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1、第4节 能量之源光与光合作用捕获光能的色素和结构本节学习要点：1、捕获光能的色素种类、含量及功能2、色素的提取和分离实验3、光合作用的探究历程种各位科学家的实验技巧一、捕获光能的色素种类、含量及功能1、种类、含量：叶绿体中的色素叶绿素（色素总量的3/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）类胡萝卜素（色素总量的1/4）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）2、色素功能：吸收光能叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光实验证明：二、色素的提取和分离实验实验目的：实验原理：实验材料：实验步骤：实验结果：实验结论：简要回顾叶绿体结构及含有物外膜：内膜：基粒：有色素及酶基质：有少
2、量DNA和RNA、还有酶图：三、光合作用探究历程1、普利斯特利实验：2、英格豪斯实验：3、恩格尔曼实验：4、萨克斯实验：5、鲁宾和卡门实验：6、卡尔文实验：光合作用过程及物质、能量变化光合作用过程及物质、能量变化1、光合作用过程图解、光合作用过程图解四、光合作用过程及物质、能量变化（1）水的光解：）水的光解：2H2O4H+O2光光（1）光反应阶段的物质和能量变化）光反应阶段的物质和能量变化（2）ATP的合成（又称光合磷酸化反应）：的合成（又称光合磷酸化反应）：ADP+Pi+能量能量ATP酶光反应产物光反应产物H（也可表达为（也可表达为NADPH，即还原态辅酶，即还原态辅酶 ）O2ATP用用于于
3、暗暗反反应应释放释放光反应阶段：光反应阶段：光合作用第一阶段的反光合作用第一阶段的反应，必须有光才能进行，这个阶段叫应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。做光反应阶段。这一阶段的反应在叶绿体类囊体的薄这一阶段的反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行，因为吸收光能的叶绿体色膜上进行，因为吸收光能的叶绿体色素就分布在类囊体的薄膜上。素就分布在类囊体的薄膜上。（2）暗反应阶段的物质和能量变化）暗反应阶段的物质和能量变化二氧化碳的固定二氧化碳的固定CO2+C5（RuBP,即核酮糖二磷酸）即核酮糖二磷酸）2C3酶酶C3 +H(或用或用NADPH表达表达) 三碳化合物的还原三碳化合物的还原CH2O（稳定的
4、化学能）（稳定的化学能）+C5酶酶ATP（活泼的化学能）（活泼的化学能）暗反应阶段：暗反应阶段：是指发生在叶绿体基质是指发生在叶绿体基质中，二氧化碳转变为糖的一系列反应中，二氧化碳转变为糖的一系列反应称为卡尔文循环。称为卡尔文循环。光合作用第二阶段中的化学反应光合作用第二阶段中的化学反应,有没有没有光都能进行有光都能进行,因此称为暗反应阶段。因此称为暗反应阶段。项目项目光反应光反应暗反应暗反应反应条件反应条件光、叶绿素、酶、水光、叶绿素、酶、水多种酶、多种酶、ATPATP、HH、COCO2 2反应场所反应场所叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的基质叶绿体的基质物质变化物质变化（）水
5、的光解（）水的光解2H2H2 2O4HO4H+ +O+O2 2+4e+4e (2) (2) ADP+PiATPADP+PiATP（光合磷酸（光合磷酸化化, ,需酶催化）需酶催化）(1)CO(1)CO2 2的固定的固定:CO:CO2 2+C+C5 522C C3 3 (2)C(2)C3 3的还原：的还原：C C3 3+H+HC C6 6H H1212O O6 6+C+C5 5+H+H2 2O O还原剂还原剂HH，（或用，（或用NADPHNADPH表达）表达）能量能量ATPATP和和NADPHNADPH能量变化能量变化光能光能电能电能ATPATP中活跃的化中活跃的化学能学能ATPATP中活跃的化学
6、能中活跃的化学能C C6 6H H1212O O6 6中稳定的化学能中稳定的化学能联系联系（）光反应为暗反应提供（）光反应为暗反应提供NADPHNADPH和和ATPATP；暗反应为光反应提供；暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi （2 2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应有机）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应有机物无法合成。总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，物无法合成。总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者是光合作用全过程的两个阶段，既有区别又紧密联系
