第五章绿色开花植物

光合作用
• 在生物界乃至整个自然界，绿色植物的光 合作用有着十分重要的意义。
• 光合作用制造的淀粉等有机物，不仅是植 物自身生长发育的营养物质，而且是动物 和人的食物来源。人类利用的多种原料， 如棉、麻、木材、橡胶、香料、药材等， 都来源于植物的光合作用。
光合作用的应用
• 在农作物种植技术上，可以采取多种措施 增大单位空间的叶总面积，以提高光能利 用的效率。立体种植是充分利用光能的典 型实例之一，立体种植就是把两种或两种 以上的作物，在空间和时间上进行最优化 组合，以达到增产、增收的目的。比如， 葡萄栽植后的1-3年内，植株小而且产量低。 可在葡萄的行间栽植夏季怕强光高温的草 莓，通过葡萄的遮阳作用，为夏季的草莓 生长提供有利条件。
• 英格豪斯的实验结果说明，绿色植物的光合作用 需要光和叶绿素。
• 二氧化碳和水是光合作用的原料，淀粉等有机物 和氧气是光合作用的产物。
活动
• 消耗叶片中淀粉，利于证明植物在光下合 成淀粉。
• 对叶片进行不遮光处理，是检验植物合成 淀粉是否需要光的主实验，对叶片进行遮 光处理时设置的对照。
• 叶肉细胞中叶绿素能溶解于酒精溶液，使 叶片脱色而酒精溶液变绿。
• 真的是这样的吗？ • 怎样证明这个观点是否正确呢？
柳苗生长之迷
• 17世纪上半叶，比利时科学家海尔蒙特设 计了一个简单而又巧妙的实验。
他将一棵质量 为2.3kg的柳 苗栽种到一个 盛有土壤的木 桶中，木桶内 土壤的质量为 90kg。
只用纯净的雨水浇 灌树苗，为了防止 灰尘落入，他专门 制作了桶盖。
表皮细胞 气孔（张开） 保卫细胞
表皮
气孔（关闭）
气孔张开 气孔关闭
上表皮
表皮
分为
分为
有
下表皮
组紧 成密
排 列
表皮细胞
外 壁 上 有
角质层
属于
气孔 围 成
保护组织
（成对） 保卫细胞
叶肉
• 叶肉是由许多叶肉细胞组成，细胞内部的 许多绿色颗粒结构是叶绿体，叶绿体中含 有叶绿素等多种色素，它是光合作用的场 所，因此叶肉属于营养组织。接近上表皮 的叶肉细胞呈圆柱形，含叶绿体较多，排 列得比较紧密和整齐，好像栅栏一样，叫 做栅栏组织；接近下表皮的叶肉细胞形状 不规则，含叶绿体较少，朴烈比较疏松， 叫做海绵组织。
蜡烛熄灭， 小鼠死去。
一盆绿色植物 和一只小鼠放 到一个
普利斯特利认为蜡烛燃烧会污染 植物和 空气，使小鼠窒息而死，
小鼠都
能够正 绿色植物则能够净化因蜡烛燃烧 常活着 或动物呼吸而变得污浊的空气。
柳苗生长之迷
• 1779年，荷兰科学家英格豪斯通过实验证 明绿色植物只有在光下才能净化空气。
演示
• 第一套装置内叶片用碘液染色后不变蓝， 没有检测到淀粉；第二套装置内叶片用碘 液染色后变蓝，说明叶片内合成淀粉。
• 植物光合作用需要二氧化碳。
叶是植物体进行光合作用 的主要器官
• 叶是植物体进行光合作用的主要器官。虽 然叶的形态多种多样，但是，它们的组成 和结构却基本相同，叶的形态结构与光合 作用相适应。
上表皮 栅栏组织
海绵组织
叶脉
气孔
保卫细胞 下表皮
叶是植物体进行光合作用 的主要器官
• 不同植物的叶片内部结构基本相似，都是 表皮、叶肉和叶脉组成的。
气孔
上表皮 栅栏组织 海绵组织 叶脉
保卫细胞 下表皮
表皮
• 叶片的上、下表面都有一层排列紧密的细 胞，分别称为上表皮和下表皮。扁平的表 皮细胞无色透明，细胞外壁上有一层透明 而不易透水的角质层，表皮的这种结构既 有利于透光，又可防止叶片过多地散失水 分，对叶片还有保护作用。在表皮上有气 孔，它是由成对的保卫细胞围成的，气孔 可以张开或关闭，是气体交换和水分散失 的门户。
柳苗生长之迷
• 萨克斯的实验使人们认识到，绿色植物在 光照下不仅能够释放氧气，而且能够合成 淀粉等物质，供给植物生长发育等生命活 动利用。
• 1897年，科学家首次把绿色植物的上述一 系列生理活动称为光合作用。
• 这样，柳苗的生长之谜终于被揭开了。
光合作用
• 试一试用一个表达式写出光合作用过程的 一系列反应作用（包括原料、条件、产物）
光合作用
• 一粒种子入土，能萌芽发长成幼苗，一棵 幼嫩的小苗，可长成一株参天大树，一棵 果树可结出丰硕的果实。但是你想过吗， 绿色开花植物的生长和发育需要哪些物质？ 这些物质又来源于哪里？这些问题的答案 涉及光合作用的奥秘。
柳苗生长之迷
• 17世纪前，人们认为植物生长在土壤中， 一定是从土壤中获得生长需要的各种物质。 一株果树那粗壮的树干、繁茂的树枝、丰 硕的果实，都是由植物从土壤中吸收的物 质变化而来的。
光合作用的应用
• 思考与练习： • 2.（2）叶片阔而扁平，吸收阳光的表面积大； • 栅栏组织细胞排列紧密，含有的叶绿体和叶绿素
