光合作用发现的历程
光合作用发现史
光合作用发现史1、早在两千多年前，古希腊著名哲学家亚里士多德认为，植物是由“土壤汁”构成的。
这一观点一直沿用到18世纪中期。
17 世纪上半叶，比利时学者海尔蒙特所做的柳树试验，使他自然而然地相信：柳树生长所需要的物质，来自于浇灌的水。
这个结论首次提出了水参与植物有机物制造，但没有考虑到空气对植物体物质形成的作用。
2、我国明代学者宋应星、英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯也曾指出：植物在生长时主要用空气当养分。
但他们并未用实验证明这一判断。
3、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。
由于普里斯特利所做的这个出色的实验，人们把1771 年定为发现光合作用的年代。
但是，他并没有发现光在植物更新空气中的作用，而是将空气的更新归因于植物的生长。
当时有人重复他的实验，却得到完全相反的结论。
因此这个实验引起人们的关注。
4、1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，得出结论：绿色植物只有在光下才能更新空气。
直到1785年，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。
5、1782年，瑞士牧师吉恩.谢尼伯证实了英格豪斯的发现，并指出植物“净化”空气的活性，除光合作用外，还取决于“所固定的空气”。
6、1804年，瑞士学者索热尔研究植物光合作用过程中，二氧化碳吸收量、有机物生成量、氧气释放量之间的数量关系。
他发现，植物制造的有机物质总量和氧气释放量，远远超过二氧化碳吸收量。
根据实验中除植物、空气和水以外，没有其他物质，他断定光合作用除吸收二氧化碳外，二氧化碳水也是光合作用的反应物。
7、1817年，法国的两位植物学家，佩利蒂欧和卡文陶从叶片中分离出叶绿素。
后来有人证明叶绿素对于光能的吸收、传递和转化起着极为重要的作用。
8、1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。
当时人们用下式表示光合作用：绿色植物CO2 + H2O + 光——→O2 + 有机物质+ 能量9、1864 年，法国植物生理学家鲍辛高特根据阿伏伽德罗定律，精密地测定多种陆生植物，发现它们在进行光合作用时，放出的氧气和吸收的二氧化碳体积的比值接近1。
光合作用的发现历程教学参考
光合作用的发现历程教学参考光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。
其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。
人类认识光合作用只有三百年左右时间，但是植物早在30亿年之前就进化出这一功能，科学家通过观察南罗得西亚石灰岩中原始藻类的构造得到这一结论。
随后经过26亿年的水中生活和4亿年的陆地生活，现代生物进化出现在的光合系统。
两千多年前，人们受到古希腊著名哲学家亚里士多德的影响，认为植物是由“土壤汁”构成的，即植物生长发育所需要的物质完全来自土壤。
然而，1648年比利时医生海尔蒙特通过种植柳树的实验，却得到了意想不到的结果。
他将柳树和土壤称量后种植，五年后发现柳树增重75千克，但是土壤只减少了57克。
海尔蒙特认为柳树的生长物质来自他浇树用的水，但他忽视了植物生长需要空气跟阳光。
不过，这是植物营养研究中第一次定量实验的伟大尝试。
1727年，英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯才提出植物生长要以空气为营养的观点。
而英国的著名化学家约瑟夫.普利斯特里用实验的方法证明了绿色植物从空气中吸收养分。
1771年，英国的普利斯特里发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。
他做了一个有名的实验，把一直点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠也很快死了。
接着他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物能够长时间的活着，蜡烛也没有熄灭。
同样植物和小白鼠在密闭的玻璃罩中也能够正常的活着。
最后他得出结论：植物能够更新蜡烛燃烧和动物呼吸变得污浊的空气。
