光合作用发现史.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,俗话说：“,万物生长靠太阳,”,，为什么这么说呢？我们来看一组数据：,地球表面上的绿色植物每年大约制造,4400,亿吨有机物；,地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为,7,1110,18,kJ,，这个数字大约相当于,240000,个三门峡水电站所发出的电力。,绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？,太阳能,太阳的光能又是,通过什么途径进,入植物体内的？,光合作用,18,世纪中期以前认为植物增重来自土壤,1771,年：英,普里斯特利的实验,1864,年：德,萨克斯的实验,1880,年：美,恩格尔曼的实验,20,世纪,30,年代：美,鲁宾和卡门的实验,20,世纪,40,年代,:,美,卡尔文的实验,光合作用的发现,五年后,1642,年，,海尔蒙特,(,J.B.van,Helmont,),柳树增重,74.47,kg,土壤减少,0.06,kg,1.,光合作用的探究历程：,2.5 Kg,植,物增重主要来自水分,不足：,没有考虑到空气对光合作用的影响。,柳树干重,增重,10.8,kg,，增重主要来自？,大气中的二氧化碳,普里斯特利实验,蜡烛,熄灭,。,蜡烛,持续,燃烧。,小鼠,死亡。,小鼠,存活,。,植物能够更新空气,。,科学家重复了普里斯特利的实验，有的成功，有的失败。你认为实验失败的原因是什么？可以怎样进一步实验？,忽略光照在其中的作用。,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,萨克斯的实验,暗处理,光照,脱色,结论,:,绿色叶片在光合作用中产生了淀粉,1,、这个实验得出什么结论？,2,、为什么要暗处理几个小时？,消耗叶子中原有的营养物质，以免干扰实验结果。,3,、为什么要一半遮光一半曝光？,绿叶在光合作用中产生了淀粉。,讨论,作为对照。,光合作用的场所究,竟在什么地方呢？,早在,100,多年前美国科学家恩格尔,曼就以水绵和好氧细菌为实验材,料，很好地解答了这个问题！,水绵是常见的,淡水藻类,每条水绵由许多个结构相同的,长筒状细胞,连接而成。,水绵很明显的特点是：,叶绿体呈带状,，,螺旋,排列在细胞里。,6.,恩格尔曼的,实验,黑暗中,光照下,细胞核,螺旋形的带,状叶绿体,好氧性细菌,细光束,1.,为什么用水绵做实验？,水绵是一种丝状的绿藻，它具有螺旋带状的叶,绿体，并且叶绿体的体积较大，便于观察。,2.,为什么要选用黑暗的没有空气的环境？,排除环境中光线和氧气对实验的影响。,3.,好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的,部位，这说明了什么问题？,氧气是由叶绿体释放出来的，而好氧细菌本身,需要氧气，它们会向有氧气的地方集中。,讨论,光合作用释放的,O,2,到底是来自,H,2,O,，,还是,CO,2,呢，,还是两者兼而有之？,鲁宾和卡门的实验,（,同位素标记法,）,H,2,O,CO,2,18,O,H,2,18,O,C,18,O,2,CO,2,+,+H,2,O,18,O,2,O,2,结论：,光合作用释放的氧全部来自于水。,（）,（）,光合作用的,总结：,叶绿体,光能,二氧化碳和水,场所,:,条件,:,原料,:,产物,:,有机物和氧气和,水,6CO,2,+12H,2,O,*,C,6,H,12,O,6,+6O,2,*,+6,H,2,O,光,叶绿体,反应方程式：,二、光合作用的概念,绿色植物通过,叶绿体,，利用,光能,，把,二氧化碳,和,水,转化成储存能量的,有机物,，并且释放出,氧气,的过程。,根据已学习过的实验设计原则和光合作用知识，我们可以试着进行实验设计来验证光合作用需要,CO,2,材料：,两棵绿色植物、可密封的透明瓶子和塑料袋两个、二氧化碳的吸收剂、二氧化碳的释放剂、碘液、酒精、酒精灯、烧杯、石棉网、培养皿,为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？,这些都和光合作用的场所,叶绿体,中的,色素,有关,色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素,a,叶绿素,b,叶黄素,胡萝卜素,吸收可见的太阳光,叶绿素主要吸收,红光,和,蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收,蓝紫光,叶绿体中的色素,(,蓝绿色,),(,黄绿色,),(,橙黄色,),(,黄色,),3/4,1/4,叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,叶片为什么往往是绿色的呢？,叶绿素中的吸收光谱,0,400,500,600,700 nm,50,100,叶绿素,b,叶绿素,a,1.,温室栽培胡萝卜，采用什么颜色的玻璃做顶棚更能提高产量？