光合作用的探究历程与
光合作用的探究历程和过程
光合作用的探究历程和过程光合作用是地球上所有生物体中最重要的能量转换过程之一、它将太阳能转化为植物等光合生物能量的过程，同时还产生了氧气。
在光合作用的探究历程中，有两位科学家提供了重要的贡献，他们分别是英国化学家约瑟夫·普利斯特利(Joseph Priestley)和荷兰医生雅各布斯·伯兰特(Jacobus van't Hoff)。
约瑟夫·普利斯特利是第一个发现植物产生氧气的人。
在1771年，他进行了一些实验，在一个密闭的容器中放置了一段草和一只小鼠。
他发现，当阳光照射到容器中，小鼠能够继续存活，但当阳光被遮住时，小鼠却窒息死亡。
这个实验验证了植物在光照下产生氧气。
荷兰科学家雅各布斯·伯兰特则进一步研究了光合作用的过程和原理。
他在1890年提出了一个重要的理论，称为光合作用定律。
该定律描述了光合作用的过程中发生的化学反应，其中光能被植物中的叶绿素吸收，然后通过光合作用转化为化学能，同时产生氧气。
光合作用是一个复杂的过程，可以分为两个阶段：光反应和暗反应。
光反应发生在叶绿体的葉綠體内。
当光照射到叶绿体时，葉綠體中的叶绿素会吸收光能，然后将其转化为化学能。
在光反应中，水分子被分解成氧气和氢离子，这个过程称为光解水。
同时，光能被转化为化学能的同时，也会产生一种叫做ATP(三磷酸腺苷)的能量分子。
ATP是细胞内储存和转移能量的主要分子。
光反应完成后，暗反应开始进行。
暗反应不需要阳光，它发生在葉綠體质粒(m stroma)中。
在暗反应中，二氧化碳和氢离子通过一系列反应被转化为葡萄糖。
这个过程称为碳固定。
光反应中产生的ATP和氢离子提供了能量和电子给暗反应使用。
近年来，科学家们对光合作用的研究也在持续进行。
他们试图了解更多关于光合作用的细节，如叶绿素的吸收光谱、光反应和暗反应中其他信号传导和调节机制，以及如何利用光合作用提高农作物产量等。
这些研究对人类的生活和环境保护都有着重要的意义。
光合作用的探究历程和过程 课件
【点拨】萨克斯与鲁宾和卡门设计实验对照方法不同 (1)萨克斯实验：自身对照(同一实验对象的不同部位，进行不 同的处理：一半曝光，另一半遮光)。 (2)鲁宾和卡门实验：相互对照(条件相同的两组材料，分别标 记不同的物质：一组为H218O，另一组为C18O2)。
【微思考】 (1)萨克斯的曝光实验能证明淀粉是在叶绿体中产生的吗？ 提示：不能。萨克斯的实验只能证明光合作用产生淀粉，但不 能证明淀粉是在叶绿体中生成的。 (2)在鲁宾和卡门的实验中，能否用18O同时标记H2O和CO2？试 分析原因。 提示：不能。若同时标记H2O和CO2，则不能区分产生的18O 是来自H2O还是来自CO2。
光合作用的原理和应用 光合作用的探究历程和过程
一、光合作用的概念和探究历程 1.概念： (1)主要场所：_叶__绿__体__。 (2)能量来源：_光__能__。 (3)反应物：_二__氧__化__碳__和__水__。 (4)产物：_有__机__物__和__氧__气__。 (5)实质：合成有机物，储存能量。
2.鲁宾和卡门实验： (1)探究方法：同位素标记法。 (2)实验过程：
(3)实验分析。 ①实验设计：设置对照实验，自变量为不同的标记物质(被标 记的C18O2或H218O)，因变量是O2中有无18O。 ②实验结论：光合作用产生的氧气来自水中的氧，而不是来自 二氧化碳中的氧。
3.卡尔文循环： (1)探究方法：同位素标记法。 用14C标记的14CO2，追踪检测放射性，探明碳在光合作用中转化 成有机物中碳的途径。 (2)实验结论。 碳的转化途径：14CO2→14C3→(14CH2O)
2.探究历程(连线)：
二、光合作用的过程
1.反应式：
_C_O_2+_H_2_O_
光能 叶绿体
光合作用探究历程及过程
光合作用探究历程及过程光合作用是生物体中最为重要的能量转化过程之一、它将光能转化成化学能，为生物体提供了所需的能量和有机物质。
光合作用的探究历程可以追溯到19世纪。
以下将详细介绍光合作用的探究历程和过程。
在1804年，意大利医生和物理学家亚历山大·沃尔塔发现了电池，这为电化学提供了重要的工具。
在随后的几十年里，科学家们开始研究电池和化学反应，并发展了电化学理论。
然而，直到19世纪末，科学家们才开始认识到光能可以通过化学反应转化为电能。
1883年，荷兰物理学家和化学家雅各布斯·赫尔丁（Jacobus Henricus van 't Hoff）提出了光合作用的基本概念。
他认为植物通过吸收光照射转化二氧化碳和水为有机物，并释放出氧气。
他的理论得到了广泛的认可，成为了现代光合作用的基础。