但是他并没有发现光照的重要性。
由于他的杰出贡献和实验完成与1771年，因此把这一年定为发现光合作用的年份。
但是并不是每次都能成功重复他这一实验，直到1779年，荷兰的植物生理学家英根豪斯发现只有给植物提供足够的光照，植物才能将空气“净化”。
光合作用发现历程
光合作用发现历程
1.1771年，英国科学家普利斯特利通过实验发现植物可以“净化”空气。
2.1864年，德国科学家萨克斯把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光，另
一半遮光，然后用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色，证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。
3.1880年，德国科学家恩吉尔曼用水绵进行光合作用的实验，证明叶绿体
是绿色植物进行光合作用的场所，氧是叶绿体释放出来的。
4.20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究了光合作
用，证明光合作用释放的氧全部来自来水。
光合作用的原理和应用
ATP
4、如图某植物经过暗处理后，其上的叶片再由光照射一 段时间，然后脱色并用碘处理，结果有锡箔覆盖的位置 不变蓝，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色．该实验证明 （C） ①光合作用需要二氧化碳 ②光合作用需要光 ③光 合作用需要叶绿体 ④光合作用放出氧 ⑤光合作用合 成淀粉 Ａ．①② Ｂ．③⑤ Ｃ．②⑤ Ｄ．①③
科学家
普利斯特利 英格豪斯
结论
植物可以更新空气
只有在光照下，绿叶才能更新空气
绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是 二氧化碳 植物在光合作用时把光能转变成了 化学能储存起来 光合作用的产物还有淀粉 氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是 光合作用的场所
1785
1845 1864 1880 1939 20世纪40代 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾 卡门
6、光合作用过程的正确顺序是（ Ｄ）
①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收光能 ④水的光解⑤三碳化合物被还原 A.④③②⑤① B.④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤
7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（ Ｂ ）
Ａ．三碳化合物 Ｃ．［Ｈ］ Ｂ．五碳化合物 Ｄ．氧气
8、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
总结
公元前3世纪，古希腊学 者亚里斯多德提出，植物 生长在土壤里，土壤是构 成植物体的原材料。
1648年海尔蒙特（比利时）实验
干燥土壤90.8kg 小柳树2.25kg
只用雨水浇灌
五年后柳树长大
光合作用发展过程
光合作用发展过程光合作用是地球上生命存在的基础，是植物通过光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
它是一连串复杂的化学反应，经历了漫长的进化过程，才得以形成今天我们所熟知的光合作用。
本文将以人类的视角，详细描述光合作用的发展过程。
在距今约40亿年前的原始地球上，光合作用并不存在。
地球大气层中主要是二氧化碳、氮气和水蒸气等气体，没有氧气的存在。
然而，随着细菌的出现，光合作用也逐渐孕育而生。
最早的光合作用是一种无氧光合作用，即光合细菌利用光合色素直接将光能转化为化学能，产生有机物质。
这种光合作用并不产生氧气，而是以硫化物为电子供体，将二氧化碳还原为有机物质。
这种无氧光合作用是地球上最早的能量来源之一。
随着氧气的积累，地球的大气层逐渐发生了变化。
氧气的释放使得地球的气候和环境发生了巨大的改变，为后续的生命演化创造了条件。
同时，氧气还催化了光合作用的进一步发展。
约20亿年前，光合作用出现了一种重要的突破，即氧化光合作用。
这种光合作用利用光合色素将光能转化为化学能，并产生氧气作为副产物。
