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1、光合作用 一、光合作用的发现 这个过程中发生了什么？ 我们怎样设计实验来研究它 ？ 光 H2O CO2 (CH2O) O2 CO2+H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 光合作用光合作用 叶绿体叶绿体 赫尔蒙特实验 图A图B图C图D 干燥土壤 90.8kg 小柳树 2.25kg 只用纯净的雨 水浇灌 五年后柳树长大土壤烘干后称重 实验前实验后变化 土壤干重 90.800kg 90.743kg -0.057kg 柳 树 2.25kg76.70kg+74.75kg 这个实验说明什么问题？ 绿色植物可以更新因小鼠呼吸或蜡烛燃烧而变浊的空气 普利斯特利实验： 这个实验说明什么问题？ 1779 17
2、79英格豪斯重复实验英格豪斯重复实验 1864 萨克斯（德国）实验 结论：绿绿色叶片在光合作用中产产生淀粉。 萨克斯实验问答 1为什么对植物先进行暗处理？ 答：为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。 答：为了进行对照。 2为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？ 分析： 结论： A 装置内存在 CO2 ，B 装置中没有CO2存在。 CO2是光合作用的原料之一。 光合作用需要CO2实验装置 单击画面继续本页结束 光合作用释放的O2来源？ 是来自H2O，还是CO2呢？ 还是两者兼而有之？ 探索方法：同位素标记法 鲁宾卡门实验 结论:光合作用释放的氧全部来自水 20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)
3、用14C标记的CO2供小球藻实验 ，追踪检测其放射性。探明CO2中的 C的转移途径。 卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O) 二、光合作用的过程 范围 场所 动力 原料 产物 绿色植物 叶绿体 光能 二氧化碳和水 储存着能量的有机物和氧气 光能 叶绿体 CO2+H2O （CH2O）+O2 实质 : 合成有机物,储存能量 C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O 光能 叶绿体 光合作用产生葡萄糖的反应式： C转移途径：CO2 C3 C6H12O6 光反应 暗反应 光合作用两大过程： 光反应暗反应 依据：反应过程中是否需要光能 ，将光合作用分为两大过程 u光反应： 捕获光能的色素和结构
4、 叶片中的叶肉细胞 绿叶 叶肉细胞 亚显微结构模式图 叶绿体亚显微 结构模式图 类囊体的薄膜上 ，分布着吸收光 能的色素； 叶绿体基质里， 分布着各种酶； 类囊体膜 酶 酶光、色素、 叶绿体内的类囊体膜上 （1）光反应阶段 条件 ： 场所： P97色素提取和分离实验 实验:光合色素的提取和分离 一、实验原理: 1、提取原理：色素能溶解在有机溶剂（95%的乙醇） 中，使色素从生物组织中脱离出来。 2、分离原理：各种色素都能溶解在层析液中，但 溶解度不同。溶解度大的色素随层 析液在滤纸上扩散得快；溶解度小 的色素随层析液在滤纸上扩散得慢。 二、实验过程 1、提取色素： 取适量菠菜叶，加95%乙醇，
5、再 加少许二氧化硅和碳酸钙，迅速 研磨成匀浆。 二氧化硅作用： 碳酸钙作用： 研磨充分 防止色素破坏 2、过滤 在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布 ，将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一 个试管中，及时用棉塞将试管中塞紧（防止 挥发）。 3、制备滤纸条并画线 画线要细、直、齐，使色素带平整、不重叠。 铅笔线 画铅笔细线 滤纸条剪去两角 是为了在层析过程 中,层析液同步到达 滤液细线 4、点样： 吸管吸取少 量滤液，沿 铅笔画的横 线均匀画出 一条细而直 的滤液细线 。待滤液干 后再画一次 ，共画34 次。 重复画几次是使后来的色素带清晰 5、分离叶绿体中的色素 层析液 培养皿 滤液细线高于层析
6、液 ：防止色素溶于层析液 中，导致色素带不清晰 。 实验原理：层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散 ，因不同的色素溶解不同，扩散速度不同，所以 将不同色素分离开。 最少 较少 最多 较多 1、实验结果分析 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 最少 较少 最多 较多 最高 较高 较低 最低 最快 较快 较慢 最慢 色素 叶绿体基粒的类囊体的薄膜位置: 分类 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 功能:吸收传递转化光能,用于光合作用 含量占1/4 含量占3/4 (蓝绿色) (黄绿色) (橙黄色) (黄色
7、) 1、实验结果分析 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 2、色素的吸收光谱 . 与光合作用有关的色素和酶分布在哪里呢？ 外膜 基粒 基质 内膜类囊体膜 在 上，分布有光合作用所需的 和 ， 在基质中也分布有光合作用所需的 。 色素酶 酶 类囊体膜 恩格尔曼实验设计上有何巧妙之处? (1) (1) 选用选用水绵水绵为实验材料。不仅为实验材料。不仅 具有细长的带状叶绿体，便于观具有细长的带状叶绿体，便于观 察分析。察分析。 (2)(2)将临时装片先放在将临时装片先放在黑暗且没有空气黑暗且没有空气的的 环境中，排除了光线和氧气的干扰。环境中，排除了光线和氧气的干扰。 (3)(3)选用了选用了极细光