接下来，科学家们开始进行实验以验证光合作用的过程和机制。
1894年，德国生物化学家奥古斯特·威力（F.Č.v.Wettstein）通过将植物放在不同光强下进行实验，发现植物在光照下能够吸收二氧化碳并释放氧气。
他还发现，当植物处于黑暗或弱光条件下时，它们无法进行光合作用。
随着科学技术的进步，科学家们开始利用更先进的仪器和技术来研究光合作用的机制。
在1930年代，英国生物化学家罗宾·希尔（RobinHill）发现了光合作用的化学过程。
他发现，当植物叶片暴露在光照下时，产生的氧气和高能物质可以被光强较弱的光线所代替，推断出植物中存在着一个光合作用过程，将光能转化为化学能。
随后的几十年里，科学家们不断完善和深化对光合作用的理解。
1939年，美国生物物理学家罗兰·马特赛尔（Robert Emerson）证实了光合作用的光能捕获过程和传导；1954年，英国生物学家格利尔·真斯（Melvin Calvin）发现了光合作用中的碳固定过程，即光合作用产生的NADPH和ATP能够将二氧化碳转化为有机物质。
光合作用的探究历程与过程
1779年，[荷兰] 英格豪斯实验
他把带叶的枝条放 到水里．这些叶 在阳光下产生气泡， 在暗处不产生泡．
重复500多次
结论： 植物只有在阳光照射下才能更新空气 植物体只有绿叶才能更新污浊的空气
到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶 在光下放出的是O2，吸收的是CO2。
1845年 [德国] 梅耶
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
体验成功
2、光合作用包括光反应和暗反应 两个阶段，下列参与暗反应必需的
物质是（ B ）
A、H2O 、CO2、ADP B、CO2、[H]、ATP C、H2O、CO2、ATP D、[H]、H2O、ADP
光反应阶段
暗反应阶段
条件
光、色素、酶
多种酶、[H]、ATP
场所 叶绿体类囊体膜
叶绿体基质
物质变化
水的光解； ATP的生成
CO2的固定； C3的还原
能量变化
光能
ATP中 ATP中活
活跃化学能 跃化学能
有机物中稳 定化学能
联系 光反应是暗反应的基础，为暗反
应提供[H]和ATP，暗反应为光反
应提供ADP和Pi 。
(14CH2O)
年代 1648 1771 1779
1845 1864 1941 20世纪40代
科学家
海尔蒙特 普利斯特利 英格豪斯
R.梅耶 萨克斯 鲁宾 卡门 卡尔文
结论
植物增重来自水
植物可以更新空气
只有在光照下只有绿叶才可以更 新空气 植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
光合作用的探究历程和过程
“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
厉！
教师寄语:
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!
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？ 不是直接反应的
光合作用（一）
光合作用的探究历程
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。
植物生长所需要的物质来自哪里？
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。
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。
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课堂练习
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
A．0.20% B．0.48%
C．0.88%
D．0.68% 注：答题请单击选项
恭不不不喜要要要你灰灰灰， 答心心心对，，，了再再再！ 来来再来一一接一次次再次！！！
三、光合作用的过程：
回归课本,知识整合
1.光反应和暗反应的区别
项目 光反应阶段
暗反应阶段
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
物质 变化
能量 变化
需光,色素和酶
需多种酶、ATP、[H]
(1) 2H2O 光 4[H]+O2
第10讲 光合作用的探究历程与基本过程
如图是不同材料的色素提取物进行层析后的结果，其中不正确的 是 ( B )
.
