第五章+细胞的能量供应和利用知识清单 高一上学期生物人教版（2019）必修1

②验证酶是RNA实验组：酶液+吡罗红对照组：RNA溶液+吡罗红2、探究影响淀粉酶活性的条件实验SEQ实验\*ARABIC8探究影响淀粉酶活性的条件温度实验步骤①取3支洁净的试管，分别标号，冰箱其中加入2ml可溶性淀粉溶液②将3支试管分别放入60℃的热水、100℃的沸水以及0℃的冰块中，维持各自的温度5min③向3支试管中各滴入1ml新鲜的淀粉酶溶液，摇匀后，维持各自的温度5min④向3支试管中各滴入1滴碘液，延后分别摇匀⑤观察并记录这3支试管中的颜色变化实验分析①这3支试管的条件，除温度外均相同。1号在60℃的温度下，酶的彗星最大，淀粉被分解，滴入碘液后不会变蓝②2号和3号试管分别是100℃和0℃，此时淀粉酶已经失去活性，故淀粉没有被分解③综上，酶的催化作用需要适宜的温度，温度过高、过低都会影响酶的活性pH值实验步骤①取3支洁净的试管，按照下面的叙述编号并添加试剂：序号项目试管1231加入新鲜的淀粉酶溶液1ml1ml1ml2加入蒸馏水1ml//3加入氢氧化钠溶液/1ml/4加入盐酸//1ml5加入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml②振荡试管，使其中的液体充分混合。然后将其全部至于60℃的热水中保温5min③分别加入2ml斐林试剂，要边添加、边振荡④将试管放入盛有热水的烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min⑤观察试管中溶液颜色变化，观察并记录结果实验现象1号：有砖红色沉淀生成2号：无砖红色沉淀生成3号：无砖红色沉淀生成实验分析1号：由于其中未加入酸或碱，故pH接近中性，这样的环境适于淀粉酶发挥催化作用，因此淀粉被分解并与斐林试剂反应2号：其中加入氢氧化钠，pH较高，在这样的pH环境中，淀粉酶失去活性，无法分解淀粉，因此加入斐林试剂并煮沸后无砖红色沉淀生成3号：其中加入了盐酸，pH较低，在这样的pH环境中，淀粉酶失去活性，无法分解淀粉，因此加入斐林试剂并煮沸后无砖红色沉淀生成砖红色沉淀实验结论在最适pH下，酶的活性最高；(胃蛋白酶最适pH为2左右，胰蛋白酶最适pH为8左右）pH值偏高或偏低酶的活性都会明显降低。（PH过高或过低，酶活性丧失）备注①在实验中，将3支试管分别放入相应温度下保温5min后才加入淀粉酶，是为了让3支试管内溶液温度都达到相应的温度，这时才加入淀粉酶，淀粉酶的环境温度就是相应的温度。若在加入淀粉酶前没有控制好溶液温度（利润：保温时间过短），3支试管的温度就会受到室内温度的影响，进而影响实验结果②酶活性大小表示：单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。③探究温度或pH对酶活性的影响实验中，若用斐林试剂来检测实验产物；斐林试剂与还原糖只有在加热的条件下才有砖红色沉淀生成，而该实验需严格控制不同的温度；斐林试剂中有NaOH，实验需要严格控制pH。④在探究温度和pH对酶活性的影响实验时，不能将酶和反应物混合后再分别放置在不同条件下处理；因为酶具有高效性，把酶和反应物混合后就会立即发生催化反应。⑤反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度；酶作用的温度变化不影响反应溶液的最适pH。三、影响酶催化效率的曲线表格SEQ表格\*ARABIC37影响酶催化效率的曲线高效性和专一性温度、pH浓度四、酶的分类蛋白质类酶蛋白质类酶ＲＮＡ类酶单纯酶复合酶仅含蛋白质蛋白质辅助因子离子有机物辅酶NADP(辅酶Ⅱ)B族维生素生物素(羧化酶的辅酶)RNA端粒酶含RNA唾液淀粉酶含Cl细胞色素氧化酶含Cu2+分解葡萄糖的酶含Mg2+如胃蛋白质酶酶存在于低等生物中，将RNA自我催化。对生命起源的研究有重要意义。第2节细胞的能量“通货”——ATP一、ATP分子的组成表格SEQ表格\*ARABIC38ATP分子的组成结构简图结构简式磷酸基团磷酸基团核糖腺嘌呤ATP简介ATP是细胞中普遍存在的一种高能磷酸化合物，其全称为三磷酸腺苷，ATP是英文名称缩写组成元素C、H、O、N、P结构式A-P～P～P。其中A代表腺苷(腺嘌呤+核糖)，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键（高能磷酸键），当这种化学键水解时，放出的能量是一般化学键的2倍以上。例如，每摩尔的高能磷酸键可放出的能量大约是30.75kJ，而一般的P-O键只能放出8.37～20.92kJ，因此这样的化学键我们称为高能磷酸键，ATP分子中大量的能量就存储在高能磷酸键中。功能ATP是生命活动的直接供能物质备注①我们所说的ATP水解，实际上指的是ATP分子中的高能磷酸键（远离腺苷A的高能磷酸键容易断裂，也容易形成）的水解②生命活动的主要的能源物质是糖类（葡萄糖）；生命活动的储备能源物质是脂肪③生命活动的根本能量来源是太阳能。二、ATP和ADP（二磷酸腺苷）可以相互转化1、ATP和ADP的相互转化 对于所有细胞来说，几乎都是利用ATP作为直接能源的，凡是不能单独由酶催化的化学反应几乎都要由ATP提供能量才能顺利进行。 