氧化光合作用的出现极大地改变了地球的气候和环境，使得氧气逐渐增加到目前大气层中的含量。
氧化光合作用是光合作用的重要进化阶段，它使得植物能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质，并释放出氧气。
这一过程为地球上其他生物提供了丰富的氧气资源，为生命的多样性和繁盛奠定了基础。
随着时间的推移，光合作用进一步演化。
约10亿年前，真核生物出现，植物开始具备了真正意义上的叶绿体，并且光合作用的效率也得到了提高。
这使得植物能够更有效地利用光能，将二氧化碳和水转化为有机物质，为地球上更为复杂的生物系统提供了能量。
如今，光合作用成为地球生态系统中最为重要的化学反应之一。
植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，为自身提供能量，同时也为其他生物提供食物和氧气。
光合作用还能够吸收大量的二氧化碳，缓解全球变暖的问题。
光合作用的发展过程经历了漫长的进化，从最早的无氧光合作用到氧化光合作用，再到如今的高效光合作用。
光合作用的探究历程与基本过程
光合作用是自然界中实现碳循环非常重要的一环，对我们现在生物圈能维持这样的稳定性有着非常重要的作用，那么我们今天就来详细了解一下什么是光合作用，光合作用的过程和实质是什么？一、光合作用的定义光合作用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，并且释放出氧的过程。
发现者：英国科学家普利斯特利二、光合作用的过程1、光反应（1）场所：叶绿体的类囊体上。
（2）条件：光照、色素、酶等。
（3）物质变化：叶绿体利用吸收的光能，将水分解成[H]和O2，同时促成ADP和Pi 发生化学反应，形成ATP。
（4）能量变化：光能转变为ATP中的活跃的化学能。
2、暗反应（1）场所：叶绿体内的基质中。
（2）条件：多种酶参加催化。
（3）物质变化：CO2的固定：CO2与植物体内的C5结合，形成C3；C3的还原：在有关酶的催化作用下，C3接受ATP水解释放的能量并且被还原，经过一系列的变化，形成葡萄糖和C5。
（4）能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中的稳定的化学能。
反应的化学方程式为：6CO2+6H2O---光照+叶绿素---C6H12O6+6O2三、光合作用的实质1、物质上，将无机物转换成有机物2、能量上，将活跃的化学能转化为稳定的化学能四、光合作用中的光的要求光合作用主要靠可见波段的光来进行，波长390-410nm紫光可活跃叶绿体运动;波长600-700nm红光，可增强叶绿体的光合作用;波长500-560nm绿光，会被叶绿体反射和透射，使光合作用下降。
所以，凡是落在这一范围内的光都可以进行光合作用(绿光不好)。
五、植物的光合作用有什么好处1、将光能转变成化学能。
绿色植物在同化二氧化碳的过程中，把太阳光能转变为化学能，并蓄积在形成的有机化合物中。
人类所利用的能源，如煤炭、天然气、木材等都是如今或过去的植物通过光合作用形成的;2、吸收空气中的二氧化碳，释放氧气，这就在一定程度上保证了生物圈中的碳——氧平衡3、光合作用制造的有机物，既为植物的生长发育提供营养物质，也为动物和人提供食物来源;4、光合作用将光能转化并储存在有机物里，为动、植物和人类生命活动提供能量来源;。
光合作用的研究历程
光合作用的研究历程
光合作用是生物界中最重要的能量转化过程之一，它使得植物和一些细菌能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
对光合作用的研究历程可以追溯到18世纪。
在18世纪末，瑞士科学家亨利·德·桑特-伯万提出了光合作用的概念。
他观察到，绿色植物在光照下会释放出氧气，并假设这些植物通过吸收光能将水分解为氢和氧气。
然而，他并没有将光合作用与二氧化碳的转化联系起来。
19世纪，德国植物生理学家朱利叶斯·冯特教授继续研究光合作用，他发现了光合作用的化学反应方程式，并提出了植物中的叶绿素是光合作用的关键物质。
冯特的研究奠定了现代光合作用理论的基础。
20世纪初，美国植物生理学家约翰·麦克尔迪尔和亚瑟·希勒合作进行了一项重要实验，该实验确定了光合作用的光反应和暗反应两个阶段。
麦克尔迪尔和希勒使用了氧气浓度的变化来测量光反应的速率，并发现光合作用是一个光化学过程，产生的氧气来自于水的分解。
