光合作用的原理和应用PPT.ppt

,光与光合作用,光合作用的原理和应用,光合作用的概念,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。,光合作用的实质,合成有机物，储存能量,光合作用的探究历程,观点：植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。,问题：植物生长所需的物质来自何处？,亚里士多德(Aristotle),一、1648年海尔蒙特栽培柳树实验,结论：植物增重主要来自水分,问题讨论与质疑：,（1）你认为他的结论正确吗？（2）你认为海尔蒙特的实验设计存在什么问题？,二、1771年普利斯特利的实验,结论：绿色植物可以更新空气,重复普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，可能的原因是什么？,三、1779年荷兰的科学家英格豪斯,结论：植物体只有在光下才能更新污浊的空气。,甲,乙,（2）英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？,问题讨论：,（1）他在实验中控制的单一变量是什么？,1785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CO2，释放了O2。,1845年，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，把光能转化成化学能储存起来。,（3）在这一过程中，光能哪里去了？,光能转化为化学能储存在什么物质中？,四、1864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,萨克斯，J.vonSachs(18321897),暗处理,叶部分遮光,光照,滴加碘液,问题讨论：,为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？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？,结论：植物在光下产生了淀粉,光合作用在哪里进行？,没有氧气的黑暗环境,没有氧气的有光环境,极细的光束,五、1880年，恩格尔曼的实验：100页,实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,提出问题：光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？,1、需要标记什么元素？2、如何作出假设？3、怎样设计分组对照实验？4、预测实验结果有几种情况？5、得出什么结论？,问题讨论：,六、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,预测1：若第一组为O2，第二组为18O2，则全部来自H2O预测2：若第一组为18O2，第二组为O2，则全部来自CO2预测3：若两组既有18O2、也有O2，则来自两者。,第一组,第二组,绿色植物,（如小球藻）,结论：光合作用释放的氧气全部来自水,第一组,第二组,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,美国卡尔文,用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C在光合作用中转化成有机物中C的途径，这一途径称为卡尔文循环。,光合作用的过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？,有光才能反应,有光、无光都能反应,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,场所：,条件：,物质变化,能量变化,进入叶绿体基质，参与暗反应,供暗反应使用,CO2,五碳化合物C5,CO2的固定,三碳化合物2C3,C3的还原,叶绿体基质多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H、ATP、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO2,五碳化合物C5,CO2的固定,三碳化合物2C3,叶绿体基质多种酶,糖类,H,比较光反应、暗反应,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光、色素、酶,（不需光）酶、H、ATP,叶绿体类囊体膜,叶绿体基质中,水的光解；ATP的生成,CO2的固定；C3的还原,ATP中活跃化学能,光能,ATP中活跃化学能,有机物中稳定化学能,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用总过程：,光反应,H2O2H+1/2O2,水的光解：,ATP的合成：,暗反应,总结：,原料和产物的对应关系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,能量的转移途径：,碳的转移途径：,光能,ATP中活跃的化学能,(CH2O)中稳定的化学能,CO2,C3,（CH2O）,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,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G_,F是_,J是_图中的H表示_，H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,光合作用原理的应用,光合作用强度,光合作用强度指的是植物在光照下，单位时间、单位面积同化二氧化碳的量，常用单位为毫克二氧化碳/平方分米/小时。实际光合作用强度是植物在光照下实际同化二氧化碳的量，但植物在进行光合作用时也进行呼吸作用，会同时放出二氧化碳，因此所测得的一般为表面光合作用或净光合作用，就是实际光合作用所同化的二氧化碳的量减去因呼吸作用而释放的二氧化碳的量。一般所说的光合作用强度，就是指净光合作用强度。,影响光合作用强度的因素？,CO2的浓度，光照强弱；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，农作物间距合理，选择适当的光源等。,化能合成作用,能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌,化能合成作用,能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物,不能直接利用无机物制成有机物，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，并储存了能量的一类生物,如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等,如：人、动物、真菌(如蘑菇)、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等,自养生物：,异养生物：,绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较：,含叶绿体的细胞,叶绿体,线粒体（主要场所）,光、色素、酶,氧气、酶,无机物有机物,活细胞,光能转变为化学能储存在有机物中,将有机物中的能量释放出来，一部分转移到ATP中,光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质