光合作用的发现过程
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。
光合作用三个过程
光合作用三个过程光合作用是植物生长过程中的重要环节，通过将光能转化为化学能，使植物能够制造出所需的有机物质。
光合作用主要由三个过程组成：光能捕获、光反应和暗反应。
下面将分别介绍这三个过程的作用和机制。
一、光能捕获光能捕获是指植物叶绿素分子吸收太阳光中的能量，并将其转化为电子激发态。
在植物体内，叶绿素分子位于叶绿体中，其结构包括一个长链烷基和一个带有镁离子的卟啉环。
当太阳光照射到叶绿体中时，叶绿素分子吸收其中的红、蓝、紫波长段的光线，而反射或透过其中的黄、绿波长段。
吸收到的光子会使叶绿素分子中一个电子从低能级跃迁至高能级，形成电荷分离状态。
这个过程称为电荷分离或激发态形成。
随后，这些电子被传递到反应中心（即PSⅠ和PSⅡ），参与到下一步光反应中。
二、光反应光反应是指利用光能将水分子分解成氧气和氢离子，同时产生ATP和NADPH的过程。
在植物体内，光反应主要发生在叶绿体内的PSⅠ和PSⅡ中。
PSⅡ是一种复杂的蛋白质-叶绿素复合物，其中含有多种色素分子和电子接受者。
当电荷分离状态的电子进入PSⅡ时，会被传递到色素分子中，并最终被传递到电子接受者中。
这个过程会释放出能量，用于将水分子分解成氧气和氢离子。
同时，这个过程还会产生一些高能化合物（如ATP），用于后续暗反应中的有机物质合成。
随后，电荷转移链将从PSⅡ传递来的电子转移到PSⅠ中。
在这个过程中，还会产生一些高能化合物（如NADPH），也用于后续暗反应中的有机物质合成。
三、暗反应暗反应是指利用ATP和NADPH等高能化合物将CO2还原为有机物质的过程。
这个过程主要发生在植物体内的叶绿体基质中。
暗反应分为三个阶段：碳固定、还原和再生。
在碳固定阶段，CO2被加入到一种含有5个碳原子的分子中，形成一个6碳的化合物。
这个化合物随后被分解成两个3碳的化合物，称为3-磷酸甘油（PGA）。
在还原阶段，ATP和NADPH提供能量将PGA还原成更高级别的有机物质。
在再生阶段，一些3碳的化合物被重新组合成含有5个碳原子的分子，并用于下一轮的CO2固定。
光合作用基本过程发现史话
光合作用基本过程发现史话生物的生长等生命活动需要将外界的物质同化为自身的组成部分，而生物的一切生命活动又都需要消耗能量。
动物和人类都必需从食物获取物质和能量，而食物包括植物和动物两大类，其中植物是最根本的食物来源。
此外，植物也是动物和人类呼吸所需氧气的制造者。
然而，植物自身生长发育所需的物质和能量源于何处呢？这个问题曾经长期困扰人类。
直到约四百年前(十七世纪初) ，人类才开始逐渐揭开植物据以生长发育的物质和能量的生成和转化过程的秘密，这就是光合作用的发现。
那么，光合作用的基本过程是如何被发现的呢?1.光合作用基本过程的发现历程陆生植物生长在土壤中，人们很自然地想到它们生长所需要的物质和能量都来自于土壤，就连亚里士多德也是这样认为的。
这一观念后来被比利时化学家海尔蒙特(Jan Baptistavan Helmont，1579～1644) 打破。
他在17 世纪初做了一个著名的实验: 在一个装有90kg土壤的花盆里栽种一株 2.27kg 的柳树苗，并用有孔的铁质盖板封住土壤表面(这可以减少花盆中物质的散失以及盆外物质的进入)，定期给柳树苗浇雨水；5年后将柳树连根称重，发现柳树的质量变成76.6kg，同时称量土壤的质量，发现土壤质量只是减少了56.7g。
海尔蒙特据此得出结论: 植物是由水而非土壤获得其生长的物质。
海尔蒙特并没有做对照实验，而且对于减少56.7g 土壤这一现象也没有做出解释。
英国化学家波义耳( R.Boyle，1627～1691) 用一种生长得更快的植物西葫芦( Vegetable marrow) 做了类似的实验，得出了类似的结果，不过，波义耳认为植物体增加的质量主要来自于空气中的粒子。
大约在1670 年，意大利生物学家马尔比基( Marcello Malpighi，1628～1694) 指出，构成植物体的主要成分是通过叶片合成的。
他认为植物体内存在由根部输送到叶部的水分的向上运动，以及由叶部输送到其他部位的营养物质的向下运动。
