光合作用探究历程
光合作用的探究历程
17世纪40年代海尔蒙特(荷兰) 17世纪40年代海尔蒙特(荷兰) 世纪40年代海尔蒙特 栽培的柳树实验
结论：水分是植物 结论：水分是植物 建造自身的原料。 建造自身的原料。 原料
不足：没有考虑到空气 不足： 对光合作用的影响。 对光合作用的影响。 柳树增重74.47kg 柳树增重74.47kg 74.47 土壤减少0.06kg 土壤减少0.06kg 0.06
A
CO2
B
H2O
H218O
教材分析
光合作用在整个第五章乃至整个高中教材中处于重要地位， 光合作用在整个第五章乃至整个高中教材中处于重要地位，光合作用的探究历程中 的经典实验，在一定程度上反映了科学探究的一般方法，引导学生分析整个探究历程， 的经典实验，在一定程度上反映了科学探究的一般方法，引导学生分析整个探究历程， 进行科学方法的训练和科学素养的培养。 进行科学方法的训练和科学素养的培养。
隔绝空气 黑暗环境 用极细光 束照射
完全暴露 在光下
结论：场所是叶绿体,产物是氧气 结论：场所是叶绿体,产物是氧气 叶绿体
整理资料
水分是植物建造自身的原料。 水分是植物建造自身的原料。 是植物建造自身的原料 植物体只有绿叶在阳光照射下才能更新空气 植物体只有绿叶在阳光照射下才能更新空气 绿叶 下才能 叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2 叶在光下放出的是O 吸收的是CO
1779年 1779年，荷兰的英格豪斯
500多次植物更新空气的 多次植物更新空气的 实验，有何新发现？ 实验，有何新发现？
普利斯特利的实 验只有在阳光照射 阳光照射下 验只有在阳光照射下 才能成功； 才能成功；植物体只 绿叶才能更新空气。 有绿叶才能更新空气。 才能更新空气
植物吸收和释放的气体分别是什么？ 植物吸收和释放的气体分别是什么？
光合作用探究历程
光合作用的发现历程以时间为顺序，以光合作用总反应式为线索：(一)直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料。
(二)1771年：普利斯特利：结论：植物可以更新空气（光合作用中有气体的变化）不足：没有注意到光和植物的状态（绿叶）这两个无关变量(三)1779年：英格豪斯贡献：1.证明了光合作用需要光2.证明了绿叶才是光合作用的器官(四)1785年：化学家贡献：证明了光合作用吸收的是二氧化碳，释放的是氧气(五)1804年：法国的索叙尔通过定量研究进一步证实：二氧化碳和水是植物生长的原料。
(六)1845年：梅耶贡献：依据能量转化与守恒定律，从理论上证明了光合作用将光能转化为化学能(七)1864年：萨克斯贡献：证明了光合作用可以产生淀粉自变量：光因变量：光合作用产生的淀粉无关变量：光合色素，叶片中原有的淀粉(八)1880年：恩格尔曼1.实验一：贡献：证明了光合作用的场所是叶绿体巧妙之处：①选材：水绵细胞具有单一的大型带状叶绿体，不随细胞质基质流动，便于观察②用极细的光束照射，以形成有光和无光区域的对照③用好氧菌来指示氧气的释放程度，便于观察实验的严密之处：没有空气的黑暗环境2.实验二：贡献：证明了光合作用效率最高的光是红光和蓝光(九)1939年：鲁宾、卡门贡献：证明了光合作用释放的氧气全部来自于水方法：同位素标记法(十)20世纪40年代：卡尔文贡献：揭示了暗反应中碳的转移途径，即卡尔文循环对照实验和对比实验1.实验结果已知的组或不做任何处理的组或天然状态下的组，为对照组；2.实验结果未知的组或在对照组的基础上人为进行处理了的组，为实验组；3.对照实验既有对照组又有实验组；4.每一组的结果都未知，各组间通过设置不同的单一自变量来实现实验目的，称为对比实验；5.对比实验的各组均为实验组，无明显的对照组，但也可以说各组之间相互对照；6.对比实验一定为探究性实验，验证性实验一定为对照实验。
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。
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。
课时光合作用的探究历程和过程课件.ppt
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
课时光合作用的探究历程和过程课 件
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：
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
