資源簡介

第2課時　綠色植物光合作用的過程
[學習目標]　1.闡明光合作用的過程和實質。2.明確光合作用的物質變化和能量轉換。3.了解化能合成作用。
1．葉綠體
(1)結構
(2)功能：綠色植物進行光合作用的場所。
(3)分布：一般分布在細胞質膜與液泡之間的細胞質中。在光照較弱時，匯集到細胞頂面，最大限度吸收光能；在光照強度很高時，移動到細胞側面，以避免強光的傷害。
2．光合作用的過程
(1)光反應階段
①場所：葉綠體的類囊體膜上。
②條件：必須有光、葉綠體中的光合色素和酶。
③過程
a．水的裂解：H2O2H＋＋2e－＋O2。
b．NADP＋的還原：NADP＋＋H＋＋2e－NADPH。
c．ATP的生成：ADP＋Pi＋能量ATP。
④能量轉化
(2)暗反應階段
①場所：葉綠體基質。
②條件：有光無光均可，需要多種酶參與。
③過程
a．CO2的固定：CO2＋C52C3。
b．C3的還原：2C3＋[H](CH2O)＋C5。
④能量轉化
ATP和[H]中的化學能→糖分子中的化學能。
(3)光合作用的概念：綠色植物細胞中的葉綠體從太陽光中捕獲能量，并將這些能量在CO2和H2O轉變為糖和O2的過程中，轉換并儲存為糖分子中化學能的過程。
(4)光合作用的總反應式：
CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
3．化能合成作用
(1)概念：通過氧化外界環境中的無機物獲得的化學能來合成有機物的方式。
(2)①實例：硝化細菌能將NH3氧化成亞硝酸，進而將亞硝酸氧化成硝酸。
②過程
a．2NH3＋3O2―→2HNO2＋2H2O＋能量。
b．2HNO2＋O2―→2HNO3＋能量。
(3)意義：利用上述過程中釋放的化學能，將CO2和H2O合成糖，以維持自身的生命活動。
判斷正誤
(1)暗反應包括CO2的固定和C3的還原，兩個階段都在葉綠體基質中進行(　　)
(2)葉綠體內色素主要分布在類囊體膜上，葉綠體基質中含有少量色素(　　)
(3)與光合作用有關的酶只分布在葉綠體類囊體膜上(　　)
(4)硫細菌、鐵細菌和藍細菌一樣都能進行光合作用(　　)
(5)化能合成作用區別于光合作用的關鍵是能量來源不同，化能合成作用能量來源于有機物中的化學能(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
一、分析光反應的過程
下圖表示光反應過程的簡化示意圖。回答下列問題：
(1)圖中所示生物膜的名稱？
提示　類囊體膜。
(2)光反應過程將水分解成哪些物質？
提示　O2、H＋和e－。
(3)e－最終的去向？
提示　被NADP＋接受形成NADPH。
(4)光反應過程中能量轉換的具體過程？
提示　光能轉化成電能，最終轉化為NADPH和ATP中活躍的化學能。
(5)圖中ATP合酶的作用有哪些？
提示　順濃度梯度運輸H＋，催化ADP和Pi合成ATP。
二、分析暗反應的過程
如圖所示，在卡爾文循環中，CO2轉變為磷酸丙糖(G3P)的過程分為CO2的固定、氧化還原反應和C5即二磷酸核酮糖(RuBP)的再生三個階段?；卮鹣铝袉栴}：
(1)CO2固定的實質？
提示　 一分子C5和CO2結合形成兩分子的C3。
(2)在氧化還原反應階段，需要來自光反應的物質有哪些？
提示　ATP和NADPH。
(3)卡爾文循環輸出的物質是什么？
提示　三碳糖(G3P)。
三、分析光合作用過程中元素的去向
如果給植物提供14CO2，光合作用中放射性依次出現在哪些物質中？
提示　依次出現在CO2、C3、(CH2O)中。
四、分析環境改變時光合作用相關物質含量的變化
適宜光照下的綠色植物，突然使光照強度減弱，短時間內葉綠體中NADPH、ATP、C5、C3的含量將如何變化？
提示　減少、減少、減少、增多。
1．光合作用過程中元素的去向分析
2．環境改變時光合作用各物質含量的變化分析
下圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化。
1．離體的葉綠體在光照下進行穩定光合作用時，如果突然中斷 CO2 氣體的供應，短時間內葉綠體中C3化合物與 C5 化合物相對含量的變化是(　　)
