1、第第4 4光合作用的探究历程光合作用的探究历程光合作用（一）光合作用（一）1717世纪初，世纪初，海尔蒙特的柳树实验。海尔蒙特的柳树实验。海尔蒙特的实验证明：海尔蒙特的实验证明：柳树重量的增加柳树重量的增加来自雨水而并非来自土壤。来自雨水而并非来自土壤。结论：结论：植植物可以物可以更更新新污浊的污浊的空气。空气。17711771.英英.普利斯特利普利斯特利甲甲乙乙17711771年，年，普利斯特利普利斯特利的实验的实验 普利斯特利认为：普利斯特利认为：植物可以更新植物可以更新因蜡烛燃烧或小白因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变浑浊的鼠呼吸而变浑浊的空气空气。当时有人重复了普利斯特利的实验，有的成功了，当
2、时有人重复了普利斯特利的实验，有的成功了，有的却失败了。有的却失败了。17791779年，年，英格豪斯英格豪斯3 3个月里做了个月里做了500500多次植物更新多次植物更新空气的实验。有一天空气的实验。有一天晚上晚上，他把植物和小白鼠用玻璃，他把植物和小白鼠用玻璃罩密封后，由于太困了就睡着了，用来照明的蜡烛也罩密封后，由于太困了就睡着了，用来照明的蜡烛也燃尽了，第二天早上他发现小鼠死掉了。燃尽了，第二天早上他发现小鼠死掉了。英格豪斯英格豪斯发现：普利斯特利的实验只有在发现：普利斯特利的实验只有在有光照有光照射下射下才能成功，植物只有绿叶才能更新空气。才能成功，植物只有绿叶才能更新空气。由于当时
3、的科学界尚未发现空气的成分，所以当由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当时的人们并不知道植物更新了空气的什么成分。直到时的人们并不知道植物更新了空气的什么成分。直到17851785年，由于发现了空气的组成，人们才明确年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在绿叶在光下吸收二氧化碳，放出氧气。光下吸收二氧化碳，放出氧气。经过了经过了100100多年的探索，人们才发现植物吸收二多年的探索，人们才发现植物吸收二氧化碳和水，氧化碳和水，在阳光的照射下在阳光的照射下，产生了氧气。，产生了氧气。在这一过程中，光能哪去了？在这一过程中，光能哪去了？依据能量的转化与守恒定律，植物在这一过程依据能量的转化与
4、守恒定律，植物在这一过程中把光能转化成其他形式的能量储存起来。中把光能转化成其他形式的能量储存起来。储存在什么物质中呢？储存在什么物质中呢？土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。马铃薯的叶片中有淀粉吗？马铃薯的叶片中有淀粉吗？先用热酒精使叶片脱色，后滴加碘液。先用热酒精使叶片脱色，后滴加碘液。植物叶片中的淀粉是光合作用产生的吗？植物叶片中的淀粉是光合作用产生的吗？18641864年年萨克斯萨克斯的实验的实验植物叶片中本来就有淀粉，如何解决？植物叶片中本来就有淀粉，如何解决？暗处理一晚上暗处理一晚上 经过前面的研究，我们已经知道绿色植物经过前面的研究，我们已经知道绿色植
5、物 的的叶片叶片在光照下，吸收二氧化碳和水，产生在光照下，吸收二氧化碳和水，产生氧气和有机物。氧气和有机物。这些变化是发生在植物叶片细胞的那种结构这些变化是发生在植物叶片细胞的那种结构中的呢？中的呢？18871887年恩格尔曼的实验年恩格尔曼的实验光合作用原料、产物、条件、场所各是什么？光合作用原料、产物、条件、场所各是什么？COCO2 2+H+H2 2O O光能光能叶绿体叶绿体(CH(CH2 2O)+OO)+O2 2COCO2 2和和H H2 2O O、（、（CHCH2 2O O）和）和O O2 2、光、叶绿体光、叶绿体探究：探究：O O2 2中的氧来自中的氧来自COCO2 2还是还是H H
6、2 2O O？光合作用发现过程发发现现内内容容发现年代发现年代公元前公元前3世纪世纪植物生长植物生长所需物质所需物质来自土壤来自土壤（古希腊：（古希腊：亚里士多亚里士多德）德）植物生长需要的物需要的物质是水质是水H2O（比（比利时：海利时：海尔蒙特）尔蒙特）1648年年植物可以植物可以更新空气更新空气（英国：（英国：普里斯特普里斯特利利1771年年植物更新植物更新空气需要空气需要光照光照（荷（荷兰兰:英格豪斯）英格豪斯）1773年年绿色植物绿色植物通过光合通过光合作用吸收作用吸收CO2释放释放O2（瑞士：（瑞士：塞尼比尔）塞尼比尔）1782年年绿色植物绿色植物通过光合通过光合作用制造作用制造了
