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5.4.2
第5章 细胞的能量供应和利用
光合作用的原理和应用（一）
说明光合作用过程，并从物质与能量观视角，阐明光合作用原理
光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
说明光合作用过程，并从物质与能量观视角，阐明光合作用原理
任务1：阅读教材102页“思考·讨论”，画出各科学家的实验示意图。
目标
如：19世纪末，科学界普遍认为：
1937年，希尔实验（希尔反应）：
1942年，鲁宾和卡门实验：
O2
18O2
1954年阿尔农的实验：
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 希尔的实验是否说明水的光解,与糖的合成不是同一个化学反应
【提示】（1）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生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰。也并没有直接观察到氧元素的转移。
（2）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。
【思考与讨论】
2.鲁宾和卡门用到了什么实验方法？该方法有什么优点？分析实验，你能得出什么结论
【提示】同位素标记法，可追踪物质的运行和变化规律，弄清化学反应的详细过程；光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。
【思考与讨论】
4.根据是否需要光能，光合作用分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段
【知识生成】
1.水的光解过程中会产生氧气，同时有ATP生成
2.光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水
3.氧气的产生和糖类的合成不是同一个反应
任务2：阅读教材第103-104页光合作用的过程，列表比较光反应和暗反应阶段的物质和能量变化。
光反应阶段 碳反应阶段
进行部位
条件
物质变化
能量变化
（1）水光解为O2和H+；
（2）NADPH和ATP合成
（1）CO2的固定
（2）C3的还原
（3）ATP和NADPH的分解
类囊体膜
叶绿体基质
有光无光都可以
必须有光
ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能
光能转化为ATP和NADPH中的化学能
1．光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系？
【提示】（1）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生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰。也并没有直接观察到氧元素的转移。
（2）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。
【思考与讨论】
2．光合作用过程中 C、O的转移途径是怎样的？
【提示】
【思考与讨论】
（2）O的转移途径：H2O→O2
（1）C的转移途径：CO2→C3→(CH2O)
→
C5
3．当光照强度不变，突然CO2浓度增大，短时间内叶肉细胞中C3、C5、(CH2O)合成量会如何变化？
【提示】
【思考与讨论】
条件 C3 C5 NADPH、ATP (CH2O)合成量
CO2 不变 光照增强 减少 增加 增加 增加
光照减弱 增加 减少 减少 减少
光照强度不变 CO2浓度增大 增加 减少 减少 增加
CO2浓度减小 减少 增加 增加 减少
【知识生成】
光反应阶段 暗（碳）反应阶段
所需条件 必须有光 有光或无光均可
进行场所 类囊体膜 叶绿体基质
物质变化 水光解为O2和H+；ATP和NADPH的合成 CO2的固定；C3的还原；ATP和NADPH的分解
能量转化 光能转化为ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能
联系 光反应与暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。 【情境应用】
如图为高等绿色植物光合作用图解，说法正确的是 (　　)
A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中
B．②是O2，氧全部来自反应物水
C．③是C3，能被氧化为(CH2O)
D．④是ATP，在叶绿体基质中生成
A
根据所学画出光合作用过程图：

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