第5章第4节 二 光合作用的原理和应用

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1、第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源——光与光合作用二光合作用的原理和应用光合作用的概念绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2的过程。光合作用的探究历程1、问题：植物生长所需的物质来自何处？2000多年前亚里士多德(Aristotle)认为：构成植物体的原料是土壤植物增加的重量=土壤减少的重量2、1648年比利时海尔蒙特的实验五年后柳树增重80kg土壤只减少0.06kg结论：植物增重主要来自水分一段时间后一段时间后3、1771年英国普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气4、1779年，荷兰英格豪斯的实验实验重复了50

2、0多次结论：只有在光照下只有绿叶才可以更新空气B组A组1785年，发现了空气的组成，科学家在明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳5、1845年，德国的科学家梅耶指出：植物光合作用时，把光能转换成化成化学能储存起来。依据：能量守恒和转换定律一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片6、1864年萨克斯的实验暗处理光照酒精脱色结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉碘蒸汽处理7、光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是来自水呢？随着技术的进步，人们发现了放射性同位素，利用放射性同位素做示踪原子，为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。19

3、39年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用18O做示踪原子，对光合作用的产物氧气中氧的来源进行了探究。返回1939年鲁宾和卡门的实验光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？20世纪40年代，美国科学家卡尔文利用放射性同位素14C标记的14CO2做实验研究这一问题。最终探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。1961年诺贝尔化学奖得主年代科学家结论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1845R.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

4、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CO2光合作用的探究历程小结问题讨论光合作用的原料，产物，场所和条件是什么？你能用一个反应式表示出来吗?光能CO2+H2O叶绿体（CH2O）+O2反应条件：反应场所：反应物：生成物：能量变化：光能叶绿体CO2，H2O有机物，O2光能→化学能光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能光合作用的过程光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光、无光都能反应H2O类囊体膜酶Pi＋A

5、DPATP1.光反应阶段色素光酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]CO2五碳化合物C5CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP[H]糖类+H2O卡尔文循环CO2五碳化合物C5CO2固定三碳化合物2C3叶绿体基质多种酶糖类+H2OATP[H]2.暗反应阶段条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、[H]、ATPCO2的固定：C3的还原：CO2＋C52C3酶2C3(CH2O)

6、酶糖类ATP[H]、ADP+PiATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能C3还原联系比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶、H2OCO2、多种酶、[H]、ATP叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质中水的光解；ATP的生成CO2的固定；C3的还原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应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。叶绿体中的色素光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段光能co2H2O水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氢O2固定还原多种酶参加催化(CH2O)[氨基酸,

7、脂肪]酶正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、[H]、ATP含量如何变化？若突然停止CO2的供应呢？[H]↓ATP↓C5↓C3↑C3↓C5↑[H]↑ATP↑2C3讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照，CO2不变突然光照，CO2不变光照不变停止CO2供应光照不变，CO2增加增加减少减少或没有减少或没有减少增加增加增加减少增加减少或没有增加增加减少减少增加H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水