内容正文:
[教材知识梳理]
1.希尔实验
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,然后给予光照后观察
实验结果
①Fe3+被还原为Fe2+。②离体的叶绿体释放出了氧气
实验结论
一定程度上证明了光合作用在叶绿体中进行
2.叶绿体
(1)结构
(2)功能:绿色植物进行光合作用的场所。
(3)分布
①细胞内的叶绿体一般分布在细胞质膜与液泡之间的细胞质中。
②在光照较弱的情况下,叶绿体会汇集到细胞顶面,以最大限度地吸收光能。
③当光照强度很高时,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
(1)光反应阶段
场所
叶绿体的类囊体膜上
条件
必须有光、叶绿体中的光合色素和酶等
过程
①水的裂解:H2O2H++2e-+1/2O2
②NADP+的还原:NADP++H++2e-NADPH
③ATP的生成:ADP+Pi+能量ATP
能量转化
(2)暗反应阶段
场所
叶绿体基质
条件
有光或无光,需要多种酶参与
过程
①CO2的固定:CO2+C52C3
②C3的还原:2C3+[H](CH2O)+C5
能量转化
ATP和[H]中活跃化学能―→糖分子中的稳定化学能
(3)光合作用总反应式
(4)光合作用的概念: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。
4.化能合成作用
概念
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
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。
①实例:硝化细菌能将NH3氧化成亚硝酸,进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO3)。
②过程
a.2NH3+3O2―→2HNO2+2H2O+能量
b.2HNO2+O2―→2HNO3+能量
意义
对维持地球上的物质循环和能量的转换、流动也具有一定的作用
[微提醒] 光反应与暗反应的联系
(1)光反应为暗反应提供NADPH、ATP,暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi。
(2)没有光反应,暗反应无法长时间进行,没有暗反应,有机物无法合成。
[核心要点点拨]
1.光合作用概念分析
(1)场所:叶绿体。
(2)能量来源:光能。
(3)反应物:二氧化碳和水。
(4)产物:糖和氧气。
(5)实质:合成有机物,储存能量。
2.分析光合作用过程中的物质变化
(1)光合作用过程中O、C元素转移途径
(2)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向
(3)叶绿体中[H]、ATP、ADP和Pi的运动方向
①[H]和ATP:类囊体膜→叶绿体基质。
②ADP和Pi:叶绿体基质→类囊体膜。
3.总结条件骤变对相关物质含量变化的影响
下图中Ⅰ表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的还原,当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化。
[经典考题探究]
[典例] 根据光合作用过程示意图回答下列问题:
(1)图中Ⅰ为光反应阶段,Ⅱ为暗反应阶段,二者不仅同时进行,而且耦合在一起,共同完成光合作用过程。
(2)叶绿体中的光合色素吸收太阳能,将光能转换为化学能,形成了推动CO2和H2O合成糖的动力。
(3)暗反应有光无光都能进行,那么暗反应能较长时间在黑暗条件下进行吗?为什么?
提示:不能。因为在黑暗条件下不能进行光反应,暗反应缺少光反应提供的NADPH和ATP时不能进行。
(4)若用同位素18O标记H2O中的O,则能在光合作用的哪些物质中检测到18O?
提示:可在释放的O2中检测到18O。
(5)若用14C标记CO2中的C,请写出光合作用过程中14C的转移途径。
提示:14CO2―→14C3―→(14CH2O)、14CO2―→14C3―→14C5。
(6)夏季中午,气孔关闭后,会导致CO2供应不足,短时间内叶绿体中C3和C5的含量会发生怎样的变化?
提示:C3减少,C5增多。
[层级训练评价]
(一)澄清概念
1.判断下列叙述的正误
(1)希尔反应是离体叶绿体在适当条件下发生水的光解产生O2的化学反应(√)
(2)光合作用释放的O2来源于CO2和H2O(×)
(3)光反应和暗反应不仅同时进行,而且耦合在一起,共同完成光合作用过程(√)
(4)在光反应阶段中,能量由光能转换成电能,再由电能转换为化学能,只储存在ATP中(×)
(5)卡尔文循环就是将CO2、ATP和NADPH转变为葡萄糖的复杂生化反应(×)
(6)化能合成作用区别于光合作用的关键是能量来源不同,其能量来源于有机物中的化学能(×)
(二)落实知能
2.科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的碳原子的转移途径,该碳原子的转移途径是( )
A.CO2→C3→糖类 B.C