第三节 光合作用

第三节光合作用一、光合作用概念

绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧的过程。（场所）（动力）（原料）（产物）二、光合作用的发现史1、比利时海尔蒙特实验

17世纪初比利时一位名叫海尔蒙特的医生做过这样一个有趣的试验。他把十分容易生根成活的一段柳树枝条种植在一个大瓦盆里。在种植之前，他称量了柳树枝条的质量（2.27kg）和瓦盆中干燥沙土的质量（90.8kg）。此后，只向盆中浇雨水，不再添加其他东西。5年以后，当海尔蒙特再次进行称量时，柳树枝条已经长成重达76.86kg的柳树，而瓦盆中干燥沙土的质量仅仅减少了0.857kg。柳树增加的质量远远大于土壤减少的质量。柳苗重2.27kg干土重90.8kg柳苗重76.86kg干土重89.943kg不精确，他忽略了土壤中的无机盐和空气中的CO2对柳树生长的影响。？他的结论是否精确

？？海尔蒙特认为:

使柳树生长并增加质量的物质，主要来源于雨水，而不是土壤。?如何设计一个实验来证明CO2是植物生长所需的原料2.1771年，普里斯特利（英）的实验？普里斯特利的实验说明了什么说明植物可以更新空气?后来有人重复过普里斯特利的实验,有的人成功了,有的人失败了,为什么?是否有阳光3.1864年，萨克斯（德国）实验结论：植物通过光合作用可制造淀粉。?此实验证明了什么4.1880年，恩格尔曼（美国）实验?此实验证明了什么氧气是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。5.20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究，用18O分别标记H2O和CO2，得到H218O和C18O2实验过程如下：向第一组植物提供H218O和CO2

，得到的是18O2。向第二组植物提供H2O和C18O2

，得到的是O2。结论：光合作用释放的氧全部来自水。?此实验证明了什么年代科学家过程与方法对照类型单一变量观测指标结果结论1771［英］普里斯特利

1864［德］萨克斯

1880［美］恩格尔曼20世纪30年代［美］鲁宾和卡门酒精脱色½照光变蓝½遮光酒精脱色不变蓝实验组：密闭玻璃罩+小鼠（或点燃的蜡烛）对照组：密闭玻璃罩+小鼠（或点燃的蜡烛）+植物空白有无植物小鼠或蜡烛维持时间实验：短对照：长植物可更新空气黑暗中饥饿处理的绿叶→相互对照

照与不照光叶片颜色变化叶片在光合作用中产生淀粉照光：变蓝不照光：不变蓝①水绵与好氧菌混合黑暗培养→用极细光束照射水绵→好氧菌向叶绿体被照光处集中;②如完全暴露在光下→好氧菌均匀分布在叶绿体所有受光部位.1次相互对照1次自身对照光的有无好氧菌的分布无光处:无细菌有光处:有细菌①放氧②氧气来自叶绿体③场所是叶绿体H218O+CO2+植物→18O2H2O+C18O2+植物→O2同位素示踪法相互对照标记O的不同O2有无放射型前者有后者无光合作用放氧来自水三、光合作用场所叶绿体色素酶：种类分布:作用:叶绿素(占3/4）类胡萝卜素（占1/4）a:b:胡萝卜素:叶黄素:蓝绿色黄绿色橙黄色黄色主要吸收红橙光和蓝紫光主要吸收蓝紫光囊状结构薄膜吸收、传递、转化光能囊状结构薄膜上、基质中色素四、光合作用反应式CO2+H2O（CH2O）+O2CO2+H2OC6H12O6+H2O+O2光能叶绿体光能叶绿体光反应

A、水在光下分解（水的光解）:

B、ATP的形成:ADP+Pi+能量→ATP暗反应A、CO2的固定：CO2+C5→2C3B、CO2的还原：2C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5+H2O2H2O→4[H]+O2↑五、光合作用过程光反应暗反应区别条件场所物质转变能量转变实质联系光、叶绿素、酶；水多种酶、CO2、[H]、ATP基粒囊状膜结构上叶绿体基质中①水的光解：2H2O→4[H]+O2↑②ATP的形成：

ADP+Pi+能量→ATP①CO2的固定：CO2+C5→2C3②CO2的还原：2C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5叶绿素把光能转化成活跃的化学能，并储存在ATP和NADPH中ATP、NADPH中活跃的化学能→（CH2O）中稳定的化学能光能转变成化学能，并放出氧同化CO2，形成（CH2O）光反应为暗反应提供还原剂[H]、能量ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。六、光合作用实质物质转变：能量转变：无机物→有机物光能→电能→ATP、NADPH中活跃的化学能→（CH2O）中稳定的化学能七、光合作用意义１、制造有机物——生物体有机物的来源、工业原料等。（绿色工厂）

