第一节 一 光能在叶绿体中的转换.swf

光合作用叶绿体基质中发生的反应

一、简介

光合作用是指植物、藻类等光合生物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。这个过程发生在植物细胞中的叶绿体内，其中叶绿体基质中的反应是光合作用的核心部分。

二、叶绿体基质

叶绿体基质是指叶绿体内部的液态环境，它包含了许多重要的成分，如酶、蛋白质、核酸和小分子代谢产物等。其中最重要的成分是叶绿素，它是光合色素分子，在光合作用中起着至关重要的作用。此外，还有其他辅助色素如类胡萝卜素和类黄酮等。

三、反应过程

1. 光能转化：在叶绿体基质中存在着许多光合色素分子，其中最主要的是叶绿素a。当阳光照射到这些色素上时，会使其吸收能量并转换为电子能量。

2. 光化学反应：吸收到足够多的能量后，电子会从叶绿素a中跃迁到其他附属色素或电子接受体上，这个过程称为光化学反应。在这个过程中，水分子被分解成氧气和氢离子。

3. 光合磷酸化：在光化学反应中，能量被转换成了电子能和质子梯度，这些能量会被用来驱动ATP合成。此外，在这个过程中还会产生NADPH。

4. 碳固定：在ATP和NADPH的作用下，二氧化碳会被还原成有机物质。这个过程称为碳固定。最终产生的有机物质是葡萄糖。

四、影响因素

1. 光照强度：光照强度越大，光合作用速率越快。

2. 温度：适宜的温度可以促进酶的活性，但是过高或过低的温度都会影响光合作用速率。

3. 二氧化碳浓度：二氧化碳浓度越高，光合作用速率越快。

五、意义

光合作用是地球上最重要的生物化学反应之一。它不仅能够提供植物所需的营养物质，也可以释放出氧气，维持地球上生物的呼吸作用。此外，光合作用还能够减少大气中的二氧化碳浓度，缓解温室效应。因此，光合作用对于维持生态平衡和保护环境都具有重要意义。

六、结论

总之，叶绿体基质中发生的反应是光合作用的核心部分。通过这个过程，植物可以利用阳光和二氧化碳来制造有机物质，并释放出氧气。这个过程对于维持地球上的生态平衡和环境保护都具有重要意义。

第5节 光合作用将光能转化为化学能

第1课时 光合作用在叶绿体中进行

知识内容 核心素养对接 学业质量水平

1.理解实验“光合色素的提取与分离”的原理和方法，掌握基本操作技能。

2.掌握绿叶中色素的种类和作用，明确叶绿体的结构和功能。 1.生命观念——结构与功能观：叶绿体的结构尤其是基粒大大扩展了膜面积，与光合作用的功能相适应。 水平一

2.科学探究——实验思路及设计：科学设计提取和分离色素的实验步骤，注意每个操作步骤的规范性。 水平二

叶绿体、光合色素及作用

1.光合作用的概念

(1)

(2)光合作用的产物除了糖还有氧气

科学家用氧的同位素18O标记的CO2和H2O分别培养小球藻，光照下测定是否产生18O2，结果如图，据图回答： ①A组试管释放的气体是O2，B组试管释放的气体是18O2。

②根据以上实验结果，可得出结论：光合作用释放的O2来自H2O中的氧。

③该实验技术手段叫同位素标记法。

2.光合作用的场所——叶绿体 并非光合作用的必要条件，蓝细菌也能进行光合作用，但没有叶绿体

[典例1] 如图为叶绿体结构示意图，下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是( )

A.①和②具有选择透过性功能

B.③上既有光合色素又有与光合作用有关的酶

C.③和④中都有与光合作用有关的酶

D.有叶绿体的细胞才能进行光合作用

解析 ①②表示叶绿体的双层膜，它们是具有选择透过性的，③为叶绿体的基粒，其上含有进行光合作用的色素和酶，④为叶绿体基质也是进行光合作用的场所，也具有与光合作用有关的酶。具有与光合作用有关的酶和光合色素而不具有叶绿体的蓝细菌也能进行光合作用。

答案 D

[变式训练1] 下列关于光合作用和需氧呼吸分析不合理的是( )

A.光合作用是细胞呼吸的逆转 B.细胞呼吸是一个放能反应，光合作用是一个吸能反应

C.小鼠吸入18O2，其尿液中可以检测到H182O

D.给水稻提供14CO2，其叶肉细胞中可检测到14C6H12O6

光合作用与能量转化

光合作用是自然界中一种重要的生物化学过程，通过此过程植物能够将阳光能转化为化学能，为生物体提供能量。能量转化是光合作用中的核心环节，正是通过能量的转化，植物能够生长和维持生存。