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。
光合作用的过程
光合作用的过程光合作用是生物体利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
这是地球上许多生物体生存的重要途径，也是氧气的来源。
在光合作用中，光能在光合色素的作用下被转化为化学能，最终形成糖类物质和氧气。
光合作用的过程可以分为光能捕获、光化学反应和碳固定三个阶段。
首先，光能捕获阶段发生在叶绿体叶片的色素分子中。
叶绿素是植物和一些藻类的主要光合色素，它们能吸收红、橙、黄、蓝、紫色光线，对绿色光线反射最多。
当光线照射到叶绿体中的叶绿素分子时，光子的能量被叶绿素吸收，使得叶绿素中的电子跃迁到激发态，形成一个光合色素激发态复合物。
接下来，光化学反应阶段发生在光合色素激发态复合物中。
这个复合物经历一系列电荷分离和传递的反应过程。
首先，激发态复合物中的电子从叶绿素分子中传递给一个叫做细胞色素b6/f复合物的蛋白质复合体。
然后，电子传递到另一个色素分子中，最终到达反应中心。
在反应中心中，电子结合一个辅助色素与一个电子受体，并形成一个高能反应态com产物。
这个产物通过光合膜上的一系列蛋白质通道传输，在传递过程中会释放能量。
最后，碳固定阶段发生在叶绿体中的光合作用。
通过一系列反应，植物将二氧化碳转化为有机物质。
首先，二氧化碳与一种五碳糖类分子结合，形成不稳定的六碳化合物。
这个化合物分解为两个三碳化合物，称为3-磷酸甘醇酸（PGA）。
PGA进一步反应，通过一系列酶催化反应，最终形成葡萄糖分子。
该过程需要消耗能量，并且维持植物体内的ATP和NADPH供应。
总之，光合作用是一个复杂的过程，利用了太阳能将二氧化碳和水转化为能量丰富的有机物质。
它不仅提供了生命所需的能量，还为大气中的氧气提供了来源。
因此，光合作用是地球上许多生物体生存的基础，也是维持生态系统平衡的关键。
光合作用的发现过程
光合作用的能量来源
01
光合作用的能量来源是光能，通 过光合色素吸收光能，转化为化 学能储存在有机物中。
02
光合作用过程中，植物利用光能 将二氧化碳和水转化为有机物和 氧气，实现了能量的转化和物质 的循环。
03
CHAPTER
光合作用的研究进展
光合作用机制的研究
1771年，英国科学家普利斯特 利通过实验发现植物可以更新
光合作用在生物进化中的作用
生物多样性的起源
光合作用的出现为地球上生命的存在 提供了能量和物质基础，并促进了生 物多样性的起源和发展。
适应环境的进化
生态系统稳定性的维护
光合作用通过吸收二氧化碳并释放氧 气，对维持地球生态系统的碳循环和 氧平衡具有重要作用，有助于维护生 态系统的稳定性。
不同生物通过适应不同的环境条件， 发展出不同的光合作用机制和策略， 从而形成了生物多样性的重要基础。
空气，首次发现光合作用。
1864年，德国科学家萨克斯通 过实验证明绿色叶片在光合作 用中产生淀粉，首次揭示了光
合作用的产物。
1880年，德国科学家恩吉尔曼 通过实验证明叶绿体是光合作 用的场所，并观察到叶绿体在 光下产生氧气。
20世纪30年代，美国科学家鲁 宾和卡门通过同位素标记法证 明光合作用释放的氧气全部来 自于水。
02
CHAPTER
光合作用的科学发现
叶绿体的发现
01
02
03
叶绿体的形态
叶绿体呈绿色扁平状，是 植物细胞中的一种重要细 胞器，主要负责光合作用。
叶绿体的功能
叶绿体在光合作用过程中， 能够吸收光能，将二氧化 碳和水转化为有机物，并 释放氧气。
叶绿体的分布
叶绿体主要分布在植物的 叶肉细胞中，尤其是栅栏 细胞和海绵细胞中。
光合作用的发现过程赛教用
探索·发现
探索·发现
叶脉是运输水的结构，请根据这个实验原理，设计实验 证明水是光合作用的原料。(材料可以根据需要自选)
探索·发现
• 教学后记： • 本堂课主要介绍光合作用的发现过程中的 经典实验，从一定程度上反映了科学探索 的一般方法，是培养学生科学素质的好素 材。为此，将这一部分内容安排一课时来 完成。本堂课在设计时希望把科学知识作 为培养学生科学精神和创新思维能力的载 体，从重复古代科学家的经典实验到课堂 上的交流讨论、发现探索，再到实验设计， 为学生搭设一个自主学习、发现探究的 “平台”。
