光合作用的探究歷程

1、第二課時(shí)第二課時(shí)1 探究光合作用，科學(xué)家們用了探究光合作用，科學(xué)家們用了200多年的多年的 時(shí)間，經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)。目前，對(duì)光合時(shí)間，經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)。目前，對(duì)光合作用更深層次的探索還在進(jìn)行?，F(xiàn)在我們作用更深層次的探索還在進(jìn)行。現(xiàn)在我們就沿著科學(xué)家們探尋的足跡，去體驗(yàn)他們就沿著科學(xué)家們探尋的足跡，去體驗(yàn)他們認(rèn)識(shí)問題的思維過程和科學(xué)探索的樂趣。認(rèn)識(shí)問題的思維過程和科學(xué)探索的樂趣。2古希臘亞里士多德認(rèn)為：古希臘亞里士多德認(rèn)為：根吸收土壤中的養(yǎng)分，根吸收土壤中的養(yǎng)分，土壤減少的重量土壤減少的重量=植物增加的重量植物增加的重量植物為什么會(huì)生長(zhǎng)？植物為什么會(huì)生長(zhǎng)？17世紀(jì)比利時(shí)的海爾蒙特實(shí)驗(yàn)世紀(jì)比利時(shí)的

2、海爾蒙特實(shí)驗(yàn)五年后五年后4結(jié)論：植物增重來自水分植物增重來自水分+74.7kg0.057kg通過實(shí)驗(yàn)，海爾蒙特推翻了亞里士多德的錯(cuò)通過實(shí)驗(yàn)，海爾蒙特推翻了亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，那他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論誤觀點(diǎn)，那他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論完全正確嗎？完全正確嗎？從柳樹生活環(huán)境的角度分析，還應(yīng)考慮從柳樹生活環(huán)境的角度分析，還應(yīng)考慮什么因素？什么因素？光、空氣光、空氣51771年，英國(guó)的科學(xué)家普利斯特利實(shí)驗(yàn)?zāi)辏?guó)的科學(xué)家普利斯特利實(shí)驗(yàn)6實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物可以更新空氣1779年，荷蘭科學(xué)家英格豪斯做了500多次植物更新空氣的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了其中的秘密。 黑暗 光下 1、只有在光下植物才、只有在光下植物才 能更新空氣。能更新空

3、氣。2、植物體只有綠葉在、植物體只有綠葉在 光光 下才能更新空氣。下才能更新空氣。8實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物更新空氣需要綠葉和陽(yáng)光植物究竟更新了空氣中的什么成分？植物究竟更新了空氣中的什么成分？ 直到直到1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確：在光下放出的是氧氣，吸收人們才明確：在光下放出的是氧氣，吸收的是二氧化碳的是二氧化碳10 5、1845年，德國(guó)科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出：植物進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。 光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存于什么物質(zhì)中呢？即植物在吸收水分和二氧化碳、釋放氧氣的過程中，還產(chǎn)生了什么物質(zhì)呢？1864年，德國(guó)植

4、物學(xué)家薩克斯實(shí)驗(yàn)天竺葵天竺葵12在暗處放置在暗處放置2-3天天18641864年薩克斯的實(shí)驗(yàn)?zāi)晁_克斯的實(shí)驗(yàn)暗處理暗處理光照光照酒精酒精脫色脫色碘蒸汽處理碘蒸汽處理13 1864年，薩克斯年，薩克斯(德德)的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光1415 1864年，（德）薩克斯的實(shí)驗(yàn)?zāi)?，（德）薩克斯的實(shí)驗(yàn) 綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉16恩格爾曼實(shí)驗(yàn)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氧氣是葉綠體產(chǎn)生，氧氣是葉綠體產(chǎn)生，葉綠體是光合作用的葉綠體是光合作用的場(chǎng)所場(chǎng)所討論：討論：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？（1 1）、用水綿

5、作實(shí)驗(yàn)材料，有）、用水綿作實(shí)驗(yàn)材料，有細(xì)而長(zhǎng)的帶狀葉綠細(xì)而長(zhǎng)的帶狀葉綠體體，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。（2 2）、將臨時(shí)裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境）、將臨時(shí)裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中中，排除了環(huán)境中光線和光線和O2的影響，從而確保的影響，從而確保實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。（3 3）、用極細(xì)的光束照射，葉綠體可分為光）、用極細(xì)的光束照射，葉綠體可分為光照多和光照少的部位相當(dāng)于一組對(duì)照試驗(yàn)。證照多和光照少的部位相當(dāng)于一組對(duì)照試驗(yàn)。證明好氧細(xì)菌的分布是光照引起。明好氧細(xì)菌的分布是光照引起。（4 4）、進(jìn)行黑暗（局部光照

