光合作用的探索历程
生物-(五)光合作用
1.光合作用的探究历程:
年代
科学家
结论
1771 普利斯特利 植物可以更新空气
1845 1779 1864 1880
英格豪斯 梅耶
萨克斯 恩格尔曼
只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
植物在光合作用时把光能转变成了化学 能储存起来
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作 用的场所
下列相关叙述，正确的是
A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移 B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移 C．如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移 D．如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移
（3）温度与光合速率
（1）指出曲线中光合作用有机物合成量最多的点在哪儿？ 光合速率最快的点在哪儿？
c
呼 释放
b
光照强度
吸 速
CO2
a
率
a点：在黑暗中的呼吸速率（只进行呼吸作用）
b点：此光照下光合速率等于呼吸速率 c点：在此条件下使光合速率最大的光照强度 净光合速率 + 呼吸速率 = 总光合速率
• 不同的农作物，对光照强弱的需求不同。 阳生植物 ：喜阳光充足环境。 (如：水稻、小麦、玉米等)
阴生植物 ：喜潮湿、背阴环境。 (如：胡椒、三七、人参等)
5、光合作用反应式
CO2 + H2O
光能 叶绿体 （CH2O）+O2
或者
光能 6CO2 + 12H2O 叶绿体
C6H12O6 + 6H2O+6O2
6、光合作用的实质 物质转变： 无机物
有机物
能量转变： 光能 活跃化学能 稳定化学能
7、影响因素
（1）光照强度与光合速率
光合作用的探究历程和过程
光合作用的探究历程和过程光合作用是地球上所有生物体中最重要的能量转换过程之一、它将太阳能转化为植物等光合生物能量的过程，同时还产生了氧气。
在光合作用的探究历程中，有两位科学家提供了重要的贡献，他们分别是英国化学家约瑟夫·普利斯特利(Joseph Priestley)和荷兰医生雅各布斯·伯兰特(Jacobus van't Hoff)。
约瑟夫·普利斯特利是第一个发现植物产生氧气的人。
在1771年，他进行了一些实验，在一个密闭的容器中放置了一段草和一只小鼠。
他发现，当阳光照射到容器中，小鼠能够继续存活，但当阳光被遮住时，小鼠却窒息死亡。
这个实验验证了植物在光照下产生氧气。
荷兰科学家雅各布斯·伯兰特则进一步研究了光合作用的过程和原理。
他在1890年提出了一个重要的理论，称为光合作用定律。
该定律描述了光合作用的过程中发生的化学反应，其中光能被植物中的叶绿素吸收，然后通过光合作用转化为化学能，同时产生氧气。
光合作用是一个复杂的过程，可以分为两个阶段：光反应和暗反应。
光反应发生在叶绿体的葉綠體内。
当光照射到叶绿体时，葉綠體中的叶绿素会吸收光能，然后将其转化为化学能。
在光反应中，水分子被分解成氧气和氢离子，这个过程称为光解水。
同时，光能被转化为化学能的同时，也会产生一种叫做ATP(三磷酸腺苷)的能量分子。
ATP是细胞内储存和转移能量的主要分子。
光反应完成后，暗反应开始进行。
暗反应不需要阳光，它发生在葉綠體质粒(m stroma)中。
在暗反应中，二氧化碳和氢离子通过一系列反应被转化为葡萄糖。
这个过程称为碳固定。
光反应中产生的ATP和氢离子提供了能量和电子给暗反应使用。
近年来，科学家们对光合作用的研究也在持续进行。
他们试图了解更多关于光合作用的细节，如叶绿素的吸收光谱、光反应和暗反应中其他信号传导和调节机制，以及如何利用光合作用提高农作物产量等。
这些研究对人类的生活和环境保护都有着重要的意义。
第四节——光合作用(共21张PPT)
光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）；
呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）
曝光
蓝色
遮光
无变化
结论：绿色叶片中光合作用中产生了淀粉
实验五 1880年 恩格尔曼实验
ATP的水解:ATP ADP+Pi+能量
HNO2
HNO3+能量
暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。
4、下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（
2C3
（CH2O）
1648年 海尔蒙特实验
[H]和ATP
三、化能合成作用
—— 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
硝化细菌的化能合成：
NH硝3化细菌 HNO2+能量
HNO硝2 化细菌
自养生物 HNO3+能量
6CO2+6H2O 能量 2C6H12O6+ 6O2
比较光合作用、呼吸作用
光合作用
场所
叶绿体
条件
光
①CO2的固定：
酶
CO2+C5
2C3
②C3的还原：
2C3
[
H
]
A 酶
T
（P CH2O）
能量转换 光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→
有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供了[H]和ATP； 暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。
1、光合作用的过程包括光反应和暗反应。光反应
能够为暗反应提供的物质是（ ）A
糖类等有机物中稳定化学能
光反应能够为暗反应提供的物质是（ ）
CO2+C5
光合作用的探究历程和过程
“自动空气净化器”
5、光合作用原理的运用
• 植物自身因素 • 环境因素对光合作用的影响
厉！
教师寄语:
21世纪是生命科学的世纪,科 学技术发展的车轮在不断前进!
