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1、第三节,光 合作用,知识大纲,一、光合作用的发现 二、光合作用的概念 三、叶绿体中的色素 四、光合作用的过程 （光反应和暗反应）,五、影响光合作用的因素 及其在生产上的应用,六、光合作用的重要意义,记,一、光合作用的发现,早期研究：,一、光合作用的发现,1、1771年，普里斯特利的实验,植物可以更新空气,+O2,推测一下干物质可能是什么?如何证明？,CO2,记,一、光合作用的发现,2、1864年，萨克斯的实验,1、1771年，普里斯特利的实验,植物可以更新空气,植物光合作用产生淀粉,淀粉,记,一、光合作用的发现,2、1864年，萨克斯的实验,1、1771年，普里斯特利的实验,?,植物可以更新空
2、气,植物光合作用产生淀粉,淀粉,设计实验研究光合作用在什么细胞器进行？,除了淀粉，光合作用还可以生成许多有机物,(CH2O),记,一、光合作用的发现,2、1864年，萨克斯的实验,1、1771年，普里斯特利的实验,3、1880年，恩吉尔曼的水绵光合作用实验,植物可以更新空气,植物光合作用产生淀粉,光合作用发生于叶绿体并放出O2,淀粉,叶绿体,(CH2O),关于光合作用还有什么需要弄清楚？,如何研究原子的去向？,记,一、光合作用的发现,2、1864年，萨克斯的实验,1、1771年，普里斯特利的实验,3、1880年，恩吉尔曼的水绵光合作用实验,植物可以更新空气,植物光合作用产生淀粉,光合作用发生于
3、叶绿体并放出O2,淀粉,叶绿体,(CH2O),4、20世纪30年代,鲁宾和卡门的实验：,?,O2中的氧全部来自于水,O,O,记,反应条件： 反应场所： 原料： 产物： 能量变化：,光能、酶等,叶绿体,CO2，H2O,有机物，O2,光能转变成化学能,从反应式中能获得那些信息？,记,二、光合作用的概念： 合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,光合作用有何意义？,记,讨论：光合作用有何意义？,CO2,O2,实验结论：,植物可以更新空气。,植物可以制造氧气？,普里斯特利的结论： 植物可以更新空气，即植物吸收了某种 气体，同时又把某种气体
4、释放到空气里。,后来，有人重复普利斯特利的实验而得出相反的结果，即植物也能把空气变坏。,+气体(？),他受普里斯特利实验启发，于1779年用3个月时间做了500多次植物对空气影响的试验，著书指出： 植物只能在阳光下通过其绿色部分改善空气。在暗处或夜间，植物仍损坏空气。,奥地利宫廷医生、荷兰人英根豪斯的实验:,问题:光合作用放出的是什么气体?,光,科学家们进一步实验证明：植物吸收CO2，放出O2,光,CO2,O2,光,1804年，瑞士索苏尔研究了植物光合作用过程中吸收的二氧化碳与放出的氧之间的数量关系，结果发现： 植物制造的有机物和释放出的氧的总量，远远超过它们所吸收的二氧化碳的量。,他断定：植
5、物在进行光合作用合成有机物时不仅需要二氧化碳，水也必然是光合作用的原料。,实验结论：,绿色叶片在光合作用中产生了 _。,同时证明：,光合作用的进行需要光照条件,淀粉,恩格尔曼 的水绵光合作用实验,水绵,水绵,无空气、无光照时,有光照时,1、光合作用释放氧气 2、光合作用是在叶绿体进行的,光合作用进行需要光照条件。,实验 证明：,鲁宾和卡门的实验,CO2,18O2,C18O2,O2,H218O,H2O,光照射下的 小球藻悬液,同位素标记法:,实验证明：,光合作用所释放的氧气全部来自于水,水,新旧知识互动,排列在囊状结构薄膜上的叶绿素分子,1906年，德国的威尔施泰特证明，叶绿素分子的中心部分是金
