高一光合作用的探究史

關于高一光合作用的探究史第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四據統(tǒng)計，地球上綠色植物的光合作用每年大約可以形成5000億噸有機物第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四桂花

你能觀察到光合作用是怎樣進行嗎？第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四光合作用的研究歷史第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四植物生長所需的物質來自何處？第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四“植物的根是一張嘴，植物生活和生長所需的一切物質，都是通過根吸收了土壤汁得到的?！?400多年前Aristotle不足：未能通過實驗去檢驗自己的理論。亞里士多德的經驗推測你同意他的觀點嗎？第六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四真的有“土壤汁”嗎？比利時醫(yī)生：赫爾蒙特第七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四五年后一、1627年比利時科學家赫爾蒙特+74.47kg－0.056kg結論：植物生長所需要的養(yǎng)料只來自水,而不是土壤。76.77kg90.744kg5年后實驗前后的差值柳樹真的只需要水就能長大嗎？你認為海爾蒙特忽視了哪些重要因素？未考慮空氣和光照對植物生長的影響。第八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四二、1771年英國的科學家普里斯特利甲乙第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四二、1771年英國的科學家普里斯特利結論：植物可以更新動物呼吸、蠟燭燃燒而變得污濁的空氣。隨后有人重復普利斯特利的實驗，但卻得出與他相反的結論，認為植物不僅不能把空氣變好，反而會把空氣變壞。第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四三、1779年荷蘭的科學家英格豪斯500多次植物更新空氣的實驗，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。甲乙第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四

英格豪斯知道植物更新了空氣中的什么成分嗎？為什么？問題討論：不知道，受到當時化學發(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。第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四1785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，還生成了哪些物質呢？如何驗證？第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四這一過程中，光能哪里去了？1845年，德國科學家梅耶根據能量轉化與守恒定律，指出植物在進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存起來。第十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四四、1864年德國的植物學家薩克斯采用碘檢測淀粉的方法進行實驗薩克斯，J.vonSachs(1832～1897)第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四暗處理葉部分遮光光照碘蒸氣結論：植物在光下產生了淀粉未遮光部分變成藍色第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四1．為什么對天竺葵先進行處理？2．為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？

答：為了將葉片內原有的淀粉運走耗盡。答：為了進行對照。問題討論：第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四提出問題：探究光合作用釋放的氧氣到底來自二氧化碳還是水？糖是怎么合成的？第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四同位素標記法

放射性同位素可用于追蹤物質的運行和變化規(guī)律。用放射性同位素標記的化合物，化學性質不會改變?？茖W家通過追蹤放射性同位素標記的化合物，可以弄清化學反應的詳細過程。這種方法叫做同位素標記法。第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四五、1939年美國的科學家魯賓（S.Ruben）和卡門（M.Kamen）利用同位素標記法進行了探究實驗。

1、需要標記什么元素？2、怎樣設計對比實驗？問題討論：C18O2、H218OC18O2+H2OCO2+H218O第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四CO2C18O2預測1：第一組為O2，第二組為18O2，來自H2O；預測2：第一組為18O2

，第二組為O2

，來自CO2；預測3：兩組都有18O2，來自兩者。第二組小球藻H2O??小球藻H218O第一組第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四CO2C18O2第二組小球藻H2OO218O2小球藻H218O第一組結論：光合作用釋放的氧氣來自水第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四卡爾文及其同事用來研究光合藻類CO2固定的儀器裝置

他用14C標記的CO2追蹤了光合作用過程中碳元素的行蹤，從而進一步揭示了光合作用中復雜的化學反應?？栁难h(huán)六、1948年美國的科學家卡爾文（M.Calvin）等人的實驗第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。光合作用第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四恩格爾曼實驗水綿結構

無空氣的光下無空氣的黑暗環(huán)境這兩組實驗想說明什么問題？氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四恩吉爾曼的實驗在設計上的巧妙之處①從選材分析：

②從對實驗環(huán)境的把握看：

③從自變量的操縱看看：

④為了進一步驗證實驗結果：進行黑暗(局部光照)和曝光的對比實驗，進一步驗證了在光照的條件下葉綠體可以釋放氧氣

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

將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和氧的影響，從而確保實驗能夠正常地進行。

選用極細的光束照射，葉綠體上可分為光多和光少的部位，相當于一組對比試驗第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四氣孔上表皮柵欄組織海綿組織下表皮氣孔葉肉組織第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四葉綠體的結構第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四捕獲光能的結構色素酶