如图表示叶绿体色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识 ，以下说法中正确的是( C ) ①类胡萝卜素和叶绿素分布在类囊体薄膜上 ②在晚间用大约550nm波长的绿光照射行道树 ，目的是通过植物光合作用以增加夜间空气 中的氧气浓度 ③据图可知，用白光中450nm左右波长的光比 白光更有利于提高光合作用强度。 ④在层析液中，类胡萝卜素的溶解度大于叶绿素 ⑤土壤中缺乏镁时，420nm~470nm左右波长的光的利用量显著减少 ⑥由550nm波长的光转为670nm波长的光后，叶绿体中C3的量减少 A．①③④⑤ B．②③④⑤ C．①④⑤⑥ D．①②④⑤
H2180
同种植物
H20
考点一：光合作用的探究历程 (一)探究实验的分析 5.卡尔文的实验 结论：
用14C标记14CO2，探明了CO2中的碳在光 合作用中转化成有机物中碳的途径， 该途径称为卡尔文循环。
分析：
①研究方法：放射性同位素标记法。
② CO2中的C进入C3，最后进入（CH2O）。
考点一：光合作用的探究历程
A组 ①氧是由叶绿体释放出来的。 结论： ②叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
好氧细菌 无 空 气 的 曝 光 环 境
水绵 B组
考点一：光合作用的探究历程 (一)探究实验的分析 18O C 18 C0 2 02 2 4.鲁宾和卡门的实验
结论： 产物O2来自原料H2O。
02
第 二 组
第 一 组
分析： ①设置了对照实验，自变量是标记物质不同(H218O和C18O2)，因 变量是O2的放射性情况不同。 ②鲁宾和卡门的同位素标记法可以追踪 CO2和H2O中的C、H、O等 元素在光合作用中的转移途径。
二 第1课时 光合作用的探究历程和过程
暗反应
叶绿体液态基质中 许多酶，不受光限制
短促、以毫微秒计
O2、NADPH、ATP 需光 与温度无直接关系
较缓慢（有机物的合成量取决于暗 反应时间长短）
(CH2O)、H2O、ADP、Pi、C5
不需光，但有光照样能进行
与温度关系密切
1、水的光解 2、ATP的合成 光能 活跃化学能
结论：植物可以更新空气
有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结 果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？
1779年，荷兰的英格豪斯
普利斯特利的实验只有在 阳光照射下才能成功；植物体 只有绿叶才能更新空气。 到1785年，发现了空气的组 成，人们才明确绿叶在光下放出 的是O2，吸收的是CO2。
光 能
反应物、条件、 场所、生成物
CO2＋H2O
光能 叶绿体
（CH2O）＋O2
糖类
2、光合作用的概念：是指绿色植物通过叶
绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成 储存着能量的有机物，并且释放出氧气的 过程。
光
CO2 + H2O
叶绿体
(CH2O) + O2
3、光合作用过程
划分依据:反应过程是否需要光能
光反应 暗反应
二 光合作用的原理和应用
第1课时 光合作用的探究历程和过程
1、说明光合作用的发现历程
2、理解光合作用的过程
思考：你知道光合作用的场所、动力、原料、产物分别 是什么吗？ 场所：叶绿体 原料：二氧化碳 水 动力：光 产物：淀粉 氧气
讨论：光合作用的反应式？
1、光合作用的探究历程
17世纪海尔蒙特栽培的柳 树实验 结论：水分是 植物建造自身 的原料。
第2课时 光合作用的探究历程和过程
气外还有淀粉，同时还证明光是光合作用的必要条件。（自身对照
实验，自变量为光照，因变量为叶片的颜色变化）
思考:（萨克斯的实验） a．为什么对天竺葵先进行暗处理？
黑暗（饥饿）处理 是验证光合作用产 物和验证CO2是光合 作用原料实验的必 需操作。
暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。 b．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
不足：没有考虑到光照的影响。实验缺少空白对照，说服
力不强。
3.1779年，英格豪斯实验结论：
普利斯特利的实验只有在阳光的照射下才能成功；植物体 只有绿叶才能更新污浊的空气。（1785年，由于发现了空
气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸
收的是二氧化碳。） 4.1845年，德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转化 成化学能储存起来。 5.1864年，德国植物学家萨克斯的实验证明：光合作用的产物除氧
物质和B物质的相对分子质量之比是（ C ）
A．1∶2 C．8∶9 B．2∶1 D．9∶8
6.（2012·正定模拟）请按时间先后顺序排列下列事件（ C ） ①德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 ②美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧 气全部来自参加反应的水
