資源簡介

(共45張PPT)
第5章 細胞的能量供應和利用
第4節 光合作用與能量轉化
第2課時光合作用的原理和應用
一、光合作用的概念
1.概念
2.反應式
葉綠體
光能
二、探索光合作用原理的部分實驗
實驗過程或依據 實驗結論
19世紀末 科學界普遍認為，在光合作用中， 分子的C和 被分開， 被釋 放，C與 結合成甲醛，然后甲 醛分子縮合成糖 甲醛對植物有毒害作用，而且
甲醛不能通過光合作用轉化成
____
1937年英國植 物學家希爾 在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽 或其他氧化劑（懸浮液中有 ， 沒有 ），在光照下可以釋放出 ____ 離體葉綠體在適當條件下發生
水的光解、產生 的化學反
應稱作希爾反應。說明______
_____與糖的合成不是同一個
化學反應
糖

水的光解
實驗過程或依據 實驗結論
1941年美國科 學家魯賓和卡 門 光合作用釋放的 全部來自
______
1954年美國科 學家阿爾農 在光照下，葉綠體可合成 ，這 一過程總是與水的光解相伴隨 光照下葉綠體中發生的水的光
解過程伴隨_____的產生
20世紀40年代 美國科學家卡 爾文 用 標記的 供小球藻進行光 合作用，追蹤放射性 的去向 卡爾文循環


續表
三、光合作用過程
1.光反應階段
（1）條件：______。
（2）場所：____________。
（3）物質變化
.將 分解為_________，其中 與 結合形成 。
.使 和 反應形成_____。
（4）能量變化
光能轉化為儲存在______________中的化學能。
有光
類囊體薄膜
和

和
2.暗反應階段
（1）條件：__________都能進行。
（2）場所：____________。
（3）過程（卡爾文循環）
的固定： _____。
的還原： 。
（4）能量變化： 、 中活躍的化學能轉變為______________________。
有沒有光
葉綠體基質

有機物中穩定的化學能
3.光反應與暗反應之間的聯系
光反應為暗反應提供______________，暗反應為光反應提供___________________。
和
和 、
四、化能合成作用
1.概念：利用體外環境中的某些____________時所釋放的能量來制造有機物的方式。
2.代表生物：__________等。
3.能量轉化：__________________________________________轉化為有機物中的化學能。
4.物質變化： 和 轉化為糖類等有機物。
無機物氧化
硝化細菌
體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量
五、光合作用的應用
1.光合作用的強度（又稱光合速率）是指植物在單位時間內通過光合作用___________
_____，是描述光合作用強弱的指標。
2.表示方法
（1）單位時間內光合作用制造有機物的量。
（2）單位時間內光合作用______ 的量。
（3）單位時間內光合作用______ 的量。
制造糖類的數量
消耗
產生
3.影響光合作用強度的因素
原料 水、 ，如環境中 濃度、土壤中水分含量等
動力 光能，如光照的強弱、時間長短以及光質等
場所 葉綠體，如無機營養、病蟲害等
酶 影響酶活性的因素，如溫度等
4.探究環境因素對光合作用強度的影響實驗
（1）實驗原理:抽去圓形小葉片內的氣體后，葉片在水中______，光照下葉片進行光
合作用產生氧氣，氧氣充滿細胞間隙，葉片又會______。光合作用越強，單位時間內
圓形小葉片上浮的數量越多。
下沉
上浮
（2）實驗流程
黑暗
CO2
圓形小葉片浮起的數量
（3）實驗現象與結果分析
光照越強，燒杯內圓形小葉片浮起的數量越多，說明在一定范圍內，隨著光照強度的不斷增強，光合作用強度不斷增強。
任務1 探索光合作用原理的部分實驗
活動1 閱讀課本P102~104，分析探索光合作用原理的部分實驗
1.1928年，科學家發現甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖。這個發現的意義是什么？
提示 基本否定了光合作用中的 來源于 的猜測。
