光合作用过程中物质变化的分析

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光合作用过程中物质变化的分析

广西容县高中 刘汉超

光合作用过程中的物质变化是：二氧化碳和水转化为有机物，同时释放氧气。水在光反应阶段分解释放氧气，同时生成ATP和[H]。二氧化碳在暗反应阶段先与五碳化合物结合生成三碳化合物（C3），然后还原为有机物（CH2O），同时有五碳化合物和水生成。这些物质的变化概括如下表：



反应物 条件 生成物

光反应 暗反应

H2O ADP、Pi CO2、C5 2C3

光照 酶

[H]、O2 ATP

2C3

[H]、ATP（来自光反应）、酶 有机物（CH2O）、C5



在光合作用过程中，先进行光反应，当光反应生成了[H]和ATP时，才进行暗反应。当植物在黑暗中突然给以光照，植物体中的[H]、和ATP就会突然上升，然后由于暗反应消耗而下降。当植物在光照下突然停止光照，光反应立即停止，而暗反应还在继续一段时间，直至消耗完[H]和ATP为止。突然改变其中某一个反应条件，H、ATP、C3、C5、有机物等等的含量会发生相应的变化。如下表：



突然停止光突然光照、光照、突然停光照、突然

条件

照、CO2充足 CO2不足 止CO2供应 CO2供应过量

C3 C5

[H]、ATP （CH2O）

↑ ↓ ↓ ↓

↓ ↑ ↑ ↑

↓ ↑ ↑ ↓

↑ ↓ ↓ ↑



分析这些物质的变化，必须把光反应与暗反应联系起来考虑（如下图），同时分析该物质的来源和去路，才能得出准确的结论。如：突然停止光照、供应充足时，由于没光，没有ATP生成，C3就不能还原（没有消耗）成有机物，但由于CO2充足，C5还继续被消耗，同时生成C3。所以C3量上升，C5量下降。



例1. 一株经过饥饿处理的植物，先放在有光但无二氧化碳的环境中，一段时间后，再移到无光但有二氧化碳的环境中，发现其生成有机物的量如图所示。请分析说明：

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（1）AB段由于缺乏二氧化碳，使____________不能进行，因此不能合成有机物。 （2）BD段无光照，则光合作用的____________不能进行，但由于在AB段，植株中积累了一定的____________物质，为有机物的产生提供了一定的条件，故BC段可以合成一定的有机物。 （3）在BC段中，每生成一个葡萄糖分子，就在消耗____________分子二氧化碳。 （4）如果在BC段，适当降低环境的温度后发生的现象，用曲线画在图上。 解析：光反应需要光才能进行，暗反应虽然不需要光，但需要ATP和NADPH。而ATP和NADPH都是光反应的产物。二氧化碳是暗反应的反应物之一。CO2＋C5→2C3，2C3还原时生成一个C5，还剩下一个C，而一个葡萄糖有6个C。所以每生成一个葡萄糖就要消耗6个二氧化碳分子。降低温度，酶活性降低，暗反应速度下降，有机物生成量减少。但由于暗反应速度慢了，消耗ATP和NADPH的速度也就慢下来，所以在相同数量的ATP和NADPH的情况下，暗反应的时间比原来要长。 答案：（1）暗反应；（2）光反应，ATP，NADPH；（3）6；（4）如下图。



例2. 离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是 A. C3化合物增多、C5化合物减少 B. C3化合物增多，C5化合物增多 C. C3化合物减少，C5化合物增多 D. C3化合物减少，C5化合物减少 解析：在光合作用的暗反应阶段，进入叶绿体的CO2首先与叶绿体内的C5化合物结合，形成C3化合物，进而C3化合物被还原成糖类等有机物。如果突然中断CO2气体的供应，则C3化合物的形成受阻且不断被还原而减少，C5化合物会因消耗减少且不断生成而含量增多，答案C。 年级

高中

学科 生物

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一校 陈丽娜

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光合作用过程中物质变化的分析 侯海静

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