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1、福安二中福安二中阮建英阮建英第5章 细胞的能量供应和利用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用 相关资料：相关资料：为什么说“光合作用是阳光下最大的魔术”呢？让我们再来看一组数据：地球表面上的绿色植物每年通过光合作用大约制造4400亿吨有机物；地球表面上的绿色植物每年通过光合作用储存的能量约为7.111018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需要的能量的100倍。一、光合作用的探究历程一、光合作用的探究历程观点：植物体由观点：植物体由“土壤汁土壤汁”构成，即植构成，即植物生长发育所需的物质完全来自物生长发育所需
2、的物质完全来自土壤。土壤。问题：问题：植物生长所需的物质来自何处？植物生长所需的物质来自何处？亚里士多德亚里士多德(Aristotle)1 1、16481648年海尔蒙特栽培年海尔蒙特栽培柳树实验柳树实验结论：植物增结论：植物增重主要来自水重主要来自水分分（1）你认为他的结论正确吗？）你认为他的结论正确吗？（2）你认为海尔蒙特的实验设计）你认为海尔蒙特的实验设计存在什么问题？存在什么问题？2 2、17711771年普利斯特利的实验年普利斯特利的实验结论：绿色植物可以更新空气结论：绿色植物可以更新空气重复普利斯特利的的实重复普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，验有时成功，有时失败，可能的原因是
3、什么？可能的原因是什么？3 3、17791779年年荷兰的科学家英格豪斯荷兰的科学家英格豪斯结论：植物体只有结论：植物体只有在在光光下才能更新污下才能更新污浊的空气。浊的空气。甲甲乙乙（2 2） 英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？分吗？为什么？（1 1）他在实验中控制的单一变量是什么？）他在实验中控制的单一变量是什么？ 17851785年，由于发现了空气的组成成分，人们年，由于发现了空气的组成成分，人们才明确绿叶在光下吸收了才明确绿叶在光下吸收了CO2CO2，释放了，释放了O2O2。18451845年，德国科学家梅耶，根据能量转化和守恒定律年
4、，德国科学家梅耶，根据能量转化和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。学能储存起来。（3）在这一过程中，光能哪里去了？）在这一过程中，光能哪里去了？光能转化为化学能储存光能转化为化学能储存在什么物质中？在什么物质中？4 4、18641864年德国的植物学家萨克斯采年德国的植物学家萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验用碘液检测淀粉的方法进行实验萨克斯，萨克斯，J.von Sachs (18321897) 暗处理暗处理叶部分遮光叶部分遮光光照光照滴加碘液滴加碘液为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜
5、？叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？这个实验得出什么结论？这个实验得出什么结论？结论：植物在结论：植物在光光下产生了下产生了淀粉淀粉光合作用在哪里进行？光合作用在哪里进行？没没有有氧氧气气的的黑黑暗暗环环境境没没有有氧氧气气的的有有光光环环境境极极细细的的光光束束5 5、18801880年，恩格尔曼的实验：年，恩格尔曼的实验：100100页页实验证明：氧是由实验证明：氧是由叶绿体叶绿体释放出来的，释放出来的，叶绿叶绿体体是绿色植物进行光合作用的场所。是绿色植物进行光合作用的场所。CO2 2+H2 2O* (CH2O)+O2 2*学生思考与讨论：学生思考与讨
6、论：英格豪斯实验英格豪斯实验动力：光动力：光萨克斯实验萨克斯实验产物：淀粉产物：淀粉恩格尔曼实验恩格尔曼实验 叶绿体是光合作用叶绿体是光合作用 的场所的场所原料原料H2O和和CO2结合经典实验结合经典实验,思考光合作用的条件思考光合作用的条件、场所场所、 原料、原料、产物是什么产物是什么?能不能用一个反应式来表示能不能用一个反应式来表示?光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体光合作用的概念光合作用的概念指绿色植物通过指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机物，并且释放出有机物，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。提出问