A．C3化合物減少，C5化合物增多
B．C3化合物增多，C5化合物增多
C．C3化合物減少，C5化合物減少
D．C3化合物增多，C5化合物減少
答案　A
解析　如果突然中斷CO2氣體的供應，二氧化碳的固定變弱，生成物C3化合物量減少，短時間內光照不變，產生的ATP和[H]不變，C3還原速率不變，故C3含量減少；二氧化碳固定過程C5化合物消耗減少，短時間內光照不變，產生的ATP和[H]不變，C3還原產生的C5不變，故剩余的C5化合物相對增多，A正確。
2．下圖表示某農作物葉肉細胞內光合作用的過程，已知在葉綠體類囊體膜上存在兩個不同的光系統：光系統Ⅰ(PSⅠ)和光系統Ⅱ(PSⅡ)，是以串聯的方式協同作用的。請回答下列問題：
(1)類囊體上的光合色素的作用是_______________________________________；
在提取葉綠體中的色素實驗中用到CaCO3的作用是_______________________________。
(2)結合圖分析光系統Ⅰ與___________有關(填寫光反應中的相關物質變化過程)。
(3)寫出圖中編號或字母所代表的過程或物質：②_______，F是具有催化作用的_________。
答案　(1)吸收、傳遞、轉化光能　防止葉綠體中葉綠素分子被破壞　(2)NADP＋的還原　(3)CO2的固定　ATP合酶
題組一　葉綠體的結構和功能
1．下列有關葉綠體中色素和酶的敘述，正確的是(　　)
A．光合作用所需的各種色素都分布在類囊體膜上
B．紙層析法得到的色素帶，位于最上層的是葉黃素
C．光合作用所需的各種酶都分布在葉綠體基質中
D．暗反應需要酶催化，光反應不需要酶的參與
答案　A
解析　紙層析法得到的色素帶，位于最上層的是胡蘿卜素，B錯誤；與光合作用有關的酶分布在葉綠體類囊體膜上和葉綠體基質中，C錯誤；光反應和暗反應均需要酶的催化，D錯誤。
2．圖甲為葉綠體結構模式圖，圖乙是圖甲部分結構放大后的示意圖。下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖甲所示結構主要通過內膜向內折疊增大膜面積
B．圖乙中的光合色素能有效吸收綠光使植物呈綠色
C．圖乙所示的膜結構位于圖甲結構中的①或③處
D．提取光合色素時常用無水乙醇作為溶劑
答案　D
解析　圖甲中的①②③④分別是葉綠體內膜、外膜、類囊體和葉綠體基質。圖甲結構為葉綠體，其主要靠類囊體疊合而成的基粒來增大膜面積，A錯誤；圖乙中的光合色素吸收綠光最少，綠光被反射出來使植物呈綠色，B錯誤；圖乙所示的膜結構上含有光合色素，所以是圖甲中③類囊體膜的放大圖，C錯誤；葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，因此常用無水乙醇作為提取色素的溶劑，D正確。
題組二　光合作用的過程
3．如圖表示綠色植物光合作用的光反應過程示意圖，其中物質X代表的是(　　)
A．C3 B．C5 C．(CH2O) D．O2
答案　D
4．(2022·江蘇揚州高一期末)科學家用14C標記的二氧化碳追蹤光合作用中碳原子的行蹤，結果為(　　)
A．CO2→ATP→糖類
B．CO2→葡萄糖→五碳化合物
C．CO2→三碳化合物→糖類
D．CO2→三碳化合物→五碳化合物→糖類
答案　C
5．為研究光反應中ATP產生的原理，有科學家進行如下實驗：將葉綠體類囊體置于pH為4的琥珀酸溶液后，琥珀酸進入類囊體腔，腔內的pH下降為4；然后把懸浮液的pH迅速上升為8，此時類囊體內pH為4，類囊體外pH為8，在有ADP和Pi存在時類囊體生成ATP。對實驗條件和結論分析正確的是(　　)
A．黑暗中進行，結果表明：H＋能通過自由擴散進入類囊體
B．光照下進行，結果支持：合成ATP的能量直接來自色素吸收的光能
C．黑暗中進行，結果支持：光反應使類囊體內外產生H＋濃度差，推動ATP合成
D．光照下進行，結果表明：光反應產生的[H]參與暗反應中C3的還原
答案　C
6．(2022·江蘇鹽城高一期末)下列有關光合作用的敘述，錯誤的是(　　)
A．光合作用所需的酶都分布在葉綠體基質中
B．分布在類囊體膜上的色素具有吸收光能的功能