2.希爾的實驗說明了什么？
提示 光合作用中 可能是由葉綠體產生的，水的光解與糖的合成不是同一個化學反應。
3.下圖是魯賓和卡門用同位素示蹤的方法的實驗操作示意圖，他們的實驗結論是怎樣的？
提示 光合作用釋放的 中的 全部來源于 ，而不是來源于 。
4.阿爾農的發現是什么？
提示 在光照下，葉綠體可合成 ，這一過程總是伴隨著水的光解。
5.卡爾文給小球藻懸浮液通入 ，光照一定時間（從1秒到數分鐘）后殺死小球藻，
同時提取產物并分析。實驗發現，僅僅30 秒的時間， 已經轉化為許多種類的化合
物。想要探究 轉化成的第一個產物是什么，可能的實驗思路是_________________
___________________________________________________________________________
________。
不斷縮短光照時間，當檢測到的含放射性的化合物只有一種時，則該化合物就是 轉化成的第一個產物
認知生成
1.真核生物中，光合作用中的 由葉綠體產生。
2. 中的 元素來源于 ，而不是來源于 。
3.在光照條件下，葉綠體產生 的同時，水的光解產生 。
例1 下圖表示較強光照、溫度相同且水和小球藻的質量相等的條件下，小球藻進行光
合作用的實驗示意圖。一段時間后，下列相關比較不正確的是( )。
A. 的質量大于 的質量
B.④中小球藻的質量大于①中小球藻的質量
C. 的質量大于 的質量
D.試管①的質量大于試管②的質量
[解析] 和 是 ， 和 是 ，因此 的質量大于 的質量， 的質量等
于 的質量，A正確，C不正確；④中小球藻含有 ，①中小球藻含有 ，
故④中小球藻的質量大于①中小球藻的質量，B正確；在試管①和②原有質量相等的
情況下，②中釋放出的是 ，①中釋放出的是 ，故剩余質量①大于②，D正確。
√
對點練1 希爾從細胞中分離出葉綠體，并發現在沒有 時，給予葉綠體光照，就能
放出 ，同時使電子受體還原。希爾反應式： 氧化態電子受體 還原態電子
受體 。在希爾反應的基礎上，阿爾農又發現在光下的葉綠體，不供給 時，
既積累 也積累 ；進一步實驗，撤去光照，供給 ，發現 和
被消耗，并產生有機物。由以上信息不能推斷的是( )。
B
A.光合作用釋放的 來自水
B. 和 的形成發生在葉綠體類囊體薄膜上
C.希爾反應與 合成有機物的過程是兩個過程
D.光合作用的需光過程為 合成有機物提供 和
[解析] 由題中的信息（希爾反應式）可知，光合作用過程中產生的 來自參與反應的水，A不符合題意；從希爾反應和阿爾農發現的敘述，得不到 和 的形成發生在葉綠體類囊體薄膜上的信息，B符合題意；希爾反應和有機物的合成過程可以分別進行，在光下積累 和 ，在暗處可以進行有機物的合成，C不符合題意；希爾反應只有在光下才能積累 和 ，在暗處可以進行有機物的合成， 和 在合成有機物過程中被消耗，D不符合題意。
任務2 深化理解光合作用的過程
活動2 閱讀課本P103～104光合作用的過程，回答下列問題并完成表格
1.為什么光反應階段發生在類囊體薄膜上，而暗反應階段發生在葉綠體基質中？
提示 在類囊體薄膜上有吸收光能的色素、與光反應相關的酶，在葉綠體基質中有與暗反應相關的酶。
2.完成表格
項目 光反應 暗反應
條件 ________________ __________________ _____________________________
________
反應場所 ______________________ ______________
外界條件:光照；
內部條件:色素、酶
外界條件:有無光照都可以；內部條件:酶
葉綠體類囊體的薄膜上
葉綠體基質中
項目 光反應 暗反應
物質變化 （1）水的光解： _ ____________________________ 的合成： _ ____________________________ （2） 的合成:__________________ （1） 的固定:_ _____________
（2） 的還原:
_ ____________________________





續表
項目 光反應 暗反應
能量變化 _____________________________ _______ _____、 中活躍的化學能