（）,A.,红色玻璃,B.,蓝紫色玻璃,C.,绿色玻璃,D.,无色玻璃,2.,下图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图,请判定,A,和,B,分,别为何种色素（）,A,叶绿素、类胡萝卜素,B,类胡萝卜素、叶绿素,C,叶黄素、叶绿素,a,D,叶绿素,a,、叶绿素,b,D,B,叶片中的叶肉细胞,绿叶,叶肉细胞,亚显微结构模式图,叶绿体亚显微,结构模式图,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,.,1.,下列标号各代表：,2.,在上分布有光合作用所需的,和,，在中也分布有光,合作用所需的,。,叶绿体是进行,的场所,光合作用,外膜,内膜,基粒,类囊体膜（光合膜）,基质,色素,酶,酶,叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。,结构与功能相适应,思考：,蓝藻能进行光合作用的原因是什么？,二、碳反应,问题探讨,空气中,CO,2,不断和细胞内的,C,5,分子结合，并还原为,C,3,糖,，可是植物体内的,C,5,分子怎么得到补充？,核酮糖二磷酸,三碳糖磷酸,问题探讨,生成一分子的三碳糖，需要几分子的,CO,2,呢？该过程中又需要几分子的,C,5,参与反应呢？,三分子,核酮糖二磷酸,三碳糖磷酸,问题探讨,卡尔文循环是否需要光？,光照由强到 弱时，对碳反应有什么影响？,核酮糖二磷酸,三碳糖磷酸,C3,、,C3,糖、,C5,的相对含量的变化,1,、物质转化：,2,、能量转变：,3,、条件：,4,、场所：,二、碳反应,3CO,2,+3C,5,6C,3,NADPH,NADP,+,ATP,ADP,6,三碳糖,1,三碳糖,5,三碳糖,ATP,、,NADPH,中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能,ATP,、,NADPH,、,CO,2,和多种酶,叶绿体基质,CO,2,的固定：,C,3,的还原（糖类的生成）：,6CO,2,+12H,2,O C,6,H,12,O,6,+6H,2,O+6O,2,H,2,O,光,ATP,NADPH,O,2,CO,2,糖,光反应,碳反应,总反应式：,光反应和碳反应的关系：,类囊体,（基粒）,基质,光能,叶绿体,NADP,+,+H,+,+2e,-,NADPH,酶,项目,光反应,碳反应,场所,条件,物质,转变,能量,转化,联系,叶绿体类囊体膜（叶绿体基粒）,光、,H,2,O,、色素分子和酶,光能 电能,ATP,、,NADPH,中活跃的化学能,叶绿体基质,ATP,、,NADPH,、,CO,2,和多种酶,3CO,2,+3C,5,6C,3,NADPH,NADP,+,ATP,ADP,6,三碳糖,1,三碳糖,5,三碳糖,H,2,O,1/2,O,2,+2H,+,+2e,-,光,ADP+Pi,+,能量,ATP,酶,ATP,、,NADPH,中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能,NADP,+,+H,+,+2e,-,NADPH,酶,光反应为暗反应准备了还原剂,NADPH,和能量,NADPH,和,ATP,，暗反应是,光反应的继续，最终完成物质和能量的转化。在光合作用过程中，光反,应阶段与暗反应阶段既有区别又紧密联系，是缺一不可的整体。,问题,探讨,碳反应的产物又是如何被植物体利用的呢？,CO,2,三碳糖,淀粉,脂 质,氨基酸,蛋白质,三碳糖,其他代谢,细胞呼吸,蔗 糖,小结,整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？,物质变化：,无机物,能量变化：,光能,转变,转变,光合作用的实质：,有机物,糖类等有机物中的化学能,自养生物：,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,异养生物：,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,例如：植物、藻类、光合细菌、硝化细菌等少数细菌,例如：人、动物、真菌、大部分细菌,1.,在光合作用过程中不属于碳反应的是（）,A.CO2,与五碳化合物结合,B.,三碳化合物接受,ATP,释放的能量,C.H2O,的氢传递,NADP,D.NADPH,的氢传递给三碳化合物,2.,光合作用过程中，不在叶绿体基粒囊状结构的薄膜上进行的是,A,NADP,变为,NADPH,B.,氧气的生成,C,ADP,转变为,ATP,D.CO2,的固定和还原,3.,下列生物中属于异养生物的是,(),A.,烟草,B.,蓝藻,C.,硝化细菌,D.,草履虫,4,关于碳反应的叙述错误的是,(,),A,必须接受光反应产生的,NADPH,和,ATP,B,将完成,CO2,的固定及三碳化合物的还原,C,碳反应的产物有糖类、蛋白质、脂质,D,碳反应不需要光，所以能在暗处持续进行,D,5.,光合作用过程中，叶绿体中能量转换的正确顺序为,A,光能电能稳定的化学能活跃的化学能,B.,光能活跃的化学能电能稳定的化学能,C,光能电能活跃的化学能稳定的化学能,D,光能稳定的化学能电能活跃的化学能,6.,在碳反应过程中，,NADPH,的作用是,A,为,C3,化合物还原提供能量,B,作还原剂,C,与,ATP,的作用完全相同,D,A,和,B,7.,某科学家用含碳的同位素,14,C,的二氧化碳追踪光合作用中碳原子在下列分子中的转移,最可能的途径是,A.,二氧化碳叶绿素,ADP,B.,二氧化碳叶绿素,ATP,C.,二氧化碳三碳化合物葡萄糖,D.,二氧化碳酒精葡萄糖,C,8.,（,04,全国）离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断,CO,2,气体的供应，短时间内叶绿体中,C,3,化合物与,C,5,化合物相对含量的变化是,（）,A,、,C,3,化合物增加、,C,5,化合物减少,B,、,C,3,化合物增加、,C,5,化合物减少,C,、,C,3,化合物减少、,C,5,化合物增加,D,、,C,3,化合物减少、,C,5,化合物减少,C,A,B,C,D,9.,右图是一个研究光合作用过程的实验，实验前溶液中加入,ADP,，,Pi,，,叶绿体等，实验过程中有机物的合成如下图。