高三生物043.doc

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期数： 0512 SWG3 043
学科：生物 年级：高三 编稿老师：郭彩凤
审稿老师：高毅

预　习 篇
[同步教学信息]

光合作用与生物固氮
【教材阅读提示】（重要内容提示）
1． 光合作用的发现过程（A知道）
2．叶绿体中的色素（C理解）
3．光合作用的过程和重要意义（D应用）
【学习方法导航】
作微生物界最基本的物质代谢和能量代谢——光合作用是高中知识中的重点内容，与本章的水分代谢、矿质代谢、细胞呼吸、新陈代谢类型等内容直接相关，又与其它章节的知识联系密切，如《生物与环境》一章的物质循环、能量流动等内容关系密切。
【基础知识构建】
1．光合作用的概念：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，并且释放出氧的过程。
2．光合作用的发现史
（1）1648年，比利时 海尔蒙特
提出了建造植物体的原料是水分这一观点，当时他却没有考虑到空气的作用。
（2）1771年，英国 普利斯特利
发现植物可以更新空，但不知道是空气中的哪种成分在起作用，也没有认识到光在其中的关键作用。
（3）1864年，德国 萨克斯
成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。
注意理解以下问题：
①为什么对天竺葵先进行暗处理？（暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。）
②为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？（部分遮光部分曝光，是为了进行对照。）
③这个实验的说明什么问题？（碘遇淀粉变蓝，结果证明绿叶在光下制造了淀粉。）
（4）1880年，德国 恩吉尔曼
结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
　在这个实验中应注意以下几个问题：
①为什么选用水绵做为实验材料？
②为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
③为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？
（参考答案：①选用水绵作为实验材料，是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究。②先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性。③先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。）
讲述：恩吉尔曼的实验巧妙地证明了光合作用的场所是叶绿体。
（5）到20世纪30年代，美国 鲁宾和卡门
　 实验证明了光合作用中释放的氧全部来自水。
　　　　　　结构：双层膜围成的，腔内有基粒和基质，在基粒和基质中
3．光合作用场所叶绿体　　　　　含有光合作用所需要的酶，色素只存在于基粒。
　　　　　　　　功能：光合作用的场所
4．叶绿体中的色素
色素种类
色素颜色
分子式
功 能
叶绿素a
蓝绿色
C55H72O5N4Mg
吸收光能（主要是红橙光和蓝紫光波长430－450nm）和传递光能
叶绿素b
黄绿色
C55H70O6N4Mg
叶黄素
黄 色
C40H56O2
主要吸收蓝紫光
胡萝卜素
橙黄色
C40H56
说明：
（1）由于叶绿素含量约占总量的四分之三，而类胡萝卜素仅占四分之一，所以通常植物的叶子总是绿色的。这是由于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。
　（2）秋天叶绿素会因为气温下降等因素而分解消失，胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，所以，秋天叶子会变黄（枫叶是红色是由于叶绿素分解时，叶中的糖分大量转变成红色的花青素造成的。）
（3）叶绿素属于酯，具有酯的化学性质，不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂中。在提取叶绿体中的色素不能用水，而要用有机溶剂。
（4）叶绿素的合成受许多因素的影响：光、温度、氧气、矿质元素（N和Mg等）和水等。例如：缺光、低温、水不足都影响色素的合成，使植物的叶表现出缺绿现象。
（5）叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的溶液呈现绿色。我们看到的颜色是反射光，不反射的光大多数被吸收，色素吸收的光能都能直接或间接地用于光合作用。
5．光合作用的过程：

（1）反应式：6CO2 + 12H2O﹡ C6H12O6 + 6O﹡2 + 6H2O

反应式内生成物中的6H2O是在暗反应过程中生成的，不可与反应物中的抵消。
（2）过程：
① 光反应：在叶绿体的基粒片层结构的薄膜上，色素分子吸收光能将水分子分解，其中的氧以分子的形式释放，氢呈现为活泼状态，将进入暗反应中。将光能转变为化学能暂时储存在ATP中。

