1、第2节 光合作用光能的捕获和转换 第2课时 绿色植物光合作用的过程 为了提高空气质量，人们常常在客厅或者卧室等处摆放一些花卉等绿色植物。绿色植物是如何更新周围 环境中空气的呢？对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能 1.能初步用结构和功能观说明叶绿体是光合作用的场所。（生命观念）2.用物质和能量观，阐明光合作用过程。（生命观念）3.分析归纳，比较光反应和暗反应
2、。（科学思维）体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂1证明实验(1)实验过程：1937年前后，英国科学家希尔在研磨绿叶后制取_，并向悬液中加入_，然后给予光照后观察。(2)实验现象：Fe3被还原为_。离体的叶绿体_。(3)实验结论：一定程度上证明了_。(4)该实验意义：使光合作用的研究从_水平进入到了_水平。一、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 草酸铁Fe2释放出了O2 叶绿体悬液光合作用在叶绿体中进行器官(叶片)细胞器(叶绿体)2在普通光学显微镜下，叶绿体是_观察到的细胞器。3光照强度对叶肉细胞中叶绿体分布的影响(1)细胞内的叶绿体一般分布在_与_之间的细胞质中。(2
3、)在光照较弱的情况下，叶绿体会汇集到_，以最大限度地吸收光能，保证_的光合作用。(3)当光照强度很高时，叶绿体会移动到_，以避免强光的伤害。最容易细胞质膜液泡细胞顶面高效率细胞侧面【例1】下列关于参与光合作用的叶绿体说法，正确的是()A.1937年前后，英国科学家希尔的实验使光合作用的研究从器官水平进入了细胞器水平 B.当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞顶面 C.叶绿体中的色素分布在基质中 D.光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中 A 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，B错误；叶绿体中的色素分布在类囊体膜上，C错误；类囊体膜上和叶绿体基质中都有，D错误。二、光合作用
4、过程 1光反应(1)场所：_(_和与光反应有关的酶就分布在_)。(2)条件：_等。叶绿体的类囊体膜上 光合色素类囊体膜上光、光合色素和酶(3)过程：在类囊体膜上，_等光合色素_。水裂解释放O2，并将电子传递给某些_。电子传递：光合色素吸收光能，使某些_分子(接受了最初由_传递而来的电子)受到激发_，电子在不同的物质(_)之间传递。叶绿素吸收光能基态叶绿素分子基态叶绿素水的裂解释放电子电子传递体ATP和NADPH的形成：_(_)接受电子被还原成_(_，常表示为_，在暗反应阶段发挥作用)，能量也由光能转换为_，再由_转换为化学能，储存在_和_中。在光反应中，_，_，电子传递，ATP和NADPH的形
5、成是_，共同完成光反应，即将_最终转换为_并产生O2。NADP还原型辅酶NADPH 还原型辅酶H 电能电能ATP NADPH 光合色素吸收光能水裂解释放O2耦合在一起的太阳能化学能2暗反应(1)场所：_。(2)发现者：_及其研究团队。(3)条件：_等。叶绿体基质卡尔文CO2、ATP、NADPH和酶(4)过程：暗反应又称为_，简单地说，_就是将_、_和_转变为_(一种三碳糖)的复杂生化反应。CO2的固定：绿叶细胞从外界吸收的_进入叶绿体基质，与细胞中的一种_(C5)结合，形成两个_(C3)。卡尔文循环卡尔文循环CO2ATP NADPH 磷酸丙糖CO2五碳化合物三碳化合物 C3的还原：在_的催化下
6、，_接受光反应阶段提供的_和_，经过一系列_，部分转变为_，另一部分又形成_，继续参与_。暗反应是由_催化的一系列复杂的_。在这一过程中，将光反应过程中形成的_中的化学能，转化为储存于_。有关酶C3物质能量生化反应糖类C5 CO2的固定酶生化反应ATP和H 糖分子中的化学能1.在无光条件下，暗反应能否长期进行？提示：不能。因为无光条件下，光反应不能进行，光反应的产物ATP和H减少，不能满足暗反应的需求，暗反应终将停止。2.若暗反应停止，光反应能否持续进行？提示：不能，若暗反应停止，光反应产生的ATP和H积累过多，将抑制光反应的进行。3.科学研究表明，光合作用的产物除糖类和O2外，还有蛋白质和脂
7、肪等。如何用实验证明这种观点？提示：用14C标记参加光合作用的CO2，测定含14C的产物中是否有蛋白质、脂肪等。对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。3光合作用过程示意图(1)图中为_阶段，为_阶段，二者不仅同时进行，而且_，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_，形成了_。光反应暗反应耦合在一起光能转换为化学能推动CO2和H2O合成糖的动力4光合作用(1)概念：光合作用是绿色植物细胞中的_从太阳光中_，并将这些能量在_转变为_的过程中，_为糖分子中_的过程。(2)总反应式 _。叶绿体捕获能量CO2和H2O 糖与O2转换并储存化学能CO2H2
8、O光能叶绿体(CH2O)O2(3)意义 光合作用是一项复杂的_过程，也是一个_转变为_的重要途径。光合作用对地球表面的_、大气组成、_乃至所有生物的_，人类的生产和生活都有至关重要的意义。能量转换无机物有机物生态面貌生物进化生存5化能合成作用(1)概念：通过_外界环境中的_获得的_来合成_，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_、硫细菌和_等。(3)意义：对维持地球上的_和_、流动也具有一定的作用。氧化无机物化学能有机物硝化细菌铁细菌物质循环能量的转换【归纳提升】1.光反应和暗反应区别和联系 光反应阶段暗反应阶段（碳反应）场所条件物质变化能量
9、变化联系项目 叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质 光、色素、酶 多种酶 2H2O O2+4NADPH ADP+Pi+能量ATP 光能ATP、NADPH中的化学能 ATP、NADPH中的化学能糖类中的化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH 暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料 2C3 CO2+C52C3 NADPH(CH2O)+C5 ATP 过程 对光反应和暗反应的区别和联系进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。讨论：叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化 条件 C3 C5 NADPH和ATP(CH2O)停止光照 CO2供应不变 光照
