光合作用的探究历程和过程

光合作用的探究历程光合作用（一）人们对于光合作用的认识最早是从研究植物的生长开始的。早在2000多年前，亚里士多德就提出“植物是由土壤汁构成”，即植物生长所需物质来自土壤。植物生长所需要的物质来自哪里？17世纪初，海尔蒙特的柳树实验。海尔蒙特的实验证明：柳树重量的增加来自雨水而并非来自土壤。结论：植物可以更新污浊的空气。二、1771.英.普利斯特利甲乙课堂练习光合作用概念探究历程导航主页1771年，普利斯特利的实验普利斯特利认为：植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变浑浊的空气。当时有人重复了普利斯特利的实验，有的成功了，有的却失败了。1779年，英格豪斯3个月里做了500多次植物更新空气的实验。有一天晚上，他把植物和小白鼠用玻璃罩密封后，由于太困了就睡着了，用来照明的蜡烛也燃尽了，第二天早上他发现小鼠死掉了。英格豪斯发现：普利斯特利的实验只有在有光照射下才能成功，植物只有绿叶才能更新空气。由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当时的人们并不知道植物更新了空气的什么成分。直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下吸收二氧化碳，放出氧气。经过了100多年的探索，人们才发现植物吸收二氧化碳和水，在阳光的照射下，产生了氧气。在这一过程中，光能哪去了？依据能量的转化与守恒定律，植物在这一过程中把光能转化成其他形式的能量储存起来。储存在什么物质中呢？土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。马铃薯的叶片中有淀粉吗？先用热酒精使叶片脱色，后滴加碘液。植物叶片中的淀粉是光合作用产生的吗？1864年萨克斯的实验植物叶片中本来就有淀粉，如何解决？暗处理一晚上经过前面的研究，我们已经知道绿色植物的叶片在光照下，吸收二氧化碳和水，产生氧气和有机物。这些变化是发生在植物叶片细胞的那种结构中的呢？1887年恩格尔曼的实验光合作用原料、产物、条件、场所各是什么？CO2+H2O光能叶绿体(CH2O)+O2CO2和H2O、（CH2O）和O2、光、叶绿体探究：O2中的氧来自CO2还是H2O？七、1939.美.鲁宾和卡门实验光合作用发现过程发现内容发现年代公元前3世纪植物生长所需物质来自土壤（古希腊：亚里士多德）植物生长需要的物质是水H2O（比利时：海尔蒙特）1648年植物可以更新空气（英国：普里斯特利1771年植物更新空气需要光照（荷兰:英格豪斯）1773年绿色植物通过光合作用吸收CO2释放O2（瑞士：塞尼比尔）1782年绿色植物通过光合作用制造了淀粉（德国：萨克斯）1864年叶绿体是光合作用的场所（美国：恩格尔曼）1880年光合作用释放的O2全部来自H2O（美国：鲁宾和卡门）1939年光合作用的概念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（通常指糖类中葡萄糖）并且释放出氧气的过程。光合作用的探究到此结束了吗？20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法发现了卡尔文循环，探明了二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径.课堂练习光合作用概念探究历程导航主页1、在光合作用实验里，如果所用的水中有0.2%的水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含18O的比例为不要灰心，再来一次！恭喜你，答对了！再接再厉！课堂练习C．0.88%不要灰心，再来一次！不要灰心，再来一次！A．0.20%B．0.48%D．0.68%注：答题请单击选项21世纪是生命科学的世纪,科学技术发展的车轮在不断前进!希望同学们能站在先人的肩膀上成为”车轮”前进的有力推动者!教师寄语:根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳反应，应该生成什么产物？碳酸哪为什么在植物光合作用的过程中产物不是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中水和二氧化碳是否直接反应？哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分为几个阶段？不是直接反应的全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应两个阶段叶绿体中的色素H2O①水的光解O2[H]ADP+Pi酶②ATPco2C5光反应2c3①固定供氢酶酶供能②还原(CH2O)[糖类]多种酶参加催化暗反应能量转化:光能ATP活跃化学能稳定化学能元素转移O元素:H2＊O＊O2C元素:＊CO2＊C3(＊CH2O)四、光合作用的过程光能叶绿体中的色素可见光GHDEABC多种酶酶MF吸收光解能固定还原NKH2OO2[H]ADP+PiATPC52C3(CH2O)CO2光反应阶段暗反应阶段叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质中二光合作用的过程三、光合作用的过程：1.光反应和暗反应的区别回归课本,知识整合项目光反应阶段暗反应阶段场所条件物质变化能量变化类囊体薄膜叶绿体基质需光,色素和酶需多种酶、ATP、[H](1)2H2O光4[H]+O2光能转变为活泼的化学能，储存在ATP中ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能酶(2)ADP+Pi+光能ATPCO2的固定：CO2+C52C3酶C3的还原：2C3(CH2O)+C5[H]酶ATPADP+Pi光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系,缺一不可。光反应暗反应ATP[H]ADPPi2.光反应阶段与暗反应阶段的联系物质上把CO2和H2O转变成以糖类为主的有机物能量上把光能转变成有机物中的化学能3.