【课件】光合作用与能量转化课件-2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

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1、第5章 细胞的能量供应和利用二、光合作用的原理和应用2光合作用的探究历程光合作用的探究历程3一、光合作用的探究历程一、光合作用的探究历程古希腊亚里士多德：植物增重来自于土壤古希腊亚里士多德：植物增重来自于土壤问题问题1 1：植物为什么会生长？：植物为什么会生长？4五年后五年后 16481648年，赫尔蒙特实验年，赫尔蒙特实验柳树增重约柳树增重约柳树增重约柳树增重约8080kgkg土壤减少土壤减少土壤减少土壤减少0.10.1kgkg 问题问题2：植物增重完全来自土壤吗？：植物增重完全来自土壤吗？结论：？结论：？5五年后五年后 16481648年，赫尔蒙特实验年，赫尔蒙特实验柳树增重约柳树增重约柳

2、树增重约柳树增重约8080kgkg土壤减少土壤减少土壤减少土壤减少0.10.1kgkg 问题问题2：植物增重完全来自土壤吗？：植物增重完全来自土壤吗？结论：植物增重来自水分结论：植物增重来自水分实验的不足之处：实验的不足之处：没有考虑到空气等其他因素的影响没有考虑到空气等其他因素的影响61771年年，普利斯特利实验，普利斯特利实验不久之后不久之后 不久之后不久之后 问题问题3：空气会影响植物的生长吗：空气会影响植物的生长吗？结论：结论：植物可以更新空气。植物可以更新空气。717791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验普利斯特利的实验只有在只有在阳光照射下阳光照射下才才

3、能成功；植物体只有能成功；植物体只有绿叶绿叶才能才能更新空气。更新空气。结论：结论：8 1785 1785年年,人们人们发现了空气的组成发现了空气的组成,才明确才明确绿叶绿叶在在光下光下吸收的是吸收的是COCO2 2放出的是放出的是O O2 2 光能哪里去了？光能哪里去了？18451845年梅耶年梅耶(德国德国)光能光能化学能化学能储存在什么物质中？储存在什么物质中？91864年萨克斯年萨克斯(德国德国)结论:黑暗处理一昼夜黑暗处理一昼夜半曝光半遮光半曝光半遮光碘蒸气处理碘蒸气处理问题问题4 4：植物的光合产物是什么？：植物的光合产物是什么？绿色植物的叶片在光合作用中产生了淀粉绿色植物的叶片在

4、光合作用中产生了淀粉101119391939年鲁宾和卡门年鲁宾和卡门（同位素标记法）（同位素标记法）问题问题5 5：O O2 2来自来自H H2 2O O还是还是COCO2 2？同位素标记法：同位素标记法：放射性同位素可放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放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。细过程。这种方法叫做同位素标记法。12H2O C18O2H2

5、18O CO2 O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2 O2O2 O2 O2 O218O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 19391939年鲁宾和卡门年鲁宾和卡门（同位素标记法）（同位素标记法）问题问题5 5：O O2 2来自来自H H2 2O O还是还是COCO2 2？13结论结论:光合作用释放的氧全部来自水。光合作用释放的氧全部来自水。光合作用产生的有机物又光合作用产生的有机物又是怎样合成的？是怎样合成的？142020世纪世

6、纪4040年代年代 美国卡尔文美国卡尔文 用用14C标记标记14CO2，供小球藻进行光合作用，供小球藻进行光合作用，探明了探明了CO2中的中的C转化成有机物的途径，转化成有机物的途径，称为卡尔文循环。称为卡尔文循环。15实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门光合作用发现小结：光合作用发现小结：16实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门五年后五年后柳树增重约柳树增重约柳树增重约柳树增重约8080

7、kgkg土壤减少土壤减少土壤减少土壤减少0.10.1kgkg光合作用发现小结：光合作用发现小结：17实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2O光合作用发现小结：光合作用发现小结：18实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2O光合作用发现小结：光合作用发现小结：不久之后不久之后 不久之后不久之后 19实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯

8、萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2OO2CO2光合作用发现小结：光合作用发现小结：20实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2OCO2光合作用发现小结：光合作用发现小结：O221实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2O阳光阳光O2CO2光合作用发现小结：光合作用发现小结：22实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克

9、斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2O阳光阳光O2CO2光合作用发现小结：光合作用发现小结：黑暗处理一昼夜黑暗处理一昼夜半曝光半遮光半曝光半遮光碘蒸气处理碘蒸气处理23实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2O淀粉淀粉阳光阳光O2CO2光合作用发现小结：光合作用发现小结：24实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2O淀粉淀粉阳光阳光O2CO2光合作用发现小结：光合作用发现小结：