③英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气
恩格尔曼 鲁宾 卡门
ห้องสมุดไป่ตู้
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所
光合作用释放的氧来自水
卡尔文
CO2 中的碳转换成有机物的碳的途径
思考：光合作用的反应式 光能 CO2+H2O （CH2O）+O2 叶绿体 1.光合作用的原料：二氧化碳 、水 2.光合作用的产物：有机物、氧气 3.光合作用的条件：光能 4.光合作用的场所：叶绿体
第二课时光合作用探究历程和过程
4.将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件 下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时 叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化 情况依次是( C ) 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
5.某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原 子，14C的转移途径是（ D） A、CO2 叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素 ATP C、CO2 乙醇 糖类 D、CO2 三碳化合物 糖类
6、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的 水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最 先（ D ） A.在植物体内的葡萄糖中发现 B.在植物体内的淀粉中发现 C.在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现 D.在植物体周围的空气中发现
五、化能合成作用
自养生物：能利用环境中的无机物合成有 机物来维持自身的生命活动。
O2
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 和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出 氧气的过程。
光合作用
光合作用的化学反应式：
光
14CO 2
+ H2
18O
(14CH2O) +
18O 2
叶绿体
二、光合作用的过程
光能 (CH2O) +*O2 CO2+H2*O 叶绿体
反应条件： 光能等
1843年 1864年 1880年 1939年
结论： 氧是由 叶绿体 释放出来的， 叶绿体 是光合 作用的场所。 再次证明，光合作用需要 光照 。
五、1880年德国科学家恩格尔曼实验
公元前 3世纪 1648年
1771年
1779年
恩格尔曼在证明了光合作用的放氧部位是叶绿 体后，紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的 光照射水绵临时装片，结果见下图：
5.4 光合作用的探究历程
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==小学201X-2018学年度第一学期新教育实验工作计划小学201X-2018学年度第一学期新教育实验工作计划一、实验理念：以新教育“过一种幸福完整的教育生活”“过一种有滋有味的教育生活”的理念为指导，并将这一理念融入学校各项教育教学工作中去。
结合情境教育，加强新教育儿童课程的开发和推进，努力丰富学生的智力背景；将构筑理想课堂的核心落实在生态课堂和情境课堂，进一步改变课堂生态，提升课堂教学的有效性；通过班级文化的营造，读书活动的开展，良好习惯的养成，全人课程的确立，生命故事的叙述，从而达到师生共同成长的目的。
以精致的学校管理、高效的课堂教学、多样的教育活动促进学生生命灵动、健康地成长，最大限度地彰显学校的三大特色品牌──新教育、生态课堂、情境教育。
二、实验板块：1.儿童课程实践研究⑴晨诵：全校中低年级每周两天晨诵20分钟，要充分利用好校本教材《蝴蝶飞》、《浪花朵朵》、《向着明亮那方》、《仰望天空的颜色》，特别是中高年段，各班级晨诵内容要相对统一，提倡榜样老师根据自身及班级实际，灵活确定晨诵时间及内容。
⑵低段读写绘：一、二年级每班每周一节绘本课，完成1幅读写绘；中高年级每周一节阅读指导课，学生完成1篇，一二年级隔月进行一次绘本教学与阅读教学研讨，隔月举行一次“优秀读写绘作业本”评比展示活动。
优秀作品班级要展示、张贴，推荐发表于校刊、校报等刊物。
⑶全校大阅读：继续做好全校学生的漂流阅读，多形式地开展阅读推广活动，鼓励语文老师开展有特色的班级阅读课程。
（4）书法特色课程：做到“每日一练，每周一贴，每月一评，每年一集。
” “每日一练”：每天午饭后（11:40─12:00），是全校学生的习字时间。
