美国科学家卡尔文（M.Calvin，CO2是如何转变成糖类的呢?20世纪40年代，
1911～1997）等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过14C标
记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的。
绿叶通过 从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下，与 （一种五碳化合物）结合，这个过程称作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个 分子。在有关酶的催化作用下，C3接受 和 释放的能量，并且被
NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，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C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2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。
简而言之，在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，形成ATP和NADPH，从而使光能转化成ATP中的化学能；将CO2转化为储存化学能的NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，
糖类。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化与物质变化密不可分。光合作用产生的有机物，不仅供植物体自身利用，还养活了包括你我在内的所有异养生物。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。
（3）光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通
过韧皮部运输到植株各处。
4． 光合作用的应用
光合作用的强度（简单地说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量），直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。
根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料—— ，动力—— ，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的
因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素（如温度），也是影响因子。
易错提示 （1）叶绿素吸收光能不需要酶的参与。
（2）光反应产生的ATP只能用于暗反应，不能用于细胞中其他部位的生命活动，其他部位的生命活动所需ATP来自细胞呼吸，因此，植物ATP的来源有两个途径：细胞呼吸和光反应。
（3）暗反应不直接需要光照，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快会停止。 （4）CO2还原为糖的一系列反应是由卡尔文发现的，因此，暗反应又叫卡尔文循环。 （5）C3的还原中，大部分C3经过一系列复杂的变化，重新生成了C5，以保证CO2的固定能持续进行，少部分C3被合成了。 （CH2O）（6）硝化细菌：属于需氧、自养细菌，为原核生物。
（7）常见的化能自养生物有硝化细菌、硫化细菌、氢细菌、铁细菌等。
随堂训练 1．某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，为了确定无水乙醇、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，四组实验结果如图所示，第④组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析不正确的是
（ ）
A.①可能是由于未加CaCO3而得到的实验结果 B.②可能是由于用水取代了无水乙醇而得到的实验结果 C.③可能是由于未加SiO2而得到的实验结果
D.绿叶中的色素都能够溶解在层析液中，四种色素的溶解度相同
2．如下图所示，有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲添加品红色光；乙添加绿色光；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B。经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是
（ ）
A．甲和乙
B．乙和丙
C．甲和丁
D．丙和丁
3．下图分别是萨克斯、鲁宾卡门、恩格尔曼所做的关于光合作用的三个经典实验。下列相关叙述中，正确的是
（ ）
A.图1中A与C部分对照说明光合作用需要光 B.图2所示实验运用的实验方法是荧光标记法 C.图3所示实验中，好氧细菌分布于光束照射的部位
D.若探究光反应的过程，需要对H2O和CO2，进行标记并追踪其去向 4．利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是
（ ）
A.试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量 B.在光下如果有气泡产生，可说明光合作用产生了氧气 C.若实验装置处于黑暗处，装置中一定没有气泡产生 D.该装置可以用来探究CO2浓度对光合作用速率的影响
5．光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段。下列有关叙述正确的是 A.光反应消耗NADPH，暗反应产生NADPH B.光反应消耗H2O，暗反应消耗ATP C.光反应固定CO2，暗反应还原CO2
（ ）
D.光反应储存能量，暗反应释放能量
6．如图为高等绿色植物光合作用图解。相关说法不正确的是
（ ）
A.②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段 B.光合作用可分为两个阶段，光反应和暗反应阶段
C.三碳化合物在[H]、ATP和酶的作用下，被还原形成(CH2O) D.④是ATP，在叶绿体基质中生成
7．用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是 A.促进叶绿体中CO2的固定 B.促进叶绿体中ATP的合成 C.抑制叶绿体中[H]的形成 D.抑制叶绿体中有机物的输出
8．甲、乙、丙三图分别表示探究几种环境因素对马铃薯光合作用速率影响的实验结果。下列分析中正确的是
（ ）
（ ）
A.甲图所示实验主要研究光照强度和温度对马铃薯光合作用速率的影响 B.甲图P点时，限制马铃薯光合作用速率的因素为光照强度和温度
C.乙图Q点时高CO2浓度条件下，可通过进一步增加光照强度来提高马铃薯光合作用速率 D.丙图Q点之后三条曲线的走势为保持平稳
9．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据图判断下列叙述不正确的是
（ ）
A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同 B.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同 C.光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高 D.光照强度为b～c，曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
10．如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列有关光合作用强度变化原因的分析中，错误的是
（ ）
A.从A→B主要原因是光照增强，气温上升 B.从B→C主要原因是温度过高，酶失活 C.从C→D主要原因是气孔打开，CO2供应增加 D.从D→E主要原因是光照减弱，气温下降 11．下列关于硝化细菌的叙述，错误的是
（ ）
A.将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为光能 B.将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为化学能 C.硝化细菌细胞中含有将二氧化碳和水合成有机物的一系列酶 D.硝化细菌和绿色植物一样都是自养型生物
12．下图示光合作用过程，A—I代表各种物质（如E为ADP和Pi），据图回答：
（1）光合作用包括 和 两个阶段，这两阶段的场所依次是 、 。
2019-2020学年高中生物人教版(2019)必修一学案：第5章 细胞的能量供应和利用 5.4光合作用与能量转化 Word