分布：主要分布在綠色植物的葉肉細胞

形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形

功能：光合作用的場所。

結構：外膜內膜基粒由兩個以上的類囊體堆疊而成，類囊體薄膜上含色素和酶基質含多種光合作用所必需的酶透明，有利于光線的透過第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四類胡蘿卜素（1／4）葉綠素（3／4）濾液細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）橙黃色黃色藍綠色黃綠色捕獲光能的色素第三十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四綠葉中的色素主要吸收紅光和藍紫光葉綠素溶液第三十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四400500600700波長/nm葉綠體色素吸收光譜葉綠色a葉綠色b類胡蘿卜素第三十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四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，就是我們所見到的顏色。對植物而言，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。第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四光合作用的反應式概括為：光能CO2+H2O

（CH2O）+O2葉綠體原料——CO2+H2O產物——(CH2O)+O2動力——太陽光場所——葉綠體第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四提出問題１.在葉綠體中，CO2和H2O是怎么轉化成糖類和氧氣的呢？２.此過程中色素吸收的光能是怎么到有機物中的？３.光合作用又受哪些外界因素的影響？第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四光合作用過程光反應暗反應劃分依據:反應過程是否需要光能光反應在白天可以進行嗎？夜間呢？暗反應在白天可以進行嗎？夜間呢？有光才能反應有光、無光都能反應第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四葉綠體中的色素光合作用的過程光反應階段暗反應階段光能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)[有機物]

(類囊體膜）（葉綠體基質）第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四葉綠體

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類囊體薄膜上暗反應葉綠體基質中方框內應該填什么?H2OO2[H]第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四光反應階段與暗反應階段的比較基粒(囊狀結構的薄膜上)葉綠體基質中需光,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酶光能轉變?yōu)榛顫姷幕瘜W能，儲存在ATP中光ADP+PiATP酶ATP中活潑的化學能轉化為糖類等有機物中穩(wěn)定的化學能C5第四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四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階段水在光下分解酶H2O第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四多種酶參加催化2C3CO2C5還原固定（CH2O）暗反應階段

供氫酶〔H〕固定固定光反應階段ATP供能

酶ADP+Pi第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四注意:光反應和暗反應是一個整體,二者緊密聯(lián)系,缺一不可。光反應是暗反應的基礎，光反應階段為暗反應階段提供能量（ATP）和還原劑[H]，暗反應階段產生的ADP和Pi為光反應階段合成ATP提供原料。第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四光合作用的實質物質上把CO2和H2O轉變成有機物能量上把光能轉變成有機物中的化學能第四十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四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＋能量酶第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四3．影響光合作用的因素及其相關原理在生產實踐中的應用

第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四葉齡OA段：AB段：BC段：幼葉，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，葉內葉綠體不斷增多，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，葉片內葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。應用：農作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉，可降低其細胞呼吸消耗有機物。第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四3．影響光合作用的因素及其相關原理在生產實踐中的應用

第四十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四光合作用強度表示方法1、單位時間內光合作用產生有機物（糖）的數量（即植物重量或有機物的增加量）。2、單位時間內光合作用吸收C02的量3、單位時間內光合作用放出02的量第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四1、影響光合作用強度的環(huán)境因素-----（1）光照強度：光照弱時光合作用減慢，光照逐步增強時光合作用隨之加快，但光照增加到一定程度，光合作用速率不再增加。（2）光質：白光（單色光）光合作用能力最強，單色光中紅光作用最快，藍紫光次之，綠光最差。光第五十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四AB光照強度0吸收CO2陽生植物陰生植物B：光補償點C：光飽和點C釋放CO2（1）光照強度與光合作用強度關系曲線的分析A：細胞呼吸強度

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五十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四應用措施：①陽生植物應種植在陽光充裕的地方，陰生植物應種植在蔭蔽的地方；②光強必須達到一定值(一般應該大于光補償點)。

請分析光下的植物突然停止光照后，其體內的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？停止光照光反應停止[H]

↓

ATP↓還原受阻C3

↑C5↓第五十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四（2）光質對光合作用強度的影響葉綠素的吸收光譜白光>紅光、藍紫光>…

…>綠光溫室大棚塑料薄膜的顏色最好是：無色透明第五十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四

光合作用是在酶的催化下進行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常進行光合作用。2、影響光合作用強度的因素——溫度應用：適當增加晝夜溫差溫度光合作用強度第五十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四

請分析光下的植物突然停止CO2的供應后，其體內的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、二氧化碳濃度對光合作用強度的影響規(guī)律:在一定的濃度范圍內,光合作用速率隨CO2的濃度增大而加快，超過一定濃度光合作用速率趨于穩(wěn)定。第五十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四4、影響光合作用強度的因素——礦質營養(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；維持葉綠體正常結構和功能K：促進光合產物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分N、P、K等元素應用：超過一定濃度，會導致土壤溶液濃度過高而導致植物滲透失水。適時、適量施肥。第五十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期四光照增強，光合作用增強。但夏季的中午卻又因葉表面氣孔關閉而使光合作用減弱。這是由于A、水分產生的[H