第三节光合作用

1、第二节 光合作用人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，科学家们用了科学家们用了200多年的时间，经过无数多年的时间，经过无数次的实验才对光合作用有了一个比较清楚次的实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。科学探索的乐趣。18世纪以前，人们一直认为植物生长发育所需物质完全来自土壤。图图A A图图B B图图C C图图D D干燥土壤干燥土壤 90.8kg90.8kg小柳树小柳树 2.25kg2.25kg只用雨水浇

2、灌只用雨水浇灌五年后柳树长大五年后柳树长大 土壤烘干后称重土壤烘干后称重实验过程：实验过程：实验前实验前实验后实验后变化变化土壤干重土壤干重 90.800kg90.743kg-0.057kg柳柳 树树 2.25kg76.70kg+74.75kg海尔蒙特实验海尔蒙特实验 A A组组: : B B组组: :17711771年年,(,(英英) )普里斯特利的实验普里斯特利的实验暗处放置暗处放置2424小时小时光照光照2 2小时小时酒精脱色酒精脱色滴加碘液滴加碘液光光合合作作用用产产生生淀淀粉粉问题问题1 1：萨克斯的实验目的是什么？：萨克斯的实验目的是什么？问题问题2 2：为什么对植物：为什么对植物

3、进行一昼夜的暗处理？进行一昼夜的暗处理？问题问题3 3：为什么让叶片的一：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？半曝光，另一半遮光呢？验证光合作用的产物验证光合作用的产物为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽进行对照进行对照恩吉尔曼的水绵光合作用实验恩吉尔曼的水绵光合作用实验 1实验证明实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。22.2.第二组向同种绿色植物提供第二组向同种绿色植物提供H H2 21818O O和和COCO2 2 1. 1.第一组向绿色植物提供第一组向绿色植物提供C C1818O O2 2和和 H H2 2O O 。 C18O2+H2O C

4、O2+H218OO2 证明：光合作用释放的证明：光合作用释放的O2全部来自于全部来自于H2O19301930年，年，( (美美) )鲁宾和卡门鲁宾和卡门18O2光合作用产生的有机光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？物又是怎样合成的呢？2020世纪世纪4040年代，美国科年代，美国科学家卡尔文利用放射性学家卡尔文利用放射性同位素同位素1414C C标记的标记的1414COCO2 2做做实验研究这一问题。最实验研究这一问题。最终探明终探明COCO2 2中的碳在光合中的碳在光合作用中转化成有机物中作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径的碳的途径，这一途径称为称为卡尔文循环卡尔文循环。196119

5、61年诺贝年诺贝尔化学奖得主尔化学奖得主回眸光合作用的的探究历程 1771年，英国普利斯特利（J. Priestly) 1779年，荷兰英格毫斯（J. Ingen - housz) 1864年，德国萨克斯（J. Von Sachs) 1939年，美国鲁宾(S. Ruben)和卡门(M. Kamen) 1948年，美国卡尔文（M. Calvin)CO2+H2O光能光能（CH2O） +O2叶绿体叶绿体反应物反应物产物条件场所 (一一)实验：实验：绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理：实验原理： 色素提取的原理：绿叶中的色素都色素提取的原理：绿叶中的色素都是有机物，能溶解在是有

6、机物，能溶解在 中中,从而分离出来。从而分离出来。无水乙醇等有机溶剂无水乙醇等有机溶剂二、捕获光能的色素和结构二、捕获光能的色素和结构 色素分离的原理：不同的色素在层析液色素分离的原理：不同的色素在层析液中的溶解度不同，中的溶解度不同， 的随层析液在滤纸上的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因而，不同的色素会形成扩散得快，反之则慢。因而，不同的色素会形成不同的色素带。不同的色素带。 2.实验过程：实验过程： 提取色素提取色素制备滤纸条制备滤纸条画滤液细线画滤液细线 观察结果观察结果溶解度高溶解度高分离色素分离色素3.分离方法：分离方法： 。纸层析法纸层析法过程过程操作事项操作事项操作目的操作

7、目的 提提取取色色素素选取新鲜绿色的叶片选取新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高使滤液中色素含量高研磨时加入研磨时加入10 mL溶解叶片中的色素溶解叶片中的色素研磨时加少许研磨时加少许研磨充分和保护色素研磨充分和保护色素快速、充分研磨快速、充分研磨防止防止 ，并充分溶解色素并充分溶解色素盛放滤液的试管管口盛放滤液的试管管口用棉塞塞紧用棉塞塞紧防止溶剂挥发和色素分防止溶剂挥发和色素分子被氧化子被氧化无水乙醇无水乙醇二氧化硅、碳酸钙二氧化硅、碳酸钙溶剂挥发溶剂挥发过程过程操作事项操作事项操作目的操作目的分分离离色色素素滤纸事先干燥处理滤纸事先干燥处理使层析液在滤纸条上使层析液在滤纸条上的扩散速度快的扩

8、散速度快滤纸条一端滤纸条一端防止层析液在滤纸条防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快的边缘扩散过快滤液细线要直、细、滤液细线要直、细、齐齐使分离的色素带使分离的色素带滤液细线干燥后滤液细线干燥后增加色素量，使色素增加色素量，使色素更带清晰更带清晰滤液细线不能触及层滤液细线不能触及层析液析液防止色素溶解到层析防止色素溶解到层析液中液中剪去两角剪去两角平整、不重平整、不重叠叠重复画重复画23次次叶绿体中色素的种类：叶绿体中色素的种类：叶绿素叶绿素a(a(蓝绿色）蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）叶绿素叶绿素（3/43/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（1/41/4）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色