条件：光、色素、酶、H2O
场所：叶绿体囊状结构薄膜上
水的光解：2H2O→4H++4e+O2
←
酶
总结 物质变化 ATP的形成：ADP+Pi+能量(光能) →ATP
还原态氢的形成(NADP)：NADP++e+H+→NADPH
能量变化：光能→电能→活跃化学能(储存在ATP、NADP中)
检测最佳方法：测定O2释放量
② 暗反应：经绿叶的气孔进入到叶绿体内的化学性质稳定的二氧化碳，被叶绿体基质内的一种五碳化合物（二磷酸核酮糖）固定、激活形成较活跃的三碳化合物（磷酸甘油酸）。该三碳化合物在叶绿体的基质中接受光反应提供的ATP，在多种酶的作用下，被光反应提供的活跃还原剂[H]还原；在经过一系列复杂的变化，形成葡萄糖。同时储存在ATP中的活跃化学能进入到产生的葡萄糖中，成为稳定的化学能。
条件：多种酶、CO2、［H］、ATP
部位：叶绿体基质
CO2的固定：CO2+C5→2C3
酶
ATP
总结： 物质变化
C3的还原：C3+［H］→C6H12O6+C5+H2O

能量变化：活跃的化学能→稳定化学能
（4）实质：把二氧化碳和水转变成有机物（物质变化），同时把光能转变成化学能（能量变
化），储存在有机物中。
（5）光反应和暗反应两个阶段，比较如下：
比较项目
光反应
暗反应

区

别
条件
光、酶、色素
[H]、ATP、酶
场所
叶绿体囊状结构薄膜
叶绿体基质
原料
H2O
CO2
产物
O2、ATP、[H]
葡萄糖等
物质变化
1．水的光解
酶

H2O 2[H]+1/2O2
2．ATP的形成
酶

ADP+Pi+光能 ATP
1．CO2的固定
酶

CO2+C5 2C3
2．C的还原
酶、[H]、ATP

2C3 （CH2O）+C5

能量变化
光能转变成ATP中活跃的化学能
活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供NADPH、ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+
备注：
（1）暗反应在有光、无光的条件下都能进行；
（2）光合作用的产物除糖类外，一部分氨基酸和脂肪也是光合作用的直接产物。所以，确切地说光合作用的产物应该是有机物和氧。
6．光合作用的意义：
（1）为生物的生存提供有机物。
地球上的绿色植物每年都能制造巨大量的有机物（约四五千亿吨），这部分有机物既要满足植物自身生存的需要，又直接或间接地为人和动物的生存提供食物。
（2）为自然界的生物呼吸提供氧气。
在自然界中，绿色植物可以吸收大量的二氧化碳并释放氧气，使大气的成分基本稳定。绿色植物又被称做“自动的空气净化器”，大面积种植绿色植物能有效提高空气的质量，改善生存的生态环境。
（3）为人类社会生存、生产提供能量。
虽说生物所需要的能量从根本上说是来自太阳能，但是只有绿色植物可以直接利用太阳能，其他生物不能直接利用太阳能，只能利用储存在有机物中的由光能转变成的化学能。而将光能转变成化学能只能通过绿色植物的光合作用。
（4）进化意义：原始地球的大气中没有氧气，直至出现蓝藻这样的光合作用的生物以后，地球的大气中含有氧才使有氧呼吸型的生物得以发生和发展，一部分氧转化成臭氧，滤去了有害的紫外线，使生物由水生过渡到陆生。
7.C3植物和C4植物生理特征
特征
C3植物
C4植物
植物类型
典型的温带植物
典型热带或亚热带植物
叶片结构
维管束鞘细胞不含叶绿体，叶肉细胞含叶绿体，维管束鞘周围叶肉细胞排列松散，没有“花环型”结构
微管束鞘细胞含有许多没有基粒或基粒发育不良的较大的叶绿体；叶肉细胞叶绿体较少，且较小、有基粒。微管束鞘的外侧密接一层环状排列的叶肉细胞组成的“花环型”结构