(2)ADP+Pi +光能 酶 ATP
CO2的固定：CO2+C5 酶 2C3
[H] 酶
C3的还原：2C3
(CH2O ) +C5
ATP
ADP+Pi
光能转变为活泼的化 学能，储存在ATP中
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
哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分 为几个阶段？
全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应 两个阶段
课时光合作用的探究历程和过程课 件
四、光合作用的过程 O2
H2O
①水的光解 [H] 供氢
课时光合作用的探究历程和过程课 件
应用——提高农作物产量的措施
延长光合作用时间
提高复种指数（轮作） 温室中人工光照
增加光能利用率
增加光合作用面积
合理密植 间作套种
提高光合作用效率
控制光照强弱
阴生植物 阳生植物
控制光质
红光和蓝紫光
光合作用的探究历程
180
2
02
第 一 组
H2180
H20
第 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？
光合作用氧气来源的探究（１８３９年）
返回
美国卡尔文
用14C标记14CO2，供小球藻 进行光合作用，探明了 CO2中的C的去向，称为卡 尔文循环。
年代 1664
科学家
海尔蒙特
结论
光 能
德国 梅耶
化 学 能
储存在什 么物质中？
1864年，德国萨克斯实验
黑暗处理 一昼夜 让一张叶片一半 曝光一半遮光
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。
绿叶在光下制造淀粉
光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？
1864年，萨克斯(德)的实验
一半遮光
一半曝光
Байду номын сангаас
晴天24小时内光合作用情况
光饱和点
光补偿点
环境因素对光合速率的综合影响
光 合 速 率
较高光强度 较低光强度
0
A
B
CO2浓度
环境因素对光合速率的综合影响
CO2的吸收量 CO2的释放量
A（光补偿点）
B（光饱和点）
光强度
若降低环境中CO2浓度，图中A点、B点将会如何移动？
☆光合作用强度小于呼吸作用强度
真光合速率－呼吸速率=净光合速率
☆光合作用与呼吸作用强度相等
☆☆光合作用强度大于呼吸作用强度
☆☆☆光合作用强度小于呼吸作用强度
CO2
吸 收 D
C
净光合速率
黑暗中 呼吸作 用强度
CO2
光合作用的探究历程
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
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是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法探明了光合作用产物中的碳来自反应物中的二氧化碳(卡尔文循环)。
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
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是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法探明了光合作用产物中的碳来自反应物中的二氧化碳(卡尔文循环)。
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
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是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
光合作用的探究历程
2C3 + [H]
酶 ATP
(CH2O) + C5
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H 2O 光 B F CO2 G J I
A
C
D
E+Pi
H
