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文檔簡介
葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理和應用早上起來公園里的空氣格外清新,這是為什么?與植物有什么關系?植物也在生長,它所需要的營養(yǎng)物質(zhì)從何而來?探究一:光合作用的概念光合作用的概念:光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物,并且釋放出氧氣的過程。探究二:探究光合作用原理的部分實驗一、光合作用的原理19世紀末,科學界普遍認為,在光合作用中,CO2分子的C和O被分開,O2被釋放,C與H2O結(jié)合成甲醛,然后甲醛分子縮合成糖。1928年,科學家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用,而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。1928年,科學家發(fā)現(xiàn)甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。1937年,英國植物學家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn),在離體葉綠體的懸浮液中加人鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒有CO2),在光照下可以釋放出氧氣。像這樣,離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學反應稱作希爾反應。希爾反應:離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學反應稱作希爾反應。1941年,美國科學家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)用同位素示蹤的方法,研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16O同位素18O分別標記H2O和CO2,使它們分別變成H218O和C18O2,然后,進行了兩組實驗:第一組給植物提供H2O和C18O2,第二組給同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下,第一組釋放的氧氣是O2,第二組放的都是18O2。1941年,光合作用釋放的氧氣來自水。1954年,美國科學家阿爾農(nóng)(D.Armon)發(fā)現(xiàn),在光照下,葉綠體可合成ATP,197年,他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn),ATP的產(chǎn)生總是與水的光解相伴隨。1.希爾的實驗說明水的光解產(chǎn)生氧氣,是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水?討論不能說明。希爾反應僅說明了高體葉綠體在適當條件下可以發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。該實驗沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾,也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。2.希爾的實驗是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應?能夠說明。希爾反應是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的,懸得液中有H2O,沒有合成糖的另一種必需原料——CO2,因此,該實驗說明水的光解并非必須與糖的合成相關聯(lián),暗示著希爾反應是相對獨立的反應階段。3.分析魯賓和卡門做的實驗,你能得出什么結(jié)論?光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水,而并不來源于CO2。4.嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。上述實驗表明,光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水,氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個化學反應,而是分階段進行的。根據(jù)是否需要光能,化學反應可以概括地分為光反應和暗反應(現(xiàn)在也稱為碳反應)兩個階段。探究三:光合作用的反應階段光反應階段:暗反應階段:光反應和暗反應的區(qū)別光反應和暗反應的聯(lián)系物質(zhì)聯(lián)系:光反應生成的ATP和NADPH供暗反應C3的還原,而暗反應為光反應提供了ADP、Pi和NADP+。能量聯(lián)系:光反應為暗反應提供了活躍的化學能,暗反應將活躍的化學能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定的化學能。二、光合作用原理的應用探究四:探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響因素原理圖像應用光照強度光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增大,光反應速率加快,產(chǎn)生的NADPH和ATP增多,使暗反應中還原過程加快,從而使光合產(chǎn)物增加。
溫室大棚內(nèi)適當高
光照強度可以提高光
合速率;欲使植物生長,必須使光照強度大于光補償點。CO2濃度CO2濃度影響暗反應階段,制約C3的形成。
A.大田中增加空氣流
動,以增加CO2濃度,如
“正其行,通其風”;B.溫室中可增施有機
肥,以增大CO2濃度溫度溫度通過影響酶的活性進而影響光合作用,主要制約暗反應。A.大田中適時播種;B.溫室中,增加晝夜溫
差,保證植物有機物的
積累對比光合作用學習化能合成作用項目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源光能氧化無機物氧化放出的能量代表生物綠色植物硝化細菌相同點都能將CO2和H2O等無機物合成有機物下列敘述不正確的是()A.有氧呼吸過程中產(chǎn)生的[H]與氧氣結(jié)合生成水分子,釋放大量的能量B.線粒體的內(nèi)膜和基質(zhì)中都能生成[H]C.光合作用光反應階段產(chǎn)生NADPH是在葉綠體的類囊體薄膜上完成的D.光合作用光反應產(chǎn)生的NADPH參與了暗反應中C3的還原答案:B解析:細胞有氧呼吸的過程中,前兩個階段產(chǎn)生的[H]與氧氣結(jié)合生成水,釋放大量能量;線粒體內(nèi)膜上不產(chǎn)生[H];光合作用光反應階段產(chǎn)生NADPH,場所是類囊體薄膜;光反應產(chǎn)生的NADPH和ATP用于暗反應還原三碳化合物。下列關于光合作用的敘述,錯誤的是()A.暗反應階段既有C5的生成又有C5的消耗
B.光反應階段不需要酶的參與
C.光合作用過程將光能轉(zhuǎn)換成有機物中的化學能
D.光合作用過程中既有[H]的產(chǎn)生又有[H]的消耗答案:B解析:由上述分析可知,暗反應階段既有C5的生成又有C5的消耗,A正確;光反應過程需要酶的參與,B錯誤;光合作用過程中光反應產(chǎn)生[H],暗反應消耗[H],C正確;光合作用過程將光能轉(zhuǎn)換成有機物中的化學能,D正確。與大棚種植蔬菜相關的措施及分析中,正確的是()A.施用農(nóng)家肥,可提高大棚中CO2的濃度B.加大蔬菜的種植密度,可不斷提高蔬菜的產(chǎn)量C.陰雨天適當提高大棚內(nèi)溫度,可明顯增加有機物的積累量D.用紅色塑料薄膜代替無色塑料薄膜,可提高蔬菜的光合作用速率答案:A解析:農(nóng)家肥中含有大量微生物和有機物,微生物可分解農(nóng)家肥產(chǎn)生二氧化碳,從而提高大棚中的二氧化碳濃度,A正確;種植蔬菜要合理密植,如果過密,植
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