“每周一贴”：每周在学生完成基础的《习字册》练习之上，借助午间习字和写字课时间临写一份硬笔书法“帖子”，“帖子”由学校青年书法家冯宗兵亲自书写、印发。
高中生物PPT课件光合作用的探究历程、光合作用的过程
ATP、 [H] 、多种酶
酶 CO2的固定CO2+C5 →2C 3
酶 酶 合成ATP ADP+Pi → ATP 三碳的还原2C3 → →C H O 光 ATP [H] 6 12 6
光能转换成活跃的化学能 （ATP中）
活跃的化学能变成稳 定的化学能
光反应为暗反应提供[H]和ATP
暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP 提供原料
（1）光反应的产物：O2、[H]、ATP，其中[H]、
ATP提供暗反应所需。
（2）光反应与暗反应关系:
① 光反应要在类囊体膜上有光下进行,为暗反应提供
[H]和ATP
② 暗反应在叶绿体基质中有光或无光下都能进行,
消耗了光反应的产物,促进光反应的进行
将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。 如果将环境中CO2含量突然降至极低水平，此时叶肉细 胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次 是（ C ） 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
三、当堂测练
1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是
（ B）
A.[H] B.C5化合物 C.ATP D.CO2
2、与光合作用光反应有关的是（ A） ①H2O ②ATP ③ADP ④CO2 D.①③④
A.①②③ B.②③④ C.①②④
3.对某植株作如下处理：（甲）持续光照10min；（
乙）光照5s再黑暗处理5s，连续交替进行20min。若
第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 第2课时 光合作用的 探究历程、光合作用的过程
一、光合作用的探究历程
1、海尔蒙特实验 2、普利斯特利实验（1771年） 3、1779年，荷兰的英格豪斯 4、1864年，德国萨克斯实验 5、恩格尔曼水绵实验（1880年） 6、美国鲁宾和卡门实验（1939年） 7、卡尔文循环
光合作用的探究历程和色素的提取
光合作用的探究历程和色素的提取光合作用是指植物将光能转化为化学能的过程，这一生物过程的探究历程可以追溯到17世纪。
同时，色素的提取也是在这个过程中被发现和研究的重要内容。
光合作用最早的研究可以追溯到英国科学家约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley）和瑞典医生卡尔·威尔希尔（Carl Wilhelm Scheele）在18世纪的实验。
普里斯特利是第一个发现植物对光的反应的科学家之一、他的实验表明，当绿色植物处于光照下时，它们可以产生氧气，从而使燃烧更为剧烈。
后来，瑞典科学家奥伯·欧尼乌斯（Oberlin Smith）在19世纪中叶对光合作用进行了进一步的研究。
他发现，光合作用只能在植物叶绿素的存在下进行。
他认为叶绿素是光合作用的媒介物质，但他并没有成功地将叶绿素提取出来。
叶绿素的提取研究开始于20世纪初的瑞士化学家理查德·威廉姆森（Richard Willstätter）。
他发现叶绿素是由生物体中的可溶性色素组成的。
威廉姆森成功地提取了叶绿素，并对其进行了详细的研究。
在20世纪40年代，美国研究者罗宾·希尔（Robin Hill）开展了光合作用的研究，并发现了叶绿素分子在光和二氧化碳存在下产生的暂时电流。
这是对光合作用生化过程的重要发现，进一步揭示了光能如何转化为化学能。
在20世纪中叶，日本研究者山中敏（Tsunetaka Yamanashi）成功分离了叶绿素和类叶绿素。
他提取出的叶绿素被用于进一步研究，揭示了光合作用的分子机制。
随着技术的进步和研究方法的发展，科学家们对光合作用的了解和对色素的提取有了更深入的研究。
现代科学家使用各种化学和物理技术，如高效液相色谱法（HPLC）和质谱法（Mass Spectrometry），来分离和鉴定植物色素。
例如，气相色谱法（GC）和液相色谱法（LC）被广泛用于叶绿素的分离和定量。
总的来说，光合作用的探究历程经历了几个重要的阶段，从最早的发现到现代科学对其分子机制的深入研究。
光合作用的探究历程
总反应式：
光能
CO2 + H2O 叶绿体
（CH2O）+ O2
3、光合作用的过程
2H2O
O2
可见光
光解
吸收 色素分子
酶
4[H]
ATP
酶
ADP+Pi
2C3
还原
多种酶
固定 CO2 C5
C6H12O6+H2O
光反应
暗反应
光能、酶
6CO2+12H2O 叶绿体
C6H12O6+6H2O+6O2
原子转移？夜幕一降临，光合作用即停止？
同时证明：光合作用的进行需要光照条件 实验变量：有无光照
3、1880年，美国科学家恩格尔曼曼实验
水绵：丝状绿藻，淡水生活，细胞长筒状，