光合作用的实质4、光合作用的意义:物质转变和能量转变在自然界中所起的作用物质合成全球自养植物每年可以生产(4～5)×1011吨有机物“绿色工厂”能量转化每年转化太阳能3×1018千焦“巨型能量转化站”环境保护每年释放氧气5.35×1011吨“自动空气净化器”5、光合作用原理的运用•植物自身因素•环境因素对光合作用的影响1）光照2）温度3）二氧化碳浓度4）水分5）矿质元素请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？[H]↓ATP↓还原受阻C3↑C5↓CO2↓固定停止C3↓C5↑AB光照强度0吸收CO2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：阳生植物阴生植物释放CO21.影响光合作用效率的因素—光照强度一天的时间光合作用效率O光照强度121311光合作用效率与光照强度、时间的关系ABCDE101514轮作：延长光合作用时间间种、合理密植：增加光合作用面积合理利用光能光合作用的实际应用光合作用速率CO2浓度2.二氧化碳的供应对光合效率的影响规律:在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用。3.影响光合作用的因素——温度应用：增加昼夜温差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4.影响光合作用的因素——矿质营养延长光合作用时间增加光合作用面积增加光能利用率提高光合作用效率控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应提高复种指数（轮作）温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施有机肥，使用CO2发生器阴生植物阳生植物应用——提高农作物产量的措施红光和蓝紫光适时适量施肥合理灌溉保持昼夜温差八、化能合成作用•人、动物和植物最大的区别是什么？•异养生物vs.自养生物化能合成作用•2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量2HNO2+O22HNO3+能量能量6CO2+6H2O(CH20)+6O2硝化细菌的化能合成作用化能合成作用•细菌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，这种合成作用叫化能合成作用。•除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。条件：光、色素、酶场所：反应水的光解：ATP的合成：基粒类囊体膜上H2O[H]+O2光、酶叶绿体中的色素ADP＋PiATP光、酶叶绿体光能1.光反应阶段吸收、传递和转换光能能量转变：ATP中活跃的化学能产物：[H]、O2、ATP条件：不需光，需多种酶场所：基质中过程CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP中活跃的化学能2.暗反应阶段C3+[H](CH2O)+C5酶ATPADP+Pi能量转变：有机物中稳定的化学能产物：CH2O、ADP、Pi1、光合作用发生的部位是。２、光合作用分为和两个阶段。３、光合作用释放氧气来自于物质。４、光合作用中的ＡＴＰ形成于反应阶段。５、光反应为暗反应提供和物质。８、光反应阶段能量变化是。9、暗反应阶段能量变化是10、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是。叶绿体６、光反应场所暗反应场所是。光反应暗反应水光［Ｈ］ATP类囊体薄膜叶绿体基质７、二氧化碳中碳的转移途径是。co2c3(CH2O)光能活跃化学能ATP中ATP中活跃化学能有机物中稳定化学能五碳化合物11.光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（）A、水分产生的[H]数量不足B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足C、空气中CO2量相对增多，而起抑制作用D、暗反应中三碳化合物产生的量太少12.下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（）A、增大O2浓度B、增大CO2浓度C、增强光照D、调节室温13、在温室中栽培作物，如遇持续的阴雨天气，为了保证作物的产量，对温度的控制应当A．降低温室温度，保持昼夜温差B．提高温室温度，保持昼夜温差C．提高温室温度，昼夜恒温D．降低温室温度，昼夜恒温14、施用农家肥能提高温室作物光合作用效率的理由中，正确的是A.促进植物对水的吸收B.提高了温室内C02的浓度C.提高了光照强度D.矿质元素含量高0204060801001205点7点9点11点13点15点17点1、图中D—E段CO2吸收量逐渐减少是因为，以至光反应产生的和逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了CO2固定。2、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（）A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物C、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应D、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行光照强度逐步减弱ATPNADPH还原作用五碳15.下图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：C•2、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（）A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物C、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应D、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行C