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高中生物竞赛辅导:专题(5)《光合作用》专题讲析及答案


专题五:光合作用 [竞赛要求] 1.光合作用的概念及其重大意义 2.光合作用的场所和光合色素 3.光合作用的全过程(光系统 I 和光系统 II) 4.C3 和 C4 植物的比较(光呼吸) 5.外界条件对光合作用的影响(饱和点、补偿点) 6.光合作用的原理在农业生产中的应用 [知识梳理] 一、光合作用概述 光合作用是指绿色植物吸收阳光的能量,同化二氧化碳和水,制造有机物质并释放氧 气的过程。 1.光合作用的重要性可以概括为把无机物变成有机物、蓄积太阳能量和环境保护为三 方面。 2.叶绿体和光合色素 叶绿体是进行光合作用的细胞器。在显微镜下观察,高等植物的叶绿体大多数呈椭球 形,一般直径约为 3~6um,厚约为 2~3um。其结构可分为外膜、内膜、基粒和基质四部 分,内膜具有控制代谢物质进出叶绿体的功能,基粒是光反应进行的场所,基质是暗反应 进行的场所。叶绿体具有由许多片层组成的片层系统,称为类囊体。每个基粒是由 2 个以 上的类囊体垛叠在一起形成的,这样的类囊体称为基粒类囊体;有一些类囊体较大,贯穿 在两个基粒之间的基质中,称为基质类囊体。光合作用的光能转换功能是在类囊体膜上进 行的,所以类囊体膜亦称为光合膜。 光合色素就位于类囊体膜中。其种类、颜色和吸收的可见光段如下: 叶绿素 a(蓝绿 叶绿素――主要吸收蓝光和红光 色) 光合色素 叶绿素 b(黄绿 类胡萝卜素――主要吸收蓝光 色) 胡萝卜素(橙黄 应注意吸收光谱只说明光合色素吸收的光段,不能进一步说明这些被吸收的光段在光 色) 合作用中的效率,要了解各被吸收光段的效率还需研究光合作用的作用光谱,即不同波长 叶 黄 素(黄 光作用下的光合效率称为作用光谱。 色) 荧光现象:叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在反射光下呈红色的现象。 磷光现象:叶绿素在去掉光源后,还能继续辐射出极微弱的红光(用精密仪器测知) 的现象。 3.光合作用的发现 ? ? ? ? ? ? 17 世纪,van Helmont,将 2.3kg 的小柳树种在 90.8kg 干土中,雨水浇 5 年后,小柳 树重 76.7kg,而土仅减少 57g。因此,他认为植物是从水中取得所需的物质。 1771 年,Joseph Priestley,密闭容器中蜡烛燃烧污染了空气,使放于其中的小鼠窒 息;若在密闭容器中放入一支薄荷,小鼠生命就可得到挽救。他的结论是,植物能净 化空气。 1779 年,Jan Ingenhousz,确定植物净化空气是依赖于光的。 1782 年,J.Senebier,证明植物在照光时吸收 CO2 并释放 O2。 1804 年,N.T.De Saussure 发现,植物光合作用后增加的重量大于吸收 CO2 和释放 O2 所 引起的重量变化,他认为是由于水参与了光合作用。 1864 年,J.Sachs 观察到照光的叶绿体中有淀粉的积累,显然这是由光合作用产生的 葡萄糖合成 的。 光 6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 绿色细胞 ? ? 20 世纪 30 年代,von Niel 提出光合作用的通式: CO2+2H2A (CH2O)+2A+H2O 1937 年,R. Hill 用离体叶绿体 培养证明,光 合作用放出的 O2, 来自 H2O。将光合作用分为两个阶段:第一阶段为光诱导的电子传递以及水的光解和 O2 的释放(又称希尔反应);这一阶段之后才是 CO2 的还原和有机物的合成。 H2O+A AH2+1/2O2 ? 1940 年代,Ruben 等用 O 同位素示踪,更进一步证明光合作用放出的 O2,来自 H2

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