【教育资料】第三章 第五节 第2课时学习专用

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

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 ＋同时还接受1个H＋形成NADPH，NADPH在三碳酸分子的还原过程中提供____________。若撤离光照，短时间内叶绿体中的RuBP含量将________。

答案(1)基粒(2)光反应化学能A TP(3)电子能量和氢下降

解析叶绿体内的许多类囊体堆叠起来形成基粒。类囊体膜上的色素能够吸收光能，在光反应阶段水被裂解为H＋、O2、电子，其中H＋、电子将NADP＋还原为NADPH，同时将光能转化为化学能贮存在ATP和NADPH中。在碳反应阶段，NADPH为三碳酸分子的还原提供能量和氢。若在光合作用过程中突然撤离光照，短时间内，三碳酸分子还原产生的RuBP减少，而RuBP与二氧化碳产生三碳酸分子正常进行，则叶绿体中的RuBP含量将下降。

拓展提升光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响

由于各种因素的变化，如温度变化、光强度变化、CO2浓度变化会影响三碳酸分子、RuBP、NADPH、ATP、三碳糖这些物质的含量，根据化学平衡原理分析，可以获得它们之间变化的关系。如下表：

1．光合速率(光合强度)

(1)含义：一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。

(2)表示方法：产生氧气量/单位时间或消耗二氧化碳量/单位时间。

2．影响光合速率的因素

(1)光强度：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加；当光强度升高到一定数值后，光强度再增加，光合速率也不会增加，此时的光强度称为光饱和点。