中學綜合學科資源庫——光合作用

1、中學綜合學科網(wǎng)第1頁共22頁:hbtk.中學綜合學科資源庫中學綜合學科資源庫——光合作用光合作用華東師華東師范大學范大學化學系化學系胡波胡波華東師華東師范大學范大學生物系生物系張映輝【閱讀材料】生物體主要由有機物組成。各種生命物質(zhì)只有在一定的結構基礎上進行有規(guī)律的、協(xié)調(diào)的物質(zhì)和能量變化，才能表現(xiàn)出生命活動。這種生物體與外界環(huán)境之間的物質(zhì)和能量交換，以及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程，稱為新陳代謝。通過新陳代謝生物體不斷地自我更新。在此基礎

2、上才有生長、發(fā)育、生殖，才有遺傳和變異。但新陳代謝又受其他生命特征（尤其是遺傳變異）及生態(tài)因子的影響，進而影響生物體的各種生命活動。縱觀生物界的各種新陳代謝，植物的新陳代謝是基礎，且對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐有重要意義?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就是通過控制光照、溫度、CO2濃度、水、肥料，選擇優(yōu)良品種來進行的工業(yè)化的高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。請思考下圖中所示的問題。物質(zhì)的運動必須有能量來推動。幾乎所有生物的生命活動都直接或間接地靠植物光合作用固定的太陽能來推動的。光合作

3、用幾乎是生物界唯一能利用光能把無機物合成為貯能的有機物的生理作用，從而為整個生物界提供有機物和能量，同時也維持了大氣中O2和CO2的基本穩(wěn)定。因此，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，它對生物體、生態(tài)系統(tǒng)與人類生產(chǎn)、生活都有重要意義。光合作用的場所為葉綠體，與光合作用有關的結構特點主要有：每個基粒由幾十個片層結構組成，上面分布著光合作用色素和光反應的酶，基質(zhì)中含暗反應的酶和其他有關物質(zhì)。葉綠體中含有葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素和

4、葉黃素4種色素，這4種色素可以用有機溶劑（如無水酒精、石油醚等）提取，并依其在濾紙上擴散速度不同而分離。從葉綠體色素的吸收光譜分析得知，葉綠體色素主要吸收紅橙光和藍紫光。光合作用的過程是由光反應和暗反應兩個前后相繼、緊密結合的階段組成。每個階段的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換概括如下表。光反應形成的ATP和NADPH作為暗反應的能量和還原劑用于三碳化合物的還中學綜合學科網(wǎng)第3頁共22頁:hbtk.各類有機物中都貯有能量，但能直接用于細胞生命活動的是

5、ATP。最主要、最容易被氧化釋能并用于形成ATP的物質(zhì)是葡萄糖；作為葡萄糖的貯存形式，植物體一般以淀粉的形式，動物體一般以糖原的形式貯存。由于脂肪中的“C—H”比例高，還原性強且不溶于水，故脂肪是貯能最多、最穩(wěn)定的有機物。地球上經(jīng)長期的地質(zhì)變化產(chǎn)生的貯能物質(zhì)——煤和石油，分別由古代植物及古代低等動植物和細菌經(jīng)長期地質(zhì)變化而形成的，它們已成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的主要能源。陽光作為光合作用的能源，對植物體有決定性的影響，進而直接或間接地影響到動物的

6、生活與分布。從光照的量看：在一定的范圍內(nèi)光照強，光合作用效率高。但接受光照的程度也與植物的特性有關，如陰生植物只能在較弱的光線下生長。另外，日照時間的晝夜變化和季節(jié)變化既會影響到植物的生活與繁殖（如甘薯花晝合夜開、植物的向光生長、菊花在短日照下開花等），也同樣會影響到動物的生活習性（如晝伏夜出、遷徙、換毛等）。光照還有其他作用，如促進皮膚合成維生素D等。但光照過強對陰生植物有害，對人體容易誘發(fā)皮膚癌與白內(nèi)障等。另外，光照過強還會引起溫度