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1、第二章第二章光合作用与生物固氮光合作用与生物固氮资料资料粮粮食食危危机机严严重重地地影影响响着着人人类类的的生生存存和和发发展展，是是当当今今世世界界面面临临的的重重大大问问题题之之一一。我我国国的的可可耕耕地地仅仅占占世世界界总总量量的的7 7，需需要要养养活活的的人人口口却却占占世世界界人人口口的的2222，满满足足人们对粮食的需求，事关重大。人们对粮食的需求，事关重大。 提提高高农农作作物物的的光光合合作作用用效效率率和和通通过过生生物物固固氮氮为为农农作作物物提提供供氮氮素素，可可以以使使粮食产量明显提高。粮食产量明显提高。如何解决上述问题？如何解决上述问题？第一节第一节 光合作用光合
2、作用光合作用光合作用 光光合合作作用用是是叶叶绿绿体体内内进进行行的的一一个个复复杂杂的的能量转换能量转换和和物质变化物质变化过程。过程。1）能量方面：）能量方面：光能光能 稳定的化学能稳定的化学能2）物质方面：）物质方面：水的光解水的光解并释放氧气并释放氧气 二氧化碳二氧化碳的的固定固定和和还原还原 糖类糖类等有机物的等有机物的形成形成 人们要想提高农作物的人们要想提高农作物的光合作用效率光合作用效率，就必须对光合作用中就必须对光合作用中能量转换能量转换和和物质变化物质变化过过程进行程进行深入研究深入研究。一一 光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换过程：过程：1）光能光能 电能电能转换转
3、换转换转换2）电能）电能 活跃的化学活跃的化学能能转换转换转换转换3）活跃的化学能）活跃的化学能 稳定的化学稳定的化学能能转换转换转换转换光光反反应应暗暗反反应应图图中中的的A、B表表示示色色素素，请请问问它它们们分分别别代代表表什什么么色色素素？以以及各自有何作用？及各自有何作用？ （一）光能转换成电能（一）光能转换成电能A：作用中心色素作用中心色素B：天线色素天线色素天线色素天线色素种类种类作用作用作用中心作用中心色素色素种类种类作用作用绝大多数叶绿素绝大多数叶绿素a及及全部叶绿全部叶绿素素b、胡萝卜素胡萝卜素和和叶黄素叶黄素吸收吸收、传递传递光能光能少数少数处于处于特殊状态特殊状态的的叶
4、绿素叶绿素a吸收、转换吸收、转换光能光能（一）光能转换成电能（一）光能转换成电能叶绿体中的叶绿体中的类囊体薄膜类囊体薄膜上上色素色素的的分类分类：（一）光能转换成电能（一）光能转换成电能特殊状态的叶绿素特殊状态的叶绿素a a，在光的照射下发生了在光的照射下发生了什么变化？什么变化？特殊状态的叶绿素特殊状态的叶绿素a a是怎么失去电子的？是怎么失去电子的？ 天线色素将吸收的天线色素将吸收的光能光能，传递给作，传递给作用中心色素用中心色素少数特殊状态的叶绿素少数特殊状态的叶绿素a a，这使叶绿素这使叶绿素a a被激活被激活，失去电子失去电子( (e e) )。失去电子，又得到电子失去电子，又得到电
5、子（一）光能转换成电能（一）光能转换成电能失去电子的叶绿素失去电子的叶绿素a a从哪里夺取电子？从哪里夺取电子？ 从从水分子水分子中夺取电子，使水分子中夺取电子，使水分子氧氧化化生成生成氧分子氧分子和和氢离子氢离子( (H H+ +) )。试写出水分子光解的反应式？试写出水分子光解的反应式？2 2H H2 2O O O O2 2 + + 4H 4H+ + + + 4e 4e- -失去电子的叶绿素失去电子的叶绿素a a是什么性质？是什么性质？ 叶绿素叶绿素a失去电子后，变成一种失去电子后，变成一种强氧强氧化剂化剂，需要，需要获得电子获得电子，才能，才能恢复稳态恢复稳态。（一）光能转换成电能（一）