希望同学们能站在先人的 肩膀上成为”车轮”前进的有 力推动者!
根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳 反应，应该生成什么产物？ 碳酸
哪为什么在植物光合作用的过程中产物不 是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程 中水和二氧化碳是否直接反应？ 不是直接反应的
光合作用（一）
光合作用的探究历程
人们对于光合作用的认识最早是从研究 植物的生长开始的。
植物生长所需要的物质来自哪里？
早在2000多年前，亚里士多德就提出 “植物是由土壤汁构成”，即植物生长所 需物质来自土壤。
17世纪初， 海尔蒙特的柳树实验。
海尔蒙特的实验证明：柳树重量的增加 来自雨水而并非来自土壤。
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课堂练习
1、在光合作用实验里，如果所用的水中有 0.2%的 水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的 二氧化碳分子含18O ，那么，植物进行光合作用 释放的氧气中，含18O的比例为
A．0.20% B．0.48%
C．0.88%
D．0.68% 注：答题请单击选项
恭不不不喜要要要你灰灰灰， 答心心心对，，，了再再再！ 来来再来一一接一次次再次！！！
三、光合作用的过程：
回归课本,知识整合
1.光反应和暗反应的区别
项目 光反应阶段
暗反应阶段
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
物质 变化
能量 变化
需光,色素和酶
需多种酶、ATP、[H]
(1) 2H2O 光 4[H]+O2
光合作用的研究历程
光合作用的研究历程
光合作用是生物界中最重要的能量转化过程之一，它使得植物和一些细菌能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
对光合作用的研究历程可以追溯到18世纪。
在18世纪末，瑞士科学家亨利·德·桑特-伯万提出了光合作用的概念。
他观察到，绿色植物在光照下会释放出氧气，并假设这些植物通过吸收光能将水分解为氢和氧气。
然而，他并没有将光合作用与二氧化碳的转化联系起来。
19世纪，德国植物生理学家朱利叶斯·冯特教授继续研究光合作用，他发现了光合作用的化学反应方程式，并提出了植物中的叶绿素是光合作用的关键物质。
冯特的研究奠定了现代光合作用理论的基础。
20世纪初，美国植物生理学家约翰·麦克尔迪尔和亚瑟·希勒合作进行了一项重要实验，该实验确定了光合作用的光反应和暗反应两个阶段。
麦克尔迪尔和希勒使用了氧气浓度的变化来测量光反应的速率，并发现光合作用是一个光化学过程，产生的氧气来自于水的分解。
随着科技的发展，人们对光合作用的研究也日益深入。
通过利用放
射性同位素示踪技术，科学家们确定了光合作用的具体化学过程，揭示了光合作用的分子机制。
同时，通过基因工程和生物化学技术，科学家们还研究了光合作用调控机制和光合作用相关蛋白质的功能。
如今，对光合作用的研究已经涵盖了从分子水平到生态系统水平的多个层面。
科学家们致力于深入理解光合作用的基本原理，开发新型的光合作用模型和技术，以应对日益严重的能源和环境问题。
光合作用的研究不仅在农业和生物能源领域具有重要意义，也为其他科学领域的发展提供了重要的基础。
光合作用的探究历程
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法探明了光合作用产物中的碳来自反应物中的二氧化碳(卡尔文循环)。
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
20世纪40年代，美国科学家卡尔文用同位素标记法探明了光合作用产物中的碳来自反应物中的二氧化碳(卡尔文循环)。
光合作用的探究历程：1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
1779年，荷兰科学家英格豪斯证明植物只有在光下才能更新空气。
1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物通过光合作用把光能转化为化学能。
1864年，德国科学家萨克斯实验成功证明了光合作用的产物中还有淀粉。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究证明光合作用释放的氧气来自水。
光合作用的探究历程
2C3 + [H]
酶 ATP
(CH2O) + C5
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H 2O 光 B F CO2 G J I
A
C
D
E+Pi
H
