植物光合作用的研究历史

1、光合作用的研究光合作用的研究历史历史每天浇水，每天浇水，五年后五年后土重土重100100千克千克树树2.52.5千克千克土土减少减少了了0.06千克千克树重树重77千克千克,增加增加了了74.5千克千克1642年年(比利时比利时 )海尔蒙特实验海尔蒙特实验柳树重量增加的柳树重量增加的原因是什么？原因是什么？海尔蒙特的结论海尔蒙特的结论:建造植物的原料是水建造植物的原料是水17711771年，普里斯特利年，普里斯特利（英）的实验（英）的实验光照下，一段时间后光照下，一段时间后1771年英国普里斯特利实验年英国普里斯特利实验1、小鼠小鼠生活、生活、蜡烛燃蜡烛燃烧需要烧需要什么气什么气体体？思考题：

2、思考题：2、这个这个实验说实验说明什么明什么问题？问题？（证明植物可以更新（证明植物可以更新空气）空气）设计一个实验证明绿色植物在光设计一个实验证明绿色植物在光下制造淀粉。下制造淀粉。黑暗处理黑暗处理一昼夜一昼夜1864年德国萨克斯实验年德国萨克斯实验让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光除去叶绿素除去叶绿素酒精酒精水水（证明绿叶在（证明绿叶在光光下制造下制造淀粉）淀粉）滴加碘酒滴加碘酒后后或者用碘蒸气处理这片叶，发或者用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。的一半则没有颜色变化。1880年（美国）恩格尔曼实验年（美国）恩格

3、尔曼实验证明：证明：氧气氧气是叶绿体是叶绿体释放出来的，释放出来的，叶绿体叶绿体是绿色植物进行光合是绿色植物进行光合作用的场所。作用的场所。小资料：水绵小资料：水绵是常见的是常见的淡水淡水藻类藻类，每条水，每条水绵有许多个结绵有许多个结构相同的长筒构相同的长筒状细胞连接成状细胞连接成的。水绵很明的。水绵很明显的特点是：显的特点是：叶绿体呈带状，叶绿体呈带状，螺旋排列在细螺旋排列在细胞里胞里。该实验的巧妙之处？该实验的巧妙之处？3先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下。曝露在光下。 v先选极细光束，叶绿体上可分为先选极细光束，叶绿体上可分为光照多和

4、光照少光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；用好氧细菌检测，的部位，相当于一组对比实验；用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中能准确判断水绵细胞中释放氧的部位。释放氧的部位。而后用完而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而再一次证明实验全曝光的水绵与之做对照，从而再一次证明实验结果完全是结果完全是光照光照引起的，并且引起的，并且氧氧是由是由叶绿体叶绿体释放释放出来的。出来的。 1实验材料选用水绵和好氧性细菌。实验材料选用水绵和好氧性细菌。 因为水绵的叶绿体呈因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状螺旋式带状，便于观察，便于观察，用好氧性细菌可用好氧性细菌可确定释放氧气的部位确定释放氧气的部位。2选用黑暗并且

5、没有空气的环境。选用黑暗并且没有空气的环境。排除了氧气和光的干扰。排除了氧气和光的干扰。 该实验的巧妙之处：该实验的巧妙之处：鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验v实验方法实验方法?v同位素标记法同位素标记法v这个实险的目的是为了弄清楚在光这个实险的目的是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳？同学们考虑一下，标是二氧化碳？同学们考虑一下，标记哪一种元素？如何设计这个实验记哪一种元素？如何设计这个实验呢呢？20世纪世纪30年代（美国）鲁宾与卡门实验年代（美国）鲁宾与卡门实验第一组第一组探究光合作用产生的探究光合作用产生的氧氧来自于来自于H2O还是还是CO2

6、H2180C02H20C18O2第二组第二组180202产物产物: :淀粉淀粉条件条件: :光光光合作用发现小结：光合作用发现小结：17711771年，英国普里普里斯特利斯特利原料原料:水水18801880年，年，美国恩格美国恩格尔曼尔曼2020世纪世纪3030年年代，美国鲁代，美国鲁宾与卡门宾与卡门18641864年，年，德国萨克德国萨克斯斯16421642年，年，比利时海比利时海尔蒙特尔蒙特原料和产物原料和产物:更新空气更新空气(二氧化碳二氧化碳和氧气和氧气)产物氧来产物氧来自于水。自于水。场所场所:叶绿体叶绿体条件条件:光光29实验方法：同位素标记法实验方法：同位素标记法实验原则：实验原

