光合作用发现的历程.ppt

C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量能量酶酶C6H12O6酶酶2C2H5OH + + 2CO2 + + 能量能量（酒精）（酒精）( (高等植物高等植物) )C6H12O6酶酶2C3H6O3 + + 能量能量（乳酸）（乳酸）( (高等动物和人、马铃高等动物和人、马铃薯块茎、薯块茎、甜菜块根甜菜块根等）等）复习：复习：呼吸作用呼吸作用光合作用发现光合作用发现　与光合作用有关的色素和酶分布在哪里呢？　与光合作用有关的色素和酶分布在哪里呢？在类囊体膜上分布有光合作用所需的在类囊体膜上分布有光合作用所需的 和和 ，在基质中也分布有光合作用所需的，在基质中也分布有光合作用所需的 色素色素酶酶酶酶 层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散，当扩散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速度也不同，所以将不同色素分离开。

1、实验结果分析、实验结果分析色素种类色素种类 色素颜色色素颜色 色素含量色素含量 溶解度溶解度 　　 扩散速度扩散速度胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a 叶绿素叶绿素b橙黄色橙黄色黄色黄色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色最少最少较少较少最多最多较多较多最高最高较高较高较低较低最低最低最快最快较快较快较慢较慢最慢最慢叶绿体中的叶绿体中的色素提取液色素提取液四种色素对光的吸收四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光蓝紫光、红光蓝紫光、红光1、树叶为什么是绿色？、树叶为什么是绿色？色素色素叶绿体基粒的类囊体的薄膜叶绿体基粒的类囊体的薄膜位置位置分类分类叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素功能功能吸收传递转化光能吸收传递转化光能, ,用于光合作用用于光合作用含量占含量占1/4含量占含量占3/4(蓝绿色）蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）光合作用的场所只能是叶绿体吗？光合作用的场所只能是叶绿体吗？ 蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用。

光合作用光合作用的具体过光合作用的具体过程是如何被人们认程是如何被人们认识和发现的哪？识和发现的哪？光合作用的探究历程光合作用的探究历程干燥土壤干燥土壤90.8kg90.8kg小柳树小柳树2.25kg2.25kg只用雨水浇灌只用雨水浇灌五年后柳树长大五年后柳树长大16481648年海尔蒙特（比利时）实验年海尔蒙特（比利时）实验实验前实验后变化土壤干重90.800kg90.743kg柳 树2.25kg76.70kg结论：结论：建造植物体的原料是水分建造植物体的原料是水分+74.75kg-0.057kg土壤烘干后称重土壤烘干后称重结论：植物可以更新空气结论：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？果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？1779[荷兰荷兰] 英格豪斯英格豪斯 •结论：结论：绿色植物只有在绿色植物只有在光照下光照下才能更新空才能更新空气A AB BC C碘蒸气碘蒸气1864, [德德] 萨克斯萨克斯(J. Von Sachs)•结论：结论：绿色叶片产生淀粉绿色叶片产生淀粉萨克斯实验问答萨克斯实验问答1．为什么对植物先进行暗处理？．为什么对植物先进行暗处理？2．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？ 答：为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。

答：为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽答：为了进行对照答：为了进行对照遮光部分遮光部分未遮光部分未遮光部分1880,[美美] 恩格尔曼（恩格尔曼（C. Engelmann））•实验材料实验材料水绵：水绵：由由1列圆柱状细胞列圆柱状细胞连成的不分枝的丝状体连成的不分枝的丝状体每个细胞中有每个细胞中有1至多条带至多条带状叶绿体，呈螺旋状状叶绿体，呈螺旋状 ，，恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论：结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所作用的场所 光合作用需要光照光合作用需要光照总结：光合作用反应式：总结：光合作用反应式： 光能光能•CO2+H2O (CH2O)+O2叶绿体叶绿体•1845年，年，[德德]梅耶（梅耶（R.Mayer) 根据能量根据能量转化与守恒定律指出：植物进行光合作转化与守恒定律指出：植物进行光合作用时，把用时，把光能光能转换成转换成化学能化学能储存起来储存起来 光合作用释放的光合作用释放的O2到底是来自到底是来自H2O，还是，还是CO2呢，呢，还是两者兼而有之？还是两者兼而有之？ ？光合作用 ？光光H2OCO2(CH2O)O21939[美美]卢宾卢宾(S.Ruben)、卡门、卡门(M.Kamen) •同位素同位素标记法：1939[美美] 卢宾卢宾(S.Ruben)、卡门、卡门(M.Kamen) •假设一：假设一：假设一：假设一： O2来自于来自于CO2 ，，•假设二：假设二：假设二：假设二： O2来自于来自于H2O，，O218O2•结论：结论：光合作用释放的光合作用释放的O2来自于来自于H2O则则预期预期A 为为18O2 ，B 为为O2则则预期预期A 为为O2 ，B 为为18O2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)C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O光能光能叶绿体叶绿体光合作用产生葡萄糖的反应式光合作用产生葡萄糖的反应式光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据：反应过程划分依据：反应过程是否需要光能是否需要光能叶叶绿体体中的色素中的色素H2ONADPHATPADP + Pi水的光解水的光解O22C3C5(CH2O)多种酶多种酶参加催化参加催化CO2还还 原原固固 定定C5的再生的再生光合作用的过程：光合作用的过程：H2O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ＋＋ADPATP酶酶光、光、色素、色素、叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上水的光解水的光解：：2H2O 4[H] + O2光能光能（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADP＋＋Pi ＋能量（＋能量（光能光能）） ATP酶酶光反应阶段光反应阶段条件条件 ：：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化： 光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中[H]暗反应总结：暗反应总结：CO2的固定：的固定：CO2＋＋C5 2C3酶酶C C3 3的还原：的还原：ATPNADPHNADPH 、、ADP+Pi条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、 ATP和和NADPH中活跃的化学能中活跃的化学能转变转变为为糖类糖类等等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能2C3 三碳糖三碳糖 （或糖类）（或糖类）酶酶NADPH 、、ATPC5的再生：的再生：2C3 C5 酶酶NADPHNADPH 、、ATP ADP+Pi　　　　光反应为暗反应提供了光反应为暗反应提供了[H]和和ATP；暗反应；暗反应为光反应提供为光反应提供ADP和和Pi。

