光合作用的过程和应用.docVIP

光合作用的过程 一、知识回顾和整理 1.请对照下面的模式图说出光合作用的概念，并写出光合作用的总反应式。 总反应式： 2.请在上图中标出叶绿体的基质和基粒，并说明主要分布的物质及其作用。 二、核心问题：探究叶绿体中发生了怎样的物质变化和能量变化？ （一）相关科学技术的介绍： 同位素标记法：用同位素（示踪元素）标记的化合物，化学性质不变。利用放射显影技术检测同位素的存在，用于追踪物质运行和变化过程。 离心技术：离心技术是根据颗粒在作匀速圆周运动时受到离心力引起沉降的一种分离技术，可用于细胞器等的分离。利用细胞各组分质量大小、形状和密度的不同，选择不同的离心力和离心时间，即可分离得到所需要的细胞器或大分子组分。 （二）阅读分析下面的两个试验，通过小组讨论得出相关试验结论。 试验一：用高速离心法打破叶绿体膜后，基质和基粒便释放出来，离心分离出基粒（C试管），在有光照无CO2的条件下，加入 O标记的水，一段时间后，可测得释放出的氧气中含 O。 结论一： 试验二： (1)在黑暗条件下，将上述液体用离心法去掉基粒（B试管），接下来无论有光无光，在叶绿体基质中通入 CO2，基质中不产生含 C的光合有机物。（如左图） （2）在给予一段时间光照后，再进行上述试验操作，发现基质中有 C的光合有机物生成。（如右图） 结论二： （三）回顾人类研究植物光合作用过程中的两个重要研究成果，分析相关问题： 1.1954年，阿农利用同位素技术，用菠菜的叶绿体作为实验材料，检查叶绿体光反应的产物，发现光反应需要的原料只是水，水在有关酶的作用下，光解生成O2和[H]，同时 ATP的含量明显增加。2. 20世纪50年代，卡尔文和本森利用小球藻研究暗反应。他们在一个玻璃器皿中装入小球藻，加入用 C标记的碳酸氢盐，经过一段时间间隔以后，他们把样品转移到酒精中，酒精杀死细胞并且阻止酶的活动，然后鉴定由碳酸氢盐形成的 CO2所合成的物质。他们发现 C非常快地被结合到包括氨基酸和糖类等物质中。但是，当他们把杀死细胞前的时间削减到5s时，主要产物是一种三碳化合物（C3）。后来经研究发现，这种三碳化合物是CO2与一种五碳化合物（C5）反应产生的，人们将这个过程称为CO2的固定。接着这种三碳化合物会被在光反应中生成的[H]还原，此过程需要消耗ATP,经过一系列复杂的生化反应，一部分C3将会被用于合成有机物,剩下的将生成五碳化合物（参与下一轮的循环），人们将这个过程称为C3的还原。在整个过程中需要大量多种的酶参与催化。 思考： a.通过阿农的试验，你知道光反应中发生了怎样的物质变化吗？请你用化学反应式的形式表示光反应的物质变化过程。 b.通过卡尔文和本森的试验，你知道暗反应中发生了怎样的物质变化吗？请你用化学反应式的形式表示暗反应的物质变化过程。 c. 伴随着物质变化发生了怎样的能量变化呢？ d.光反应和暗反应有什么联系？ 通过小组合作，将以上有关光合作用过程中的物质变化和能量变化的过程画在“知识回顾和整理”中叶绿体结构模式图中。 高二生物学案导学9 CO2 H2O O2 (CH2O) 光能 14 14 光照条件 14 叶绿体 ② ① 14 黑暗条件 18 14 14 18