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。
探索·发现
二、光合作用的概念
光合作用总反应式
光能 6CO2+6H2O 叶绿体 C6H12O6+6O2
探索·发现
一、光合作用的发现过程
8.1941年S.Ruben和M.Kamaen的同位素标记实验
清水
酒精
碘液
实验组
对照组
探索·发现
科学是没有国界的，但科学家 是有国界的，昨日的海尔蒙特、普 里斯特利→今日的你→明日的？
探索·发现
七、布置作业:——课后探究
达标性练习——课后探究
现在请同学们运用实验设计规则，探究一个 真实问题：
小明的妈妈从花鸟市场买回来几棵水草， 让小明放在鱼缸内，说这样水中会有较多 的氧气让鱼儿呼吸。爱动脑筋的小明想让 这几棵水草释放出更多的氧气。你能想办 法让水草释放出更多的氧气吗？你可以设 计实验来证明你的想法吗？请你用图片或 文字来表达自己的实验设计。
探索·发现
课堂练习
光合作用的全的过程
光合作用的全的过程光合作用是指光能转化为化学能的生物过程，它是地球上所有生命的基础。
光合作用主要发生在植物的叶绿素中，其过程主要包括：光能吸收、光合色素的激发、电子传输链、ATP和NADPH的产生以及碳固定。
当叶绿素吸收到光能后，它们进入激发态。
这意味着它们的电子变得充满能量，然后能够进一步参与光合作用的过程。
接下来，激发的叶绿素会释放能量，这个过程称为非光化学反应。
光化学反应是由光系统II和光系统I组成的，它们都位于叶绿体的著名扁平膜系统-类囊体内。
光系统II是光合作用的起始阶段，它通过水的光解产生氧气和光合电子。
当光线进入叶绿体时，光系统II会将光能转化为化学能，并获得充电状态的电子。
光系统I是接下来的阶段，在其中高能电子从光系统II传输到了光系统I，使得光能进一步激发。
光能的激发通过电子传输链来完成，该链由一系列酶和携带电子的化合物组成。
在电子传输链中，光合色素分子释放电子，这些电子通过一系列反应在类囊体内部进行传输。
在过程中释放出的能量被用来驱动如ATP合成酶等酶的活动，进一步将光能转化为有用的化学能。
此外，电子传输链还产生了NADPH，它是将光能转化为化学能的另一种方式。
NADPH是一种重要的还原剂，它能够为其他生物化学反应提供电子。
最后，ATP和NADPH被用于碳固定，这是光合作用的最关键的步骤之一、在此阶段，固定CO2需要能量来合成高能化合物。
ATP和NADPH提供了所需的能量和电子，使植物能够将CO2转化为有机物质，如葡萄糖。
这个过程被称为光合作用的黑暗反应，因为它不依赖于光能直接进行，而是依赖于NADPH和ATP。
最终的产物是有机化合物，它们被植物用于维持生命和生长，同时也为其他生物提供食物和能量。
总之，光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机化合物的过程。
它包括光能吸收、光能激发、电子传输链、ATP和NADPH的产生，以及碳固定等多个步骤。
通过光合作用，植物能够利用太阳能合成有机物质，并在地球上维持生命的循环。
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___。
光合作用的过程和机制
光合作用的过程和机制光合作用是一种生物化学过程，通过光能转化为化学能，将二氧化碳和水转化成有机物质。
光合作用是地球上大部分生物的能量来源，同时也为地球环境提供氧气。
本文将详细介绍光合作用的过程和机制，并阐述其重要性。
一、光合作用的过程光合作用的过程主要分为光能捕获、能量转换和有机物合成三个阶段。
1. 光能捕获阶段：光合作用的起始阶段，叶绿素等光合色素吸收太阳光的能量，并将其转化为化学能。
光合色素主要位于叶绿体的叶绿体膜上，光能捕获过程中的光合色素分子会吸收特定波长的光子，并将能量传递给反应中心。
这个阶段的关键反应是光合作用的反应中心产生激发态。
2. 能量转换阶段：光合作用的第二个阶段，激发态的电子会在叶绿素分子间进行传递。
这个过程涉及光合作用的电子传递链，由一系列蛋白质和辅助色素组成。