暗反应暗反应光反应光反应项目项目联系联系能量转换能量转换物质变化物质变化条件条件部位部位ATP→有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能多种酶、多种酶、ATP、、[H]、、CO2叶绿体基质中叶绿体基质中CO2+C5 2C3酶酶[ H ] A T P2C3 （（CH2O））酶酶①①CO2 2的固定的固定：：②②C3的还原的还原：：光能光能→ATP中活跃的化学能中活跃的化学能光、色素、酶、水光、色素、酶、水叶绿体基粒囊状膜上叶绿体基粒囊状膜上②②ATP的合成的合成 ：： ADP+Pi+能量能量 ATP酶酶①①水的光解水的光解 ：： 2H2O 4[H]+O2光光光光光合作用光反应与暗反应的区别光合作用光反应与暗反应的区别叶绿体处不同条件下，叶绿体处不同条件下，C3C3、、C5C5、、NADPHNADPH、、ATPATP以及以及(CH2O)(CH2O)合成量的动态变化合成量的动态变化条件条件C C3 3C C5 5NADPHNADPH和和ATPATP(CH(CH2 2O)O)合成量合成量停止光照停止光照COCO2 2供应不变供应不变增增加加下下降降减少或减少或没有没有减少或没有减少或没有突然光照突然光照COCO2 2供应不变供应不变减减少少增增加加增加增加增加增加光照不变光照不变停止停止COCO2 2供应供应减减少少 增增加加增加增加减少或没有减少或没有光照不变光照不变COCO2 2供应增加供应增加增增加加减减少少减少减少增加增加光合作用的意义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营养物质；为一切生物生命活动的进行提供所必需的能量；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。

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作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢表表观观光光合合速速率率影响光合速率的因素影响光合速率的因素 真正光合速率真正光合速率 = 表观光合速率表观光合速率 + 呼吸速率呼吸速率（光饱和点）（光饱和点）（光补偿点）（光补偿点）光强度光强度ABCO2吸收值吸收值CO2释放值释放值黑暗中呼吸作用强度黑暗中呼吸作用强度真真正正光光合合速速率率C(1) 光强度光强度B B B B：光补偿点：光补偿点：光补偿点：光补偿点C C C C2 2 2 2：光饱和点：光饱和点：光饱和点：光饱和点光照强度光照强度光照强度光照强度0吸吸吸吸收收收收量量量量COCOCOCO2 2 2 2C2ABC1cabb(b(总光合量总光合量总光合量总光合量 ) ) = = a(a(净光合量净光合量净光合量净光合量 ) ) + c(+ c(呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用) )光补偿点：光补偿点：光合光合作用吸收的作用吸收的COCO2 2和呼吸放出和呼吸放出COCO2 2相等时的光强度相等时的光强度。

光饱和点：光饱和点：光合光合作用达到作用达到最强最强时时所需的所需的最低的光最低的光强度强度A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸吸吸吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cA点：黑暗时，点：黑暗时， 只进行细胞呼吸只进行细胞呼吸区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放CO2O2AB段：弱光下，段：弱光下，光合作用光合作用小于小于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸吸吸吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2CO2O2B点：光补偿点，点：光补偿点，光合作用光合作用等于等于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸吸吸吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2BC1段：强光下，段：强光下，光合作用光合作用大于大于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸吸吸吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2CO2O2b b:CO:CO2 2的补偿点的补偿点c c:CO:CO2 2的饱和点的饱和点 a a a a——b: COb: COb: COb: CO2 2 2 2太低，农作物消耗光合产物；太低，农作物消耗光合产物；太低，农作物消耗光合产物；太低，农作物消耗光合产物； b b b b——c: c: c: c: 随随随随COCOCOCO2 2 2 2的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强； c c c c——d: COd: COd: COd: CO2 2 2 2浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变； d d d d——e: COe: COe: COe: CO2 2 2 2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，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。

