七、叶绿体
1.结构
一般呈扁平的椭球形或球形,由
2.功能
恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体
1.结构
一般呈扁平的椭球形或球形,由
双层膜
包被,内部有许多基粒
。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构
堆叠而成,这些囊状结构称为类囊体
。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上
。基粒与基粒之间充满了基质
。2.功能
恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体
能吸收光能用于光合作用放氧
。结合其他的实验证据,科学家们得出叶绿体是光合作用
的场所。答案
1.双层膜 基粒 囊状结构 类囊体 类囊体的薄膜上 基质 2.能吸收光能用于光合作用放氧 光合作用
八、光合作用的原理和应用
1.光合作用的定义:是指绿色植物通过
2.光合作用探究历程
(1)1937年,英国植物学家希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有$\ce{H_{2}O}$,没有$\ce{CO_{2}}$),在光照下可以释放出
(2)1941年,美国科学家鲁宾和卡门用
(3)20世纪40年代,美国科学家
(4)1954年,美国科学家阿尔农发现,在光照下,叶绿体可合成
3.光合作用过程
(1)光反应阶段:光合作用第一个阶段的化学反应,必须
(2)暗反应阶段:光合作用第二个阶段中的化学反应,不直接依赖光,这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在
1.光合作用的定义:是指绿色植物通过
叶绿体
,利用光能
,将二氧化碳和水
转化成储存着能量的有机物
,并且释放出氧气
的过程。2.光合作用探究历程
(1)1937年,英国植物学家希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有$\ce{H_{2}O}$,没有$\ce{CO_{2}}$),在光照下可以释放出
氧气
。像这样,离体叶绿体在适当条件下发生水的光解
、产生氧气的化学反应称作希尔反应。(2)1941年,美国科学家鲁宾和卡门用
同位素示踪
的方法,研究了光合作用中氧气的来源。他们用$\ce{^{18}O}$的同位素分别标记$\ce{H_{2}O}$和$\ce{CO_{2}}$,使它们分别变成$\ce{H_{2}^{18}O}$和$\ce{C^{18}O_{2}}$。然后,进行了两组实验:第一组给植物提供$\ce{H_{2}O}$和$\ce{C^{18}O_{2}}$,第二组给同种植物提供$\ce{H_{2}^{18}O}$和$\ce{CO_{2}}$,在其他条件都相同的情况下,第一组释放的氧气都是O₂
,第二组释放的都是¹⁸O₂
。(3)20世纪40年代,美国科学家
卡尔文
等用小球藻(一种单细胞的绿藻)做了这样的实验:用经过$\ce{^{14}C}$标记的$\ce{^{14}CO_{2}}$,供小球藻进行光合作用,然后追踪放射性$\ce{^{14}C}$的去向,最终探明了CO₂
中的碳转化为有机物中的碳。(4)1954年,美国科学家阿尔农发现,在光照下,叶绿体可合成
ATP
。1957年,他发现这一过程总是与水的光解
相伴随。上述实验表明,光合作用释放的氧气中的氧元素来自水
,氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应,而是分阶段进行的。3.光合作用过程
(1)光反应阶段:光合作用第一个阶段的化学反应,必须
有光
才能进行,这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜
上进行的。叶绿体中光合色素
吸收的光能,有以下两方面用途。一是将水分解为氧和H⁺
,氧直接以氧分子的形式释放出去,$\ce{H^{+}}$与氧化型辅酶Ⅱ
($\ce{NADP^{+}}$)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)
。$\ce{NADPH}$作为活泼的还原剂
,参与暗反应阶段的化学反应,同时也储存部分能量
供暗反应阶段利用。二是在有关酶的催化作用下,提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP
。这样,光能
就转化为储存在ATP中的化学能
,这些ATP将参与暗反应阶段合成有机物的化学反应。(2)暗反应阶段:光合作用第二个阶段中的化学反应,不直接依赖光,这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在
叶绿体的基质
中进行的。在这一阶段$\ce{CO_{2}}$被利用,经过一系列的反应后生成糖类
。绿叶通过气孔
从外界吸收的$\ce{CO_{2}}$,在特定酶
的作用下,与$\ce{C_{5}}$(一种五碳化合物)结合,这个过程称作CO₂的固定
。一分子的$\ce{CO_{2}}$被固定后,很快形成两个C₃分子
。在有关酶的催化作用下,$\ce{C_{3}}$接受ATP和NADPH
释放的能量,并且被NADPH
还原。随后,一些接受能量并被还原的$\ce{C_{3}}$,在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类
;另一些接受能量并被还原的$\ce{C_{3}}$,经过一系列变化,又形成C₅
。这些$\ce{C_{5}}$又可以参与$\ce{CO_{2}}$的固定。这样,暗反应阶段就形成从C₅
到C₃
再到C₅
的循环,可以源源不断地进行下去,因此暗反应过程也称作卡尔文循环。答案
1.叶绿体 光能 二氧化碳和水 有机物 氧气 2.(1)氧气 水的光解 (2)同位素示踪 O₂ ¹⁸O₂ (3)卡尔文 CO₂ (4)ATP 水的光解 水 3.(1)有光 类囊体的薄膜 色素 氧和H⁺ 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ(NADPH) 还原剂 能量 ATP 光能 化学能 (2)叶绿体的基质 糖类 气孔 酶 CO₂的固定 两个C₃分子 ATP和NADPH NADPH 糖类 C₅ C₅ C₃ C₅
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