光合作用的探究历程和过程
光合作用的5个实验步骤
光合作用的5个实验步骤
光合作用是植物、藻类和某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物的过程，同时释放出氧气。
下面是五个关于光合作用的实验步骤：
1. 实验目的：探究植物进行光合作用的条件。
2. 实验原理：光合作用需要光、水、二氧化碳等条件。
3. 实验材料：盆栽植物、水、二氧化碳气体、透明塑料袋、不透明塑料袋、黑纸片等。
4. 实验步骤：
- 将盆栽植物放入透明塑料袋中，扎紧袋口。
- 在袋子里放一些水和二氧化碳气体。
- 将袋子放在阳光充足的地方。
- 观察一段时间后，用不透明塑料袋将盆栽植物罩住，并在袋子上放一张黑纸片。
5. 实验结果：经过一段时间的观察，会发现植物在没有光照的情况下无法进行光合作用，因此叶片会发黄。
而在有光照的情况下，植物能够进行光合作用，并且叶片会变得翠绿。
这些实验步骤可以帮助我们更好地了解植物进行光合作用所需的条件，并加深我们对这一过程的理解。
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。
2013-2014学年高中生物 第5章 第4节 二 第1课时 光合作用的探究历程和过程课件 新人教版必修1
【学而后思】 (1)从对照实验的角度分析,普利斯特利的实验设计是否严谨?
若不严谨,应该怎样补充完善实验?
提示：不严谨,缺少空白对照,实验结果说服力不强。应设计一
组玻璃罩内只放小鼠或蜡烛的对照组,自变量为植物。
(2)在鲁宾和卡门的两组实验中,当光合速率相同时,放出的氧 气质量之比是多少? 提示：8∶9。
(2)绿色植物光合作用的反应物是CO2和H2O,而产物主要为有机
物。( √ ) (3)绿色植物进行光合作用的能量来源于光能。 (√)
(4)光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行。
( ×)
【分析】光反应必须在有光的条件下进行。暗反应的进行不需 要光,但需要光反应提供的[H]和ATP,故暗反应在长时间的无光 条件下,也不能进行。 (5)光合作用是在叶绿体的基质和内膜上进行的。 ( ×)
[H] ATP
2i
1.光反应(Ⅰ过程) 叶绿体类囊体的薄膜上 。 (1)场所:_____________________ 光照 。 (2)条件:_____
(3)物质变化:
酶 酶 [H]+O ATP 。 2 ①H2O→______; ②ADP+Pi+能量→____
ATP 中活跃的化学能。 (4)能量变化:光能→____
2.暗反应(Ⅱ过程) 叶绿体内的基质 。 (1)场所:_______________ (2)物质变化:
酶 C ①CO2+C5→2__ 3 →(CH2O); 酶 ATP ②____→ADP+Pi+能量。 酶
有机物 中稳定的化学能。 (3)能量变化:ATP中活跃的化学能→_______
【思考辨析】 1.判断正误 (1)光合作用产生的O2来自于CO2和H2O中的“O”。 【分析】光合作用产生的O2来自于H2O中的“O”。 ( ×)
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;。
《光合作用探究历程之萨克斯经典实验》
参考方案： ① 用一玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物 和一杯NaOH溶液。 ②用另一玻璃罩罩住另一株生长相同的盆栽绿色植 物和CO2释放剂。 ③将上述植物及装置放在暗室中饥饿，一定时间后， 照光若干小时，使其充分进行光合作用。 ④ 从两装置中各取一片叶子，放入盛有酒精的烧 杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。 ⑤ 将已脱绿的叶片取出，用碘液检测有无淀粉的 特异颜色反应出现。
问题4：如何检测本实验结果？酒精脱 色的目的是什么？
碘与淀粉的显色反应 排除叶片原色素颜色的干扰
实战演练
实验设计：验证二氧化碳是光合作用的原料
材料：相同大小的绿色植物2盆，透明密闭的玻 璃罩2个，NaOH溶液，CO2释放剂，酒精，碘 液
提示：单一因素变量是什么？怎么操控？ 检测何种实验结果？如何根据所提供的材料 进行检测？
碘蒸汽处理
酒精 脱色
结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
问题1：萨克斯的实验目的是什么？结论是 什么？ 探究光合作用的产物 产物是淀粉 问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗 处理？ 为了将叶片中原有的淀粉耗尽
问题3：为什么让叶片的一半曝光，另 一半遮光呢？本实验设计的单一因素变 量是什么？进行对照 实验叶片的光照处理
光合作用探究历程之萨克斯经典实验光照酒精脱色碘蒸汽处理探究光合作用的产物产物是淀粉为了将叶片中原有的淀粉耗尽进行对照实验叶片的光照处理碘与淀粉的显色反应排除叶片原色素颜色的干扰提示
光合作用探究历程之 萨克斯经典实验