随着科技的发展，人们对光合作用的研究也日益深入。
通过利用放
射性同位素示踪技术，科学家们确定了光合作用的具体化学过程，揭示了光合作用的分子机制。
同时，通过基因工程和生物化学技术，科学家们还研究了光合作用调控机制和光合作用相关蛋白质的功能。
如今，对光合作用的研究已经涵盖了从分子水平到生态系统水平的多个层面。
科学家们致力于深入理解光合作用的基本原理，开发新型的光合作用模型和技术，以应对日益严重的能源和环境问题。
光合作用的研究不仅在农业和生物能源领域具有重要意义，也为其他科学领域的发展提供了重要的基础。
光合作用过程
3，光反应的场所在哪里?从结构与功能相适应的观点分析原因？
归纳光反应过程
类囊体薄膜
H2O
光反应阶段
色素
[H]
Pi ＋AD光P反应A阶TP段
条件
光、色素、酶
作用？ 光反应产生的ATP和[H]为暗反应中CO2变为糖 类提供条件
2，CO2性质稳定，需要通过怎样的变化才能变成糖类？绘制过
程？ CO2 固定2C3还原 (CH2O)
C5
ATP [H] C5
条件 场所
归纳暗反应过程
暗反应阶段
[H] 、ATP、酶 叶绿体基质中
物质变化
CO2的固定 CO2+C5 酶→2C3 C3的还原 C3ATP酶、 [H] (CH2O)+C5+H2O
4图中G___C__5 ___,F是_____C__3___,J是___糖__类________ 5图中的H表示__光__反_应__， H为I提供__[_H_]_和_A_T_P__
*6若突然停止光照时，F增——加 ，G—减—少。若停止CO2 的供应F—减—少，G—增—加
光合作用的过程
1，根据光合作用探究历程写出光合作用反应式
2光，反辨认应叶和绿暗体反的应结的⑤构过程，二者之间的关系
①
②
③④
光合作用究竟在叶绿.体
中是如何进行的？
光反应概念构建
资料一：希尔实验
1937 年，罗伯特希尔从绿色植物的叶肉细胞中分离出叶绿体制 成悬浮液，发现在适宜的条件下给以光照，在没有CO2存在的条 件下，放出了02。且该容器内的草酸铁（Fe3+）还被还原成了草 酸亚铁（Fe2+）
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。
光合作用的发现历程
光合作用的发现历程光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化成为有机化合物和氧气的生物化学过程。
光合作用的发现历程始于17世纪初，经历了一系列研究，最终在20世纪初被完全阐明。
下面将详细介绍光合作用的发现历程。
早在公元木纹时期，人们就观察到植物在阳光照射下会生长，并且得到实验证明光是植物生长所必需的。
然而，直到17世纪初，光合作用的本质还不为人们所知。
1648年，荷兰科学家Jan Baptist van Helmont进行了一项著名的实验，他将一棵柳树幼苗种在一固定重量的土壤中，仅给予水作为营养源。
五年后，他惊讶地发现柳树幼苗的体重增加了164磅，而土壤的重量仅增加了2磅。
这个实验被认为是光合作用观念的先驱，但当时并没有对这一观念展开深入的研究。
1779年，Jan Ingenhousz发表了一篇名为《植物生命的新发现》的论文。
他通过实验证明了在阳光下，植物具有释放氧气的能力。
他发现在光照条件下，植物能够释放氧气，而在无光照条件下则反而释放二氧化碳。
他得出的结论是植物只有在光照条件下才能进行光合作用，并产生氧气。
十九世纪初，法国生物学家Joseph Priestley和瑞士化学家Jean Senebier进一步研究了植物对氧气和二氧化碳的利用。
他们发现植物对光的反应是一种顺序性的反应，即先吸收二氧化碳，然后释放氧气。
这一观察为后来的研究奠定了基础。
到了十九世纪末和二十世纪初，德国生物学家和植物生理学家在光合作用的研究中取得了重大突破。
1883年，薄叶片（F.F.Félix Dujardin研究的一种叶状藻类）被发现可以根据光线的强度来改变它的生长方向。
1905年，德国生物学家Einstein首次提出光合作用与光的物理性质之间的关系。
他认为光合作用是通过光子能量的吸收和转换来实现的。
并通过实验证明了光是光合作用所必需的能量源。
1905年，德国生物学家Wilhelm Pfeffer提出了关于光合作用的另一个重要名词，“光合反应”的概念。
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。
光合作用的研究历程
