3.2 光合作用——光能的捕获和转换

第三章细胞中能量的转换和利用第二节光合作用——光能的捕获和转换

一、解开光合作用之谜.海尔蒙特的“柳树实验”树木只要有水，就能生长发育（错误，未考虑到光，1空气，无机盐等）.英格豪斯实验绿色植物只有在光下才能产生气体（他不知到气体是什么）

2.萨克斯实验叶片在光下能产生淀粉（对照实验）

3.鲁宾和卡门实验光合作用释放的氧气来自于水（同位素标记法）

4.卡尔文实验发现被用于合成糖类等有机物的途径——卡尔文循环（同位5C02素标记法）.恩格尔曼实验叶绿体中含有能有效吸收利用蓝光和红光的物质，这些物质吸收6的光与绿叶在光下产生氧气有关实验设计巧妙之处（）材料选择得好

①水绵一具有螺旋带状叶绿体便于观察研究；1

②好氧细菌一只能在有氧的环境中生存，因此能准确地氧气产生的部位（）条件控制得好

①黑暗、没有空气一排除环境中光和的影响，保证实202验的准确性；

②极细的光束照射水绵一叶绿体可分为光照多和光照少部位一对比实验;

③水绵完全暴露在光下一黑暗条件下局部光照和完全曝光一验证实验

二、提取和分离叶绿体中的光合色素实验绿叶中色素的提取和分离.实验原理1

①提取原理一绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇/的乙醇+无水碳酸钠95%/丙酮

②分离原理一绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同溶解度高的色素随层析液在滤纸条上扩散的速度快，反之则慢.实验步骤2

①提取色素剪选取浓绿色的新鲜叶片一色素含量高；剪去主叶脉，剪碎5g磨（增大摩擦力，有助于研磨充分；防止叶绿素分子被破坏（中和液Si h-CaCO3f泡中的有机酸从而保护叶绿素）；无水乙醇一溶解色素（防止挥发）；迅速、5mL,充分地研磨一防止无水乙醇挥发和提取较多色素滤用单层尼龙布过滤（叶脉和）-不用滤纸（因为会吸附色素）；收集滤液SiO2到试管，及时用棉塞将试管口塞严一防止无水乙醇挥发和色素氧化

②分离色素——纸层析法制滤纸条干燥处理一使层析液在滤纸上扩散速度快；剪去两角一防止两侧色素扩散快，导致色素带不整齐（弧形带）；处铅笔划线一不可用圆珠笔划线（含色1cm素）画用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，要求细、齐、直；待滤液干后一若未干就继续画会导致色素带重叠；再重复画一到两次一积累更多色素，使色素带清晰，便于观察/防止色素过少，分离现象不明显析将适量层析液倒入试管/烧杯中；将滤纸条插入层析液中一注意滤液细线不能触及层析液（防止色素溶解层析液中而不能在滤纸上扩散）；用棉塞塞紧试管口/用培养皿皿盖住烧杯一防止层析液挥发（有毒）.实验结果3种类颜色扩散速度溶解度含量吸收光谱胡萝卜素橙黄色最快最大最少类胡萝蓝紫光卜素1/4叶黄素黄色较快较大较少■叶绿素蓝绿色较慢较小最多a红光蓝紫叶绿素3/4光叶绿素黄绿色最慢最小较多b.实验改编4分离绿叶中的色素，也可用下图所示的方法即在圆心处滴加适量滤液，干燥后再滴加适量层析液进行层析，结果会出现不同颜色的个同心圆，则它们由内到4外依次对应哪种色素及颜色？胡萝卜素橙黄色、叶黄素黄色、叶绿素蓝绿色、叶绿素黄绿色a b.异常现象分析5滤纸条上色素带过浅1叶绿素两条带过浅A.

①叶片不新鲜，叶绿素含量少;

②未加叶绿素被破坏；CaCCh,

③未加研磨不充分SiCh,色素带均过浅B.

④加入无水乙醇过多,提取浓度低；

⑤画滤液细线过浅滤纸条上无色素带2

①忘画滤液细线;

②滤液细线触及层析液,且时间较长，色素全部溶解在层析液中滤纸条上色素带重叠3

①滤液细线不细、不齐、不直

②滤纸未经过干燥处理

三、光合作用的过程年前后，希尔在研磨绿叶后制取叶绿体悬液，并向悬液中加入草酸铁，经过

1.1940光照后发现，被还原为同时离体的叶绿体释放出了氧气Fe3+Fe2+,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但不能说明中的全部来自水鲁宾和卡门实验说明氧气来自于水02O.叶绿体2成为光合作用的场所的原因

①类囊体堆叠成基粒，增大了叶绿体膜的表面积

②叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着大量光合色素

③类囊体膜上和叶绿体基质中，有许多与光合作用有关的醒在光照较弱的情况下，叶绿体会汇集到细胞顶面，以最大限度地吸收光能,保证高效率的光合作用；而当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害.过程根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应,现在3也称为碳反应,两个阶段光能------------------（）反应式叶绿体（）1CO2+H2O CH2+02（）过程2co2基粒、*NADP+类囊体一叶绿体基质写出图中序号表示的物质

①②③④⑤（）NADPH,2c3,ADP+Pi,5,CH2O（）光反应与暗反应的比较3项目光反应暗反应场所类囊体的薄膜上叶绿体基质中条件需光、光合色素、酶有光无光都可以，多种酶光能C02的固定酶CO2+C52c3；水的光解H0------H+2NADPH、ATP物质能量；+O2+-----------------变化的合成的NADPH NADP++H+的还原酶C32c3+能量NADPH；CH2O+C5的合成能量酶ATP ADP+Pi+）ATP幺匕m目光能一ATP和NADPH中的化学ATP和NADPH中的化学能一匕里变化能（》2）中的化学能产物、、、、、、NADPH ATP CP ADPPi NADP+CH2O C5

①光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供还原剂但血ATP联系

②暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供和ADA PiNADP+（）光合作用过程中元素的去向分析4光反应―.18O2元暗反应的固厚2^f H18O）+H18OC18O°2c（C22素—14CO2C02的固定J4C；3C3的还原“I4CH2O）去向（）—H O-NADPH一CH O+H O222（）环境条件骤变时各物质含量的变化（短时间内）5条件和[H]ATPC3C5CH2O停止光照供应不变C02t1突然光照供应不变C02T T T停止供应光照不C02T T变增加供应光照不C02T1T变（）运输受阻光CH O2TT11照、不变C02注意如果是长时间，反应则会达到一个新的平衡，各物质的含量变化后又会维持相对稳定的起始值高于约是其倍C3C5,2_和含量变化是相反的,和含量变化是一致的C3C5NADPH ATP（）化能合成作用自然界中少数种类的细菌能够利用体外环境中的某些无机物6氧化时所释放的能量来制造有机物营养类型

①异养生物自身不能制造有机物，只能利用环境中现成的有机物来维持生命活动

②自养生物无机物（、等）一有机物（糖类等）C02H

20.光能光合作用一光能自养型生物A化学能一化能合成作用「化能自养型生物B.项目光合作用化能合成作用原料和等无机物CO2H2O产物糖类等有机物条件光、色素、酶酶无机物氧化时释放的化学能f有机物台匕旦目匕里中的化学能例如硝化细菌光能一有机物中的化学能来源能量2NH3+3O2-2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2-2HNO3+生物细菌如硝化细菌、铁细菌、硫细菌绿色植物、蓝细菌等种类等。