人教版生物必修一5.4光合作用的过程
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光合作用三个过程光合作用是植物生长过程中的重要环节,通过将光能转化为化学能,使植物能够制造出所需的有机物质。
光合作用主要由三个过程组成:光能捕获、光反应和暗反应。
下面将分别介绍这三个过程的作用和机制。
一、光能捕获光能捕获是指植物叶绿素分子吸收太阳光中的能量,并将其转化为电子激发态。
在植物体内,叶绿素分子位于叶绿体中,其结构包括一个长链烷基和一个带有镁离子的卟啉环。
当太阳光照射到叶绿体中时,叶绿素分子吸收其中的红、蓝、紫波长段的光线,而反射或透过其中的黄、绿波长段。
吸收到的光子会使叶绿素分子中一个电子从低能级跃迁至高能级,形成电荷分离状态。
这个过程称为电荷分离或激发态形成。
随后,这些电子被传递到反应中心(即PSⅠ和PSⅡ),参与到下一步光反应中。
二、光反应光反应是指利用光能将水分子分解成氧气和氢离子,同时产生ATP和NADPH的过程。
在植物体内,光反应主要发生在叶绿体内的PSⅠ和PSⅡ中。
PSⅡ是一种复杂的蛋白质-叶绿素复合物,其中含有多种色素分子和电子接受者。
当电荷分离状态的电子进入PSⅡ时,会被传递到色素分子中,并最终被传递到电子接受者中。
这个过程会释放出能量,用于将水分子分解成氧气和氢离子。
同时,这个过程还会产生一些高能化合物(如ATP),用于后续暗反应中的有机物质合成。
随后,电荷转移链将从PSⅡ传递来的电子转移到PSⅠ中。
在这个过程中,还会产生一些高能化合物(如NADPH),也用于后续暗反应中的有机物质合成。
三、暗反应暗反应是指利用ATP和NADPH等高能化合物将CO2还原为有机物质的过程。
这个过程主要发生在植物体内的叶绿体基质中。
暗反应分为三个阶段:碳固定、还原和再生。
在碳固定阶段,CO2被加入到一种含有5个碳原子的分子中,形成一个6碳的化合物。
这个化合物随后被分解成两个3碳的化合物,称为3-磷酸甘油(PGA)。
在还原阶段,ATP和NADPH提供能量将PGA还原成更高级别的有机物质。
在再生阶段,一些3碳的化合物被重新组合成含有5个碳原子的分子,并用于下一轮的CO2固定。
光合作用的步骤
光合作用是植物进行自养的重要过程,其步骤如下:
1. 吸收光能
植物的叶片中有叶绿素,可以吸收阳光中的能量。
当阳光照射到叶片上时,叶绿素会吸收能量并将其传递到叶片内部的叶绿体中。
2. 制造ATP
在叶绿体中,光合作用开始。
叶绿体内的一系列化学反应利用吸收到的能量制造ATP(三磷酸腺苷)。
3. 制造NADPH
同时,光合作用还会制造NADPH(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐)。
这是一种能量富集的分子,可以在接下来的反应中用来制造葡萄糖。
4. 制造葡萄糖
接下来的化学反应中,植物将ATP和NADPH与二氧化碳反应,制造出葡萄糖。
这个过程称为卡尔文循环,是光合作用最重要的部分。
5. 排放氧气
在制造葡萄糖的同时,植物还会排放出氧气。
这是因为在反应中使用的二氧化碳被还原成葡萄糖,而氧气则是副产物。
这也是植物的一个重要作用,因为它们可以把二氧化碳转化成氧气,为我们维持呼吸提供了必要的材料。
以上就是光合作用的基本步骤。
虽然其中有很多复杂的化学反应,但是这些步骤都是为了让植物能够利用阳光制造出自己所需的营养
物质。
光合作用的三个过程光合作用是植物和一些原核生物通过光能转化为化学能的重要过程,它是地球上几乎所有生物生存的根本能源。
光合作用主要由三个过程组成:光能的吸收、能量转移和化学反应。
下面将详细介绍这三个过程。
1.光能的吸收:光合作用的第一个过程是吸收光能。
植物细胞中存在一种叫做叶绿素的色素,它能够吸收光线中的能量。
叶绿素主要位于植物细胞中的叶绿体内,其化学结构使其能够吸收一定波长范围的光。
在吸收光线时,叶绿素分子会发生电子激发,从基态跃迁到激发态。
不同波长的光会导致不同程度的电子激发,其中红光和蓝光激发程度较高,而绿光较低。
这正是为什么植物看上去是绿色的原因。
2.能量的转移:光合作用的第二个过程是能量的转移。
一旦叶绿素分子被激发,其激发的能量将会传递给叶绿体中的其他分子。
在叶绿体中,存在一系列叫做色素复合体的结构,其中包含多个叶绿素分子和其他辅助色素分子。
这些复合体会将能量从一个叶绿素分子传递到另一个叶绿素分子,直到能量传递到反应中心。
反应中心是一个叫做P680的大分子结构,它能够将能量转化为化学能。
在此过程中,能量的转移是通过共振能量转移实现的,即一个叶绿素分子将能量传递给另一个叶绿素分子,而自己回到基态。
这样能量就能够从吸收光线的叶绿素分子传递到反应中心,而不会丧失。
3.化学反应:光合作用的第三个过程是化学反应。
当能量到达反应中心时,反应中心会失去一个电子,变成正离子(P680+)。
同时,另一个叫做P700的结构也会失去一个电子,变成正离子(P700+)。
这两个离子对彼此具有亲和力。
然后,电子会从P680+传递到P700+,在此过程中产生光化学反应。
这个过程中,需要一个叫做氧化还原酶的辅助酶来帮助电子传递。
电子从P680+传递到P700+的同时,光能也被转化为化学能。
这个化学能会被用来将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