1864年萨克斯实验步骤
光照
一在 半暗 曝处 光放 ，置一几ຫໍສະໝຸດ 暗处理半小 遮的 光叶 片
光合作用2--光合作用的原理和应用
碳的转移途径：
（CH2O）
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H2O 光 A B C D G F CO2
E+Pi H I
J
水 色素 Ｏ2 ①图中A是______,B 是_______, 它来自于______ 的分解。 基质 部位，用 [H] ，它被传递到叶绿体的______ ②图中C是_______ 用作还原剂，还原C3 于____________________ 。 色素吸收 ATP，在叶绿体中合成D所需的能量来自的光能 ③图中D是____ ______ C3化合物 糖类 ④图中G________,F 是_____________ C5化合物 是__________,J 光反应 ， H为I提供__________ [H]和ATP ⑤图中的H表示_______
光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？ 如何来检测？
分泌蛋白的合成与运输 科学家用３Ｈ标记亮氨酸注射给豚鼠的胰腺细胞以 合成蛋白质。然后每隔一段时间进行检测和观察。
117分钟后
17分钟后
细胞外
高尔基体 内质网 核糖体
3分钟后
——同位素标记法
同位素标记法
放射性同位素可用于追踪物质的运 行和变化规律。用放射性同位素标记 的化合物，其化学性质不变。科学家 通过追踪放射性同位素标记的化合物 ，可以弄清化学反应的详细过程。这 种科学研究方法叫做同位素标记法
三、光合作用与呼吸作用
1．光合速率与呼吸速率
(1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定 实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。 (2)净光合速率和真正光合速率： ①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收 量或有机物积累量表示。 ②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固
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
第2课时：光合作用的探究历程和过程
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 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
1.光反应阶段
吸收、传递和转 换光能
色素、酶 条件 ： 光、 场所：基粒类囊体膜上 光、酶 H O 2 水的光解： 叶绿体中的色素 [H]+O 2 反应 光、酶 ATP的合成：ADP＋Pi 产物： [H]、O2、ATP 能量转变：光能
叶绿体
ATP
ATP中活跃的化学能
2.暗反应阶段
条件： 不需光，需多种酶 场所： 基质中 酶 CO2＋C5 2C3 CO2的固定： 过程 酶 C3+[H] (CH2O)+C5 C3的还原： ATP 产物： CH2O 、 ADP 、 Pi ATP中活跃 能量转变： 的化学能 ADP+Pi 有机物中稳 定的化学能
• 植物自身因素 • 环境因素对光合作用的影响
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分 5）矿质元素
请分析光下的植物突然停止光照后， 其体内的C5化合物和C3化合物的含量 如何变化？
停止 光照 光反应 停止 [H] ↓ ATP↓ 还原 受阻 C3 ↑ C5 ↓
请分析光下的植物突然停止CO2的供 应后，其体内的C5化合物和C3化合物 的含量如何变化？ C3 ↓ 固定 CO2 ↓ 停止 C5 ↑
探究：
O2中的氧来自CO2还是H2O？
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：
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。
光合作用探究历程和过程
小试牛刀：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
糖类
课堂练习
1、海尔蒙特的实验结论不完全正确，是因
为实验中（ B ）
A、没有将所浇的水进行称重 B、没有考虑阳光、空气等因素 C、土壤是变化的，称重不准确
课堂练习
6、将一株植物培养在H218O中并进行光照，过一段时间后18O 存在于 D A．光合作用生成的水中 B．仅在周围的水蒸气中 C．仅在植物释放的氧气中 D．植物释放的氧气和周围的水蒸气中
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。
思考与讨论：
结合经典实验,思考光合作用的条件、场所、 原料、
产物是什么?能不能用一个反应式来表示?
