光合作用的研究歷史

1、光合作用的研究光合作用的研究歷史歷史每天澆水，每天澆水，五年后五年后土重土重100100千克千克樹樹2.52.5千克千克土土減少減少了了0.06千克千克樹重樹重77千克千克,增加增加了了74.5千克千克1642年年(比利時比利時 )海爾蒙特實驗海爾蒙特實驗柳樹重量增加的柳樹重量增加的原因是什么？原因是什么？海爾蒙特的結論海爾蒙特的結論: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）的實驗（英）的實驗光照下，一段時間后光照下，一段時間后1771年英國普里斯特利實驗年英國普里斯特利實驗1、小鼠小鼠生活、生活、蠟燭燃蠟燭燃燒需要燒需要什么氣什么氣體體？思考題：

2、思考題：2、這個這個實驗說實驗說明什么明什么問題？問題？（證明植物可以更新（證明植物可以更新空氣）空氣）設計一個實驗證明綠色植物在光設計一個實驗證明綠色植物在光下制造淀粉。下制造淀粉。黑暗處理黑暗處理一晝夜一晝夜1864年德國薩克斯實驗年德國薩克斯實驗讓一張葉片一半讓一張葉片一半曝光一半遮光曝光一半遮光除去葉綠素除去葉綠素酒精酒精水水（證明綠葉在（證明綠葉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氣處理這片葉，發(fā)或者用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍色，遮光現(xiàn)曝光的一半呈深藍色，遮光的一半則沒有顏色變化。的一半則沒有顏色變化。1880年（美國）恩格爾曼實驗年（美國）恩格

3、爾曼實驗證明：證明：氧氣氧氣是葉綠體是葉綠體釋放出來的，釋放出來的，葉綠體葉綠體是綠色植物進行光合是綠色植物進行光合作用的場所。作用的場所。小資料：水綿小資料：水綿是常見的是常見的淡水淡水藻類藻類，每條水，每條水綿有許多個結綿有許多個結構相同的長筒構相同的長筒狀細胞連接成狀細胞連接成的。水綿很明的。水綿很明顯的特點是：顯的特點是：葉綠體呈帶狀，葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細螺旋排列在細胞里胞里。該實驗的巧妙之處？該實驗的巧妙之處？3先用極細光束照射水綿，而后又讓水綿完全先用極細光束照射水綿，而后又讓水綿完全曝露在光下。曝露在光下。 v先選極細光束，葉綠體上可分為先選極細光束，葉綠體上可分為光照多和

4、光照少光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗；用好氧細菌檢測，的部位，相當于一組對比實驗；用好氧細菌檢測，能準確判斷水綿細胞中能準確判斷水綿細胞中釋放氧的部位。釋放氧的部位。而后用完而后用完全曝光的水綿與之做對照，從而再一次證明實驗全曝光的水綿與之做對照，從而再一次證明實驗結果完全是結果完全是光照光照引起的，并且引起的，并且氧氧是由是由葉綠體葉綠體釋放釋放出來的。出來的。 1實驗材料選用水綿和好氧性細菌。實驗材料選用水綿和好氧性細菌。 因為水綿的葉綠體呈因為水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀螺旋式帶狀，便于觀察，便于觀察，用好氧性細菌可用好氧性細菌可確定釋放氧氣的部位確定釋放氧氣的部位。2選用黑暗并且

5、沒有空氣的環(huán)境。選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境。排除了氧氣和光的干擾。排除了氧氣和光的干擾。 該實驗的巧妙之處：該實驗的巧妙之處：魯賓和卡門實驗魯賓和卡門實驗v實驗方法實驗方法?v同位素標記法同位素標記法v這個實險的目的是為了弄清楚在光這個實險的目的是為了弄清楚在光合作用中產生的氧到底是來自水還合作用中產生的氧到底是來自水還是二氧化碳？同學們考慮一下，標是二氧化碳？同學們考慮一下，標記哪一種元素？如何設計這個實驗記哪一種元素？如何設計這個實驗呢呢？20世紀世紀30年代（美國）魯賓與卡門實驗年代（美國）魯賓與卡門實驗第一組第一組探究光合作用產生的探究光合作用產生的氧氧來自于來自于h2o還是還是co2