有機物中穩定的化學能
聯系 ____________________________________________________________ ______________________
實質 ____________________
光能 、 中活躍的化學能

光反應為暗反應提供 和 ，暗反應為光反應提供 、 和
物質合成、能量儲存
續表
3.暗反應在有光、無光條件下都能進行，那么暗反應能較長時間在黑暗條件下進行嗎？
提示 不能。因為在黑暗條件下不能進行光反應，暗反應缺少光反應提供的 和
。
4.若標記 中的 ，請寫出光合作用過程中 的轉化途徑。
提示 。
5.正常生長的綠藻照光培養一段時間后，用黑布迅速將培養瓶罩上，綠藻細胞的葉綠
體內 、 、 、 的含量如何變化
提示 減少， 減少， 增加， 減少。
6.夏季中午，氣孔關閉會導致 供應不足，短時間內葉綠體中 和 會發生怎樣的
變化？
提示 下降， 上升。
認知生成
環境條件改變時光合作用中相關物質的含量變化
條件 和 合 成量 模型分析
光照由強到 弱， 供應 不變 增加 減少 減少或沒有 減少
條件 和 合 成量 模型分析
光照由弱到 強， 供應 不變 減少 增加 增加 增加
續表
條件 和 合 成量 模型分析
光照不變， 由充足到 不足 減少 增加 增加 減少
續表
條件 和 合 成量 模型分析
光照不變， 由不足到 充足 增加 減少 減少 增加
續表
例2 下圖為高等綠色植物光合作用過程的示意圖，下列說法正確的是( )。
D
A.①是光合色素，分布在葉綠體和細胞質基
質中
B.②是 ，可參與有氧呼吸的第二階段
C.③是三碳化合物，能被氧化為
D.④是 ，在類囊體薄膜上生成
[解析] 據圖可知，①是光合色素，分布在葉綠體的類囊體薄膜上，A錯誤；②是 ，
可參與有氧呼吸的第三階段，與有氧呼吸第一、二階段產生的 結合生成水，釋
放大量的能量，B錯誤；③是三碳化合物，在由光反應階段提供的 和 的作
用下被還原為 ，C錯誤。
對點練2 下圖為綠色植物光合作用過程示意圖（圖中 為物質，①～⑥為反應過程，
物質轉換用實線表示，能量傳遞用虛線表示）。下列有關敘述錯誤的是( )。
B
A.圖中①表示水分的吸收，③表示水的光解
B. 為 ， 為
C.將 物質用 標記，最終在 中能
檢測到
D.圖中 物質主要吸收紅光和藍紫光，綠色
植物能利用它將光能轉換成活躍的化學能
[解析] 圖中 分別代表光合色素、 、 、 、 、 、 ，①～⑥分別代表水分的吸收、 的合成、水的光解、 的固定、 的還原、有機
物的合成，A正確，B錯誤； ，
C正確；光合色素具有吸收、傳遞和轉化光能的作用，D正確。
例3 正常生長的綠藻，照光培養一段時間后，用黑布迅速將培養瓶罩上，此后綠藻細
胞的葉綠體內不可能發生的現象是( )。
B
A. 的產生停止 B. 的固定加快
C. 的值下降 D. 的值下降
[解析] 黑暗處理后，光反應停止， 的產生停止。 和 是光反應的產物，同時也是暗反應的原料，黑暗處理后， 和 的產生減少，且仍被暗反應所消耗，則產生的 和 增多，暗反應產生的 減少， 的固定減慢。
&1& 光合作用過程中相關物質的變化規律
對點練3 下圖表示在夏季晴朗的白天，植物細胞內 和 的相對
含量隨一種環境因素的改變而變化的情況。下列對這種環境因素改
變的分析，正確的是( )。
D
A.突然停止光照 B.突然增加 濃度
C.降低環境溫度 D.增加光照強度
[解析] 突然停止光照，光反應產生的 和 減少，被還原的 減少，生成的
減少，而 被 固定形成 的過程不變，故 的含量將增加， 的含量將減少，
A錯誤；突然增加 濃度， 被 固定形成的 增加，消耗的 增加，故 的
含量將減少，B錯誤；降低環境溫度，光合作用的過程均會變慢，故參與反應的 、
的含量都將減少，C錯誤；增加光照強度，光反應產生的 和 增加，被還
原的 增加，生成的 增加，而 被 固定形成 的過程不變，故 的含量將
減少， 的含量將增加，D正確。
素能提升 植物和 植物（科學解釋能力）
對于小麥、水稻等大多數綠色植物來說，在暗反應階段，一個二氧化碳被一個五
碳化合物 固定以后，形成的是兩個三
碳化合物 。但是科學家在研究玉米、甘蔗等原產地在熱帶地區的綠色植物的光合