请分析回,答：,AB,段：,无,CO,2,，,所以没有有机物合成,BC,段：,因为,AB,段提供了充足的,H,和,ATP,，,暗反应进行，有机物合成率迅速上升。,CD,段：,因为无光照，随着,H,和,ATP,的不断消耗，暗反应减弱,有机物合成率下降,有机物合成率,时间,光照,无,CO,2,黑暗,有,CO2,影响光合作用的外界因素：光照、二氧化碳浓度、温度、水、矿质元素等。,五、光合作用原理的应用,影响光合作用的因素,光照强度,真正光合速率,=,净光合速率,+,呼吸速率,温度：主要是影响酶的活性,0,C,B,A,10,20,30,40,50,温度,/,光合速率,CO,2,浓度,b:CO,2,的补偿点,c:CO,2,的饱和点,a,b:CO,2,太低，,农作物消耗光合产物；,b,c:,随,CO,2,的浓度增加，光合作用强度增强；,c,d:CO,2,浓度再增加，光合作用强度保持不变；,d,e:CO,2,深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,a,c,b,d,e,N,：,光合酶及,NADP,+,和,ATP,的重要组分,P,：,NADP,+,和,ATP,的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能,K,：,促进光合产物向贮藏器官运输,Mg,：,叶绿素的重要组分,矿质营养,水,水作为反应物能影响光合作用，但作为原料的,水仅占到了植物吸收水的,1%5%,。绝大部分,的水以蒸腾作用散失掉。当蒸腾作用过强而使,水分缺乏时，可以使叶片上的气孔关闭，从而,影响,CO,2,的进入，降低光合作用。,影响光能利用率的因素在生产中的应用：,延长光合作用时间,增加光合作用面积,光能利用率,光合作用效率,(,轮作,),(,合理密植：间种、套种,),1,、光照强度、光质,2,、,CO,2,浓度,3,、温度,4,、矿质元素（合理施肥）,5,、水（合理灌溉）,A,B,光照强度,0,吸收,CO,2,阳生植物,阴生植物,B,：,光补偿点,C,：,光饱和点,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,光补偿点、光饱和点,：阳生植物 阴生植物,比较光合作用和呼吸作用,生理过程,比较项目,光合作用,呼吸作用,两者关系,场所,两者不可逆,条件,有光无光都能进行,物质转变,无机物 有机物,有机物 无机物,两者相反,能量转变,光能,ATP,中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能,有机物中稳定的化学能,ATP,中活跃的化学能,联系,光合作用为呼吸作用提供了物质基础（有机物和氧气），呼吸作用为光合作用提供了能量和原料（,CO,2,）,两者相互联系,主要在绿色植物的叶绿体中进行,凡是活细胞都进行，在细胞质基质和线粒体中进行,在光照条件下进行,六、光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式：,6CO,2,12H,2,OC,6,H,12,O,6,6O,2,6H,2,O,呼吸作用反应式：,有氧：,C,6,H,12,O,6,6O,2,6H,2,O 6CO,2,12H,2,O,无氧：,C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH,2CO,2,(,植物,),实测,CO,2,吸收,量,光合作用,CO,2,吸收,量,-,呼吸作用,CO,2,释放量,实测,O,2,释放量,光合作用,O,2,释放,量,-,呼吸作用,O,2,消耗,量,叶绿体中的色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素,a,叶绿素,b,胡萝卜素,叶黄素,吸收红光和蓝紫光,吸收蓝紫光,3/4,1/4,小结,色素分子,可见光,C,5,2C,3,ADP+Pi,ATP,2,H,2,O,O,2,4H,多种酶,酶,C,6,H,12,O,6,+H,2,O,CO,2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗,反应,光合作用的过程,小结,关系,:,相互制约,密切联系,同时进行,1.