7、了淀粉淀粉（德国：（德国：萨克斯）萨克斯）1864年年叶绿体叶绿体是是光合作用光合作用的场所的场所（美国：（美国：恩格尔曼）恩格尔曼）1880年年光合作用光合作用释放的释放的O2全部来自全部来自H2O（美（美国：鲁宾国：鲁宾和卡门）和卡门）1939年年光合作用的发现史光合作用的发现史光合作用的概念绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的有机物（通常指糖类中葡萄糖）并且释放出氧气的过程。光合作用的探究到此结束了吗？20世纪世纪40年代，美国科学家年代，美国科学家卡尔文卡尔文用用同位素标记同位素标记法发现了卡尔文循法发现了卡尔文循环，探明了二氧化碳在光合作用环，探明了
8、二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径中转化成有机物中碳的途径.1、在光合作用实验里，如果所用的水中有0.2%的 水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含18O的比例为不要灰心，再来一次！恭喜你，答对了！再接再厉！课堂练习C0.88%不要灰心，再来一次！不要灰心，再来一次！A0.20%B0.48%D0.68%注：答题请单击选项 2121世纪是生命科学的世纪世纪是生命科学的世纪,科科学技术发展的车轮在不断前进学技术发展的车轮在不断前进!希望同学们能站在先人的希望同学们能站在先人的肩膀上成为肩膀上成为”车轮车轮”前进的有前进的有力推动
9、者力推动者!教师寄语:根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳反应，应该生成什么产物？反应，应该生成什么产物？碳酸碳酸哪为什么在植物光合作用的过程中产物不哪为什么在植物光合作用的过程中产物不是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中水和二氧化碳是否直接反应？中水和二氧化碳是否直接反应？哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分为几个阶段？为几个阶段？不是直接反应的不是直接反应的 全过程根据条件的不同分为全过程根据条件的不同分为光反应光反应和和暗反应暗反应两个阶段两个阶段 叶绿体中叶绿体中的色素的色素H
10、2O水的光解水的光解O2H ADP+Pi 酶酶ATPco2C5光反应光反应2c3固固定定供氢供氢酶酶供能供能还还原原(CH2O)糖类糖类 多种酶多种酶参加催化参加催化暗反应暗反应能量转化能量转化:光能光能ATP活跃化学能活跃化学能稳定化学能稳定化学能元素转移元素转移O元素元素:H2O O2C元素元素:C O2C3(CH2O)四、光合作用的过程四、光合作用的过程光能光能叶绿体中的色素可见光GHDEABC多种酶酶MF吸收光解能固定还原NKH2OO2HADP+PiATPC52C3(CH2O)CO2光反应阶段暗反应阶段叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质中二 光合作用的过程三、光合作用的过程：1.光反应和暗
11、反应的区别光反应和暗反应的区别回归课本回归课本,知识整合知识整合 项目项目 光反应阶段光反应阶段 暗反应阶段暗反应阶段场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质需光需光,色素和酶色素和酶需多种酶、需多种酶、ATP、H(1)2H2O 光光 4H+O2光能光能转变为活泼的转变为活泼的化化学能学能，储存在，储存在ATP中中ATP中中活泼的化学能活泼的化学能转化为糖类等有机物转化为糖类等有机物中中稳定的化学能稳定的化学能酶酶(2)ADP+Pi+光能光能 ATPCO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：2C3 (CH2O)+C5H 酶
12、酶 ATP ADP+Pi 光反应和暗反应是一个整体光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联二者紧密联系系,缺一不可缺一不可。光反应光反应暗反应暗反应ATPHADPPi2.光反应阶段与暗反应阶段的联系光反应阶段与暗反应阶段的联系物质上把CO2和H2O转变成以糖类为主的有机物能量上把光能转变成有机物中的化学能3.光合作用 的实质4 4、光合作用的意义、光合作用的意义:物质转变和能量转变物质转变和能量转变在自然界中所起的作用在自然界中所起的作用物质物质合成合成全球自养植物每年可全球自养植物每年可以生产以生产(4(45)5)10101111吨吨有机物有机物“绿色工厂绿色工厂”能量能量转化转化每年转化太阳能
