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1、回眸历史解开光合作用之谜,非洲饥饿的孩子们等待着 联合国的救济粮,粮食短缺,17世纪海尔蒙特(比利时) 柳树实验,图C,结论： 植物生长所需的养料主要来自于水，而不是土壤。,3/10,普利斯特利实验,结论：只有在阳光照射下才能成功，,1779年英格豪斯的实验（荷兰）,1785年，由于发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。,1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）根据能量转换和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,1864年萨克斯的实验,思考： （1）为什么用碘蒸气处理之后会变蓝？ （
2、2）为什么要先进行暗处理？,（3）为什么一半遮光，一半曝光？ （4）从这个实验中，你可以得到什么结论？,证明：绿叶的光合作用产物除氧气以外,还有淀粉。,(1)为什么选用水绵？,氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。,(2)好氧菌的作用？,(3)为什么临时装片要放在没有空气的黑暗环境里？,水绵，细胞中有细长、带状且螺旋状分布 的叶绿体，利于观察,黑暗、无空气；排除环境中的光线、氧气对实验的影响,(4)为什么临时装片要放在没有空气的曝光环境里？,1939年（美国） 鲁宾和卡门实验,提出问题,作出假设,设计实验,结果分析,得出结论,光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳？,光合作用产生的氧
3、是来自于水（或者是二氧化碳）。,A中气体无放射性，B中气体具有放射性,光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。,同位素标记法,CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。,条件:光照 原料:CO2、H2O 产物:(CH2O)糖类、O2 场所:叶绿体,光合作用的探究历程： （1）1771年普利斯特利：植物可 空气1979年英格豪斯：普利斯特利实验只有在 下才能成功，植物体只有 才能更新污浊的空气1845年梅耶：植物在进行光合作用时把 能转换成 能储存起来1864萨克斯：光合作用产物除氧气外还有 1880年恩格尔曼：光合作用场所是叶绿体1939年鲁宾、卡门：
4、光合作用释放的氧气来自 。,更新,绿叶,光,化学能,淀粉,水,实验设计： 证明绿色植物在光下能产生氧气。,小资料：二次世界大战之后,美国加州大学贝克利分校的梅尔文卡尔文和他的同事们用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用,来研究小球藻在光合作用中怎样固定CO2的。在卡尔文的实验中,发现标记的CO2转变成有机物的速度很快,几秒钟之内,在第一个中间产物(三碳化合物)中发现了放射性, 所以将CO2的这种固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。最终的研究结果发现, CO2固定的C3途径是一个循环过程,称为C3循环,由于这一循环是卡尔文发现的,故又称卡尔文循环。,光合作用的场所
5、：,叶绿体,光合作用的原料：,二氧化碳和水,光合作用的条件：,有光照,光合作用的产物：,淀粉、氧气,科学家的实验设计思想及方法，对你有什么启发？,（1）设置对照实验（如萨克斯的曝光和遮光实验、扬英根豪斯将枝条放在光下和放在暗处）；,（2）控制单一变量（鲁宾和卡门分别标记水和二氧化碳中的氧）；,（3）显性化的实验现象（普利斯特莱实验利用蜡烛创造条件，使无法观察到的空气成分变化表现出来）.,实验常考易错点 萨克斯实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉。曝光与遮光形成对照，检验试剂为碘蒸气，检验前用酒精处理，目的是溶解色素； 恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处：叶绿体大呈带状，便于观察，所用细菌
6、异化作用类型为需氧型； 鲁宾、卡门用的实验方法为示踪原子法(同位素标记法)。,(1)萨克斯：自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉。 (2)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。 (3)普里斯特利：密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。,结论1：只有在光下 植物才能更新空气。,结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功,英根豪斯实验,提示,淀粉遇碘会变蓝,德国科学家萨克斯的实验及结论,实验：把绿色叶片放在暗处几小时，然后把这个叶片一半曝光，另