水 色素 Ｏ2 ①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。 基质 [H] ②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用 暗反应用作还原剂，还原C 于____________________ 3。 色素吸收 的光能 ATP ③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______ C3化合物 糖类 ④图中G________,F是__________,J是_____________ C5化合物 光反应 [H]和ATP ⑤图中的H表示_______， H为I提供__________
能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
类囊体膜
H2O
O2
[H]
酶
Pi ＋ADP
ATP
2、暗反应阶段
CO2的 固定 CO2
2C3
叶绿体基质 多种酶
C 3的 还原
卡尔文循环
C5 （CH2O)
【小结】
条件： 场所： [H] 、ATP、酶 叶绿体的基质中 CO2的固定：CO2＋C5
酶
物质变化：
2C3 (CH2O)
光能利用率
光合作用效率
1、控制光照强度 2、适当补充CO2 3、适宜的温度 4、矿质元素（ 合理施肥） 5、水（ 合理灌溉）
(四)、化能合成作用
1、化能合成作用：
少数菌类利用体外环境中某些无机物氧化 时释放的能量来制造有机物。
第2课时 光合作用的探究历程和过程
气外还有淀粉，同时还证明光是光合作用的必要条件。（自身对照
实验，自变量为光照，因变量为叶片的颜色变化）
思考:（萨克斯的实验） a．为什么对天竺葵先进行暗处理？
黑暗（饥饿）处理 是验证光合作用产 物和验证CO2是光合 作用原料实验的必 需操作。
暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。 b．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
不足：没有考虑到光照的影响。实验缺少空白对照，说服
力不强。
3.1779年，英格豪斯实验结论：
普利斯特利的实验只有在阳光的照射下才能成功；植物体 只有绿叶才能更新污浊的空气。（1785年，由于发现了空
气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸
收的是二氧化碳。） 4.1845年，德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转化 成化学能储存起来。 5.1864年，德国植物学家萨克斯的实验证明：光合作用的产物除氧
物质和B物质的相对分子质量之比是（ C ）
A．1∶2 C．8∶9 B．2∶1 D．9∶8
6.（2012·正定模拟）请按时间先后顺序排列下列事件（ C ） ①德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 ②美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧 气全部来自参加反应的水
③英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气
恩格尔曼 鲁宾 卡门
ห้องสมุดไป่ตู้
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所
光合作用释放的氧来自水
卡尔文
CO2 中的碳转换成有机物的碳的途径
思考：光合作用的反应式 光能 CO2+H2O （CH2O）+O2 叶绿体 1.光合作用的原料：二氧化碳 、水 2.光合作用的产物：有机物、氧气 3.光合作用的条件：光能 4.光合作用的场所：叶绿体
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1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。 结果
结论： 光合作用过程需要CO2参与
• 1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能 储存起来。
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ • 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗 了H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？
年代 1771 1779 1845 1864 1880
科学家
普利斯特利 英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼
结论