10、25实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2O淀粉淀粉叶绿体叶绿体阳光阳光O2CO2光合作用发现小结：光合作用发现小结：26实验实验原料原料条件条件场所场所产物产物赫尔蒙特赫尔蒙特普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾和卡门鲁宾和卡门H2O淀粉淀粉叶绿体叶绿体阳光阳光O2CO2光合作用发现小结：光合作用发现小结：产生的氧全部来自于水产生的氧全部来自于水27二、光合作用的概念二、光合作用的概念 光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用利用

11、光能光能，把，把二氧化碳和水二氧化碳和水转化成储存着转化成储存着能量的能量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。CO2+H2*O光能光能叶绿体叶绿体(CH2O)+*O228生物学实验的一般过程生物学实验的一般过程1 1、提出问题、提出问题2 2、作出假设、作出假设3 3、设计方案、设计方案4 4、实施方案、实施方案5 5、分析讨论、分析讨论6 6、得出结论、得出结论三、小结三、小结:29设计实验：探究光合作用是否需要CO2 1 1、提出问题：提出问题：光合作用需要光合作用需要COCO2 2吗？吗？2 2、作出假设：、作出假设：3 3、设计方案：、设计方案：材料：材料：长

12、势相同的同种植物、长势相同的同种植物、NaOHNaOH溶液、溶液、碘蒸气、碘蒸气、NaHCONaHCO3 3溶液（可提供溶液（可提供COCO2 2）、玻璃）、玻璃钟罩（其他所需材料任选）钟罩（其他所需材料任选）思考：思考：1 1）应设置几组实验）应设置几组实验?2 2）怎样控制条件）怎样控制条件?3 3）怎样检测是否进行了光合作用）怎样检测是否进行了光合作用?301.黑暗处理一昼夜黑暗处理一昼夜2.阳光照射一段时间阳光照射一段时间3.取两植株相同部位的大小相同的叶片取两植株相同部位的大小相同的叶片,分别用碘蒸分别用碘蒸气处理。气处理。4.观察实验现象观察实验现象,分析讨论，得出实验结论。分析讨

13、论，得出实验结论。甲组甲组 NaOH溶液溶液乙组乙组NaHCO3溶液溶液甲组甲组 NaOH溶液溶液乙组乙组NaHCO3溶液溶液31乙装置里的叶片乙装置里的叶片甲装置里的叶片甲装置里的叶片用碘蒸气处理叶片用碘蒸气处理叶片 实验现象：甲装置中的叶片不变蓝，实验现象：甲装置中的叶片不变蓝，乙装置中的叶片变蓝乙装置中的叶片变蓝 3.3.叶绿体的结构和功能叶绿体的结构和功能胡萝卜素胡萝卜素（橙黄色橙黄色）叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a(蓝绿色蓝绿色)叶绿素叶绿素b（黄绿色黄绿色）叶黄素叶黄素（黄色黄色）3/41/4说明色素的种类说明色素的种类2.2.叶绿体中色素的种类、含量及作用叶绿体中

14、色素的种类、含量及作用色素名色素名称称颜色颜色溶解溶解度度色素种色素种类类含量含量吸收光的吸收光的种类（主种类（主要）要）最大最大叶黄素叶黄素黄色黄色蓝绿蓝绿色色 叶绿素叶绿素最小最小胡萝卜素胡萝卜素橙黄色橙黄色类胡萝类胡萝卜素卜素蓝紫色蓝紫色叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b黄绿色黄绿色红光和红光和蓝紫光蓝紫光含量最多的色素为含量最多的色素为 ，含量最少的为，含量最少的为 ；在滤纸条上两者之间相距最远的为；在滤纸条上两者之间相距最远的为 ；光合作用中最有效的光为；光合作用中最有效的光为 ，最无效的光为最无效的光为 。想一想想一想 叶片为什么一般是绿色的？秋天变黄变叶片为什么一般是绿色的？秋天变黄变

15、红是怎么回事？红是怎么回事？叶片是绿色的原因有二个：一是叶绿素是叶片是绿色的原因有二个：一是叶绿素是类胡萝卜素含量的三倍；二是色素不吸收绿光被类胡萝卜素含量的三倍；二是色素不吸收绿光被反射回来。秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破反射回来。秋天叶片变黄是低温使叶绿素遭到破坏，呈现出类胡萝卜素的颜色，变红则是液泡中坏，呈现出类胡萝卜素的颜色，变红则是液泡中花青素的颜色。花青素的颜色。叶绿素叶绿素a a胡萝胡萝叶黄素叶黄素白光白光绿光绿光卜素卜素和胡萝卜素和胡萝卜素提示提示36巩固与练习巩固与练习 1 1、下图是利用小球藻进行光合作用实验示意图，、下图是利用小球藻进行光合作用实验示意图，图中图中A A