水 色素 Ｏ2 ①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。 基质 [H] ②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用 暗反应用作还原剂，还原C 于____________________ 3。 色素吸收 的光能 ATP ③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______ C3化合物 糖类 ④图中G________,F是__________,J是_____________ C5化合物 光反应 [H]和ATP ⑤图中的H表示_______， H为I提供__________
能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
类囊体膜
H2O
O2
[H]
酶
Pi ＋ADP
ATP
2、暗反应阶段
CO2的 固定 CO2
2C3
叶绿体基质 多种酶
C 3的 还原
卡尔文循环
C5 （CH2O)
【小结】
条件： 场所： [H] 、ATP、酶 叶绿体的基质中 CO2的固定：CO2＋C5
酶
物质变化：
2C3 (CH2O)
光能利用率
光合作用效率
1、控制光照强度 2、适当补充CO2 3、适宜的温度 4、矿质元素（ 合理施肥） 5、水（ 合理灌溉）
(四)、化能合成作用
1、化能合成作用：
少数菌类利用体外环境中某些无机物氧化 时释放的能量来制造有机物。
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
光合作用探究历程
光合作用探究历程光合作用是地球上一种至关重要的生物化学过程，它能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气。
这个过程对维持大气中的氧气含量、提供养分和能量来源以及维持生物多样性都起着举足轻重的作用。
本文将探究光合作用的历程，从其起源、重要发现到深入研究等方面进行论述。
1. 光合作用的起源光合作用最早起源于约35亿年前的地球上的原始生物，这些生物利用光能进行自养生长。
起初，光合作用并不完善，只能在无氧环境下进行，产生的氧气无法排出。
然而，随着地球大气中氧气含量的逐渐增加，光合作用也得以持续发展和改进。
2. 光合作用的重要发现光合作用的重要性在18世纪和19世纪得以逐渐揭示。
著名的科学家约瑟夫·普里斯特利发现植物在光照下能够产生氧气，并可以将二氧化碳转化为有机物。
这项发现被认为是现代光合作用研究的开端。
随后，众多科学家如詹姆斯·伊恩·希尔、罗宾·海尔、鲁道夫·马格努斯等陆续对光合作用的化学过程以及相关的生物分子机制进行了进一步研究和发现，为后续的光合作用研究打下了坚实的基础。
3. 光合作用的深入研究随着科技的不断进步，对光合作用的研究也得到了显著推进。
通过光合作用相关蛋白复合体的结晶、酶的解析以及光合膜的结构分析，科学家们逐渐揭示了光合作用的分子机制和能量转换过程。
光合作用的核心是叶绿素分子的光合反应中心，它能够吸收太阳能并将其转化为化学能，进而催化二氧化碳的还原和水的氧化反应。
光合作用还涉及到一系列辅助色素和蛋白质分子，它们协同工作保证了光能的高效利用。
4. 光合作用在生态系统中的作用光合作用不仅在维持植物的生长和发育中起着核心作用，也在整个生态系统的运作中发挥着关键作用。
通过将二氧化碳转化为有机物，光合作用为其他生物提供了养分来源。
同时，光合作用还能够释放出氧气，维持大气中的氧气含量，为动物呼吸提供必需的氧气。
光合作用还通过能量的流动和化学能的储存，维持了生物圈中的能量平衡，维持了生物多样性和生态系统的稳定性。
光合作用的探索历程
光合作用的定义
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和 H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。
反应物、条件、场所、生成物
CO2＋H2O
光能 叶绿体
（CH2O）＋O2
科学是没有国界的，但科学家 是有国界的，昨日的普里斯特利 ， 英格豪斯→今日的你→明日的？
小试牛刀
1.下列有关科学家的经典研究中，采取了同位素标 记法的是( ) ①恩格尔曼发现光合作用的部位 ②证明植物进 行光合作用时光能转换为化学能 ③鲁宾和卡门 证明光合作用释放的O2 ④ CO2的固定过程中碳 元素的转移途径 ⑤分泌蛋白的合成与运输—— 证明细胞器之间的协调配合 A.①③④ B.②④⑤ C.①②④⑤ D.③④⑤
1. 1771年普利斯特利的实验
甲
乙
讨论时间
1、普利斯特利实验结论是什么?
植物可以更新空气的成分
2、 为什么他的实验有时成功，有时失败， 试想一下可能的原因是什么？
光的有无
2. 1779年英格豪斯实验的实验
甲
乙
讨论时间
英格豪斯实验结论是什么?