9、）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）功功 能：能：吸收、传递和转化光能吸收、传递和转化光能叶绿体叶绿体色素色素吸收可见吸收可见的太阳光的太阳光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光叶绿素主要吸叶绿素主要吸收红光、蓝紫收红光、蓝紫光光1.1.为什么树叶一般都呈绿色？为什么树叶一般都呈绿色？ 叶绿素占叶绿体色素的叶绿素占叶绿体色素的3/43/4，叶绿素对绿，叶绿素对绿光吸收量少，绿光被反射出来，叶绿体呈现绿光吸收量少，绿光被反射出来，叶绿体呈现绿色。色。2.2.秋天为什么叶子会变黄？秋天为什么叶子会变黄？ 叶绿素解体。叶绿素解体。2.2.不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身不同颜色的藻类吸

10、收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光。海水的浅层的绿藻吸收的颜色是反射出来的光。海水的浅层的绿藻吸收红光和蓝紫光较多，反射出绿光；海水深层的红红光和蓝紫光较多，反射出绿光；海水深层的红藻吸收蓝紫光和绿光较多，反射出了红光；褐藻藻吸收蓝紫光和绿光较多，反射出了红光；褐藻反射出黄色的光。反射出黄色的光。【探索二【探索二 】 光合作用的具体过程可以分为几个阶段？光合作用的具体过程可以分为几个阶段？光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段必须有光能才能进行必须有光能才能进行二、光合作用的过程二、光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应【探索三【探索三】光反应可以光反应可以包含几个反包含几个反应？

11、其原料应？其原料和产物分别和产物分别是什么？反是什么？反应场所是什应场所是什么？么？【探索四【探索四】暗反应可以暗反应可以分为几个阶分为几个阶段？其原料段？其原料和产物分别和产物分别是什么？是什么？思考：暗反应为什么称之为思考：暗反应为什么称之为“暗暗”反应？反应？ 暗反应在光下能不能进行？暗反应在光下能不能进行？H 2 O 光光 2H+1/2O 2酶酶A D P + Pi +能量能量A T P光光反反应应水的光解：水的光解：ATPATP的形成：的形成：光光合合作作用用酶酶 2 C 3C O 2 +C 5H ATP酶酶C 6 H12 O 62 C 3暗暗反反应应C O 2的固定：的固定：C O

12、 2的还原：的还原： 光反应光反应暗反应暗反应部部 位位条条 件件物质转化物质转化能量转化能量转化联联 系系光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供HH和和ATPATP类囊体的薄膜类囊体的薄膜叶绿体的基质中叶绿体的基质中叶绿体色素酶叶绿体色素酶许多酶，不受光限制许多酶，不受光限制水转变成水转变成HH和氧和氧气；生成气；生成ATPATPC OC O2 2转变为转变为C C3,3,经经C OC O2 2的的还原为有机物还原为有机物光能转化为光能转化为ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATPATP中活跃的化学能转化中活跃的化学能转化为有机物中稳定化学能为有机物中稳定化学能【总结【总结】光反应与暗反

13、应的区别与联系光反应与暗反应的区别与联系总反应反应式总反应反应式:6C O2+12H2 O叶绿体叶绿体光能光能C 6 H12 O6 + 6 H2 O+6 O2光合作用的实质光合作用的实质:1.1.物质转化：物质转化： 无机物无机物有机物有机物2.2.能量转化：能量转化：光能光能有机物中的化学能有机物中的化学能 光合作用的意义光合作用的意义: :1.1.生物界中有机物的来源生物界中有机物的来源3.3.调节大气中氧气和二氧化碳的含量调节大气中氧气和二氧化碳的含量2.2.生物生命活动能量的最终来源生物生命活动能量的最终来源4.4.对生物的进化有重要作用对生物的进化有重要作用四、影响光合作用的因素四、

14、影响光合作用的因素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 1）光照）光照2 2）温度）温度3 3）二氧化碳浓度）二氧化碳浓度4 4）水分）水分5 5）矿质元素）矿质元素自养生物自养生物异养生物异养生物光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物（绿色植物）（绿色植物）（硝化细菌等）（硝化细菌等）一、场所一、场所-叶绿体叶绿体叶绿体中色素的种类、颜色及作用叶绿体中色素的种类、颜色及作用二、光合作用的过程二、光合作用的过程1.1.光反应光反应水的光解水的光解ATP的合成的合成2.2.暗反应暗反应二氧化碳的固定二氧化碳的固定二氧化碳的还原二氧化碳的还原四、光合

15、作用的实质四、光合作用的实质 1.1.物质的转化物质的转化 2.2.能量的转化能量的转化五、光合作用的意义与应用五、光合作用的意义与应用三、光合作用的概念和总反应式三、光合作用的概念和总反应式0204060801001205点7点9点11点13点15点17点 上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对COCO2 2的的吸收和释放状况的示意图。据图回答问题：吸收和释放状况的示意图。据图回答问题：1.1.图中图中D DE E段段COCO2 2吸收量逐渐减少是吸收量逐渐减少是 ，以至光反应产生的以至光反应产生的 和和 逐渐减少，逐渐减少，从而影响了暗反应从而影响

16、了暗反应 强度，使强度，使 化合物数量化合物数量减少，影响了减少，影响了COCO2 2固定。固定。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DECBA2.2.图中曲线中间图中曲线中间C C处光合作用强度暂时降低，可能是处光合作用强度暂时降低，可能是（ ） A.A.光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体 效果效果 B.B.温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较 多的有机物多的有机物 C.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COCO2 2 原料的供应原料的供应 D.D.光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合 作用的进行作用的进行C1.1.光合作用中，糖类、氧气、光合作用中，糖类、氧气、ATPATP分别是在分别是在 、 、 阶段形成的。阶段形成的。2.2.某科学家用某科学家用1414C C的二氧化碳来追踪光合作用