6、光能转换成电能脱离叶绿素脱离叶绿素a a的电子去哪里了？的电子去哪里了？ 脱离叶绿素脱离叶绿素a a的电子，经过的电子，经过一系列一系列的传递的传递，最后最后传递给一种传递给一种带正电荷带正电荷的有机的有机物物 NADPNADP+ +。最终的电子供体和电子受体分别是？最终的电子供体和电子受体分别是？电电子供体：子供体：H H2 2O O电子受体：电子受体：NADPNADP+ +（一）光能转换成电能（一）光能转换成电能综上所述，光能是怎样转换成电能的？综上所述，光能是怎样转换成电能的？ 在光的照射下，少数处于特殊状态的在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素叶绿素a，连续不断地丢失电子和获得电子连
7、续不断地丢失电子和获得电子，从而形成从而形成电子流电子流，使光能转换成电能。，使光能转换成电能。类囊体类囊体类囊体类囊体（二）电能转换成活跃的（二）电能转换成活跃的 化学能化学能光光光光光光光光O2H2OeH+NADP+NADPHADP+PiATP2 2H H2 2O OO O2 2+ +4H4H+ + +4e4e- - ，水的光解产生的电子和，水的光解产生的电子和氢离子最终传递给什么物质，并生成了什氢离子最终传递给什么物质，并生成了什么物质？尝试写出物质变化的反应式。么物质？尝试写出物质变化的反应式。 在电子传递过程中还形成了什么物质？在电子传递过程中还形成了什么物质？ 写出其反应式。写出其
8、反应式。（二）电能转换成活跃的（二）电能转换成活跃的 化学能化学能NADP+ + 2e + H+ NADPH酶酶酶酶酶酶酶酶ADP + Pi + 能量能量(电能电能) ATP电能转换成的活跃的化学能，贮存在什么电能转换成的活跃的化学能，贮存在什么物质中？物质中？贮存在贮存在NADPHNADPH 和和 ATP ATP 中中活跃的化学能意味着什么活跃的化学能意味着什么? 意味着能量很容易释放，供暗反意味着能量很容易释放，供暗反应阶段合成有机物利用。应阶段合成有机物利用。（二）电能转换成活跃的（二）电能转换成活跃的 化学能化学能NADPHNADPH除了是携带一定能量的物质外，还除了是携带一定能量的物
9、质外，还具有什么性质？具有什么性质？NADPHNADPH是是强还原剂强还原剂。NADPHNADPH用来还原什么？用来还原什么？ NADPHNADPH在暗反应中可将在暗反应中可将COCO2 2最终还最终还原成糖类原成糖类等有机物，自身则氧化成等有机物，自身则氧化成NADPNADP+ +，继续接受脱离叶绿素继续接受脱离叶绿素a a的电子。的电子。（二）电能转换成活跃的（二）电能转换成活跃的 化学能化学能条件：条件：过程：过程：场所：场所：光反应光反应2 2H H2 2O O O O2 2+ +4H4H+ + +4e4e- -光光光光色素色素色素色素光光、色素色素、酶酶叶绿体的叶绿体的囊状结构囊状结
10、构（类囊体类囊体）薄膜薄膜水的光解：水的光解：NADPH的形成：的形成：ATP的形成：的形成：暗反应暗反应ADP ADP + Pi + 电电能能 ATPATP 酶酶酶酶（活跃化学能）（活跃化学能）（活跃化学能）（活跃化学能）NADP+2e+H+ NADPH酶酶酶酶条件：条件：过程：过程：场所：场所：暗反应暗反应多种多种酶酶参与催化、参与催化、ATPATP 、NADPHNADPH叶绿体的叶绿体的基质基质COCO2 2的固定：的固定：COCO2 2的还原：的还原：CO2NADPHNADP+ATPADP+Pi（CH2O）酶酶C52C3（三）活跃的化学能转换（三）活跃的化学能转换 成稳定的化学能成稳定