在这个阶段，能量逐渐转化为可用的化学键能。
同时，在能量转换过程中，水被分解为氧气、电子和质子。
3. 有机物合成阶段：光合作用的最后一个阶段，光合作用产生的电子和质子被用于将二氧化碳还原为有机化合物。
此过程中，碳固定为葡萄糖等有机物，可用于植物自身生长和维持。
光合作用的过程是高度协同的，每个阶段的产物都是下一个阶段的反应物。
这个过程由多种酶和辅酶催化和调控，以确保正常进行。
二、光合作用的机制光合作用的机制主要包括光化学反应和碳固定两个方面。
1. 光化学反应：光化学反应是光合作用的起始阶段，通过光合色素吸收光子能量，激发产生激发态电子。
光合作用中最为重要的光合色素是叶绿素，它能吸收红、橙、黄、蓝和紫光，但对绿光不敏感，所以叶绿素呈现绿色。
叶绿素a的吸收峰位于蓝光和红光之间，在光谱上表现为紫蓝色。
2. 碳固定：光合作用的最后一个阶段，将二氧化碳还原为有机物，这个过程称为碳固定。
首先，二氧化碳与一种五碳化合物（RuBP）反应，生成不稳定的六碳化合物。
接着，该六碳化合物分解为两个PGA 分子，然后通过一系列的酶催化和还原反应，最终合成葡萄糖等有机物。
光合作用的过程有哪几个反应阶段
光合作用的过程有哪几个反应阶段
光合作用是植物利用光能从水和二氧化碳元素中合成有机物的代谢活动，也是植物实现自身生长发育的关键步骤之一、主要由光捕获阶段、光
化学反应阶段、半胱氨酸电子传递系统和光合碳固定阶段组成，分别如下：
1、光捕获阶段：光捕获阶段是整个光合作用的第一个阶段，主要分
光合子捕获光能（即光被子反应）、通过光捕获受体将通过物理和化学反
应转化为光释放的介电能量（即氧化还原反应及通过磷酸化反应）。
2、光化学反应阶段：光化学反应阶段紧接着光捕获阶段，是光合作
用的第二个阶段。
光化学反应的主要形式是光合色素的气体拆分，也就是
不可逆的氯化。
具体来说，它是由ATP形成的时候，引起气体拆分和释放
电子的反应。
3、半胱氨酸电子传递系统：半胱氨酸电子传递系统是上述两个反应
阶段的桥梁，为光合作用提供能量。
它由一系列半胱氨酸及其辅助蛋白质
组成，其中最重要的是半胱氨酸辅因子A（FNR-A），它可以将光子捕获
阶段的电子转移给下游转移组件，最终将电子转移给细胞质膜边界。
4、光合碳固定阶段：光合碳固定阶段是光合作用的最后一个阶段，
是植物利用气体（CO2）从光合作用中合成有机物质（糖）的过程。
什么是光合作用光合作用的过程和实质是什么
什么是光合作用光合作用的过程和实质是什么光合作用是植物、藻类和一些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物（如葡萄糖）和氧气的过程。
它是地球上维持生物圈稳定的关键过程之一，同时也是产生氧气和食物的源泉。
光合作用的过程：1.光能捕获：光合作用开始于植物叶片和藻类的叶绿素分子中。
叶绿素通过吸收光线中的能量，将其转化为激发态电子。
2.电子传递：激发态电子被传递到叶绿素分子的反应中心，这里的叶绿素分子聚集在光合色素复合物中。
在反应中心，激发态电子被移动到一个富含电子的分子（接收体）上，并且同样导致该分子中的一个电子激发起来。
3.光的化学能转化：电子被传递到电子接受体后，它会经过一系列的反应，最终被用于将无机物转化为有机物。
该过程涉及NADPH和ATP的生成。
4.光反应组合：通过两个关键的过程，即光依赖的反应和暗反应，光合作用的能量转换最终完成。
在光依赖的反应中，光能转化为化学能，并产生了能量丰富的分子NADPH和ATP。
在暗反应中，这些能量丰富的分子被用于将二氧化碳转化为有机物，最常见的是葡萄糖。
光合作用的实质：光合作用的实质是将光能转化为化学能和生物能的过程。
通过光合作用，光能被转化为葡萄糖等有机物，并储存为生物体所需要的能量。
光合作用还产生了氧气，为大气中的动物提供了必需的氧气。
光合作用在生态系统中起着至关重要的作用。
它是地球上能量流动的起点，通过将光能转化为有机物，维持了生态系统中的食物链和食物网。
光合作用还能净化大气，将二氧化碳转化为氧气，有助于调节地球上的气候。
在农业和食品生产中，光合作用也起着重要的作用。
光合作用提供了植物生长所需的能量和有机物，为农作物提供养分和碳源。