7、，是缺一是光合作用全过程的两个阶段，既有区别又紧密联系，是缺一不可的整体。不可的整体。（3）光反应与暗反应的比较）光反应与暗反应的比较（1）概念：）概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放氧气的过程。这着能量的有机物，并且释放氧气的过程。这个过程可用下面的化学反应式来表达。个过程可用下面的化学反应式来表达。CO2 H2O(CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体2、光合作用的概念和实质光合作用的概念和实质6CO2 12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能光能叶绿体叶绿体（
8、2）实质：）实质： 光合作用是叶绿体内进行的一个复杂的能量转换光合作用是叶绿体内进行的一个复杂的能量转换和物质变化的过程。从总体上看，光合作用实质上和物质变化的过程。从总体上看，光合作用实质上是一个氧化还原过程。在绿色植物体内，由于叶绿是一个氧化还原过程。在绿色植物体内，由于叶绿素吸收光能作为反应的推动力，使一个很难被氧化素吸收光能作为反应的推动力，使一个很难被氧化的水分子去还原一个很难被还原的二氧化碳分子，的水分子去还原一个很难被还原的二氧化碳分子，使一个基本不含能量的二氧化碳分子变成一个富含使一个基本不含能量的二氧化碳分子变成一个富含能量的有机物。能量的有机物。6CO212 H218OC6
9、H12O6+6 H2O +618O2光能光能叶绿体叶绿体（3）光合作用过程中元素的转移情况）光合作用过程中元素的转移情况例题：例题：根据下图回答：根据下图回答：（）图中编号所代表的物质名称分别是（）图中编号所代表的物质名称分别是A A，B B ，C C ，D D 。（）暗反应中需要光反应提供的物质是（）暗反应中需要光反应提供的物质是 。（）三碳化合物在（）三碳化合物在 和和 作用下被作用下被NADPHNADPH还原。还原。（）光反应的场所在（）光反应的场所在 上上, ,暗反应的场所在暗反应的场所在 。(5)(5)色素吸收的色素吸收的 在光反应中部分转到在光反应中部分转到 中中, ,再通过暗反应
10、转变为再通过暗反应转变为 中的能。中的能。光能光能叶绿素分子叶绿素分子HCOCO2 2ATPATP、 HH酶酶ATPATP叶绿体基粒叶绿体基粒叶绿体基质叶绿体基质光能光能ATPATP和和HHC C6 6H H1212O O6 6例题：例题：右图为光合作用过程示意图，请右图为光合作用过程示意图，请据图回答：据图回答：（1）此图应为）此图应为 下观察到下观察到的结构图。的结构图。 （2）在）在A中发生的反应称中发生的反应称 ，参，参与此反应的特有物质有与此反应的特有物质有 。电子显微镜电子显微镜A光反应光反应色素和酶色素和酶甲甲（3）CO2进入叶绿体后，在基质中经进入叶绿体后，在基质中经 后形成甲
11、物质。若突后形成甲物质。若突然停止光照，然停止光照，C3 将会将会 ，原因是，原因是 ，用，用14C标记标记CO2进行光合作用，可在叶绿体结构的进行光合作用，可在叶绿体结构的 中测到放射性。光合作用产中测到放射性。光合作用产生的甲物质遇生的甲物质遇 呈砖红色。呈砖红色。固定和还原固定和还原增加增加缺少缺少H和和ATPBB斐林试剂斐林试剂（4）能溶解于丙酮中的是存在于）能溶解于丙酮中的是存在于A结构的结构的 ，其中决定叶片绿，其中决定叶片绿色的是色的是 。色素色素叶绿素叶绿素（09安徽高考卷）叶绿体是植物进行光合作用的场所。安徽高考卷）叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙
12、述，正确的是（下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（ ）A、 叶绿体中的色素叶绿体中的色素 主要分布在类囊体腔内主要分布在类囊体腔内 B 、 H2O在光下分解为在光下分解为 H 和和O2 的过程发生在基质中的过程发生在基质中C 、 CO2的固定过程发生在类囊题薄膜上的固定过程发生在类囊题薄膜上D 、 光合作用的产物光合作用的产物淀粉是在基质中合成的淀粉是在基质中合成的 解析：解析：叶绿体中的色素叶绿体中的色素 主要分布在类囊体主要分布在类囊体 的薄膜上；的薄膜上；H2O在光下分解为在光下分解为 H 和和O2 的过程发生在类囊题薄膜上；的过程发生在类囊题薄膜上； CO2的固定过程发生在叶绿体的基质中；所以的固定过程发生在叶绿体的基质中；所以A、B、C的叙述都是错误的。光合作用的产物的叙述都是错误的。光合作用的产物淀粉是暗反应过淀粉是暗反应过程中在叶绿体基质中合成的。程中在叶绿体基质中合成的。 D