多，利于吸收阳光和进行光合作用； • 海绵组织叶肉细胞排列疏松，利于气体（如二氧
化碳）在叶内自由移动； • 保卫细胞控制气孔开闭，当环境适合光合作哟，
气孔开启，容许气体进出叶片； • 叶脉有效地运输光合作用的原料和产物；叶表面
的角质层防止水分流失。
光合作用的应用
• （3）表皮细胞的外壁上有一层不易透水的 角质层。
• （4）叶肉正面的栅栏组织细胞中叶绿体多； 背面的海绵组织中叶绿体少。
• 3.车间--叶肉细胞，机器--叶绿体，动力--太 阳光能，原料--二氧化碳和水，产物--氧气 和淀粉等有机物
• 4.有利于叶片吸收光谱
柳苗生长之迷
• 1864年德国科学家萨克斯做了这样一个实 验：把绿叶放在暗处数小时，消耗叶片中 部分营养物质，然后把叶片的一部分暴露 在光下，另一部分遮光。一段时间后，用 碘蒸气处理叶片，结果遮光的部分叶片无 颜色变化，而光照的衣服分叶片显示深蓝 色。
• 淀粉遇碘变蓝，淀粉燃烧能够生成二氧化 碳和水，因而淀粉是一种有机物。
第五章 绿色开花植物 的生活方式
第一节 光合作用
光合作用
• 绿色植物是生物圈中最大的生产者。绿色植物通 过光合作用等各种生命活动，为其他生物提供物 质和能量，并对维持大气中碳-氧的平衡，以及生 物圈中水循环起着重要作用。本章内容主要阐述 绿色开花植物如何进行自身的物质代谢和能量代 谢活动。
• 植物和所有生物一样，必须不断地从环境中获得 生存所必需的物质。大多数植物的根生活在土壤 中，茎和叶生活在空气中，你知道根从土壤中获 得什么，而茎和叶从空气中获得什么吗？
叶脉
分为
分为
网状叶脉
有
有
平行叶脉
导管 属于
筛管 属于
输导组织
叶
• 科学家的研究表明，叶绿体中含有叶绿素 等多种色素，叶绿体能够吸收和转化光能， 而且叶绿素只有在光照条件下才能形成。 没有形成叶绿素时，叶绿体呈白色或黄色。
光合作用
• 试一试用一个表达式写出光合作用过程的 一系列反应作用（包括原料、条件、产物）
栅栏组织
含较多
叶肉
组成 叶肉组织
有
属于
营养组织
叶绿体 有
含较少 海绵组织
叶绿素等色素
叶脉
• 叶脉成束分布在叶肉组织之间，它是叶片 的“骨架”，具有支持作用。一些植物的 叶脉互相交错，称网状叶脉；还有些植物 的叶脉大体上平行分布，称平行叶脉。叶 脉中有两种导管：导管能运输水和无机盐； 筛管能输导叶肉细胞制造有机物，它们属 于输导组织。
光合作用的应用
• 5.植物秸秆、木材等可以燃烧释放能量，煤 炭、石油、天然气中都含有能量
• 6.为了提高农作物的单位面积产量。应该使 阳光尽量多地照射到农作物上，尽量少地 照射到空地上，同时要尽量避免农作物互 相遮光。所以，农作物要合理密植。
光合作用的应用
光合作用的应用
海尔蒙特得出 与前人不同的 结论：柳苗生 长所需物质， 并不是由土壤 直接转化的， 水才是使植物 增重的物质。
柳苗生长之迷
• 1771年，英国科学家普利斯特利做了一个
新奇的实验：
一支点燃的蜡 烛和一只小鼠
实验都是在光照 下进行的
一支点燃的 蜡烛和一盆
放在密闭的玻 璃罩里
绿色植物放 在密闭的玻 璃罩里
二氧 化碳
+水
光照 叶绿体
有机物+ 氧气
（主要是淀粉）
活动
• 海尔蒙特的实验结论不完全正确，他只靠考虑土 壤中物质对植物生长的影响，没有考虑空气中物 质对植物生长的影响。
• 人们重复普利斯特利的实验时，实验控制条件不 同，实验结果就不同。有的学者在黑暗的条件下 重复普利斯特利的实验，植物不仅不能进行光合 作用，还会因为呼吸作用产生二氧化碳，更严重 地污染了空气。
• 用碘液染色后，叶片不遮光的部分变成蓝 色，叶片遮光部分不变蓝。说明光是植物 光合作用合成淀粉的必需条件。
演示
• 将带有火星的卫生香或牙签伸入试管后， 立刻猛烈地燃烧起来。说明金鱼藻在光下 释放氧气。
• 光合作用产生的助燃气体是氧气。
活动
• 银边翠和银边天竺葵呈白色的叶缘不含叶 绿素。
• 植物进行光合作需要叶绿素。 • 叶绿体
二氧 化碳
+水
光照 叶绿体
有机物+ 氧气
（主要是淀粉）
光合作用
• 从反应式看出，光合作用过程包含两种变化：一 是物质转变，即二氧化碳和水等简单的无机物转 变成淀粉等复杂的有机物；而是能量转化，即光 能转化为贮存在有机物中的能量。
• 像这样绿色植物通过叶绿体利用光能，把二氧化 碳和水转变成贮存能量的有机物（主要是淀粉）， 并且释放氧气的过程，就叫做光合作用。
• 他还发现，光照下的绿色植物能够释放气 体，这种释放气体的能力在夕阳西下时降 低，日落后则完全停止。
• 那么在光照下绿色植物究竟释放了什么气 体？让我们来看看实验吧。