第三節(jié) 光合作用

第三節(jié)光合作用一、光合作用概念

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能量的有機物，并且釋放出氧的過程。（場所）（動力）（原料）（產物）二、光合作用的發(fā)現史1、比利時海爾蒙特實驗

17世紀初比利時一位名叫海爾蒙特的醫(yī)生做過這樣一個有趣的試驗。他把十分容易生根成活的一段柳樹枝條種植在一個大瓦盆里。在種植之前，他稱量了柳樹枝條的質量（2.27kg）和瓦盆中干燥沙土的質量（90.8kg）。此后，只向盆中澆雨水，不再添加其他東西。5年以后，當海爾蒙特再次進行稱量時，柳樹枝條已經長成重達76.86kg的柳樹，而瓦盆中干燥沙土的質量僅僅減少了0.857kg。柳樹增加的質量遠遠大于土壤減少的質量。柳苗重2.27kg干土重90.8kg柳苗重76.86kg干土重89.943kg不精確，他忽略了土壤中的無機鹽和空氣中的CO2對柳樹生長的影響。？他的結論是否精確

？？海爾蒙特認為:

使柳樹生長并增加質量的物質，主要來源于雨水，而不是土壤。?如何設計一個實驗來證明CO2是植物生長所需的原料2.1771年，普里斯特利（英）的實驗？普里斯特利的實驗說明了什么說明植物可以更新空氣?后來有人重復過普里斯特利的實驗,有的人成功了,有的人失敗了,為什么?是否有陽光3.1864年，薩克斯（德國）實驗結論：植物通過光合作用可制造淀粉。?此實驗證明了什么4.1880年，恩格爾曼（美國）實驗?此實驗證明了什么氧氣是由葉綠體釋放出來的,葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。5.20世紀30年代，美國科學家魯賓和卡門采用同位素標記法研究，用18O分別標記H2O和CO2，得到H218O和C18O2實驗過程如下：向第一組植物提供H218O和CO2

，得到的是18O2。向第二組植物提供H2O和C18O2

，得到的是O2。結論：光合作用釋放的氧全部來自水。?此實驗證明了什么年代科學家過程與方法對照類型單一變量觀測指標結果結論1771［英］普里斯特利

1864［德］薩克斯

1880［美］恩格爾曼20世紀30年代［美］魯賓和卡門酒精脫色?照光變藍?遮光酒精脫色不變藍實驗組：密閉玻璃罩+小鼠（或點燃的蠟燭）對照組：密閉玻璃罩+小鼠（或點燃的蠟燭）+植物空白有無植物小鼠或蠟燭維持時間實驗：短對照：長植物可更新空氣黑暗中饑餓處理的綠葉→相互對照

照與不照光葉片顏色變化葉片在光合作用中產生淀粉照光：變藍不照光：不變藍①水綿與好氧菌混合黑暗培養(yǎng)→用極細光束照射水綿→好氧菌向葉綠體被照光處集中;②如完全暴露在光下→好氧菌均勻分布在葉綠體所有受光部位.1次相互對照1次自身對照光的有無好氧菌的分布無光處:無細菌有光處:有細菌①放氧②氧氣來自葉綠體③場所是葉綠體H218O+CO2+植物→18O2H2O+C18O2+植物→O2同位素示蹤法相互對照標記O的不同O2有無放射型前者有后者無光合作用放氧來自水三、光合作用場所葉綠體色素酶：種類分布:作用:葉綠素(占3/4）類胡蘿卜素（占1/4）a:b:胡蘿卜素:葉黃素:藍綠色黃綠色橙黃色黃色主要吸收紅橙光和藍紫光主要吸收藍紫光囊狀結構薄膜吸收、傳遞、轉化光能囊狀結構薄膜上、基質中色素四、光合作用反應式CO2+H2O（CH2O）+O2CO2+H2OC6H12O6+H2O+O2光能葉綠體光能葉綠體光反應

A、水在光下分解（水的光解）:

B、ATP的形成:ADP+Pi+能量→ATP暗反應A、CO2的固定：CO2+C5→2C3B、CO2的還原：2C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5+H2O2H2O→4[H]+O2↑五、光合作用過程光反應暗反應區(qū)別條件場所物質轉變能量轉變實質聯系光、葉綠素、酶；水多種酶、CO2、[H]、ATP基粒囊狀膜結構上葉綠體基質中①水的光解：2H2O→4[H]+O2↑②ATP的形成：

ADP+Pi+能量→ATP①CO2的固定：CO2+C5→2C3②CO2的還原：2C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5葉綠素把光能轉化成活躍的化學能，并儲存在ATP和NADPH中ATP、NADPH中活躍的化學能→（CH2O）中穩(wěn)定的化學能光能轉變成化學能，并放出氧同化CO2，形成（CH2O）光反應為暗反應提供還原劑[H]、能量ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi，光反應是暗反應的物質和能量的準備階段，暗反應是光反應的繼續(xù)，是物質和能量轉化的完成階段。六、光合作用實質物質轉變：能量轉變：無機物→有機物光能→電能→ATP、NADPH中活躍的化學能→（CH2O）中穩(wěn)定的化學能七、光合作用意義１、制造有機物——生物體有機物的來源、工業(yè)原料等。（綠色工廠）

