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植物光合作用

发布时间:2013-11-19 08:44:21  

光合作用的研究 历史

1642年(比利时 )海尔蒙特实验
海尔蒙特的结论:建造植物的原料是水

每天浇水, 五年后 土重100千克 树2.5千克 土减少了0.06千克 树重77千克, 增加了74.5千克

柳树重量增加的 原因是什么?

1771年,普里斯特利 (英)的实验

1771年英国普里斯特利实验
(证明植物可以更新空气)


思考题:
1、小鼠



光照下,一段时间后

生活、 蜡烛燃 烧需要 什么气 体?
2、这个



实验说 明什么 问题?


设计一个实验证明绿色植物在光 下制造淀粉。

1864年德国萨克斯实验
(证明绿叶在光下制造淀粉)
黑暗处理 一昼夜 让一张叶片一半 曝光一半遮光 除去叶绿素
酒精 水

或者用碘蒸气处理这片叶,发 现曝光的一半呈深蓝色,遮光 的一半则没有颜色变化。

滴 加 碘 酒 后

1880年(美国)恩格尔曼实验
证明:氧气是叶绿体 释放出来的,叶绿体 是绿色植物进行光合 作用的场所。

小资料:水绵 是常见的淡水 藻类,每条水 绵有许多个结 构相同的长筒 状细胞连接成 的。水绵很明 显的特点是: 叶绿体呈带状, 螺旋排列在细 胞里。

该实验的巧妙之处?

该实验的巧妙之处:

1.实验材料选用水绵和好氧性细菌。 因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察, 用好氧性细菌可确定释放氧气的部位。 2.选用黑暗并且没有空气的环境。 排除了氧气和光的干扰。 3.先用极细光束照射水绵,而后又让水绵完全 曝露在光下。 ? 先选极细光束,叶绿体上可分为光照多和光照少 的部位,相当于一组对比实验;用好氧细菌检测, 能准确判断水绵细胞中释放氧的部位。而后用完 全曝光的水绵与之做对照,从而再一次证明实验 结果完全是光照引起的,并且氧是由叶绿体释放 出来的。

鲁宾和卡门实验
? 实验方法? ? 同位素标记法 ? 这个实险的目的是为了弄清楚在光

合作用中产生的氧到底是来自水还 是二氧化碳?同学们考虑一下,标 记哪一种元素?如何设计这个实验

呢?

20世纪30年代(美国)鲁宾与卡门实验
探究光合作用产生的氧来自于H2O还是CO2
C02 C18O2
2

180

02

第 一 组

H2180

H20

第 二 组

光合作用发现小结:
1642年, 1771年, 比利时海 英国普里 尔蒙特 斯特利

29

1864年, 德国萨克 斯

1880年, 美国恩格 尔曼

20世纪30年 代,美国鲁 宾与卡门

原料:水

原料和产物: 产物:淀粉 更新空气 (二氧化碳 条件:光 和氧气)

场所:叶绿体 条件:光

产物氧来 自于水。

实验原则:

对照原则

单一变量原则
实验方法:同位素标记法

?1948年,美国卡尔文 (M. Calvin)用14C标 记的CO2供给小球藻进 行光合作用实验,最终 探明二氧化碳转化为

有机物的途径

光合作用的场所——叶绿体

1、叶绿体的结构
外膜 内膜

基质

类囊体 基粒

叶绿体的结构
叶绿体中哪些结构与光合作用功能相适应?
1、叶绿体的膜还可以控制物质的进出 2、叶绿体基粒的类囊体薄膜上和基质 中,含有多种光合作用所必需的酶。 3、叶绿体基粒类囊体薄膜上分布着许 多吸收光能的色素分子。

2、叶绿体中的色素
叶绿素a
(蓝绿色)

叶 绿 体 色 素

叶绿素
(含量约占 总量的3/4)

叶绿素b

(黄绿色)

胡萝卜素

类胡萝卜素
(含量约占
总量的1/4)

(橙黄色)

叶黄素

(黄色)

新鲜的绿色叶片 中有哪些色素呢?

胡萝卜素 叶黄素

叶绿素a 叶绿素b

学科交叉(小资料)
光是一种电磁波。可见光的波长范围, 大约是390-760nm。不同波长的光, 颜色不同。波长小于390nm的光是紫 外光;波长大于760nm的光是红外光。 一般情况下,光合作用所利用的光都 是可见光。

3、叶绿体色素的吸收光谱
叶绿体 中色素
吸收可见 的太阳光 类胡萝卜素主 要吸收蓝紫光 叶绿素主要 吸收红橙光 和蓝紫光

叶绿体色素具有吸收光能、 传递光能、转化光能的作用

思考:
1、下图中的小点为好氧性的细菌。用不 同颜色的光照射水绵,细菌将向什么区域 集中?为什么?

