[課件]第19課光合作用的原理和應(yīng)用

1、第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié) 能量之源光與光合作用二 光合作用的原理和應(yīng)用1643年，荷蘭科學(xué)家凡海爾蒙特把一棵柳樹種到一盆泥土里，只給柳樹澆水，但五年后它還是長(zhǎng)到了74千克。海爾蒙特認(rèn)為樹的生長(zhǎng)只需要水。 植物的物質(zhì)積累來(lái)自于水 普利斯特利的實(shí)驗(yàn)（1771，英國(guó)）結(jié)論：植物能夠更結(jié)論：植物能夠更新由于蠟燭燃燒或新由于蠟燭燃燒或動(dòng)物呼吸而變得污動(dòng)物呼吸而變得污濁了的空氣濁了的空氣17791779年，英格豪斯的實(shí)驗(yàn)?zāi)?，英格豪斯的?shí)驗(yàn)結(jié)論：結(jié)論：只有在陽(yáng)光照射只有在陽(yáng)光照射下才能成功，下才能成功， 只有只有綠葉才能更新污濁的空氣綠葉才能更新污濁的空氣。直到現(xiàn)在1785年，后來(lái)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，

2、蠟燭燃燒或動(dòng)物呼吸排出的二氧化碳是綠色植物光合作用的原料。而光合作用產(chǎn)生的氧，除了滿足植物自己呼吸的需要外，還供給了動(dòng)物。 但人們尚不了解植物吸收和釋放的但人們尚不了解植物吸收和釋放的究竟是什么氣體？究竟是什么氣體？18541854年德國(guó)的梅耶提出：年德國(guó)的梅耶提出：植物在光合作用時(shí)，能把植物在光合作用時(shí)，能把光能光能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成化學(xué)能化學(xué)能儲(chǔ)存起儲(chǔ)存起來(lái)。來(lái)。把綠色植物放在暗處幾小時(shí)，然后把一個(gè)葉片的一半曝光，另一半遮光，過(guò)一段時(shí)間后，用碘蒸汽處理葉片，發(fā)現(xiàn)遮光的那一半葉片沒(méi)有發(fā)生顏色變化，曝光的那一半葉片則呈藍(lán)色。 薩克斯的實(shí)驗(yàn)（1864年，德國(guó)）說(shuō)明：光合作用還產(chǎn)生淀粉 光合作用的原料有

3、水和二氧化碳；產(chǎn)物有氧氣和淀粉，那么光合作用釋放的氧氣是來(lái)自于二氧化碳還是水呢？19391939年魯賓與卡門的實(shí)驗(yàn)（美國(guó)）年魯賓與卡門的實(shí)驗(yàn)（美國(guó)）1939年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行探究，證明光合作用釋放的氧氣來(lái)自于水1948年，美國(guó)科學(xué)家卡爾文追蹤了小球藻光合作用過(guò)程中二氧化碳中碳的變化，從而探明了碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)在光合作用過(guò)程中,并不是全部過(guò)程都需要光。根據(jù)反應(yīng)過(guò)程是否需要光能，將光合作用分為：光反應(yīng)和暗反應(yīng)。 (CH2O) + O2CO2 + H2O光能光能葉綠體葉綠體葉綠體葉綠體中的色中的色素素光合作用的過(guò)程光合作用的過(guò)程光

4、反應(yīng)階段光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光能光能coco2 22 2c c3 3H2O水在光下分解水在光下分解C C5 5ATPATPADP+PiADP+Pi酶酶供能供能HH供氫供氫O O2 2 固固 定定還原還原多種酶多種酶參加催化參加催化(CH(CH2 2O)O)條件：條件：光、色素、酶光、色素、酶場(chǎng)所：場(chǎng)所：物質(zhì)物質(zhì)變化變化水的光解：水的光解：ATPATP的合成：的合成：葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATPATP中中光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段HH2 2OO光能光能H+OH+O2 2能量變化：能量變化：ADPADPPiPi光能光

5、能ATPATP酶酶條件：條件： 不需光和色素，需多種酶不需光和色素，需多種酶場(chǎng)所：場(chǎng)所： 葉綠體的基質(zhì)中葉綠體的基質(zhì)中COCO2 2的固定：的固定：COCO2 2C C5 5 2C 2C3 3酶酶C C3 3的還原：的還原：ATPATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷愔谢钴S的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段C3+H (CH2O)+C5酶酶ATP物質(zhì)物質(zhì)變化變化能量變化：能量變化：ATPATP的水解：的水解：ATPATPADPADPPiPi酶酶場(chǎng)所場(chǎng)所條件條件物質(zhì)物質(zhì)變化變化能量變化能量變化光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反應(yīng)類囊體的薄膜上類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中