作用時發現，在這類綠色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先轉移到含有四個碳
原子的有機物 中，然后才轉移到 中。科學家將這類植物叫作 植物，將其固
定二氧化碳的途徑，叫作 途徑；將僅有 參與二氧化碳固定的植物叫作 植物，
將其固定二氧化碳的途徑，叫作 途徑。
在 植物中，葉片中構成維管束鞘的細胞中的葉綠體以 途徑固定二氧化碳，
而在葉肉細胞中主要以 途徑固定二氧化碳。維管束鞘細胞呼吸放出的二氧化碳可以
被葉肉細胞通過 途徑來固定，其過程是：在有關酶的催化下，一個二氧化碳被磷酸
烯醇式丙酮酸（PEP）所固定，形成一個 ， 通過胞間連絲從葉肉細胞轉移到維管
束鞘細胞，在酶的催化作用下，生成丙酮酸和二氧化碳。二氧化碳在維管束鞘細胞中
進入 途徑。丙酮酸則再次進入葉肉細胞中的葉綠體內，在有關酶的作用下，轉化成
磷酸烯醇式丙酮酸，繼續固定二氧化碳。 循環和 循環的關系見下圖。
途徑的生物學意義在于，熱帶植物為了防止水分過多蒸發，常常關閉葉片上的氣孔，
空氣中的二氧化碳不易進入細胞，這時 植物能夠利用葉片內細胞間隙中含量很低的
二氧化碳進行光合作用。 途徑中能夠固定二氧化碳的酶對二氧化碳有很高的親和力，
使葉肉細胞能有效地固定和濃縮二氧化碳，供維管束鞘細胞內葉綠體中的 途徑利用。
課堂小結
課堂小測
判斷正誤。
（1）與暗反應階段有關的酶分布在葉綠體內膜和葉綠體基質中。( )
×
（2）光反應為暗反應提供 和 。( )
√
（3）光合作用產生的 來自 和 。( )
×
（4）影響光合作用強度的外界因素有 濃度、溫度、光照強度等。( )
√
（5） 濃度主要是通過影響暗反應過程來影響光合作用的。( )
√第4節　光合作用與能量轉化
第2課時　光合作用的原理和應用
【自主預習】
一、光合作用的概念
1.概念
2.反應式
CO2+H2O (CH2O)+O2
二、探索光合作用原理的部分實驗
實驗過程或依據 實驗結論
19世紀末 科學界普遍認為,在光合作用中,CO2分子的C和O被分開,O2被釋放,C與H2O結合成甲醛,然后甲醛分子縮合成糖 甲醛對植物有毒害作用,而且甲醛不能通過光合作用轉化成　糖　
1937年英國植物學家希爾 在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒有CO2),在光照下可以釋放出　O2　 離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生O2的化學反應稱作希爾反應。說明　水的光解　與糖的合成不是同一個化學反應
1941年美國科學家魯賓和卡門 光合作用釋放的O2全部來自　H2O　
1954年美國科學家阿爾農 在光照下,葉綠體可合成ATP,這一過程總是與水的光解相伴隨 光照下葉綠體中發生的水的光解過程伴隨　ATP　的產生
20世紀40年代美國科學家卡爾文 用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用,追蹤放射性14C的去向 卡爾文循環
三、光合作用過程
1.光反應階段
(1)條件:　有光　。
(2)場所:　類囊體薄膜　。
(3)物質變化
a.將H2O分解為　O2和H+　,其中H+與NADP+結合形成NADPH。
b.使ADP和Pi反應形成　ATP　。
(4)能量變化
光能轉化為儲存在　ATP和NADPH　中的化學能。
2.暗反應階段
(1)條件:　有沒有光　都能進行。
(2)場所:　葉綠體基質　。
(3)過程(卡爾文循環)
a.CO2的固定:C5+CO2　2C3　。
b.C3的還原:2C3(CH2O)+C5。
(4)能量變化:NADPH、ATP中活躍的化學能轉變為　有機物中穩定的化學能　。
3.光反應與暗反應之間的聯系
光反應為暗反應提供　NADPH和ATP　,暗反應為光反應提供　ADP和Pi、NADP+　。
四、化能合成作用
1.概念:利用體外環境中的某些　無機物氧化　時所釋放的能量來制造有機物的方式。
2.代表生物:　硝化細菌　等。
3.能量轉化:　體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量　轉化為有機物中的化學能。
