光合作用的原理和应用1

1、光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用人类是怎样认识到光合作用原理的？人类是怎样认识到光合作用原理的？什么是光合作用的场所、动力、原什么是光合作用的场所、动力、原料、产物？料、产物？光合作用的总反应式是什么？光合作用的总反应式是什么？一、光合作用的探究历程一、光合作用的探究历程材料、材料、公元前公元前3 3世纪世纪 亚里斯多德（古希腊）假说亚里斯多德（古希腊）假说实验实验1 1、16481648年年 海尔蒙特（比利时）实验海尔蒙特（比利时）实验 实验实验2 2、17711771年年 普利斯特利（英）实验普利斯特利（英）实验 实验实验3 3、17791779年年 英格豪斯（荷兰）实验英格豪斯（

2、荷兰）实验 实验实验4 4、18641864年年 萨克斯（德）实验萨克斯（德）实验 实验实验5 5、18801880年年 恩格尔曼（美）实验恩格尔曼（美）实验 实验实验6 6、19391939年年 鲁宾和卡门（美）实验鲁宾和卡门（美）实验 实验实验7 7、2020世纪世纪4040年代年代 卡尔文（美）实验卡尔文（美）实验总结总结公元前公元前3 3世纪，古希腊学世纪，古希腊学者亚里斯多德提出，植物者亚里斯多德提出，植物生长在土壤里，生长在土壤里，土壤土壤是构是构成植物体的原材料。成植物体的原材料。干燥土壤干燥土壤90.8kg90.8kg小柳树小柳树2.25kg2.25kg只用雨水浇灌只用雨水浇灌

3、五年后柳树长大五年后柳树长大16481648年海尔蒙特（比利时）实验年海尔蒙特（比利时）实验实验前实验前实验后实验后变化变化土壤干重土壤干重90.800kg90.800kg90.743kg90.743kg柳柳 树树2.25kg2.25kg76.70kg76.70kg结论：结论：建造植物体的原料是水分建造植物体的原料是水分+74.75kg-0.057kg土壤烘干后称重土壤烘干后称重探究一：普利斯特利的实验探究一：普利斯特利的实验植物可以更新空气成分吗？植物可以更新空气成分吗？植物可以更新空气成分。植物可以更新空气成分。植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要的气体。所需要的

4、气体。植物可以更新空气植物可以更新空气。设计实验设计实验结果分析结果分析得出结论得出结论小鼠小鼠和点和点燃的燃的蜡烛蜡烛密闭玻璃密闭玻璃罩罩小鼠死亡，蜡烛也熄灭小鼠死亡，蜡烛也熄灭绿色植物绿色植物+ +密闭玻密闭玻璃罩璃罩小鼠存活，蜡烛仍燃烧小鼠存活，蜡烛仍燃烧提出问题提出问题作出假设作出假设实施实验实施实验 1779年，荷兰科学家英格豪斯的实验：普年，荷兰科学家英格豪斯的实验：普利斯特利的实验只有在利斯特利的实验只有在光照光照下才能成功；下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。 1785年，人们明确绿叶在光下年，人们明确绿叶在光下放出的是氧放出的是氧气

5、，吸收的是二氧化碳。气，吸收的是二氧化碳。 1845年，德国科学家梅耶指出，植物在进年，德国科学家梅耶指出，植物在进行光合作用时，把行光合作用时，把光能光能转变成转变成化学能化学能储存储存起来。起来。一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片在暗处放置几小的叶片1864 萨克斯（德）实验萨克斯（德）实验 暗处理暗处理光照光照酒精酒精脱色脱色碘蒸汽处理碘蒸汽处理探究二：萨克斯的实验探究二：萨克斯的实验植物光合作用的产物除氧之外还有什么？植物光合作用的产物除氧之外还有什么？植物光合作用的产物还有淀粉。植物光合作用的产物还有淀粉。曝光一侧的叶片经过碘液处理后变成蓝色曝光一侧的叶片经过碘

6、液处理后变成蓝色,而遮而遮光一侧的叶片经过碘液处理后不变蓝。光一侧的叶片经过碘液处理后不变蓝。设计实验设计实验结果分析结果分析得出结论得出结论提出问题提出问题作出假设作出假设植物在光合作用中产生了淀粉植物在光合作用中产生了淀粉 。酒精脱色酒精脱色碘液处理碘液处理实施实验实施实验1880恩格尔曼实验恩格尔曼的实验说明了什么问题？恩格尔曼的实验说明了什么问题？光合作用释放的光合作用释放的O2到底是来自到底是来自H2O ，还是还是CO2呢？呢？ 19391939年年 美国美国 鲁宾鲁宾 卡门实验卡门实验C18O2O2 CO218O2H2OH218O光照下光照下的的球藻悬球藻悬液液这个实验可以得出什么