6、葉綠體的基質(zhì)中水的光解、水的光解、ATP的合成的合成CO2的固定、的固定、C3的還原、的還原、ATP的水解的水解活躍化能活躍化能 穩(wěn)定化能穩(wěn)定化能 光能光能 活躍化能活躍化能需光需光, ,色素和酶色素和酶不需光和色素不需光和色素;需多種酶需多種酶4、光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系：、光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系： 光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供提供H和和ATP。光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)。光反應(yīng)停止，暗反應(yīng)也隨即終止。暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，也隨即終止。暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，暗反應(yīng)水解暗反應(yīng)水解ATP生成生成ADP和和Pi為光反應(yīng)為光反應(yīng)合成合成ATP提供原料。由此可見，在光合提

7、供原料。由此可見，在光合作用過(guò)程中，光反應(yīng)和暗反應(yīng)既有區(qū)別作用過(guò)程中，光反應(yīng)和暗反應(yīng)既有區(qū)別又緊密聯(lián)系，是缺一不可的整體。又緊密聯(lián)系，是缺一不可的整體。光反應(yīng)光反應(yīng)H、ATP暗反應(yīng)暗反應(yīng)ADP、Pi1 1、光照強(qiáng)度：光合作用的能量來(lái)源、光照強(qiáng)度：光合作用的能量來(lái)源2 2、COCO2 2濃度：光合作用的原料濃度：光合作用的原料3 3、溫度：影響酶活性、溫度：影響酶活性4 4、水：光合作用的原料和反應(yīng)介質(zhì)、水：光合作用的原料和反應(yīng)介質(zhì)5 5、必需礦質(zhì)元素必需礦質(zhì)元素少數(shù)細(xì)菌能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化少數(shù)細(xì)菌能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用時(shí)所釋放的能量

8、來(lái)制造有機(jī)物的合成作用 3NH3NH3 3+ + 3O3O2 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 CO C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量新陳代謝是生物體內(nèi)新陳代謝是生物體內(nèi)全部全部有序有序的化學(xué)變化的總稱。的化學(xué)變化的總稱。新陳代謝的概念新陳代謝的概念新新陳陳代代謝謝同同化化作作用用異異化化作作用用把從外界環(huán)境中獲取的營(yíng)把從外界環(huán)境中獲取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)變成自身的組養(yǎng)物質(zhì)，

9、轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)成物質(zhì)儲(chǔ)存儲(chǔ)存能量能量分解自身的一部分組成分解自身的一部分組成物質(zhì)，把分解的最終產(chǎn)物質(zhì)，把分解的最終產(chǎn)物排出體外物排出體外釋放釋放能量能量物物質(zhì)質(zhì)代代謝謝能能量量代代謝謝新陳代謝的基本類型新陳代謝的基本類型同化作用同化作用 判斷依據(jù)：判斷依據(jù)：能否利用能否利用無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物 制造制造有機(jī)物有機(jī)物。 類型類型自養(yǎng)型自養(yǎng)型：利用無(wú)機(jī)物制造有機(jī)物，并且：利用無(wú)機(jī)物制造有機(jī)物，并且儲(chǔ)存能量。儲(chǔ)存能量。異養(yǎng)型異養(yǎng)型：將外界：將外界現(xiàn)成的有機(jī)物現(xiàn)成的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成自轉(zhuǎn)變成自身的有機(jī)物，并且儲(chǔ)存能量。身的有機(jī)物，并且儲(chǔ)存能量。同化作用的兩種類型同化作用的兩種類型自自養(yǎng)養(yǎng)型型光能自養(yǎng)光能自養(yǎng)：

10、吸收光能來(lái)制造吸收光能來(lái)制造有機(jī)物有機(jī)物化能自養(yǎng)化能自養(yǎng)：利用體外無(wú)機(jī)物氧化釋能來(lái)制利用體外無(wú)機(jī)物氧化釋能來(lái)制造造有機(jī)物有機(jī)物人、動(dòng)物、營(yíng)腐生、寄生生活的真菌、多數(shù)細(xì)菌人、動(dòng)物、營(yíng)腐生、寄生生活的真菌、多數(shù)細(xì)菌硝化細(xì)菌：硝化細(xì)菌：能能 量量CO2H2O（CH2O）O2異養(yǎng)型異養(yǎng)型: :以現(xiàn)成的以現(xiàn)成的有機(jī)物有機(jī)物為能量和碳源為能量和碳源綠色植物：綠色植物：CO2H2O （CH2O）O2光光1、光合作用中光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段、光合作用中光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供了提供了 （ ） AO2和和C3化合物化合物 B葉綠體色素葉綠體色素 CH20和和O2 DH和和ATPD2、在光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程中，沒(méi)有被、在光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程中，沒(méi)有被消耗掉的是消耗掉的是 （ ） A、H B、五碳化合物、五碳化合物 C、ATP D、二氧化碳、二氧化碳B3、光合作用過(guò)程中，產(chǎn)生光合作用過(guò)程中，產(chǎn)生ADP