16、物质和物质和B B物质的相对分子质量比是（物质的相对分子质量比是（）C18O2AH2OCO2BH218OA.1:2 B.8:9 C.2:1 D.9:8A.1:2 B.8:9 C.2:1 D.9:8B372.2.如图所示如图所示,某植物经某植物经2424小时的黑暗后小时的黑暗后,其上的绿叶其上的绿叶经阳光照射经阳光照射2424小时后，经碘蒸气处理，结果有锡箔小时后，经碘蒸气处理，结果有锡箔覆盖的位置不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝覆盖的位置不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。该实验证明（色。该实验证明（)光合作用需要光合作用需要COCO2 2 光合作用需要光光合作用需要光光合作用需要叶绿素光

17、合作用需要叶绿素光合作用放出氧光合作用放出氧光合作用制造淀粉光合作用制造淀粉 A B C DA B C DC383.3.如图所示，甲是在有光照条件下验证如图所示，甲是在有光照条件下验证O O2 2是否由绿是否由绿色植物释放出来的装置，乙和丙是另外两个装置，色植物释放出来的装置，乙和丙是另外两个装置，通常可作为甲的对照实验装置的是通常可作为甲的对照实验装置的是（）植物植物甲甲丙丙乙乙光光A.A.乙乙 B.B.丙丙 C.C.乙和丙都不是乙和丙都不是 D.D.乙和丙乙和丙B2015年1月15日第5章 细胞的能量供应和利用二、光合作用的原理和应用CO2+H2O叶绿体光能(CH2O)+O2光合作用的总反

18、应式：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。光合作用的定义：知识回顾：（二）光合作用的过程过程比较 光 反 应暗 反 应进行部位进行条件物质转化能量转化联 系类囊体薄膜上光、色素、酶水 O2+HATP的合成CO2的固定和C3的还原ATP水解光能转化为ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转化为葡萄糖中稳定化学能叶绿体基质中多种酶、不受光限制光反应为暗反应提供H和ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi（二）光合作用的过程叶绿体色素H2O水的光解叶绿体色素O2HADP Pi酶ATP2C3多种酶参加催化供氢供能还原（CH2O）暗反应光反应CO2C

19、5固定色素光能 H2O O2+H 能量 ADP+Pi+能量 ATP酶酶CO2+C5 C3C3 (CH2O)ATP、H、酶 ATP ADP+Pi+能量酶水的光解:ATP的形成:CO2的固定:C3的还原:ATP的水解:（二）光合作用的过程思考：1、光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？光反应只在白天进行，夜间不进行；暗反应有没有光都可以进行，但需要光反应提供的H和ATP。2、请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止H ATPC3还原受阻C3 C5 3、请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化

20、合物的含量如何变化？CO2 CO2固定停止C3 C5(三)光合作用的重要意义完成了自然界巨大规模的物质转变：无机物 有机物完成了自然界巨大规模的能量转变：光能 化学能维持大气中二氧化碳含量的相对稳定对生物的进化具有重要作用CO2+H2O叶绿体光能(CH2O)+O2（四）化能合成作用 自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。2NH3+3O2 硝化细菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O硝化细菌（CH2O）+O2自养生物以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖

21、类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。光能自养生物化能自养生物异养生物 只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。影响光合作用的因素外因：光，CO2浓度，温度，水，矿质元素内因：叶绿体中色素的量，酶数量、活性，叶龄等CO2+H2O叶绿体光能(CH2O)+O2（五）光合作用的应用（五）光合作用的应用探究：环境中影响光合作用强度的因素 1、实验原理：2、实验步骤：自变量的设置：因变量的检测：无关变量的控制：强、中、弱三种光照 同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量使小圆形

22、叶片内的气体逸出；放入黑暗处待用。在光合作用的过程中植物吸收CO2并释放O2，释放O2的多少与光合作用的强度密切相关，O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内叶片上浮的数量，来比较光合作用的强弱。烧杯编号处理条件5分钟上浮数10分钟上浮数15分钟上浮数1距40W台灯15cm,2%NaHCO3溶液，1592距40W台灯25cm，2%NaHCO3溶液，0253距40W台灯35cm，2%NaHCO3溶液，0113、实验结果：光合作用强度0光照强度4、结论：规律:在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增大而加快，超过一定值后光合作用强度趋于稳定。影响光合作用的外界因素光

23、照强度1、光光质光照时间光合速率为什么从A点开始光合作用不再增强？光照强度A红光蓝紫光绿光OOA段限制因素是光照强度A点后限制因素是其它条件（主要影响光反应）关于“闪光”的问题对某植株做如下处理：（甲）持续光照10分钟；（乙）光照5秒，再黑暗处理5秒，连续交替20分钟。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下，植株所制造的有机物总量是：A、甲乙 B、甲乙 C、甲=乙 D、无法确定B影响光合作用的外界因素2、CO2浓度光合速率CO2浓度B施用NH4HCO3施用农家肥O措施？合理密植（主要影响暗反应）影响光合作用的外界因素3、温度温度光合速率措施？温室栽培；增大昼夜温差。（主要影响暗反应）影响光合作用