7、结论？这个实验可以得出什么结论？AB同位素标记法研同位素标记法研究究同位素标记法同位素标记法同位素可用于追踪物质的运行同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫详细过程。这种方法叫光合作用产生的有机物又是怎样光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？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141

8、4COCO2 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。19611961年诺贝年诺贝尔化学奖得主尔化学奖得主年代年代科学家科学家结论结论17711771普利斯特利普利斯特利17791779英格豪斯英格豪斯1785178518451845R.R.梅耶梅耶18641864萨克斯萨克斯18801880恩格尔曼恩格尔曼19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合作用探索历程总结：光合作用探索历程总结：植物可

9、以更新空气植物可以更新空气只有只有在光照下，在光照下，绿叶才能更新空气绿叶才能更新空气绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳二氧化碳植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成了把光能转变成了化学能化学能储存起来储存起来光合作用的产物还有光合作用的产物还有淀粉淀粉氧气氧气是叶绿体释放出来的，是叶绿体释放出来的，叶绿体叶绿体是是光合作用的场所光合作用的场所光合作用释放的光合作用释放的氧气氧气全部来自全部来自水水光合产物中有机物中的光合产物中有机物中的碳碳来自来自CO2分析人类对光合作用的探究历程，分析人类对光合作用的探究历程，你有哪些感悟或启发，请与大家

10、交你有哪些感悟或启发，请与大家交流。流。通过以上的研究和探索，分析光合作通过以上的研究和探索，分析光合作用的原料、产物、场所和动力分别是用的原料、产物、场所和动力分别是什么？什么？1.场所：场所：叶绿体叶绿体2.动力：动力：光光3.原料：原料：二氧化碳二氧化碳 水水4.产物：产物：糖类糖类 氧气氧气 通过以上的研究和探索，你知道通过以上的研究和探索，你知道 光合作用的光合作用的场所、动力、原料、产物是分别是什么吗？场所、动力、原料、产物是分别是什么吗？三、光合作用总反应式：三、光合作用总反应式： 概念：概念：绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把把二氧化碳和水二氧化碳和水

11、转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机有机物物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。你能用一个化学反应式表示出来吗你能用一个化学反应式表示出来吗? H2O水的光解水的光解O2H ADP+Pi 酶酶ATPco2C5光反应光反应2c3固固定定供氢供氢酶酶供能供能还还原原(CH2O) 糖类、脂肪、糖类、脂肪、蛋白质蛋白质 多种酶多种酶参加催化参加催化暗反应暗反应能量转化能量转化: 光能光能ATP活跃化学能活跃化学能稳定化学能稳定化学能元素转移元素转移O元素元素:H2O O2C元素元素:C O2C3 （CH2O）光能光能条件条件 ：光、光、 色素、色素、酶酶场所：场所：反应反应水的光解：水

12、的光解：ATP的合成：的合成：基粒类囊体薄膜上基粒类囊体薄膜上H2O H+O2光、光、叶绿体中的色素叶绿体中的色素ADPPi 光能光能 ATP酶酶光能光能1.光反应阶段光反应阶段吸收、传递吸收、传递和转换光能和转换光能能量转变：能量转变：ATP中活跃的化学能中活跃的化学能产物：产物： H、O2、ATP条件：条件： 不需光，需多种酶不需光，需多种酶场所：场所：叶绿体基质中叶绿体基质中过程过程CO2的固定：的固定： CO2C5 2C3酶酶三碳化合物三碳化合物的还原：的还原：ATP中活跃中活跃的化学能的化学能2.暗反应阶段暗反应阶段C3+H (CH2O)+C5酶酶ATPADP+Pi能量转变：能量转变

13、：有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能产物：产物： （CH2O ）、）、 ADP 、 PiH2OO2HADP+PiATPCO22C3C5(CH2O)糖类蛋白质脂肪光合作用的过程光合作用的过程 整个光合作用过程中的物质整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？变化和能量变化分别是什么？物质变化：物质变化：无机物无机物能量变化：能量变化： 光能光能转变转变转变转变2、光合作用的实质：、光合作用的实质：有机物有机物糖类等有机物中的糖类等有机物中的化学能化学能 请分析光下的植物突然停止光照后，请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的其体内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量化合物的含量

14、如何变化？如何变化？停止停止光照光照光反应光反应停止停止请分析光下的植物突然停止请分析光下的植物突然停止CO2的供的供应后，其体内的应后，其体内的C5化合物和化合物和C3化合物化合物的含量如何变化？的含量如何变化？H ATP还原还原受阻受阻C3 C5 CO2 固定固定停止停止C3 C5 项目项目光反应光反应暗反应暗反应反应反应场所场所反应反应条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化联系联系叶绿体的类囊体叶绿体的类囊体膜上膜上叶绿体的基质上叶绿体的基质上 光、色素、酶光、色素、酶ATP、 H、 酶、酶、CO2光能光能 ATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATP中活跃的化学能中活跃的化学能有机物中稳

