第四章 光合作用

第四章植物的光合作用一、练习题目(一)填空1．实测表明，离体叶绿素的荧光强度较高，为_____，活体叶绿素的荧光强度较低，为______。

2．在光合过程中，主要是_____和_____两种元素发生了电子得失。

3．高等绿色植物的叶绿体随_____与_____而发生移动。

4．光合色素传递光量子是以_____方式，因为它们具有一系列的_____体系。

5．C4植物淀粉是在_____ 中形成的，而C4植物是在_____中形成的。

6．光合过程中，淀粉形成的部位是在_____，蔗糖形成的部位是在_____。

7．在生长季节，影响作物光呼吸的外界条件是_____、_____、_____。

8．C4植物的CO2补偿点是_____，C3植物的CO2补偿点是_____。

9．光合作用的反应中心包括：______、_____、_____。

10．叶绿素分子中有两个羧基，分别是被_____与_____酯化。

11. 胡萝卜素有_____ 种同分异构体，其中以_____胡萝卜奉含量最高。

12．菠菜叶片光合色素纸层析的色素环，自内向外依次是：_____、_____、_____、_____；其颜色分别为_____、_____、_____、_____。

13．叶绿索提取液透射光视之呈_____色，反射光视之呈_____色。

14．鲜嫩菠菜叶片光合色素的95％酒精提取液，进行皂化反应时，有时呈现出三层：上层为_____色，内含_____素；中层为_____色，内含_____素。

15．在制液浸标本时，常预先用CuS04溶液处理，其目的是_____，其原因是_____。

16．光合作用的原初反应是在_____进行的。

17．PSI的反应中心色素是_____，PSⅡ的反应中心色素是_____。

18．推测光合作用包含两个光化学反应的证据是_____、_____。

19．按照功能，光合色素可分为_____和_____。

20．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的受体分别是_____、_____、_____。

第四章光合作用按照热力学第二定律，一个系统中的自发过程总是朝着熵值不断增大的方向进行，如果将生物体当作一个系统，生物体的生长发育过程却是一个从无序到有序或者说是一个有序性增加的过程，这似乎与热力学第二定律相悖，这一问题曾长期困惑着生物学家和物理学家。

但在这里，他们忽略了一个基本问题，即生命体不是一个孤立系统，它是在不断地同外界进行物质和能量交换，生物体维持其有序性或生长发育是以不断消耗能量为代价的，就象制冰机要将液态水变成更为有序的固态冰，需不断消耗电能一样。

一、生物体的获能方式按热力学第一定律，生物体不能自己创造能量，只能从外界获取能量。

交总体说来，生物体获取能量，有两种方式：1、自养型生物（如植物和行光合作用的藻类）：利用光合作用将和转化成有机化合物，（如糖、脂肪、蛋白质等），将光能转化为化学能供机体选用。

这类生物在生态系统中是生产者。

+ + —→有机物（糖、脂肪、蛋白质等）（化学能）2、异养生物（动物和绝大多数微生物）：从自养生物那里获取有机物，依靠有机物的分解获取能量，这类生物在生态系统中是消费者。

因此，从整个物质世界的角度来看，生物体及生命过程只不过是一种物质和能量的转换机构和转换过程而已。

对活的生物体而言，其所需的能量归根结底来自太阳能，光合作用是将太阳能转换成生物能的一种途径。

二、生命体的能量通货——ATP生物体并不能直接利用有物中的化学能，而是首先需要将有机化合物分解，将其中的化学能转移到ATP分子中，再由ATP分解释放能量提供给需能过程。

（如神经冲动的传导与神经纤维膜内外的NA.K+分布不均形成的电位有关.这一电位差由分解ATP的NA.K+泵来完成.）所以，ATP是细胞（生物体）的能量通货。

1、ATP的分子结构：ATP：腺苷酸呤核苷三磷酸（O2腺苷三磷酸，O2三磷酸腺苷）特点：ATP不稳定，含有两个高能磷酚键（），水解时断裂放出能量：ATP + H2O →ATP + H2O →2、生物体内化学能的利用生物体摄取的有机物，在酶的催化作用下，氧化分解，将贮存其中的化学能的自由能的形式释放，释放出的自由能一部分使熵值增加，一部分以热能形式散发或维持体温；一部分用于促进ADP与P结合生成ADP以高能磷酸酯键的形式贮存在ATP中。

高中生物必修一《第四章、光合作用和细胞呼吸》教材分析一、内容简介：本章由三节组成：ATP和酶、光合作用、细胞呼吸。

第一节介绍了ATP和ADP之间的相互转化以及ATP在生命活动中的广泛应用，介绍了酶的概念、酶促反应以及影响酶促反应的因素，它们是学习光合作用和细胞呼吸的必备知识；第二节介绍光合作用的发现过程、光合作用的过程、影响光合作用的环境因素；第三节介绍细胞呼吸的本质和过程、有氧呼吸和无氧呼吸的区别以及细胞呼吸原理的应用。

二、内容地位：本章教材在学生学习了细胞的化学组成、细胞的结构和功能等知识的基础上，讲述ＡＴＰ和酶在新陈代谢中的作用、光合作用和细胞呼吸的主要过程及其应用，促进学生对生物体新陈代谢的必要性和意义的理解。