24、的外界因素v你知道新疆的水果含糖量普遍较高的原因吗？白天温度高，有利于光合作用合成有机物；夜间温度低，有利于降低呼吸作用消耗有机物。4、水合理灌溉干旱对光合作用有什么影响？缺水导致植物气孔关闭，CO2吸收减少，从而影响暗反应影响光合作用的外界因素措施？夏季某晴天中小麦的光合速率变化0光合速率10 1214时间ABCDE分析各段曲线出现的原因？影响光合作用的外界因素5、矿质元素合理施肥叶绿素的组成元素是C、H、O、N、Mg类胡萝卜素的组成元素是C、H、O影响光合作用的外界因素措施？酶的组成元素是C、H、O、NATP、磷脂的组成元素是C、H、O、N、P叶绿体中色素的量，酶数量、活性，叶龄等。影响光

25、合作用的内因例科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到的实验结果如图所示。请据图判断下列叙述不正确的是A.光照强度为a时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同B.光照强度为b时，造成曲线I和光合作用强度差异的原因是温度不同C.光照强度为ab，曲线I、光合作用强度随光照强度升高而升高D.光照强度为bc，曲线I、光合作用强度随光照强度升高而升高D光合作用与有氧呼吸的联系C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量 酶6CO6CO2 2+12H+12H2 2O O

26、C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2光能叶绿体光合作用与有氧呼吸的联系光合作用实际产O2量光合作用实际CO2吸收量光合作用实际C6H12O6生产量真光合速率=净光合速率+呼吸速率实测O2释放量呼吸作用耗O2量实测CO2吸收量呼吸作用CO2释放量光合作用实际C6H12O6净生产量+呼吸作用C6H12O6消耗量例、下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答：(1)该植物的呼吸速率为每小时释放CO2mg/dm2。(2)b点表示光合作用与呼吸作用速率。5 10 15 20 25 30 355 10 15 20 25

27、 30 3525252020151510105 50 05 51010COCO2 2吸收量吸收量mg/dmmg/dm2 2hh光照强度（光照强度（KlxKlx）a ab bc cd d(3)若该植物叶面积为10dm2，在光照强度为25Klx条件下光照1小时，则该植物光合作用吸收CO2 mg/dm2；合成葡萄糖mg。5相等250170.5(4)(4)若白天光照强度较长时期若白天光照强度较长时期为为b b该植物能否正常生长？该植物能否正常生长？为什么？为什么？(5)(5)在缺在缺MgMg时，时，b b点会向点会向移动。移动。不能正常生长。白天光照强度为b时，无有机物积累，而夜间消耗有机物，从全天来

28、看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。右5 10 15 20 25 30 355 10 15 20 25 30 3525252020151510105 50 05 51010COCO2 2吸收量吸收量mg/dmmg/dm2 2hh光照强度（光照强度（KlxKlx）a ab bc cd d小结1、光合作用的影响因素2、光合作用与有氧呼吸光照强度(1)光光质光照时间(2)CO2浓度(3)温度(4)水(5)矿质元素1、填空：(1)叶绿体中色素所吸收的光能，用于 和 ；形成的 和 提供给暗反应。(2)光合作用的实质是：把 和 转变为有机物，把 转变成 ，贮藏在有机物中。(3)在光合作用中，葡萄糖是在

29、 中形成的，氧气是在 中形成的，ATP是在 中形成的，CO2是在 固定的。水的光解形成ATPHATPCO2H2O光能化学能暗反应光反应光反应暗反应练习巩固(4)科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，这种C原子的转移途径是：CO2C3（CH2O）下图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的是A.是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中B.是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段C.是三碳化合物，能被氧化为（CH2O）D.是ATP，在叶绿体基质中生成2、下图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的是 B3下列关于光合作用的描述中，正确的是A.黑暗情况下叶肉细胞内无ATP产生B.叶绿体的类囊

30、体薄膜上含有自身光合作用所需的各种色素C.光照下叶绿体中的 ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的D.光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成1个C3B4、下图表示光合作用光反应和暗反应的关系，据图判断下列有关叙述不正确的是A光反应产生的O2释放到大气中，至少要穿过4层膜B光反应和暗反应某些物质可循环利用C三碳化合物和酶在暗反应中没有被消耗利用D光反应为暗反应提供ATP和H C5、有人设计了一个光合作用的实验。实验前在溶液中加入破损了外膜和内膜的叶绿体及一定量的ATP和H，然后分连续的I、II两个阶段，按图所示的条件进行实验。请分析回答：(1)除葡萄糖外，阶段I积累的物质主要有 。(2)请在图中绘出阶段II合成糖的速率的可能曲线。C3、ADP、Pi