４、对生物的进化具有重要意义。

①O2出现后，为需氧型生物的出现和生存创造了条件；②部分O2→O3，滤除了太阳辐射中的大部分紫外线，为水生生物向陆地进化创造了条件。２、吸收、传递、转化光能，储藏在合成的有机物中——为生物体生命活动提供能量。（巨型能量转换站）

３、维持大气中Ｏ２和ＣＯ２含量的相对稳定。（天然的空气净化器）★八、影响光合作用的因素：1、光合速率表示方法：单位：测定方法：单位时间内单位叶面吸收CO2（或放出O2或生产有机物）的毫克数mg/cm2·h实际光合速率=表观（净、实测）光合速率+呼吸速率

光合速率0光照强度ⅠⅡ思考：右图中曲线Ⅰ、Ⅱ对应的纵坐标各代表什么光合速率？2、影响因素①光照

②CO2浓度：③温度：④矿质元素含量：⑤水分供应：强度：时间：光质：CO2的吸收量0AB光照强度CO2的释放量C光合强度0ACO2浓度B★九、光合作用在生产实践中的应用1、延长光照时间——如一年内种2季作物改为种3季3、增光合面积——合理密植2、控制光照强度——针对阳生、阴生植物特点也可选用单色光（色膜）照射，如红光和蓝紫光4、增加CO2的供应——多施农家肥、确保田间通风或温室使用CO2发生器

就是要提高光合作用效率、速率、强度、光能利用率，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，增加有机物的积累，使光能更多地流向农作物。5、满足必需矿质元素和水的需求★十、实验要素分析与应用1、影响光合作用的因素（光强、温度、色素、CO2、H2O等）的研究：（如萨克斯实验）2、光合作用场所的研究：（如恩格尔曼实验）4、光合作用产物的研究：放O2：如在水中可收集起来，火星木条检验；还可通过叶圆片的上浮或液滴或液柱移动来研究。产生淀粉：产物的分布规律及运输途径：①在光下用14C供给经饥饿处理的植物→测不同部位的放射性→放射性强的地方产物分布多，反之则少③上述方法中根据放射性出现的先后顺序也可判断放射性物质的运输路径饥饿处理→光照植物叶片→酒精脱色→碘液检验（用产生的淀粉做观测指标）3、光合速率的测定：测单位时间内CO2的吸收量或O2的释放量，计算光合速率例1、（2001广东高考）为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：1.实验目的(略)；2.实验材料和用具(略)；3.实验方法和步骤：①用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气；②将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯；③饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用；④取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中；⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘-碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。该实验方案有几项明显的错误，请指出错误并改正。参考答案：⑴实验步骤②中暗室内用红色安全灯是错误的，应改为绿色安全灯。⑵实验步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉。⑶未设对照，对照的作法是：a.装置同题干中的步骤①，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替，用一杯清水代替NaOH溶液;b.将上述植物及装置放置在暗室中饥饿，消耗掉叶片内储存的有机物，暗室内装有绿色安全灯；c.重复题干中步骤③、④；d.重复改正后的题干中的步骤⑤。解答:第一步：取两盆健壮的天竺葵在黑暗处(饥饿)36～48小时(或一段时间)；第二步：取出后放在玻璃板上，分别扣上玻璃钟罩，一个钟罩里放一杯浓氢氧化钾溶液除去空气中的C02,另一个钟罩里放一杯碳酸氢钠溶液提供足量的二氧化碳，用凡士林将钟罩紧贴玻璃板上(或封紧)；第三步：将两装置放在日光下几小时；第四步：分别取两个钟罩内的叶片，在乙醇里隔水加热脱色；第五步：用碘一碘化钾检查淀粉。③有C02钟罩内取出的叶片，遇碘变蓝，说明有淀粉生成；

而没有CO2钟罩内取出的叶片，遇碘不变蓝，说明没有淀粉生成；④CO2是植物生长的原料．例2、如何设计一个验证CO2是植物生长所需的原料①实验用具和材料：健壮的盆栽天竺葵、玻璃钟罩、玻璃板、浓氢氧化钾溶液、碳酸氢钠溶液、凡士林、乙醇、碘—碘化钾等。②实验设计第—步：

。第二步：

。第三步：

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