13、每年转化太阳能3 310101818千焦千焦“巨型能量转化站巨型能量转化站”环境环境保护保护每年释放氧气每年释放氧气5.355.3510101111吨吨“自动空气净化器自动空气净化器”5、光合作用原理的运用、光合作用原理的运用 植物自身因素植物自身因素 环境因素对光合作用的影响环境因素对光合作用的影响1）光照）光照2）温度）温度3）二氧化碳浓度）二氧化碳浓度4）水分）水分5）矿质元素）矿质元素请分析光下的植物突然停止光照后，请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的其体内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量化合物的含量如何变化？如何变化？停止停止光照光照光反应光反应停止停止请分析光下的植物突然
14、停止请分析光下的植物突然停止CO2的供的供应后，其体内的应后，其体内的C5化合物和化合物和C3化合物化合物的含量如何变化？的含量如何变化？H ATP还原还原受阻受阻C3 C5 CO2 固定固定停止停止C3 C5 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。光补偿点、光饱和点光补偿点、光饱和点：阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物 1.影响光合作用效率的因素光照强度一天的时间一天的时间光合作用效率光合作用效率O光照强度光照强度121311光合作用效率与光照强度、时间的关系ABCDE101514轮作：延长光合作用时间轮作：延长光合作用时间间种、合理密植：间种、合理
15、密植：增加光合作用面积增加光合作用面积合理利用光能光合作用的实际应用光光合合作作用用速速率率CO2浓度浓度2.二氧化碳的供应对光合效率的影响规律规律:在一定的浓度范围内在一定的浓度范围内,光合作用速率随光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。一定浓度光合作用速率趋于稳定。光合作用是在酶的催化下进行的，温度直光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在接影响酶的活性。一般植物在10103535下正常进行光合作用。下正常进行光合作用。3.3.影响光合作用的因素影响光合作用的因素温度温度应用：应用：增加昼夜温差增加昼夜温差NN：
16、P P：K K：MgMg：4.4.影响光合作用的因素影响光合作用的因素矿质营养矿质营养延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积增加光能利用率增加光能利用率提高光合作用效率提高光合作用效率控制光照强弱控制光照强弱控制光质控制光质控制温度控制温度控制控制COCO2 2供应供应控制必需矿质元素供应控制必需矿质元素供应控制控制H H2 2O O供应供应提高复种指数（轮作）提高复种指数（轮作）温室中人工光照温室中人工光照合理密植合理密植间作套种间作套种通风透光通风透光在温室中施有机肥，在温室中施有机肥，使用使用COCO2 2发生器发生器阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物应用应用提高
17、农作物产量的措施提高农作物产量的措施红光和蓝紫光红光和蓝紫光适时适量施肥适时适量施肥合理灌溉合理灌溉保持昼夜温差保持昼夜温差八、化能合成作用 人、动物和植物最大的区别是什么？异养生物 vs.自养生物化能合成作用 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 能量6CO2+6H2O (CH20)+6O2硝化细菌的化能合成作用硝化细菌的化能合成作用化能合成作用 细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用化能合成作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。条件条件：光、光、色素、色素、
18、酶酶场所：场所：反应反应水的光解：水的光解：ATP的合成：的合成：基粒类囊体膜上基粒类囊体膜上H2O H+O2光、酶光、酶叶绿体中的色素叶绿体中的色素ADPPi ATP光、酶光、酶叶绿体叶绿体光能光能1.光反应阶段光反应阶段吸收、传递和转吸收、传递和转换光能换光能能量转变：能量转变：ATP中活跃的化学能中活跃的化学能产物：产物：H、O2、ATP条件：条件：不需光，需多种酶不需光，需多种酶场所：场所：基质中基质中过程过程CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATP中活跃中活跃的化学能的化学能2.暗反应阶段暗反应阶段C3+H (CH2O)+C5酶酶ATPADP+Pi能量转