7、则：对照原则对照原则单一变量原则单一变量原则1948年，美国卡尔文年，美国卡尔文（M. Calvin)用用14C标标记的记的CO2供给小球藻进供给小球藻进行光合作用实验行光合作用实验,最终最终探明二氧化碳转化为探明二氧化碳转化为有机物的途径有机物的途径光合作用的场所光合作用的场所叶绿体叶绿体基粒外膜内膜基质类囊体叶绿体中哪些结构与光合作用功能相适应叶绿体中哪些结构与光合作用功能相适应? ?、叶绿体基粒的类囊体薄膜上叶绿体基粒的类囊体薄膜上和和基质基质中，含有多种光合作用所必需的中，含有多种光合作用所必需的酶酶。、叶绿体基粒类囊体薄膜叶绿体基粒类囊体薄膜上分布着许上分布着许多吸收光能的多吸收光能

8、的色素色素分子。分子。叶绿体的结构叶绿体的结构、叶绿体的、叶绿体的膜膜还可以还可以控制物质的进出控制物质的进出叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿体色素叶绿体色素 （含量约占（含量约占总量的总量的3/43/4）（含量约占含量约占总量的总量的1/41/4）胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素新鲜的绿色叶片新鲜的绿色叶片中有哪些色素呢？中有哪些色素呢？学科交叉学科交叉(小资料小资料)光是一种电磁波。可见光的波长范围，光是一种电磁波。可见光的波长范围，大约是大约是390760。不同波长的。不同波长的光，颜色不同。波长小于

9、光，颜色不同。波长小于390nm的光的光是紫外光；波长大于是紫外光；波长大于760nm的光是红的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。的光都是可见光。叶绿体叶绿体中色素中色素吸收可见吸收可见的太阳光的太阳光类胡萝卜素类胡萝卜素主主要吸收要吸收蓝紫光蓝紫光叶绿素叶绿素主要主要吸收吸收红橙光红橙光和蓝紫光和蓝紫光3 3、叶绿体色素的吸收光谱叶绿体色素的吸收光谱叶绿体色素具有吸收光能、叶绿体色素具有吸收光能、传递光能、转化光能的作用传递光能、转化光能的作用、下图中的小点为好氧性的细菌。用不、下图中的小点为好氧性的细菌。用不同颜色的光照射水绵，细菌将向什

10、么区域同颜色的光照射水绵，细菌将向什么区域集中？为什么？集中？为什么？、温室栽培蔬菜，一般采用什么颜色、温室栽培蔬菜，一般采用什么颜色 的玻璃做顶棚更能提高产量？的玻璃做顶棚更能提高产量？哪种颜色的玻璃最不能使用？哪种颜色的玻璃最不能使用？ 为什么玉米苗中出现的白化苗为什么玉米苗中出现的白化苗待种子中贮存的养分耗尽就会待种子中贮存的养分耗尽就会死亡？死亡？白化苗没有光合色素白化苗没有光合色素,不能进行光不能进行光合作用制造有机物合作用制造有机物.光合作用的基本过程v （1） 绿色植物是怎样俘获阳光的？v （2） 植物如何利用俘获的太阳能？v （3） 释放出来的氧来自什么地方，怎么来的？v （4

11、） 在光合作用过程中，植物如何精确的一步一步 的合成有机物？ 叶绿素叶绿素a光光活化的活化的叶绿素叶绿素aeADP+PiATPH2OH+NADPHeO2类囊体类囊体光反应光反应基质基质NADP+C3五碳化合物五碳化合物固定固定还原还原CO2供能 供氢ATPADP+PiNADPHNADP多种酶参多种酶参 加催化加催化(CH2O)n暗反应（卡尔文循环）暗反应（卡尔文循环）五碳化合五碳化合物再生物再生基质基质（CH20）酶促反应酶促反应2、光合作用的过程、光合作用的过程光能光能叶绿素叶绿素aeNADP+eH2OH+O2叶绿体叶绿体ATPNADPHH（CH2O）2C3CO2C5暗反应暗反应光反应光反应