6、属镁。（由于这项发现及其他关于植物色素的研究，威尔施泰特获得1915年的诺贝尔化学奖。）,三、叶绿体中的色素,1、作用：吸收、传递、转换光能,叶绿体中的色素有那些？,2、位置：叶绿体基粒囊状结构薄膜上,右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 A当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降 B当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性上升 C酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存 D酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏 更严重,优化设计46页4 C时酶已经开始失活,当温度超过或达到了酶变性的临界值，酶就会永久失活了，这样以后再降温，酶还是没有活性的,4下图表示在不同条件下，
7、酶催化反应的速度(或生成物)变化，有关叙述不正确的是（ ）,A图虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系 B图虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量变化的示意曲线 C若图中的实线表示Fe3+的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率 D图不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速度与时间的关系,虚线表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速度关系,酶量增加，所以跟底物碰撞的几率增大，所以斜率更大一些，不会跟原来的线重叠。,“扑蝴蝶”,虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量变化的示意曲线,实验成功的关键： 1.叶片要新鲜，颜色要深绿 2.研磨要迅速充分 3.滤液收集后，及时用棉塞将试
8、管口塞紧，以免滤液挥发 4.滤液细线要求细直，而且含有比较多的色素（2-3次） 5.滤液细线不能浸入层析液 6.滤纸条减去两角，为了使色素带整齐。,层析液,培养皿盖,实验成功的关键： 1.叶片要新鲜，颜色要深绿 2.研磨要迅速充分 3.滤液收集后，及时用棉塞将试管口塞紧，以免滤液挥发 4.滤液细线要求细直，而且含有比较多的色素（2-3次） 5.滤液细线不能浸入层析液 6.滤纸条减去两角，为了使色素带整齐。,161718,叶绿素a（呈蓝绿色）,叶绿素b（呈黄绿色）,胡萝卜素（呈橙黄色）,叶黄素（呈黄色）,2、叶绿体中的色素种类,说明：叶绿素对绿光吸收最少，绿光被放射出来，故叶绿体呈绿色,树叶为什
9、么是绿色的？（教材53页图）,叶绿素a（呈蓝绿色）,叶绿素b（呈黄绿色）,胡萝卜素（呈橙黄色）,叶黄素（呈黄色）,2、叶绿体中的色素种类,说明：叶绿素易分解,秋天树叶为什么变黄？,(CH2O),些反应式是否反应出了光合作用的细节？ 如何了解中间具体反应过程？,四、光合作用的过程,CO2,理论分析：完成如下变化需要什么条件？,C6H12O6,需要能量和还原剂,四、光合作用的过程,阅读课本5分钟，完成如下内容：,条件：,场所：,物质变化:,能量变化:,光反应阶段,暗反应阶段,19,四、光合作用的过程,分光反应和暗反应两个阶段,1、光反应阶段,条件：,场所：,能量变化:,光能 酶 色素,叶绿体内的囊
10、状结构薄膜上,停止(增强)光照，相关物质的量会如何变化？,记,18,2、暗反应阶段,条件：,场所：,物质变化：,二氧化碳的固定：,三碳化合 物被还原：,叶绿体基质,还原剂 H 和能量ATP(光反应阶段提供) 多种酶,ATP中的活跃化学能有机物中稳定的化学能,能量变化：,减少(增加) CO2 ，相关物质的量会如何变化？,记,16,2、暗反应阶段,问题：暗反应只能在晚上进行，对吗？,暗反应不需光, 在有光和无光下都能进行,叶绿体中的 色素分子,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O)n,CO2,吸收,光解,能,固定,还 原,酶,光反应,暗反应,供氢,可见光
