光合作用的原理和应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,光与光合作用,1,光合作用的原理和应用,2,光合作用的概念,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,氧气,的过程。,光合作用的实质,合成有机物，储存能量,3,光合作用的探究历程,4,观点：植物体由“土壤汁构成，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。,问题：,植物生长所需的物质来自何处？,亚里士多德,(Aristotle),5,一、,1648,年海尔蒙特栽培柳树实验,结论：植物增重主要来自水分,6,问题讨论与质疑：,1你认为他的结论正确吗？,2你认为海尔蒙特的实验设计存在什么问题？,7,二、,1771,年普利斯特利的实验,结论：绿色植物可以更新空气,8,重复普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，可能的原因是什么？,9,三、,1779,年,荷兰的科学家英格豪斯,结论：植物体只有在,光,下才能更新污浊的空气。,甲,乙,10,2 英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？,问题讨论：,1他在实验中控制的单一变量是什么？,1785,年，由于发现了空气的组成成分，人们才明确绿叶在光下吸收了,CO2,，释放了,O2,。,1845,年，德国科学家梅耶，根据能量转化和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。,3在这一过程中，光能哪里去了？,11,光能转化为化学能储存在什么物质中？,12,四、,1864,年德国的植物学家萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验,萨克斯，,J.von Sachs (1832,1897),13,暗处理,叶局部遮光,光照,滴加碘液,14,问题讨论：,为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？,叶片局部遮光，局部曝光，目的是什么？,这个实验得出什么结论？,结论：植物在,光,下产生了,淀粉,光合作用在哪里进行？,15,没有氧气的黑暗环境,没有氧气的有光环境,极细的光束,五、,1880,年，恩格尔曼的实验：,100,页,实验证明：氧是由,叶绿体,释放出来的，,叶绿体,是绿色植物进行光合作用的场所。,。,16,提出问题：,光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？,1,、需要标记什么元素？,2,、如何作出假设？,3,、怎样设计分组对照实验？,4,、预测实验结果有几种情况？,5,、得出什么结论？,问题讨论：,六、美国鲁宾和卡门实验同位素标记法,17,CO,2,H,2,18,O,?,C,18,O,2,H,2,O,?,预测1：假设第一组为O2，第二组为18O2，那么全部来自H2O,预测2：假设第一组为18O2 ，第二组为O2 ，那么全部来自CO2,预测3：假设两组既有18O2、也有O2，那么来自两者。,第一组,第二组,绿色植物,如小球 藻,18,CO,2,H,2,18,O,18,O,2,C,18,O,2,H,2,O,O,2,结论：,光合作用释放的氧气全部来自水,第一组,第二组,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,19,美国卡尔文,用,14,C,标记,14,CO,2,，供小球藻进行光合作用，探明了,CO,2,中的,C,在光合作用中转化成有机物中,C,的途径，这一途径称为卡尔文循环。,20,年代,科学家,结论,1664,海尔蒙特,水分是植物建造自身的原料,1771,普利斯特利,植物可以更新空气,1779,英格豪斯,只有,在光照下,只有绿叶才可以更新空气,1845,R.,梅耶,植物在光合作用时,把光能转变成了化学能,储存起来,1864,萨克斯,绿色叶片光合作用,产生淀粉,1880,恩格尔曼,氧,由叶绿体释放出来。,叶绿体,是光合作用的场所。,1939,鲁宾 卡门,光合作用释放的,氧,来自,水,。,20,世纪,40,代,卡尔文,光合产物中有机物的,碳,来自,CO,2,21,光合作用的过程,22,光反响,暗反响,划分依据:反响过程是否需要光能,光反响在白天可以进行吗？夜间呢？,暗反响在白天可以进行吗？夜间呢？,有光才能反响,有光、无光都能反响,23,H,2,O,类囊体膜,酶,Pi,ADP,ATP,光反响阶段,光、色素、酶,叶绿体内的,类囊体薄膜,上,水的光解：,H,2,O H + O,2,光能,复原剂,ATP,的合成：,ADP,Pi,能量（,光能,）,ATP,酶,光能转变为活泼的化学能贮存在ATP中,H,场所：,条件：,物质变化,能量变化,进入叶绿体基质，参与暗反响,供暗反响使用,24,CO,2,五碳化合物,C,5,CO,2,的固定,三碳化合物,2C,3,C3的复原,叶绿体基质,多种酶,H,2,O,类囊体膜,酶,Pi,ADP,ATP,H,糖类,卡尔文循环,25,暗反响阶段,CO,2,的固定：,CO,2,C,5,2C,3,酶,C3的复原：,ATP,H,、,ADP+Pi,叶绿体的,基质,中,ATP,中,活跃,的,化学能,转变为,糖类,等,有机物中,稳定,的,化学能,2C,3,(CH,2,O)+ C,5,H2O,酶,糖类,H,、,ATP,、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO,2,五碳化合物,C,5,CO,2,的固定,三碳化合物,2C,3,叶绿体基质,多种酶,糖类,ATP,H,26,联系,比较光反响、暗反响,光反响阶段,暗反响阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光,、色素、酶,不需光酶、H、ATP,叶绿体,类囊体膜,叶绿体,基质,中,水的光解；,ATP,的生成,CO2的固定； C3的复原,ATP,中活,跃化学能,光能,ATP,中活,跃化学能,有机物中稳,定化学能,光反响是暗反响的根底，为暗反响提供H和ATP，暗反响为光反响提供ADP和Pi 。,CO,2,+H,2,O,（,CH,2,O,),+O,2,光能,叶绿体,27,色素分子,可见光,C,5,2C,3,ADP+Pi,ATP,2H,2,O,O,2,4H,多种酶,酶,(CH,2,O),CO,2,吸收,光解,能,固定,复原,酶,光反响,暗反响,光合作用总过程：,28,光反响,H,2,O 2 H + 1/2O,2,+,Pi,+,光能,ATP,酶,ADP,水的光解：,ATP,的合成,：,暗反响,CO,2,的还原：,2C,3,+ H (CH,2,O) + C,5,酶,ATP,CO,2,的固定,：,CO,2,+ C,5, 2C,3,酶,总结：,29,原料和产物的对应关系：,CH2O,C,H,O,CO,2,CO,2,H,2,O,O,2,H,2,O,能量的转移途径：,碳的转移途径：,光能,ATP中活泼的化学能,(CH,2,O),中,稳定,的化学能,CO,2,C,3,CH2O,30,以下图是光合作用过程图解，请分析后答复以下问题：,图中,A,是,_,B,是,_,它来自于,_,的分解。,图中,C,是,_,，它被传递到叶绿体的,_,部位，用于,_,_,。,图中,D,是,_,，在叶绿体中合成,D,所需的能量来自,_,图中,G_,F,是,_,J,是,_,图中的,H,表示,_,，,H,为,I,提供,_,光,H,2,O,B,A,C,D,E+Pi,F,G,CO,2,J,H,I,2,水,H,基质,用作复原剂，复原C3,ATP,色素吸收的光能,光反响,H,和,ATP,色素,C,5,化合物,C,3,化合物,糖类,31,光合作用原理的应用,32,光合作用强度,光合作用强度指的是植物在光照下，单位时间、单位面积同化二氧化碳的量，常用单位为毫克二氧化碳/平方分米/小时。实际光合作用强度是植物在光照下实际同化二氧化碳的量，但植物在进行光合作用时也进行呼吸作用，会同时放出二氧化碳，因此所测得的一般为外表光合作用或净光合作用，就是实际光合作用所同化的二氧化碳的量减去因呼吸作用而释放的二氧化碳的量。一般所说的光合作用强度，就是指净光合作用强度。,33,影响,光合作用强度,的因素？,CO2的浓度，光照强弱；光的成分；温度的上下、必需矿物质元素、水分等。,例：适当提高CO2的浓度温室大棚，增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。,34,化能合成作用,35,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,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌,等少数种类的细菌,化能合成作用,2NH,3,+3O,2,2HNO,2,+2H,2,O+,能量,硝化细菌,2HNO,2,+O,2,2HNO,3,+,能量,硝化细菌,6CO,2,+6H,2,O 2C,6,H,12,O,6,+ 6O,2,能量,36,能够直接把从外界环境,摄取的无机物转变成为自身的组成物质,，并储存了能量的一类生物,不能直接利用无机物制成有机物,，只能把从外界,摄取的现成的有机物,转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物,如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等,如：人、动物、真菌(如蘑菇) 、多数的细菌乳酸菌、大肠杆菌等,自养生物：,异养生物：,37,绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较：,光合作用,有氧呼吸,在哪些细胞进行,反应场所,反应条件,物质转化,能量转变,联系,含叶绿体的细胞,叶绿体,线粒体主要场所,光、色素、酶,氧气、酶,无机物 有机物,活细胞,光能转变为化学能,储存,在有机物中,将有机物中的能量释放出来，一局部转移到ATP中,光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质根底有机物和氧气；细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用,分解有机物,38,光能转换为生命动力的过程,光能,光,反响,ATP中活泼的化学能,有机物中稳定的化学能,各项生命活动,ATP中活泼的化学能,利用,细胞呼吸,光合作用,暗,反响,直接的能量来源：,ATP,最终的能量来源：,太阳的光能,39,