在ATP和ADP的转化中，ATP的第二个和第三个磷酸基团之间的高能磷酸键对于细胞中能量的捕捉、储存及释放都很重要。第二个高能磷酸键位于末端，能够快速地水解断裂，于是ATP转化为ADP，能量随之释放，用于各项生命活动；同样，在提供能量的情况下，也容易加上第三个磷酸，这样ADP就又转化成了ATP。在这两者的转化中，都需要酶的参与，这个过程在活细胞内是永无休止地循环进行。2、ATP的形成途径细胞中的ATP含量较少，依靠与ADP的转化而保持一定的含量。对于动物与人来说，形成ATP所需的能量，主要来自于细胞的呼吸作用分解有机物所释放的能量；对于绿色植物来说，除了呼吸作用外，还可来自于光合作用。此外，某些能进行化合作用的细菌可将外界环境中的、、等氧化，释放能量供核查ATP利用。3、小结表格SEQ表格\*ARABIC39ATP与ADP的比较方向ATP转化为ADPADP转化为ATP原理ATP分子中远离腺苷(腺嘌呤+核糖)的高能磷酸键容易水解反应式ATP→ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量→ATP酶释放能量，供生命活动吸收能量，转化为ATP中的化学能能量来源远离A的高能磷酸键绿色植物的光合作用、人和动植物物的呼吸作用反应场所需能部位细胞质基质、线粒体、叶绿体备注①ATP能作为直接能源物质的原因是：细胞中ATP与ADP循环转变，且十分迅速。②ATP和ADP的相互转化反应不是可逆反应③ATP水解脱下2个Pi后生成的AMP是组成RNA的基本单位④能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通，ATP是细胞内流通的能量“通货”三、ATP中的能量利用ATP中的能量可以直接转化成其他形式的能量，用于各项生命活动机械能生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动所消耗的能量就是机械能。例如：鞭毛的摆动、肌肉的收缩、细胞分裂时染色体的运动。电能生物体内神经系统冲动传导和某些生物能够产生生物电，小号的就是电能。渗透能细胞的主动运输可逆浓度梯度进行，消耗能量，这些能量也是来自ATP。化学能生物体内物质的合成，小分子物质合成大分子物质，必须由直接或间接的能量提供。另外，物质在分解阶段的开始，也需要化学能来活化成能量较高的物质（例如：葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。在生物体的物质代谢中，可以说到处都需要由ATP转化的化学能来做化学功。光能目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，用于发光的能量任然直接源于ATP。热能生物体内的热能的形成来源于有机物的氧化分解。大部分的热通过各种途径向外界环境散失，只有一小部分用于维持细胞或机体的温度。通常情况下，热量的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。第3节ATP的主要来源——细胞呼吸一、细胞呼吸18世纪，法国化学家拉瓦锡方向物质燃烧需要氧气，并且把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。后来人们发现，呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放能量。由于呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫做细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成ATP的过程。细胞的能量“货币”是ATP。ATP分子的高能磷酸键中能量的主要来源是细胞呼吸。实验SEQ实验\*ARABIC9探究酵母菌细胞呼吸的方式实验原理1、生物条件酵母菌属于兼性厌氧菌2、反应过程3、产物验证①酒精+重铬酸钾溶液（浓硫酸）→灰绿色②二氧化碳+澄清石灰水→浑浊③二氧化碳+溴麝香草酚蓝水溶液→由蓝变绿再变黄实验过程①配置酵母菌培养液②检测的产生装置③检测酒精的产生：自A、B中各取2ml滤液分别注入编号1、2的两只试管中→分解滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾溶液的浓硫酸溶液（体积分数为95%～97%）→振荡并观察溶液中颜色变化实验现象上图两个装置中澄清石灰水都变浑浊，但左图中的浑浊程度高且速度快，2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色实验结论酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳二、有氧呼吸表格SEQ表格\*ARABIC40有氧呼吸概念有氧呼吸是细胞在有氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程实质细胞在氧气的参与下，氧化分解有机物，释放能量，供给生命活动的需要相关部位细胞质基质、线粒体线粒体的结构双层膜外模：使线粒体与周围的细胞质基质分开内膜：有许多与有氧呼吸有关的酶脊有内膜的某些部位向内腔折叠形成。