高一光合作用的探究史

关于高一光合作用的探究史据统计，地球上绿色植物的光合作用每年大约可以形成5000亿吨有机物第2页,共63页，星期六，2024年，5月桂花

你能观察到光合作用是怎样进行吗？第3页,共63页，星期六，2024年，5月光合作用的研究历史第4页,共63页，星期六，2024年，5月植物生长所需的物质来自何处？第5页,共63页，星期六，2024年，5月“植物的根是一张嘴，植物生活和生长所需的一切物质，都是通过根吸收了土壤汁得到的。”2400多年前Aristotle不足：未能通过实验去检验自己的理论。亚里士多德的经验推测你同意他的观点吗？第6页,共63页，星期六，2024年，5月真的有“土壤汁”吗？比利时医生：赫尔蒙特第7页,共63页，星期六，2024年，5月五年后一、1627年比利时科学家赫尔蒙特+74.47kg－0.056kg结论：植物生长所需要的养料只来自水,而不是土壤。76.77kg90.744kg5年后实验前后的差值柳树真的只需要水就能长大吗？你认为海尔蒙特忽视了哪些重要因素？未考虑空气和光照对植物生长的影响。第8页,共63页，星期六，2024年，5月二、1771年英国的科学家普里斯特利甲乙第9页,共63页，星期六，2024年，5月二、1771年英国的科学家普里斯特利结论：植物可以更新动物呼吸、蜡烛燃烧而变得污浊的空气。随后有人重复普利斯特利的实验，但却得出与他相反的结论，认为植物不仅不能把空气变好，反而会把空气变坏。第10页,共63页，星期六，2024年，5月三、1779年荷兰的科学家英格豪斯500多次植物更新空气的实验，又有何新发现？植物体只有在光下才能更新污浊的空气。甲乙第11页,共63页，星期六，2024年，5月

英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？问题讨论：不知道，受到当时化学发展水平的限制，人们尚不知道植物吸收和释放的究竟是什么气体。第12页,共63页，星期六，2024年，5月1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。光合作用需要CO2和H2O，在释放出O2的同时，还生成了哪些物质呢？如何验证？第13页,共63页，星期六，2024年，5月这一过程中，光能哪里去了？1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律，指出植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。第14页,共63页，星期六，2024年，5月四、1864年德国的植物学家萨克斯采用碘检测淀粉的方法进行实验萨克斯，J.vonSachs(1832～1897)第15页,共63页，星期六，2024年，5月暗处理叶部分遮光光照碘蒸气结论：植物在光下产生了淀粉未遮光部分变成蓝色第16页,共63页，星期六，2024年，5月1．为什么对天竺葵先进行处理？2．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？

答：为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。答：为了进行对照。问题讨论：第17页,共63页，星期六，2024年，5月提出问题：探究光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？糖是怎么合成的？第18页,共63页，星期六，2024年，5月同位素标记法

放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。第19页,共63页，星期六，2024年，5月五、1939年美国的科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）利用同位素标记法进行了探究实验。

1、需要标记什么元素？2、怎样设计对比实验？问题讨论：C18O2、H218OC18O2+H2OCO2+H218O第20页,共63页，星期六，2024年，5月CO2C18O2预测1：第一组为O2，第二组为18O2，来自H2O；预测2：第一组为18O2

，第二组为O2

，来自CO2；预测3：两组都有18O2，来自两者。第二组小球藻H2O??小球藻H218O第一组第21页,共63页，星期六，2024年，5月CO2C18O2第二组小球藻H2OO218O2小球藻H218O第一组结论：光合作用释放的氧气来自水第22页,共63页，星期六，2024年，5月卡尔文及其同事用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置

他用14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，从而进一步揭示了光合作用中复杂的化学反应。卡尔文循环六、1948年美国的科学家卡尔文（M.Calvin）等人的实验第23页,共63页，星期六，2024年，5月光合作用是指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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。光合作用第24页,共63页，星期六，2024年，5月第25页,共63页，星期六，2024年，5月恩格尔曼实验水绵结构

无空气的光下无空气的黑暗环境这两组实验想说明什么问题？氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。第26页,共63页，星期六，2024年，5月恩吉尔曼的实验在设计上的巧妙之处①从选材分析：

②从对实验环境的把握看：

③从自变量的操纵看看：

④为了进一步验证实验结果：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，进一步验证了在光照的条件下叶绿体可以释放氧气

选用水绵作为实验材料。水绵不仅具备细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究；好氧菌确定释放氧气多的部位

将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常地进行。

选用极细的光束照射，叶绿体上可分为光多和光少的部位，相当于一组对比试验第27页,共63页，星期六，2024年，5月气孔上表皮栅栏组织海绵组织下表皮气孔叶肉组织第28页,共63页，星期六，2024年，5月叶绿体的结构第29页,共63页，星期六，2024年，5月捕获光能的结构色素酶

