第三章 第五节 第2课时

第2课时 光反应和碳反应、光照对光合作用的影响

个看似简单的氧化还原反应的呢？叶绿体中的色素在光合作用过程中有没有作用？有何作用？光如何起作用？物质如何转变？能量为何这么转变？……带着这些问题：我们一起来学习光合作用的过程。

方式二 通过前面的学习我们知道，叶绿体是植物进行光合作用的场所。叶绿体之所以有此功能，这与它的结构是密不可分的。根据下面有关叶绿体的知识来回答几个问题。

(1)叶绿体是植物进行光合作用的场所，你知道叶绿体的形态和结构吗？

(2)叶绿体中的色素存在于什么部位？它的功能是什么？

(3)与光合作用有关的酶存在于叶绿体的哪些部位？光反应和碳反应是如何进行的？

一、光反应和碳反应

1．光反应

(1)过程

①光能被吸收并转化为ATP 和NADPH 中的化学能。

②水在光下裂解为H ＋

、O 2和电子。

③水中的氢(H ＋＋e －)在光下将NADP ＋还原为NADPH 。

(2)场所：类囊体膜中。

(3)反应物：H 2O 、ADP 、Pi 、NADP ＋等。

(4)生成物：O 2、NADPH 、ATP 等。

(5)条件：色素、光、酶。

(6)能量变化：光能→A TP 与NADPH 中的化学能。

2．碳反应

(1)过程

①CO 2的固定：CO 2＋RuBP →2三碳酸分子。

②2三碳酸分子――→还原2三碳糖。

(2)场所：叶绿体基质。

(3)反应物：CO2、A TP、NADPH 等。

(4)产物：三碳糖

(5)能量变化：ATP、NADPH中的化学能―→三碳糖中的化学能。

3．联系：光反应为碳反应提供NADPH、A TP，碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，如图所示。

归纳总结光反应与碳反应的比较

比较项目光反应碳反应

场所类囊体膜叶绿体基质

时间短促，以微秒计较缓慢

条件光、色素、酶、水多种酶、CO2、NADPH、ATP

过程利用光能使水光解产生O2，同时产生ATP

和NADPH

将CO2还原为糖的一系列反应

物质变化①水的光解：H2O――→

光

叶绿体

2H＋＋2e－＋

1

2O2

②ATP的合成：ADP＋Pi＋能量――→

酶

ATP

③NADPH的合成：NADP＋＋H＋＋2e－

――→

酶

NADPH

①CO2的固定：CO2＋RuBP――→

酶

2个

三碳酸分子

②三碳酸分子的还原：

2个三碳酸分子――――――→

ATP、NADPH

酶

2个三碳

糖

③RuBP的再生：三碳糖――→

酶

RuBP

能量变化光能―→A TP、NADPH中活跃的化学能活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能

完成标志O2释放、A TP和NADPH的生成糖类等有机物的生成

联系光反应能为碳反应提供ATP、NADPH、碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP＋。二者紧密联系，缺一不可

示意图

例1(2019·绍兴3月模拟)如图为光合作用的过程示意图，①②表示光合作用的场所，a、b 和c表示物质。

请回答下列问题：

(1)①的名称是________，其膜上含镁的色素主要吸收________光。

(2)水在光下裂解，除图中所示的产物外，还有________，这些物质会被________接受，其在卡尔文循环中将CO 2还原为________，此过程中还伴随着________的贮存。

(3)在供给C 18O 2极短时间后，除了糖类物质含有18O 以外，从另一种光合产物________中也应当能够检测到18O 。

答案 (1)类囊体 红光和蓝紫 (2)H ＋和电子 NADP ＋ 糖(或三碳糖或三碳糖磷酸) 能量

(3)水

解析 (1)①中进行的是光反应，场所是类囊体，其膜上含镁的色素是叶绿素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。(2)水的光解产物有氧气、H ＋和电子，H ＋和电子会被NADP ＋接受，形成NADPH ，其在三碳酸分子还原过程中供能和作为还原剂，将三碳酸分子还原为三碳糖磷酸，此过程中还伴随着能量的贮存。(3)在供给C 18O 2极短时间后18O 的走向为：C 18O 2―――――――→

二氧化碳固定三碳酸分子――――――――→三碳酸分子还原

三碳糖和H 182O(碳反应阶段有水产生)。 思维启迪 对光反应与碳反应的认识

(1)光合作用中光反应和碳反应不是独立的两个阶段，而是息息相关的两个过程，没有光反应，碳反应也无法进行。

(2)光合作用的场所在真核生物中一定为叶绿体，在原核生物中主要为质膜。

(3)碳反应所需要的A TP 仅来自光反应，而不能由细胞呼吸提供。

(4)光合作用中，ATP 提供能量和磷酸基团；NADPH 提供能量和作为还原剂，也是氢的载体，提供氢。

(5)三碳糖或五碳糖(RuBP)组成元素中含有磷。

(6)CO 2中的C 进入三碳酸分子但不进入RuBP ，最后进入三碳糖，RuBP 中的C 不进入三碳糖，可以通过同位素示踪实验证明。

例2 (2019·浙江超级全能生模拟)下图为类囊体膜的部分结构和生理功能示意图。请据图回答相关问题：

(1)叶绿体内的很多类囊体堆叠起来的结构称为______。

(2)类囊体膜是植物进行________的场所，其上的色素吸收光能，并将光能转化为________，贮存在NADPH 和________中。

(3)a 物质是________，是水的裂解产物，经过一系列膜蛋白的传递后被NADP ＋

接受，NADP