植物光合作用

光合作用的研究历史,每天浇水，,五年后,土重100千克,树2.5千克,土减少了0.06千克,树重77千克,增加了74.5千克,1642年(比利时)海尔蒙特实验,柳树重量增加的原因是什么？,海尔蒙特的结论:建造植物的原料是水,1771年，普里斯特利（英）的实验,光照下，一段时间后,1771年英国普里斯特利实验,1、小鼠生活、蜡烛燃烧需要什么气体？,思考题：,2、这个实验说明什么问题？,（证明植物可以更新空气）,设计一个实验证明绿色植物在光下制造淀粉。,1864年德国萨克斯实验,让一张叶片一半曝光一半遮光,除去叶绿素,酒精,水,（证明绿叶在光下制造淀粉）,滴加碘酒后,或者用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。,1880年（美国）恩格尔曼实验,证明：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,小资料：水绵是常见的淡水藻类，每条水绵有许多个结构相同的长筒状细胞连接成的。水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。,该实验的巧妙之处？,3先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下。先选极细光束，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位。而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而再一次证明实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。,1实验材料选用水绵和好氧性细菌。因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧性细菌可确定释放氧气的部位。2选用黑暗并且没有空气的环境。排除了氧气和光的干扰。,该实验的巧妙之处：,鲁宾和卡门实验,实验方法?同位素标记法这个实险的目的是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳？同学们考虑一下，标记哪一种元素？如何设计这个实验呢？,20世纪30年代（美国）鲁宾与卡门实验,第一组,第二组,探究光合作用产生的氧来自于H2O还是CO2,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,产物:淀粉条件:光,光合作用发现小结：,1771年，英国普里斯特利,原料:水,1880年，美国恩格尔曼,20世纪30年代，美国鲁宾与卡门,1864年，德国萨克斯,1642年，比利时海尔蒙特,原料和产物:更新空气(二氧化碳和氧气),产物氧来自于水。,场所:叶绿体条件:光,29,实验方法：同位素标记法,实验原则：,对照原则,单一变量原则,1948年，美国卡尔文（M.Calvin)用14C标记的CO2供给小球藻进行光合作用实验,最终探明二氧化碳转化为有机物的途径,光合作用的场所叶绿体,基粒,外膜,内膜,基质,类囊体,1、叶绿体的结构,叶绿体中哪些结构与光合作用功能相适应?,、叶绿体基粒的类囊体薄膜上和基质中，含有多种光合作用所必需的酶。,、叶绿体基粒类囊体薄膜上分布着许多吸收光能的色素分子。,叶绿体的结构,、叶绿体的膜还可以控制物质的进出,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,叶绿体色素,（蓝绿色）,（黄绿色）,（橙黄色）,（黄色）,2、叶绿体中的色素,（含量约占总量的3/4）,（含量约占总量的1/4）,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素,叶绿素,新鲜的绿色叶片中有哪些色素呢？,学科交叉(小资料),光是一种电磁波。可见光的波长范围，大约是390760。不同波长的光，颜色不同。波长小于390nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。,叶绿体中色素,吸收可见的太阳光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光,3、叶绿体色素的吸收光谱,叶绿体色素具有吸收光能、传递光能、转化光能的作用,、下图中的小点为好氧性的细菌。用不同颜色的光照射水绵，细菌将向什么区域集中？为什么？,思考：,、温室栽培蔬菜，一般采用什么颜色的玻璃做顶棚更能提高产量？,哪种颜色的玻璃最不能使用？,1、为什么通常植物的叶子总是翠绿醉人？,2、为什么深秋时树叶则金黄斑斓呢？,思考：,3、为什么深秋时枫叶却变为红色呢？,（叶绿素含量是类胡萝卜素的4倍）,（叶绿素不稳定，在干旱、高温、寒冷等情况易被破坏）,（液泡中的花色素）,为什么玉米苗中出现的白化苗待种子中贮存的养分耗尽就会死亡？,白化苗没有光合色素,不能进行光合作用制造有机物.,光合作用的过程,光合作用的基本过程,（1）绿色植物是怎样俘获阳光的？（2）植物如何利用俘获的太阳能？（3）释放出来的氧来自什么地方，怎么来的？（4）在光合作用过程中，植物如何精确的一步一步的合成有机物？,C3,五碳化合物,固定,还原,CO2,供能,供氢,ATP,ADP+Pi,NADPH,NADP,多种酶参加催化,(CH2O)n,暗反应（卡尔文循环）,五碳化合物再生,基质,（CH20）,酶促反应,2、光合作用的过程,光能,叶绿素a,NADP+,H2O,ATP,NADPH,2C3,CO2,C5,暗反应,光反应,(类囊体的薄膜上),(基质中),ADP+Pi,光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,光合作用的反应式：,CO2+2H2O*,(CH2O)+O2*+H2O,光能,叶绿体,释放的氧气来源于参加反应的水,场所,条件,物质变化,能量变化,光反应,暗反应,基粒类囊体膜上,基质中,光、酶、色素,光能活跃化能,活跃化能稳定化能,光反应和暗反应的比较,酶,原料,H2O、ADP、Pi、NADP,水的光解ATP形成NADPH形成,CO2、C5、ATP、NADPH,CO2固定C3还原C5再生,产物,O2、ATP、NADPH,（CH2O）、H2O、ADP、Pi、NADP,光反应与暗反应的关系,1、没有二氧化碳的固定形成的三碳化合物，光反应的产物NADPH和ATP就会积累，使光反应很快停止。,2、没有光反应提供NADPH和ATP，三碳化合物就不能还原，就不会有五碳化合物的不断再生以及最终有机物的合成。五碳化合物迅速减少和三碳化合物的积累，必然导致二氧化碳固定的停止。即没有光反应，暗反应无法持续地进行。,结论：光反应和暗反应是一个整体，在光合作用的过程中，两者紧密联系，缺一不可。,光合作用的意义,从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。,1、把无机物转变为有机物，是一切生物有机物的根本来源。,2、将太阳能转变为化学能，是一切生物能量的最初来源。,3、吸收二氧化碳放出氧气，保证了大气中这两者的相对稳定，保护环境,内因：,正比与绿色植物的发育进程,外因：,光照,CO2浓度,温度,水,（开花阶段强度最大）,影响光合作用的因素,矿质元素,有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？,1.光合作用的实质是：把和转变为有机物，把转变成，贮藏在有机物中。,2.在光合作用中，葡萄糖是在中形成的，氧气是在中形成的，ATP是在中形成的，CO2是在固定的。,CO2,H2O,光能,化学能,暗反应,光反应