6、h2180c02h20c18o2第二組第二組180202產物產物: :淀粉淀粉條件條件: :光光光合作用發(fā)現(xiàn)小結：光合作用發(fā)現(xiàn)小結：17711771年，英國普里普里斯特利斯特利原料原料:水水18801880年，年，美國恩格美國恩格爾曼爾曼2020世紀世紀3030年年代，美國魯代，美國魯賓與卡門賓與卡門18641864年，年，德國薩克德國薩克斯斯16421642年，年，比利時海比利時海爾蒙特爾蒙特原料和產物原料和產物:更新空氣更新空氣(二氧化碳二氧化碳和氧氣和氧氣)產物氧來產物氧來自于水。自于水。場所場所:葉綠體葉綠體條件條件:光光29實驗方法：同位素標記法實驗方法：同位素標記法實驗原則：實驗原

7、則：對照原則對照原則單一變量原則單一變量原則1948年，美國卡爾文年，美國卡爾文（m. calvin)用用14c標標記的記的co2供給小球藻進供給小球藻進行光合作用實驗行光合作用實驗,最終最終探明二氧化碳轉化為探明二氧化碳轉化為有機物的途徑有機物的途徑光合作用的場所光合作用的場所葉綠體葉綠體基粒外膜內膜基質類囊體葉綠體中哪些結構與光合作用功能相適應葉綠體中哪些結構與光合作用功能相適應? ?、葉綠體基粒的類囊體薄膜上葉綠體基粒的類囊體薄膜上和和基質基質中，含有多種光合作用所必需的中，含有多種光合作用所必需的酶酶。、葉綠體基粒類囊體薄膜葉綠體基粒類囊體薄膜上分布著許上分布著許多吸收光能的多吸收光能

8、的色素色素分子。分子。葉綠體的結構葉綠體的結構、葉綠體的、葉綠體的膜膜還可以還可以控制物質的進出控制物質的進出葉綠素葉綠素類胡蘿卜素類胡蘿卜素葉綠素葉綠素a a葉綠素葉綠素b b胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素葉黃素葉綠體色素葉綠體色素 （含量約占（含量約占總量的總量的3/43/4）（含量約占含量約占總量的總量的1/41/4）胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素葉黃素葉綠素葉綠素葉綠素葉綠素新鮮的綠色葉片新鮮的綠色葉片中有哪些色素呢？中有哪些色素呢？學科交叉學科交叉(小資料小資料)光是一種電磁波?？梢姽獾牟ㄩL范圍，光是一種電磁波?？梢姽獾牟ㄩL范圍，大約是大約是390760。不同波長的。不同波長的光，顏色不同。波長小于

9、光，顏色不同。波長小于390nm的光的光是紫外光；波長大于是紫外光；波長大于760nm的光是紅的光是紅外光。一般情況下，光合作用所利用外光。一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。的光都是可見光。葉綠體葉綠體中色素中色素吸收可見吸收可見的太陽光的太陽光類胡蘿卜素類胡蘿卜素主主要吸收要吸收藍紫光藍紫光葉綠素葉綠素主要主要吸收吸收紅橙光紅橙光和藍紫光和藍紫光3 3、葉綠體色素的吸收光譜葉綠體色素的吸收光譜葉綠體色素具有吸收光能、葉綠體色素具有吸收光能、傳遞光能、轉化光能的作用傳遞光能、轉化光能的作用、下圖中的小點為好氧性的細菌。用不、下圖中的小點為好氧性的細菌。用不同顏色的光照射水綿，細菌將向什

10、么區(qū)域同顏色的光照射水綿，細菌將向什么區(qū)域集中？為什么？集中？為什么？、溫室栽培蔬菜，一般采用什么顏色、溫室栽培蔬菜，一般采用什么顏色 的玻璃做頂棚更能提高產量？的玻璃做頂棚更能提高產量？哪種顏色的玻璃最不能使用？哪種顏色的玻璃最不能使用？ 為什么玉米苗中出現(xiàn)的白化苗為什么玉米苗中出現(xiàn)的白化苗待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡？死亡？白化苗沒有光合色素白化苗沒有光合色素,不能進行光不能進行光合作用制造有機物合作用制造有機物.光合作用的基本過程v （1） 綠色植物是怎樣俘獲陽光的？v （2） 植物如何利用俘獲的太陽能？v （3） 釋放出來的氧來自什么地方，怎么來的？v （4

11、） 在光合作用過程中，植物如何精確的一步一步 的合成有機物？ 葉綠素葉綠素a光光活化的活化的葉綠素葉綠素aeadp+piatph2oh+nadpheo2類囊體類囊體光反應光反應基質基質nadp+c3五碳化合物五碳化合物固定固定還原還原co2供能 供氫atpadp+pinadphnadp多種酶參多種酶參 加催化加催化(ch2o)n暗反應（卡爾文循環(huán)）暗反應（卡爾文循環(huán)）五碳化合五碳化合物再生物再生基質基質（ch20）酶促反應酶促反應2、光合作用的過程、光合作用的過程光能光能葉綠素葉綠素aenadp+eh2oh+o2葉綠體葉綠體atpnadphh（ch2o）2c3co2c5暗反應暗反應光反應光反應