光合作用的研究历程光合作用是地球上生命系统的基础环节，它能将太阳能量转化为生物化学能，支撑着生命系统的运行。
光合作用的研究历程可以追溯到19世纪，随着科学技术的不断发展，人们对光合作用的认识也在不断深化。
一、光合作用的初步探索19世纪初，人们对光合作用还知之甚少，直到1796年英国科学家英格汉姆才提出了植物吸收光能诱发氧气分离的概念，即光合作用。
1838年，瑞典科学家S. E. 塞贝克提出植物在光照下光合作用的本质是水分解，释放出氧气和氢离子，后者进一步被还原形成葡萄糖。
这是光合作用的基本反应方程式，被后来的科学家们所深入研究。
二、光合作用反应路径的探索1905年，德国生物化学家威廉・范特霍夫发现了叶绿素是存在于植物叶片中的绿色色素，具有吸收光子的功能。
这一发现为光合作用的反应路径研究提供了基础，为后续的研究打下了重要基石。
1929年，荷兰生物化学家C. B. van Niel运用化学分析的方法，提出了硫醇菌的光合作用反应路径，指出其产生氧气与碳酸盐还原，与绿色植物产生氧气与水分解的反应途径不同。
他的研究打破了人们对光合作用反应途径的传统观念，为研究生命系统的物质代谢奠定了基础。
三、光合作用机理的探究20世纪中期以来，科学技术的快速发展推动了光合作用机理的深入探究。
1951年，英国生物学家R. Hill测定了用光照射的细胞膜释放氧气时的光谱特性。
这一发现证实了塞贝克的研究成果，使得植物在光照下呼吸能与光合作用发生关联被进一步证实。
1961年，美国科学家Melvin Calvin发表了“碳的路径”实验成果，阐明了植物中一氧化碳化合物和糖类的形成过程。
这是对光合作用机理最深入且完整的解释之一，获得了1961年诺贝尔化学奖。
20世纪后期，人们利用先进的技术手段，如扫描透射电子显微镜、基因导向的重构等，对光合作用的细节机理进行了探究，为人类深入理解生命系统的能量来源提供了基础。
四、光合作用的应用研究随着对光合作用的深入探究，人们逐渐认识到光合作用是一项非常重要的技术手段。
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___。
光合作用的发展历程
光合作用的发展历程
1.17世纪，人们开始注意到植物生长与光的作用有关。
例如，英国
化学家普里斯特利（Joseph Priestley）于1765年发现了植物可以通过光合作用将二氧化碳转化为氧气。
2.18世纪的科学进步促进了对人体器官和过程的了解，特别是植物
的绿色物质、光、二氧化碳和水之间的关系。
3.18世纪后期至19世纪，随着新化学体系的建立和新生物学理论
的兴起，对光合作用的研究逐渐深入。
4.19世纪末至20世纪初，光合作用的氧化还原反应机制和光合作
用的能量转换路径开始受到重视。
5.光合作用研究的重大突破：
6.1932年，英国科学家鲁宾斯坦（Martin Lowry）提出了ATP作为
细胞内能量物质的观点。
7.1934年，美国科学家查默斯戈尔德（Melvin Calvin）领导的团队
研究了暗反应的过程，并揭示了卡尔文循环的存在，从而完善了对光合作用基本过程的认识。
8.20世纪末至21世纪初，光合作用的研究继续深入，特别是在光
合作用过程中如何利用光能的问题上取得了新的进展。
光合作用发现史9.4
7、1997年卡尔文实验
结论：CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳， 这一过程称为卡尔文循环。
14
请同学们回答：
1.光合作用原料、场所、条件、产物各是什么？
试写出反应方程式：
CO2和H2O 、叶绿体、光、（CH2O）和O2
光能
CO2+H2O
(CH2O)+O2
叶绿体
2.在上述基础上请用简洁语言给光合作用下 定义。
在（光照)条件下，在绿色植物的(叶绿体)中, 把(二氧化碳和水)转化为(淀粉同时释放氧气)， 这个过程叫光合作用。
二、叶绿体的结构
叶绿体
分布： 分布在绿色植物的叶肉细胞
形态： 一般呈扁平的椭球形或球形
外膜 透明，有利于光线的透过
内膜
结构
基粒
由类囊体堆叠而成，类囊 体薄膜上含色素和酶
色素 酶
基质 含多种暗反应所必需的酶， 环状DNA和核糖体。
②从对实验环境的把握看：
将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环 境中光线和氧的影响。
③从自变量的操纵看看：
选用极细的光束照射，叶绿体上可分为光多和光少的部 位，相当于一组对比试验
④为了进一步验证实验结果：