脊使内膜的表面积增大，更有利于有氧呼吸的进行基质脊的周围充满了业态的基质。线粒体基质中含有少量的DNA和RNA，含有许多与有氧呼吸有关的酶有氧呼吸的过程第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖（）丙酮酸()+[H]+产物丙酮酸+[H]+[H]是否需要氧气不需要不需要需要产生ATP数量少量（2mol）少量（2mol）大量（34mol）反应式总反应及各元素的去向备注①反应式中左右两边的水不能抵消。因为，左边的水是用于生成[H]和部分的，而右边水分子中的氧原子全部来源于。②中的氧原子，一般来源于，一半来自于参与反应的水分子。③1mol葡萄糖经过有氧呼吸可产生约2870kJ的能量，其中有约1161kJ的能量为各项生命活动供能【38mol的ATP】，有约1709kJ的能量用于维持体温的恒定等。三、无氧呼吸表格SEQ表格\*ARABIC41无氧呼吸概念在无氧的条件下，通过酶的作用，细胞将糖类等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程场所细胞质基质总反应式=1\*GB3①C6H12O6→2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量=2\*GB3②C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）＋能量反应阶段第一阶段第二阶段高等植物、酵母菌动物和人反应式C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量2C3H4O3＋4[H]→2C2H5OH＋2CO22C3H4O3＋4[H]→2C3H6O3反应物葡萄糖丙酮酸丙酮酸生成物丙酮酸、[H]、2ATP酒精、二氧化碳乳酸特点①细胞的无氧呼吸是在缺氧环境的条件下进行的，以适应不利环境②细胞在无氧呼吸过程中，把有机物不彻底氧化分解，形成不彻底氧化产物。所谓的不彻底氧化产物，是指有机物经过无氧呼吸分解后，仍然是一些小分子有机物，例如，酒精、乳酸等③释放少量能量。是因为这个过程没有氧气参与，只依靠细胞内的酶来分解有机物，形成不彻底的氧化产物中仍储存着大量的能量，因此无氧呼吸所释放的能量很少意义①高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。（酒精会毒害根细胞，产生烂根现象）②人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸，释放出一定能量，满足人体的需要。备注①无氧呼吸过程只有第一阶段释放能量②无氧呼吸产生的乳酸、酒精对细胞是有害的。例如，利用酵母菌使葡萄汁发酵产生葡萄酒，当酒精含量达到12%～16%时，发发酵了。四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较表格SEQ表格\*ARABIC42有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸过程图示场所第一阶段细胞质基质第一阶段细胞质基质第二阶段线粒体基质第三阶段线粒体内膜第二阶段条件氧气、酶、适宜的温度酶、适宜的温度反应式C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+6H2O+能量C6H12O6→2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）+能量有机物分解程度彻底不彻底分解产物CO2、H2O酒精和CO2乳酸释放能量大量少量2870kJ/mol，1161kJ转移至ATP中，1709kJ以热能形式散失。利用率为40.45%，产生38molATP196.65kJ/mol（乳酸），利用率为31.06%。222kJ/mol（酒精），利用率为27.51%。均有61.08kJ转移至ATP，产生2molATP实质分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要意义①为生命体的各项生命活动提供能量②细胞呼吸能为体内其它化合物的合成提供原料（如，丙酮酸）联系第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同，之后在不同的条件、不同的场所、不同的酶的作用下，沿着不同的途径形成不同的产物五：呼吸方式的判断表格SEQ表格\*ARABIC43呼吸方式的判断分类说明图示无CO2产生乳酸发酵不耗O2，产生CO2酒精发酵耗O2量＝产生CO2量有氧呼吸或有氧呼吸+乳酸发酵耗O2量＜产生CO2量有氧呼吸和无氧呼吸（产生酒精和CO2时）根据产生CO2与消耗的O2的多少，又分为以下三种情况：①若VCO2／VO2＝4/3，有氧呼吸＝无氧呼吸。②若VCO2／VO2＞4/3，有氧呼吸＜无氧呼吸。③若VCO2／VO2＜4/3，有氧呼吸＞无氧呼吸。