英格豪斯实验——动力：光 萨克斯实验——产物：淀粉 恩格尔曼实验 —— 叶绿体是光合作用 的场所 原料——H2O和CO2 光能 CO2+H2O* (CH2O)+O2* 叶绿体
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
德国 梅耶
化 学 能
储存在什 么物质中？
1864年，德国萨克斯实验
暗处放置 几个小时 让一张叶片一半 曝光一半遮光 酒精脱色 碘液处理 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。
结论：植物可以更新空气
高中生物必修1-光合作用的原理和应用
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释放氧气的过程。
对光合作用的探究历程可以追溯到17世纪初，随着科学技术的进步，人们对光合作用的了解也不断深入。
光合作用的起源可以追溯到植物生命的初期。
早期的地球大气中主要是二氧化碳和水蒸汽，而光合作用是植物生存和繁衍的基础。
然而，对于光合作用的探究是在17世纪初开始的。
在1643年，意大利人查尔斯·斯图尔特发现了光对绿色植物的作用。
他将一堵墙分成两半，一半被遮住不透光，另一半则被阳光照射。
经过一段时间后，他发现被阳光照射的一半植物长得更好，而被遮住的一半则几乎不生长。
这个实验引起了人们的兴趣，也为后来的研究提供了基础。
到了18世纪，研究者开始深入研究光合作用的化学过程。
英国科学家约瑟夫·普利斯特利发现了绿色植物在光照下会产生氧气。
他将一片绿色植物放置在密闭的容器中，使用酒精燃烧，发现氧气的火焰更为明亮。
这个实验进一步确认了光合作用是植物释放氧气的过程。
到了19世纪，研究者开始探索光合作用的化学方程式和机理。
德国科学家朱斯塞普·法托尼提出了光合作用是通过光能将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气的过程。
这个方程式被称为光合作用方程式，成为了后来研究的基础。
在20世纪初期，科学家们追溯和发现光合作用的主要酶。
瑞典生物化学家卡尔·辛斯泰恩和德国生物化学家奥托·瓦沃尔德研究了光合作用的黑暗反应。
他们发现黑暗反应需要一种酶－鲨烯二磷酸羧化酶，这个酶可以催化二氧化碳和鲨烯二磷酸转化为有机物质。
随着科学技术的不断发展，人们对光合作用的研究也在不断深入。
现代科学家已经发现光合作用的详细过程和整个过程中所涉及的酶和分子。
他们通过利用生物化学技术和分子生物学技术，揭示了光合作用的机理以及植物如何感知光线，利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质。
今天，光合作用的研究已经超出了单个植物的范畴，也包括了微生物和其他光合细菌。
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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
(2)ADP+Pi +光能 酶 ATP
CO2的固定：CO2+C5 酶 2C3
[H] 酶
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（通常指 糖类中葡萄糖）并且释放出氧气 的过程。
光合作用的探究到此结束了吗？
20世纪40年代，美国科学家卡尔文
用同位素标记法发现了卡尔文循
环，探明了二氧化碳在光合作用 探究历程
中转化成有机物中碳的途径.