４、對生物的進化具有重要意義。

①O2出現后，為需氧型生物的出現和生存創(chuàng)造了條件；②部分O2→O3，濾除了太陽輻射中的大部分紫外線，為水生生物向陸地進化創(chuàng)造了條件。２、吸收、傳遞、轉化光能，儲藏在合成的有機物中——為生物體生命活動提供能量。（巨型能量轉換站）

３、維持大氣中Ｏ２和ＣＯ２含量的相對穩(wěn)定。（天然的空氣凈化器）★八、影響光合作用的因素：1、光合速率表示方法：單位：測定方法：單位時間內單位葉面吸收CO2（或放出O2或生產有機物）的毫克數mg/cm2·h實際光合速率=表觀（凈、實測）光合速率+呼吸速率

光合速率0光照強度ⅠⅡ思考：右圖中曲線Ⅰ、Ⅱ對應的縱坐標各代表什么光合速率？2、影響因素①光照

②CO2濃度：③溫度：④礦質元素含量：⑤水分供應：強度：時間：光質：CO2的吸收量0AB光照強度CO2的釋放量C光合強度0ACO2濃度B★九、光合作用在生產實踐中的應用1、延長光照時間——如一年內種2季作物改為種3季3、增光合面積——合理密植2、控制光照強度——針對陽生、陰生植物特點也可選用單色光（色膜）照射，如紅光和藍紫光4、增加CO2的供應——多施農家肥、確保田間通風或溫室使用CO2發(fā)生器

就是要提高光合作用效率、速率、強度、光能利用率，降低呼吸作用，減少有機物的消耗，增加有機物的積累，使光能更多地流向農作物。5、滿足必需礦質元素和水的需求★十、實驗要素分析與應用1、影響光合作用的因素（光強、溫度、色素、CO2、H2O等）的研究：（如薩克斯實驗）2、光合作用場所的研究：（如恩格爾曼實驗）4、光合作用產物的研究：放O2：如在水中可收集起來，火星木條檢驗；還可通過葉圓片的上浮或液滴或液柱移動來研究。產生淀粉：產物的分布規(guī)律及運輸途徑：①在光下用14C供給經饑餓處理的植物→測不同部位的放射性→放射性強的地方產物分布多，反之則少③上述方法中根據放射性出現的先后順序也可判斷放射性物質的運輸路徑饑餓處理→光照植物葉片→酒精脫色→碘液檢驗（用產生的淀粉做觀測指標）3、光合速率的測定：測單位時間內CO2的吸收量或O2的釋放量，計算光合速率例1、（2001廣東高考）為證實“二氧化碳是光合作用合成有機物必需的原料”，某同學制訂了下列實驗方案：1.實驗目的(略)；2.實驗材料和用具(略)；3.實驗方法和步驟：①用一適當大小的玻璃罩罩住一株生長正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏氣；②將上述植物及裝置放在暗室中饑餓，消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有紅色安全燈；③饑餓一定時間后，自暗室中取出，照光若干小時，使其充分進行光合作用；④取一葉片，放入盛有酒精的燒杯中，水浴加熱，使葉綠素溶于酒精中；⑤將已脫綠的葉片取出，平鋪在一個培養(yǎng)皿內，用碘-碘化鉀溶液，檢測有無葡萄糖的特異顏色反應出現。該實驗方案有幾項明顯的錯誤，請指出錯誤并改正。參考答案：⑴實驗步驟②中暗室內用紅色安全燈是錯誤的，應改為綠色安全燈。⑵實驗步驟⑤中的“葡萄糖”是錯誤的，改為淀粉。⑶未設對照，對照的作法是：a.裝置同題干中的步驟①，但玻璃罩內用同一種生長狀況相同的另一株植物代替，用一杯清水代替NaOH溶液;b.將上述植物及裝置放置在暗室中饑餓，消耗掉葉片內儲存的有機物，暗室內裝有綠色安全燈；c.重復題干中步驟③、④；d.重復改正后的題干中的步驟⑤。解答:第一步：取兩盆健壯的天竺葵在黑暗處(饑餓)36～48小時(或一段時間)；第二步：取出后放在玻璃板上，分別扣上玻璃鐘罩，一個鐘罩里放一杯濃氫氧化鉀溶液除去空氣中的C02,另一個鐘罩里放一杯碳酸氫鈉溶液提供足量的二氧化碳，用凡士林將鐘罩緊貼玻璃板上(或封緊)；第三步：將兩裝置放在日光下幾小時；第四步：分別取兩個鐘罩內的葉片，在乙醇里隔水加熱脫色；第五步：用碘一碘化鉀檢查淀粉。③有C02鐘罩內取出的葉片，遇碘變藍，說明有淀粉生成；

而沒有CO2鐘罩內取出的葉片，遇碘不變藍，說明沒有淀粉生成；④CO2是植物生長的原料．例2、如何設計一個驗證CO2是植物生長所需的原料①實驗用具和材料：健壯的盆栽天竺葵、玻璃鐘罩、玻璃板、濃氫氧化鉀溶液、碳酸氫鈉溶液、凡士林、乙醇、碘—碘化鉀等。②實驗設計第—步：

。第二步：

。第三步：

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