六、影响呼吸作用的因素表格SEQ表格\*ARABIC44影响呼吸作用的因素影响因素说明举例内因遗传不同种类的植物呼吸速率不同旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物生长发育时期同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低器官类型同一植物的不同器官呼吸速率不同生殖器官大于营养器官外界温度温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内，温度越低，细胞呼吸越弱；温度越高，细胞呼吸越强生产上利用这一原理，在低温下储存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。氧气浓度氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，激进型有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸生产中常利用降低氧气浓度能够抑制呼吸作用减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜期二氧化碳浓度二氧化碳增加，呼吸速率下降在蔬菜、水果的保鲜中，增加二氧化碳的浓度具有良好保鲜效果含水量在一定范围内，呼吸作用强度随着含水量的增加而增强。一般来说，细胞水分充足，呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没，根部缺氧，进行无氧呼吸，产生过多酒精，可使根部细胞坏死。小麦等种子含水量超过14.5%时，呼吸速率骤然上升七、细胞呼吸的应用表格SEQ表格\*ARABIC45细胞呼吸的应用分类应用原理有氧呼吸提倡有氧运动不会因剧烈运动时，肌肉细胞进行无氧呼吸积累过多的乳酸而使肌肉算账无力作物栽培时及时松土利用根的有氧呼吸，促进根部对水和无机盐的吸收稻田定期排水水稻的根不叫适合无氧呼吸，但也需要进行有氧呼吸，定期排水避免根部因无氧呼吸产生大量酒精对细胞产生毒害作用，防止腐烂生产醋酸、味精等利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的有氧呼吸利用酵母菌发面在馒头、面包的制作过程中，利用酵母菌的有氧呼吸，使馒头、面包变得松软可口无氧呼吸选用“创可贴”、透气的消毒纱布包扎伤口为伤口创造有氧环境，避免厌氧病菌的繁殖，有利于伤口的愈合伤口过深或被生锈铁钉扎伤，需及时治疗避免破伤风芽孢杆菌进行无氧呼吸而大量繁殖，引发破伤风制作酸菜、酸奶、泡菜等利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸的过程其他粮食储藏时低温、低氧、干燥，以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，延长保存期限果蔬储藏时低温、低氧（充氮气）、保持一定湿度，以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗八、有氧呼吸与无氧呼吸的计算1消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的摩尔数之比为1:32消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的氧气与无氧呼吸产生的摩尔数之和的比为3:43产生等量的时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖摩尔数之比为3:14产生等量的时，无氧呼吸与有氧呼吸产生ATP摩尔数之比为3:195消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生ATP摩尔数之比为1:19第4节能量来源——光与光合作用一、捕获光能的色素和结构实验SEQ实验\*ARABIC10绿叶中色素的提取和分离实验原理叶绿体中的各种色素都是有机物，能溶解于无水乙醇等有机溶剂中，因此可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素。叶绿体中的色素因在层析液中的溶解度不同导致它们在滤纸条上随层析液扩散的速度不同(溶解度高的扩散快，反之就慢)，因而可用纸层析法分离叶绿体中的色素实验步骤1提取色素称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中，加入少量SiO2和CaCO310mL无水乙醇→研磨→过滤→收集到试管内并塞严试管口2制备滤纸条将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条，将滤纸剪成长和宽略小于试管长和宽的滤纸条，在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线3画滤液细线用毛细吸管吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线，待滤液干后，再画一两次4分离色素将3ml层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧5观察观察滤纸上的色带情况实验结果经层析后，滤纸上出现四条色带，自上而下如图所示：四种色素，自上而下分别是：色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度类别主要吸收胡萝卜素橙黄色最少最高最快类胡萝卜素蓝紫光叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色最多较低较慢叶绿素蓝紫光和红光叶绿素b黄绿色较多最低最慢实验结果分析①正确的实验结果是:在滤纸条上4条呈平行线分布的色素带，自上而下依次为橙黄色的胡萝卜素，黄色的叶黄素、蓝绿色的叶绿素a、黄绿色的叶绿素b。