2019-2020学年中图版生物必修一讲义：第3单元第2章第3节光能的捕获和利用Word版含答案

第三节光能的捕获和利用

学习目标1■掌握光合作用的过程及光反应与暗反应的联系。（重点）2■影响光合作用强度的环境因素。（重难点）

、光合作用的早期研究

1. 概念

场所：叶绿体

反应物：二氧化碳和水能量来源：太阳光能产物：有机物和氧气宀工合成有机物

光合作用

实质 '储存能量

.极细光束照射〉

好氧细困集中在

叶绿体照光部位附近

'完全曝光一好氧细菌集中在叶

绿体

1所有受光部位周围

佃41年鲁宾和

卡门

C1"^—nf-~

[K

光合作用释放的氧气全部来

自于水

、叶绿体的结构

1 •叶绿体膜是由［a］外膜和［b］内膜共同组成，是双层膜。

2. 每个［c］基粒是由数十个类囊体组成的，它们之间还有基质类囊体与基粒的类囊体相连。其膜上分布有与光反应有关的色素和酶。_

3. ［d］基质内含有与暗反应有关的酶及少量DNA和RNA

三、光合作用过程

(2) 场所：类囊体膜。

(3) 过程

绝大塞数措列紧密的色盍

哦收传递光能

,, 厂九DF+Pi

特殊狀态的I樹粘斯？•(

广" 、X ATP

k NADP'f^iWH) _

'他Kill还廉刪辅酶站

«'叶绿素a：主要吸收红

光

.叶绿素b'和蓝紫色

「胡萝卜素［主要吸收

〔叶黄素'蓝紫色

叶绿体中

4

的色素

叶绿素

类胡萝卜素

担

码

.

■

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(4) 能量变化：光能一- --丸舌跃化学能

(5) 物质变化

光

① 2H2O ----- -O2 + 4H + 4e

酶——

酶

②ADP+ Pi + 能量--- > ATP

酶

③NADP + + 2e+ H +--- >NADPH

2 •暗反应

(1)条件：不需光，但需CO2

⑵场所：叶绿体基质。

⑶过程

①二氧化碳的固定: CO 2 + C5 >2C3O

②C3的还原

ATP和多种酶

2C3 ------------------- > (CH2O) + C5

NADPH

(4)能量变化：活跃化学能一-稳定化学能。

3. 光合作用总反应式

光能

CO2+ H2O ------- > (CH2O) + O2O

叶绿体

四、影响光合作用的因素

影响光合作用的因素较多，如光照强度、CO乙浓度、温度、无机盐、水分、

叶龄等。

五、叶绿体色素的提取与分离(实验)

1. 实验原理

(1) 色素提取的原理

叶绿体中的色素都是有机物，能溶解于丙酮等有机溶剂中，形成色素溶液，把色素从生物组织中提取出来。

(2) 色素分离的原理

①叶绿体中的色素能够溶解在层析液中，但溶解度各不相同。

② 随着层析液在滤纸条上扩散，溶解度大的色素分子随层析液在滤纸条上扩 散得快；

反之则慢，因此不同的色素就在滤纸条上扩散分开，形成不同的色素带

2. 实验步骤

步骤

①选取新鲜叶片：色素含量高

将研磨液迅速倒入基部垫有

时用棉塞塞紧试管口

①层析液不能没及滤液细线：防止色素溶

于层析液中

为层析液中的丙酮、苯等有毒性）

光合作用的早期研究

探讨1：萨克斯实验中，实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间，其目的是 什么？遮光组和曝光组哪一组为实验组？哪一组为对照组？此实验除了能证明光 合作用的产物有淀粉外，还能说明什么问题？

色素提

②加入少许石英砂和碳酸钙粉：使研磨充 分、保护色素

③加入2mL 丙酮：溶解、提取色素

单层尼龙布的玻璃漏斗中过 试管口加棉塞：防止溶剂挥发，并充分溶 滤，滤液收集到试管中，及

解色素

剪去两角：防止层析液在滤纸条的边缘处 扩散过快

画滤液细线 画得细、齐、直；重复画

②盖上培养皿是为了防止层析液挥发 （因 观察与 分析

f 如度

她

较少

分离色

上

下

提示：实验前先要把植物在黑暗中放置一段时间的目的是消耗掉叶片中的淀 粉，以免影响实验结果；实验中改变条件的是实验组 ，因此曝光组为对照组，遮

光组为实验组；此实验还能说明光合作用需要光照。

探讨2：鲁宾和卡门实验采用的实验方法是什么？第一组和第二组有没有实验 组和对照组的区别？

提示：同位素标记法；没有实验组和对照组的区分 ，属于相互对照。

探讨3：卡尔文往小球藻培养液中通入14CO 2后，分别给予小球藻不同时间的 光照，然后用热酒精杀死小球藻，分别测定不同光照时间下，小球藻中的放射性 物质，结果如下：

(1) 卡尔文用热酒精杀死小球藻的目的是什么？

提示：目的是使酶失活，终止小球藻的光合作用及其他代谢过程。

(2) 根据实验结果分析光合作用过程中 CO 2首先固定在哪一种化合物中? 提示：三碳化

合物。

(3) 光合作用产生的糖类物质还能转化为哪些物质？ 提示：氨基酸、有机酸等。 ［归纳总结］ 1. 普里斯特利的实验

(2)实验分析

①缺少空白对照，实验结果说服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置 于玻璃罩内，作为空白对照。

②没有认识到光在植物更新空气中的作用

，而将空气的更新归因于植物的生

③由于当时科学发展水平的限制，没有明确植物更新气体的成分。

(1)实验过程及现象

密闭玻璃罩+绿色植物+

'蜡烛：不易熄灭

J 、鼠：不易窒息死亡