2、温室栽培蔬菜,一般采用什么颜色 的玻璃做顶棚更能提高产量? 哪种颜色的玻璃最不能使用?

思考:
1、为什么通常植物的叶子总是翠绿醉人? (叶绿素含量是类胡萝卜素的4倍)

2、为什么深秋时树叶则金黄斑斓呢?
(叶绿素不稳定,在干旱、高温、寒冷等 情况易被破坏)

3、为什么深秋时枫叶却变为红色呢?
(液泡中的花色素)

为什么玉米苗中出现的白化苗 待种子中贮存的养分耗尽就会 死亡?

白化苗没有光合色素,不能进行光 合作用制造有机物.

光合作用的基本过程
?

(1) 绿色植物是怎样俘获阳光的? ? (2) 植物如何利用俘获的太阳能? ? (3) 释放出来的氧来自什么地方,怎么来的? ? (4) 在光合作用过程中,植物如何精确的一 步一步 的合成有机物?



叶绿素a 活化的 叶绿素a

e
H+

ADP+Pi ATP NADP+

e
H2O

O2

类囊体

NADPH 基质

光反应

CO2
固定

C3
ATP
供能 多种酶参 还 酶促反应 原 加催化 供氢 ADP+Pi NADPH

五碳化合物

五碳化合 物再生

(CH20)

NADP

(CH2O)n

基质

暗反应(卡尔文循环)

光能

2、光合作用的过程
叶绿体
ADP+Pi ATP

叶绿素a

e

2C3
NADPH 〔H〕

NADP+

e
光 反 应

H+

CO2

C5
(CH2O)

H2O

暗 反 应
(基质中)

(类囊体的薄膜上)

O2

光合作用: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,并且释放出氧气的过程。

光合作用的反应式: CO2+2H2 O*
光能
叶绿体

释放的氧气来 源于参加反应 的水

(CH2O)+O2*+H2O

光反应和暗反应的比较
光反应 暗反应
基质中 酶

场所 条件
原料 物质 变化 能量变化 产物

基粒类囊体膜上 光、酶、色素

H2O、ADP、Pi、 CO2、C5、ATP、 NADPH NADP 水的光解 CO2固定 ATP形成 C3还原 NADPH形成 C5再生
光能 活跃化能 活跃化能 稳定化能

O2、ATP、NADPH

(CH2O)、H2O、ADP、 Pi、NADP

光反应与暗反应的关系
1、没有二氧化碳的固定形成的三碳化合物,光反应的产物 NADPH和ATP就会积累,使光反应很快停止。 2、没有光反应提供NADPH和ATP,三碳化合物就不能还原, 就不会有五碳化合物的不断再生以及最终有机物的合成。 五碳化合物迅速减少和三碳化合物的积累,必然导致二 氧化碳 固定的停止。即没有光反应,暗反应无法持续地 进行。 结论:光反应和暗反应是一个整体,在光合作用的过程中, 两者紧密联系,缺一不可。

光合作用的意义
从物质转变和能量转变的过程来看, 光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
1、把无机物转变为有机物,是一切生物有机物的根 本来源。
2、将太阳能转变为化学能,是一切生物能量的最初 来源。 3、吸收二氧化碳放出氧气,保证了大气中这两者的 相对稳定,保护环境

影响光合作用的因素
正比与绿色植物的发育进程 内因: (开花阶段强度最大) 光照 CO2浓度 温度 水 矿质元素

外因:

有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜 代替普通塑料薄膜,有的温室内悬挂发 红色或蓝色的灯管。 1.用这种方法有什么好处?这样做对光合 作用有影响吗? 2.为什么是用红色或蓝色的呢?用绿色的 可以吗?
?

练习巩固
1.光合作用的实质是:把 把 光能 转变成 化学能
CO2

和 H2O 转变为有机物, ,贮藏在有机物中。

2.在光合作用中, 葡萄糖是在 暗反应 中形成的,氧气 是在 光反应 中形成的,ATP是在 光反应 中形成的,CO2 是在 暗反应 固定的。

3.图2-5是光合作用过程的示意图,依图回答下列问题: (1)图中A所示的是光合作用的 光反应 阶段,B是 ______ 暗反应 ______阶段。 ATP (2)图中的e是____。 (3)若将物质a、c分别用18O和14C标记,则18O和14C 18O 14C H O 2 6 12 分别在光合作用的最终产物[b]____和[d] ______ 6 中检测到。


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