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光合作用
与能量（II）
二、探索叶绿体功能的实验
恩格尔曼实验的巧妙之处:
(1)巧选实验材料:水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)妙法排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
(3)巧妙设计对照实验:用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位,相当于一组对照实验;
临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。
结论：
叶绿体见光部位有氧气产生。
叶绿体是植物进行光合作用的场所。
水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此分布
叶绿体功能：
①叶绿体是植物进行光合作用的场所。
②能够吸收特定波长的光
基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1）叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。 （ ）
(2）叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能（ )
(3）植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。
( )
自学教材P102—P104,限时3min，画出答案，圈出重点，标出疑惑
1.找出阅读内容中一共有哪几个知识点？
2.找出阅读内容中一共有哪几个重点？
3.找出阅读内容中一共有哪几个疑难点？
三.光合作用的探究历程
自学指导(7分钟）
1.探究光合作用原理的部分实验
2.光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？
3.光反应和暗反应的场所分别是？物质变化和能量变化？光反应和暗反应的联系？
4.①光合作用色素的作用？
②唯一不需要酶催化的反应？
③叶绿体中，NADPH、ATP、ADP的移动方向？
④NADPH的来源、去向，作用？ATP的作用？
⑤C3、C5分别指什么？光合作用过程中，可循环利用的物质？中间产物？
5.判断：光反应、暗反应既有水的消耗，又有水的生成
6.光合作用的产物有哪些？元素转移分析？
7.改变条件（阴天时、夏季高温中午），C3、C5、［H］、ATP、(CH2O)在短暂时间内的变化？
8.判断：NADPH、ATP变化始终相同，C3、C5变化始终相反。
三.探究光合作用原理的部分实验
检验阅读情况
时间/发现者
内容
19世纪末
科学界普遍认为，在光合作用中， CO2 分子的C和 O 被分开，____被释
放，C与 H2O 结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖
1928年
科学家发现甲醛对植物有______作用，而且甲醛不能通过光合作用转
化成糖
1937年希尔
（英国）
在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有 H2O ，没
有 CO2 ），在光照下________________
1941年鲁宾和卡门（美国）
用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H218O+CO2→植物→18O2，H2O+CO2得出光合作用释放的氧全部来自____
1954年阿尔农（美国）
在光照下，叶绿体可合成______，这一过程总是与__________相
伴随
时间/发现者
内容
19世纪末
1928年
科学家发现甲醛对植物有______作用，而且甲醛不能通过光合作用转
化成糖
1937年希尔
（英国）
1941年鲁宾和卡门（美国）
用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H218O+CO2→植物→18O2，H2O+CO2得出光合作用释放的氧全部来自____
1954年阿尔农（美国）
在光照下，叶绿体可合成______，这一过程总是与__________相
伴随
O2
?
毒害
可以释放出氧气
水
ATP
水的光解
三.探究光合作用原理的部分实验
尝试进行实验设计：
请你以小球藻为实验材料，利用同位素标记技术，设计实验证明光合作用产生的氧气中的氧全部来自于水，简要写出实验思路。
①用18O2分别对H2O和CO2进行标记。
②将小球藻平均分成甲乙两组，田组提供H218O和CO2，乙组提供H2O和C18O2，在适宜条件下照光培养一段时间。
③分别收集并检测两组实验中产生氧气的相对分子质量，测得甲组释放的氧气都是18O2，乙组释放的氧气都是O2。
三.探究光合作用原理的部分实验
希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
思考：
①希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
②希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是用一个化学反应，理由是？
不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发?水的光解,产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也没有直接观察氧元素的转移。
能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料--CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示希尔反应是相对独立的反应阶段。
叶绿体
中的色素
酶
H2O
ATP
ADP + Pi
NADPH
O2
叶绿体
中的色素
水的光解
2C3
(CH2O)
多种酶
参加催化
CO2
C5
固 定
还 原
光反应
暗反应
四.光合作用的过程
用请同学上来讲解光合作用过程
反应阶段
光反应
暗反应
反应部位
反应条件
物质变化
原料
产物
能量变化
联系
实质
类囊体薄膜
叶绿体基质
光、色素、酶
酶
CO2的固定:
C3的还原:

光能→ATP 、NADPH中活跃的化学能
活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
H2O、 ADP 、Pi 、NADP+
ADP 、 Pi 、 NADP+ 、（CH2O ）
合成有机物，贮存能量
O2、 ATP 、NADPH
CO2、 ATP 、NADPH
水的光解：
ATP的合成：
NADPH的合成：
H2O H+ + O2
光能
叶绿体
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
NADP+ + H+ NADPH
酶
NADPH
ATP、酶
2C3
（CH2O）+C5
②光反应停止后，暗反应很快也会停止。
随机课堂检验：光反应与暗反应的比较:
①光反应为暗反应提供 ；暗反应为光反应提供 ；
NADPH、ATP
NADP+、ADP、Pi
C5 + CO2 → 2C3
酶
并不是所有过程都需要酶的催化，色素吸收光能不需要酶的催化。
吸收、传递、转化光能
四.光合作用的过程
1.NADPH和ATP的移动途径是什么？
2.NADP+和ADP、Pi的移动途径呢？
3.NADPH的作用？
4.光反应产生的ATP的用途？
类囊体薄膜→叶绿体基质
叶绿体基质→类囊体薄膜
①作为还原剂，参与暗反应；
②储存部分能量供暗反应利用。
只能用于C3的还原等叶绿体内的生命活动。
四.光合作用的过程
5.改变条件（阴天时、夏季高温中午），C3、C5、［H］、ATP、(CH2O)在短暂时间内的变化？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}条件
NADPH ATP
C3
C5
(CH2O)合成量
CO2浓度不变，
光照减弱
CO2浓度不变，
光照增强
光照不变，
减少CO2供应
光照不变，
CO2由不足到充足
减少
减少
减少
减少
减少
减少
减少
减少
增加
增加
增加
增加
增加
增加
增加
增加
注意：C3是指3-磷酸甘油酸；C5是指核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）
四.光合作用的过程
6.“模型法”表示 C3 和 C5 的含量变化
?