分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞

形态：一般呈扁平的椭球形或球形

功能：光合作用的场所。

结构：外膜内膜基粒由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含色素和酶基质含多种光合作用所必需的酶透明，有利于光线的透过第30页,共63页，星期六，2024年，5月第31页,共63页，星期六，2024年，5月类胡萝卜素（1／4）叶绿素（3／4）滤液细线叶绿体中的色素胡萝卜素（最窄）叶黄素（较窄）叶绿素a（最宽）叶绿素b（较宽）橙黄色黄色蓝绿色黄绿色捕获光能的色素第32页,共63页，星期六，2024年，5月绿叶中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素溶液第33页,共63页，星期六，2024年，5月400500600700波长/nm叶绿体色素吸收光谱叶绿色a叶绿色b类胡萝卜素第34页,共63页，星期六，2024年，5月为什么植物的叶片呈现绿色？光照到物体表面后，该物体又将这种颜色的光反射出来，就是我们所见到的颜色。对植物而言，除了部分橙光、黄光和大部分绿光被反射外，其他的基本上都被叶绿素分子等所吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。第35页,共63页，星期六，2024年，5月光合作用的反应式概括为：光能CO2+H2O

（CH2O）+O2叶绿体原料——CO2+H2O产物——(CH2O)+O2动力——太阳光场所——叶绿体第36页,共63页，星期六，2024年，5月提出问题１.在叶绿体中，CO2和H2O是怎么转化成糖类和氧气的呢？２.此过程中色素吸收的光能是怎么到有机物中的？３.光合作用又受哪些外界因素的影响？第37页,共63页，星期六，2024年，5月光合作用过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光、无光都能反应第38页,共63页，星期六，2024年，5月叶绿体中的色素光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段光能co22c3H2O 水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氢O2

固定还原多种酶参加催化(CH2O)[有机物]

(类囊体膜）（叶绿体基质）第39页,共63页，星期六，2024年，5月叶绿体

色素光能供氢酶供能还原多种酶参加催化（CH2O)ADP+Pi酶ATP2C3C5固定CO2H2O水在光下分解光反应类囊体薄膜上暗反应叶绿体基质中方框内应该填什么?H2OO2[H]第40页,共63页，星期六，2024年，5月光反应阶段与暗反应阶段的比较基粒(囊状结构的薄膜上)叶绿体基质中需光,色素，酶和水ATP，[H]，CO2和多种酶2H2O

光

4[H]+O2CO2的固定：CO2+C52C3C3的还原：2C3

（CH2O）

[H]，ATP酶光能转变为活泼的化学能，储存在ATP中光ADP+PiATP酶ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能C5第41页,共63页，星期六，2024年，5月叶绿体中的色素光能H2O〔H〕O2ATPADP+Pi直接释放到空气中为第二阶段提供还原剂为第二阶段提供能量光反应阶段水在光下分解酶H2O第42页,共63页，星期六，2024年，5月多种酶参加催化2C3CO2C5还原固定（CH2O）暗反应阶段

供氢酶〔H〕固定固定光反应阶段ATP供能

酶ADP+Pi第43页,共63页，星期六，2024年，5月注意:光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系,缺一不可。光反应是暗反应的基础，光反应阶段为暗反应阶段提供能量（ATP）和还原剂[H]，暗反应阶段产生的ADP和Pi为光反应阶段合成ATP提供原料。第44页,共63页，星期六，2024年，5月光合作用的实质物质上把CO2和H2O转变成有机物能量上把光能转变成有机物中的化学能第45页,共63页，星期六，2024年，5月光合作用与呼吸作用CO2O2C6H12O6C6H12O6O2CO2丙酮酸CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量酶第46页,共63页，星期六，2024年，5月3．影响光合作用的因素及其相关原理在生产实践中的应用

第47页,共63页，星期六，2024年，5月叶龄OA段：AB段：BC段：幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断提高

壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，可降低其细胞呼吸消耗有机物。第48页,共63页，星期六，2024年，5月3．影响光合作用的因素及其相关原理在生产实践中的应用

第49页,共63页，星期六，2024年，5月光合作用强度表示方法1、单位时间内光合作用产生有机物（糖）的数量（即植物重量或有机物的增加量）。2、单位时间内光合作用吸收C02的量3、单位时间内光合作用放出02的量第50页,共63页，星期六，2024年，5月1、影响光合作用强度的环境因素-----（1）光照强度：光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但光照增加到一定程度，光合作用速率不再增加。（2）光质：白光（单色光）光合作用能力最强，单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。光第51页,共63页，星期六，2024年，5月AB光照强度0吸收CO2阳生植物阴生植物B：光补偿点C：光饱和点C释放CO2（1）光照强度与光合作用强度关系曲线的分析A：细胞呼吸强度

总光合速率=净光合速率+呼吸速率净光合速率总光合速率第52页,共63页，星期六，2024年，5月应用措施：①阳生植物应种植在阳光充裕的地方，阴生植物应种植在荫蔽的地方；②光强必须达到一定值(一般应该大于光补偿点)。

请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止[H]

↓

ATP↓还原受阻C3

↑C5↓第53页,共63页，星期六，2024年，5月（2）光质对光合作用强度的影响叶绿素的吸收光谱白光>红光、蓝紫光>…

…>绿光温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：无色透明第54页,共63页，星期六，2024年，5月

光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用。2、影响光合作用强度的因素——温度应用：适当增加昼夜温差温度光合作用强度第55页,共63页，星期六，2024年，5月

请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？CO2↓固定停止C3↓C5↑光合作用速率CO2浓度3、二氧化碳浓度对光合作用强度的影响规律:在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。第56页,共63页，星期六，2024年，5月4、影响光合作用强度的因素——矿质营养及水N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分N、P、K等元素应用：超过一定浓度，会导致土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水。适时、适量施肥。第57页,共63页，星期六，2024年，5月光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于A、水分产生的[