植物可以更新空气 只有在光照下只有绿叶才可以更 新空气 植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所 光合作用释放的氧来自水 光合产物中有机物的碳来自CO2
1939
20世纪40代
鲁宾
卡门
卡尔文
二、光合作用的场所、动力、原料、产物：
通过以上的研究和探索，你知道 光合作用的 场所、动力、原料、产物是分别是什么吗？ 2.动力：光 1.场所：叶绿体 3.原料：二氧化碳 水 4.产物：糖类 氧气
概念：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。
四、光合作用的过程
H2O
①水的光解
O2
[H] 供氢 酶
2c3 ②
还
① 固 多种酶 定
co2
C5
光能
叶绿体 中的色 素
ATP
供能 原
参加催化
酶② 酶 ADP+Pi
[糖类] 暗反应
稳定化学能
(CH2O)
光反应
能量转化: 光能
ATP活跃化学能 ＊O O元素: H2＊O 2
＊C 3
元素转移
C元素: ＊C O2
分析研讨 结论： 植物能"净化"空气。
深入思考 提问：当人们重复普利斯特利的实验时，有 的获得成功，有的总是失败，甚至发现植物还 会更严重地污染空气。为什么学者们会得到不 同的实验结果呢？
1779年，荷兰的英根豪斯
结论1：只有在光下 植物才能更新空气。
普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功
结论2：植物体的绿叶 在光下才能更新空气。
1864年,德国植物学家萨克斯实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时
曝光 遮光
2小时
碘蒸汽 变蓝
结论： 1.光合作用的产物是淀粉 2.光合作用需要光
不变蓝
• 光合作用释放的O2到底是来自H2O ，还是 CO2呢？ • 同位素标记法研究
1939年 美国 鲁宾 卡门
C18O2
O2 CO2
光照下 的 球藻悬 液
＊CH
2O
光反应阶段
1.光反应阶段
吸收、传递 和转换光能
色素、酶 条件 ： 光、 场所：基粒类囊体膜上 水的光解：H2O 反应
光、酶
叶绿体中的色素 光、酶
[H]+O2
ATP的合成：ADP＋Pi
产物： [H]、O2、ATP 能量转变： 光能
叶绿体
ATP
ATP中活跃的化学能
1648 海尔蒙特（比利时）
他将一棵重2.3kg的柳苗栽 种到一个盛有土壤的木桶 中，木桶内土壤的重量是 90kg。此后，他只用纯净 的雨水浇灌柳苗。为了防 止灰尘落入，他专门制作 了桶盖。
柳苗生长 之迷
5年过去了，柳苗渐渐地 长大了。他再次称量柳 苗和土壤的重量，结果 使海尔蒙特大吃一惊： 柳苗重量增加 74.5 kg, 土 壤重量仅减少了 0.057kg！
研讨互动
结论：柳苗生长所需要的物质，并不是由土壤 直接转化的，水才是使植物增重的物质。 提问过渡 海尔蒙特的实验结论完全正确吗？从植 物生活环境的角度分析植物生长需要的物质 来源，还应该考虑什么因素？
1771年普利斯特利实验
一段时间后
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气。
18O 2
H2O H218O 证实:光合作用释放的氧气来于水
• 光合作用产生的有机物中的碳 ，是否来自 CO2呢？
• 同位素标记法研究 20世纪４0年代,美国科学家卡尔文 (M.Calvin)
碳的同位素
14 14
C
CO2
光能 叶绿体
14
14
CO2
CO2+ H2O
( CH2 O)+O2
一、光合作用探索历应式：
CO2 + H2 O
*
光能
叶绿体
（CH2O)+
*
O2
根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳 反应，应该生成什么产物？ 碳酸
哪什么在植物光合作用的过程中产物不是 碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中 水和二氧化碳是否直接反应？ 不是直接反应的 哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分 为几个阶段？ 全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应 两个阶段
叶 绿 体 的 结 构
外膜 内膜 囊状结构 （类囊体） 基质 基粒
一颗种子入土,能萌发长成幼 苗,一颗幼嫩的小苗.可长成一 颗参天大树,一棵果树能结出 丰硕的果实.但你想过吗,绿色 开花植物的生长和发育需要哪 些物质?这些问题的答案涉及 光合作用的奥秘.
不唯上，不唯书，要唯实！
18世纪中期以前，人们一直认为：植物生长 所需的营养物质全都来源于土中。包括古希腊哲 学家亚里士多德也这么认为。亚里士多德的结论 实际上只是一个经验上的推测，并没有进行相应 的科学实验。 今天，老师在课堂上引入四个科 学实验，与同学们一起体验光合作用发现的艰辛 过程！