同时，光合作用也为人类提供了食物和氧气。
通过合理管理光合作用，可以提高农作物产量和质量，满足人类对食物的需求。
总之，光合作用是植物、藻类和一些细菌通过利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。
它是维持地球生物圈和农业生产的重要过程，通过将光能转化为化学能和生物能，为生态系统提供能量并产生氧气。
光合作用的过程和意义
光合作用的过程和意义光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的生物化学过程。
光合作用是地球上最基本的能量来源之一，对维持地球生态平衡和人类生存起着重要作用。
一、光合作用的过程光合作用包括光能捕捉、光化学反应和固定二氧化碳三个主要过程。
1. 光能捕捉：当光线照射到植物叶绿素上时，叶绿素分子吸收光能，电子激发到高能态，从而形成光合色素激发态。
2. 光化学反应：叶绿体内存在于叶绿素上的激发态电子通过电子传递链逐步传递，最终使光能转化为化学能。
光能捕获的过程中，还伴随着水分子的光解，产生氧气和高能态电子供光化学反应使用。
3. 固定二氧化碳：在光化学反应中形成的高能态电子与二氧化碳发生化学反应，生成有机物质，如葡萄糖等。
这些有机物质可供植物进行生长和代谢。
二、光合作用的意义光合作用对地球生态系统和人类生活具有重要意义。
1. 氧气的释放：光合作用中水分子的光解释放出氧气，供氧给地球上的其他生物，维持其生存。
光合作用每年释放出数十亿吨的氧气，保持了地球大气中氧气的含量。
2. 植物生长与生物地理循环：光合作用是植物自身能量和物质的来源，通过光合作用产生的有机物，植物能进行生长、开花和繁殖。
同时，光合作用还推动了地球上的生物地理循环，将碳和能量从大气中固定到植物体内，再通过食物链传递给其他生物。
3. 能量来源：光合作用为地球上大部分生态系统提供了能量来源，维持了生物多样性和生态平衡。
光合作用通过植物吸收光能，将其转化为化学能，再通过食物链传递给其他生物。
4. 碳循环：光合作用固定了大气中的二氧化碳，将其转化为有机物质，并储存在植物体内。
这有助于减少大气中的温室气体浓度，缓解全球变暖和气候变化。
总结：光合作用是植物利用光能进行的生物化学过程，通过光合作用，植物将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
光合作用对地球生态平衡和人类生存具有重要意义，包括氧气的释放、植物生长与生态循环、能量来源以及碳循环等方面。
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。
光合作用发现历程及过程ppt
酶
2C3 + [H] ATP (CH2O) + C5
场所 条件
物质 变化
能量 变化
联系
光反应和暗反应的比较
光反应
暗反应
基粒类囊体结构的薄膜
叶绿体基质中
光、色素、酶、水、ADP 、Pi [H]、ATP、酶、 CO2 、C5
水的光解 ATP的生成
CO2的固定 C3的还原
光能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→ 有机物中稳定的化学能
结论：
氧是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的场所。
-
讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？
（1）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状 分布在细胞中，便于观察和分析研究。 （2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环 境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。
（3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准 确的判断水绵细胞中放O2 部位。 （4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确 实验结果完全是由光照引起的。