抑制光合作用抑制光合作用抑制光合作用acbde（（2 2））COCO2 2浓度浓度有有机机物物积积累累　　 光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光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合速率会减弱光合作用的最适温度因植物种类而异呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用一定范一定范围内温围内温度度吸吸收收或或释释放放量量CO20(2) （温度）（温度）在一定范围内温度对光合作用的影响在一定范围内温度对光合作用的影响3、温度、温度——影响影响酶酶的活性的活性①①光光 合合 作作 用用 是是 在在 的的 催催 化化 下下 进进 行行 的的 ，， 温温 度度 直直 接接 影影 响响 ；；②②B B点表示：点表示： ；；③③BCBC段表示：段表示： ；； 酶的活性酶的活性酶酶此温度条件下，光合速率最高此温度条件下，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、昼地区农作物的生长季节里，阳光充沛、昼夜温差大请试分析：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为何当地出产的哈密瓜会比其他地区出产的甜？的甜？•如果想在福建地区比较甜的哈密瓜，理论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？上你认为可以采取哪些措施？ 温室栽培中，温室栽培中，白天可适当提高温度，白天可适当提高温度，夜间适当降低温度，夜间适当降低温度，适当提高昼夜温差，适当提高昼夜温差，从而提高作物产量（有机物积累量）从而提高作物产量（有机物积累量）光合速率的日变化光合速率的日变化:•两个时间段为何光合速率不同？两个时间段为何光合速率不同？H H2 2O O是光合作用的原料在一定范围内是光合作用的原料在一定范围内,H,H2 20 0越多，光合越多，光合速率越快，但到速率越快，但到A A点时，即点时，即H H2 2O O达到饱和时，光合速率达到饱和时，光合速率不再增加不再增加 （（4 4））水分水分N N：：酶及酶及NADPHNADPH和和ATPATP的重要组分的重要组分P P：磷脂、：磷脂、NADPHNADPH和和ATPATP的重要组分；维的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能持叶绿体正常结构和功能K K：：促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输MgMg：：叶绿素的重要组分叶绿素的重要组分 （（5 5）矿质元素：）矿质元素：概念：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所概念：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、铁细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌等少数种类的细菌化能合成作用化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量提高农作物产量的措施：提高农作物产量的措施：延长光合作用时间：延长光合作用时间：增加光合作用面积：增加光合作用面积：增加光能利用率增加光能利用率提高光合作用效率提高光合作用效率控制光照强弱控制光照强弱控制光质控制光质控制控制CO2供应供应控制必需矿质元素供应　适时适量施肥控制必需矿质元素供应　适时适量施肥提高复种指数提高复种指数温室中人工光照温室中人工光照合理密植合理密植间作套种间作套种通风透光通风透光在温室中施有机肥，在温室中施有机肥，使用使用COCO2 2发生器发生器阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物提高农作物光合强度的措施：提高农作物光合强度的措施： 注意多用一些适当、适量、合理等字眼注意多用一些适当、适量、合理等字眼1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、适当提高、适当提高COCO2 2浓度浓度4 4、适当提高温度、适当提高温度5 5、适当增加植物体内的含水量、适当增加植物体内的含水量6 6、适当增加矿质元素的含量、适当增加矿质元素的含量2 2、合理密植、合理密植间间 作作•一茬一茬有两种或两种以上生育季节相近的作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）物，在同一块田地上成行或成带（多行）间隔种植的方式。

公元间隔种植的方式公元6世纪世纪《《齐民要术齐民要术》》叙述了桑与绿豆或小豆间作、葱与胡荽间叙述了桑与绿豆或小豆间作、葱与胡荽间作的经验作的经验套套 作作 •在前季作物生长后期的株在前季作物生长后期的株 、、 行或畦间播种行或畦间播种或栽植后季作物的种植方式套作的两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节矛盾的复种方式 主要方式有：小麦套主要方式有：小麦套玉米或再套甘薯或大白菜；玉米或再套甘薯或大白菜；轮 作 •　在同一块田地上有顺序地在同一块田地上有顺序地在季节间在季节间和年度间轮换种植和年度间轮换种植不同作物，是用地不同作物，是用地养地相结合的一种生物学措施有利养地相结合的一种生物学措施有利于均衡利用土壤养分和防治病、虫、于均衡利用土壤养分和防治病、虫、草害；能有效地改善土壤的理化性状，草害；能有效地改善土壤的理化性状，调节土壤肥力调节土壤肥力。