6、）與曝光的）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光的對(duì)照實(shí)對(duì)照實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。，再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。魯賓和卡門做的同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)魯賓和卡門做的同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)光合作用產(chǎn)生的氧氣全部來自于水，光合作用產(chǎn)生的氧氣全部來自于水，而不是來自而不是來自COCO2 22120世紀(jì)世紀(jì)40年代，美國(guó)的科學(xué)家卡爾年代，美國(guó)的科學(xué)家卡爾文發(fā)現(xiàn)了卡爾文循環(huán)，探明了二氧文發(fā)現(xiàn)了卡爾文循環(huán)，探明了二氧化碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中化碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑碳的途徑22光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的呢？研究方法：同位素標(biāo)記法8、美國(guó)科學(xué)家卡爾文實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)材料：小球藻（

7、一種單細(xì)胞的綠藻） 14CO214C314C6H12O6卡爾文循環(huán)美國(guó)美國(guó)古代古代古希臘古希臘亞里士多德亞里士多德土壤減少的重量等于植物增加的重量土壤減少的重量等于植物增加的重量17世紀(jì)世紀(jì)比利時(shí)比利時(shí)海爾蒙特海爾蒙特植物增重來自水植物增重來自水1771年年英國(guó)英國(guó)普利斯特利普利斯特利植物可以更新空氣植物可以更新空氣1779年年荷蘭荷蘭英格豪斯英格豪斯植物只有在光下綠色部分可以植物只有在光下綠色部分可以更新空氣（更新空氣（500多次實(shí)驗(yàn)）多次實(shí)驗(yàn)）1785年年由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成綠葉在光下放出氧氣綠葉在光下放出氧氣1864年年德國(guó)德國(guó)薩克斯薩克斯光合作用能產(chǎn)生淀粉光合作用能

8、產(chǎn)生淀粉1880年年恩格爾曼恩格爾曼在光下葉綠體放出氧氣在光下葉綠體放出氧氣1939年年美國(guó)美國(guó)魯賓和卡門魯賓和卡門氧氣來自于水氧氣來自于水1940年年美國(guó)美國(guó)卡爾文卡爾文CO2的碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳 反應(yīng)條件：反應(yīng)場(chǎng)所：原料：產(chǎn)物：能量變化：光能、酶等葉綠體CO2，H2O有機(jī)物，O2光能化學(xué)能三、光合作用的過程1、光合作用的反應(yīng)式：H2O + CO2 （CH2O）+O2光能葉綠體12H2O + 6CO2 C6H12O6+6H2O +6O2光能葉綠體光合作用的過程葉綠體中的色素光能供氫酶供能還原多種酶參加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3固定CO2光反應(yīng)階段暗反應(yīng)

9、階段H2OO2H水在光下分解場(chǎng)所：葉綠體的類囊體薄膜葉綠體基質(zhì) 2、光合作用的過程返回1）.光反應(yīng)階段酶光、色素、葉綠體內(nèi)的類囊體膜上水的光解：2H2O 4H + O2光能 酶（還原劑）ATP的合成：ADPPi 能量（光能） ATP酶條件 ：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化： 光能電能ATP中活躍的化學(xué)能光反應(yīng)色素ADP+PiATP2H2OO2酶吸收光解光能4H2）.暗反應(yīng)階段CO2的固定：CO2C5 2C3酶C3的還原：ATPH 、ADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中多種酶、條件：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化： ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3酶H 、ATP暗反應(yīng)2C3CH2OC5多種

10、酶固定還原CO2ADP+PiATP酶能H暗反應(yīng)糖類(CH2O)3）、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較）、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中需光、色素和酶需多種酶、H、 能量ATP 光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能水的光解ATP的合成CO2的固定C3的還原3、光合作用中H、C、能量的轉(zhuǎn)移途徑：H2O中H的轉(zhuǎn)移途徑：CO2中C的轉(zhuǎn)移途徑：能量的轉(zhuǎn)移途徑：H2OH（CH2O）CO2C3（CH2O）光能ATP中活躍的化學(xué)能（CH2O）中穩(wěn)定的化學(xué)能 請(qǐng)分析光下的植物突然停止光照后，其體內(nèi)的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？停止光照光反應(yīng)停止請(qǐng)分析光下的植物突然停止CO2的供應(yīng)后，其體內(nèi)的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？H ATP還原受阻C3 C5 CO2 固定停止C3 C5 （CH2O）CO2C52C3H酶固定還原供氫供能ATP總結(jié)如下表：增加 減少減少減少或沒有減少增加增加減少4、光能轉(zhuǎn)換為生命動(dòng)力的過程光能光反應(yīng)ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能各項(xiàng)生命活動(dòng)ATP中活躍的化學(xué)能利用細(xì)胞呼吸光合作用暗反應(yīng)直接的