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专题五 光合作用、呼吸作用与碳循环和能量流动 ●知识联系框架 呼吸作用的概念及类型 CO2 + H2O 光合作用的实质 有氧呼吸的过程 光合色素及其物理性质和功能 无氧呼吸的过程 碳循环 光反应 影响呼吸作用的因素 生产者 暗反应 呼吸作用的意义 分解者 光合作用的效率 能量流动 食物链 影响光合作用的因素 物质循环 食物网 ***************************************************************************************** ●重点知识联系与剖析 一、光合作用 1.光合作用的实质 通过光合作用的光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。 2.光合色素及其物理性质与功能 叶绿体是进行光合作用的细胞器。 叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素两类。 叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种，均不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。 叶绿素a的分子式为 C55H72O5N4Mg，呈蓝绿色； 叶绿素b的分子式为C55H70O6N4Mg，呈黄绿色。 叶绿素吸收光的能力极强，如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。因此，在光谱上就出现了黑线或暗带，这种光谱叫吸收光谱。 叶绿素吸收光谱的最强区域有两个：一个是在波长为640nm～660nm 的红光部分，另一个在波长为430nm～450nm的蓝紫光部分。对其他光吸收较少，其中对绿光吸收最少，由于叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。 我们在做叶绿素的提取和分离实验时，还会看到一种现象： 试管中的叶绿素的丙酮提取液在透射光下是翠绿色的，而在反射光下是综红色的，这是叶绿素的荧光现象。 叶绿体中的类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素两种，颜色分别是橙黄色和黄色，功能是吸收蓝紫光。除此之外还具有保护叶绿素，防止强烈光照伤害叶绿素的功能。 植物叶子呈现的颜色是叶子中各种色素的综合表现。其中主要是绿色的叶绿素和黄色的类胡萝卜素之 间的比例。一般来说，正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为4∶1，叶绿素a与叶绿素b的比约为3∶1，叶黄素与胡萝卜素之比约2∶1，由于叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，所以正常的叶子总是呈绿色。 秋天，因低温、紫外线强烈等外界因素和叶片衰老等内部因素，叶绿素的合成速度低于分解的速度，叶绿素含量相对减少，而类胡萝卜素分子比较稳定，不易破坏。所以叶片逐渐呈现类胡萝卜素的颜色----黄色。 至于红叶，是因为秋天降温，体内积累较多的糖分以适应寒冷。体内可溶性糖多了，就形成了较多的花色素，同时秋天叶子内的pH值改变，叶内呈现酸性，使花色素表现出红色。 3.光合作用的过程 光反应：叶绿体中色素吸收的光能主要用于光合作用的光反应。 在光反应阶段主要进行2个反应： 一是叶绿素吸收光能后受激发而失去电子后，从水中夺取电子，使水分解，经一系列过程后，生成还原态的氢、NADPH和O2，这个过程称为水的光解，方程式可简写为：2H2O4[H] + O2； 二是将电子传递 给NADP+的过程中，将ADP和Pi合成ATP，这个过程称为光合磷酸化过程，方程式可简单表示为：ADP+Pi ATP。 最后电子传递给NADP+形成NADPH。这2个过程都是在基粒片层结构薄膜上进行的。 光反应的产物共有3种：[H]、ATP和O2。其中[H]和ATP是供给暗反应的原料，O2则释放到大气中，或被呼吸作用所利用。 光反应的进行必须依赖于色素吸收的光能，所以必须在光下才能进行。 暗反应：是在叶绿体的基质中进行的。 进行暗反应必须具备4个基本条件：CO2、酶、[H]和ATP。其中[H]和ATP来自光反应，CO2主要来自大气中，酶是叶绿体本身所固有的。 暗反应与光没有直接的关系，只要具备上述4个基本条件，不论有光和无光都能进行。 在暗反应过程中，首先要用五碳化合物(简写为C5，其化学名称为1，5-