这个过程叫做碳同化作用。
总的来说,光合作用的三个过程相互协同,将光能转化为化学能,为植物提供能量和有机物质。
光合作用的反应过程光合作用是一种重要的生物化学过程,通过这一过程,绿色植物能够将光能转化为化学能,并产生氧气的副产物。
在光合作用中,光能被用于将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气的反应中。
以下将详细介绍光合作用的反应过程。
第一步:光能的吸收在光合作用的反应中,光能首先被叶绿素所吸收。
叶绿素是植物叶片中的主要色素,它们具有对光能的吸收能力。
当叶绿素吸收到光能时,其激发态电子被光激发,进而释放出能量。
第二步:光合色素复合物的形成激发态电子会传递给光合色素复合物中的特定受体分子。
这些受体分子位于叶绿素分子周围,它们能够捕获电子并转移能量,从而形成光合色素复合物。
光合色素复合物的形成是光合作用反应过程中的关键步骤。
第三步:光能转化为化学能一旦光合色素复合物形成,其中激发态的电子将进一步传递给反应中心。
反应中心是一个复杂的酶,它包含了许多辅助色素分子和反应中心色素分子。
在反应中心色素分子的作用下,光能被转化为化学能,并催化进一步的反应。
第四步:光合电子传递链光合作用中的化学反应通常涉及到多个酶和复杂的电子传递链。
光合电子传递链是一个由多个蛋白质和色素组成的链状结构,其中电子从一个分子转移到另一个分子。
这个过程中伴随着一系列的氧化还原反应,逐步释放出更多的能量。
第五步:光合产物的生成光合作用的最终结果是产生葡萄糖和氧气。
在光合电子传递链中,氢离子从水分子中释放出来,并与碳和氧化物结合,生成葡萄糖分子。
同时,光合作用还产生了大量的氧气,这是植物生命中的重要副产物,也是我们呼吸作用中所需要的气体。
总结:光合作用的反应过程是一个复杂而精密的化学过程。
通过吸收光能,将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
这一过程不仅是植物生存的基础,也为整个生态系统的运行提供了重要的能源来源。
光合作用的深入研究对于理解生物能量转化和环境保护具有重要意义。
第4节能量之源—光与光合作用二光合作用的原理和应用光合作用是指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,并且释放出氧气的过程。
一、光合作用的探究历程1.很可能是在无光条件下做的这个实验。
无光时,植物不进行光合作用,只进行细胞呼吸,所以没有释放氧气,而是释放二氧化碳,也就是使空气变污浊了。
(对应教材“旁栏思考题”)同位素标记法同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。
用同位素标记的化合物,化学性质不会改变。
科学家通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清化学反应的详细过程。
这种方法叫做同位素标记法。
2.教材“思考与讨论”(1)光合作用的原料是二氧化碳和水,产物是糖类和氧气,场所是叶绿体,条件是要有光,还需要多种酶等。
光合作用的反应式是:.(对应教材“思考与讨论”第1题)(2)从人类对光合作用的探究历程来看,生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。
例如,直到1785年,由于发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳,这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。
又如,鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水,而不是来自二氧化碳;卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,都说明在科学发展的进程中,相关学科的互相促进,以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。
(对应教材“思考与讨论”第2题)二、光合作用的过程光合作用的过程,可以用化学反应式:来概括,其中的(CH2O)表示糖类。
光合作用的过程包括一系列化学反应。
根据是否需要光能,这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应阶段光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行,这个阶段叫做光反应阶段。
光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的。
叶绿体中光合色素吸收的光能,有两方面用途:一是将水分解成氧和[H],氧直接以分子的形式释放出去,[H]则被传递到叶绿体内的基质中,作为活泼的还原剂,参与到暗反应阶段的化学反应中去;二是在有关酶的催化作用下,促成ADP与Pi发生化学反应,形成ATP。
一、光合作用的过程(一)光反应:1、场所:叶绿体的类囊体上。
2、条件:光照、色素、酶等。
3、物质变化:叶绿体利用吸收的光能,将水分解成[H]和O2,同时促成ADP和Pi发生化学反应,形成ATP。
4、能量变化:光能转变为ATP中的活跃的化学能。
