913941857光合作用的原理和應(yīng)用PPT

1、1 2 光合作用的概念光合作用的概念 指綠色植物通過(guò)指綠色植物通過(guò)葉綠體葉綠體，利用，利用光能光能， 把把二氧化碳二氧化碳和和水水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的 有機(jī)物，并且釋放出有機(jī)物，并且釋放出氧氣氧氣的過(guò)程。的過(guò)程。 光合作用的實(shí)質(zhì)光合作用的實(shí)質(zhì) 合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量 3 光合作用的探究歷程光合作用的探究歷程 4 觀(guān)點(diǎn)：植物體由觀(guān)點(diǎn)：植物體由“ “土壤汁土壤汁” ”構(gòu)成，即植物構(gòu)成，即植物 生長(zhǎng)發(fā)育所需的物質(zhì)完全來(lái)自生長(zhǎng)發(fā)育所需的物質(zhì)完全來(lái)自土壤。土壤。 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：植物生長(zhǎng)所需的物質(zhì)來(lái)自何處？植物生長(zhǎng)所需的物質(zhì)來(lái)自何處？ 亞里士多德亞里士多德 (aristot

2、le) 5 一、一、16481648年海爾蒙特栽培年海爾蒙特栽培 柳樹(shù)實(shí)驗(yàn)柳樹(shù)實(shí)驗(yàn) 結(jié)論：植物增結(jié)論：植物增 重主要來(lái)自水重主要來(lái)自水 分分 6 （1）你認(rèn)為他的結(jié)論正確嗎？）你認(rèn)為他的結(jié)論正確嗎？ （2）你認(rèn)為海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）你認(rèn)為海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 存在什么問(wèn)題？存在什么問(wèn)題？ 7 二、二、17711771年普利斯特利的實(shí)驗(yàn)?zāi)昶绽固乩膶?shí)驗(yàn) 結(jié)論：綠色植物可以更新空氣結(jié)論：綠色植物可以更新空氣 8 重復(fù)普利斯特利的的實(shí)重復(fù)普利斯特利的的實(shí) 驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗，驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗， 可能的原因是什么？可能的原因是什么？ 9 17791779年年荷蘭的科學(xué)家英格豪斯荷蘭的科學(xué)家英格豪

3、斯 結(jié)論：植物體只結(jié)論：植物體只 有在有在光光下才能更下才能更 新污濁的空氣。新污濁的空氣。 甲甲乙乙 10 （2 2） 英格豪斯知道植物更新了空氣中的什么成英格豪斯知道植物更新了空氣中的什么成 分嗎？為什么？分嗎？為什么？ （1 1）他在實(shí)驗(yàn)中控制的單一變量是什么？）他在實(shí)驗(yàn)中控制的單一變量是什么？ 17851785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成成分，人們年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成成分，人們 才明確綠葉在光下吸收了才明確綠葉在光下吸收了co2co2，釋放了，釋放了o2o2。 18451845年，德國(guó)科學(xué)家梅耶，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定年，德國(guó)科學(xué)家梅耶，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定 律明確指出，植物在進(jìn)行光合作

4、用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)化成律明確指出，植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)化成 化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)?；瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。 （3）在這一過(guò)程中，光能哪里去了？）在這一過(guò)程中，光能哪里去了？ 11 光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存 在什么物質(zhì)中？在什么物質(zhì)中？ 12 薩克斯，薩克斯， j.von sachs (1832 1897) 13 暗處理暗處理 葉部分遮光葉部分遮光 光照光照 滴加碘液滴加碘液 14 結(jié)論：植物在結(jié)論：植物在光光下產(chǎn)生了下產(chǎn)生了淀粉淀粉 光合作用在哪里進(jìn)行？光合作用在哪里進(jìn)行？ 15 沒(méi)沒(méi) 有有 氧氧 氣氣 的的 黑黑 暗暗 環(huán)環(huán) 境境 沒(méi)沒(méi) 有有 氧氧 氣氣 的的 有有 光光 環(huán)環(huán) 境境