植物的绿叶只有在光下才能更新空气的成分
乘着化学、物理学的翅膀，光合作用的探究历程进一步加快
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。
3 德国 梅耶
光 能
化 学 能
储存在什 么物质中？
4.1864年萨克斯的实验
文本探究
探究萨克斯实验过程
清水 酒精
48小时 深度挖掘
1 为什么对天竺葵进行暗处理？ 2 为什么一半曝光，一半遮光？
3 实验结果是什么？
小组抢答
大树不喝“牛奶”， 不吃“面包”，它是 怎么样长大的呢？
光合作用探究历程
光合作用探究历程光合作用探究历程一、光合作用的发现光合作用是植物、藻类和某些细菌通过吸收太阳光能，利用二氧化碳和水合成有机物质的过程。
这个重要的生物化学过程在植物生命活动中起着至关重要的作用。
然而，这个过程是如何被科学界发现和揭示的呢？早在17世纪，荷兰科学家范·豪斯汀就开始了对植物生长的研究。
他观察到植物在光照下可以生长，而在黑暗中则不能。
这表明植物的生长与光照有关。
随后，在18世纪，法国科学家拉普拉斯和拉瓦锡进一步探讨了光合作用过程中物质和能量的转化。
拉瓦锡提出，植物在光合作用中吸收了二氧化碳和水，并释放出氧气。
到了19世纪，英国科学家达尔文对光合作用进行了更深入的研究。
他发现，光合作用是植物中的叶绿体通过吸收太阳光能而进行的。
这一重要发现为后来的光合作用研究奠定了基础。
二、光合作用的过程光合作用是一个复杂的生物化学过程，可以分为三个主要阶段：光反应、暗反应和产物运输。
1.光反应阶段：这一阶段主要发生在叶绿体中，植物通过光合色素吸收太阳光能，并将水分子分解为氧原子和氢离子。
同时，电子从还原型的辅酶Ⅱ传递给氧气，生成高能态的电子和还原型的辅酶Ⅱ。
这一过程释放出的能量用于合成ATP。
2.暗反应阶段：在暗反应阶段，植物利用光反应中生成的ATP和还原型的辅酶Ⅱ，将二氧化碳还原为有机物质，如糖类。
这一过程需要多种酶的参与，包括羧化酶、磷酸二氢酶等。
暗反应生成的有机物质被运输到植物体内的各个部位，供生长发育所需。
3.产物运输阶段：在光合作用过程中生成的有机物质需要通过运输才能到达植物体内的各个部位。
植物体内有一套复杂的运输系统，可以将光合作用生成的有机物质从叶绿体运输到其他部位，以满足生长发育的需要。
三、光合作用的机制光合作用的机制涉及到许多生物化学反应和能量转化过程。
其中最重要的是反应中心的电子转移和伴随的能量变化。
在光反应阶段，光合色素吸收太阳光能后，将电子从水分子中激发到高能态，再传递给氧气生成高能态的电子和还原型的辅酶Ⅱ。
光合作用探究历程
光合作用探究历程光合作用是植物通过光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。
以下是关于光合作用探究历程的一篇1200字以上的文章。
光合作用是一个复杂而精密的生物化学过程，对人类和整个生态系统来说具有极其重要的意义。
在过去的几个世纪里，许多科学家努力探究光合作用的机理和影响因素。
这项研究工作从最早的英国科学家约瑟夫·普里斯特利开始，经历了一系列的发现和突破，最终揭示了光合作用的机制。
约瑟夫·普里斯特利是第一个系统地研究光合作用的科学家。
在1771年，他进行了一系列关于植物产生氧气的实验。
他发现，当植物受到光的照射时，它们能够释放出氧气。
这个发现打破了当时对植物呼吸理论的认识，引起了科学界的广泛关注。
普里斯特利的实验奠定了光合作用研究的基础，使科学家们开始深入探究光合作用的机制。
随后的几十年里，科学家们通过一系列的实验证实了光合作用的主要产物是氧气和葡萄糖。
他们还发现了光合作用的两个阶段：光反应和暗反应。
光反应发生在叶绿体的脊片中，通过光能驱动产生氧气和ATP。
暗反应发生在叶绿体的基质中，将CO2转化为葡萄糖。
这些发现帮助科学家们更好地理解了光合作用的机制。
在20世纪初，德国化学家奥托·沃系曼确定了光合作用的化学公式。
他发现，光合作用的化学反应可以用简单的公式化表示。
这个发现使光合作用的研究进入了一个新的阶段。
科学家们开始探究光合作用的详细机理和影响因素。
在20世纪下半叶，随着技术的进步，科学家们开始运用更加精细的实验方法来研究光合作用。
他们发现，光合作用的速率受到光照强度、温度和二氧化碳浓度的影响。