7、题：提出问题：光合作用释放的氧气到底来自二光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？氧化碳还是水？1、需要标记什么元素？、需要标记什么元素？2、如何作出假设？、如何作出假设？3、怎样设计分组对照实验？、怎样设计分组对照实验？4、预测实验结果有几种情况？、预测实验结果有几种情况？5、得出什么结论？、得出什么结论？6 6、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）CO2H218O?C18O2H2O?预测预测1：若第一组为：若第一组为O2，第二组为，第二组为18O2，则全部来自，则全部来自H2O预测预测2：若第一组为：若第一组为18O2 ，第二组为，第二组为O2 ，则全部
8、来自，则全部来自CO2预测预测3：若两组既有：若两组既有18O2、也有、也有O2，则来自两者。，则来自两者。第一组第一组第二组第二组绿色植物绿色植物（如小球（如小球（如小球（如小球 藻）藻）藻）藻）CO2H218O18O2C18O2H2OO2结论：结论：光合作用释放的氧气全部来自水光合作用释放的氧气全部来自水 第一组第一组第二组第二组光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？7 7、美国卡尔文、美国卡尔文用用1414C C标记标记1414COCO2 2，供小球藻，供小球藻进行光合作用，探明了进行光合作用，探明了COCO2 2中的中的C C在光合作用中转在光合作用中
9、转化成有机物中化成有机物中C C的途径，的途径，这一途径称为卡尔文循环。这一途径称为卡尔文循环。叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体中的色素中的色素中的色素中的色素2C2C3 3CC5 5HH2 2OOOO2 2HHATPATPADP + PiADP + PiCC6 6HH1212OO6 6多种酶多种酶多种酶多种酶参加催化参加催化参加催化参加催化酶酶酶酶COCO2 2水的光解水的光解水的光解水的光解还还还还 原原原原固固固固 定定定定光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应暗反应暗反应 水的光解水的光解水的光解水的光解 ATPATP的形成的形成的形成的形成 COCO2 2的固定的固定的固定的固定 三碳化合物的
10、还原三碳化合物的还原三碳化合物的还原三碳化合物的还原酶酶酶酶列表比较光合作用的两个阶段列表比较光合作用的两个阶段 联系联系光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶不需光、酶、不需光、酶、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质中中水的光解；水的光解； ATP的生成的生成CO2的固定；的固定； C3的还原的还原 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能ATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供HH和和ATPATP，
11、暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi 。光合作用原理的应用光合作用原理的应用影响影响光合作用强度光合作用强度的因素？的因素？COCO2 2的浓度，光照强度，温度的高低，水分多少的浓度，光照强度，温度的高低，水分多少等。等。（三）光合作用原理的应用1 1.控制光照强度和延长光照时间，合理密植控制光照强度和延长光照时间，合理密植2.2.控制温度（增大昼夜温差）控制温度（增大昼夜温差）3.3.增加农作物环境中增加农作物环境中COCO2 2的浓度的浓度提高农作物的光和产量提高农作物的光和产量1.1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ _ 和和
12、_;_;形成的形成的_和和_ _ 提供给暗反应。提供给暗反应。2.2.光合作用的实质是：把光合作用的实质是：把_和和_转变转变为有机物，把为有机物，把_转变成转变成_,_,贮藏在有贮藏在有机物中。机物中。3.3.在光合作用中，葡萄糖是在在光合作用中，葡萄糖是在_阶段形阶段形成的，氧气是在成的，氧气是在_阶段形成的，阶段形成的，ATPATP是在是在_阶段形成的，阶段形成的，CO2CO2是在是在_阶段固定阶段固定的。的。水的光解水的光解形成形成ATPHATPCO2H2O光能光能化学能化学能暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应4 4、与光合作用光反应有关的是（、与光合作用光反应有关的是（ ）H H2 2O ATP ADP COO ATP ADP CO2 2A. B. C. D.A. B. C. D.A5 5、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C0C02 2条件条件 下。如果将环境中下。如果将环境中C0C02 2含量突然降至极低水平，此时叶含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的肉细胞内的C C3 3化合物、化合物、C C5 5化合物含量的变化情况依次化合物含量的变化情况依次是是A. A. 上升；下降；上升；下降； B. B. 下降；下降；下降；下降；C. C. 下降；上升；下降；上升； D. D. 上升；上升；上升；上升；C