4.物質變化:CO2和H2O轉化為糖類等有機物。
五、光合作用的應用
1.光合作用的強度(又稱光合速率)是指植物在單位時間內通過光合作用　 制造糖類的數量 　,是描述光合作用強弱的指標。
2.表示方法
(1)單位時間內光合作用制造有機物的量。
(2)單位時間內光合作用　 消耗 　CO2的量。
(3)單位時間內光合作用　 產生 　O2的量。
3.影響光合作用強度的因素
原料 水、CO2,如環境中CO2濃度、土壤中水分含量等
動力 光能,如光照的強弱、時間長短以及光質等
場所 葉綠體,如無機營養、病蟲害等
酶 影響酶活性的因素,如溫度等
4.探究環境因素對光合作用強度的影響實驗
(1)實驗原理:抽去圓形小葉片內的氣體后,葉片在水中　下沉　,光照下葉片進行光合作用產生氧氣,氧氣充滿細胞間隙,葉片又會　上浮　。光合作用越強,單位時間內圓形小葉片上浮的數量越多。
(2)實驗流程
(3)實驗現象與結果分析
光照越強,燒杯內圓形小葉片浮起的數量越多,說明在一定范圍內,隨著光照強度的不斷增強,光合作用強度不斷增強。
【合作探究】
任務1　探索光合作用原理的部分實驗
活動1　閱讀課本P102~104,分析探索光合作用原理的部分實驗
1.1928年,科學家發現甲醛對植物有毒害作用,而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖。這個發現的意義是什么
　　【提示】　基本否定了光合作用中的O2來源于CO2的猜測。
2.希爾的實驗說明了什么
　　【提示】　光合作用中O2可能是由葉綠體產生的,水的光解與糖的合成不是同一個化學反應。
3.下圖是魯賓和卡門用同位素示蹤的方法的實驗操作示意圖,他們的實驗結論是怎樣的
　　【提示】　光合作用釋放的O2中的O全部來源于H2O,而不是來源于CO2 。
4.阿爾農的發現是什么
　　【提示】　在光照下,葉綠體可合成ATP,這一過程總是伴隨著水的光解。
5.卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2,光照一定時間(從1秒到數分鐘)后殺死小球藻,同時提取產物并分析。實驗發現,僅僅30 秒的時間,CO2已經轉化為許多種類的化合物。想要探究CO2轉化成的第一個產物是什么,可能的實驗思路是　 。
　　【提示】　不斷縮短光照時間,當檢測到的含放射性的化合物只有一種時,則該化合物就是CO2轉化成的第一個產物
認知生成
1.真核生物中,光合作用中的O2由葉綠體產生。
2.O2中的O元素來源于H2O,而不是來源于CO2。
3.在光照條件下,葉綠體產生ATP的同時,水的光解產生O2。
例1　下圖表示較強光照、溫度相同且水和小球藻的質量相等的條件下,小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后,下列相關比較不正確的是(　　)。
　A.Y2的質量大于Y3的質量
B.④中小球藻的質量大于①中小球藻的質量
C.Y4的質量大于Y2的質量
D.試管①的質量大于試管②的質量
　　【答案】　C
【解析】　Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的質量大于Y3的質量,Y2的質量等于Y4的質量,A正確,C不正確;④中小球藻含有(CO),①中小球藻含有(CH2O),故④中小球藻的質量大于①中小球藻的質量,B正確;在試管①和②原有質量相等的情況下,②中釋放出的是18O2,①中釋放出的是O2,故剩余質量①大于②,D正確。
對點練1　希爾從細胞中分離出葉綠體,并發現在沒有CO2時,給予葉綠體光照,就能放出O2,同時使電子受體還原。希爾反應式:H2O+氧化態電子受體→還原態電子受體+1/2O2。在希爾反應的基礎上,阿爾農又發現在光下的葉綠體,不供給CO2時,既積累NADPH也積累ATP;進一步實驗,撤去光照,供給CO2,發現NADPH和ATP被消耗,并產生有機物。由以上信息不能推斷的是(　　)。
A.光合作用釋放的O2來自水
B.NADPH和ATP的形成發生在葉綠體類囊體薄膜上
C.希爾反應與CO2合成有機物的過程是兩個過程
D.光合作用的需光過程為CO2合成有機物提供ATP和NADPH
　　【答案】　B
