高一光合作用的探究史

關(guān)于高一光合作用的探究史第1頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球上綠色植物的光合作用每年大約可以形成5000億噸有機(jī)物第2頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六桂花

你能觀察到光合作用是怎樣進(jìn)行嗎？第3頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光合作用的研究歷史第4頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六植物生長(zhǎng)所需的物質(zhì)來(lái)自何處？第5頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六“植物的根是一張嘴，植物生活和生長(zhǎng)所需的一切物質(zhì)，都是通過(guò)根吸收了土壤汁得到的。”2400多年前Aristotle不足：未能通過(guò)實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)自己的理論。亞里士多德的經(jīng)驗(yàn)推測(cè)你同意他的觀點(diǎn)嗎？第6頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六真的有“土壤汁”嗎？比利時(shí)醫(yī)生：赫爾蒙特第7頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六五年后一、1627年比利時(shí)科學(xué)家赫爾蒙特+74.47kg－0.056kg結(jié)論：植物生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)料只來(lái)自水,而不是土壤。76.77kg90.744kg5年后實(shí)驗(yàn)前后的差值柳樹(shù)真的只需要水就能長(zhǎng)大嗎？你認(rèn)為海爾蒙特忽視了哪些重要因素？未考慮空氣和光照對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。第8頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六二、1771年英國(guó)的科學(xué)家普里斯特利甲乙第9頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六二、1771年英國(guó)的科學(xué)家普里斯特利結(jié)論：植物可以更新動(dòng)物呼吸、蠟燭燃燒而變得污濁的空氣。隨后有人重復(fù)普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，但卻得出與他相反的結(jié)論，認(rèn)為植物不僅不能把空氣變好，反而會(huì)把空氣變壞。第10頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六三、1779年荷蘭的科學(xué)家英格豪斯500多次植物更新空氣的實(shí)驗(yàn)，又有何新發(fā)現(xiàn)？植物體只有在光下才能更新污濁的空氣。甲乙第11頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六

英格豪斯知道植物更新了空氣中的什么成分嗎？為什么？問(wèn)題討論：不知道，受到當(dāng)時(shí)化學(xué)發(fā)展水平的限制，人們尚不知道植物吸收和釋放的究竟是什么氣體。第12頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。光合作用需要CO2和H2O，在釋放出O2的同時(shí)，還生成了哪些物質(zhì)呢？如何驗(yàn)證？第13頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六這一過(guò)程中，光能哪里去了？1845年，德國(guó)科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，指出植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。第14頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六四、1864年德國(guó)的植物學(xué)家薩克斯采用碘檢測(cè)淀粉的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)薩克斯，J.vonSachs(1832～1897)第15頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六暗處理葉部分遮光光照碘蒸氣結(jié)論：植物在光下產(chǎn)生了淀粉未遮光部分變成藍(lán)色第16頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六1．為什么對(duì)天竺葵先進(jìn)行處理？2．為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？

答：為了將葉片內(nèi)原有的淀粉運(yùn)走耗盡。答：為了進(jìn)行對(duì)照。問(wèn)題討論：第17頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六提出問(wèn)題：探究光合作用釋放的氧氣到底來(lái)自二氧化碳還是水？糖是怎么合成的？第18頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六同位素標(biāo)記法

放射性同位素可用于追蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。用放射性同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變。科學(xué)家通過(guò)追蹤放射性同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過(guò)程。這種方法叫做同位素標(biāo)記法。第19頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六五、1939年美國(guó)的科學(xué)家魯賓（S.Ruben）和卡門(mén)（M.Kamen）利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)。

1、需要標(biāo)記什么元素？2、怎樣設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)？問(wèn)題討論：C18O2、H218OC18O2+H2OCO2+H218O第20頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六CO2C18O2預(yù)測(cè)1：第一組為O2，第二組為18O2，來(lái)自H2O；預(yù)測(cè)2：第一組為18O2

，第二組為O2

，來(lái)自CO2；預(yù)測(cè)3：兩組都有18O2，來(lái)自兩者。第二組小球藻H2O??小球藻H218O第一組第21頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六CO2C18O2第二組小球藻H2OO218O2小球藻H218O第一組結(jié)論：光合作用釋放的氧氣來(lái)自水第22頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六卡爾文及其同事用來(lái)研究光合藻類CO2固定的儀器裝置