15、定化学能有机物中稳定化学能光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供H和和ATP，暗反应产生，暗反应产生ADP和和Pi为光反应提供原料为光反应提供原料小结：光合作用光反应和暗反应的比较小结：光合作用光反应和暗反应的比较水的光解；水的光解；ATP的合成的合成CO2的固定；的固定； 三碳化合三碳化合物的还原物的还原光合作用原理的应用光合作用原理的应用 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）光照）光照2）温度）温度3）二氧化碳浓度）二氧化碳浓度4）水分）水分5）矿质元素）矿质元素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，光照的长短与强弱；

16、光的成分；的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。温度的高低、必需矿物质元素、水分等。例：适当提高例：适当提高CO2的浓度的浓度（温室大棚），（温室大棚），增加光照时间增加光照时间和光照强度，和光照强度，农作物间距合农作物间距合理，选择适当理，选择适当的光源等。的光源等。化能合成作用化能合成作用自养生物自养生物 以以光光为能源，以为能源，以CO2和和H2O（无机物无机物）为原料合成）为原料合成糖类（糖类（有机物有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如例如绿色植物绿色植物。异养生物异养生物 只能利用环境中只能利用环境中现成

17、的有机物现成的有机物来维持自身的生来维持自身的生命活动。例如命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌人、动物、真菌及大多数的细菌。化能合成作用化能合成作用 利用环境中某些利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量无机物氧化时所释放的能量来来制造有机物。少数的制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌细菌，如硝化细菌。光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光能、化学能）所需的能量来源不同（光能、化学能）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_;_;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

18、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_中形成中形成的，氧气是在的，氧气是在_中形成的，中形成的，ATPATP是在是在_中形成的，中形成的，CO2CO2是在是在_固定的。固定的。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下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中

19、C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用部位，用于于_ _ 。图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_,FG_,F是是_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_， H H为为I I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质用作还原剂，还原用作还原剂，还原C3ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类1 1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（的是（ ） A A、H BH B

20、、C C5 5化合物化合物 C C、ATP DATP D、COCO2 2B2 2、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 O ATP ATP ADP ADP COCO2 2A.A. B. B. C. C. D. D.A3 3、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化合物和化合物和ATPATP含量的变化情况含量的变化情况依次是依次是A. A. 上

21、升；下降；上升上升；下降；上升 B. B. 下降；上升；下降下降；上升；下降 C. C. 下降；上升；上升下降；上升；上升 D. D. 上升；下降；下降上升；下降；下降C4 4、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（段，下列说法正确的是（ ） A.A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应 C.C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D.D.叶绿体基质中进行暗反应叶绿体基质中进行暗

22、反应, ,不进行光反应不进行光反应D5、光合作用过程中，产生、光合作用过程中，产生ADP和消耗和消耗ADP的的 部位在叶绿体中依次为部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜外膜 内膜内膜 基质基质 类囊体膜类囊体膜 A A B B C C D DB6 6、光合作用过程的正确顺序是、光合作用过程的正确顺序是（）二氧化碳的固定二氧化碳的固定 氧气的释放氧气的释放 叶绿素吸收光能叶绿素吸收光能水的光解水的光解三碳化合物被还原三碳化合物被还原A.A. B. B. C. C. D. D.7 7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）三碳化合物五碳化合物三碳化合物五碳化合物氧

23、气氧气8 8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有1818O O的水中，过一段时间后，分析的水中，过一段时间后，分析1818O O放射性标记，放射性标记，最先（最先（ ）A A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B B、在植物体内的淀粉中发现、在植物体内的淀粉中发现C C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现现 D D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现D9 9、某科学家用含有、某科学家用含有1414C C的的COCO2 2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C C原子，原子，141

24、4C C的转移途径是（的转移途径是（ ） A A、CO2 CO2 叶绿体叶绿体 ATPATP B B、CO2 CO2 叶绿素叶绿素 ATPATP C C、CO2 CO2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、CO2 CO2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D1010、在光合作用过程中，能量的转移途径是、在光合作用过程中，能量的转移途径是A A、光能、光能 ATP ATP 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 B B、光能、光能 叶绿素叶绿素 ATP ATP 葡萄糖葡萄糖 C C、光能、光能 叶绿素叶绿素 COCO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP COATP CO2 2 葡萄糖葡萄糖 B1进行光合作用完整的单位是进行光合作用完整的单位是 （ ）A叶肉细胞叶肉细胞B叶绿素叶绿素C绿色基粒绿色基粒D叶绿体叶绿体v 反馈练习反馈练习2.绿色植物在暗处不能放出氧气绿色植物在暗处不能放出氧气是因为是因为 （ ） ACO2的固定受阻的固定受阻B三碳化合物的还原需要光三碳化合物的还原需要光C水的分解不能进行水的分解不能进行D五碳化合物的再生困难五碳化合物的再生困难3、光合作用不在叶绿体类囊光合作用不在叶绿体类囊体膜