【应用举例】
1．在光合作用中，色素分子吸收的光能贮存在
A 叶绿素分子中 B 葡萄糖中　C 三磷酸腺苷中 D 三碳化合物中
解析：叶绿素能把光能通过一系列的变化，形成贮存在ATP中的活跃化学能。
答案：C
2．有关光合作用意义的叙述不正确的是
A 固定太阳能供生物界利用
B 为人和动物的生存提供食物
C 自然界的“自动空气净化器”
D 主要为人类的生命活动提供能量
解析：应为为各种生物的生命活动提供能量
答案：D
3．如果在光合作用的实验中所用的水中有0.2%的水分子含有18O，所用的CO2中0.68%的水分子有18O，那么，光合作用释放的氧气中含有18O的比例为
　A．0.2%　　B．0.48%　　C．0.68%　　D．无法确定
解析：光合作用所产生的氧全部来自水，所以氧气中的18O的比例与所用水中所含有18O的比例是一致的。
答案：A
4．对某植物做如下处理：（甲）持续光照10分钟；（乙）光照5秒后在黑暗中处理5秒，连续交替进行20分钟。若不考虑其他条件的影响，则在甲、乙两种情况下植株所制造的有机物的总量是
　A．甲多于乙　　B．甲少于乙　　C．甲和乙相等　　D．无法确定
解析：此题从表面上看，甲、乙被光照射的时间均为10分钟，合成的有机物总量应相等，但这一思路是极其错误的。甲被光照的时间10分钟，这一过程中暗反应的时间也应是10分钟；而乙光照射5秒再黑暗5秒，也就是说，光照射时暗反应进行5秒钟，而黑暗的5秒还可利用光反应产生的［H］和ATP继续进行暗反应，进行暗反应时间比持续光照时间长，合成的有机物也多。
答案：B
5．如下图为研究光合作用而设计的实验用装置。甲乙两试管中培养着小球藻（单细胞绿藻），为甲提供C1802和H20；为乙提供CO2和H20。在适宜的光照条件下，两试管最初释放的氧气分别应该是（ ）
　A.甲为1802，乙为02 　　　
B.甲乙均为1802

C. 甲为02　，乙为1802　　
D.甲乙均为02　　

解析：光合作用所释放的氧气来自光反应中水的分解。因为甲提供的是H20，为乙提供的是H218O ，所以甲释放的是02，乙释放的是18O2。
答案：C
【强化训练】
同步落实(基础级)
1．在光合作用中,不需要酶参与的过程是
　　A．CO2的固定　　 　　　　　B．叶绿素吸收光能
　　C．三碳化合物的还原　　　　D．ATP的形成
2．用含同位素18O的水来浇灌植物，经光照后，18O可发现于
　　A．生成的葡萄糖中　　B．生成的淀粉中
　　C．合成的蛋白质中　　D．周围的空气中
3．将一棵重约0.2kg的柳树，栽培于肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其干重达11kg，增加的这10余千克，主要来源于
　　A．土壤中的矿质元素　　B．土壤中的水
　　C．大气中的O2　　　　 　D．大气中的CO2
4．在光合作用实验里，如果所用的水中有0.2%的水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含18O的比例为
　　A．0.20%　　　　B．0.68%
　　C．0.88%　　　　D．0.48%
5．饲养金鱼的人，每天都需用新鲜水置换鱼缸中的旧水。但如果在缸内放置一些金鱼藻，则可以延长换水的时间，其主要原因是
　　A．金鱼以金鱼藻为食
　　B．金鱼藻可制造葡萄糖，供金鱼食用
　　C．金鱼藻可吸附水中污物保持水的清洁
　　D．金鱼藻可吸收金鱼排出的CO2，并释放O2供金鱼之需要
6．（1998年上海高考题）在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是
　　A．停止光照　　　　　　B．停止光照并降低CO2浓度
　　C．升高CO2浓度　　　　 D．降低CO2浓度
7．把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是
　　A．红光和蓝紫光区域　　　B．黄光和蓝紫光区域
　　C．绿光和红光区　　　　　D．黄光和绿光区

【同步检测】（※※级）
1．下列对光合作用的叙述中，不正确的是
A光反应过程中有ATP生成 B生成物O2中的氧都来自水的分解
C生成物葡萄糖中的氧都来自CO2 D暗反应过程中没有C5生成
2．欲测定植物是否进行了光反应，最好检查
A葡萄糖的生成量 B淀粉的储量 C氧的释放量 D CO2的吸收量
3．下列对光反应的描述正确的是
A水光解产生的氧进入葡萄糖，氢参与还原CO2
B水光解产生的氧以分子态释放，氢参与固定CO2
C将光能转变成化学能储存在葡萄糖中
D与暗反应一样，需要酶参加催化
4．在光合作用下，与光反应无关的物质是
A H2O B ATP C ADP D CO2
5．光反应的主要产物是下列哪一组
A [H]、ATP、O2 B [H]、ADP、H2O C H2、ADP、O2 D [H]、ADP、O2
6．小麦在适宜的条件下，如果改变下列哪一项， 小麦的有机物含量将增加 A空气中的CO2 B空气中的N2 C空气中的水 D.空气中的CO
7．绿色植物在光合作用下，CO2的固定发生在
A.光条件下 B无光条件 C红光和蓝紫光条件下 D有光或无光条件下
参考答案：
【同步落实】（※级）：
1.B 2.D 3.D 4.A 5.D 6.D 7.A
【同步检测】（※※级）
1．D 2．C 3．D 4．D 5．A 6．A 7．D