5、 極細(xì)的光束極細(xì)的光束 實(shí)驗(yàn)證明：氧是由實(shí)驗(yàn)證明：氧是由葉綠體葉綠體釋放出來(lái)的，釋放出來(lái)的，葉綠葉綠 體體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。 。 16 提出問(wèn)題：提出問(wèn)題：光合作用釋放的氧氣到底來(lái)自二光合作用釋放的氧氣到底來(lái)自二 氧化碳還是水？氧化碳還是水？ 1、需要標(biāo)記什么元素？、需要標(biāo)記什么元素？ 2、如何作出假設(shè)？、如何作出假設(shè)？ 3、怎樣設(shè)計(jì)分組對(duì)照實(shí)驗(yàn)？、怎樣設(shè)計(jì)分組對(duì)照實(shí)驗(yàn)？ 4、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有幾種情況？、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有幾種情況？ 5、得出什么結(jié)論？、得出什么結(jié)論？ 六、美國(guó)魯賓和卡門(mén)實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）六、美國(guó)魯賓和卡門(mén)實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法） 17 co2

6、 h218o ? c18o2 h2o ? 預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)1：若第一組為：若第一組為o2，第二組為，第二組為18o2，則全部來(lái)自，則全部來(lái)自h2o 預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)2：若第一組為：若第一組為18o2 ，第二組為，第二組為o2 ，則全部來(lái)自，則全部來(lái)自co2 預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)3：若兩組既有：若兩組既有18o2、也有、也有o2，則來(lái)自?xún)烧?。，則來(lái)自?xún)烧摺?第一組第一組 第二組第二組 18 co2 h218o 18o2 c18o2 h2o o2 結(jié)論：結(jié)論：光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水 第一組第一組第二組第二組 光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的？光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的？19 美國(guó)卡

7、爾文美國(guó)卡爾文 用用14 14c c標(biāo)記 標(biāo)記14 14co co2 2，供小球藻，供小球藻 進(jìn)行光合作用，探明了進(jìn)行光合作用，探明了 coco2 2中的中的c c在光合作用中轉(zhuǎn)在光合作用中轉(zhuǎn) 化成有機(jī)物中化成有機(jī)物中c c的途徑，的途徑， 這一途徑稱(chēng)為卡爾文循環(huán)。這一途徑稱(chēng)為卡爾文循環(huán)。 20 年代年代科學(xué)家科學(xué)家結(jié)論結(jié)論 16641664海爾蒙特海爾蒙特水分是植物建造自身的原料水分是植物建造自身的原料 17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空氣植物可以更新空氣 17791779英格豪斯英格豪斯 只有只有在光照下在光照下只有綠葉才可以更只有綠葉才可以更 新空氣新空氣 1845184

8、5r.r.梅耶梅耶 植物在光合作用時(shí)植物在光合作用時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成把光能轉(zhuǎn)變成 了化學(xué)能了化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)儲(chǔ)存起來(lái) 18641864薩克斯薩克斯 綠色葉片光合作用綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉產(chǎn)生淀粉 18801880恩格爾曼恩格爾曼 氧氧由葉綠體釋放出來(lái)。由葉綠體釋放出來(lái)。葉綠體葉綠體是是 光合作用的場(chǎng)所。光合作用的場(chǎng)所。 19391939魯賓魯賓 卡門(mén)卡門(mén) 光合作用釋放的光合作用釋放的氧氧來(lái)自來(lái)自水水。 2020世紀(jì)世紀(jì)4040代代卡爾文卡爾文 光合產(chǎn)物中有機(jī)物的光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳碳來(lái)自來(lái)自coco2 2 21 光合作用的過(guò)程光合作用的過(guò)程 22 光反應(yīng)光反應(yīng) 暗反應(yīng)暗反應(yīng) 劃分依據(jù)劃分依據(jù): :

9、反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)過(guò)程是否需要光能是否需要光能 光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？ 暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？ 有光才能反應(yīng)有光才能反應(yīng) 有光、無(wú)光都能反應(yīng)有光、無(wú)光都能反應(yīng) 23 h h2 2o o 類(lèi)囊體膜類(lèi)囊體膜 酶酶 pi adp atp 光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段 光、色素、酶光、色素、酶 葉綠體內(nèi)的葉綠體內(nèi)的類(lèi)囊體薄膜類(lèi)囊體薄膜上上 水的光解：水的光解：h2o h + o2 光能光能 （還原劑）（還原劑） atp的合成：的合成：adppi 能量（能量（光能光能） atp 酶酶 光能光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能化學(xué)能貯存在