进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，进一步验证了 在光照的条件下叶绿体可以释放氧气
恩格尔曼的实验（二）
（1801年，物理上提出能量守恒定律）
4
4.1864年，萨克斯的实验
结论：绿叶光照时进行光合作用合成了淀粉。
（自身对照实验，自变量为光照。）
【思考】（萨克斯的实验）
a．为什么对天竺葵先进行暗处理？ 暗处理是为了将叶片内原有的淀粉耗尽。
b．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？ 一半遮光、一半曝光，是为了进行对照。
光合作用探索历程经典实验的过程及结论
光合作用探索历程经典实验的过程及结论光合作用，这个词一听就觉得很高大上，但其实它和我们每天的生活息息相关。
想想啊，植物就像是天然的“食物工厂”，它们通过光合作用把阳光变成能量，顺便释放出氧气，让我们这些人类得以呼吸，真是太神奇了。
今天我们就来聊聊光合作用的探索历程，尤其是那些经典实验。
保证你听了会感慨：原来科学家们也是一群“傻小子”！让我们回到19世纪，那时候科学家们对光合作用的理解还是一团雾水。
话说，有个叫做约瑟夫·普里斯特利的科学家，简直是个了不起的发明家。
这个家伙用一种叫“啤酒瓶实验”的方法，居然发现植物可以吸收二氧化碳并释放氧气。
嘿，你没听错，就是啤酒瓶！他把点燃的蜡烛放在一个玻璃瓶里，蜡烛没了，结果瓶子里的小鼠也活不久。
然后他把一棵绿叶植物放进去，过了一段时间，奇迹发生了，蜡烛又能燃烧，小鼠又活了！这时候普里斯特利简直乐开了花，他意识到，植物不仅是美丽的装饰，还真是氧气的制造者，真是“天上掉馅饼”的好事。
不过，这还没完。
再说说一个更“猛”的角色，叫做亨利·法拉第，他的实验就像电影情节一样跌宕起伏。
他用叶绿素和光合作用结合，把光能变成化学能，直接把光变成了植物的“食物”。
他的实验方式很简单，找来一些水，照射上阳光，结果水里的气泡不断冒出来。
没错，那就是氧气！这时他心里一定想：我这是在做魔法吗？这光合作用的奥秘，简直就像打开了新世界的大门，让人觉得有点儿像科幻电影。
再然后，时间到了20世纪，科学家们发现了光合作用的细节，简直是一波接一波的“惊喜”。
有位名叫马丁·卡尔文的科学家，他的实验就像是一场侦探追凶的故事。
他通过一系列复杂的实验，发现了光合作用的化学过程，弄清楚了植物是如何把二氧化碳和水变成葡萄糖的。
这个过程就像是植物的“食谱”，每一步都必须严丝合缝。
科学家们用放射性同位素追踪这些化学反应，简直就像在拍一部间谍片，让人看得入迷。
我们不得不提的是现代科技的力量，真是让人叹为观止。
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。
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CO2 吸 收 或 释 放 量
(2) （温度）
呼吸作用
光合作用
0
在一定范围内温度对光合作用的影响
一定范 围内温 度
光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光 合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。
3、温度——影响酶的活性
① 光 合 作 用 是 在 酶 的 催 化 下 进 行 的， 温 度 直 接 影 酶的活性 响 ； ②B点表示： ③BC段表示：
•结论：光合作用释放的O2来自于H2O
20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin) 用14C标记的CO2供小球藻实验， 追踪检测其放射性。探明CO2中的 C的转移途径。
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
光合作用产生葡萄糖的反应式
光能
6CO2+12H2O
叶绿体
C6H12O6+6O2+6H2O
O2 O2
CO2 CO2
（2）CO2浓度
有 机 物 积 累 b a
e
c
b:CO2的补偿点
d c:CO2的饱和点
a—b: CO2太低，农作物消耗光合产物； b—c: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； c—d: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； d—e: CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭， 抑制光合作用。