(2003,江苏,),生长旺盛的叶片，剪成,5mm,见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理,(,如图,),，这四个处理中，沉入底部的叶片最先浮起的是,(),C,练习,2,、（,2006,年江苏理综卷,4,题）光合作用的过程包括光反应和暗反应光反应能够为暗反应提供的物质是（）,A,H,和,ATP,B,C,5,化合物,C,H,2,O,和,O,2,、,D,O,2,和,C,3,化合物,A,3.,下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中,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,图中的,H,表示,，,H,为,I,提供,光,H,2,O,B,A,C,D,E+Pi,F,G,CO,2,J,H,I,2,水,H,基质,C,3,的还原,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,4.,光合作用过程中，产生,ADP,和消耗,ADP,的 部位在叶绿体中依次为,(),外膜 内膜,基质 类囊体膜,A,B,C,D,B,5.,与光合作用光反应有关的是（）,H,2,O ATP ADP CO,2,A.B.,C.D.,A,6.,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（）,A.,叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应,B.,叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行,光反应,C.,叶绿体基质中可进行光反应和暗反应,D.,叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应,D,7.,下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质,A,与物质,B,的分子量之比是（）,C,18,O,2,A,H,2,O,CO,2,B,H,2,18,O,光照射下的小球藻,A.：B.：,C.,：,D.,：,实验、,光合作用需要,CO,2,8,、（,2001,广东高考）为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某人设计了下列实验方案：,目的（略）材料和用具（略）,实验方法和步骤：,用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯,NaOH,溶液，密封不漏气。,将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。,饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。,取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。,将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘,碘化钾溶液检测有无葡萄糖的特异颜色出现。,该实验方案有几项明显的错误，请指出错误并,改正,。,实验、光合,CO,2,答案,为了增强实验的可信度和说服力，应设立对照组，对照组的设计如下：,对照组：,A,、,装置同题干中的步骤，且玻璃罩的大小颜色等相同，但其内用同种长势相同的另一株植物代替题干中的植物，用一杯清水代替,NaOH,溶液（即：条件对照）；,B,、,作适当的饥饿处理；,C,、,重复题干中的步骤、；,D,、,有效检验叶片淀粉的存在情况。,分析：,结论：,A,装置内存在,CO,2,，,B,装置中没有,CO,2,存在。,CO,2,是光合作用的原料之一。,光合作用需要,CO,2,实验更正装置,实验、光合,CO,2,答案,本题还涉及到特殊干扰因素的排除问题，即先应把原有的有机物消耗殆尽，饥饿处理的环境是无光的人造暗室（可安装绿色安全灯），题中红光是光合作用主要吸收的单质光之一，无法有效去除原有的有机物，因此应改为绿光灯。,暗室内装绿色安全灯（而不是红色安全灯）,实验、光合,CO,2,答案,鉴定不同的有机物往往采用不同的方法，葡萄糖可用斐林试剂、班氏试剂、银镜反应等进行还原性鉴定。,步骤中用碘,碘化钾测定的不是葡萄糖，而是淀粉。,【,例题,1】,测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：,A.,植物体内葡萄糖的氧化量,B.,植物体内叶绿体的含量,C.,二氧化碳的消耗量,D.,植物体内水的消耗量,【,例题,2】,如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其,:,A.,葡萄糖的形成,B.,淀粉的形成,C.,氧气的释放,D.CO,2,的吸收量,例,3,将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，,CO,2,的含量每小时增加,8mg,，给予充足光照后，容器内,CO,2,的含量每小时减少,36mg,，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖,30mg,，请回答：,（,1,）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是,mg,。,（,2,）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是,mg,。,（,3,）若一昼夜中先光照,4,小时，接着放置在黑暗情况下,20,小时，该植物体内有机物含量变化,是（填增加或减少）,。,（,4,）若要使这株植物有更多的有机物积累，,你认为可采取的措施是,:,。,0,24.5,减少,延长光照时间；,降低夜间温度；,增加,CO,2,浓度。,