【解析】　由題中的信息(希爾反應式)可知,光合作用過程中產生的O2來自參與反應的水,A不符合題意;從希爾反應和阿爾農發現的敘述,得不到NADPH和ATP的形成發生在葉綠體類囊體薄膜上的信息,B符合題意;希爾反應和有機物的合成過程可以分別進行,在光下積累NADPH和ATP,在暗處可以進行有機物的合成,C不符合題意;希爾反應只有在光下才能積累NADPH和ATP,在暗處可以進行有機物的合成,NADPH和ATP在合成有機物過程中被消耗,D不符合題意。
任務2　深化理解光合作用的過程
活動2　閱讀課本P103~104光合作用的過程,回答下列問題并完成表格
1.為什么光反應階段發生在類囊體薄膜上,而暗反應階段發生在葉綠體基質中
　　【提示】　在類囊體薄膜上有吸收光能的色素、與光反應相關的酶,在葉綠體基質中有與暗反應相關的酶。
2.完成表格
項目 光反應 暗反應
條件
反應 場所
物質 變化 (1)水的光解: NADPH的合成: (2)ATP的合成: (1)CO2的固定: (2)C3的還原:
能量 變化
聯系
實質
　　【提示】　
項目 光反應 暗反應
條件 外界條件:光照; 內部條件:色素、酶 外界條件:有無光照都可以;內部條件:酶
反應 場所 葉綠體類囊體的薄膜上 葉綠體基質中
物質 變化 (1)水的光解:2H2O4H++O2 +4e- NADPH的合成:NADP++H++2e-NADPH (2)ATP的合成:ADP+PiATP (1)CO2的固定:CO2+C52C3 (2)C3的還原:2C3(CH2O)+C5
能量 變化 光能→ATP、NADPH中活躍的化學能 ATP、NADPH中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能
聯系 光反應為暗反應提供NADPH和ATP,暗反應為光反應提供ADP、Pi 和NADP+
實質 物質合成、能量儲存
3.暗反應在有光、無光條件下都能進行,那么暗反應能較長時間在黑暗條件下進行嗎
　　【提示】　不能。因為在黑暗條件下不能進行光反應,暗反應缺少光反應提供的NADPH和ATP。
4.若標記CO2中的14C,請寫出光合作用過程中14C的轉化途徑。
　　【提示】　14CO2→14C3→(14CH2O)。
5.正常生長的綠藻照光培養一段時間后,用黑布迅速將培養瓶罩上,綠藻細胞的葉綠體內ATP、NADPH、C3、C5的含量如何變化
　　【提示】　ATP減少,NADPH減少,C3增加,C5減少。
6.夏季中午,氣孔關閉會導致CO2供應不足,短時間內葉綠體中C3和C5會發生怎樣的變化
　　【提示】　C3下降,C5上升。
認知生成
環境條件改變時光合作用中相關物質的含量變化
條件 C3 C5 NADPH 和ATP (CH2O) 合成量 模型分析
光照由 強到弱, CO2供 應不變 增加 減少 減少 或沒有 減少
光照由 弱到強, CO2供 應不變 減少 增加 增加 增加
光照不 變,CO2 由充足 到不足 減少 增加 增加 減少
光照不 變,CO2 由不足 到充足 增加 減少 減少 增加
例2　(不定項)下圖為高等綠色植物光合作用過程的示意圖,下列說法正確的是(　　)。
A.①是光合色素,分布在葉綠體和細胞質基質中
B.②是O2,可參與有氧呼吸的第二階段
C.③是三碳化合物,能被氧化為(CH2O)
D.④是ATP,在類囊體薄膜上生成
　　【答案】　D
【解析】　據圖可知,①是光合色素,分布在葉綠體的類囊體薄膜上,A錯誤;②是O2,可參與有氧呼吸的第三階段,與有氧呼吸第一、二階段產生的NADH結合生成水,釋放大量的能量,B錯誤;③是三碳化合物,在由光反應階段提供的NADPH和ATP的作用下被還原為(CH2O),C錯誤。
對點練2　 下圖為綠色植物光合作用過程示意圖(圖中a~g為物質,①~⑥為反應過程,物質轉換用實線表示,能量傳遞用虛線表示)。下列有關敘述錯誤的是(　　)。
A.圖中①表示水分的吸收,③表示水的光解
B.c為ATP,f為NADPH
C.將b物質用18O標記,最終在(CH2O)中能檢測到18O
D.圖中a物質主要吸收紅光和藍紫光,綠色植物能利用它將光能轉換成活躍的化學能
　　【答案】　B
