最新光合作用的原理和应用

1785年，发现空气的组成 明确绿叶在光下释放的是氧气， 吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶 植物在进行光合作用时，把光 能转换成化学能储存起来。
光能转变成化学能，将化学能储存在什么物质中呢？
2.1864年,德国科学家萨克斯实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时 一半曝光 一半遮光
2小时 碘蒸汽
应用：a.增强光照强度 b.延长光照时间 措施：间作、轮作、套作 c.增加光合作用面积 措施：合理密植
4.1939年 鲁宾 卡门实验
C18O2
O2 CO2
18O2
光照下的 球藻悬液
H2O H218O
分析：1.鲁宾和卡门研究的课题是什么？
光合作用释放的O来自H2O还是CO2?
2.他们采用了什么方法？实验的结果证明了什么？
同位素标记法 光合作用释放的O2来自H2O 3.该实验是否也是对照实验？相互对照
CO2的固定、C3的还原、 ATP水解
光能
ATP中活跃化学能 有机物中稳定 化学能
H20
O2
[H] ATP
ADP、Pi
C3
CO2
C5 (CH2O)
光反应 [H]、ATP
ADP、Pi
暗反应
光能 CO2 + H2 O 叶绿体 （CH2O)+ O2
思考： 1. 正常光合作用时，叶绿体中的ATP移动方向是？ADP 的移动方向是？ ATP从类囊体移向基质
线来自百度文库体产生的ATP为其他生命活动提供能量
4. 光合作用和有氧呼吸、无氧呼吸都能产生[H]，各自 的作用是？ 光合作用产生的[H]用于还原C3
有氧呼吸产生的[H]与O2结合成水 无氧呼吸产生的[H]反应生成酒精或乳酸
5. 暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可 一直持续进行吗？
暗反应不能持续，缺少ATP、[H]
5. 20世纪40年代 卡尔文
（1）方法：_同__位__素__标__记__法_______ （2）发现了卡尔文循环，即暗反应中碳的转移
途径：14_C__O_2_→__14_C__3_→_1_4C__H__2_O__
14CO2+ H2O 光能
叶绿体
(14CH2 O)+O2
光合作用探索历程
通过以上的研究和探索，光合作用的场所、动力、原料、 产物分别是什么？
实验材料选择水绵，水绵的叶绿体呈螺旋 式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放 氧气多的部位
没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的 干扰
用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多 和光照少的部位，相对于一组对照实验
临时装片暴露在光下的实验再次验证实验 结果
恩格尔曼实验的结论是什么？ O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是 光合作用的场所
C点：光合作用__＞__呼吸作用,光照强度称为_光__饱__和__点___
限制B、C点光合作用强度的环境因素？
B点限制光合作用强度的因素：_光__照___强__度_____； C点限制光合作用强度的环境因素： ___C__O__2浓___度__、__温__度___等__环__境__因___素_________。
变蓝
不变蓝
分析：1.将绿叶先进行黑暗处理的目的是什么？消耗掉叶片中
2.实验中的自变量是？因变量是？
的营养物质
自变量是光的有无、因变量是有无淀粉生成
对照组是曝光处理、实验组是遮光处理
3.这个实验证明了什么？
光合作用的产物除氧气外还有淀粉。
3.1880年 恩格尔曼实验 将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中， 然后用极细的光束照射水绵。发现细菌只向叶绿体被光束照射 到的部位集中。若将临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿 体所有受光部位。
6.光和作用过程中当供给14CO2时，放射性出现的顺序是？ 当供给3H2O时，放射性出现的顺序是？ 当供给H218O时，放射性出现的顺序是？
C元素: 14CO2 H元素：3H2O O元素: H218O
14C3 3[H]
18O2
（14CH2O） C3H2O
7.光合作用过程中，突然停止光照，[H]和 ATP、C3、 C5的变化如何？原因？
1．光照强度
A点：__呼__吸__作__用___，产生ATP的场所有_细__胞__质__基__质__、__线__粒__体_
AB段：光合作用 ﹤ 呼吸作用
细胞质基质、
B点：光合作用 = 呼吸作用，产生ATP的场所有_线__粒__体__、__叶__绿_ 体
B点所示光照强度称为_光__补__偿__点____
② 还 原 ATP 供能
2c3 ①
co2
固
多种酶 定
参加催化
C5
酶②
酶
ADP+Pi
([C糖H类2O])
光反应
暗反应
H20
O2
[H] ATP
ADP、Pi
C3
CO2
C5 (CH2O)
色素吸收光能不需要酶，水的
光解与ATP的合成都需要酶
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
需光、色素、酶
需多种酶
水的光解、ATP的合成
1.场所：叶绿体 3.原料：二氧化碳 水
2.动力：光 4.产物：糖类 氧气
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。
CO2 + H2 * O
光能 叶绿体
（CH2O)+ * O2
H2O 光能
光合作用的过程
①水的光解
叶绿体 中的色
素
O2
[H] 供氢
停止 光反应 光照 停止
[H]↓ ATP↓
C3还原 受阻
C3↑ C5↓
(CH2O)↓
8.光合作用过程中，突然停止CO2供应，[H]和 ATP、 C3、C5的变化如何？原因？
CO2↓
固定 停止
C3 ↓ C5 ↑
暗反应 减弱
[H]↑ ATP↑
(CH2O)↓
环境因素对光合作用的影响
（1）光照 （2）二氧化碳浓度 （3）温度 （4）矿质元素
光合作用的原理和应用
光合作用的发现历程
1. 1771年普利斯特利实验
一段时间后
实验结论：植物能更新空气。
一段时间后 一段时间后
普利斯特利实验结果说服 力不强，应如何设计对照 实验？
应将点燃的蜡烛和小鼠分 别单独置于玻璃罩内，作 为空白对照。
一段时间后
1779年，荷兰的英格豪斯
黑暗 光下
绿色植物只有在光照条件 下才能更新污浊的空气
ADP从基质移向类囊体 2. 光反应合成的ATP的作用是？能否给其他生命活动提 供能量？光反应合成的ATP 为暗反应C3还原提供能量
不为其他生命活动提供能量
暗反应所需要的ATP来自？能否来自呼吸作用产生的 ATP？ 暗反应所需ATP只来自光反应，
没有来自呼吸作用的能量 3. 线粒体产生的ATP作用是？