1、1771年,英,年,英,普里斯特利普里斯特利的实验的实验1864年,德,年,德,萨克斯萨克斯的实验的实验1880年,美,年,美,恩格尔曼恩格尔曼的实验的实验20世纪世纪30年代,美,年代,美,鲁宾鲁宾和和卡门卡门的实验的实验一、光合作用的发现一、光合作用的发现胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素(占总量的占总量的1/4)(占总量的占总量的3/4)二、二、叶绿体中的色素叶绿体中的色素叶绿体中的色素主要吸收叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光红橙光和蓝紫光光能转变成电能中色素的作用:光能转变成电能中色素的作用:绝大多数叶绿素绝大多数叶绿素a,全部
2、叶绿素全部叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素胡萝卜素,叶黄素(吸收吸收、传递传递光能光能)少数处于特殊状态下叶绿素少数处于特殊状态下叶绿素a(吸收吸收、把光能、把光能转换转换成电能)成电能)条件:条件:过程:过程:场所:场所:光反应光反应2 2HH2 2OO O O2 2+4H+4H+4e+4e-光光光光色素色素色素色素光、色素、酶光、色素、酶叶绿体的叶绿体的囊状结构囊状结构薄膜薄膜水的光解:水的光解:NADPH的形成:的形成:ATP的形成:的形成:暗反应暗反应ADP ADP+Pi+电能电能 ATP ATP 酶酶酶酶(活跃化学能)(活跃化学能)(活跃化学能)(活跃化学能)NADP+2e+H+NADPH
3、酶酶酶酶类囊体类囊体类囊体类囊体光光光光光光光光O2H2OeH+NADP+NADPHADP+PiATP条件:条件:过程:过程:场所:场所:暗反应暗反应多种酶参与催化、多种酶参与催化、ATP ATP、NADPHNADPH叶绿体的叶绿体的基质基质COCO2 2的固定:的固定:COCO2 2的还原:的还原:CO2NADPHNADP+ATPADP+Pi(CH2O)酶酶C52C3光合作用的实质:光合作用的实质:光合作用的意义:光合作用的意义:把把无机物无机物(CO2和和H2O)转变为)转变为有机物有机物,把把光能光能转变为转变为化学能化学能,储存在有机物中,储存在有机物中(1)是生物生存所需要)是生物生
4、存所需要有机物有机物的最主要来源。的最主要来源。(2)是生物生存所需)是生物生存所需能量能量的根本来源。的根本来源。(3)保持大气中)保持大气中O2和和CO2含量的基本稳定含量的基本稳定。(4)对生物的对生物的进化进化有直接意义。有直接意义。光合作用是生物界光合作用是生物界最基本的物质代谢最基本的物质代谢和和能量代谢能量代谢。影响光合作用的因素影响光合作用的因素光照光照温度温度二氧化碳二氧化碳水分水分必需矿质元素必需矿质元素大气中的大气中的大气中的大气中的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳低浓度的低浓度的低浓度的低浓度的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳高浓度的高浓度的高浓度的高浓度的二氧化碳二氧
5、化碳二氧化碳二氧化碳C C C C4 4 4 4途径途径途径途径C C C C3 3 3 3途径途径途径途径产物产物产物产物能量能量能量能量能量能量能量能量C C4 4植物中的植物中的“二氧化碳泵二氧化碳泵”“二氧化碳泵二氧化碳泵二氧化碳泵二氧化碳泵”back光能利用率和光合作用效率的比较光能利用率和光合作用效率的比较光能利用率:光能利用率:一般是指在单位土地一般是指在单位土地面积上,农作物在全生育期(或一面积上,农作物在全生育期(或一年时间内)通过光合作用所产生的年时间内)通过光合作用所产生的有机物中所含的能量,与这块土地有机物中所含的能量,与这块土地所接受的太阳能的比。所接受的太阳能的比。
6、光合作用效率:光合作用效率:通常也称光合作用速通常也称光合作用速率,是指单位时间单位叶面积内有机率,是指单位时间单位叶面积内有机物的产量。物的产量。提高光能利用率的因素提高光能利用率的因素延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积提高光合作用效率提高光合作用效率(轮作轮作)(合理密植:合理密植:间种、套种间种、套种)光照强度、光质光照强度、光质CO2浓度浓度温度温度水(水(合理灌溉合理灌溉)矿质元素(矿质元素(合理施肥合理施肥)1864年,萨克斯年,萨克斯(德德)的实验的实验(置于暗处几小时)(置于暗处几小时)思考:思考:目的是什么?目的是什么?1880年,恩格尔曼的实验
7、年,恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗,用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论:结论:氧是由氧是由 叶绿体叶绿体释放出来的,释放出来的,叶绿体叶绿体是光合是光合作用的场所。作用的场所。光合作用需要光合作用需要光照光照20世纪世纪30年代,鲁宾和卡门(美)的同位年代,鲁宾和卡门(美)的同位素标记实验,如下图所示:素标记实验,如下图所示:这一实验证实了:这一实验证实了:光合作用产生的氧气(产物)全部来自光合作用产生的氧气(产物)全部来自水(原料),而不是来自水(原料),而不是来自COCO2 2思考:验证思考:验证CO2是光合作用原料如何设计?是光合作用原料如何设计?验证叶绿体是场所如何设计?验证叶绿体是场所如何设计?