如果实验结果看不清楚4条色素带，可能是实验材料选择时，没有选新鲜、浓绿的叶片，这样导致色素种类不全或含量不够；也可能是在提取时研磨未充分、迅速，导致研磨过程中色素提取到的比较少；还可能是在做色素分离时，层析液没及了滤液细线，使色素含量减少。如果你看到的是4条不整齐的色素带，可能是在画滤液细线时，细线没有做到细且直，使色素带彼此重叠；也有可能是滤纸条一端的两角剪的过程中不对称造成的等等②如果用圆形滤纸替代滤纸条做层析实验，结果如何。用圆形滤纸进行层析实验时，应在圆心处点样，滤液在圆形滤纸上的扩散原理与在滤纸条上是一样的，看到的结果是4个同心圆，最外面的是胡萝卜素，接下依次是叶黄素、叶绿素a、叶绿素b备注①取材时要选用新鲜的，颜色较深的叶片，以便使滤液中含较多的色素②研磨时要加入少量二氧化硅(可研磨充分)和少许碳酸钙(保护叶绿素)，研磨应迅速而充分③滤液收集后，要及时用棉塞将试管口塞紧④准备的滤纸条应干燥，且剪去一端的两角⑤画滤液线时要画得细、齐、直，这样可以防止色素带重叠，且要重复2-3次，以增加色素量，使色素带更加清晰⑥层析时，一定不要让滤纸条上的滤液细线浸人层析液中(因色素溶于层析液)，烧杯的上面要盖好盖。⑦实验时室内要通风，实验完毕要用肥皂洗手二、光合作用的探究历程表格SEQ表格\*ARABIC46光合作用的探究历程时间科学家实验结论或观点1771年普利斯特利植物可以更新空气1779年英根豪斯只有在阳光下，植物绿叶才能更新空气梅耶植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来1864年萨克斯光合作用的产物除O2外，还有淀粉1880年恩吉尔曼叶绿体是进行光合作用的场所，并从叶绿体放出氧20世纪40年代鲁宾和卡门光合作用释放的O2全部来自参加反应的水卡尔文暗反应14C的转移途径（卡尔文循环）备注1、萨克斯实验前，把绿叶放在黑暗处处理一段时间，目的是消耗掉叶片中的营养物质；如果不进行该操作，可能会使得后来的结果即使遮光仍可出现蓝色2、鲁宾和卡门实验：同位素标记法三、光合作用表格SEQ表格\*ARABIC47光合作用概念光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程光合作用的过程光合作用的过程是一系列的化学反应组成的。通常根据是否需要光能，将光合作用的过程分为需要光能的光反应与不需要光能的暗反应分类光反应暗反应场所叶绿体内类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中进行过程在光反应阶段，叶绿体利用所吸收的光能，首先将水分解成氧和氢。其中的氧以分子状态（O2）释放出去，光合作用所产生的氧气就是从水中分解而来的；其中的氢是活泼的还原剂，能够参与暗反应中的化学反应。叶绿体吸收的另一部分光能，在酶的作用下，使ADP与磷酸结合，形成一个高能磺酸键，生成ATP，将光能转化为化学能，储存在ATP的高能磷酸键中。从以上可以看出，在光反应中，叶绿素吸收的光能一部分用来分解水，另一部分转移到ATP中储存起来。光反应过程共有三种产物，除了氧气直接排出植物体以外，[H]和ATP都用下暗反应，所以光反应为暗反应的进行提供了物质条件。首先是二氧化碳的固定。在暗反应阶段中，绿叶从外界吸收来的二氧化碳，化学性质不活泼，不能直接被气还原，它必须先与植物体内的一种含有五个碳原子的化合物结合，这个过程叫做二氧化碳的固定。一个二氧化碳分子被一个五碳化合物固定以后，很快形成两个三碳化合物。其次是三碳化合物的还原。在有关酶的催化作用下，一些三碳化合物接受ATP提供的能量，并且被氢还原，然后经过一系列复杂的变化，形成糖类。另外一些三碳化合物则经过复杂的变化，又形成五碳化合物，从而使暗反应阶段的化学反应不断地进行下去。叶绿体叶绿体中的色素光能H2O水在光下分解O2ATPADP+Pi供能酶供氢还［H］原C5(CH2O)光反应阶段暗反应阶段多种酶参加催化CO2固酶定2C3 实质光能转化为化学能，并释放氧气同化二氧化碳，形成有机物反应物H2O、ADP、Pi、NADP+CO2、ATP、NADPH反应产物O2、ATP、NADPH（CH2O）、ADP、Pi、NADP+、H2O时间短促，以微秒计较为缓慢条件需要叶绿素、光、酶不需要叶绿素、光，需要多种酶、[H]、ATP能量转化光能——→电能电能——→活跃化学能活跃化学能——→稳定化学能物质变化H2O——→[H]＋O2NADP+＋H+＋2e——→NADPHADP＋Pi——→ATPCO2＋NADPH＋ATP———→（CH2O）＋ADP＋Pi＋NADP+＋H2O联系光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP+Pi，没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。