7、一半遮光。过一段时间后，放入酒精中隔水加热,再用碘蒸气处理叶片。,目的？,何作用？,何作用？,结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。,1880年 恩吉尔曼(德国),现象：,分析 ：,好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。,光线照射部位进行光合作用产生了氧气。,黑暗中,极 细 光 束,结论:叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,黑暗，无空气,完全曝光,实验设计：探究光合作用产生的O2是来自水还是来自CO2?,实验方法：实验步骤：,放射性同位素标记法（标记哪个元素?）,5、美国科学家鲁宾和卡门实验及结论,实验： （1）用18O分别标记H2O和CO2。 （2）、向绿色植物提供H218O和CO2、向绿
8、色植物提供H2O和C18O2,结论：光合作用释放的氧全部来自水。,释放18O2,释放O2,1938，鲁宾和卡门(美国),H2O C18O2,H218O CO2,O2 O2O2,O2 O2O2,O2 O2O2,O2 O2O2,O2 O2O2,O2 O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,想一想：恩格尔曼(1880年)的实验在设计上有何巧妙之处？,1、实验材料的选择：水绵，细胞中有细长、带状且螺旋状分布的叶绿体，利于观
9、察； 2、环境选择：黑暗、无空气；排除环境中的光线、氧气对实验的影响； 3、光束：极细的光束照射水绵，且利用好氧细菌检测，可以准确判断水绵细胞中释放O2的部位； 4、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果完全由光照引起。,小资料：放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。,光合作用原理的应用,影响光合作用强度的因素？,CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。,例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，
10、农作物间距合理，选择适当的光源等。,影响光合作用的主要外界因素 光照 光是光合作用的能量来源，是叶绿体发育和叶绿素合成的必要条件 二氧化碳 二氧化碳是光合作用的原料之一 温度 由于温度可以影响酶的活性，因而对光合速率有明显影响 水分 叶片接近水分饱和时，才能进行正常的光合作用 矿质营养 矿质元素直接或间接影响光合作用 光合速率的日变化 一天中，光强日变化对光和速率日变化的影响最大,延长光合作用时间增加光合作用面积,增加光能利用率,提高光合作用效率,控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应 控制H2O供应,提高复种指数（轮作） 温室中人工光照,合理密植 间作套种,通风透光
11、在温室中施有机肥， 使用CO2发生器,阴生植物 阳生植物,应用提高农作物产量的措施,红光和蓝紫光,适时适量施肥,合理灌溉,保持昼夜温差,水的光解,O2,H,ADP+Pi,C5,2c3, 固 定, 还原,多种酶 参加催化,能量转化:,光能,ATP活跃化学能,稳定化学能,元素转移,O元素:,H2O,O2,C元素:,C O2,C3, （CH2O）,光能,条件 ：,光、,色素、,酶,场所：,反应,水的光解：,ATP的合成：,基粒类囊体薄膜上,光能,1.光反应阶段,吸收、传递和转换光能,能量转变：,ATP中活跃的化学能,产物：,H、O2、ATP,条件：,不需光，需多种酶,场所：,叶绿体基质中,过程,CO
12、2的固定：,三碳化合物的还原：,ATP中活跃的化学能,2.暗反应阶段,C3+H (CH2O)+C5,酶,ATP,ADP+Pi,能量转变：,有机物中稳定的化学能,产物：,（CH2O ）、 ADP 、 Pi,H2O,O2,H,ADP+Pi,ATP,CO2,2C3,C5,(CH2O),糖类,蛋白质,脂肪,光合作用的过程,整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？,物质变化：,无机物,能量变化：,光能,2、光合作用的实质：,有机物,糖类等有机物中的化学能,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,请分析光下的植物突然停止CO2的供应
13、后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,叶绿体的类囊体膜上,叶绿体的基质上,光、色素、酶,ATP、 H、 酶、CO2,光反应为暗反应提供H和ATP，暗反应产生ADP和Pi为光反应提供原料,小结：光合作用光反应和暗反应的比较,水的光解；ATP的合成,CO2的固定； 三碳化合物 的还原,1进行光合作用完整的单位是 （ ） A叶肉细胞 B叶绿素 C绿色基粒 D叶绿体,六、练习,2.绿色植物在暗处不能放出氧气是因为 （ ） ACO2的固定受阻 B三碳化合物的还原需要光 C水的分解不能进行 D五碳化合物的再生困难,3、光合作用不在叶绿体类囊体膜上进行的是( ) A.ADP+Pi+能量 ATP B.氧气的产生 C.二氧化碳的固定 D.H的产生,5.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中B是， 它来自于的分解。 图中C是，它被传递到叶绿体的 部位，用于 。 图中D是，在叶绿体中合成D所需的能量来自 图中的H表示， H为I提供,2,水,H,基质,C3的还原,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,