材料： 只有一个带极状叶绿体，螺旋排列在细胞中。
好氧细菌：进行有氧呼吸，对氧敏感,
细
光 束
黑暗中
光照下
现象：好氧细菌集中在叶绿体的受光部位。
为什么好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位的周围？
（一）：
C18O2
（二）：
O2
CO2
18O2
H2O
H218O
绿藻
绿藻
你找到答案了吗？……
光合作用释放的O2全部来自于参与反应的H2O
5、20世纪40年代美国科学家卡尔文实验
最终探明：
CO2中的碳在光合作用中转化成有机 物中碳的途径，即卡尔文循环
通过对以上四个实验的分析，你能对光 合作用下一个定义了吗？……
（2）曲线a表示的化合物是__C_3__，在CO2浓度降低时，其 量迅速下降的原因是：_固__定__过__程_减__慢__，___C_3_形__成__量__减__少___； ____而__C_3_还__原__过__程__仍__在__进__行___。
光合作用的探究历程与基本过程
光合作用的探究历程与基本过程光合作用是通过植物绿色器官，叶绿体中的叶绿素，利用太阳光的能量将二氧化碳和水转化为有机物质（如葡萄糖）和释放氧气的过程。
光合作用是地球上最重要的生物化学过程之一，能够维持地球上大部分生物的生存。
光合作用的历程可以追溯到17世纪荷兰微生物学家Antoine van Leeuwenhoek的观察。
他注意到在阳光下，水蕨植物的叶片产生了氧气泡，推测可能是阳光促使植物摄取了空气中的养分。
然而，直到1779年，荷兰医生Jan Ingenhousz从实验证明了植物只在受到阳光照射时释放氧气，这是光合作用的关键过程。
在19世纪初，瑞士植物学家Nicolas Theodore de Saussure通过一系列实验证明了光合作用的化学成分和元素变化。
他发现光合作用包括光合糖合成和水分解两个基本过程。
光合糖合成是指光合作用中的光反应，其中光能转化为化学能，并用于将二氧化碳转化为有机物质。
而水分解是指光合作用中的暗反应，其中光能储存在化学键中，并被用来将二氧化碳按照一定比例转化为葡萄糖。
20世纪初，德国生物化学家Melvin Calvin通过放射性同位素示踪技术，阐明了光合作用的化学途径，被认为是光合作用研究的一大突破。
他通过使用碳14同位素标记二氧化碳和葡萄糖，揭示了光合作用的详细过程。
他的实验证明了光合作用发生在叶绿体中的葡萄糖和光还原产物的化学途径，以及暗反应中碳元素的转化。
除了上述的探究历程外，近年来还有一些研究展示了光合作用进一步的细节过程和调控机制。
例如，美国植物生物学家Elizabeth Blackburn发现了一种光合作用关键酶Telomerase的活性调控，推测这种调控机制能够帮助植物在不同光照条件下更有效地进行光合作用。
此外，研究人员还发现了一些涉及光合作用的其他生物学过程，如光合作用与植物免疫系统之间的关系。
总的来说，光合作用的探究历程经历了几个重要的突破和发现，逐步揭示了光合作用的基本过程和化学机制。
光合作用的探究历程结论
二，光合作用的完整单位——叶绿体
4
1 2 3
其中基粒是由一个个囊状结构堆叠而成，称为类囊体 吸收光能的色素分布在？ 类囊体的薄膜上 思考：叶绿体中的色素能吸收光能，是不是叶绿体只能 吸收光能？有没有其他功能？
结论：植物可以更新空气
4、1779年，荷兰 英格豪斯的实验
A组 B组
结论：只有在实光验照重下复只了有5绿00叶多才次可以更新空气
1785年，发现了空气的组成， 科学家在明确绿叶在光下放出的 气体是氧气，吸收的是二氧化碳
5、 1845年，德国的科学家梅耶 指出：植物光合作用时，把光能 转换成化学能储存起来。
02
第
一
组
H2180
第
H20
二 组
光合作用产生的O2来自于H2O。 光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
光合作用产生的有机
物又是怎样合成的呢？
20世纪40年代，美国科 学家卡尔文利用放射性 同位素14C标记的14CO2做 实验研究这一问题。最 终探明CO2中的碳在光合 作用中转化成有机物中 1961年诺贝 的碳的途径，这一途径 尔化学奖得主 称为卡尔文循环。
随着技术的进步，人们发现了放射性 同位素，利用放射性同位素做示踪原 子，为解决氧气是来自水还是二氧化 碳提供了技术手段。1939年，美国的 科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法, 用18O做示踪原子，对光合作用的产物 氧气中氧的来源进行了探究。
美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
C02
1802
C18O2
年代 1771 1779 1845 1864 1880 1939 20世纪40代
科学家
普利斯特利 英格豪斯
R.梅耶
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提示
不对，植物更新空气的前提是光合速率大于呼吸速
率，即净光合＞0，倘若光照强度不够充分(在光补偿点以 下 ) ，则植物不但不能更新空气，反而会使空气变得更混 浊。
基础回顾