-
鲁宾、卡门的实验
提出问题 光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳? 作出假设 光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）
设计实验
实施实验
结果分析 A气体无放射性，B气体具有放射性
得出结论
光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧 化碳。
-
二、光合作用过程
（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？
光合作用总过程：
可见光
2H2O O2
光解
酶
吸收
4[H]
色素分子
还
ATP
原
酶能
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探索·发现
课堂练习
C ⑴ 在该实验中，萨克斯看到的现象是（ ）
A. 叶片全变蓝
B．遮光一半变蓝
C．曝光一半变蓝 D．叶片全不变蓝
【解析】该实验通过检测淀粉的有无来说明 植物是否进行了光合作用，曝光处有淀粉 产生，经碘蒸气处理后将表现出蓝色，遮 光处不变色。
探索·发现
课堂练习
B ⑵ 萨克斯将绿色叶片先放在暗处几小时的目的（ ） A．将叶片中的水分消耗掉 B．将叶片中原有的淀粉消耗掉 C．增加叶片的呼吸强度 D．提高叶片对光的敏感度
20世纪40年代，美国的科学家卡尔 文用同位素标记法，发现了卡尔文 循环，探明了二氧化碳转化成有机 物的途径
探索·发现
光合作用的概念
光合作用是 绿色植物 通过叶绿体利用
对象
场所
光能 ,把 二氧化碳和水转化成储存着能量
条件
原料
的 有机物 ，并且释放出 氧气 的过程。希腊 亚里士多德
【解析】为了让天竺葵在黑暗中把叶片中的淀粉全部 转运和消耗，这样实验中用碘液检验的淀粉只可能 是叶片在实验过程中制造的，而不可能是叶片在实 验前贮存的。该实验中事先把叶片放在暗处几小时 的目的是让有机物（如淀粉）被彻底消耗，避免叶 片内原有淀粉对实验结果造成干扰。
探索·发现
课堂练习
⑶萨克斯对这个实验的设计具有很强的逻辑上的严
德国 萨克斯半叶实验 光合作用能产生淀粉
美国 恩格尔曼水绵实验 在光下叶绿体放出氧气
美国 鲁宾和卡门
氧气来自于水
美国
卡尔文
CO2的碳转化成有机物中的碳
探索·发现
科学是没有国界的，科学探索 也是无止境的，昨日的海尔蒙特、 卡尔文→今日的你→明日的？
探索·发现
课堂练习
1864年，德国科学家萨克斯将绿色 叶片放在暗处几小时，然后把此叶片 一半遮光，一半曝光。经过一段时间 后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。 请据此实验回答相关问题：
探索·发现
俗话说“民以食为天”，动物需要以 食物来维持生命，一粒种子萌发形成幼 苗，一棵小树成长为参天大树，整个过 程中不断有物质的积累，其质量也增加 了几百以至上千倍，它的食物是什么呢？ 树长那麽大需要多少养料呀！这些养料 又是从那里来的呢？
探索·发现
指导者：翟广娟
探索·发现
亚里士多德的经验推测
【解析】脱去叶片中的叶绿素。
叶绿体中的色素溶解于酒精，故可用酒精水浴加 热进行脱色。
酒精的沸点比水低，直接放在火上加热，酒精蒸 发太快，造成浪费，而且溶解叶绿素的效果也不 好，尤其容易引燃酒精发生危险。
探索·发现
课堂练习
⑸该实验除了证明“光合作用产生了淀粉” 外，还成功地证明了什么？
光合作用需要光照。
• C．用好氧性细菌起指示作用
• D．水绵的带状叶绿体有利于设置对照条件
探索·发现
• 教学后记：
• 本堂课主要介绍光合作用的发现过程中的 经典实验，从一定程度上反映了科学探索 的一般方法，是培养学生科学素质的好素 材。为此，将这一部分内容安排一课时来 完成。本堂课在设计时希望把科学知识作 为培养学生科学精神和创新思维能力的载 体，从重复古代科学家的经典实验到课堂 上的交流讨论、发现探索，再到实验设计， 为学生搭设一个自主学习、发现探究的 “平台”。