社会的可持续发展离不开光合作用和细胞呼吸。

光合作用为生物界提供有机物和氧气，是地球上绝大多数生物赖以生存的基础，在人类生命活动中起着多方面、多层次的作用；细胞呼吸不断地产生能量，为生物体的生命活动提供能量保障。

本章内容是生物学科的核心知识。

本章内容与前后章节知识有着内在的联系。

光合作用和细胞呼吸需要第三章中叶绿体、线粒体结构等知识作基础，后续内容如细胞分裂等过程需要细胞呼吸为其提供能量，需要酶进行催化。

叶绿体只有在保持细胞结构完整性的基础上才能使其各项功能得以正常进行。

光合作用所需要的原料及形成的产物又涉及物质出入细胞膜等有关知识，另外光合作用和细胞呼吸的正常进行还需要其他细胞结构的协作和支持。

酶和ＡＴＰ是生物体新陈代谢过程中必不可少的物质，光合作用和细胞呼吸过程需要酶的参与，并涉及能量的释放和利用，这些都是学习后续内容的必备知识。

三、教学特点：本章共安排10项活动：3个“积极思维”、2个“课题研究”、2个“边做边学”、1个“回眸历史”、2个“放眼社会”。

教师可根据各项活动特点，合理运用教学策略，组织学生开展活动。

另外，本章有5个重要的图群：ATP与ADP相互转化图、酶促反应过程示意图、光合作用发现过程图、光合作用图解和有氧呼吸过程中能量的释放图。

第四章植物的光合作用一、名词解释1．光合作用2．光合午休现象3．希尔反应4．荧光现象与磷光现象5．天线色素6．光合色素7．光合作用中心8．光合作用单位9．红降现象10．双光增益现象11.C3途径12．C4途径13．光合磷酸化14．非环式光合磷酸化l5. 量子效率16．暗反应17．同化力18．光反应19．CAM途径20．光呼吸21．表观光合速率22．光饱和点23．光补偿点24．CO2饱合点25．CO2补偿点26．光能利用率27．瓦布格效应28．原初反应29．碳素同化作用30．叶面积指数二、将下列缩写翻译成中文1．CAM 2．Pn 3．P700 4．P680 5．LHC 6．PSl 7．PSⅡ8．PQ 9．PC 10．Fd 11．Cytf12 12．RuBP 13．3-PGA 14．PEP l5.GAP 16．DHAP 17．OAA 18．TP 19．Mal 20．ASP 21．SBP 22．G6P 23．F6P 24．FDP 25．LAI 26．X5P 27. Fe-S 28. Rubisco 29.P* 30.DPGA三、填空题1.叶绿体的结构包括______、______、______和片层结构，片层结构又分为_____和______。

2.光合色素可分为______、______、______三类。

3.叶绿素可分为______ 和______两种。

类胡萝卜素可分为______和______。

4.叶绿素吸收光谱的最强吸收带在______ 和______。

5. 光合作用原初反应包括光能的______过程。

6. 叶绿体色素中______称作用中心色素，其他属于______。

7. 缺水使光合速率下降的原因是______、______、______。

8. 卡尔文循环中，同化１分子CO2需消耗______分子ATP和______ 分子NADPH+H+。

9. 高等植物CO2同化的途径有______、______、______三条，其中最基本的是______。

第四章光合作用第一节引论植物捕获和利用太阳能，将无机物（CO2和H2O）合成为有机物，即将太阳能转化为化学能并贮存在葡萄糖和其他有机分子中，这一过程称为光合作用（photosynthesis）。

一、光合作用研究简史1782年瑞士J. Senebier用化学方法证明，CO2是光合作用必需的，O2是光合作用产物。

1804年N.T.De Saussure进行第一次定量测定，指出H2O参与光合作用，植物释放O2的体积大致等于CO2的体积。

1864年J.V.Sachs观测到照光的叶片生成淀粉粒，证明光合作用形成有机物。

到了19世纪末，人们写出了如下的光合作用的总反应式：6CO２+6H２O→ C６H１２O６＋6O２1931年微生物学家尼尔(C.B.Van Niel)将细菌光合作用与绿色植物的光合作用加以比较，提出了以下光合作用的通式：CO２+2H２A→(CH２O)+2A+H２O10年后，同位素示踪CO2 + H218O →CH2O + 18O2证明：在光合作用中，不是CO2而是H2O被光解放出了O2。

二、光合作用概述光合自养生物植物利用太阳能制造食物分子供自我代谢需要，原料CO2和H2O，为其它的生命直接或间接地提供了食物，是生物圈的生产者。

光合作用的细胞器是叶绿体：光合作用中光反应和碳反应之间的关系可表示为：第二节光反应一、叶绿素对光的吸收光是一种电磁波，同时又是运动着的粒子流，这些粒子叫光子（photon）或光量子（quantum）。

日光经过棱镜折射，形成连续不同波长的光，即可见光谱（下图）。

高等植物叶绿体中的叶绿素（chlorophyll ,chl）主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种。

它们不溶于水，而溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。

在颜色上，叶绿素a 呈蓝绿色，而叶绿素b 呈黄绿色。

按化学性质来说，叶绿素是叶绿酸的酯，能发生皂化反应。

叶绿酸是双羧酸，其中一个羧基被甲醇所酯化，另一个被叶醇所酯化。