11、的化学能ATPATP和和NADPHNADPH参与暗反应阶段的什么过程的参与暗反应阶段的什么过程的反应？反应？C3的还原的还原在此过程中能量形式发生了什么变化以及场在此过程中能量形式发生了什么变化以及场所在哪？所在哪？活跃的化学能活跃的化学能 稳定的化学能稳定的化学能发生在：发生在：叶绿体基质叶绿体基质光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换光光光光光光光光O2H2OeH+NADP+NADPHADP+PiATP(CH2O)CO2反应阶段反应阶段能量变化能量变化物质变化物质变化光反应光反应暗反应暗反应光能光能转化成转化成电能电能水在光下分解水在光下分解电能电能转换成转换成活跃活跃的化学能的化学能N
12、ADPHNADPH的形成的形成ATPATP的形成的形成CO2的固定的固定CO2还原及糖类还原及糖类等有机物的形成等有机物的形成活跃的化学能转活跃的化学能转换成换成稳定化学能稳定化学能光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换1 1、在光合作用中，光能转换成电能时，电子、在光合作用中，光能转换成电能时，电子来自来自_，最终传递给，最终传递给 。2 2、在光合作用中，电能转换成的活跃的化学、在光合作用中，电能转换成的活跃的化学能，是指储存在能，是指储存在 中的化学能。中的化学能。3 3、在光合作用中，二氧化碳被固定时，既要、在光合作用中，二氧化碳被固定时，既要接受接受 释放的能量，释放的能量，又要被
13、又要被_还原。还原。练习练习水水NADPNADP+ +，ADPADP和和PiPiNADPHNADPH和和ATPATPNADPHNADPHNADPHNADPH和和ATPATP练习练习4 4、在光照条件下，某些色素能够吸收并传、在光照条件下，某些色素能够吸收并传递光能，将光能传递给少数叶绿素递光能，将光能传递给少数叶绿素a a，这时，这时，叶绿素叶绿素a a分子所处的状态为分子所处的状态为 （ ） A A、被抑制、得到电子被抑制、得到电子 B B、被激发、得到电子被激发、得到电子 C C、被抑制、失去电子被抑制、失去电子 D D、被激发、失去电子被激发、失去电子 D练习练习5 5、在光合作用过程中
14、，碳同化伴随的能量、在光合作用过程中，碳同化伴随的能量变化是变化是 （ ） A A、将将ATPATP和和NADPHNADPH中活跃的化学能，转中活跃的化学能，转换成贮存在有机物中稳定的化学能换成贮存在有机物中稳定的化学能 B B、光能转换为电能光能转换为电能 C C、电能转换为活跃的化学能电能转换为活跃的化学能 D D、光能转换为活跃的化学能光能转换为活跃的化学能 A练习练习6 6、光合作用过程中，不在叶绿体基粒囊状、光合作用过程中，不在叶绿体基粒囊状结构的薄膜上进行的是结构的薄膜上进行的是 （ ） A A、 NADP NADP变为变为NADPHNADPH B B、氧气的生成氧气的生成 C C
15、、ADPADP转变为转变为ATP ATP D D、COCO2 2的固定和还原的固定和还原 D7 7、甲、乙两个密闭的玻璃钟罩内，分别喂养同、甲、乙两个密闭的玻璃钟罩内，分别喂养同样小鼠各一只，和长势良好的同样绿色植物各样小鼠各一只，和长势良好的同样绿色植物各一盆。与甲罩不同的是，乙罩内多了一杯氢氧一盆。与甲罩不同的是，乙罩内多了一杯氢氧化钙溶液。两玻璃罩同在阳光下培养一段时间化钙溶液。两玻璃罩同在阳光下培养一段时间后，甲、乙两个钟罩内的小鼠和植物各发生了后，甲、乙两个钟罩内的小鼠和植物各发生了什么变化？分析产生此现象的原因。什么变化？分析产生此现象的原因。练习练习甲罩内的小鼠活着，乙罩内的小鼠死亡。甲罩内的小鼠活着，乙罩内的小鼠死亡。原因是甲罩内的绿色植物能正常进行光合作原因是甲罩内的绿色植物能正常进行光合作用，而乙罩内的绿色植物因缺少原料（用，而乙罩内的绿色植物因缺少原料（COCO2 2）不能进行正常的暗反应，使小鼠缺氧死亡。不能进行正常的暗反应，使小鼠缺氧死亡。
