光合作用的研究歷史

植物的根是一張嘴，植物生活和生長所需的一切物質，都是通過根從土壤中得到的。2400多年前亞里士多德古時候種子吸取了“土壤汁”長成大樹

植物能更新、“凈化”由于蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁了的空氣。普利斯特利（英國）1771年？

有的人能夠成功，而有的卻得出相反的結論：植物不僅不能把空氣變好，反而會把空氣變壞。§4能量之源——光與光合作用§4能量之源——光與光合作用1771年，普里斯特利(JosephPriestley)：1785年，才明確綠色植物在光照下釋放氧氣，吸收二氧化碳。1779年，英格豪斯（J.Ingen-housz）發現：普里斯特利的實驗只有在光下才能成功；植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣。植物可以更新空氣，但忽略了光的作用。人工定量配制的空氣一周后：O2增多

CO2減少植物體增重1804年索蘇爾（瑞士）實驗二氧化碳是光合作用的原料

§4能量之源——光與光合作用1845年，德國科學家梅耶（R.Mayer）：根據能量轉化與守恒定律明確指出，植物在進行光合作用時，把光能轉化成化學能儲存起來了。1864年薩克斯（德國）實驗碘蒸汽處理葉片呈深藍色葉片無顏色變化綠葉在光下制造了淀粉？將綠葉放在暗處幾小時？曝光遮光？碘蒸汽處理1880年，恩格爾曼(C.Engelmann)的實驗：§4能量之源——光與光合作用極細的光束沒有氧氣的黑暗環境沒有氧氣的有光環境CO218O2H218O20世紀30年代魯賓和卡門的同位素標記法實驗C18O2O2H2O光照射下的小球藻懸液該實驗證明了什么？光合作用中釋放的O2全部來自H2OAB§4能量之源——光與光合作用光合作用產生的有機物又是怎樣合成的呢？20世紀40年代，美國科學家卡爾文利用放射性同位素14C標記的14CO2，最終探明CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中的碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環。1961年諾貝爾化學獎得主結論：有機物中的碳來源于CO21945年卡爾文（美國）3—磷酸甘油酸二磷酸核酮糖3—磷酸甘油醛1，3—磷酸甘油酸一磷酸核酮糖3—磷酸甘油醛葡萄糖12ATP12ADPCO26ATP6ADP12NADPH12NADP+卡爾文循環1分子五碳三碳2分子三碳三碳三碳五碳六碳同位素示蹤技術破解暗反應過程1分子光合作用的定義

綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉化成儲存能量的有機物，并釋放出O2的過程。總結光合作用的反應式反應物、條件、場所、生成物CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體糖類一、§4能量之源——光與光合作用16二、光合作用的過程§4能量之源——光與光合作用色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應暗反應光合作用總過程：場所：類囊體的薄膜上場所：葉綠體的基質中原料和產物的對應關系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉移途徑：碳的轉移途徑：光能ATP中活躍的化學能(CH2O)中穩定的化學能CO2C3（CH2O）191.光反應階段條件：光、色素、酶、水場所：葉綠體類囊體的薄膜上物質變化：水的光解：2H2O4[H]+O2

光ATP的合成：ADP＋Pi＋光能ATP酶能量變化：光能轉換為活躍的化學能貯存在ATP中。光反應產生的ATP只能用于C3的還原。202.暗反應階段條件：有光、無光都能進行，多種酶、CO2場所：葉綠體內的基質中物質變化：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：2C3(CH2O)+C5[H]、ATP酶能量變化：ATP中活躍的化學能轉換為糖類等有機物中穩定的化學能。21暗反應光反應項目聯系能量轉換物質變化條件部位光合作用光反應與暗反應的區別光反應為暗反應提供了[H]和ATP；暗反應為光反應提供了ADP和Pi。ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能多種酶、CO2葉綠體內的基質中CO2+C52C3酶2C3（CH2O）+C5酶[H]、ATP①CO2的固定：②C3的還原：光能→ATP中活躍的化學能光、色素、酶、水葉綠體類囊體的薄膜上②ATP的合成：ADP+Pi+能量ATP酶①水的光解：2H2O4[H]+O2光光三、光合作用的意義物質變化：無機物合成有機物能量變化：光能轉化為化學能光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝。1、影響光合作用強度的因素（1）綠葉面積光合作用速率葉面積OA