酶
ATP→ 光能→ 能量转换 有机物中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能 光反应为暗反应提供了[H]和ATP；暗反应 联系 为光反应提供ADP和Pi。
叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、 ATP以及(CH2O)合成量的动态变化
条件 停止光照 CO2供应不变 突然光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O)合成量
光合速率的日变化:
• 两个时间段为何光合速率不同？
（4）水分
H2O是光合作用的原料。在一定范围内,H20越多，光 合速率越快，但到A点时，即H2O达到饱和时，光合 速率不再增加。
（5）矿质元素： N：酶及NADPH和ATP的重要组分 P：磷脂、NADPH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
暗反应总结：
场所： 叶绿体的基质中
条件：
多种酶、 NADPH 、ATP
CO2的固定： CO2＋C5 酶 2C3
酶 2C3 三碳糖 ATP ADP+Pi （或糖类） 物质变化： 3的还原： NADPH 、 酶 C5的再生： 2C3 C5 NADPH 、 ATP ADP+Pi
C
能量变化：
ATP和NADPH中活跃的化学能转变 为糖类等有机物中稳定的化学能
1880,[美] 恩格尔曼（C. Engelmann）
• 实验材料
水绵：由1列圆柱状细胞 连成的不分枝的丝状体。 每个细胞中有1至多条带 状叶绿体，呈螺旋状 ，
恩格尔曼的实验
水绵和好氧 细菌的装片 隔绝空气 黑暗，用极细光束照射 完全暴露在光下 结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合 作用的场所。 光合作用需要光照
• 结论：绿色植物只有在光照下才能更新空 气。
1864, [德] 萨克斯(J. Von Sachs)
碘蒸气
• 结论：绿色叶片产生淀粉
萨克斯实验问答
1．为什么对植物先进行暗处理？ 答：为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。 2．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
答：为了进行对照。
遮光部分 未遮光部分
光合作用光反应与暗反应的区别
项目
部位 条件
光反应
叶绿体基粒囊状膜上 光、色素、酶、水 ①水的光解 ： 2H2O 光 4[H]+O2
暗反应
叶绿体基质中 多种酶、ATP、[H]、CO2 ①CO2的固定： CO2+C5 酶 2C3
物质变化
②C3的还原： ②ATP的合成 ： [ H ] AT P 酶 ADP+Pi+能量 ATP 2C3 （CH2O） 光
化能合成作用
概念：能够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的合成作用
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
2NH3+3O2
2HNO2+O2
硝化细菌 硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量
2HNO3+能量
6CO2+6H2O
能量
2C6H12O6+ 6O2
提高农作物产量的措施：
影响光合速率的因素 (1) 光强度
CO2吸收值 真 正 光 合 速 率
表 观 光 合 速 率
CO2释放值
B
（光补偿点）
C
（光饱和点）
光强度
A 真正光合速率 = 表观光合速率 + 呼吸速率
黑暗中呼吸作用强度
CO2 吸 收 量
C1
a
光补偿点：光合 作用吸收的CO2 和呼吸放出CO2 相等时的光强度。 b
复习：呼吸作用
C6H12O6+6H2O+6O2
C6H12O6 酶
酶
6CO2+ 12H2O +能量
2C3H6O3 + 能量 (高等动物和人、马铃
（乳酸）
C6H12O6 酶
薯块茎、甜菜块根等） (高等植物)
2C2H5OH + 2CO2 + 能量
（酒精）
光合作用发现
与光合作用有关的色素和酶分布在哪里呢？
总结：光合作用反应式：