一、光合作用的过程

光合作用发生在植物绿色叶片的叶绿体中，可以分为两个阶段：光反应和光独立反应。

1. 光反应

光反应发生在叶绿体的内膜上，需要光合色素的参与。在光反应过程中，光能被光合色素吸收，电子受激跃至高能级，形成高能电子。这些高能电子经过一系列电子传递过程，最终被NADP+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）还原成NADPH。同时，通过光解水作用，水分子被分解成氧气和氢离子，氧气释放到大气中。

2. 光独立反应

光独立反应发生在叶绿体的基质中，不需要光的参与，主要通过鲜红光合细菌参与。在光独立反应中，通过一系列酶的催化作用，将NADPH的电子与氢离子与二氧化碳进行反应，最终生成葡萄糖。此过程中产生的副产物氧气释放到大气中。

二、能量转化的途径 能量转化是光合作用过程中的关键环节，它是从光能到化学能的转换过程。

1. 光能转化成化学能

在光反应阶段，通过光合色素吸收光能，电子的跃迁过程将光能转化为化学能。在这个过程中，光合色素的结构发生变化，能量被转移到高能电子上，形成ATP（三磷酸腺苷）和NADPH等高能化合物。

2. 化学能转化成葡萄糖和其他有机物

在光独立反应中，通过酶的催化作用，将高能物质ATP和NADPH的化学能转化成葡萄糖和其他有机物。这些有机物可以被植物利用进行呼吸作用，产生ATP，提供植物的能量需求。

三、光合作用的重要性

光合作用是地球上能量转化的重要路径，具有以下几个重要作用：

1. 提供氧气和净化空气

光合作用通过光解水作用释放氧气，维持了地球上所有生命体的呼吸。同时，植物通过吸收二氧化碳，减少了大气中的温室气体含量。

2. 为植物提供能量和有机物质

光合作用为植物提供了足够的能量和有机物质，支持其生长和代谢过程。葡萄糖是光合作用的产物之一，是植物的主要能量来源。

第1页 共5页 第二章 光合作用与生物固氮

材料分析

光合作用和生物固氮在理论上和实践上都有着重要的意义，是植物生理学中的热门研究领域。对其机理的深入探索，有助于解决当今世界上如何经济有效地利用太阳能量，蓄积弥补能源需求，改善粮食危机和进行环境保护等重大问题，为人类做出更大贡献。通过本章教学，可以使学生在原有的学习基础上，运用物理、化学等知识，进一步深入了解光合作用和生物固氮的基础知识以及在农业生产上的应用，提高探索生物奥秘的兴趣，以积极的态度进行实践，保护自然环境。

本章包括《光合作用》和《生物固氮》两节内容和一个实验：《自生固氮菌的分离》。第一节《光合作用》包括光能在叶绿体中的转换、C3植物和C4植物和提高农作物的光合作用效率三部分内容。

光能在叶绿体中的转换内容与必修课中的光合反应和暗反应阶段及色素的功能，特别是光反应阶段的知识内容衔接，进一步深层次讲述能量转换的三个步骤（光能转换成电能，电能转换成活跃的化学能，活跃的化学能转化成稳定化学能）。着重在由光能转化成电能，电能转化成活跃的化学能的两个步骤中，突出与必修课中光反应阶段内容的区别，并借助两幅示意图，把光合作用过程中比较复杂抽象的内容形象化，使学生对能量转化过程，更易于理解。

C3植物和C4植物内容，教材从科学家发现CO2固定新途径的介绍开始，比较C3植物和C4植物在叶片结构上的特点和区别，使学生在此基础上学习C4植物的光合作用过程特点，从而理解C4植物比C3植物对CO2具有更高利用能力和具有较强光合作用效率的原因。

提高农作物光合作用效率的教学内容，是让学生运用已经学过的相关知识，从影响光合作用的光照强弱、二氧化碳的供应，必需矿质元素的供应等因素考虑，多层次、多侧面分析植物光合作用的强弱变化情况，自觉、主动、积极地应用于农业生产实践中，提高农作物的光合作用效率，达到增产增收的目的。

第二节《生物固氮》讲述固氮微生物的种类和生物固氮的简要过程，生物固氮在循环中的意义及在农业生产中的作用。