11、,光反应和暗反应有什么联系？,光反应是暗反应的前提条件。,找联系,?,光反应与暗反应的比较,基粒(囊状结构的薄膜上),叶绿体基质中,金榜P31,叶绿体,(基粒),(基质),光反应,暗反应,光反应和暗反应分别在叶绿体的什么部位进行？,构建整个光合作用生产线的形象,金榜P54 2,金榜P54 5,叶绿体中的 色素分子,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O)n,CO2,吸收,光解,能,固定,还 原,酶,光反应,暗反应,供氢,可见光,当光反应被人为阻断，暗反应会停止吗？ 当暗反应被人为阻断，光反应会怎样变化？,59页课堂4；,叶绿体中的 色素分子,C5,2C
12、3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O)n,CO2,吸收,光解,能,固定,还 原,酶,光反应,暗反应,供氢,可见光,当减少CO2，C5数量变化？,同步1、4、12,暗反应研究,卡尔文研究整个循环共花费了9年左右的时间。,为此获得了 1961年度的诺贝尔化学奖。,他是如何研究的？,1940年，鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kanmen）发现了碳的长寿命同位素14C，使卡尔文有了一种理想的工具来追踪二氧化碳是如何在暗反应中一步步变成碳水化合物的。 卡尔文在一个装置中放入进行光合作用的小球藻悬浮液，注入普通的二氧化碳，然后向装置中注入14C标记的二氧化碳，反应结束
13、时，杀死小球藻，使酶反应终止，提取产物进行分析。,发现形成了20余种带14C标记的化合物。,？,将照光时间渐次缩短至秒级,他发现当把光照时间缩短为几分之一秒时，磷酸甘油酸（C3）占全部放射性的90，在5秒钟的光合作用后，卡尔文找到了含有放射性的C3、C5和C6。,在实验中，卡尔文发现在光照下C3和C5很快达到饱和并保持稳定。 但当把灯关掉后，C3的浓度急速升高，同时C5的浓度急速降低。 如果在光照下突然中断二氧化碳的供应，则C5就积累起来，C3就消失。,？,8、右图是一个研究光合作用过程的实验，实验前溶液中加入ADP，Pi，叶绿体等，实验过程中有机物的合成如下图。请分析回答：,AB段：,无CO
14、2，所以没有有机物合成,BC段：,因为AB段提供了充足的H和ATP，暗反应进行，有机物合成率迅速上升。,CD段：,因无光照，随着H和ATP的不断消耗，暗反应减弱有机物合成率下降,有机物合成率,时间,光照 无CO2,黑暗 有CO2,题目有问题，纵坐标,习题 ：,优化设计59页： 同步1、4,光 二氧化碳浓度 温度 水分 必需矿质元素,外部因素,内部因素,叶绿体的含量 生长发育期 不同器官,五、影响光合作用的因素及其应用,记,CO2 + H2O*,光能,叶绿体,（CH2O）+ O2*,原料,条件,产物,增加CO2,增加水分,增强光照,矿质元素,五、影响光合作用的因素及其应用,如何在生产中提高产量？
15、,CO2浓度、含水量、矿质元素,光合速率,O,A（饱和）,光合速率,温度/,O,A,B,C,10 20 30 40 50,温度影响酶的活性，进而影响光合作用,17,CO2 吸收量,CO2 释放量,A,B,C,光照强度,曲线分析：,1、A点： 2、AB： 3、B点： 4、BC： 5、C点：,O,光强为0，只进行细胞呼吸，释放CO2量表示此时的呼吸强度,对应的光强为光饱和点,光合作用强度大于呼吸作用强度,光合作用强度=呼吸作用强度。B点为光补偿点。,光合作用强度小于呼吸作用强度,总光合=净光合+呼吸,净光合,呼吸,优化设计： 同步5 7 18 23,1、延长光合作用时间,你能举出几种办法？,2、增
16、加光合作用面积,你能举出几种办法？,你打算在1平方米的土地上种多少棵玉米？,合理密植,end,作用光谱不同波长光下的光合效率。,植物生长的物质来源是什么呢？,古希腊哲学家亚里士多德认为： 植物是从土壤中吸收营养长大的,早期观点：,植物生长的物质来源是什么呢？,1648年海尔蒙特揭开了光合作用的研究序幕,猜猜海尔蒙特得出什么结论?,5年,只浇水,植物是靠“喝水长大的”,明末，宋应星认为：人吃进去的多，排出来的少，其余部分哪里去了？,变成空气了。,大 胆 推 测：植物的干物质其他来源?,植物增加的干物质可能来自空气 （植物可能从空气中吸收了某种气体）,植物增加的干物质可能来自空气 （植物可能从空气中吸收了某种