光能 • CO2+H2O (CH2O)+O2
叶绿体
• 1845年，[德]梅耶（R.Mayer) 根据能量 转化与守恒定律指出：植物进行光合作 用时，把光能转换成化学能储存起来。
光 H2O
？ 光合 作用 ？
O2
CO2
(CH2O)
光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢， 还是两者兼而有之？
在类囊体膜上分布有光合作用所需的 色素 在基质中也分布有光合作用所需的 酶 。 和酶 ，
层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散，当扩散 到细线时，色素便溶解在层析液中，并随着层析 液一起向上扩散，而不同的色素溶解不同，扩散 速度也不同，所以将不同色素分离开。
1、实验结果分析
色素种类
胡萝卜素
色素颜色 色素含量 溶解度
光合作用的过程
光反应 暗反应
划分依据：反应过程是否需要光能
光合作用的过程：
H2O
水的光解
O2 2C3 NADPH
多种酶 参加催化
CO2 C5
叶绿体 中的色素 ATP ADP + Pi
C5的再生
(CH2O)
类囊体膜
H2O
酶
[H]
光反应阶段
Pi ＋ADP
ATP
叶绿体内的类囊体膜上 场所： 条件 ：光、色素、 酶 光能 4[H] + O2 水的光解：2H2O （还原剂） 物质变化： 酶 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP 能量变化： 光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
橙黄色 最少
扩散速度
最快
最高
叶黄素 叶绿素a
黄色 蓝绿色
较少 最多
较高 较低 最低
较快 较慢
叶绿素b
黄绿色
较多
最慢
四种色素对光的吸收
叶绿体中的 色素提取液
1、树叶为什么是绿色？
蓝紫光、红光 叶绿素主要吸收___________ 蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收________
位置
分类
色素
叶绿体基粒的类囊体的薄膜 叶绿素a (蓝绿色） 叶绿素 含量占 叶绿素b （黄绿色） 3/4 叶黄素 （黄色） 类胡萝卜素 胡萝卜素 （橙黄色） 含量占 1/4
增 加 减 少 减 少
下 降 增 加 增 加
减少或 没有 增加
减少或没有 增加
增加
减少
减少或没有
增加
光照不变 CO2供应增加
增 加
减 少
光合作用的意义
为一切生物生命活动的进行提供所必需的营养物质； 为一切生物生命活动的进行提供所必需的能量； 维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。
总之，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。
此温度条件下，光合速率最高 超过最适温度，光合速率随温度升高而下降
； ；
•
哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在该 地区农作物的生长季节里，阳光充沛、昼 夜温差大。请试分析： • 为何当地出产的哈密瓜会比其他地区出产 的甜？ • 如果想在福建地区比较甜的哈密瓜，理论 上你认为可以采取哪些措施？
温室栽培中，白天可适当提高温度， 夜间适当降低温度，适当提高昼夜温差， 从而提高作物产量（有机物积累量）。
1、适当提高光照强度、延长光照时间 2、合理密植 3、适当提高CO2浓度
4、适当提高温度
5、适当增加植物体内的含水量 6、适当增加矿质元素的含量
间
作
• 一茬有两种或两种以上生育季节相近的作 物，在同一块田地上成行或成带（多行） 间隔种植的方式。公元6世纪《齐民要术》 叙述了桑与绿豆或小豆间作、葱与胡荽间 作的经验。
实验前 土壤干重 柳 树 90.800kg 2.25kg
实验后 90.743kg 76.70kg
变化
-0.057kg
+74.75kg
结论：建造植物体的原料是水分
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[荷兰] 英格豪斯
A B
C
套
作
• 在前季作物生长后期的株 、 行或畦间播种 或栽植后季作物的种植方式。套作的两种 或两种以上作物的共生期只占生育期的一 小部分时间，是一种解决前后季作物间季 节矛盾的复种方式 。主要方式有：小麦套 玉米或再套甘薯或大白菜；