10、貯存在atp中中 h 場(chǎng)所：場(chǎng)所： 條件：條件： 物質(zhì)變化物質(zhì)變化 能量變化能量變化 進(jìn)入葉綠進(jìn)入葉綠 體基質(zhì)，體基質(zhì)， 參與暗反參與暗反 應(yīng)應(yīng) 供暗反供暗反 應(yīng)使用應(yīng)使用 24 co2 2 五碳化合物五碳化合物 c5 co2的的 固定固定 三碳化合物三碳化合物 2c3 c c3 3的的 還原還原 葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì) 多種酶多種酶 h h2 2o o 類(lèi)囊體膜類(lèi)囊體膜 酶酶 pi adp atp h 糖類(lèi)糖類(lèi) 卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán) 25 暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段 co2的固定：的固定：co2 c5 2c3 酶酶 c3的還原：的還原： atph 、adp+pi 葉綠體的葉綠體的基質(zhì)基質(zhì)中中 atp

11、中中活躍活躍的的化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)樘穷?lèi)糖類(lèi)等等 有機(jī)物中有機(jī)物中穩(wěn)定穩(wěn)定的的化學(xué)能化學(xué)能 2c3 (ch2o)+ c5 h2o 酶酶 糖類(lèi)糖類(lèi) h 、atp、酶、酶 場(chǎng)所：場(chǎng)所： 條件：條件： 物質(zhì)變化物質(zhì)變化 能量變化能量變化 co2 2 五碳化合物五碳化合物 c5 co2的的 固定固定 三碳化合物三碳化合物 2c3 葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì) 多種酶多種酶 糖類(lèi)糖類(lèi) atp h 26 聯(lián)系聯(lián)系 比較光反應(yīng)、暗反應(yīng)比較光反應(yīng)、暗反應(yīng) 光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段 條件條件 場(chǎng)所場(chǎng)所 物質(zhì)變化物質(zhì)變化 能量變化能量變化 光光、色素、酶、色素、酶 （不需光）酶、（不需光）酶、h、at

12、p 葉綠體葉綠體類(lèi)囊體膜類(lèi)囊體膜葉綠體葉綠體基質(zhì)基質(zhì)中中 水的光解；水的光解； atp 的生成的生成 co2的固定；的固定； c3的還原的還原 atp中活中活 躍化學(xué)能躍化學(xué)能 光能光能 atp中活中活 躍化學(xué)能躍化學(xué)能 有機(jī)物中穩(wěn)有機(jī)物中穩(wěn) 定化學(xué)能定化學(xué)能 光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供hh和和 atpatp，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供adpadp和和pi pi 。 co2+h2o （ch2o)+o2 光能光能 葉綠體葉綠體 27 色素分子色素分子可見(jiàn)光可見(jiàn)光 c5 2c3 adp+pi atp 2h2oo2 4h 多種酶多種酶 酶酶 (c

13、h2o) co2 吸收吸收 光解光解 能能 固定固定 還還 原原 酶酶 光反應(yīng)光反應(yīng) 暗反應(yīng)暗反應(yīng) 光合作用總過(guò)程：光合作用總過(guò)程： 28 光反應(yīng)光反應(yīng) h2o 2 h + 1/2o2 +pi+ 光能光能 atp 酶酶 adp 水的光解： atpatp的合成的合成 ： 暗反應(yīng)暗反應(yīng) co2的還原： 2c2c3 3 + h (ch + h (ch2 2o) + co) + c5 5 co2的固定： co2 + c5 2c3 總結(jié)：總結(jié)： 29 原料和產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系：原料和產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系： （ch2o） c h oco2 co2 h2o o2h2o 能量的轉(zhuǎn)移途徑：能量的轉(zhuǎn)移途徑： 碳的轉(zhuǎn)移途徑：

14、碳的轉(zhuǎn)移途徑： 光能光能 中中活躍活躍 的化學(xué)能的化學(xué)能 (ch2o)中中穩(wěn)定穩(wěn)定 的化學(xué)能的化學(xué)能 co2c3（ch2o） 30 下圖是光合作用過(guò)程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問(wèn)題：下圖是光合作用過(guò)程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問(wèn)題： 圖中圖中a a是是_,b_,b是是_,_,它來(lái)自于它來(lái)自于_的分解。的分解。 圖中圖中c c是是_，它被傳遞到葉綠體的，它被傳遞到葉綠體的_部位，用部位，用 于于_ 。 圖中圖中d d是是_，在葉綠體中合成，在葉綠體中合成d d所需的能量來(lái)自所需的能量來(lái)自_ 圖中圖中g(shù)_,fg_,f是是_,j_,j是是_ 圖中的圖中的h h表示表示_， h h為為i i提供提供_ 光光