光合作 用概念
课堂练习
1648年
1771年
植物更新 空气需要
植物可以 光照（荷
更新空气 兰:
作用吸收 （德国： CO2释放 萨克斯） O2（瑞士： 塞尼比尔）
公元前3世纪 植物生长 需要的物
（英国： 英格豪斯） 普里斯特
植物生长 质是水
利
所需物质 H2O（比 来自土壤 利时：海
（古希腊： 尔蒙特）
亚里士多
德）
发现年代
光合作用的概念
在这一过程中，光能哪去了？
依据能量的转化与守恒定律，植物在这一过程 中把光能转化成其他形式的能量储存起来。
储存在什么物质中呢？
土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。 马铃薯的叶片中有淀粉吗？ 先用热酒精使叶片脱色，后滴加碘液。
植物叶片中的淀粉是光合作用产生的吗？
1864年萨克斯的实验
暗处理一晚上
植物叶片中本来就有淀粉，如何解决？
经过前面的研究，我们已经知道绿色植物 的叶片在光照下，吸收二氧化碳和水，产生 氧气和有机物。
这些变化是发生在植物叶片细胞的那种结构 中的呢？
1887年恩格尔曼的实验
光合作用原料、产物、条件、场所各是什么？
CO2和H2O、（CH2O）和O2 、 光、叶绿体
光能
CO2 + H2O 叶绿体 (CH2O) + O2
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
ATP中活泼的化学能 转化为糖类等有机物 中稳定的化学能
2.光反应阶段与暗反应阶段的联系
光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系, 缺一不可。
ATP [H]
光反应
暗反应
ADP Pi
3.光合作用 的实质
二、1771.英.普利斯特利
结论：植 物可以更 新污浊的 空气。
探究历程
光合作 用概念 课堂练习
甲
乙
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1771年，普利斯特利的实验
普利斯特利认为：植物可以更新因蜡烛燃烧或小白 鼠呼吸而变浑浊的空气。
当时有人重复了普利斯特利的实验，有的成功了， 有的却失败了。
1779年，英格豪斯3个月里做了500多次植物更新 空气的实验。有一天晚上，他把植物和小白鼠用玻璃 罩密封后，由于太困了就睡着了，用来照明的蜡烛也 燃尽了，第二天早上他发现小鼠死掉了。
物质上把CO2和H2O转变 成以糖类为主的有机 物
能量上把光能转变成有机 物中的化学能
4、光合作用的意义:
物质转变和能量转变 在自然界中所起的作用
物质 全球自养植物每年可 合成 以生产(4～5)×1011吨 “绿色工厂”
有机物
能量 每年转化太阳能 转化 3×1018千焦
“巨型能量转化站”
环境 每年释放氧气 保护 5.35×1011吨
英格豪斯发现：普利斯特利的实验只有在有光照 射下才能成功，植物只有绿叶才能更新空气。
由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当 时的人们并不知道植物更新了空气的什么成分。直到 1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在 光下吸收二氧化碳，放出氧气。
经过了100多年的探索，人们才发现植物吸收二 氧化碳和水，在阳光的照射下，产生了氧气。
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
四、光合作用的过程 O2
H2O
①水的光解 [H] 供氢
叶绿体中
酶② 还
光能
的色素
ATP 供能 原
酶②
酶
ADP+Pi
光反应
能量转化: 光能
ATP活跃化学能
O元素: H2＊O
＊O2
元素转移
C元素: ＊C O2
＊C3
c2 3
①
固
多种酶
定
参加催化
co2
C5
(CH2O)
[糖类]
暗反应
稳定化学能
(＊CH2O)
二 光合作用的过程
HA2O OB2
2HC3
光解
吸收
可见光
C[H]
叶绿体中
的色素 AETP
还
原 多种酶
酶能
ADDP+Pi
固定 CFO2 CG 5
M(CH2O)
光反N 应阶段 叶绿体类囊体的薄膜上
暗反K 应阶段 叶绿体基质中
探究： O2中的氧来自CO2还是H2O？
七、1939.美.鲁宾和卡门实验
光合作用发现过程
1939年
光合作用
1880年 释放的O2
发
叶绿体是 1864年 光合作用
全部来自 H2O（美
现 内 容
1773年
1782年绿色植物 通过光合源自绿色植物 通过光合 作用制造
了淀粉
的场所 （美国： 恩格尔曼）
国：鲁宾 和卡门）