C．光合作用過程中，光反應為暗反應提供ATP和NADPH
D．環境中CO2含量突然降低，葉肉細胞中C3化合物含量短期內會下降
答案　A
解析　與光合作用有關的酶存在于類囊體膜和葉綠體基質中，A錯誤；光反應過程能產生NADPH和ATP，NADPH和ATP可用于暗反應過程中C3的還原過程，C正確；環境中CO2含量突然降低，葉肉細胞中二氧化碳的固定減慢，三碳化合物的生成減少，短時間內其去路不變，最終導致三碳化合物的含量減少，D正確。
題組三　化能合成作用
7．如圖是某種細菌內發生的生化反應，據此判斷其新陳代謝類型是(　　)
A．自養厭氧型 B．異養厭氧型
C．自養需氧型 D．異養需氧型
答案　C
解析　通過圖示可以看出，該過程需要氧氣，同時能將水和二氧化碳合成為有機物，所以該生物為自養需氧型生物，C正確。
8．(2022·江蘇泰州中學高一期末)下列關于光合作用和化能合成作用的敘述，正確的是(　　)
①都需要葉綠素　②都將CO2和水合成為有機物?、鄱紝儆谧责B生物的營養方式　④合成作用所利用的能量相同
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
答案　C
解析　光合作用需要葉綠素，而化能合成作用不需要葉綠素，①錯誤；光合作用是利用光能將CO2和水合成有機物，化能合成作用是利用氧化還原反應過程中釋放的化學能將CO2和水合成有機物，②正確；光合作用和化能合成作用都屬于自養生物的營養方式，③正確；光合作用是利用光能，化能合成作用是利用氧化還原反應過程中釋放的化學能，④錯誤，綜上所述，C正確。
選擇題9～10題為單選題，11～13題為多選題。
9．下列對光合作用圖解的分析，錯誤的是(　　)
A．光合色素分布在類囊體膜上
B．圖中①②為O2和ATP
C．若突然停止CO2供應，短時間內三碳化合物的含量將上升
D．若提供3H2 O，則3H的轉移途徑為H2 O→[H]→糖類
答案　C
解析　若突然停止CO2供應，則CO2固定減慢，C3的還原速率不變，短時間內三碳化合物的含量將下降，C錯誤。
10．植物進行光合作用時，CO2可與RuBP羧化酶(Rubisco)的活性中心結合，使之催化CO2與C5反應生成1分子不穩定的C6化合物，并立即分解為2分子C3化合物。下列相關分析錯誤的是(　　)
A．CO2既是Rubisco的底物，又是活性調節物
B．突然降低環境中CO2濃度可使C5含量增多
C．激活的Rubisco催化合成不穩定C6的過程需光反應提供ATP和NADPH
D．對正常進行光合作用的植物停止光照后，C3的消耗速率和生成速率將會降低
答案　C
解析　突然降低環境中CO2濃度，二氧化碳固定速率減慢，消耗的C5減少，而短時間內C3還原生成C5的速率不變，故C5含量會增多，B正確；激活的Rubisco催化合成不穩定C6的過程不需光反應提供ATP和NADPH，NADPH、ATP用于暗反應階段的C3的還原階段，C錯誤；對正常進行光合作用的植物停止光照后，光反應停止，無NADPH、ATP生成，暗反應速率降低，C3的消耗速率和生成速率將會降低，D正確。
11．人工光合作用是模擬自然界的光合作用，利用光能分解水制造氧氣或固定CO2制造有機物的過程。如圖是人工光合作用模擬裝置示意圖，下列相關敘述正確的是(　　)
A．自然光合作用離不開光合色素對光能的吸收和轉化
B．催化劑a的表面會有O2產生
C．質子交換膜的功能與葉綠體內膜類似
D．人工光合作用的研究對于人類解決能源危機具有重要意義
答案　ABD
解析　自然條件下，植物葉肉細胞進行光合作用需要光合色素吸收、傳遞和轉化光能，A正確；催化劑a催化的化學反應類似于光合作用的光反應，其中水進行光解時會產生O2，所以催化劑a的表面會有O2產生，B正確；質子交換膜使H＋通過，其功能類似于葉綠體類囊體膜，C錯誤；人工光合作用能利用光能分解水制造氧氣或固定CO2制造有機物，該研究對于人類解決能源危機具有重要意義，D正確。
12．如圖為正常綠色植物的葉綠素a的吸收光譜、色素總吸收光譜以及光合作用的作用光譜(作用光譜代表各種波長下植物的光合作用效率)。植物進行光合作用時，下列物質的變化趨勢與作用光譜基本一致的是(　　)
