3.2光合作用——光能的捕获和转换知识清单2023-2024学年高一上学期生物苏教版必修1

新教材 苏教版 生物必修第一册第三章第二节 知识点清单 第三章　细胞中能量的转换和利用 第二节　光合作用——光能的捕获和转换 一、解开光合作用之谜 时间 人物 实验方法或过程 结论 1627年 海尔蒙特 采用了定量研究的方法 树木只要有水，就能生长发育 1779年 英格豪斯 把带叶的枝条放入水里，发现绿叶只在阳光下产生气体，在黑暗处不产生气体 后来，人们明白了空气的组成后，才确定绿叶在阳光下放出的气体是O2 1864年 萨克斯 采用碘蒸气处理叶片的方法 叶片在光下能产生淀粉 19世纪 60年代 — 利用光学仪器 光合作用中利用的光与叶绿素吸收光能有关 1941年 鲁宾和卡门 运用同位素标记法 光合作用释放的O2来自水 1948年 卡尔文 用14C标记CO2，追踪光合作用中碳元素的行踪 CO2被用于合成糖类等有机物的途径——卡尔文循环 二、叶绿体与光能的捕获 1. 恩格尔曼的实验 (1)实验方法和结果 实验材料 实验条件 实验过程 实验现象 水绵+好氧细菌 无空气的黑暗环境 用极细的光束照射水绵 细菌聚集在被光束照射到的叶绿体部位 光下 — 好氧细菌的聚集现象消失，它们分布于叶绿体所有的受光部位 透过三棱镜的光照射 让不同颜色的光投射到水绵的带状叶绿体上 在红光区和蓝光区的叶绿体部位聚集了大量的好氧细菌 (2)实验结论：叶绿体中含有能有效地吸收利用红光和蓝光的物质，这些物质吸收的光与绿叶在光下产生氧气有关。 2. 光合色素 (1)分布：叶绿体中的类囊体膜上。 (2)种类与吸收光谱 种类 吸收光谱 叶绿素 叶绿素a 主要吸收蓝紫光和红光 叶绿素b 类胡萝卜素 胡萝卜素 主要吸收蓝紫光 叶黄素 注：类胡萝卜素还有保护叶绿素免遭强光伤害的作用。 (3)作用：光合色素能吸收大部分的可见光用于光合作用，但对绿光吸收最少，大部分绿光被反射出来，因而叶片呈现绿色。 3. 提取和分离叶绿体中的光合色素 三、绿色植物光合作用的过程 1. 英国科学家希尔的实验 (1)实验过程：在研磨绿叶后制取叶绿体悬液，并向悬液中加入草酸铁，给予光照后观察。 (2)实验现象：Fe3+被还原为Fe2+，离体的叶绿体释放出了O2。 (3)实验结论：一定程度上证明了光合作用在叶绿体中进行。 (4)实验意义：使光合作用的研究从器官(叶片)水平进入了细胞器(叶绿体)水平。 2. 叶绿体的分布：叶绿体一般分布在细胞质膜与液泡之间的细胞质中。在光照较弱的情况下，叶绿体会汇集到细胞顶面，最大限度吸收光能；在光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害。 3. 光合作用的过程 光反应 暗反应(碳反应) 条件 光、色素、酶、水、ADP、Pi等 CO2、ATP、NADPH、酶等 场所 叶绿体的类囊体膜 叶绿体基质 物质 变化 ①水的光解：H2OO2+H+ ②NADP+的还原： NADP++H+NADPH ③ATP的合成：ADP+PiATP ①CO2的固定：CO2+C52C3 ②C3的还原： 2C3C5+(CH2O) 能量 变化 光能→电能→化学能(储存在 ATP和NADPH中) 化学能→储存于糖分子中的化学能 联系 ①光反应为暗反应提供ATP、NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+； ②没有光反应，则暗反应无法进行，没有暗反应，则有机物无法合成； ③光反应是暗反应的物质和能量准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段 特别提醒     (1)在光反应中，光合色素吸收光能，水裂解释放O2，电子传递，ATP和NADPH的形成是耦合在一起的，共同完成光反应。 (2)暗反应又称为卡尔文循环，简单地说，卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖(一种三碳糖)的复杂生化反应。 4. 绿色植物的光合作用：光合作用是绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。 5. 总反应式：CO2+H2O (CH2O)+O2。 四、化能合成作用 1. 概念：一些微生物通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物，这种制造有机物的方式，称为化能合成作用。 2. 生物类型：自然界中的一些微生物，如土壤中的硝化细菌、硫细菌和铁细菌等。 3. 意义：对维持地球上的物质循环和能量的转换、流动具有一定的作用。 五、光合色素的提取与分离 1. 实验操作过程中 的注意事项及原因分析 过程 注意事项 操作目的 提取色素 选材 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高 实验试剂 加无水乙醇 溶解色素