　　【解析】　圖中a~g分別代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH、NADP+、CO2,①~⑥分別代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的還原、有機物的合成,A正確,B錯誤;18O2 O C18O2(CO),C正確;光合色素具有吸收、傳遞和轉化光能的作用,D正確。
例3　正常生長的綠藻,照光培養一段時間后,用黑布迅速將培養瓶罩上,此后綠藻細胞的葉綠體內不可能發生的現象是(　　)。
A.O2的產生停止
B.CO2的固定加快
C.ATP/ADP的值下降
D.NADPH/NADP+的值下降
　　【答案】　B
【解析】　黑暗處理后,光反應停止,O2的產生停止。ATP和NADPH是光反應的產物,同時也是暗反應的原料,黑暗處理后,ATP和NADPH的產生減少,且仍被暗反應所消耗,則產生的ADP和NADP+增多,暗反應產生的C5減少,CO2的固定減慢。
【解題技巧】　　光合作用過程中相關物質的變化規律
對點練3　下圖表示在夏季晴朗的白天,植物細胞內C3和C5的相對含量隨一種環境因素的改變而變化的情況。下列對這種環境因素改變的分析,正確的是(　　)。
A.突然停止光照
B.突然增加CO2濃度
C.降低環境溫度
D.增加光照強度
　　【答案】　D
【解析】　突然停止光照,光反應產生的NADPH和ATP減少,被還原的C3減少,生成的C5減少,而CO2被C5固定形成C3的過程不變,故C3的含量將增加,C5的含量將減少,A錯誤;突然增加CO2濃度,CO2被C5固定形成的C3增加,消耗的C5增加,故C5的含量將減少,B錯誤;降低環境溫度,光合作用的過程均會變慢,故參與反應的C3、C5的含量都將減少,C錯誤;增加光照強度,光反應產生的NADPH和ATP增加,被還原的C3增加,生成的C5增加,而CO2被C5固定形成C3的過程不變,故C3的含量將減少,C5的含量將增加,D正確。
素能提升　C3植物和C4植物(科學解釋能力)
對于小麥、水稻等大多數綠色植物來說,在暗反應階段,一個二氧化碳被一個五碳化合物(C5)固定以后,形成的是兩個三
碳化合物(C3)。但是科學家在研究玉米、甘蔗等原產地在熱帶地區的綠色植物的光合作用時發現,在這類綠色植物的光合作用中,二氧化碳中的碳首先轉移到含有四個碳原子的有機物(C4)中,然后才轉移到C3中。科學家將這類植物叫作C4植物,將其固定二氧化碳的途徑,叫作C4途徑;將僅有C3參與二氧化碳固定的植物叫作C3植物,將其固定二氧化碳的途徑,叫作C3途徑。
在C4植物中,葉片中構成維管束鞘的細胞中的葉綠體以C3途徑固定二氧化碳,而在葉肉細胞中主要以C4途徑固定二氧化碳。維管束鞘細胞呼吸放出的二氧化碳可以被葉肉細胞通過C4途徑來固定,其過程是:在有關酶的催化下,一個二氧化碳被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)所固定,形成一個C4,C4通過胞間連絲從葉肉細胞轉移到維管束鞘細胞,在酶的催化作用下,生成丙酮酸和二氧化碳。二氧化碳在維管束鞘細胞中進入C3途徑。丙酮酸則再次進入葉肉細胞中的葉綠體內,在有關酶的作用下,轉化成磷酸烯醇式丙酮酸,繼續固定二氧化碳。C4循環和C3循環的關系見下圖。
C4植物光合作用特點示意圖
C4途徑的生物學意義在于,熱帶植物為了防止水分過多蒸發,常常關閉葉片上的氣孔,空氣中的二氧化碳不易進入細胞,這時C4植物能夠利用葉片內細胞間隙中含量很低的二氧化碳進行光合作用。C4途徑中能夠固定二氧化碳的酶對二氧化碳有很高的親和力,使葉肉細胞能有效地固定和濃縮二氧化碳,供維管束鞘細胞內葉綠體中的C3途徑利用。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
判斷正誤。 (1)與暗反應階段有關的酶分布在葉綠體內膜和葉綠體基質中。 (×) (2)光反應為暗反應提供NADPH和ATP。 (√) (3)光合作用產生的O2來自CO2和H2O。 (×) (4)影響光合作用強度的外界因素有CO2濃度、溫度、光照強度等。 (√) (5)CO2濃度主要是通過影響暗反應過程來影響光合作用的。 (√)
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