光照强度越高，光合作用速率越快。
温度对光合作用也有显著影响，但过高或过低的温度会导致光合作用受到抑制。
此外，二氧化碳浓度的变化也会对光合作用的速率产生影响。
这些发现有助于我们更好地了解光合作用在不同环境条件下的表现。
随着分子生物学的迅速发展，科学家们开始运用新的技术手段来研究光合作用。
光合作用探究历程
光能 叶绿体
C6H12O6+ 6H2O + 6O2
原料
条件
产物
CO2
水 浓分 度
光矿温
照
质 元
度
素
CHENLI
15
（1）光照强度对光合速率的影响
在一定实验条件下，测得某植物光合作用速率与光照强度 之间的关系数据如下表：
光照强度
0
1
（千勒克司）
CO2吸收量 -0.2
0
（mol/h）
2
3
4
5
0.2
0.4
CO2
CHENLI
20
（2）、光合作用的计算：
光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表 示
O2的真产正生光量合速＝率O2=的净释(表放观量)＋光呼合吸速作率用+呼的吸耗速O2率量
CO2的消耗量 ＝CO2吸收量＋呼吸作用CO2的产生量
光合作用C6H12O6产生量
＝光合作用C6H12O6积累量＋呼吸 作用C6H12O6消耗量
CHENLI
4
（2）、萨克斯的实验和评价
实验设计： 黑暗中饥饿处理的绿叶→
实验分析：①自变量 光照有无，因变量 叶片的颜色变化
两个关键操作的目的:将叶片在暗处放置几个小 时(即饥饿处理)的目的:消__耗__掉__叶__片__中__的__营__养__物__质___。 遮光处理的目的:_设__置__对__照__实__验__。
第2课时 能量之源——光与光合作用
光合作用的原理
CHENLI
1
学习目标：
1、学会对光合作用探索历程中重要实验的分析 2、掌握光合作用的过程
CHENLI
2
一.光合作用的探究历程
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
光合作用的探究历程关于植物光合作用的研究，早在17世纪初就开始了。
当时，有一位名叫赫尔蒙特的比利时医生就做过这样一个有趣的试验。
他把十分容易生根成活的一段柳树枝条种植在一个大瓦盆里。
在种植之前，他称量了柳树枝条的质量（2.27kg）和瓦盆中干燥沙土的质量（90.8kg）。
此后，只向盆中浇雨水，不再添加其他东西。
5年以后，当赫尔蒙特再次进行称量时，柳树枝条已经长成重达76.86kg的柳树，而瓦盆中干燥沙土的质量仅仅减少了千分之一左右。
柳树增加的质量远远大于土壤减少的质量。
所以，根据这个试验，赫尔蒙特认为，使柳树生长并增加质量的物质，主要来源于雨水，而不是土壤。
这个结论在今天看来虽然并不十分科学和严谨，但是，它开创了人们使用定量的方法来研究生物学的先例，是对生物学研究的一个重要贡献。
[背景材料：海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont），比利时化学家，生物学家，医生。
他在化学理论和实践上都有卓越贡献，从而成为炼金术向近代化学转变时期的代表人物。
他所做的柳树实验也是生物研究上划时代的工作。
海尔蒙特有一个著名的实验，就是把两百磅的土壤烘干称重，然后在土里种下5磅重的柳树种子，收集雨水灌溉；五年后柳树长成169磅3盎司重，土壤再烘干称重，只少了2盎司。
这证明树木的重量增加来自雨水而非土壤。
世界各地生物课本都会提到这一段记载。
接着他继续写道：『根据圣经创世记第一章，上帝创造世界的第一天，就创造了天，创造了地，也创造了水，水一定是非常重要的。
我的柳树实验，是要证明上帝创造世界的第三天，上帝说：『天下的水要聚在一处，使旱地露出来。
』事就这样成了。
上帝说：『地要发生青草和结种子的菜蔬，并结果子的树木，各从其类，果子都包着核。
』事就这样成了。
这件事就是：树木只要有种子，只要有水，就能供给植物生长所需。
』这段记载说明了，海尔蒙特研究柳树实验的动机是为了印证圣经创世记第一章。
这段记载却没被收录在我国的任何一本生物课本里，以致学生看海尔蒙特种了五年的柳树，辛苦地把一堆土弄来弄去，以为他只是单纯地为了科学，而不知这个柳树实验是他对信仰的求证与表白。
光合作用的探究历程