他用14C標(biāo)記的CO2追蹤了光合作用過(guò)程中碳元素的行蹤，從而進(jìn)一步揭示了光合作用中復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)?？栁难h(huán)六、1948年美國(guó)的科學(xué)家卡爾文（M.Calvin）等人的實(shí)驗(yàn)第23頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。光合作用第24頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六第25頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六恩格爾曼實(shí)驗(yàn)水綿結(jié)構(gòu)

無(wú)空氣的光下無(wú)空氣的黑暗環(huán)境這兩組實(shí)驗(yàn)想說(shuō)明什么問(wèn)題？氧氣是葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。第26頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上的巧妙之處①?gòu)倪x材分析：

②從對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的把握看：

③從自變量的操縱看看：

④為了進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果：進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了在光照的條件下葉綠體可以釋放氧氣

選用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料。水綿不僅具備細(xì)而長(zhǎng)的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究；好氧菌確定釋放氧氣多的部位

將臨時(shí)裝片放在黑暗并且沒(méi)有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和氧的影響，從而確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘５剡M(jìn)行。

選用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光多和光少的部位，相當(dāng)于一組對(duì)比試驗(yàn)第27頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六氣孔上表皮柵欄組織海綿組織下表皮氣孔葉肉組織第28頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六葉綠體的結(jié)構(gòu)第29頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六捕獲光能的結(jié)構(gòu)色素酶

分布：主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞

形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形

功能：光合作用的場(chǎng)所。

結(jié)構(gòu)：外膜內(nèi)膜基粒由兩個(gè)以上的類囊體堆疊而成，類囊體薄膜上含色素和酶基質(zhì)含多種光合作用所必需的酶透明，有利于光線的透過(guò)第30頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六第31頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六類胡蘿卜素（1／4）葉綠素（3／4）濾液細(xì)線葉綠體中的色素胡蘿卜素（最窄）葉黃素（較窄）葉綠素a（最寬）葉綠素b（較寬）橙黃色黃色藍(lán)綠色黃綠色捕獲光能的色素第32頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六綠葉中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光葉綠素溶液第33頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六400500600700波長(zhǎng)/nm葉綠體色素吸收光譜葉綠色a葉綠色b類胡蘿卜素第34頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六為什么植物的葉片呈現(xiàn)綠色？光照到物體表面后，該物體又將這種顏色的光反射出來(lái)，就是我們所見(jiàn)到的顏色。對(duì)植物而言，除了部分橙光、黃光和大部分綠光被反射外，其他的基本上都被葉綠素分子等所吸收了，所以植物的葉片呈現(xiàn)綠色。第35頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光合作用的反應(yīng)式概括為：光能CO2+H2O

（CH2O）+O2葉綠體原料——CO2+H2O產(chǎn)物——(CH2O)+O2動(dòng)力——太陽(yáng)光場(chǎng)所——葉綠體第36頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六提出問(wèn)題１.在葉綠體中，CO2和H2O是怎么轉(zhuǎn)化成糖類和氧氣的呢？２.此過(guò)程中色素吸收的光能是怎么到有機(jī)物中的？３.光合作用又受哪些外界因素的影響？第37頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光合作用過(guò)程光反應(yīng)暗反應(yīng)劃分依據(jù):反應(yīng)過(guò)程是否需要光能光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？有光才能反應(yīng)有光、無(wú)光都能反應(yīng)第38頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六葉綠體中的色素光合作用的過(guò)程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光能co22c3H2O 水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氫O2

固定還原多種酶參加催化(CH2O)[有機(jī)物]

(類囊體膜）（葉綠體基質(zhì)）第39頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六葉綠體

色素光能供氫酶供能還原多種酶參加催化（CH2O)ADP+Pi酶ATP2C3C5固定CO2H2O水在光下分解光反應(yīng)類囊體薄膜上暗反應(yīng)葉綠體基質(zhì)中方框內(nèi)應(yīng)該填什么?H2OO2[H]第40頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段的比較基粒(囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上)葉綠體基質(zhì)中需光,色素，酶和水ATP，[H]，CO2和多種酶2H2O