备注①暗反应在有无光照的条件下均可进行②光合作用释放的氧气全部来自水，光合作用的产物不仅是糖类，还有氨基酸（无蛋白质）、脂肪，因此光合作用产物应当是有机物。③参与光合作用的色素在类囊体薄膜上，参与光合作用的酶在类囊体薄膜和叶绿体基质中都有。④光合作用中14C标记的CO2的路径是：CO2→C3→（CH2O）⑤C3、C5变化分析：其他因素不变，若增加CO2浓度，则短期内，由于增加CO2浓度，有更多的C5与CO2固定生成了C3，所以C3含量增加、C5含量减少。（C3、C5的含量变化相反）四、探究光照强度对光合作用强度的影响实验SEQ实验\*ARABIC11探究光照强度对光合作用强度的影响实验原理叶片含有空气，上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮实验过程1、用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片2、用注射器抽出叶片内的空气，并放在黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底实验装置实验装置分析1、自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离，来调节光照强度的大小2、中间盛水的玻璃珠的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温的影响3、因变量是光合作用的强度：可以通过观察单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用时间的长短来衡量实验结果项目小圆形叶片添加含有氧气的清水光照强度叶片浮起数量烧杯A10片20mL强多烧杯B10片20mL中中烧杯C10片20mL弱少实验结论在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度也不断增强五、影响光合作用的因素与应用表格SEQ表格\*ARABIC48影响光合作用的因素与应用因素图像关键点的含义在生产上的应用单因子影响光照强度A点光照强度为0，此时只进行呼吸作用，释放CO2的量，表明此时的呼吸强度。AB段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；B点时，呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=呼吸作用强度，称B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长)。BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点为光合作用的饱和点。(1)适当提高光照强度(2)延长光合作用时间(例：轮作)(3)对温室大棚用无色透明玻璃(4)若要降低光合作用则用有色玻璃。如用红色玻璃，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱。但较其他单色光强。1、关键的：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，单位时间内释放的二氧化碳量表示呼吸速率。B点表示细胞呼吸释放的二氧化碳量和光合作用吸收的二氧化碳量相等，此时的光照强度称为光补偿点。C点时，已经达到了光饱和点，此时光照强度增加，光合作用强度不在增加。2、关键线段：AB线段光合作用的强度小于细胞呼吸的强度；BC线段光合作用的强度大于细胞呼吸的强度。光合面积OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点，随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。OB段干物质量随光合作用增强而增加，而由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加OC段呼吸量不断增加，所以干物质积累量不断降低如BC段。植物的叶面积指数不能超过C点，若超过C点，植物将入不敷出，无法生活下去。适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免陡长，封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。温室栽培植物时，可增加光合作用面积，合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。二氧化碳浓度1、走势分析：图1和图2均表示在一定发尾内，光合作用速率随着二氧化碳浓度增大二增大，但当二氧化碳浓度增加到一定范围后，光合作用速率不在增加。2、关键点分析：图1中A碘表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的二氧化碳