A．O2的釋放量 B．有機物的生成量
C．C3的總量 D．C5的總量
答案　AB
13．我國科學家利用CO2人工合成淀粉獲得成功。該技術分為三個階段：階段Ⅰ由CO2在一定的條件下生成C1(甲醇)，C1經過縮合反應依次生成DHA(二羥丙酮)、DHAP(磷酸二羥丙酮)、GAP等三碳中間體；階段Ⅱ由GAP通過縮合反應生成六碳化合物；階段Ⅲ由六碳化合物經過生物聚合反應生成淀粉。下列說法正確的是(　　)
A．綠色植物葉肉細胞內類似于階段Ⅰ的過程發生在葉綠體基質
B．葉肉細胞內類似于階段Ⅱ的過程需光反應提供NADPH和ATP
C．葉肉細胞內類似于階段Ⅱ的過程需要相關酶催化并提供活化能
D．研究該過程中淀粉的合成途徑利用14C同位素標記比18O更合適
答案　ABD
解析　階段Ⅰ由CO2在一定的條件下生成三碳中間體，綠色植物葉肉細胞內類似于階段Ⅰ的過程是二氧化碳的固定，發生在葉綠體基質，A正確；階段Ⅱ由GAP通過縮合反應生成六碳化合物，葉肉細胞內類似于階段Ⅱ的過程是C3的還原，需光反應提供NADPH和ATP，B正確；酶的催化作用本質是降低化學反應的活化能，不能提供活化能，C錯誤；14C具有放射性，用14C標記二氧化碳，可探究二氧化碳中的碳如何轉化成有機物中的碳，而18O沒有放射性，D正確。
14．(2022·江蘇連云港高一期末)如圖為某同學學習光合作用后繪制的光合作用過程圖，回答下列問題：
(1)光反應發生在葉綠體的__________________上，原因是光反應有關的光合色素和____________________________________________________________分布其上。
(2)光照時，葉綠素等光合色素吸收光能，使某些基態葉綠素分子受到激發釋放出電子，電子在不同物質間傳遞，最后把NADP＋還原成NADPH。在此過程中，能量由最初的__________轉變為__________，又轉變為__________，儲存在__________________中。
(3)在暗反應階段，綠葉細胞從外界吸收的CO2進入葉綠體基質，與細胞中的一種C5結合，形成兩個C3，這個過程稱為__________________；在有關酶的催化下，C3接受光反應階段提供的物質和能量，經過一系列生化反應，部分轉化為糖類，該過程稱為__________________，另一部分又形成C5，該過程稱為__________________。
(4)若環境中的CO2濃度大幅降低，短時間內綠色植物細胞內降低的物質有__________。
A．NADPH B．C3
C．C5 D．ATP
(5)如果讓你來建設用于栽培蔬菜的塑料大棚，最好選擇__________________(填“無色”“綠色”或“紅色”)的塑料薄膜。
答案　(1)類囊體膜　酶　(2)光能　電能　化學能　NADPH([H])和ATP　(3)CO2的固定　C3的還原　C5的再生(形成)　(4)B　(5)無色
15．景天科植物大都生活在光照強、溫度高的干旱環境中，氣孔在白天和夜晚開度差異很大。由于該類植物在光合作用方面的特殊性，使得它能適應所處的環境而生存下來。如圖是其葉肉細胞光合作用過程的圖解，回答下列問題：
(1)植物形成糖類要經歷卡爾文循環，卡爾文循環包括__________________________等過程。此處卡爾文循環發生時氣孔狀態是________________(填“開”或“閉”)。
(2)據圖推測，圖中細胞左側的活動發生在______________(填“白天”或“夜間”)。
(3)圖中反映生物膜系統在__________上有聯系。
答案　(1)CO2的固定和C3的還原　開　(2)夜間
(3)結構和功能
解析　(1)卡爾文循環實質上就是光合作用的暗反應過程，包括CO2的固定和C3的還原兩個過程；卡爾文循環需要有二氧化碳的攝入，故氣孔處于開放狀態。(2)圖中左側顯示，CO2進入細胞并轉變成蘋果酸儲存在液泡中，夜間氣孔打開，細胞能完成此項活動。(3)生物膜系統包括細胞質膜、細胞器膜和核膜等，圖中過程反映液泡膜和葉綠體膜之間在結構和功能上有聯系。

展開更多......

收起↑