12、(类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上)(基质中基质中)ADP+Pi光合作用：光合作用：绿色植物绿色植物通过通过叶绿体叶绿体，利用可见光，利用可见光中的中的光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水合成为储存能量的合成为储存能量的有机物有机物，并且，并且释放出氧气释放出氧气的过程。的过程。光合作用的反应式：光合作用的反应式： CO2+2H2O*(CH2O)+O2*+H2O光能光能叶绿体叶绿体释放的氧气来释放的氧气来源于参加反应源于参加反应的水的水场所场所条件条件物质物质变化变化能量变化能量变化光反应光反应暗反应暗反应基粒类囊体膜基粒类囊体膜上上基质中基质中光、酶、色素光、酶、色素光能光能 活跃化能活跃化

13、能活跃化能活跃化能 稳定化能稳定化能 光反应和暗反应的比较光反应和暗反应的比较酶原料原料H2O、ADP、Pi、NADP水的光解水的光解ATP形成形成NADPH形成形成 CO2、C5、ATP、 NADPHCO2固定固定C3还原还原C5再生再生产物产物O2、ATP、NADPH（CH2O）、）、H2O、ADP、 Pi、NADP光反应与暗反应的关系1、没有二氧化碳的固定形成的三碳化合物，光反应的产物、没有二氧化碳的固定形成的三碳化合物，光反应的产物 NADPH和和ATP就会积累，使光反应很快停止。就会积累，使光反应很快停止。2、没有光反应提供、没有光反应提供NADPH和和ATP，三碳化合物就不能还原，

14、三碳化合物就不能还原， 就不会有五碳化合物的不断再生以及最终有机物的合成。就不会有五碳化合物的不断再生以及最终有机物的合成。 五碳化合物迅速减少和三碳化合物的积累，必然导致二五碳化合物迅速减少和三碳化合物的积累，必然导致二 氧化碳氧化碳 固定的停止。即没有光反应，暗反应无法持续地固定的停止。即没有光反应，暗反应无法持续地 进行。进行。 结论：光反应和暗反应是一个整体，在光合作用的过程中，结论：光反应和暗反应是一个整体，在光合作用的过程中， 两者紧密联系，缺一不可。两者紧密联系，缺一不可。光合作用的意义光合作用的意义 从物质转变和能量转变的过程来看，从物质转变和能量转变的过程来看， 光合作用是生

15、物界光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。最基本的物质代谢和能量代谢。1、把无机物转变为有机物，是一切生物有机物的根、把无机物转变为有机物，是一切生物有机物的根 本来源。本来源。2、将太阳能转变为化学能，是一切生物能量的最初、将太阳能转变为化学能，是一切生物能量的最初 来源。来源。3、吸收二氧化碳放出氧气，保证了大气中这两者的、吸收二氧化碳放出氧气，保证了大气中这两者的 相对稳定，保护环境相对稳定，保护环境内因内因：正比与绿色植物的发育进程正比与绿色植物的发育进程外因外因：光照光照CO2浓度浓度温度温度水水（开花阶段强度最大开花阶段强度最大）影响光合作用的因素影响光合作用的因素矿质元素矿

16、质元素v有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。红色或蓝色的灯管。1.用这种方法有什么好处？这样做对光合用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？作用有影响吗？2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？可以吗？1.光合作用的实质是：把光合作用的实质是：把 和和 转变为有机物，转变为有机物，把把 转变成转变成 ，贮藏在有机物中。，贮藏在有机物中。2.在光合作用中，在光合作用中， 葡萄糖是在葡萄糖是在 中形成的，氧气中形成的，氧气是在是在 中形成的，中形成的，ATP是在是在 中形成的，中形成的，CO2是在是在 固定的。固定的。CO2H2O光能光能化学能化学能暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应练习巩固练习巩固3 3图图2 25 5是光合作用过程的示意图，依图回答下列