放
③叶绿素吸收光能 ④水的光解
⑤三碳化合物被还原
A.④③②⑤①
B.④②③⑤①
C. ③②④①⑤
D.③④②①⑤
2、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（ Ｂ ）
第四节 能量之源
------光与光合、暗反应过程，并 能说出两者的联系。 2、尝试探究某一因素改变对光合作用过程和 相关物质的影响。
学习重点
光反应和暗反应的过程和联系
光合作用的定义：
绿色植物通过叶绿体 ，利用光能 ，把
H2O 和 CO2 转化成储存能量 的有机物 ，并释放O出2 的过程。
Ａ．三碳化合物 Ｂ．五碳化合物
Ｃ．［Ｈ］
Ｄ．氧气
3、光合作用过程中， 水的分解和三碳化合物
形成葡萄糖所需能量分别来自 （ C）
A．呼吸作用产生的ATP和光能 B.都是呼吸作用产生的ATP C．光能和光反应产生的ATP D．都是光反应产生的ATP
4．光合作用的暗反应中，三碳化合物转变成葡
萄糖，最起码需要的条件是（ Ｂ ）
ADP移动方向：从叶绿体基质移动到类囊体薄膜 上
3、 分析在光合作用过程中CO2 中C 元素以及H2O中O元素、H元素的转移途 径。
H2O中H元素、O元素的转移途径：
H2O
[H]
（CH2O）
H2O
O2
C的转移途径：
CO2
C3
（CH2O）
• 当外界因素中的光照停止（ CO2供应等其他 因素不变）时，则短时间内此植物中 [H]、 ATP、C3、C5以及糖类的的变化情况？
光照 光反应停止 停止
[Ｈ]减少 ATP减少
CO2供应正常
C3还原减弱 CO2固定不变
C3含量上升 C5含量下降
糖类合 成减少
讨论：如果增加光照强度，CO2浓度不变， 那么短时间内此植物中 [H]、ATP、C3、 C5以及糖类合成的变化情况？
条件
增加光照 CO2供应不变
C3
C5
[H]和ATP
(CH2O) 合成量
光合作用的总反应式：
反应物、条件、 场所、生成物
CO2＋H2O
光能 叶绿体
（CH2O）＋O2
糖类
光合作用具体是怎么进行的呢？请 阅读课文P103—104页有关光合作用过 程的内容，思考：
1、光合作用分为哪几个阶段？分类依 据是什么？
2、尝试找出光反应阶段和暗反应阶段 在所需条件、进行场所、物质变化、能 量转换方面的区别；
光合作用的过程可以分为几个阶段？ 划分依据是什么？
划分依据:反应过程是否需要光能 光反应阶段 必须有光才能进行
暗反应阶段 有光无光都能进行
光反应阶段 场所： 在叶绿体类囊体薄膜上进行
条件： 色素 光能 酶
物质变化:
光
①水的光解
：H2O
→[H]+
色素
O2
②ATP的合成 ：ADP + Pi + 能量 →酶 ATP
减少 增加 增加 增加
想一想:如果光照强度不变，增减或减少CO2含量，首 先影响的是光反应还是暗反应？那么短时间内此植物
中 [H]、ATP、C3、C5以及糖类的变化情况又如何？
课堂小结
一、光合作用的过程 1、光反应： 水的光解
ATP的合成
2、暗反应
二氧化碳 的固定
三碳化合 物的还原
二、光合作用两过程的区别与联系 1、区别：场所、条件、物质变化、能量变化 2、联系
问题：
H2O
B
F
C
光
A
D
CO2 G
E+Pi
J
①图中A是__色_素___,B是H___Ｏ__2 __,它来自于I__水____的分解。
②图中C是___[H_]___，它被传递到叶绿体的_基__质___部位，用
于_用__作__还_原__剂__，_还__原__C_3____ 。
色素吸收
③图中D是_A_T__P，在叶绿体中合成D所需的能量来自_的__光_能__
④图中G_C_5化__合__物__,F是_C_3化__合__物____,J是___糖__类________
⑤图中的H表示_光__反_应___， H为I提供_[_H_]_和_A_T_P___
分析光合作用过程图解，小组内讨 论，尝试解决以下问题。
1、光反应和暗反应阶段之间有什么联系？ 2、在光合作用过程中ATP、ADP的转移方向。 3、分析在光合作用过程中CO2 中C元素以及 和H2O中O元素、H元素的转移途径。