高中生物能量之源光与光合作用备课资料2新课标人教版必修1.pdf

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名师推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯高中生物能量之源光与光合作用备课资料2新课标人教版必修11.光合作用的模拟研究光合作用机理的目的之一，就是人工模拟光合作用，利用地球上丰富的二氧化碳、水和太阳光，加上一些必要的化合物，人工合成有机物，最终合成粮食。这是农业生产利用光合作用的远景，将会比依赖植物进行光合作用生产粮食向前迈进一大步。人们已经开始对这方面进行一些探索性的实验，并取得了一些初步成果。在光反应方面是以得到NADPH和ATP为目的，有人把叶绿素

2、铺在水相和辛烷油相的界面上，在水相中＋＋含有NADP等，在油相中加入二硝基苯酚作为质子受体，照光后可使NADP等还原为NADPH等，并放出氧气。此外，根据光合作用催化电子理论，可以利用某些无机半导体（如ZnO、CdS）代替叶绿体，在光下把ADP和Pi合成ATP。在暗反应方面，尽管它的机理比较清楚，但反应过程复杂，目前在国内外还没有它的全过程人工模拟＋工作成功的例子，只有某些复制工作。例如在不断供应NADP和ADP的情况下，利用各种有关的酶，在特定条件下，使离体叶绿体同化二氧化碳，生成糖类。2.光合作用研究历程

3、中的七次诺贝尔奖获得情况（1）Wilstatter从绿色植物的叶片中将叶绿素分离纯化出来，对它的结构进行研究，使人们对绿色植物吸收光能并引起光化学反应进行光合作用的主要色素有所了解。Wilstatter在1915年因此获得诺贝尔奖。（2）20世纪20年代初，Fischer因研究叶绿素化学和阐明叶绿素结构而获得诺贝尔奖。（3）Woodward于1965年因人工合成叶绿素等工作获得诺贝尔奖。（4）20世纪80年代末，Deisenhofer等测定了紫色非硫细菌Rs.viridis光合作用中心的三维结构，并因此于19

4、88年获得诺贝尔奖。（5）1992年，Marcus因研究包括光合作用电子传递在内的生命体系的电子传递理论而获得诺贝尔奖。（6）1961年，Mitchell等提出了化学渗透假说。化学渗透假说不仅使人们了解光合作用中的能量转换机理，并且导致将质子动力势与离子运转、类囊体结构动态变化和能量转换反应调控过程联系起来研究。Mitchell于1978年获诺贝尔奖。（7）20世纪90年代末，催化光合作用的光合磷酸化和呼吸作用的氧化磷酸化的腺三磷（ATP）合成酶的动态结构与反应机理的研究获得重大进展。鉴于Boyer和Walk

5、er在ATP合成酶催化ADP形成ATP研究工作方面的贡献，他们获得了诺贝尔奖。3.光合作用产生的O2来自于H2O的证据（1）vanNiel的研究：20世纪30年代，vanNiel比较了不同生物的光合作用过程，发现它们有共同之处，例如：绿色植物：CO2＋2H2O（CH2O）＋O2↑＋H2O紫硫细菌：CO2＋2H2S（CH2O）＋2S↓＋H2O氢细菌：CO2＋2H2（CH2O）＋H2O因此他提出光合作用的通式为：CO2＋2H2A（CH2O）＋2A＋H2OH2A可以是H2O，也可以是H2S和H2。可见，vanNie

6、l的研究已经科学地预见到，绿色植物光合作用中产生的O2，来自于H2O。（2）希尔反应：1937年，希尔（R.Hill）从细胞中分离出叶绿体，他发现，在电子受体，如氰化物或染料亚甲蓝（氧化时蓝色，还原时绿色）存在的条件下，给分离的叶绿体照光，叶绿体在没有CO2（和＋NADP）存在的条件下就能放出O2，同时使电子受体还原。这一实验有力地证明，光合作用产生的O2不是来自CO2，而只是来自H2O。更有意义的是，这一发现将光合作用区分为两个阶段：第一阶段为光诱导的电子传递以及水的光解和O2的释放，这一过程又称为希尔反应

7、；这一阶段之后才是CO2的还原和有机物的形1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名师推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯成。第二阶段是不需要光的。1818（3）鲁宾和卡门实验：1939年，鲁宾和卡门用同位素O分别标记H2O，即H2O，结果植物光合作用181818释放的氧全部是O2；如果用同位素O分别标记CO2，即CO2，而供给植物的水是正常的H2O，则植物释放的氧全部是O2。这一权威性实验肯定了vanNiel和希尔的科学预见，即光合作用产生的O2不是来自CO2，而是来自H2O的。因此光合作

8、用通式应该更合理地写为：**6CO2＋12H2OC6H12O6＋H2O＋6O2↑4.叶绿体中能量的转换（1）光能转换成电能在叶绿体中类囊体薄膜上的色素只有少数叶绿素a分子能够将光能转换成电能，其余的色素都只有吸收和传递光能的作用。当光能传递给这些少数的叶绿素a时，使叶绿素a被激发而失去电子（e）。脱离叶＋绿素a的电子，经过一系列传递，最后传递给带正电荷的辅酶Ⅱ（NADP）。同时失去电子的叶绿素a变为