光

4[H]+O2CO2的固定：CO2+C52C3C3的還原：2C3

（CH2O）

[H]，ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫姷幕瘜W(xué)能，儲(chǔ)存在ATP中光ADP+PiATP酶ATP中活潑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能C5第41頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六葉綠體中的色素光能H2O〔H〕O2ATPADP+Pi直接釋放到空氣中為第二階段提供還原劑為第二階段提供能量光反應(yīng)階段水在光下分解酶H2O第42頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六多種酶參加催化2C3CO2C5還原固定（CH2O）暗反應(yīng)階段

供氫酶〔H〕固定固定光反應(yīng)階段ATP供能

酶ADP+Pi第43頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六注意:光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個(gè)整體,二者緊密聯(lián)系,缺一不可。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供能量（ATP）和還原劑[H]，暗反應(yīng)階段產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)階段合成ATP提供原料。第44頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光合作用的實(shí)質(zhì)物質(zhì)上把CO2和H2O轉(zhuǎn)變成有機(jī)物能量上把光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能第45頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光合作用與呼吸作用CO2O2C6H12O6C6H12O6O2CO2丙酮酸CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量酶第46頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六3．影響光合作用的因素及其相關(guān)原理在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用

第47頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六葉齡OA段：AB段：BC段：幼葉，隨幼葉的不斷生長(zhǎng)，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷提高

壯葉，葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定。老葉，隨著葉齡的增加，葉片內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹(shù)管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時(shí)換新葉，可降低其細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物。第48頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六3．影響光合作用的因素及其相關(guān)原理在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用

第49頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光合作用強(qiáng)度表示方法1、單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生有機(jī)物（糖）的數(shù)量（即植物重量或有機(jī)物的增加量）。2、單位時(shí)間內(nèi)光合作用吸收C02的量3、單位時(shí)間內(nèi)光合作用放出02的量第50頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六1、影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素-----（1）光照強(qiáng)度：光照弱時(shí)光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時(shí)光合作用隨之加快，但光照增加到一定程度，光合作用速率不再增加。（2）光質(zhì)：白光（單色光）光合作用能力最強(qiáng)，單色光中紅光作用最快，藍(lán)紫光次之，綠光最差。光第51頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六AB光照強(qiáng)度0吸收CO2陽(yáng)生植物陰生植物B：光補(bǔ)償點(diǎn)C：光飽和點(diǎn)C釋放CO2（1）光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度關(guān)系曲線的分析A：細(xì)胞呼吸強(qiáng)度

總光合速率=凈光合速率+呼吸速率凈光合速率總光合速率第52頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六應(yīng)用措施：①陽(yáng)生植物應(yīng)種植在陽(yáng)光充裕的地方，陰生植物應(yīng)種植在蔭蔽的地方；②光強(qiáng)必須達(dá)到一定值(一般應(yīng)該大于光補(bǔ)償點(diǎn))。

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[H]

↓

ATP↓還原受阻C3

↑C5↓第53頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六（2）光質(zhì)對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響葉綠素的吸收光譜白光>紅光、藍(lán)紫光>…

…>綠光溫室大棚塑料薄膜的顏色最好是：無(wú)色透明第54頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六

光合作用是在酶的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常進(jìn)行光合作用。2、影響光合作用強(qiáng)度的因素——溫度應(yīng)用：適當(dāng)增加晝夜溫差溫度光合作用強(qiáng)度第55頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六

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？CO2↓固定停止C3↓C5↑光合作用速率CO2濃度3、二氧化碳濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響規(guī)律:在一定的濃度范圍內(nèi),光合作用速率隨CO2的濃度增大而加快，超過(guò)一定濃度光合作用速率趨于穩(wěn)定。第56頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六4、影響光合作用強(qiáng)度的因素——礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)及水N：光合酶及NADP+和ATP的重要組分P：NADP+和ATP的重要組分；維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能K：促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸Mg：葉綠素的重要組分N、P、K等元素應(yīng)用：超過(guò)一定濃度，會(huì)導(dǎo)致土壤溶液濃度過(guò)高而導(dǎo)致植物滲透失水。適時(shí)、適量施肥。第57頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)57分，星期六光照增強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)。但夏季的中午卻又因葉表面氣孔關(guān)閉而使光合作用減弱。這是由于A、水分產(chǎn)生