考点探究
三、光合作用的过程
1．完善光合作用过程
基础回顾
考点探究
2．写出光合作用的总反应式并标出各元素的来源和去向
基础回顾
考点探究
基础回顾 考点探究
的放氧部位和光合强度。 答案
考点二
光合作用的过程
[典例引领]
【典例 1】 (2014·课标Ⅰ， 2)正常生长的绿藻，照光培养一 段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的 叶绿体内不可能发生的现象是
(
A．O2的产生停止 C．ATP/ADP比值下降 B．CO2的固定加快
)
D．NADPH/NADP＋比值下降
(
)
基础回顾
考点探究
A．光合作用产生淀粉，场所是叶绿体 B．光合作用产生氧气，场所是叶绿体
C．光合作用产生淀粉，需要水和光照
D．光合作用产生氧气，需要二氧化碳 解析 恩格尔曼选用水绵和好氧细菌作实验材料的好处：水
绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布 在细胞中，便于观察和分析研究；利用好氧细菌的代谢特点，
没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是
(
基础回顾
)
考点探究
A．a、b和d C．c、d和 e
B．a、c和e D．b、c和e
基础回顾
考点探究
解析
绿色植物光合作用合成淀粉，淀粉遇碘变蓝。 a 侧黄
白色，没有叶绿素，特别是没有叶绿素 a，不能进行光合作 用， b侧有叶绿体和光，能进行光合作用， c 、 e 遮光，不能
合作用变化不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围好
氧细菌分布无显著变化。
基础回顾
考点探究
二、光合作用的探究历程(连一连)
基础回顾
考点探究
答案
①—A—b
②—C—a
③—E—e
④—D—c
⑤—B—d
基础回顾
考点探究
深度思考 英格豪斯认为普利斯特利的实验只有在光下才能成功，则 只要有光照，植物一定能更新空气，对吗？
(3)萨克斯实验：①对照类型为自身对照，自变量为光的有无，
因变量为颜色变化 (有无淀粉生成 )，实验组是遮光处理组， 对照组为曝光处理组。 ②该实验的关键是要进行饥饿处理，以使叶片中的营养物质 消耗掉，增强实验的说服力。
基础回顾 考点探究
(4)恩格尔曼实验中 ① 将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中 光线和 O2 的影响。 ②设置细光束和好氧菌的好处：能够准确判断出水绵细胞中产 生氧气的部位。 (5)鲁宾和卡门实验中 ①应用同位素标记法追踪 CO2 和 H2O 中的 O 元素在光合作用 中的转移途径。
浅绿 13.6(100%) 826(100%) 绿 20.3(149%) 768(93%)
深绿 28.4(209%) 752(91%)
基础回顾
考点探究
注：括号内的百分数以强光照的数据作为参照 (1)CO2以________方式进入叶绿体后，与________结合而被 固定，固定产物的还原需要光反应提供的________。
(2)结构 外表：① 双层膜 ② 基质 ：含有与 暗反应 有关的酶 内部③ 基粒 ：由类囊体堆叠而成，分布有 色素 和与 光反应 有关的酶 决定 (3)功能：叶绿体是进行 光合作用 结论证明 (4)恩格尔曼的实验：好氧细菌集中分布于 叶绿体 被光束照射 的部位
光合速率相对下降。为适应弱光环境，柑橘叶合成
更多叶绿素来增强吸收光的能力，以合成相对较多
的有机物，有利于叶的生长，故最后发生改变的是
平均叶面积。
基础回顾 考点探究
答案
(1)自由扩散
五碳化合物
[H]/NADPH和ATP
(2)增加叶面积
提高叶绿素含量
(3)较少 较少
净光合速率
叶面积
基础回顾
考点探究
(1)比较光反应与暗反应
基础回顾
考点探究
752×28.4×100＝2 135 680(个)；强光下单位时间内 平均每片叶CO2吸收量为4.33×13.6×10－4＝5.9× 10－3(μmol)，弱光下单位时间内平均每片叶CO2吸
收量为3.87×28.4×10－4＝1.1×10－2(μmol)，对强
光下生长的柑橘适度遮阴，柑橘的光反应强度降低，
比较
项目 实质
光反应
暗反应
光能转换为化学能，并放 同化CO2形成有机物
出 O2 (酶促反应) 较缓慢
时间 短促，以微秒计 条件
色素、光、酶、水、ADP、 多种酶、ATP、[H]、 Pi 在叶绿体内的类囊体薄膜 上进行 CO2、C5 在叶绿体基质中进行
基础回顾 考点探究
场所
(1)水的光解： 物质 转化 光 2H2O― ― → 4[H]＋O2； (2)ATP 的合成： 酶 ADP＋Pi＋能量― ― → ATP 能量 转化 关系
进行光合作用，d侧有叶绿素和光，能进行光合作用。
答案 B
基础回顾
考点探究
思维发散
图中哪两处对照可证明光合作用需要光？
哪两处对照可证明光合作用必须有叶绿体？ 提示 (1) 图中 d(b) 与 e 对照，其单一变量为有无光照，结果
d(b)部位经碘液检测显示蓝色，e部位不显示蓝色，表明光合
