1、第 3 节 光能的捕获背景知识互动1.什么是光合作用？光合作用的产物是什么？2.光合作用的实质是什么？答案：1.绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物（主要是淀粉） ，并且释放出氧的过程，就叫光合作用。植物光合作用的产物有淀粉和氧气，还能利用淀粉和其他物质（例如氮元素） ，进一步制造出蛋白质、脂肪等有机物。2.从实质上说，光合作用包含两个方面的转化：一方面，把简单的无机物制造成复杂的有机物，并且释放氧，这是物质转化过程；另一方面是把无机肥料制造成有机物的同时，把光能转变为储存在有机物中的能量，这是能量转化过程。知识链接初中生物学中已学过光合作用的本质：一方面将无机
2、物转化成有机物；另一方面将光能转化成化学能。光合作用的产物最多的是主要能源物质糖类（如淀粉） 。典型例题探究 规律发现【例 1】ATP 中所贮存的能量和可以接收的能量分别是（ ）A.化学能、只能是电能B.电能、化学能C.化学能、电能和化学能D.化学能、只能是化学能解析：ATP 中含有的是化学能，这是毫无疑问的，但 ATP 接收的能量可以是化学能（呼吸作用中有机物氧化分解时，合成 ATP，被称为氧化磷酸化） 。ATP 还可以接收电能：在光合作用光反应阶段电子的流动过程中合成的 ATP，其中所贮存的能量就来自电能。答案：C本题的解题障碍是对ATP 接收能量形式的认识。在呼吸作用中，ATP 中能量来
3、自有机物的氧化分解，所以是化学能；而在光反应阶段中所形成的 ATP 中所有能量都来自电能。在 ATP 贮存能量时，就发生着这样的能量转变：电能活跃的化学能，或稳定的化学能活跃的化学能。【例 2】科学工作者从植物细胞中提取叶绿体，放入含有 ADP、磷酸盐以及含 NADPH 的载体等物质的溶液中，并在其他条件都适宜的情况下，进行光合作用的有关实验。根据实验结果绘成图表如下：请根据曲线各段特点回答：（1）ab 段由于缺乏 CO2，使光合作用过程中的_不能进行。因此，无有机物生成。解析：见第（3）小题解析答案：（1）暗反应（2）bc 段在提供了 CO2之后，由于 ab 段已积累了大量的_物质，所以有机
4、物能快速合成。要解此题，首先对光合作用能进行的条件包括H2O、CO 2、酶、光照、NADP+的载体（辅酶 ） 、ADP、磷酸盐、叶绿素等色素及其过程应有一个清楚的了解。解析：见第（3）小题解析答案：NADPH 和 ATP（3）cd 段在无光照条件下，由于光合作用过程中的_无法进行，又由于 ab 段所积累的物质被_的原因，使有机物合成率逐渐下降至零。答案：光反应 逐渐用完解析：问题（1）ab 段，这一时间内有光，能进行光反应，生成NADPH 和 ATP。但无 CO2，不能进行暗反应，因此无有机物生成。问题（2）bc 段，无光照，不能继续进行光反应，也就是不能继续生成 NADPH和 ATP。但有
5、ab 段生成的 NADPH 和 ATP，因此，在有 CO2的条件下，暗反应还是照样能进行。所以有有机物生成。问题（3）cd 段，仍然无光照，光反应仍然不能进行，新的 ATP 和 NADPH 无法继续生成，而 ab 段积累的物质 NADPH 和 ATP 被逐渐用完。所以有机物生成量逐渐下降，以致为零。从题干来看，除了有无光照和有无 CO2以外，进行光合作用的其他条件是都具备的; 其二是看懂图表曲线的含义；第三是理解光反应和暗反应的关系：光反应是暗反应进行的条件；暗反应也能为光反应进行提供如 ADP和 Pi 等物质。教材习题解析巩固提高：1.解析：叶绿体色素吸收可见太阳光用于光合作用。光质不同会影
6、响光合作用速率，白光为复色光，光合作用能力最强，在单色光中，红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。如果用其他颜色的塑料薄膜，比如红色，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱。所以用无色透明的塑料薄膜时，可见光可全部透过，绿色植物能吸收复色光，光合作用能力最强。答案：无色透明的塑料薄膜。方法点拨注意掌握叶绿体中色素的吸收光谱。2.解析：光反应进行的重要条件是光照，当光照增强时，光反应增强，为暗反应准备条件：NADPH 和 ATP 增多，光合作用强度随之增强。夏季中午尽管光照很强，虽有利于光反应，但由于植物的自身调节，关闭大部分气孔，以防止水分过分蒸腾，从而维持水分代谢平衡。我们知道 CO2是通
7、过植物体的气孔进入植物体内的，由于关闭了大部分气孔，植物体吸收CO2受阻，从而使暗反应的原料之一 CO2不足，影响了暗反应的进行。DE段是因为光照减弱，影响了光反应从而使光合速率减弱。答案：（1）AB 段是上午 710 时的光照不断增强，所以光合作用强度不断增强。 （2）BCD 的变化原因是：12 时左右的温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，二氧化碳供应减少，所以光合作用强度明显减弱。（3）影响光合作用的因素除了光照强度外，还有温度、CO 2浓度、叶龄、矿质元素等。分析讨论：1.不合理。本题是热点考题之一。主要考查光合作用及识图并结合实际分析问题的能力。2.原因是：普里斯特利在做实验时，有时在光
8、下，有时在暗处或光线不充足的条件下进行。由于在光下，植物能够进行光合作用释放氧气，在暗处时，植物不能进行光合作用，所以实验有时成功，有时失败。实验成功的关键问题是应该注意实验条件的控制。3.水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。材料选取的好坏也是实验成功与否的关键。恩吉尔曼的实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。4.将植物进行一昼夜处理的原因是：将叶片中的淀粉运走耗尽。叶片一半遮光，一半不遮光的目的是作为对照实验。注意与初中生物学知识的联系。5.鲁宾和卡门的实验是通过示踪元素的方法。通过 18O 标记 H2O 和CO
9、2，使它们分别成为 H218O 和 C18O2，然后用小球藻悬液进行了两组实验，最后证明光合作用产生的氧气全部来自水。分析讨论：1.实验成功的关键是：（1）叶片要新鲜，颜色要深绿。 （2）研磨要迅速、充分。 （3）滤液收集后，要及时用棉塞塞紧，以免滤液挥发。 （4）滤液细线不仅细、直，而且含有比较多的色素（可画二、三次） 。 （5）滤纸上的滤液细线不能浸入层析液。同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，化学性质不变。2. 画 线 时 ， 一 定 要 细 并 且 直 ， 这 样 可 以 防 止 色 素 带 重 叠 。 画 线 时 ，一 定 要 重 复 2 3 次 ， 这 样 可 以 增 大 滤 液 细 线 中 色 素 的 量 ， 使 色 素 带 更 加 清晰 。3.滤纸条上色素的种类和颜色分别是：滤纸条上出现四条色素带，它们的颜色从上到下依次是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色。每条色素带含有一种色素，它们从上到下分别是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a 和叶绿素 b。一定掌握实验成功的关键和注意事项。