一、光合作用的探究历程
实验一： 实验一：赫尔蒙特实验
图A 图B 图C 图D 干燥土壤 90.8kg 只用纯净的雨 五年后柳树长大 土壤烘干后称重 水浇灌 小柳树 2.25kg
实验前
实验后
变化
土壤干重 90.800kg 90.743kg -0.057kg 柳 树 2.25kg 76.70kg +74.75kg
类囊体膜
H2O
酶
[H] Pi ＋ADP ATP
三碳化合物 2C3
基质
CO2 五碳化合物 C5
CO2的 多种酶 固定
C3 的 还原
糖类
（2）暗反应阶段 ） 场所： 场所： 叶绿体的基质中 条件：多种酶、 条件：多种酶、[H] 、ATP 物质变化： 物质变化：
酶 CO2＋C5 2C3 CO2的固定： 的固定： 2C3 [H] 、 酶 (CH2O) + C5 C3的还原： 的还原： ATP ADP+Pi 糖类
结论：植物在光下产生了淀粉 结论：植物在光下产生了淀粉
鲁宾－ 鲁宾－卡门实验
二、光合作用的探究历程 定义：绿色植物通过叶绿体， 定义：绿色植物通过叶绿体，利用 光能， 光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的 有机物，并放出O 的过程。 有机物，并放出O2的过程。
6CO2+12H2O
光 叶绿体
C6H12O6+H2O+O2
三、光合作用的过程
光反应 暗反应 划分依据: 划分依据:反应过程 是否需要光能
类囊体膜 H2O
酶
[H]
（1）光反应阶段 ）
Pi ＋ADP
ATP
叶绿体内的类囊体膜上 场所： 场所： 条件 ：光、色素、 酶 色素、 光能 [H] + O2 水的光解： 水的光解：H2O 物质变化： 物质变化： 酶 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） 的合成： 的合成 能量（光能） ATP ＋ 能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在 能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中 中
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光合作用的产物除氧外还有淀粉
（3）鲁宾和卡门的实验:
阅读____________。 18O O2 (2)图中的A、B物质分别表示:A:__,B:____ 。 2 (3)在鲁宾和卡门的实验中,用18O标记的物质 H2O或CO 是:________ 。不能同时标记的原因 :_______________ 2 若同时标记H2O和 _____________________________________________ 。 CO2,则不能区分产物O2中的氧元素是来自H2O还是 CO2 光合作用释放的氧气全 (4)鲁宾和卡门的实验结论是:_____________________ 部来自水,而不是二氧化碳 ________________________ 。
（4）、恩格尔曼的实验的设计和评价
恩格尔曼实验
组别 实验材料 A组 水绵和好氧细菌 B组 水绵和好氧细菌
条件 自变量 结论 极细光处理A 组 自变量
结论
无空气、黑暗
光照的有无 光是光合作用的必要条件
无空气、曝光
A组又形成一组对照实验
无
受光部位和未受光部位 叶绿体是光合作用的场所
【探究总结】
光合作用探究历程中的重要结论 (1)植物可以更新空气(普利斯特利)。 (2)证明了光和绿叶在更新空气中不可缺少(英格豪斯)。 (3)叶绿体是进行光合作用的场所(恩格尔曼)。 (4)植物将光能转化为化学能储存起来(梅耶)。 (5)光合作用的产物有淀粉(萨克斯)。 (6)光合作用释放的氧气来自水（鲁宾和卡门）
光反应为暗反应提供ATP和【H】 暗反应为光反应提供ADP、Pi等原料
【巧学助记】 光合作用过程的“一、二、三、四”
三、
1、突然改变光合作用的条件时，ATP、
【H】、C3、C5等物质短时间内如何变 化？请完成下表
2、元素来龙去脉 光合作用完整反应式(计算式)
光能 叶绿体
6CO2+12H2O
C6H12O6+6H2O+6O2
光合作用的原料，产物，场所和条件是什么？你能用一个 反应式表示出来吗?