19、变：能量转变：有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能产物：产物：CH2O、ADP、Pi 1 1、光合作用发生的部位是、光合作用发生的部位是。、光合作用分为、光合作用分为和和两个阶段。两个阶段。、光合作用释放氧气来自于、光合作用释放氧气来自于物质。物质。、光合作用中的形成于、光合作用中的形成于反应阶段。反应阶段。、光反应为暗反应提供、光反应为暗反应提供和和物质。物质。、光反应阶段能量变化是、光反应阶段能量变化是 。9 9、暗反应阶段能量变化是、暗反应阶段能量变化是1010、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是的物质是。、光反应场所、
20、光反应场所暗反应场所是暗反应场所是 。、二氧化碳中碳的转移途径是、二氧化碳中碳的转移途径是 。co2c3(CH2O)11.光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（）A、水分产生的、水分产生的H数量不足数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的、叶绿体利用的光能合成的ATP不足不足 C、空气中、空气中CO2量相对增多，而起抑制量相对增多，而起抑制 作用作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少、暗反应中三碳化合物产生的量太少12.下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（下列措施中
21、，不会提高温室蔬菜产量的是（）A、增大、增大O2浓度浓度 B、增大、增大CO2浓度浓度 C、增强光照、增强光照 D、调节室温、调节室温1313、在温室中栽培作物，如遇持续的、在温室中栽培作物，如遇持续的阴雨天气，为了保证作物的产量，对阴雨天气，为了保证作物的产量，对温度的控制应当温度的控制应当A A降低温室温度，保持昼夜温差降低温室温度，保持昼夜温差B B提高温室温度，保持昼夜温差提高温室温度，保持昼夜温差C C提高温室温度，昼夜恒温提高温室温度，昼夜恒温D D降低温室温度，昼夜恒温降低温室温度，昼夜恒温1414、施用农家肥能提高温室作物光、施用农家肥能提高温室作物光合作用效率的理由中，正确的
22、是合作用效率的理由中，正确的是A.A.促进植物对水的吸收促进植物对水的吸收 B.B.提高了温室内提高了温室内C0C02 2的浓度的浓度 C.C.提高了光照强度提高了光照强度 D.D.矿质元素含量高矿质元素含量高0204060801001205点7点9点11点13点15点17点1、图中、图中DE段段CO2吸收量逐渐减少是因为吸收量逐渐减少是因为 ，以至光反应产生的，以至光反应产生的 和和 逐渐减少，从而影响了暗反应逐渐减少，从而影响了暗反应 强度，使强度，使 化合物数量减少，影响了化合物数量减少，影响了CO2固定。固定。2、图中曲线中间、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（处光合作用强
23、度暂时降低，可能是（）A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物C、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应原料的供应D、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行光照强度逐步减弱光照强度逐步减弱ATPNADPH还原作用还原作用五碳五碳15.下图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对下图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某
24、植物对CO2的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：C 2、图中曲线中间、图中曲线中间C处光合作用强度暂时处光合作用强度暂时降低，可能是（降低，可能是（）A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果，影响整体效果B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物，消耗了较多的有机物C、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了影响了CO2原料的供应原料的供应D、光照过强，气温过高，植物缺水严、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行重而影响光合作用的进行C