注:C3的起始值高于C5,约是其2倍。
四.光合作用的过程
7.光合作用概念：绿色植物通过________，利用______，把二氧化碳和水转化成储存着能量的________，并且释放出______的过程。
叶绿体
光能
有机物
氧气
8.光合作用的总反应式：____________________________
CO2+H2O?光能叶绿体?CH2O+O2
?
五.光合作用与化能合成作用
项目
光合作用
化能合成作用
区别
能量
______
______________________
代表生物
绿色植物
__________
相同
都能利用 CO2 和 H2O 等无机物合成有机物
项目
光合作用
化能合成作用
区别
能量
______
______________________
代表生物
绿色植物
__________
相同
光能
氧化无机物放出的能量
硝化细菌
【典例1】（不定项）(2021·北京阶段考)希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没
有 CO2 时，给予叶绿体光照，就能放出 O2 ，同时使电子受体还原。希尔反应式：
H2O+ 氧化态电子受体→还原态电子受体 +1/2O2 。在希尔反应的基础上，阿尔农
又发现在光下的叶绿体，没有 CO2 供给时，既积累 NADPH 也积累ATP；进一步实
验，撤去光照，供给 CO2 ，发现 NADPH 和ATP被消耗，并产生有机物。下面关于
希尔反应和阿尔农发现的叙述，正确的是( )。
?
A.光合作用释放的 O2 来自水而不是 CO2
B. NADPH 和ATP的形成发生在叶绿体类囊体薄膜上
C.希尔反应与合成有机物的过程是两个过程
D.光合作用的需光过程为合成有机物的过程提供ATP和 NADPH
?
√
√
√
(2023·天门开学考)在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),光照条件下可以释放出O2,该反应称为希尔反应。结合所学知识,分析下列说法正确的是(　　)。
A.希尔反应悬浮液中铁盐或其他氧化剂相当于光合作用中的NAD+
B.提供水、光合色素和酶,在适宜光照条件下,也可产生O2
C.希尔反应可证明ATP的合成和水的光解有关
D.希尔反应不可证明水的光解产生的O2中的氧全部来自水
D
【训练1】（不定项）(2022·菏泽一模)生物实验中经常用到定性分析和定量分析，前者是
确定研究对象是否具有某种性质或某种关系。后者是研究观察对象的性质、组成和影响
因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述错误的是( )。
A.“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析有光和无光条件下光合作用速率的
不同
B.“光合作用的探究历程”中的实验主要是进行定量分析，以探究光合作用的条件、原料
和产物等
C.“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预实验来定量分析实验条件
D.在“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中，可以用 O2 释放量作为
观测指标
?
AB
【典例2】 （不定项） 下图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代
表物质。下列叙述错误的是( )。
BD
A.叶绿体能将光能转变为化学能储存在有机物中
B.①上产生的 B 物质移动到②参与 CO2 的固定
C.②中产生的 NADP+ 移动到①上参与 H2O 的光解
D.①上产生的 A 物质可用于CO2的固定和 C3 的还原
?
【训练2】下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中 a?c 表示相关物质，
甲、乙为结构。下列有关说法正确的是( )。
?
D
A.甲为叶绿体，乙为细胞质基质
B. a 、 b 、 c 依次为 O2 、 NADPH 、ADP
C.该过程合成的ATP大部分运出叶绿体，用于绿色植物的各项生命活动
D.适宜条件下，当外界 CO2 含量升高时， a 的产生速率会增加
?
【典例3】如果改变光合作用的反应条件会引起相应的变化，下列说法正确的是
( )。
A.突然中断 CO2 供应会暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP 的值增大
B.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中 C5/C3 的值增大
C.突然中断 CO2 供应会暂时引起叶绿体基质中 C5/C3 的值减小
D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP 的值减小
?
A
【训练3】(2022·石家庄二模)将正常生长的绿萝盆栽，由夏季中午炎热环境转移到
温度适宜但光照强度相同的环境中培养，短时间内叶绿体会发生的变化是( )。
A. H2O 在光下分解速率减慢 B.卡尔文循环减弱
C. ADP/ATP 的值下降 D. C3/C5 的值上升
?
D

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