光能 (CH2O) +*O2 CO2+H2*O 叶绿体
二、 考点二光合作用的基本过程
填写光合作用过程图解
1、光合作用的过程
H2O
光下分解 ATP 叶绿体 酶 色素 ADP+Pi 光反应（叶绿体类囊体薄膜）
O2 2C3
供氢 [H] 供能 酶 （CH2O） 暗反应（叶绿体基质） 还 原 多种酶参 加催化 固定 C5 CO2
第2课时 能量之源——光与光合作用
光合作用的原理
学习目标：
1、学会对光合作用探索历程中重要实验的分析
2、掌握光合作用的过程
限时3分钟 年代 1771 1779
科学家
普利斯特利
英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾 卡门 卡尔文
实验思路
结论
1845
1864 1880 1941
20世纪
40代
1、光合作用探索历程中重要实验分析 （1）、探究普利斯特利的实验设计和实验评价 实验组：密闭玻璃罩+绿色 实验设计： 植物+ 对照组：密闭玻璃罩+？ 蜡烛的燃烧情
A．图甲中，光照强度为b时，光合作用速率等于呼吸作用速率 B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位 的CO2 C．图甲中的c点和图乙中的h点对应 D．图乙中，限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度
CO2 释 A 放 在黑暗中呼吸所放出的CO2即 量 呼吸作用
· B
·
总 光 合 速 率
光照强度
CO2
吸 收
B 0 A c
C1 a C2
A点：黑暗时， b 只进行细胞呼吸 光照强度 O2
区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放
CO2
CO2 吸 收 B 0 A c
C1 a C2
AB段：弱光下， b 光合作用小于细胞呼吸 光照强度
O2 O2
CO2
CO2
CO2 吸 收 0 A B c
C1 a C2 b 光照强度
BC1段：强光下， 光合作用大于细胞呼吸
O2 O2
CO2 CO2
（2）、光合作用的计算：
光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表 示
真正光合速率 = 净(表观)光合速率+呼吸速率 ＝ O 的释放量＋呼吸作用的耗 O2量 2 O2的产生量
CO2的消耗量 ＝CO2吸收量＋呼吸作用CO2的产生量 光合作用C6H12O6产生量 ＝光合作用C6H12O6积累量＋呼吸 作用C6H12O6消耗量
图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时， 单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示水稻 CO2吸收速率与光照强度的关系。有关说法正确的是( )
光 能
2、光反应与暗反应的比较
过程 项目 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 光反应阶段 叶绿体类囊体薄膜上 光、色素、酶 2H2O →O2+4【H】 ADP+P+能量→ATP 暗反应阶段 叶绿体基质 多种酶 CO2+C5→2C3 【H】 ATP
2C3
(CH2O) +C5
光能→活跃化学能
活跃化学能→稳定化学能
在一定实验条件下，测得某植物光合作用速率与光照强度 之间的关系数据如下表：
光照强度 （千勒克司） CO2吸收量 （mol/h） 0 -0.2 1 0 2 0.2 3 0.4 4 0.6 5 0.6
请同学们根据上表的数据 用描点法画出曲线
CO2 吸 收 光补偿点 量
光饱和点 C
·
植物
净 光 速 率
O
实验评价：
况和小鼠生存 自变量： 植物有无 ，因变量 ： 情况 实验结论： 植物可以更新空气
（2）、萨克斯的实验和评价
实验设计： 黑暗中饥饿处理的绿叶→
实验分析：①自变量 光照有无，因变量 叶片的颜色变化 两个关键操作的目的:将叶片在暗处放置几个小 时(即饥饿处理)的目的:_______________________ 消耗掉叶片中的营养物质 。 遮光处理的目的:_____________ 设置对照实验 。 ④实验结论
四、光合作用原理的应用：
1.影响光合速率的环境因素
光合速率(光合强度)：单位时间单位叶面积的光合作用量 （如 释放多少O2、消耗多少CO2、合成多少淀粉） 光能 6CO2 + 12H2O C6H12O6+ 6H2O + 6O2 叶绿体 原料 条件 产物
浓 度
水 分
光 照
矿 质 元 素
温 度
CO2
（1）光照强度对光合速率的影响