作用制造淀粉必须有“光”。 (2)图中a与d(或b)对照，其单一变量为叶绿体有无，结果d(b) 部位经碘液检测显示蓝色， a 部位不显示蓝色，表明光合作 用制造淀粉，必须有“叶绿体”。
基础回顾
考点探究
3．判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)在诱导菊花茎段形成幼苗的过程中不会同时发生光能的吸 收与转化(2013·四川高考) ( ) (2) 在 95% 乙 醇 中 加 入 无 水 Na2CO3 后 可 提 高 色 素 的 溶 解 度 (2013·重庆高考) ( ) (3)利用纸层析法可分离4种叶绿体色素(2012·海南高考) ( ) (4)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光(2012·海南高考) ( ) (5)液泡中色素吸收的光能用于光合作用(2011·海南高考) ( ) (6)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生(2011·浙江高考) ( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)×
光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是________，最
后发生改变的是________。
基础回顾 考点探究
解析
(1)CO2等气体是以自由扩散的方式进入叶绿体，进入
叶绿体的CO2首先与C5结合生成C3，C3的还原需要光反应提 供ATP和[H]。(2)据题中表格数据可知，在弱光下，柑橘的 叶色加深，平均叶面积增大，气孔密度变小。故柑橘通过增 加叶绿素含量和增大叶面积来适应弱光环境。(3)分析表格数 据可知，强光下平均每片叶的气孔总数为13.6×826×100＝ 1 123 360(个)，弱光下平均每片叶的气孔总数为
基础回顾
考点探究
解析
用黑布将培养瓶罩上，光反应停止，氧气的产生停止，
A项正确；同时ATP的生成减少，ADP积累，使ATP/ADP比 值 下 降 ， NADPH([H]) 的 产 生 减 少 ， NADP ＋ 积 累 ，
NADPH/NADP＋ 比值下降， C、 D项正确；光反应停止后，
[H] 和 ATP 的产生减少，导致暗反应 C3 的还原速度减慢， C3 在叶绿体内积累导致CO2的固定减慢，B项错误。 答案 B
(2)在弱光下，柑橘通过________和________来吸收更多的光
能，以适应弱光环境。 (3) 与 弱 光 下 相 比 ， 强 光 下 柑 橘 平 均 每 片 叶 的 气 孔 总 数 ________ ，单位时间内平均每片叶 CO2 吸收量 __________ 。 对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观察叶色、叶面积和净
基础回顾 考点探究
2.如图是恩格尔曼实验装置改装示意图，光线先通过三棱镜 再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵，一段时间
后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，请分析其原因。
基础回顾
考点探究
提示
三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收
红光和蓝紫光，故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照 射到水绵上的光，没有红光和蓝紫光，使水绵不同部分的光
基础回顾 考点探究
光合作用的过程“一、二、三、四”
基础回顾
考点探究
考点一
光合作用的探究历程
[典例引领]
【典例1】 (2013· 海南高考)某植物叶片不同部位的颜色不同， 将该植物在黑暗中放置48 h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面， 如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘 染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的
深度思考
(1) 光反应中光能转化成的活跃化学能仅贮存于 ATP 中 吗？ (2)光反应产生的[H]与细胞呼吸产生的[H]是否为同一类物 质？
(3)暗反应为光反应提供了哪些物质？
提示 (1)不是，除ATP外，还贮存于[H]中。 (2) 光反应产生的 [H] 为 NADPH( 还原型辅酶Ⅱ)，细胞呼吸 产生的[H]为NADH(还原型辅酶Ⅰ)。 (3)ADP、Pi等。
基础回顾
考点探究
【典例2】 (2014·广东理综，26)观测不同光照条件下生长的 柑橘，结果见下表。请回答下列问题：
光照 强度 强 中 弱
叶色
平均叶面 积/cm2
气孔密度 净光合速率 个· mm－2 μmol CO2· m－2· s－1 4.33(100%) 4.17(96%) 3.87(89%)
通过对好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水