17世纪 比利时 赫尔蒙特柳树实验
土壤减少的重量等于植物增加的重量
植物增重来自水
1771年
英国 普利斯特利钟罩实验
植物可以更新空气
1779年
1785年 1864年 1880年 1939年 1940年
荷兰 英格豪斯的重复试验 植物只有在光下绿色部分可以更新 空气（500多次实验）
由于发现了空气的组成
绿叶在光下放出氧气
【解析】根据单一变量原则，确定实验结果 的不同是由于自变量因素的不同所导致的。 该实验的自变量为光照的有无，故得到的 结论是光合作用需要光照。
探索·发现
课堂练习
• 关于恩格尔曼的水绵实验装置的分析，错
误的是( A )
• A．在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜 将混合光分解成连续光谱
• B．临时装片应放置在没有空气的黑暗环境 中
部位形成对照实验
探索·发现
光照
H2O
叶绿体
CO2
O2 (CH2O)
探索·发现
用放射性同位素标记法，探究光合作用过程中产 物的氧气的来源 几点提示：
1.实验要求：运用放射性同位素标记的实验方法 2.氧元素中18O具有放射性。 3.实验设计中坚持实验原则
探索·发现
实验 探究光合作用过程中产物氧气的来源
探索·发现
1864年,萨克斯的实验
假设？ 绿叶在光照下能产生淀粉
科学方法？
探索·发现
1880年恩格尔曼的水绵实验
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。
探索·发现
恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？
1.为什么用水绵---- 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 2.为什么用好氧细菌---- 可以确定释放氧气多的部位 3.为什么在没有空气的环境中---- 排除了氧气的干扰 4.为什么在黑暗环境中---- 排除了光的干扰 5.为什么用的是极细的光束---- 使叶绿体上可分为有光和无光
只有在光下植物才能更新空气。
探索·发现
植物究竟更新了空气中的什么成分？
直到1785年，由于发现了空气的组成，
人们才明确：在光下放出的是氧气，吸收 的是二氧化碳
探索·发现
光能哪里去了？
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。
植物究竟把化学能储存哪种物质内呢？
你们研究的问题是：探究光合作用过程中产物氧气的来源 你们的假设是：氧气中的氧元素来自 你们的实验材料是：小球藻，反应物（水和二氧化碳），通气
管
你们设计的实验步骤是：
你们预测可能出现的实验现象是：
探索·发现
鲁宾和卡门做的同位素标记实验
这一实验证实了：
光合作用产生的氧气全部来自于水，
而不是来自CO2
探索·发现
D 密性，具体体现在 ( )
A．没有对照实验
B．本实验不需要设对照实验
C．曝光处作为对照实验
D．遮光处作为对照实验
探索·发现
课堂练习
⑷该实验中叶片内含有的叶绿素等色素，会对碘
液处理后表现出的蓝色造成干扰，影响实验现象 的观察，为增强实验效果，对叶片应做怎样的处 理？
在碘液处理之前，将叶片放入盛有酒精的小 烧杯中，隔水加热，使叶片内的色素溶解于酒精 中，再用清水漂洗叶片。
•未考虑空气和光照对植物生长的影响。
约 77千克
约99.94千克 5年后
只浇水
探索·发现
18世纪，普利斯特利的实验
植物可以更新由于小白鼠呼吸而变污浊的空气
探索·发现
当有的人重复普利斯特利的实验时,有的成 功，有的总是失败，这是什么原因呢?
探索·发现
1779年，荷兰，英格豪斯
做了500多次植物更新空气的实验发现了其 中的秘密。
2000多年前，亚里士多德认为 “植物的根是一张嘴，植物生 活和生长所需的一切物质，都
是通过根吸收了土壤汁得到
的。”
探索·发现
真的有“土壤 汁”吗？
17世纪，探索赫·发尔现 蒙特的实验
1.柳树增重的原因是什么呢? 水
柳树2.5千克
2.本实验的结论是什土壤么100千？克 植物生b长只需要水 柳树真的只需要水c 就能长大吗？你认为海尔蒙特忽视了哪些因素？