8、束照射极细光束照射，并且选用，并且选用好氧好氧 细菌检测细菌检测，从而能够准确判断出释放，从而能够准确判断出释放 氧的部位。氧的部位。 (4)(4)进行进行黑暗黑暗( (局部光照局部光照) )和曝光对比和曝光对比实验实验 ，从而明确实验结果完全是光照引起，从而明确实验结果完全是光照引起 的。的。 黑暗中光亮处 极 细 光 束 均匀光照 恩吉尔曼第二个实验的结果 分析：这一巧妙的实验说明了什么？ 好氧型细 菌 水绵 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发 现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域 H2O 类囊体膜 酶 Pi ADP ATP 酶光、色素、 叶绿体内的类囊体膜上 水的光解：2H2O 4H
9、+ O2 光能 （还原剂） ATP的合成：ADPPi 能量（光能） ATP 酶 （1）光反应阶段 条件 ： 场所： 物质变化： 能量变化： 光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中 H CO2 （CH2O） 五碳化合物 C5 CO2的 固定 三碳化合物 2C3 C3的 还原 基质 多种酶 H2O 类囊体膜 酶 Pi ADPATP H 暗反应 光反应为暗反应提供了H和ATP；暗反应 为光反应提供ADP和Pi。 暗反应光反应项目 联系 能量转换 物质变化 条件 部位 ATP 有机物中稳定的化学能 多种酶、ATP、H、CO2 叶绿体基质中 CO2+C5 2C3 酶 H ATP 2C3 （CH2O ） 酶
10、 CO2的固定： C3的还原： 光能 ATP中活跃的化学能 光、色素、酶、水 叶绿体基粒囊状膜上 ATP的合成 ： ADP+Pi+能量 ATP 酶 水的光解 ： 2H2O 4H+O2 光 光 光合作用光反应与暗反应的区别 光合作用的全过程 叶绿体中 的色素 供氢 酶 供能 还原 多种酶参 加催化 （CH2O） ADP+Pi 酶 ATP 2C3 C5 固定 CO2 H2O O2 水在光 下分解 H 光反应过程暗反应过程 光能 H H2 2O O 光光 ATPATP 【H H】 O O2 2 COCO 2 2 糖糖 光反应光反应暗反应暗反应 类囊体 （基粒） 基质 1光反应：在叶绿体类囊体膜中发生
11、的，利用 光能使水氧化成氧气，同时产生ATP和NADPH 。 2暗反应：在叶绿体基质中进行的，利用之前产 生的ATP和NADPH，将CO2转变成糖类等有机物。 光反应和暗反应之间的联系： 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供 【H】和ATP。光反应停止，暗反应也随即终 止。同时，如果暗反应受阻，光反应也会因 产物积累而不能正常进行。 化能自养类型： 硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等 NH3 + O2 HNO2 + 能量 HNO2 + O2 HNO3 + 能量 CO2 + H2O (CH2O) + O2 四、化能合成作用： 原理：还原CO2所需要的ATP和H是通过 氧化无机物NH4+、NO2-、
12、H2S、H2、Fe2+等 而获得的。 异养生物：不能直接利用无机物制造有机物 ，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成 自身的组成物质，并储存能量的一类生物。 自养生物：能够直接从外界摄取无机物转变 成自身有机物，并储存能量的一类生物。 （如：动物,真菌，绝大多数细菌） （如：大多数植物、化能合成细菌） 1、用2H标记的H2O，追踪光合作用中氢的转移，最可 能的途径是 A、 H2O NADPH B、 H2O NADPH C5 C3 (CH2 O) C、 H2O NADPH C3 (CH2 O) D、 H2O NADPH C5 (CH2 O) 色素分子光能 C5 2C3 ADP+Pi ATP 2H
13、2OO2 4NADPH CO2 吸收 光解 能 固定酶 多种酶 还原 酶 （CH2O） （CH2O） 2、将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内 三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是（ ） A、 C3 增加，葡萄糖减少 B、 C3 与葡萄糖都减少 C、 C3 与葡萄糖都增加 D、 C3 突然减少，葡萄糖突然增加 色素分子光能 C5 2C3 ADP+Pi ATP 2H2OO2 4NADPH CO2 吸收 光解 能 固定酶 多种酶 还原 酶 （CH2O） （3）植物由强光环境转 移到弱光环境时： C3含量变化：_ C5含量变化: _ 直接影响的过程:_ 上升 下降 光反应 下降 上升 暗反应 （
14、4）降低CO2浓度时: C3含量变化：_ C5含量变化: _ 直接影响的过程: _ 色素分子光能 C5 2C3 ADP+Pi ATP 2H2OO2 4NADPH CO2 吸收 光解 能 固定酶 多种酶 还原 酶 （CH2O） 内部因素 影响光合作用的因素 同一植物在不同部位的叶片 同一植物在不同的生长发育阶段 植物种类不同 光合强度不同 叶龄不同 外部因素 原 料 6CO2 +12H2O* 光能 叶绿体 C6H12O6+6H2O+6O*2 条 件产 物 原料 光、 CO2浓度、水、 温度、必需矿质元素等 影响光合作用的主要外部因素 0 0 吸收量吸收量 光照强度光照强度 A A B B C C COCO 2 2 C点：光饱和点，受暗反应酶活性和CO2浓度限制 释放量释放量 COCO 2 2 A点：光照强度为零，只有呼吸作用 总光合作用总光合作用 净光合作用净光合作用 B点：光补偿点 .光质(光的波长) 1.光照对光合作用的影响 复色(白色)光 红光 蓝紫光 绿光 光照时间： 时间越长，产生的光合产物越多 在一定光照强度范围内，增加光照强度可 提高光合作用速率。 光照强度： 0 0 吸收量吸收量 光照强度光照强度 A A B B C C B B：光补偿点：光补偿点： C C：光饱和点：光饱和点 COCO 2 2 B：光补偿点：光合作用和呼吸作用达到平衡时的光照 强