在一定范圍內隨綠葉面積增大而加快，但葉面積達一定時，光合速率不再增加。

（2）CO2的濃度光合作用速率CO2濃度OA

在一定范圍內隨CO2濃度增大而加快，但CO2達一定濃度時，光合速率不再增加。

（3）光照

CO2吸收量CO2釋放量光照強度ABCODa、光照時間：b、光強度：

在一定范圍內，光合作用速率隨光照強度的增強而加快，但光強增加到一定強度，光合作用速率不再加快。

c、光質：

復色光（白光）下，光合速率最快；單色光中，紅光下光合速率最快，藍紫光次之，綠光最差。(4)溫度

溫度通過影響酶活性來影響光合速率。在一定范圍內隨溫度升高，光合速率增大；溫度過高會使酶活性下降，從而使光合速率減小。（5）水分水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質。另外，水還影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體，所以水對光合作用影響很大。（6）礦物質元素礦質元素會直接或間接影響光合作用。如N、Mg是合成葉綠素的必需元素；N、P合成ATP的必需元素等等。27AB光照強度0吸收量CO2陽生植物陰生植物B：光補償點C：光飽和點應根據植物的生活習性因地制宜地種植植物C光補償點、光飽和點：陽生植物陰生植物>光合作用總反應式CO2+H2O光能葉綠體(CH2O)+O2原料條件產物怎樣才能提高光合作用效率？請同學們討論。增加CO2濃度增加水分供給延長光照時間增加礦質元素增強光照強度增加光照面積2、提高農作物光合作用強度的措施1、適當提高光照強度、延長光照時間－輪作3、適當提高CO2濃度－多施農家肥；增加通風4、適當提高溫度－白天提高溫度，增加光合速率夜晚降低溫度，降低呼吸速率5、合理灌溉6、合理施肥2、合理密植新疆的哈密地區盛產的哈密瓜為什么特別甜？四、化能合成作用：利用環境中某些無機物氧化時所釋放的能量來把無機合成有機物。少數的細菌，如硝化細菌。2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細菌舉例：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量§4能量之源——光與光合作用自養生物:以CO2和H2O（無機物）為原料合成糖類（有機物），糖類中儲存著的能量。異養生物:只能利用環境中現成的有機物來維持自身的生命活動。所需的能量來源不同（光能、化學能）光能自養生物綠色植物硝化細菌化能自養生物例如人、動物、真菌及大多數的細菌。§4能量之源——光與光合作用光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有機物產物O2、葡萄糖等有機物CO2、H2O等能量轉換貯藏能量的過程光能→活躍的化學能→穩定的化學能釋放能量的過程穩定的化學能→活躍的化學能發生部位有葉綠體的細胞、葉綠體活細胞、線粒體、細胞質發生條件光照下才可發生光下、暗處都可發生五、光合作用和呼吸作用的比較小結1、捕獲光能的色素和結構捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離葉綠體的結構和功能2、光合作用的原理和應用3、化能合成作用光合作用的探究歷程光合作用的過程光合作用原理的應用探究環境因素對光合作用的影響例1：科學家用14C標記二氧化碳，發現碳原子在一般植物體內光合作用中的轉移途徑是A．二氧化碳→葉綠素→葡萄糖B．二氧化碳→ATP→葡萄糖C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖D§4能量之源——光與光合作用例2：在一定時間，綠色植物在一定強度的_________的照射下，放出的氧最多

A．白光

B．紅光和藍紫光

C．藍紫光和綠光

D．紅光和綠光A§4能量之源——光與光合作用例3：生長旺盛的葉片，剪成5mm見方的小塊，抽去葉內氣體，做下列處理，如圖，這四個處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是A§4能量之源——光與光合作用例4：將一株植物培養在H218O中并進行光照，過一段時間后18O存在于A．光合作用生成的水中B．僅在周圍的水蒸氣中C．僅在植物釋放的氧氣中D．植物釋放的氧氣和周圍的水蒸氣中D§4能量之源——光與光合作用例5：將置于陽光下的盆栽植物移至黑暗處，則細胞內三碳化合物與葡萄糖的生成量的變化是A．C3增加，葡萄糖減少B．C3與葡萄糖都減少C．C3與葡萄糖都增加D．C3突然減少，葡萄糖突然增加A§4能量之源——光與光合作用1、在光合作用的暗反應過程中，沒有被消耗掉的是（）

A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B2、與光合作用光反應有關的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A3、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細胞內的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C4、光合作用的過程可分為光反應和暗反應兩個階段，下列說法正確的是（）

A.葉綠體類囊體膜上進行光反應和暗反應

B.葉綠體類囊體膜上進行暗反應，不進行光反應

C.葉綠體基質中可進行光反應和暗反應

D.葉綠體基質中進行暗反應,不進行光反應D5、光合作用過程中，產生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為()①外膜②內膜③基質④類囊體膜

A．③②B．③④

C．①②D．④③B6、光合作用過程的正確順序是（）①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤7、在暗反應中，固定二氧化碳的物質是（）Ａ．三碳化合物Ｂ．五碳化合物Ｃ．［Ｈ］Ｄ．氧氣ＤＢ8、在光照充足的環境里，將黑藻放入含有18O的水中，過一段時間后，分析18O放射性標記，最先（）A、在植物體內的葡萄糖中發現B、在植物體內的淀粉中發現C、在植物體內的淀粉、脂肪、蛋白質中均可發現D、在植物體周圍的空氣中發現D9、某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉移途徑是（）

A、CO2葉綠體ATPB、CO2葉綠素ATPC、CO2乙醇糖類

D、CO2三碳化合物糖類D10、在光合作用過程中，能量的轉移途徑是A、光能ATP葉綠素葡萄糖B、光能葉綠素ATP葡萄糖C、光能葉綠素CO2

葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B劃分依據:反應過程是否需要光能光合作用分為光反應和暗反應兩個階段四、光合作用的過程1.如果光照強度不變,CO2的供應量減小,則[H]、O2、

ATP、C3、C5

、（CH2O）如何變化？2.如果CO2的供應量不變,光照強度減小,則[H]、O2、

ATP、C3、C5

、（CH2O）又如何變化？（光合作用）（化能合成作用）三.生物的代謝類型自養型①光能自養型：綠色植物②化能自養型：硝化細菌人和絕大多數動物、真菌、細菌、病毒。異養型NH3+O2HNO2+H2O+能量HNO2+O2HNO3+能量CO2+H2OC