15、h2ob a c d e+pi f g co2 j h i 2 水水 h基質(zhì)基質(zhì) 用作還原劑，還原用作還原劑，還原c3 atp 色素吸收色素吸收 的光能的光能 光反應(yīng)光反應(yīng)h和和atp 色素色素 c5化合物化合物 c3化合物化合物糖類(lèi)糖類(lèi) 31 光合作用原理的應(yīng)用光合作用原理的應(yīng)用 32 光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度 l 光合作用強(qiáng)度指的是植物在光照下，單位時(shí)間、單位光合作用強(qiáng)度指的是植物在光照下，單位時(shí)間、單位 面積同化二氧化碳的量，常用單位為毫克二氧化碳面積同化二氧化碳的量，常用單位為毫克二氧化碳/ / 平方分米平方分米/ /小時(shí)。小時(shí)。實(shí)際光合作用強(qiáng)度是植物在光照下實(shí)際光合作用強(qiáng)度是植物在光

16、照下 實(shí)際同化二氧化碳的量，但植物在進(jìn)行光合作用時(shí)也實(shí)際同化二氧化碳的量，但植物在進(jìn)行光合作用時(shí)也 進(jìn)行呼吸作用，會(huì)同時(shí)放出二氧化碳，因此所測(cè)得的進(jìn)行呼吸作用，會(huì)同時(shí)放出二氧化碳，因此所測(cè)得的 一般為表面光合作用或凈光合作用，就是實(shí)際光合作一般為表面光合作用或凈光合作用，就是實(shí)際光合作 用所同化的二氧化碳的量減去因呼吸作用而釋放的二用所同化的二氧化碳的量減去因呼吸作用而釋放的二 氧化碳的量。一般所說(shuō)的光合作用強(qiáng)度，就是指凈光氧化碳的量。一般所說(shuō)的光合作用強(qiáng)度，就是指凈光 合作用強(qiáng)度。合作用強(qiáng)度。 33 影響影響光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度的因素？的因素？ coco2 2的濃度，光照強(qiáng)弱；光的成分；

17、溫度的高低、的濃度，光照強(qiáng)弱；光的成分；溫度的高低、 必需礦物質(zhì)元素、水分等。必需礦物質(zhì)元素、水分等。 例：適當(dāng)提高例：適當(dāng)提高co2的濃度（溫室大棚），增加光照時(shí)間的濃度（溫室大棚），增加光照時(shí)間 和光照強(qiáng)度，農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹?。和光照?qiáng)度，農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹取?34 化能合成作用化能合成作用 35 能夠利用體外環(huán)境中的能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化某些無(wú)機(jī)物氧化 時(shí)所釋放的能量時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用來(lái)制造有機(jī)物的合成作用 例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類(lèi)等少數(shù)種類(lèi) 的細(xì)菌的細(xì)菌 化能合成作用化能合成作用 2

18、nh2nh3 3+3o+3o2 2 2hno 2hno2 2+2h+2h2 2o+o+能量能量 硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 2hno2hno2 2+o+o2 2 2hno 2hno3 3+ +能量能量 硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 6co6co2 2+6h+6h2 2o 2co 2c6 6h h12 12o o6 6+ 6o + 6o2 2 能量能量 36 能夠直接把從外界環(huán)境能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)攝取的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn) 變成為自身的組成物質(zhì)變成為自身的組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一，并儲(chǔ)存了能量的一 類(lèi)生物類(lèi)生物 不能直接利用無(wú)機(jī)物制成有機(jī)物不能直接利用無(wú)機(jī)物制成有機(jī)物，只能，只能 把從外界把從外界攝取的現(xiàn)成的有機(jī)物攝取的現(xiàn)成的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成自身的轉(zhuǎn)變成自身的 組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類(lèi)生物組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類(lèi)生物 如：綠色植物，藍(lán)藻、硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌等如：綠色植物，藍(lán)藻、硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌等 如：人、動(dòng)物、真菌如：人、動(dòng)物、真菌( (如蘑菇如蘑菇) ) 、多數(shù)的