12、(類囊體的薄膜上類囊體的薄膜上)(基質中基質中)adp+pi光合作用：光合作用：綠色植物綠色植物通過通過葉綠體葉綠體，利用可見光，利用可見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為儲存能量的合成為儲存能量的有機物有機物，并且，并且釋放出氧氣釋放出氧氣的過程。的過程。光合作用的反應式：光合作用的反應式： co2+2h2o*(ch2o)+o2*+h2o光能光能葉綠體葉綠體釋放的氧氣來釋放的氧氣來源于參加反應源于參加反應的水的水場所場所條件條件物質物質變化變化能量變化能量變化光反應光反應暗反應暗反應基粒類囊體膜基粒類囊體膜上上基質中基質中光、酶、色素光、酶、色素光能光能 活躍化能活躍化

13、能活躍化能活躍化能 穩(wěn)定化能穩(wěn)定化能 光反應和暗反應的比較光反應和暗反應的比較酶原料原料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還原還原c5再生再生產物產物o2、atp、nadph（ch2o）、）、h2o、adp、 pi、nadp光反應與暗反應的關系1、沒有二氧化碳的固定形成的三碳化合物，光反應的產物、沒有二氧化碳的固定形成的三碳化合物，光反應的產物 nadph和和atp就會積累，使光反應很快停止。就會積累，使光反應很快停止。2、沒有光反應提供、沒有光反應提供nadph和和atp，三碳化合物就不能還原，

14、三碳化合物就不能還原， 就不會有五碳化合物的不斷再生以及最終有機物的合成。就不會有五碳化合物的不斷再生以及最終有機物的合成。 五碳化合物迅速減少和三碳化合物的積累，必然導致二五碳化合物迅速減少和三碳化合物的積累，必然導致二 氧化碳氧化碳 固定的停止。即沒有光反應，暗反應無法持續(xù)地固定的停止。即沒有光反應，暗反應無法持續(xù)地 進行。進行。 結論：光反應和暗反應是一個整體，在光合作用的過程中，結論：光反應和暗反應是一個整體，在光合作用的過程中， 兩者緊密聯(lián)系，缺一不可。兩者緊密聯(lián)系，缺一不可。光合作用的意義光合作用的意義 從物質轉變和能量轉變的過程來看，從物質轉變和能量轉變的過程來看， 光合作用是生

15、物界光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝。最基本的物質代謝和能量代謝。1、把無機物轉變?yōu)橛袡C物，是一切生物有機物的根、把無機物轉變?yōu)橛袡C物，是一切生物有機物的根 本來源。本來源。2、將太陽能轉變?yōu)榛瘜W能，是一切生物能量的最初、將太陽能轉變?yōu)榛瘜W能，是一切生物能量的最初 來源。來源。3、吸收二氧化碳放出氧氣，保證了大氣中這兩者的、吸收二氧化碳放出氧氣，保證了大氣中這兩者的 相對穩(wěn)定，保護環(huán)境相對穩(wěn)定，保護環(huán)境內因內因：正比與綠色植物的發(fā)育進程正比與綠色植物的發(fā)育進程外因外因：光照光照co2濃度濃度溫度溫度水水（開花階段強度最大開花階段強度最大）影響光合作用的因素影響光合作用的因素礦質元素礦

16、質元素v有些蔬菜大棚用紅色或藍色的塑料薄膜有些蔬菜大棚用紅色或藍色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的溫室內懸掛發(fā)代替普通塑料薄膜，有的溫室內懸掛發(fā)紅色或藍色的燈管。紅色或藍色的燈管。1.用這種方法有什么好處？這樣做對光合用這種方法有什么好處？這樣做對光合作用有影響嗎？作用有影響嗎？2.為什么是用紅色或藍色的呢？用綠色的為什么是用紅色或藍色的呢？用綠色的可以嗎？可以嗎？1.光合作用的實質是：把光合作用的實質是：把 和和 轉變?yōu)橛袡C物，轉變?yōu)橛袡C物，把把 轉變成轉變成 ，貯藏在有機物中。，貯藏在有機物中。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，氧氣中形成的，氧氣是在是在 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光能光能化學能化學能暗反應暗反應光反應光反應光反應光反應暗反應暗反應練習鞏固練習鞏固3 3圖圖2 25 5是光合作用過程的示意圖，依圖回答下列