10、不变 停止CO2供应 增加 减少 增加 减少 减少 减少 减少 增加 光能 H2O CO2 还 原（CH2O）叶绿体 色素 供氢 酶 供能 多种酶参加催化 2C3 C5 固定 ADP+Pi ATP 酶 水在光下分解 O2 C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反。对改变某一条件光合作用中各物质的变化进行分析归纳，体现了科学思维的核心素养。【归纳提升】2.光合作用过程中的物质变化(1)光合作用过程中C、O元素转移途径 H2O 光反应 18O2 NADPH 暗反应 （CH2O）+H2O 14CO2 固定 14C3（14CH2O）14C3 14C5 对光合作用过程中元素的转移进行分析归纳，体
11、现了科学思维的核心素养。(2)叶绿体中H、ATP、ADP和Pi的运动方向 H和ATP：类囊体膜叶绿体基质。ADP和Pi：叶绿体基质类囊体膜。【归纳提升】3.光合作用和化能合成作用的异同 项目 光合作用 化能合成作用 不同点 生物类型 绿色植物和光合细菌 硝化细菌等 能量来源 光能 体外物质氧化释放的化学能 相同点 代谢类型 自养需氧型 物质变化 将无机物转化为储存能量的有机物 对光合作用和化能合成作用的异同点进行比较，体现了科学思维的核心素养。【例2】下图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述中正确的是()A该反应的场所是类囊体的薄膜 BC3生成C6H12O6需要H、ATP和多种酶 C提高温
12、度一定能促进C6H12O6的生成 D无光条件有利于暗反应进行 图示过程为暗反应的过程，它发生在叶绿体的基质中，C3的还原过程需要光反应为之提供ATP、H，所以在有光状态下反应进行更为有利，而且此过程中需要酶的参与，温度会影响酶的活性，温度越适宜反应越快。B 物质变化 能量变化 反应场所 光合作用过程 光反应 暗反应 光能 活跃的化学能 CO2+C5C3 C3(CH2O)+C5 水O2+NADPH ADP+PiATP 依 据 1.科学家用14C标记二氧化碳，发现碳原子在植物体内的转移途径是()A二氧化碳叶绿素葡萄糖 B二氧化碳ATP葡萄糖 C二氧化碳五碳化合物葡萄糖、三碳化合物 D二氧化碳三碳化
13、合物葡萄糖、五碳化合物 D 二氧化碳用于光合作用的暗反应，首先二氧化碳和五碳化合物结合，一分子CO2被固定后，形成两分子的三碳化合物，然后三碳化合物在光反应提供的ATP和NADPH的作用下一部分还原成糖类等有机物，另一部分重新转变成五碳化合物。综上所述，D符合题意，A、B、C不符合题意。2.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是()A叶绿体的类囊体薄膜上进行光反应和暗反应 B叶绿体的类囊体薄膜上进行暗反应，不进行光反应 C叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应 D 光反应是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的，该过程必须在有光的条件下才能进行；暗
14、反应是在叶绿体基质中进行的，该过程有光无光均可。故选D。3.在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是（）A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升 C.绿光,H下降 D.绿光,C5上升 C 叶绿体中的色素主要吸收利用的可见光是红光和蓝紫光等，吸收的绿光很少，因此与同等强度的白光相比，红光下植物光合效率更高，而绿光下则光合效率非常低。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光，吸收的绿光很少。将白光改为光照强度相同的红光，光反应增强，叶绿体内产生的ATP和H增多，C3的还原增加，导致未
15、被还原的C3减少，故A、B项错误；将白光改为光照强度相同的绿光，光反应减弱，叶绿体内产生的ATP和H减少，C3的还原量降低，导致C5减少，故C项正确、D项错误。4.（2020年天津等级考）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（）A产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质 B该反应体系不断消耗的物质仅是CO2 C类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原 D与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素 A 乙醇酸是在光合作用暗反应阶段产
16、生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。5.如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题(以下问题均用图中字母或相应文字回答)：(1)甲指光合作用的 ，乙指光合作用的 。(2)在炎热夏季中午，植物的“午休”现象 发生的直接原因是 的供给不足。(3)在该过程中具有还原性的是 。若CO2停止供应，首先增加的是 。(4)能量转换的过程是光能 。(5)请写出光合作用的总反应式：请写出E生成F的反应式：。(6)在D中，含量最少的是 ，含量最多的是 。甲表示光反应阶段，乙表示暗反应阶段；A是水，B是氧气，C是H，D是色素分子，E是ATP，F是ADP和Pi，H是二氧化碳，I是五碳化合物，J是三碳化合物，L是有机物。光反应阶段暗反应阶段CO2CIE(ATP)中活跃的化学能L(有机物)中稳定的化学能CO2H2O-(CH2O)O2光能 叶绿体 ATP-ADPPi能量胡萝卜素叶绿素a酶 昨天是已经走过的，明天是即将走过的，唯有今天正在走过