(二)暗反应:1、场所:叶绿体内的基质中。
2、条件:多种酶参加催化。
3、物质变化:利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用,使气体二氧化碳还原为糖。
由于这阶段基本上不直接依赖于光,而只是依赖于NADPH和ATP的提供,故称为暗反应阶段。
二、光合作用的意义1、将太阳能变为化学能植物在同化无机碳化物的同时,把太阳能转变为化学能,储存在所形成的有机化合物中。
每年光合作用所同化的太阳能约为,约为人能所需能量的10倍。
有机物中所存储的化学能,除了供植物本身和全部异养生物之用外,更重要的是可供人类营养和活动的能量来源。
因此可以说,光合作用提供今天的主要能源。
绿色植物是一个巨型的能量转换站。
2、把无机物变成有机物植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。
据估计,植物每年可吸收CO2约合成约的有机物。
地球上的自养植物同化的碳素,40%是由浮游植物同化的,余下60%是由陆生植物同的。
人类所需的粮食、油料、纤维、木材、糖、水果等,无不来自光合作用,没有光合作用,人类就没有食物和各种生活用品。
换句话说,没有光合作用就没有人类的生存和发展。
3、维持大气的碳-氧平衡大气之所以能经常保持21%的氧含量,主要依赖于光合作用(光合作用过程中放氧量约)。
光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件,另一方面,的积累,逐渐形成了大气表层的臭氧(O3)层。
臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。
植物的光合作用虽然能清除大气中大量的CO2,但大气中CO2的浓度仍然在增加,这主要是由于城市化及工业化所致。
整体而言,光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和,是生物界赖以生存的基础,也是地球碳氧循环的重要媒介。
光合作用的过程有哪几个反应阶段
光合作用是植物利用光能从水和二氧化碳元素中合成有机物的代谢活动,也是植物实现自身生长发育的关键步骤之一、主要由光捕获阶段、光
化学反应阶段、半胱氨酸电子传递系统和光合碳固定阶段组成,分别如下:
1、光捕获阶段:光捕获阶段是整个光合作用的第一个阶段,主要分
光合子捕获光能(即光被子反应)、通过光捕获受体将通过物理和化学反
应转化为光释放的介电能量(即氧化还原反应及通过磷酸化反应)。
2、光化学反应阶段:光化学反应阶段紧接着光捕获阶段,是光合作
用的第二个阶段。
光化学反应的主要形式是光合色素的气体拆分,也就是
不可逆的氯化。
具体来说,它是由ATP形成的时候,引起气体拆分和释放
电子的反应。
3、半胱氨酸电子传递系统:半胱氨酸电子传递系统是上述两个反应
阶段的桥梁,为光合作用提供能量。
它由一系列半胱氨酸及其辅助蛋白质
组成,其中最重要的是半胱氨酸辅因子A(FNR-A),它可以将光子捕获
阶段的电子转移给下游转移组件,最终将电子转移给细胞质膜边界。
4、光合碳固定阶段:光合碳固定阶段是光合作用的最后一个阶段,
是植物利用气体(CO2)从光合作用中合成有机物质(糖)的过程。
高一生物必考知识点光合作用的过程与作用光合作用是生物体利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质(如葡萄糖)的过程,同时释放出氧气。
这个过程在绿色植物和一些细菌中发生。
光合作用是地球上生物能量的主要来源,也是维持地球生态平衡的重要环节。
本文将详细探讨光合作用的过程和作用。
1. 光合作用的过程光合作用可以分为光反应和暗反应两个阶段。
(1)光反应阶段:光反应发生在叶绿体的著色体中的光合色素分子(如叶绿素)吸收到光能后。
在光反应中,光能转化为化学能,并产生氧气。
首先,太阳能激发了叶绿素分子中电子的激发跃迁,形成高能态电子。
这些高能态电子经过一系列电子传递过程,在光系统II和光系统I之间来回穿梭,并释放出能量。
在这个过程中,一部分能量被用来产生ATP(三磷酸腺苷)和NADPH(辅酶NADP还原型),同时释放出氧气。
(2)暗反应阶段:暗反应发生在光反应之后,暗反应是在光的辐射条件下进行的化学反应。
在暗反应中,利用在光反应阶段产生的ATP和NADPH分别提供化学能和氢原子,将二氧化碳转化为有机化合物。
主要的暗反应是克雷布循环(也称为Calvin循环)或C3光合作用。
该循环包括碳的固定、还原和再生三个过程。
在碳的固定过程中,二氧化碳与具有固碳酶活性的化合物反应,形成稳定的有机物。
在还原过程中,利用在光反应阶段产生的ATP和NADPH将这些有机物还原成葡萄糖。
在再生过程中,将所生成的葡萄糖进一步转化为供光反应所需的化合物。
2. 光合作用的作用光合作用在生态系统中具有重要的作用。
(1)氧气释放:光合作用释放的氧气是地球上氧气含量的主要来源之一。
氧气的释放对维持地球上的生命形式起到至关重要的作用。
(2)有机物的生产:光合作用能够将二氧化碳和水转化为有机物质(如葡萄糖),为植物提供能量和材料。
这些有机物通过食物链传递给其他生物,维持整个生态系统的稳定。
(3)调节大气成分:光合作用通过吸收二氧化碳,减少大气中的温室气体浓度,对调节气候起到积极的作用。