光合作用學(xué)案3

1、光合作用光合作用【本章知識(shí)框架】【疑難精講】1特殊狀態(tài)的葉綠素a：特殊狀態(tài)的葉綠素a接受光能被激發(fā)而失去電子，失去電子的特殊狀態(tài)的葉綠素a在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了變化，失去了一個(gè)電子；在功能上發(fā)生了變化，成為強(qiáng)氧化劑，可以最終從水中奪得電子而恢復(fù)原結(jié)構(gòu)。2輔酶Ⅱ的特性：輔酶Ⅱ是一種帶正電荷的有機(jī)物，它的全名叫做煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，簡稱NADP，這種輔酶Ⅱ具有一個(gè)十分重要的特性，就是它的煙酰胺部分很容易與氫（兩個(gè)電子和一個(gè)氫離子）結(jié)合而被還原

2、，成為還原型輔酶Ⅱ（NADPH）這種還原型輔酶Ⅱ具有很強(qiáng)的還原能力。在需要?dú)涞姆磻?yīng)中，煙酰胺部分又很容易與氫分離，用它分離出來的氫去還原別的物質(zhì)。一個(gè)被還原的物質(zhì)再氧化時(shí)會(huì)放出能量，因此，當(dāng)輔酶Ⅱ接受氫（2個(gè)電子，1個(gè)氫離子）而變成還原型輔酶Ⅱ時(shí)。就意味著電能在這里是以化學(xué)能的形式積蓄起來的。所以還原型輔酶Ⅱ可以看成是攜帶一定能量的還原劑。3C4植物葉片中為什么只有在維管束鞘細(xì)胞出現(xiàn)淀粉粒：C4植物葉片的維管束鞘細(xì)胞比較大，其中含有許多

3、比較大的葉綠體，但是這些葉綠體沒有基?；蚧０l(fā)育不良。在維管束鞘細(xì)胞的外側(cè)，有一層與維管束鞘細(xì)胞接觸緊密的、呈環(huán)狀或近似環(huán)狀排列的葉肉細(xì)胞。這層葉肉細(xì)胞通過大量的胞間連絲與維管束鞘細(xì)胞緊密相連，這層葉肉細(xì)胞的葉綠體具有基粒。C4植物的葉片內(nèi)的維管束鞘細(xì)胞和這層葉肉細(xì)胞組成了“花環(huán)型”的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是C4植物葉片特有的。C3植物的維管束鞘細(xì)胞比較小，不含或很少含葉綠體，維管束鞘細(xì)胞周圍的葉肉細(xì)胞排列疏松，葉片內(nèi)沒有“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)。由于C

4、4植物的卡爾文循環(huán)（包括CO2的固定、還原及C5的再生和CH2O形成）是在維管束鞘細(xì)胞中進(jìn)行的，所以，C4植物通過光合作用時(shí)，只有維管束鞘細(xì)胞中形成淀粉，而葉肉細(xì)胞中不形成淀粉，相反，C3植物通過光合作用產(chǎn)生的淀粉只存在于葉肉細(xì)胞中，維管束鞘細(xì)胞中則沒有淀粉。4在干旱的環(huán)境中，為什么C4植物生長得比C3植物好：C3途徑中CO2的固定是通過二磷酸核酮糖羧化酶的催化來實(shí)現(xiàn)的。C4途徑中CO2的固定是通過磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化作用實(shí)現(xiàn)的

5、。這兩種酶都能固定CO2，但是它們對(duì)CO2的親和力卻相差很遠(yuǎn)。實(shí)驗(yàn)證明后者的親和力比前者高60倍，因此C4植物的光合效率比C3植物高許多，這在CO2濃度低的情況下更為明顯。由于C4植物能夠利用低濃度的CO2，當(dāng)天氣干旱、氣孔關(guān)閉時(shí)，C4植物甚至能夠利用細(xì)胞間隙中含量很低的CO2繼續(xù)進(jìn)行光合作用，而有兩類，一類含有基粒，一類不含有基粒；固定CO2的物質(zhì)，一種是C5，一種是PEP；固定CO2的途徑有C3途徑（通常所說的CO2的固定途徑一般就

6、指C3途徑）和C4途徑等。要將上述新認(rèn)識(shí)納入已有知識(shí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建出新的更加完善的知識(shí)體系。【典型例題精講】［例1］下圖是光能轉(zhuǎn)換成電能的示意圖，依圖回答：（1）光能轉(zhuǎn)換成電能，電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能，是在葉綠體的_________中進(jìn)行的。（2）圖中B代表的色素是_________。A代表的色素是_________。（3）圖中C和D是_________。（4）E是_________，當(dāng)它得到_________和_________就形成F_

7、________。這樣一部分電能轉(zhuǎn)化成_________儲(chǔ)存在F_________中。（5）光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換過程中，_________變成強(qiáng)氧化劑，_________是很強(qiáng)的還原劑。（6）在光的照射下，葉綠體內(nèi)能形成電子流的原因是由于少數(shù)處于特殊狀態(tài)的_________連續(xù)不斷地_________和_________的緣故?！窘馕觥浚?）光合作用的光反應(yīng)場(chǎng)所是葉綠體內(nèi)的囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上，而光能轉(zhuǎn)換成電能，電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能，都屬

8、于光反應(yīng)的變化，所以兩種能量變化都發(fā)生在葉綠體的囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上。（2）從圖中可知，B具有吸收、傳遞光能的作用，A具有吸收光能，并將光能轉(zhuǎn)換成電能的作用，所以B是一類具有吸收和傳遞光能的色素，包括絕大多數(shù)的葉綠素a，以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素。A是一類既能吸收光能，還能使光能轉(zhuǎn)換成電能的色素，即少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a。（3）由圖中可知C、D分別是最初電子供體和受體，所以都是傳遞電子的物質(zhì)。（4）脫離葉綠素a的電子，經(jīng)過一系列的

9、傳遞，最后傳遞給NADP，NADP得到2個(gè)電子和一個(gè)氫離子，就形成了NADPH，所以圖E是NADP，F(xiàn)是NADPH，這樣的物質(zhì)變化使光能轉(zhuǎn)換成另一部分電能就轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存于NADPH中。同時(shí)脫離葉綠素a的電子，在傳遞過程中使另一部分電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，這部分化學(xué)能被ADP捕獲，結(jié)合Pi；在酶的催化下形成ATP。（5）失去電子的葉綠素a，能從水分中奪取電子，使水分氧化成氧分子和H，所以它是一種強(qiáng)氧化劑。NADPH可以將CO2最終還原成糖類

10、等有機(jī)物，而自身則氧化成NADP，所以NADPH是很強(qiáng)的還原劑。（6）在光的照射下，葉綠體形成電子流的原因是：少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，連續(xù)不斷地失去電子和從水分中得到電子?！敬鸢浮浚?）囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜（2）吸收和傳遞光能的色素特殊狀態(tài)的葉綠素a（3）傳遞電子的物質(zhì)（4）NADP兩個(gè)電子一個(gè)氫離子NADPH活躍的化學(xué)能NADPH（5）失去電子的葉綠素a，NADPH（6）葉綠素a失去電子獲得電子［例2］ATP貯存的能量和ADP形成ATP